本发明涉及一种全可变液压连续可变气门驱动机构，属于发动机气门驱动领域。
背景技术：
随着发动机保有量的急剧增加，能源与环境问题已成为制约我国可持续发展的重大问题之一。货车、船舶等发动机保有量虽然较汽油机少，但是因其单机排量大、行驶里程长等原因，其燃油消耗高和排放恶劣。研究表明：通过采用连续可变气门（cvvl）机构，米勒循环大幅度改善发动机燃油经济性和排放性。针对上述发动机的cvvl机构开发势在必行。
目前，cvvl机构大多应用于顶置凸轮轴式汽油机上，主要分为机械式和液压主从活塞式两大类。
机械式cvvl机构大多在调节进气门关闭正时，进气门开启正时的变化范围将超出发动机允许范围，因此，存在以下问题：（a）必须和vvt配合，方可满足进气门运行要求；（b）进排气凸轮必须分配到两个凸轮轴，即只适用于双凸轮轴发动机，无法应用于单凸轮轴发动机；（c）气门启闭速度有限，即可获得的最大气门升程有限。基于以上原因，机械式cvvl机构难以满足货车、船舶等发动机的要求。
液压主从活塞式cvvl机构避免了机械式cvvl机构的上述问题。然而，货车、船舶等米勒循环发动机要求气门关闭正时大幅度可调，气门开启时面值足够大，若采用现有液压主从活塞式cvvl机构，其凸轮需要具有足够大的升程和足够大的开启持续期，这将导致对泄油阀的响应速度和流通面积等要求过高、机构受力过大、能耗高等问题。解决上述问题，需要投入大量的成本进行研发，实用化前景差。
因此开发一套结构紧凑、成本低廉且满足强米勒循环发动机要求的全可变气门驱动机构势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的在于：通过设计一种全可变液压连续可变气门驱动机构，用于实现：（a）为了达到发动机低油耗、低排放的运行，需要气门驱动机构实现完全灵活的可变气门事件，尤其是实现大幅度的气门推迟关闭。（b）为了满足成本和发动机布置的要求，本发明的机构需要满足成本低廉、结构紧凑等要求。（c）为了避免因机构相关零部件故障而引发的安全问题，需要设置安全装置。
本发明所采用的技术方案是：一种全可变液压连续可变气门驱动机构，它包括气门组件，它还包括安全阀、储能器、输油泵、第一单向阀、第二单向阀、泄油阀、凸轮、供油器、气门驱动器、第三单向阀、安全装置和低压源；泄油阀具有泄油阀a口和泄油阀t口；安全装置具有安全装置a口和安全装置t口；凸轮驱动供油器内的柱塞运动；输油泵从低压源吸油，通过第一单向阀为储能器提供液压油；储能器通过第二单向阀向供油器提供液压油；供油器的油腔通过第三单向阀分别与泄油阀a口、安全装置a口和气门驱动器的油腔相连；泄油阀t口和安全装置t口均与储能器相连；储能器通过安全阀与低压源相连；气门驱动器的活塞驱动气门组件运动。
所述泄油阀为快速响应液压阀。
所述安全装置为旋转式或直动式大流量阀。
本发明的有益效果是：这种全可变液压连续可变气门驱动机构主要包括气门组件、供油器、气门驱动器、泄油阀、第三单向阀、安全装置、输油单元等。（a）在凸轮上行阶段通过控制泄油阀，实现了气门推迟开启和提前关闭。（b）通过设置第三单向阀实现了气门关闭不受凸轮下行的控制；在此基础上，通过控制泄油阀，实现了大幅度的气门推迟关闭。（c）通过设置安全装置，在泄油阀无法正常泄油时，保证气门最晚关闭正时符合发动机跛行返回的要求。（d）通过调节安全装置的连通相位，不仅满足了不同转速对气门最晚关闭正时的要求，还可实现发动机停缸模式。本发明大幅度地改善了发动机的燃油经济性和排放性能，尤其是米勒循环发动机，并且机构的结构紧凑、成本低廉、安全可靠。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。
图1是一种全可变液压连续可变气门驱动机构的示意图。
图2是安全装置采用旋转式结构的示意图。
图3是安全装置采用直动式结构的示意图。
图4是另一种全可变液压连续可变气门驱动机构的示意图。
图5是气门升程曲线示意图。
图中：1、安全阀；2、储能器；3、输油泵；401、第一单向阀；402、第二单向阀；5、泄油阀；5a、泄油阀a口；5t、泄油阀t口；6、凸轮；7、供油器；8、气门驱动器；9、气门组件；10、第三单向阀；11、安全装置；11a、安全装置a口；11t、安全装置t口；11a、安全装置阀芯；11b、安全装置外壳；11c、安全装置阀芯上的油槽；12、先导阀；12p、先导阀p口；12a、先导阀a口；12t、先导阀t口；13、液压阀；13a、液压阀a口；13t、液压阀t口；t、低压源。
具体实施方式
本发明涉及一种全可变液压连续可变气门驱动机构，如图1和图4。它包括安全阀1、储能器2、输油泵3、第一单向阀401、第二单向阀402、泄油阀5、凸轮6、供油器7、气门驱动器8、气门组件9、第三单向阀10、安全装置11、低压源t等。
泄油阀5具有泄油阀a口5a和泄油阀t口5t。安全装置11具有安全装置a口11a和安全装置t口11t。
凸轮6驱动供油器7内的柱塞运动。输油泵3从低压源t吸油，通过第一单向阀401为储能器2提供液压油。储能器2通过第二单向阀402向供油器7提供液压油。供油器7的油腔通过第三单向阀10分别与泄油阀a口5a、安全装置a口11a、气门驱动器8的油腔相连。泄油阀t口5t和安全装置t口11t均与储能器2相连。储能器2通过安全阀1与低压源t相连。气门驱动器8的活塞驱动气门组件9运动。根据发动机需要，凸轮6与供油器7内的柱塞可选择增设摇臂、推杆等部件，气门驱动器8的活塞与气门组件9可选择增设摇臂、推杆、气门桥等部件。
泄油阀5为快速响应液压阀。可以是直动式，其阀芯由电磁铁控制或先导阀控制；也可以是旋转式，采用斜齿式、叶片式或电动式等调相机构等调节泄油阀5的阀芯相当于凸轮轴的相位。
在凸轮上行阶段通过控制泄油阀5，实现了气门推迟开启和提前关闭。通过设置第三单向阀10实现了气门关闭不受凸轮下行的控制；在此基础上，通过控制泄油阀5，实现了大幅度的气门推迟关闭。
安全装置11为旋转式或直动式大流量阀。图2为旋转式安全装置11的示意图。图3为直动式安全装置11的示意图。以图2为例，安全装置外壳11b上设置安全装置a口11a和安全装置t口11t，安全装置阀芯11a上设置安全装置阀芯上的油槽11c，安全装置阀芯11a相当于安全装置外壳11b旋转，根据发动机的要求，确定安全装置a口11a和安全装置t口11t的位置以及安全装置阀芯上的油槽11c的启闭相位。
无论安全装置11采用旋转式，还是直动式，其阀芯可以由凸轮轴直接或者间接驱动，安全装置a口11a和安全装置t口11t的连通状态由凸轮轴相位决定。通过设置安全装置11，在泄油阀5无法正常泄油时，保证气门最晚关闭正时符合发动机跛行返回的要求。对于高性能发动机，为了进一步提升发动机性能，安全装置11的阀芯的相位还可以通过斜齿式、叶片式或电动式等调相机构等来调节，这不仅满足了不同转速对气门最晚关闭正时的要求，还可实现发动机停缸模式，因此，本发明具有结构紧凑、成本低廉、安全可靠等优点。
此外，对于匹配实时监测系统的发动机，安全装置11的阀芯还可以由电磁或液压驱动。例如，安全装置11可直接采用电磁-液压阀。安全装置11还可采用由先导阀12控制的液压阀13，如图4所示。先导阀12具有先导阀p口12p、先导阀a口12a、先导阀t口12t。先导阀p口12p与储能器2相连，先导阀t口12t与低压源t相连，先导阀a口12a控制液压阀13的阀芯的位置。
图5是本发明获得的一类可变气门升程曲线示意图。由图5可见，凸轮下行与气门关闭独立，可实现大幅度的气门推迟关闭，这大幅度地改善了发动机的燃油经济性和排放性能，尤其是米勒循环发动机。此外，较现有液压主从活塞式cvvl机构，本发明中的凸轮6可采用较小的凸起，储能器2将在很长凸轮转角内为供油器7提供液压油，这将有利于机构在发动机高速下可靠工作，并且气门升程曲线可重复性好。