[发明专利]一种多模式配气机构及其控制方法

说明书

一种多模式配气机构及其控制方法，属于发动机配气机构、停缸及辅助制动领域。它包括由凸轮轴通过花键驱动的轴套、切换机构和排气摇臂等。轴套设置有进气二冲程凸轮、进气四冲程凸轮、排气二冲程凸轮、排气四冲程凸轮等。本发明通过在轴套切换阶段，保持制动摇臂处于失效状态，实现了制动摇臂对应凸轮的非公共基圆段内切换轴套；通过控制切换机构和制动摇臂，实现发动机四冲程分级驱动、四冲程分级制动和二冲程分级制动等多种模式的灵活切换，达到提高车辆的经济性、排放性、安全性和运输能力；各缸配气机构交替布置，结构紧凑，满足小缸间距发动机布置要求。

技术领域

本发明涉及一种多模式配气机构及其控制方法，属于发动机配气机构、停缸及辅助制动领域。

背景技术

随着发动机保有量的急剧增加，能源与环境问题以及行车安全性问题已成为制约我国可持续发展的重大问题之一。因其能够有效降低发动机油耗和排放，停缸技术备受关注。发动机小型化（Down-size）和低速化（Down-speed）已成为公认的节能减排的发展趋势；对于发动机制动，缸径越小、转速越低，制动效果越差。在车辆自身制动能力不断减弱、货运要求不断增长、道路环境复杂多变、车辆安全性越来越受到人们的重视、越来越多的国家将辅助制动系统列为车辆必备附件的大背景下，实现发动机高效分级制动模式势在必行。

针对上述问题，申请人提出了在驱动-制动全工况范围内分区优化发动机性能的多模式发动机。在驱动工况下，采用四冲程分级驱动模式，以满足低油耗和低排放的要求；在车辆小负载制动工况下，采用四冲程分级制动模式，满足车辆轻载、下短坡或缓坡时的要求；在车辆大负载制动工况下，采用二冲程分级制动模式，满足车辆重载、下长坡或陡坡时的要求，实现高效分级制动要求；在车辆主制动和/或其他制动系统失效等紧急情况下，采用不同的紧急制动模式，满足紧急情况的制动要求。基于此，多模式发动机的实现关键在于可实现发动机四冲程分级驱动模式、四冲程分级制动模式和二冲程分级制动模式等多种模式间灵活切换的多模式配气机构的开发。

由于已实用化可变配气机构大多用于四冲程驱动模式的发动机，不能满足多模式发动机的要求，因此开发一套可靠性高、结构简单紧凑且满足多模式发动机要求的配气机构势在必行。

发明内容

本发明的目的在于：通过设计一种多模式配气机构及其控制方法，用于实现：（a）为了达到发动机低油耗、低排放和高效分级制动的运行，需要配气机构实现四冲程分级驱动、四冲程分级制动、二冲程分级制动等多种模式。（b）为了满足多缸发动机的布置要求，需要本发明结构紧凑。

本发明所采用的技术方案是：这种多模式配气机构包括凸轮轴、轴套、切换机构、排气摇臂、排气门组件和进气门组件等。凸轮轴通过花键带动轴套旋转。轴套设置有进气二冲程凸轮、进气四冲程凸轮、排气二冲程凸轮、排气四冲程凸轮、第一切换槽和第二切换槽。

进气摇臂与进气门组件对应，排气摇臂与排气门组件对应。

轴套具有两个轴向位置。

轴套处于第一位置时，进气四冲程凸轮驱动进气摇臂，排气四冲程凸轮驱动排气摇臂。轴套处于第二位置时，进气二冲程凸轮驱动进气摇臂，排气二冲程凸轮驱动排气摇臂。

轴套从第一位置向第二位置切换时，第一切换机构工作。轴套从第二位置向第一位置切换时，第二切换机构工作。

排气摇臂为制动摇臂，复位弹簧驱使制动摇臂与相应的凸轮接触。

制动摇臂具有两种工作状态：制动摇臂处于有效状态时，制动摇臂驱动对应的气门组件；制动摇臂处于失效状态时，制动摇臂不驱动对应的气门组件；

非制动摇臂始终驱动对应的气门组件。

第一切换机构和第二切换机构为切换组件，切换组件至少包括可伸缩的销。所述销的伸缩状态由电磁、液压或气体控制。

制动摇臂至少包含锁定式或开关支点式结构。