[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、变冲程驱动及辅助制动领域。它包括由凸轮轴通过花键驱动的第一轴套、制动凸轮、切换机构和制动摇臂等。第一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，制动凸轮设置在第一轴套、凸轮轴等处。通过控制切换机构和制动摇臂，本发明实现发动机二冲程驱动、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，达到提高车辆的动力性、经济性、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、变冲程驱动及辅助制动领域。

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。因其能够有效提高发动机动力输出、降低油耗和排放，变冲程驱动技术、停缸技术等备受关注。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。而发动机制动时，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的附件之一的大背景下，实现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。在低速大扭矩驱动工况下，采用二冲程驱动模式，以满足高动力输出的要求；在其他驱动工况下，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、二冲程驱动模式、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。

由于现有实用化的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）为了达到发动机高动力、低油耗、低排放和高效分级制动的运行，需要配气机构实现二冲程驱动、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。（b）为了满足车辆对响应性的要求，特别是保证动力输出不中断，四冲程驱动模式和二冲程驱动模式之间要做到无缝切换。（c）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进气门组件和排气门组件等。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。

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。

制动凸轮设置在轴套或通过花键设置在凸轮轴上，或增设第二凸轮轴，制动凸轮通过花键设置在第二凸轮轴上，或增设第二凸轮轴和第二轴套，第二凸轮轴通过花键带动第二轴套旋转，制动凸轮设置在第二轴套上。

复位弹簧驱使制动摇臂与制动凸轮接触。

进气摇臂驱动进气门组件，排气摇臂通过排气气门桥驱动第一排气门组件，排气摇臂通过排气气门桥、制动传动块驱动第二排气门组件。

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。