一种可变模式的液压气门驱动系统

本技术涉及车辆发动机，具体是一种可变模式的液压气门驱动系统。

背景技术：

1、随着内燃机技术的不断发展，单一的气门升程已经不能够满足内燃机的工作需求，寻求可实现多种气门运动规律的配气机构成为了内燃机发展的新趋向，其中不同的气门运动规律具有广泛的应用前景：排气门在压缩冲程末期二次开启，将缸内压缩后的高压气体释放到排气道内，可以实现压缩释放式制动功能；在压缩释放式制动的基础上通过对发动机气门进行控制，可以实现发动机在一个循环里实现两次压缩释放制动，即二冲程制动，二冲程制动可以显著提高车辆的制动性能；在低负荷工况下屏蔽部分气缸气门的开启，使其停止做功，可以增加其他气缸的负载使其工作更靠近高效区，降低内燃机油耗，实现分级驱动功能。

2、现有的较为成熟的制动装置是皆可博的发动机制动装置，可以实现发动机四冲程驱动和压缩释放式制动的灵活切换，其通过在排气门上设置制动活塞，通过电磁阀控制制动活塞伸出可实现排气门在压缩冲程末期开启，完成发动机一个循环内的一次压缩释放，但是该机构存在结构复杂、运动件质量大等问题，这不利于气门驱动系统实现低能耗；此外，该装置仅能实现压缩释放式制动功能，制动功率不能满足车辆大负荷需求的问题，不能满足变模式发动机的要求。中国专利公开号为cn 115013108 a的专利中公开了一种多变开启次数的内燃机液压气门机构，该机构通过两个液压配气凸轮系统搭配两个二位三通方向控制阀组合控制气门的工作模式，可实现内燃机的气门在一个工作循环内单次开启工作模式、一个工作循环内二次开启工作模式、一个工作循环内多次开启工作模式和不开启工作模式。但该机构在工作时存在如下问题：该机构在切换方向控制阀阀位时难以保证气门当前所处位置，若在切换阀位时气门未落座则会导致气门过度开启；该机构在停缸工作模式时，挺柱腔与油箱相连处于不工作状况，但气门主油道被完全关闭，活塞腔内油液无法泄出会导致气门无法落座无法实现其功能；当内燃机转速较大时，缸内压力较大时，液压机构在制动模式下多气门难以同时开启。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种可变模式的液压气门驱动系统，可以实现发动机四冲程驱动模式、二冲程制动模式和分级驱动模式的集成、各个模式之间的灵活切换以及在二冲程制动模式下气门仅单个开启以减少气门开启时的压力，对促进内燃机的节能减排和提高内燃机制动功率具有重要意义。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、本实用新型提供了一种可以实现发动机四冲程驱动模式、二冲程制动模式和分级驱动模式的集成并且各个模式之间可以灵活切换的液压气门驱动系统，且在二冲程制动模式下气门仅单个开启以减少气门开启时压力。具体如下：

4、第一方面，本发明提供了一种可变模式的液压气门驱动系统，包括气门组件、液压活塞组件、配气凸轮驱动系统、方向控制阀以及低压系统；其中：

5、气门组件包括第一气门组件和第二气门组件；

6、液压活塞组件包括第一液压活塞组件和第二液压活塞组件，第一气门组件由第一液压活塞组件驱动做往复直线运动；第二气门组件由第二液压活塞组件驱动做往复直线运动；

7、配气凸轮驱动系统中分别设置有第一配气凸轮驱动系统、第二配气凸轮驱动系统；

8、所述方向控制阀为三位四通方向控制阀，其包括四个主油道分别为进油主油道p1、p2油口、工作主油道a油口和回油主油道t油口以及三个阀位，分别为第一阀位、第二阀位和第三阀位，其中第一阀位为p1油口与t油口连通、p2油口与a油口连通；第二阀位为p1、p2、a、t油口相互连通；第三阀位为p1油口与a油口连通、p2油口与t油口连通；其中进油主油道p1油口与第一配气凸轮驱动系统连接，进油主油道p2油口与第二配气凸轮驱动系统连接，回油主油道t油口与低压系统的油箱相连，工作主油道a油口连接第一液压活塞组件和第二液压活塞组件。

9、作为进一步的技术方案，所述第一液压活塞组件包括第一液压活塞、第一活塞套，所述第一液压活塞、第一活塞套形成第一活塞腔，第一液压活塞驱动第一气门组件做往复直线运动；第二液压活塞组件包括第二液压活塞、第二活塞套，所述第二液压活塞、第二活塞套形成第二活塞腔，第二液压活塞驱动第二气门组件做往复直线运动。

10、作为进一步的技术方案，第一配气凸轮驱动系统包括第一配气凸轮、第一液压挺柱、第一挺柱套以及第一单向阀，其中所述第一配气凸轮驱动所述第一液压挺柱往复运动，所述第一液压挺柱、第一挺柱套形成第一挺柱腔，第一挺柱腔与第一液压活塞组件中的第一活塞腔相连通，所述第一单向阀的进油口与低压系统连通，出油口与第一挺柱腔连通；所述第二配气凸轮驱动系统包括第二配气凸轮、第二液压挺柱、第二挺柱套和第二单向阀，其中所述第二配气凸轮驱动第二液压挺柱往复运动，所述第二液压挺柱、第二挺柱套形成第二挺柱腔，所述第二挺柱腔与第二液压活塞组件中的第二活塞腔相连通，所述第二单向阀的进油口与低压系统连通，出油口与第二挺柱腔连通；

11、作为进一步的技术方案，所述三位四通方向控制阀的第二阀位主油道各油口半开启连通。

12、作为进一步的技术方案，在所述方向控制阀工作主油口a油口和第二液压活塞组件之间加设通断阀。

13、第二方面，本实用新型还提出了另外一种可变模式的液压气门驱动系统，包括气门组件、液压活塞组件、配气凸轮驱动系统、方向控制阀以及低压系统；其中：

14、气门组件包括第一气门组件和第二气门组件；

15、液压活塞组件包括第一液压活塞组件和第二液压活塞组件，第一气门组件由第一液压活塞组件驱动做往复直线运动；第二气门组件由第二液压活塞组件驱动做往复直线运动；

16、配气凸轮驱动系统中分别设置有第一配气凸轮驱动系统、第二配气凸轮驱动系统；

17、所述方向控制阀为三位五通方向控制阀，包括五个主油路油口分别为两个进油主油道p1油口和p2油口、两个工作主油道a1油口和a2油口和一个回油主油道t油口以及三个阀位，分别为第一阀位、第二阀位和第三阀位，其中第一阀位为p1油口与t油口连通、p2油口与a2油口连通、a1油口关闭；第二阀位为p1、p2、a1、a2、t油口相互连通；第三阀位为p1油口与a1油口连通、a1油口和a2油口连通、p2油口与t油口连通；其中进油主油道p1油口与第一配气凸轮驱动系统连接，进油主油道p2油口与第二配气凸轮驱动系统连接，回油主油道t油口与低压系统的油箱相连，工作主油道a1油口连接第一液压活塞组件，工作主油道a2油口连接第二液压活塞组件。

18、作为进一步的技术方案，所述第一液压活塞组件包括第一液压活塞、第一活塞套，所述第一液压活塞、第一活塞套形成第一活塞腔，第一液压活塞驱动第一气门组件做往复直线运动；第二液压活塞组件包括第二液压活塞、第二活塞套，所述第二液压活塞、第二活塞套形成第二活塞腔，第二液压活塞驱动第二气门组件做往复直线运动。

19、作为进一步的技术方案，第一配气凸轮驱动系统包括第一配气凸轮、第一液压挺柱、第一挺柱套以及第一单向阀，其中所述第一配气凸轮驱动所述第一液压挺柱往复运动，所述第一液压挺柱、第一挺柱套形成第一挺柱腔，第一挺柱腔与第一液压活塞组件中的第一活塞腔相连通，所述第一单向阀的进油口与低压系统连通，出油口与第一挺柱腔连通；所述第二配气凸轮驱动系统包括第二配气凸轮、第二液压挺柱、第二挺柱套和第二单向阀，其中所述第二配气凸轮驱动第二液压挺柱往复运动，所述第二液压挺柱、第二挺柱套形成第二挺柱腔，所述第二挺柱腔与第二液压活塞组件中的第二活塞腔相连通，所述第二单向阀的进油口与低压系统连通，出油口与第二挺柱腔连通；

20、作为进一步的技术方案，所述三位四通方向控制阀的第二阀位主油道各油口半开启连通。

21、本实用新型的具体工作原理根据方向控制阀的不同而有所区别，下面分两种情况对本实用新型具体工作原理进行说明：

22、情况一：所述方向控制阀为三位四通方向控制阀时，在所述方向控制阀工作主油口a油口和第二液压活塞组件之间加设通断阀。通过控制方向控制阀和通断阀进行不同工作位置的组合可以实现气门的三种工作模式：

23、(1)当方向控制阀位于第三阀位，通断阀处于连同状态时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第一工作模式的四冲程驱动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，p1油口与a油口相连，a油口与第一液压活塞组件和第二液压活塞组件相连，因此第一配气凸轮驱动第一、第二气门组件运动，气门的运动规律取决于第一配气凸轮型线。第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，p2油口与t油口相连，t油口与低压系统的油箱相连，因此第二配气凸轮驱动系统处于不工作状况，气门运动规律不受第二配气凸轮影响。在第一配气凸轮驱动系统的第一配气凸轮处于工作的上升段时，第一配气凸轮推动第一液压挺柱运动，使第一挺柱腔内的液压油进入第一、第二活塞腔，推动第一、第二液压活塞克服第一、第二气门组件弹簧力使其开启；在第一配气凸轮驱动系统的第一配气凸轮处于工作段的下降段时，第一挺柱腔容积增大，第一活塞腔和第二活塞腔内的液压油流回第一挺柱腔，第一、第二气门组件逐渐回落并关闭。

24、(2)当方向控制阀位于第二阀位时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第二工作模式的分级驱动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，方向控制阀a油口与第一、第二液压活塞组件相连，方向控制阀t油口与低压系统油箱相连，方向控制阀内p1、p2、a与t油口均相连，因此第一配气凸轮驱动系统、第二配气凸轮驱动系统以及第一、第二液压活塞组件均与低压系统相通，所以第一、第二气门组件处于关闭状态。

25、(3)当方向控制阀处于第一阀位，通断阀处于断开状态时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第三工作模式的二冲程制动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，p1油与t油口相连，t油口与低压系统的油箱相连，因此第一配气凸轮驱动系统处于不工作状况，气门运动规律不受第一配气凸轮系统影响。第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，p2油口与a油口相连，a油口与第一液压活塞组件相连，因此第二配气凸轮驱动第一液压活塞组件运动，第一液压活塞组件驱动第一气门组件运动；第二气门组件由于通断阀关闭也处于关闭状态。在第二配气凸轮驱动系统的第二配气凸轮处于工作的上升段时，第二配气凸轮推动第二液压挺柱运动，使第二挺柱腔内的液压油进入第一活塞腔，推动第一液压活塞克服第一气门组件弹簧力使其开启；在第二配气凸轮驱动系统的第二配气凸轮处于工作段的下降段时，第二挺柱腔容积增大，第一活塞腔内液压油流回第二挺柱腔，第一气门组件逐渐回落并关闭。

26、情况二：所述方向控制阀为三位五通方向控制阀时，通过控制方向控制阀不同工作阀位的切换可以实现气门的三种工作模式：

27、(1)当方向控制阀位于第三阀位时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第一工作模式的四冲程驱动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，p1油口与a1油口和a2油口相连，a1油口与第一液压活塞组件相连，a2油口和第二液压活塞组件相连，因此第一配气凸轮驱动第一、第二气门组件运动，气门的运动规律取决于第一配气凸轮型线。第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，p2油口与t油口相连，t油口与低压系统的油箱相连，因此第二配气凸轮驱动系统处于不工作状况，气门运动规律不受第二配气凸轮影响。在第一配气凸轮驱动系统的第一配气凸轮处于工作的上升段时，第一配气凸轮推动第一液压挺柱运动，使第一挺柱腔内的液压油进入第一、第二活塞腔，推动第一、第二液压活塞克服第一、第二气门组件弹簧力使其开启；在第一配气凸轮驱动系统的第一配气凸轮处于工作段的下降段时，第一挺柱腔容积增大，第一活塞腔和第二活塞腔内的液压油流回第一挺柱腔，第一、第二气门组件逐渐回落并关闭。

28、(2)当方向控制阀位于第二阀位时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第二工作模式的分级驱动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，方向控制阀a1油口与第一液压活塞组件相连，a2油口和第二液压活塞组件相连，方向控制阀t油口与低压系统油箱相连，方向控制阀内p1、p2、a1、a2与t油口均相连，因此第一配气凸轮驱动系统、第二配气凸轮驱动系统以及第一、第二液压活塞组件均与低压系统相通，所以第一、第二气门组件处于关闭状态。

29、(3)当方向控制阀处于第一阀位时，本实用新型的一种可变模式的液压气门驱动系统在第三工作模式的二冲程制动模式下工作。此时，第一配气凸轮驱动系统与方向控制阀p1油口相连，p1油与t油口相连，t油口与低压系统的油箱相连，因此第一配气凸轮驱动系统处于不工作状况，气门运动规律不受第一配气凸轮系统影响。第二配气凸轮驱动系统与方向控制阀p2油口相连，p2油口与a2油口相连，a2油口与第一液压活塞组件相连，a1油口处于关闭状态，第二液压活塞组件与a1油口相连。因此第二配气凸轮驱动第一液压活塞组件运动，第一液压活塞组件驱动第一气门组件运动；第二气门组件由于方向控制阀a2油口关闭也处于关闭状态，气门运动规律受第二配气凸轮型线影响。在第二配气凸轮驱动系统的第二配气凸轮处于工作的上升段时，第二配气凸轮推动第二液压挺柱运动，使第二挺柱腔内的液压油进入第一活塞腔，推动第一液压活塞克服第一气门组件弹簧力使其开启；在第二配气凸轮驱动系统的第二配气凸轮处于工作段的下降段时，第二挺柱腔容积增大，第一活塞腔内液压油流回第二挺柱腔，第一气门组件逐渐回落并关闭。

30、与现有技术相比较，本实用新型提出的一种可变模式的液压气门驱动系统，其有益效果在于：

31、1、本实用新型通过在凸轮轴上增设一个排气制动凸轮从而实现四冲程发动机一个循环内对空气的两次压缩和释放即二冲程制动，以产生较大的制动功率使车辆减速。

32、2、本实用新型通过在液压油路中设置通断阀可以实现四气门发动机单个气门的屏蔽，进而可以减少二冲程制动过程中气门开启时所受到的阻力，以减少液压系统所受压力。

33、3、本实用新型通过液压驱动的方式驱动变模式配气机构，通过在油路中设置电磁方向控制阀可以灵活控制液压油的流动，进而实现发动机四冲程驱动模式、二冲程制动模式和分级驱动模式的集成和灵活切换。

34、4、本实用新型的三位方向控制阀的中位各油口全部连通，保证了活塞腔和挺柱腔均卸荷，使气门在工作模式的切换过程中能够及时落座并且平稳、灵活的进行切换。