專利名稱：適用于內(nèi)燃機(jī)的液壓驅(qū)動閥組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于內(nèi)燃機(jī)的無凸輪閥。
背景技術(shù)：
壓燃式內(nèi)燃機(jī)包含一個或多個處在氣缸體的相應(yīng)燃燒室內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動活塞。將高壓燃料噴入燃燒室內(nèi)的噴油咀與每個活塞相關(guān)聯(lián)。燃料與經(jīng)一個或多個進(jìn)氣閥被引入燃燒室內(nèi)的空氣混合。燃燒后，廢氣經(jīng)一個或多個排氣閥流出燃燒室。燃料噴射和進(jìn)、排氣閥的運(yùn)動通常是受機(jī)械凸輪控制的。閥凸輪效率較低，且易于磨損。此外，這些凸輪不允許發(fā)動機(jī)改變噴油定時，進(jìn)/排氣閥的開、閉與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)。
授與Schechter轉(zhuǎn)讓給福特汽車公司的美國專利No.5,255,641和授于Cannon并轉(zhuǎn)讓給凱特匹勒公司的美國專利No.5,339,777公開了無需凸輪開、閉閥的液壓驅(qū)動進(jìn)/排氣閥。該進(jìn)/排氣閥受電磁線圈作動流體閥控制。當(dāng)流體閥處某一位置時，液壓流體流入進(jìn)/排氣閥的封閉桿部。液壓流體對該閥桿施加一個力，該閥桿開啟該閥。當(dāng)流體閥變換到另一位置時，進(jìn)/排氣閥移回到其原始位置。該流體閥由電子控制器變換。該控制器能改變進(jìn)/排氣閥的定時，使發(fā)動機(jī)性能最佳。
這些電磁線圈作動的流體閥一般和一臺微處理機(jī)相聯(lián)，微處理機(jī)按照讀寫燃料進(jìn)口壓力，液壓干線壓力和環(huán)境溫度等許多輸入?yún)?shù)的變化能改變閥定時。該微處理機(jī)能改變提供給流體閥的驅(qū)動信號的開始和持續(xù)時間，以獲得所希望的結(jié)果。由于制造誤差的變化，不同的閥對于相同的驅(qū)動脈沖可有不同的反應(yīng)。例如，給定了相同的驅(qū)動脈沖，在同一發(fā)動機(jī)中，一個進(jìn)氣閥的開啟時可比另一進(jìn)氣閥短。
Schechter的專利討論了一種方法，其中校驗(yàn)每一個閥來確定正確-正確值。該正確值被儲存在發(fā)動機(jī)的電子設(shè)備中，用于縮短或延伸提供給每一閥的驅(qū)動脈沖，使每一個閥開啟同樣的延續(xù)時間。雖然，Schechter技術(shù)在補(bǔ)償制造誤差變化方面是有效的，然而它并不補(bǔ)償在發(fā)動機(jī)工作壽命期內(nèi)出現(xiàn)的各種變化。例如，一個閥可出現(xiàn)粘附，而需要更多能量來將其移到開啟位置。
無凸輪進(jìn)氣閥一般由一個既能開啟既能關(guān)閉該閥的專用控制閥驅(qū)動。進(jìn)氣閥孔面積在進(jìn)氣閥每次開啟時是相同的。同樣，排氣閥可由一專用控制閥來控制，使閥孔面積在排氣閥每次開啟時相同。希望改變閥孔面積和流至燃燒室的相應(yīng)空氣流量及從燃燒室流出的相應(yīng)廢氣流量。這種構(gòu)造會引起另一變數(shù)，被微處理控制器用來優(yōu)化發(fā)動機(jī)的燃料消耗、功率、排放等。
某些內(nèi)燃機(jī)包含一“透平增壓器”，將空氣推入燃燒室。透平增壓器一般由來自燃燒室的廢氣流驅(qū)動。燃燒室內(nèi)壓力，特別處在活塞上止點(diǎn)位置上是非常高的。在這樣高的壓力下開啟排氣閥通常需要大量的功。因此，排氣閥通常直到活塞已移向下止點(diǎn)位置時才開啟。在這個位置上，排氣壓力較低。低的廢氣壓力在驅(qū)動透平增壓器方面可能不如高排氣壓力有效。希望提供一種閥組件，能允許排氣閥在發(fā)動機(jī)的一個循環(huán)的任何時間開啟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實(shí)施是適用于內(nèi)燃機(jī)的一種閥組件，它可包含一個控制一個第一排氣閥和一個第二排氣閥的第一和第二排氣控制閥。
特別是，本發(fā)明提出一種適用于具有一干道和一排出道的內(nèi)燃機(jī)單個燃燒室的液壓驅(qū)動閥組件，包括一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第一進(jìn)氣閥；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第二進(jìn)氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二進(jìn)氣閥至液壓液源的第一進(jìn)氣控制閥，以提供一個用于打開所述第一和第二進(jìn)氣閥的液壓力；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第三進(jìn)氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第三進(jìn)氣閥至該液壓液源而與第一控制閥平行的第二進(jìn)氣控制閥，以提供一個用于打開所述第三進(jìn)氣閥并獨(dú)立于所述第一和第二進(jìn)氣閥的液壓力。
還包括一個第三進(jìn)氣控制閥，具有一個連接于該干道的進(jìn)氣供應(yīng)口、一個連接于排出道的進(jìn)氣排出口、和一個連接于所述第一和第二進(jìn)氣控制閥的進(jìn)氣共同口，從而選擇地將所述第一和第二進(jìn)氣控制閥聯(lián)接于該干道和排出道中的一個。
所述第一和第二進(jìn)氣控制閥為二通閥，而第三進(jìn)氣控制閥為三通閥。
還包括一個電子控制器，可操作來控制第一、第二和第三進(jìn)氣控制閥。電子控制器可操作來選擇地控制所述第一和第二進(jìn)氣控制閥或第三進(jìn)氣控制閥，以打開(或關(guān)閉)所述第一、第二和第三進(jìn)氣閥中的一個、兩個或三個。
還包括所述第一、第二和第三進(jìn)氣閥各自聯(lián)接至干道以提供一個用于關(guān)閉所述第一、第二和第三進(jìn)進(jìn)氣閥的液壓力。
包括一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第一排氣閥；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第二排氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二排氣閥至干道或排出道的第一排氣控制閥，所述第一和第二排氣閥至干道的聯(lián)接通過所述第一排氣控制閥以提供用來打開所述第一和第二排氣閥的液壓力；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二排氣閥至干道或排出道而與第一排氣控制閥并聯(lián)的第二排氣控制閥，所述第一和第二排氣閥至干道的聯(lián)接通過所述第二排氣控制閥以提供用來打開所述第一和第二排氣閥的額外液壓力。
還包括一個第三排氣控制閥，具有一個連接于該干道的排氣供應(yīng)口、一個連接于排出道的排氣排出口、和一個連接于所述第一和第二排氣控制閥的排氣共同口，從而選擇地將所述第一和第二排氣控制閥聯(lián)接于該干道和排出道中的一個。
還包括一個電子控制器，可操作來控制所述第一和第二進(jìn)氣控制閥及第一和第二排氣控制閥。


圖2是表示內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)閥模件的局部側(cè)剖視圖；圖1是本發(fā)明的閥模件的側(cè)視圖；圖3是該模件的頂部透視圖；
圖4是表示該模件的若干液壓驅(qū)動銷的頂部透視圖；圖5是該模件的液壓簡圖；圖6是表示根據(jù)排氣壓力的排氣閥開啟位置對時間的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一個實(shí)施例可以是一個能被裝配到內(nèi)燃機(jī)燃燒室上的閥模件。該模件可有一個第一進(jìn)氣閥，一個第二進(jìn)氣閥，一個第三進(jìn)氣閥，一個第一排氣閥和一個第二排氣閥。這些閥由第一液壓驅(qū)動銷驅(qū)動到一開啟位置。這些排氣閥還可有第二液壓驅(qū)動銷。這些附加的銷可增加液力，即使在燃燒室內(nèi)壓力很大時，也能允許排氣閥開啟。排氣閥的第一銷可由微處理機(jī)控制的第一控制閥控制。第二銷可由微處理機(jī)控制的第二控制閥控制。這些單獨(dú)的控制閥和這些第二銷的附加液力可允許微處理機(jī)在內(nèi)燃機(jī)一個循環(huán)內(nèi)的任何時刻開啟這些排氣閥。
這些第一和第二進(jìn)氣閥可由控制第一控制閥的微處理機(jī)控制。該第三進(jìn)氣閥可由微處理機(jī)控制的第二控制閥控制。這些控制閥可被這樣作功，使這些進(jìn)氣閥的不同組合開啟，以允許微處理機(jī)改變進(jìn)氣閥孔開啟面積和流入燃燒室的空氣流量。
借助標(biāo)號更詳細(xì)參照附圖，圖1表示本發(fā)明一個閥模件10的實(shí)施例。模件10可包含一個第一進(jìn)氣閥12，一第二進(jìn)氣閥14和一第三進(jìn)氣閥16。模件10還可包含一第一排氣閥18和一第二排氣閥20。閥12、14、16、18和20可自呈包圍一噴油咀24的布局的模件殼體延伸。
如圖2中所示，模件10可被裝配到發(fā)動機(jī)氣缸蓋28的一個內(nèi)燃機(jī)燃燒室上。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)動機(jī)一般包含一個或多個燃燒室26，其中，可有一個模件10與各燃燒室關(guān)聯(lián)。進(jìn)氣閥12處在氣缸蓋28的進(jìn)氣口30內(nèi)。排氣閥20處在排氣口31內(nèi)。雖然未示，閥14、16和18也可處氣缸蓋28的相應(yīng)口內(nèi)(未示)。
進(jìn)氣閥12、14、16各自可在開啟和關(guān)閉位置之間移動。當(dāng)進(jìn)氣閥12、14和/或16中的一個或多個處于其開啟位置時，空氣可流入燃燒室26。同樣，排氣閥18和20各自可在開啟位置和關(guān)閉位置之間移動。當(dāng)排氣閥18和20中的一個或二個處于其開啟位置時，廢氣可流出燃燒室26。
圖3和4表示若干液壓驅(qū)動第一銷32，它們將閥12、14、16、18和20移到其開啟位置。排氣閥18和20各自還可有一對第二液壓驅(qū)動銷34，它們有助于將閥18和20移到其開啟位置。第二銷24提供額外的液壓力，即使當(dāng)燃燒室26內(nèi)排氣壓力較高時，也能開啟排氣閥18和20。作為例子，這些第一銷32各自的直徑可在約為0.4英寸，第二銷34各自的直徑可大約為0.2英寸。
模件10可包含若干第三液壓驅(qū)動銷36，它們將閥12、14、16、18和20移至其關(guān)閉位置。這些閥12、14、16、18和22各自可有一個與銷32、34和36聯(lián)接的頭部。
還表示了噴油咀24的增壓器38，它是液壓驅(qū)動的，將燃料噴入燃燒室26?？蓪N32、34、36和增壓器38安排成與模件殼體22的各種流體管道和流體腔(未示)流體連通。控制流體可在這些管道和腔中流動，以便對銷32、34、36和增壓器38施加液壓力。該控制流體可以是發(fā)動機(jī)燃料或單獨(dú)的液壓流體，如發(fā)動機(jī)潤滑油。
圖5表示一個控制該控制流體流量的液壓系統(tǒng)，該控制流體驅(qū)動這些銷32、34、36，以開閉這些閥12、14、16、18和20。該系統(tǒng)可包含一第一進(jìn)氣控制閥40，與第一銷32液力聯(lián)接，以控制第一和第二進(jìn)氣閥12、14的開度。第三進(jìn)氣閥16可由第二進(jìn)氣控制閥42控制。第一和第二控制閥40、42可以是二通閥。第一和第二控制閥40、42可與一第三進(jìn)氣控制閥44連接。
第三控制閥44可以是一個三通常開閥，和高壓干道46和低壓排出管道48連接。干道46一般與泵(未示)的輸出口連接。排出管道48可和控制流體的低壓槽連接。
控制閥40、42和44可有選擇地被驅(qū)入二位置中的一個。在一個位置上，第三控制閥44將控制閥40和42連接至干道46，并將控制閥40、42和排入管道48隔離。在另一位置上，第三控制閥44將控制閥40和42連接到排出管道48，并將控制閥40、42和干道46隔離。
在一個位置上，將第二和第二控制閥40、42安排成使進(jìn)氣閥12、14及16的第一銷32流體連通到第三控制閥44的輸出口，以允許流體自干道46流出或流到排出管道48，取決于第三閥44的所選狀態(tài)。在另一閥位置上，控制閥40和42防止流體流到第一銷32或從那里流出。
第三銷36可直接連接到干道46。第三銷36的有效面積可小于第一銷32的有效面積，使得當(dāng)銷32液力聯(lián)接到干道46時，閥12、14和16便移入開啟位置。當(dāng)?shù)谝讳N液力聯(lián)接于排出管道48時，干道46內(nèi)的流體壓力對第三銷36施加液壓力，將閥12、14和16移至它們的關(guān)閉位置。
控制閥40、42和44可與電子控制器50電連接?？刂破?0可提供電信號，這些信號有選擇地變換閥40、42和44的位置。雖未示出，閥40、42和44分別可包含一閥柱，處在一對電氣線圈之間。對一對線圈中的一個提供電流，會將閥柱移到一個位置。對另一個線圈提供電流，會將閥柱移到其另一個位置。閥柱和閥殼22可由具有足夠剩磁的材料造成，以便即使當(dāng)不提供電流給一對線圈中的至少一個時也能保持閥柱的位置。作為例子，該材料可以是4140鋼?？刂崎y40、42和44可類同于在授與Sturman的美國專利No.5,640,987中所公開的一些閥，在本文中引用該專利作為參照。
在工作中，可將第三控制閥44變換到一種狀態(tài)以便將控制閥40和42聯(lián)接到干道46。均可將控制閥40和42變換到一種狀態(tài)，它允許控制流體流到第一銷32并開啟第一、第二和第三進(jìn)氣閥12、14和16?；蛘?，可將控制閥40和42這樣變換，僅使第一和第二排氣閥12和14開啟。作為另一替代方式，可將控制閥40和42這樣變換，僅使第三進(jìn)氣閥16開啟。
這樣，該系統(tǒng)提供了不同的可開啟的進(jìn)氣閥組合，以改變閥孔面積和進(jìn)入燃燒室26的空氣流量。該空氣流量可由控制器50來改變，以便按照一種規(guī)則系統(tǒng)來優(yōu)化發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，該規(guī)則系統(tǒng)也采用不同的輸入值，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，溫度，環(huán)境壓力等。閥12、14和16可有相同或不同的閥面直徑，以進(jìn)一步改變陷入燃燒室26的有效閥孔面積。
也可作動控制閥40和42來鎖定進(jìn)氣閥12、14和16的位置，其方法是將它們變換到防止流體流出或流到第一銷32的位置。這允許將閥12、14和16鎖定在全開和全閉位置之間的一個中間開啟位置。通過這樣變換控制閥40。42和44，使第一銷32與排出管道48液力聯(lián)接，閥12、14和16便能移回到它們的關(guān)閉位置。控制閥40、42和44也能允許信息處理機(jī)50調(diào)節(jié)閥12、14和16相對于進(jìn)氣口的位置，以進(jìn)一步改變或調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒室的空氣流量。
模件可包含一個連接到干道46、排出管道48和噴咀24的噴油咀控制閥52。在一個位置上，該控制閥52將噴油咀24液力聯(lián)接到干道46，將燃料噴入燃燒室26。此時可變換控制閥52，以便將噴油咀24液力聯(lián)接到排出管道48，后者將燃料抽回到噴油咀24。
該系統(tǒng)可包含一個第一排氣控制閥54和一第二排氣控制閥56，前者控制排氣閥18和20第一銷32的作功，而后者控制第二銷34的作功?？蓪⒌谝缓偷诙刂崎y54和56連通到第三排氣控制閥58?？蓪⒌谌刂崎y58有選擇地連接到干道46或排出管道48。第一和第二控制閥54和56可各自為二通閥。第三控制閥58可為一個三通閥?？刂崎y54、56和58可類同于在上述No.5,640,987專利中所公開的閥。
可將排氣閥1 8和20的第三銷36直接連接到干道46，該銷的有效面積小于第一銷32的有效面積。因此，當(dāng)銷32液力聯(lián)接于干道46時，排氣閥18和20被移到其開啟位置?？刂崎y54、56和58可按類似于進(jìn)氣閥12、14和16運(yùn)作的方式操作排氣閥18和20的開閉。
可將控制閥54、56和58電連接到控制器50。控制器50可這樣作功控制閥54和58，使第一銷32與干道46液力聯(lián)接，而與排出管道48隔開。因此，排氣閥18和20被第一銷32移到一開啟位置?？勺儞Q控制閥54來鎖定閥18和20的位置。通過這樣變換控制閥54和58，使第一銷32與排出管道48液力聯(lián)接而與干道46隔開，可將排氣閥18和20移到其關(guān)閉位置。
可這樣作動控制閥54、56和58，使第一和第二銷32和34均與干道46液力聯(lián)接，以推開排氣閥18和20。這樣控制器50能作動控制閥54和56，以便經(jīng)銷34提供一額外的液壓力來開啟排氣閥18和20。這允許控制器50即使當(dāng)燃燒室24內(nèi)有較高排氣壓力時也能開啟排氣閥18和20。能對燃燒室26的排氣口31下游的透平增壓器提供高的排氣壓力。
圖6表示一條內(nèi)燃機(jī)26的壓力對時間的典型曲線。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，排氣閥通常在較低排氣壓力下開啟。而本發(fā)明的系統(tǒng)，排氣閥可在發(fā)動機(jī)循環(huán)的任何時刻開啟，包括當(dāng)燃燒室26具有最大排氣壓力的時刻。自燃燒室26經(jīng)開啟的排氣閥連通的可用高排氣壓力可更有效地驅(qū)動發(fā)動機(jī)的透平增壓器。
雖然已說明了并以附圖表示了一些示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅僅是說明性的，而不是限制本廣博的發(fā)明，本發(fā)明不應(yīng)限于所示和說明的特定構(gòu)造和布置，因?yàn)閷τ谝话闶煜ぴ摷夹g(shù)的人們可做出各種其它的修改。
權(quán)利要求
1.一種適用于具有一干道和一排出道的內(nèi)燃機(jī)單個燃燒室的液壓驅(qū)動閥組件，包括一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第一進(jìn)氣閥；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第二進(jìn)氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二進(jìn)氣閥至液壓液源的第一進(jìn)氣控制閥，以提供一個用于打開所述第一和第二進(jìn)氣閥的液壓力；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第三進(jìn)氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第三進(jìn)氣閥至該液壓液源而與第一控制閥平行的第二進(jìn)氣控制閥，以提供一個用于打開所述第三進(jìn)氣閥并獨(dú)立于所述第一和第二進(jìn)氣閥的液壓力。
2.按權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動閥模組件，其特征在于還包括一個第三進(jìn)氣控制閥，具有一個連接于該干道的進(jìn)氣供應(yīng)口、一個連接于排出道的進(jìn)氣排出口、和一個連接于所述第一和第二進(jìn)氣控制閥的進(jìn)氣共同口，從而選擇地將所述第一和第二進(jìn)氣控制閥聯(lián)接于該干道和排出道中的一個。
3.按權(quán)利要求2所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，所述第一和第二進(jìn)氣控制閥為二通閥，而第三進(jìn)氣控制閥為三通閥。
4.按權(quán)利要求2所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，還包括一個電子控制器，可操作來控制第一、第二和第三進(jìn)氣控制閥。
5.按權(quán)利要求4所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，電子控制器可操作來選擇地控制所述第一和第二進(jìn)氣控制閥，以打開所述第一、第二和第三進(jìn)氣閥中的一個、兩個或三個。
6.按權(quán)利要求5所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，電子控制器可操作來選擇地控制所述第三進(jìn)氣控制閥，以打開或關(guān)閉所述第一、第二和第三進(jìn)氣閥中的一個、兩個或三個。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，還包括所述第一、第二和第三進(jìn)氣閥各自聯(lián)接至干道以提供一個用于關(guān)閉所述第一、第二和第三進(jìn)進(jìn)氣閥的液壓力。
8.按權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動閥組件，包括一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第一排氣閥；一個適于與內(nèi)燃機(jī)燃燒室聯(lián)接的第二排氣閥；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二排氣閥至干道或排出道的第一排氣控制閥，所述第一和第二排氣閥至干道的聯(lián)接通過所述第一排氣控制閥以提供用來打開所述第一和第二排氣閥的液壓力；一個可操作來聯(lián)接所述第一和第二排氣閥至干道或排出道而與第一排氣控制閥并聯(lián)的第二排氣控制閥，所述第一和第二排氣閥至干道的聯(lián)接通過所述第二排氣控制閥以提供用來打開所述第一和第二排氣閥的額外液壓力。
9.按權(quán)利要求8所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于還包括一個第三排氣控制閥，具有一個連接于該干道的排氣供應(yīng)口、一個連接于排出道的排氣排出口、和一個連接于所述第一和第二排氣控制閥的排氣共同口，從而選擇地將所述第一和第二排氣控制閥聯(lián)接于該干道和排出道中的一個。
10.按權(quán)利要求8所述的液壓驅(qū)動閥組件，其特征在于，還包括一個電子控制器，可操作來控制所述第一和第二進(jìn)氣控制閥及第一和第二排氣控制閥。
全文摘要
一種能裝配到燃機(jī)燃燒室上的閥模件。它可有一個第一、第二和第三進(jìn)氣閥，一個第一和第二排氣閥。這些閥可被第一液壓驅(qū)動銷驅(qū)動到一開啟位置。這些排氣閥還可有第二液壓驅(qū)動銷。這些附加銷可增加液壓力，它允許即使在燃燒室內(nèi)有高的廢氣壓力時也能開啟排氣閥。這些排氣閥的第一銷可受微處理機(jī)控制第一控制閥的控制。單獨(dú)的控制閥及第二銷的附加液壓力可允許微處理機(jī)在內(nèi)燃機(jī)循環(huán)的任何時刻開啟排氣閥。
文檔編號F02M47/04GK101067389SQ20071010963
公開日2007年11月7日 申請日期1999年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月14日
發(fā)明者奧德E·斯特曼 申請人:斯特曼工業(yè)公司