專利名稱：發(fā)動機制動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于致動內(nèi)燃機中的發(fā)動機氣門的方法和裝置。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機中需要氣門致動來使發(fā)動機產(chǎn)生正動力。在正動力運行期間， 一個或多個進氣門可以打開以允許燃料和/或空氣進入缸體以用于燃燒。一 個或多個排氣門可以打開以允許燃燒氣體從所述缸體排出。在正動力期間， 進氣門、排氣門和/或輔助氣門還可以在各種時刻打開以使氣體再循環(huán)來改 進排放。
還可能需要氣門致動來形成對輔助發(fā)動機氣門的致動，例如發(fā)動機制 動。在壓縮-釋放式發(fā)動機制動期間，排氣門可以選擇性地打開以至少暫時 地將產(chǎn)生動力的內(nèi)燃機轉(zhuǎn)換成吸收動力的空氣壓縮機。在活塞的壓縮行程 中，隨著活塞向上運行，限制在所述缸體內(nèi)的氣體可以被壓縮。壓縮氣體 會抵抗活塞的向上運動。當活塞接近上止點(TDC)位置時，可以打開至 少一個排氣門以將缸體內(nèi)的壓縮氣體釋放到排氣集管，以防止存儲在壓縮 氣體中的能量在隨后的膨脹向下行程中被返回到發(fā)動機。這樣，發(fā)動機可 以增強減速動力從而有助于使車輛減慢。Cummins的美國專利No. 3,220,392 (1965年11月)的公開內(nèi)容提供了現(xiàn)有的壓縮釋放發(fā)動機制動器 的示例，通過引用將其并入于此。
在放氣式(bleeder type)發(fā)動機制動期間，除了和域代替在活塞的排 氣沖程期間發(fā)生的主排氣門動作，可以在其余的三個發(fā)動機循環(huán)期間(全循環(huán)排氣制動器)或一部分的其余的三個發(fā)動機循環(huán)期間(部分循環(huán)排氣 制動器)保持排氣門稍微地打開。汽缸氣體進入和排出汽缸的放氣可以使
發(fā)動機減速。通常，排氣制動運行中的制動氣門的初始打開提前于壓縮TDC (即提早氣門致動)，然后升程會在一段時間內(nèi)保持恒定。這樣，由于提早 氣門致動，所以放氣式發(fā)動機制動器可以需要較低的力來致動氣門，并且 由于持續(xù)地放氣代替了壓縮-釋放式制動器的快速放空，所以產(chǎn)生更少的噪
音
另一輔助發(fā)動機氣門致動是廢氣再循環(huán)(EGR)，在正動力運行期間， 一部分廢氣在廢氣再循環(huán)過程中可以流回到發(fā)動機汽缸。EGR可以用于減 小在正動力運行期間由發(fā)動機產(chǎn)生的NOx的量。EGR系統(tǒng)還能夠在發(fā)動機 制動循環(huán)期間用于控制排氣集管和發(fā)動機汽缸中的壓力和溫度。 一般地， 存在兩種EGR系統(tǒng)，即內(nèi)部EGR系統(tǒng)和外部EGR系統(tǒng)。通過從排氣集管 到進氣集管然后經(jīng)過進氣門返回到汽缸的直接通道，外部EGR系統(tǒng)使廢氣 再循環(huán)返回到發(fā)動機汽缸。經(jīng)過排氣門從排氣集管、并可能經(jīng)過進氣門從 發(fā)動機汽缸返回到進氣集管，內(nèi)部EGR系統(tǒng)使廢氣再循環(huán)返回到發(fā)動機汽 缸。本發(fā)明的實施方式主要涉及內(nèi)部EGR系統(tǒng)。
還有另一種輔助發(fā)動機氣門致動是制動器氣體再循環(huán)(BGR)，在正動 力運行期間， 一部分廢氣在制動器氣體再循環(huán)過程中可以流回到發(fā)動機汽 缸中。在進氣沖程期間廢氣回到發(fā)動機汽缸中的再循環(huán)例如可以增加汽缸 中的可用于壓縮-釋放制動的氣體量。這樣，BGR可以增加從制動動作中實 現(xiàn)的制動效果。在許多內(nèi)燃機中，進氣門和排氣門可以通過固定輪廓的凸輪打開和關(guān) 閉，更具體地說是通過作為每個凸輪的整體部分的一個或多個固定凸出部 打開和關(guān)閉。如果進氣門和排氣門的正時和/或升程可以變化，那么就可以 獲得例如為提高的性能、改進的燃料經(jīng)濟性、更低的排放和/或更好的車輛 駕駛性能和制動這樣的好處。但是，固定輪廓凸輪的使用會使得難以調(diào)節(jié) 發(fā)動機氣門正時和/或升程量，以將它們優(yōu)化以用于適應各種發(fā)動機運行條 件，例如不同的發(fā)動機速度。
一種調(diào)節(jié)固定凸輪輪廓的氣門的正時和升程的方法是在配氣機構(gòu)聯(lián)動 裝置中氣門與凸輪之間提供"空轉(zhuǎn)運動"裝置?？辙D(zhuǎn)運動是應用到用于通過配氣機構(gòu)中的可變長度的機械、液壓或其它聯(lián)動裝置組件修改被凸輪輪 廓所限制的氣門運動的一類技術(shù)方案中的術(shù)語。在空轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)中，凸輪 凸出部可以提供在整個發(fā)動機運行條件范圍內(nèi)所需的"最大"提升運動。 可變長度的系統(tǒng)然后可以包含在配氣機構(gòu)聯(lián)動裝置中、在將被打開和提供 最大運動的凸輪的中間，以選擇性地延長經(jīng)過由凸輪提供的持續(xù)時間的最 大升程的持續(xù)時間和/或由凸輪提供的升程的減去部分或空轉(zhuǎn)部分或全部 的持續(xù)時間。
該可變長度的系統(tǒng)(或空轉(zhuǎn)運動系統(tǒng))可以在完全展開時將所有的凸 輪運動傳遞給氣門甚至延長氣門動作的持續(xù)時間超過由凸輪正常提供的時 間，而在完全收縮時，不傳遞或傳遞最小量的凸輪運動給氣門。在轉(zhuǎn)讓給
與本申請相同的受讓人的Hu的美國專利No. 5,537,976和No. 5，680，841中 提供了空轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)和方法的示例，通過引用將它們并入于此。
空轉(zhuǎn)運動氣門致動系統(tǒng)的第二個示例公開在于2005年5月6日申請的、 申請?zhí)枮?1/123,063 (" ，063申請")、并于2006年1月12日公開的、公 開號為US 2006/0005796的美國專利申請中，通過引用將其并入于此。，063 申請公開了一種氣門致動系統(tǒng)，其使用了在搖臂軸上彼此相鄰設(shè)置的主搖 臂和輔助搖臂。所述主搖臂可以響應于來自例如為凸輪凸出部的第一配氣 機構(gòu)元件的輸入，從而致動發(fā)動機氣門以用于例如為主排氣動作的主氣門 致動運動。所述輔助搖臂可以從例如為第二凸輪凸出部的第二配氣機構(gòu)元 件接收例如為用于發(fā)動機制動、廢氣再循環(huán)和/或制動器氣體再循環(huán)動作的 一個或多個輔助氣門致動運動。可調(diào)整的液壓制動器活塞可以設(shè)置在輔助 搖臂與主搖臂之間。所述致動器活塞可以選擇性地被鎖定在所述主搖臂與 輔助搖臂之間的延伸位置上，以便于選擇性地將一個或多個輔助氣門致動 運動從輔助搖臂傳遞到主搖臂，而后傳遞到發(fā)動機氣門。所述液壓致動器 活塞可以優(yōu)選地設(shè)置在主搖臂中或輔助搖臂中。
雖然本發(fā)明的各個實施方式可以特別地結(jié)合例如為，063申請中公開的 主搖臂和輔助搖臂系統(tǒng)使用，但是實施方式并不局限于僅與這種系統(tǒng)一起 使用。因此，本發(fā)明中公開的液壓流體系統(tǒng)及其運行方法可以提供改進的 氣門致動，以用于由例如，063申請中所公開的系統(tǒng)執(zhí)行的壓縮-釋放發(fā)動機 制動、放氣式發(fā)動機制動、廢氣再循環(huán)、制動器氣體再循環(huán)和/或任何其它的輔助氣門動作。更具體地說，本發(fā)明的各個實施方式可以在輔助搖臂開 始接合或脫開主搖臂以用于例如為發(fā)動機制動等等的輔助發(fā)動機氣門動作 時，減小或消除例如為發(fā)動機氣門、搖臂、搖臂軸、推管和/或凸輪的配氣 機構(gòu)元件所經(jīng)受的瞬時載荷。
本發(fā)明的其它優(yōu)點在接下來的描述中部分地進行了闡述，并且根據(jù)所 述描述和/或本發(fā)明的實踐，對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見 的。

發(fā)明內(nèi)容
申請人已經(jīng)開發(fā)了一種用于在第一和第二配氣機構(gòu)元件之間傳遞發(fā)動 機氣門致動運動的具有創(chuàng)新性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括形成在第二配氣機 構(gòu)元件中的致動器活塞腔；可滑動地設(shè)置在所述致動器活塞腔中的致動器 活塞；電磁控制閥；與所述電磁控制閥相連接的第一液壓流體供應通道； 在所述致動器活塞腔與電磁控制閥之間延伸的液壓回路；設(shè)置在電磁閥與 致動器活塞腔之間的所述液壓回路中的電磁致動閥；和用于在電磁控制閥 打開以將液壓流體從所述第一液壓流體供應通道提供到所述電磁致動閥期 間擴大液壓回路的容積的裝置。
申請人還開發(fā)了一種用于在第一和第二配氣機構(gòu)元件之間傳遞發(fā)動機 氣門致動運動的具有創(chuàng)新性的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括形成在第二配氣機構(gòu) 元件中的致動器活塞腔；可滑動地設(shè)置在所述致動器活塞腔中的致動器活 塞；電磁控制閥；與所述電磁控制閥相連接的第一液壓流體供應通道；與 所述電磁控制閥液壓連通的電磁致動閥腔；可滑動地設(shè)置在所述電磁致動 閥腔中的電磁致動閥活塞，所述電磁致動閥活塞具有第一、第二和第三環(huán) 形凹槽；用于將所述電磁致動閥活塞向所述電磁控制閥偏壓的裝置；與所 述電磁致動閥腔相連接的第二液壓流體供應通道；與所述電磁致動閥腔相 連接的第一液壓流體放泄通道；與所述電磁致動閥腔相連接的第二液壓流 體放泄通道；在所述致動器腔的上部與所述電磁致動閥腔之間延伸的第一 致動器液壓通道；和在所述致動器腔的下部與所述電磁致動閥腔之間延伸 的第二致動器液壓通道，其中所述電磁致動閥活塞的位置由所述電磁控制 閥選擇性地控制，以提供(1)所述第二液壓流體供應通道與第一致動器液壓通道之間的液壓連通，和所述第二液壓流體放泄通道與第二致動器液壓
通道之間的液壓連通，以及(2)所述第二液壓流體供應通道與第二致動器
液壓通道之間的液壓連通，和所述第一液壓流體放泄通道與第一致動器液
壓通道之間的液壓連通。
應該理解的是，前述的主要描述以及接下來的詳細描述均只是示例性
和解釋性的，并不限制所要求保護的本發(fā)明。通過引用并入于此且構(gòu)成本
說明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的某些實施方式，并且與詳細描述一起 用于解釋本發(fā)明的原理。


為了幫助理解本發(fā)明，現(xiàn)對附圖進行說明，其中同樣的附圖標記表示 同樣的元件。這些附圖只是示例性的，不應該構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方式的氣門致動系統(tǒng)的框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"關(guān) 閉"位置的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"開 啟"位置的示意圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"關(guān) 閉"位置的示意圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"開 啟"位置的示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"關(guān) 閉"位置的示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"開 啟"位置的示意圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"關(guān) 閉"位置的示意圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的氣門致動系統(tǒng)的輔助氣門致動"開 啟"位置的示意圖。
具體實施例方式
正如這里所具體體現(xiàn)的那樣，本發(fā)明包括用于例如但不局限于發(fā)動機 制動的輔助發(fā)動機氣門致動動作的控制發(fā)動機氣門致動的系統(tǒng)和方法。現(xiàn) 在將詳細說明本發(fā)明的第一實施方式，附圖中示出了其一個示例。
圖1中以氣門致動系統(tǒng)10示出了本發(fā)明的第一實施方式。所述氣門致
動系統(tǒng)10可以包括傳遞運動的裝置100，該裝置100以可操作方式與液壓 氣門致動系統(tǒng)300相連接，所述液壓氣門致動系統(tǒng)300反過來又以可操作 方式與一個或多個發(fā)動機氣門200相連接。所述發(fā)動機氣門200可以是排 氣門、進氣門或輔助氣門。運動傳遞裝置IOO可以包括凸輪、推管、搖臂 或者其它將輸入運動提供給液壓氣門致動系統(tǒng)300的配氣機構(gòu)元件的任意 結(jié)合。為了便于討論，傳遞運動的裝置在下文中指搖臂100。美國專利公報 No. 2006-0005796中描述了包括可以結(jié)合本發(fā)明使用的搖臂的用于傳遞運 動的裝置的示例，其轉(zhuǎn)讓給與本申請相同的受讓人，通過引用將其并入于 此。
所述液壓氣門致動系統(tǒng)300可以選擇性地使搖臂100的運動輸入空轉(zhuǎn)， 可以將運動輸入從搖臂IOO傳遞到發(fā)動機氣門200，并且可以在一些實施方 式中，響應于來自控制裝置400的信號或輸入而延長從搖臂到發(fā)動機氣門 的運動輸入的持續(xù)時間。傳遞到發(fā)動機氣門200的運動以及這種運動的空 轉(zhuǎn)可以用于產(chǎn)生不同的發(fā)動機氣門動作，例如但不局限于主進氣、主排氣、 壓縮-釋放發(fā)動機制動、放氣制動、外部和/或內(nèi)部排氣再循環(huán)、排氣門提早 打開、進氣門提早關(guān)閉、居中的升程、排氣和進氣門延遲關(guān)閉，等等。
所述液壓氣門致動系統(tǒng)300可以包括任何至少部分地通過液壓致動發(fā) 動機氣門200的結(jié)構(gòu)。該液壓氣門致動系統(tǒng)300可以包括例如機械聯(lián)動裝 置、液壓回路、液壓-機械聯(lián)動裝置、機電聯(lián)動裝置和/或任何其它的適于獲 得多于一個有效長度并致動發(fā)動機氣門的聯(lián)動裝置。
所述控制裝置400可以包括任何電子的或機械的裝置以用于與液壓氣 門致動系統(tǒng)300通訊。所述控制裝置400可以包括與適當?shù)能囕v元件相連 接的微處理器以判斷和選擇空轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)300的適當模式。所述車輛元件 可以包括但不局限于發(fā)動機速度傳感裝置、離合器位置傳感裝置、燃料位 置傳感裝置和/或車輛速度傳感裝置。在給定條件下，所述控制裝置400可
ii以產(chǎn)生信號并將該信號傳送到所述液壓氣門致動系統(tǒng)300，所述液壓氣門致 動系統(tǒng)300反過來又會轉(zhuǎn)換到合適的運行模式。例如，當所述控制裝置400 基于例如為怠速燃料、接合的離合器和/或大于一定速度的發(fā)動機RPM的 條件，從而判斷出需要例如為發(fā)動機制動的輔助氣門致動時，所述控制裝 置400產(chǎn)生并傳送信號到液壓氣門致動系統(tǒng)300以轉(zhuǎn)換到發(fā)動機制動模式。 可以設(shè)想的是，所述氣門致動系統(tǒng)IO可以設(shè)計成氣門致動可以在一個或多 個發(fā)動機速度和發(fā)動機運行條件下得到優(yōu)化。
圖2中示出了表示輔助氣門致動"關(guān)閉"位置的液壓氣門致動系統(tǒng)300 的一部分的示例性實施方式。圖3中示出了相應的輔助氣門致動"開啟" 位置。如圖所示，所述氣門致動系統(tǒng)300可以包括致動器活塞310、形成在 殼體313 (以局部截面示出)內(nèi)的液壓回路315、蓄積器320、電磁控制閥 345、液壓流體供應源325和電磁致動閥330。所述氣門致動系統(tǒng)300還可 以分別包括第一和第二止回閥335、 336。
所述致動器活塞310可以選擇性地接觸搖臂100，所述致動器活塞310 反過來又可以將運動輸入從搖臂100傳遞到氣門致動系統(tǒng)300或從氣門致 動系統(tǒng)300傳遞到搖臂100,并傳遞到發(fā)動機氣門(未示出)上。所述搖臂 100可以包括間隙調(diào)節(jié)組件110，以用于調(diào)節(jié)搖臂100與致動器活塞310之 間的間隙間距x。所述致動器活塞310可滑動地設(shè)置在形成于活塞殼體312 內(nèi)的腔311中以使其在維持與殼體312的液壓密封的同時可以在所述腔311 中往復滑動。在優(yōu)選的實施方式中，所述殼體312可以結(jié)合到第二搖臂中， 所述第二搖臂或者可以從凸輪(未示出)接收要傳遞到第一搖臂100的運 動，或者也可以備選地從所述第一搖臂IOO接收要傳遞到發(fā)動機氣門的運 動。所述致動器活塞310的重要特征是其設(shè)置在優(yōu)選為搖臂的第一與第二 配氣機構(gòu)元件之間，并且所述第一和第二配氣機構(gòu)元件通過所述致動器活 塞310彼此接觸以將來自凸輪或其它運動傳遞裝置的運動傳遞到一個或多 個發(fā)動機氣門。因此，所述致動器活塞310的一端可以選擇性地接觸所述 搖臂100以將來自于凸輪(未示出)的運動輸入從一個搖臂傳遞到另一個 搖臂。
所述液壓回路315可以包括適于實現(xiàn)系統(tǒng)10的目的的液壓通道的任意 結(jié)合。在一個實施方式中，如圖2中所示，所述液壓回路315包括將致動器活塞310與液壓流體供應源325相連接的持續(xù)供應通道316。該持續(xù)供應 通道316還可以與電磁控制閥345相連接。所述液壓回路315可以包括將 所述液壓回路與蓄積器320相連接的第一部分337、由電磁致動閥330分成 兩半的第二部分338和容納第二止回閥336并繞過電磁致動閥330的第三 部分339。
所述電磁致動閥330可以包括雙直徑活塞，該雙直徑活塞被彈簧偏壓 到閥打開位置，如圖2中所示。所述雙直徑活塞的靠近電磁控制閥345的 部分的直徑可以充分大于所述活塞的遠離電磁控制閥的部分的直徑，以使 得當所述液壓回路315處于低壓時，從所述雙直徑活塞的電磁控制閥側(cè)施 加的液壓壓力大于所述雙直徑活塞的液壓回路315側(cè)的壓力。此外，偏壓 所述雙直徑活塞的彈簧所駐留其中的腔可以與大氣(未示出)通氣以防止 所述腔內(nèi)的液壓壓力阻礙所述電磁致動閥330向下移動而到達圖3中所示 的位置。在本發(fā)明的備選實施方式中，所述電磁致動閥330例如可以是滑 閥或芯桿閥(slugvalve)。
蓄積器320可以包括可滑動地設(shè)置在蓄積器腔322內(nèi)并由蓄積器彈簧 323偏壓到蓄積器腔內(nèi)的蓄積器活塞321。所述蓄積器彈簧322的彈簧載荷 優(yōu)選地大于所述持續(xù)供應通道316內(nèi)產(chǎn)生的最大壓力，所述持續(xù)供應通道 316 —般處于20-30psi之間的低壓下。
繼續(xù)參見圖1到3，所述氣門致動系統(tǒng)300可以按如下方式運行。該系 統(tǒng)300開始可以在發(fā)動機啟動后通過所述第一止回閥335充裝油或者某些 其它液壓流體。如圖2中所示，所述電磁致動閥330可以在此時保持打開 以使所述油充滿液壓回路315的通道并且填充活塞腔311。該系統(tǒng)300可以 在發(fā)動機處于正動力運行模式時保持在該狀態(tài)。來自于液壓流體供應源325 的低壓液壓流體可以使致動器活塞310向上運動直到其與第一搖臂100接 觸。
在發(fā)動機的正動力運行期間，致動器活塞310不會被鎖定位置，但是 因此向殼體312 (其優(yōu)選地設(shè)置在第二搖臂中)或第一搖臂100傳遞的運動 輸入會使致動器活塞310退入活塞腔311并驅(qū)使致動器活塞310下面的液 壓流體返回到液壓回路315中。從活塞腔311推出的相等體積的液壓流體 可以由蓄積器320吸收。當?shù)谝粨u臂100和殼體312隨著將運動傳遞給其中一個搖臂的凸輪轉(zhuǎn)回到基圓而再次移動分開時，所述蓄積器彈簧322可 以將所述蓄積器活塞321推回到所述蓄積器腔中并使由所述蓄積器320吸 收的相等體積的流體被推回到所述活塞腔311中。在發(fā)動機的正動力運行 期間，液壓流體以這種方式在蓄積器320與活塞腔311之間自由流動。
為了啟動發(fā)動機制動運行，所述控制器400可以打開所述電磁控制閥 345以使得來自于持續(xù)供應通道316的液壓流體流入所述電磁致動閥330。 結(jié)果，所述電磁致動閥330可以關(guān)閉，如圖3中所示。 一旦所述電磁致動 閥330被關(guān)閉，所述致動器活塞310可以被鎖定到相對于所述殼體312相 對固定的位置。
如果沒有所述蓄積器320，那么在所述致動器活塞310在所述活塞腔 311中向下移動期間關(guān)閉所述電磁致動閥330會使電磁致動閥回到圖2中所 示的"關(guān)閉"位置，從而導致不希望有的瞬時載荷傳遞到第一搖臂100、第 二搖臂和/或其它配氣機構(gòu)元件。通過為被所述致動器活塞310的向下運動 而移動的液壓流體提供貯存室，所述蓄積器320與液壓回路315的連接可 以減小或消除這種瞬時載荷。換句話說，用于發(fā)動機制動的發(fā)動機氣門直 到所述電磁致動閥330完全處于輔助氣門致動"開啟"位置時才被打開。 以這種方式，在所述系統(tǒng)被"開啟"期間所述蓄積器320有效地增大與活 塞腔311連通的液壓回路的容積，這可以在同樣的時期內(nèi)減小或消除過多 的配氣機構(gòu)載荷。
在本發(fā)明的備選實施方式中，所述控制器400可以選擇理想的發(fā)動機 氣門致動水平并且確定致動器活塞310的所需位置以達到所述理想的氣門 致動水平。當這樣做時，所述控制器400可以選擇性地打開所述電磁制動 閥330，以使得在搖臂100將致動器活塞310壓入所述腔311中時液壓流體 可以從所述腔311排出。如果搖臂100不處在驅(qū)使所述致動器活塞310向 下的位置上，那么打開所述電磁致動閥330可以導致額外的液壓流體進入 所述腔311。 一旦所述電磁致動閥330再次被關(guān)閉，所述致動器活塞310 可以被鎖定位置以在第一搖臂100與殼體312之間傳遞運動。
圖4和5中以氣門致動系統(tǒng)300示出了本發(fā)明的第二實施方式。在圖 1-5中使用同樣的附圖標記來表示同樣的元件。在該第二實施方式中，氣門 致動系統(tǒng)300可以包括可滑動地設(shè)置在殼體312中所設(shè)有的腔311中的致
14動器活塞310。所述致動器活塞310可以由具有規(guī)定彈簧載荷k的彈簧341 偏壓到所述腔311中。所述致動器活塞310可以具有底面，該底面具有規(guī) 定的表面積Ap液壓流體壓力可以作用在該底面上。在所述致動器活塞310 與第一搖臂100之間可以設(shè)有間隙間距;c。
液壓回路315可以將所述腔311與設(shè)置在殼體313中的液壓氣門致動 系統(tǒng)300的其余部分相連接。所述液壓回路還可以包括與持續(xù)液壓流體供 應通道316相連接的電磁控制閥345、可選的卸壓通道327、可選的卸壓閥 326、推頂柱塞(poker piston) 350和止回閥352。所述推頂柱塞350可以 包括適于選擇性地打開所述止回閥352的銷形延伸部。所述推頂柱塞350 還可以具有表面353，該表面353具有規(guī)定的表面積A2，所述銷形延伸部 自所述表面353延伸。具有彈簧載荷L2的推頂彈簧351可以將推頂柱塞350 向所述止回閥352偏壓。優(yōu)選地，所述致動器活塞310底面354的面積A, 大于推頂柱塞表面353的面積A2。還優(yōu)選的是，由持續(xù)液壓流體供應通道 316提供的液壓流體的壓力大于推頂彈簧351的彈簧載荷L2，所述彈簧載 荷L2反過來應該大于活塞彈簧341彈簧載荷L,。將卸壓閥326偏壓到如圖 3所示的關(guān)閉位置的彈簧的力應該大于由持續(xù)液壓流體供應通道316提供 的液壓流體的壓力。
繼續(xù)參見圖4和5，在發(fā)動機正動力運行期間，控制器400可以保持所 述電磁控制閥345關(guān)閉，以使得沒有任何量的液壓流體提供到液壓回路 315。結(jié)果，推頂彈簧351可以將推頂柱塞350偏壓到止回閥352中以便于 保持該止回閥打開。所述致動器活塞310反過來可以在所述腔311中被保 持在其最低的位置，因為在所述致動器310活塞下面沒有足夠的液壓壓力 來抵抗活塞彈簧341的偏壓力。
對于發(fā)動機制動或其它的輔助氣門致動，所述氣門致動系統(tǒng)300可以 通過在控制器400的控制下打開所述電磁閥345而被啟動。這樣可以允許 液壓流體從供應通道316被供應到液壓回路315。隨著液壓回路315被充滿， 通過所述腔311中液壓壓力的產(chǎn)生，所述致動器活塞310可以開始向上移 動到與第一搖臂100接觸，因為所述致動器活塞310僅由所述彈簧341利 用最輕的相對彈簧載荷向下偏壓。當液壓回路315中的壓力進一步產(chǎn)生時， 所述推頂柱塞350可以開始從圖4中示出的"關(guān)閉"位置移動到如圖5所示的所述推頂柱塞350允許止回閥352鎖定液壓回路315的與所述腔311 連通的部分的位置。
如果所述致動器活塞310在所述止回閥352被允關(guān)閉之前由于殼體312 的向上運動或第一搖臂100的向下運動而經(jīng)受任何向下的運動，那么可能 另外傳遞到所述氣門致動系統(tǒng)或配氣機構(gòu)的其它部分上的瞬時載荷可以通 過通向所述持續(xù)供應通道316的電磁控制閥345被吸收，和/或通過可選的 卸壓通道327被吸收，和/或通過可選的卸壓閥326的操作被吸收。以這種 方式，在所述系統(tǒng)被"開啟"期間，所述推頂柱塞350與具有規(guī)定彈簧載 荷值的彈簧351 —起，以及所述致動器活塞310與具有規(guī)定彈簧載荷值的 彈簧341 —起可以有效地增加與所述活塞腔311連通的液壓回路的容積。
在所述推頂柱塞350被推出完全不與所述止回閥352接觸之后，由于 所述止回閥352的操作，在所述致動器活塞310之下的活塞腔311中的液 壓流體可以將所述致動器活塞310鎖定位置。 一旦所述致動器活塞310被 鎖定位置，氣門致動運動就可以在致動器活塞310與第一搖臂100之間傳 遞。
圖6和7中以氣門致動系統(tǒng)300示出了本發(fā)明的第三實施方式。在該 第三實施方式中，該氣門致動系統(tǒng)300可以包括可滑動地設(shè)置在所述殼體 312中所設(shè)有的腔311中。所述致動器活塞310可以包括一個或多個放泄通 道360，這些放泄通道360從所述致動器活塞的底面延伸到設(shè)在所述致動器 活塞的側(cè)壁上的環(huán)形凹槽361中?；钊麖椈?41可以將所述致動器活塞310 偏壓到所述腔311中。
第一液壓通道318可以從所述腔311的側(cè)壁延伸到電磁致動閥365。所 述第一液壓通道318可以沿所述腔311的側(cè)壁設(shè)置，以使其在所述致動器 活塞310被活塞彈簧341完全推入所述腔中時與所述環(huán)形凹槽361對齊， 如圖6中所示。第二液壓通道319可以從所述腔311的下部延伸到所述電 磁致動閥365。止回閥329可以設(shè)置在所述第二液壓通道319中。
所述電磁致動閥365可以包括芯桿363和芯桿彈簧364。電磁控制閥 345可以通過第三液壓通道與所述電磁致動閥365相連接。持續(xù)液壓供應通 道316可以與所述電磁控制闊345相連接?？刂破?00可以控制所述電磁 控制閥的打開和關(guān)閉，以選擇性地向所述電磁致動閥365提供液壓流體。在正動力運行期間，所述電磁控制閥345可以保持關(guān)閉，以使得沒有 任何量的液壓流體被提供到所述電磁致動閥365。結(jié)果，所述芯桿可以363 被所述芯桿彈簧364偏壓到將所述第二液壓通道319與所述電磁控制閥345 隔離的位置，如圖6中所示。第一和第二液壓通道318和319中沒有任何 液壓流體壓力，這樣允許所述活塞彈簧341將所述致動器活塞310保持在 圖6中示出的位置，其中在所述活塞341與所述第一搖臂100之間具有間 隙間距:c。
為了開始發(fā)動機制動或其它輔助氣門致動，所述電磁控制閥345可以 由所述控制器400打開，以使得來自于持續(xù)液壓流體供應通道316的液壓 流體被提供到所述電磁致動閥365。來自于所述持續(xù)供應通道316的低壓流 體可以將所述芯桿363推入圖7中所示的位置，以使得液壓流體壓力通過 所述第一和第二通道318和319被傳遞到所述致動器活塞310。結(jié)果，所述 致動器活塞310可以抵抗活塞彈簧341的偏壓被向上推動，直到所述致動 器活塞到達所述腔311的上界限或者與所述第一搖臂100接觸。所述致動 器活塞310和環(huán)形凹槽361的尺寸可以被選擇為使得在所述致動器活塞310 處于其最上面的位置時所述環(huán)形凹槽可以輕微地脫離與所述第一通道318 的對齊，如圖7中所示。由于所述止回閥329阻止液壓流體通過所述第二 通道的回流，于是所述致動器活塞310可以變成被鎖定在其最上面的位置 上。 一旦所述致動器活塞310被鎖定位置，就可以在致動器活塞310與第 一搖臂IOO之間傳遞氣門致動運動。
在當所述致動器活塞被鎖定在其最上面的位置上之前所述第一搖臂 100向下推到致動器活塞310上的情況下，可能另外傳遞到配氣機構(gòu)的瞬時 載荷可以通過吸收液壓流體回流的所述芯桿363被減小或消除。以這種方 式，所述芯桿363有效地增加了與所述活塞腔311連通的液壓回路的容積。
當不再需要發(fā)動機制動或其它的輔助發(fā)動機氣門致動時，可以關(guān)閉所 述電磁控制閥345。在所述電磁控制閥345與所述電磁致動閥365之間的第 三液壓通道中可以設(shè)置可選的小的液壓流體放泄口 346。如果所述致動器活 塞310向下滑動僅略微足夠使所述環(huán)形凹槽361與所述第一通道318對齊， 那么該可選的放泄口 346和/或該系統(tǒng)中的其它泄漏裝置可以允許所述第二 通道319中的液壓壓力降低?；蛘呓?jīng)過所述止回閥319或者經(jīng)過所述致動器活塞310的側(cè)壁的來自于所述腔311的液壓流體的少量泄漏可以允許所 述致動器活塞310向下滑動到足夠使所述環(huán)形凹槽361與所述第一通道318 對齊。 一旦所述環(huán)形凹槽361與所述第一通道318之間完成對齊，所述致 動器活塞310下面的其余的液壓流體可以通過一個或多個放泄通道360和 所述第一通道318被放泄到可選的液壓放泄口 346或所述持續(xù)液壓流體供 應通道316。
應該注意的是，圖6和7示出的所述氣門致動系統(tǒng)的性能可能受致動 器活塞310外徑、致動器活塞放泄通道360和第一通道318的位置和幾何 形狀的影響。此外，被改變以減輕瞬時載荷的液壓流體的體積可有助于使 相同回路中的其它氣門致動系統(tǒng)元件比正常運行更快速地啟動，因為所述 液壓流體不離開所述回路。
繼續(xù)參照圖6和7，通過在發(fā)動機制動裝置或輔助氣門致動系統(tǒng)300 關(guān)閉和/或開啟期間所述芯桿363有效地作為蓄積器，所述系統(tǒng)的減小瞬時 載荷傳遞的能力可以得到輔助。例如，在所述系統(tǒng)300開啟期間，致動器 活塞310的任何不完整的行程都可以導致液壓流體移動所述芯桿363,而不 是導致瞬時載荷傳遞到所述系統(tǒng)。在所述系統(tǒng)300關(guān)閉期間，液壓流體通 過放泄口 346排出，與相同的電磁控制閥345連接的所有致動器活塞310 被壓回到它們各自的腔311中，所述芯桿363像蓄積器一樣吸收液壓流體 的能力可以使致動器活塞310更快地回到圖6中所示的位置。
圖8和9中示出了本發(fā)明的第四實施方式，其中同樣的附圖標記表示 與其它附圖中示出的相同的元件。在本發(fā)明的第四實施方式中，氣門致動 系統(tǒng)300可以分別設(shè)置在第一和第二殼體312、 313中。所述第一殼體312 可以具有活塞腔311,致動器活塞310可滑動地設(shè)置在活塞腔311中。所述 致動器活塞310可以包括中心上部延伸部，該中心上部延伸部與所述第一 殼體312形成至少部分的液壓密封314。
繼續(xù)參見圖8和9，電磁致動活塞390具有沿所述活塞的軸線縱向間隔 開的第一、第二和第三環(huán)形凹槽，所述電磁致動活塞390可以可滑動地設(shè) 置在所述第二殼體313內(nèi)設(shè)有的腔391中。所述電磁致動活塞390可以由 彈簧392偏壓到第一位置，如圖8中所示。液壓流體可以從液壓流體供應 源325通過持續(xù)供應通道316提供到電磁控制閥345和止回閥335。所述電磁控制閥345可以在控制器400的控制下選擇性地將液壓流體從持續(xù)供應 通道316供應到所述腔391。液壓流體還可以通過在止回閥335與所述腔 391之間延伸的殼體供應通道393持續(xù)地供應到所述腔391。選擇性地間隔 開的第一和第二致動器通道397和398可以分別從所述腔391延伸到致動 器活塞腔311。選擇性地間隔開的第一和第二放泄通道395和396可以從所 述腔391直接地延伸到液壓流體供應源325，或者通過放泄到一個位置而延 伸到液壓流體供應源325，液壓流體從所述位置可以最終回到液壓流體供應 源325。
在發(fā)動機正動力運行期間，電磁控制閥345可以保持關(guān)閉，以使得電 磁致動活塞3卯由彈簧392偏壓到圖8中所示的位置。結(jié)果，設(shè)置在所述 活塞390上的第二環(huán)形凹槽可以使第一致動器通道397與所述殼體供應通 道393液壓連通，并且所述活塞3卯上的第三環(huán)形凹槽可以使第二致動器 通道398與第二放泄通道396液壓連通。所述活塞390的前述位置可以使 液壓流休提供到致動器活塞310上方的致動器活塞腔311中，同時使所述 致動器活塞310下方腔311中的液壓流體放泄。可以在致動器活塞310與 第一搖臂100之間形成間隙間距x，以使得在正動力運行期間沒有運動在第 一搖臂與致動器活塞之間傳遞。
為了提供輔助氣門致動操作，電磁致動闊345可以打開，從而使所述 活塞390抵抗彈簧392的偏壓移動到圖9中所示的位置。結(jié)果，設(shè)置在所 述活塞390上的第二環(huán)形凹槽可以使第二致動器通道398與所述殼體供應 通道393液壓連通，并且所述活塞3卯上的第一環(huán)形凹槽可以使第一致動 器通道397與第一放泄通道395液壓連通。所述活塞390的前述位置可以 使液壓流體提供到致動器活塞310下方致動器活塞腔311中，同時使致動 器活塞310上方腔311中的液壓流體放泄。這可以使致動器活塞310向上 移動到與第一搖臂100接觸。通過前述的布置，可以減小或消除在系統(tǒng)"開 啟"期間如果致動器活塞310向下移動可能另外傳遞到配氣機構(gòu)的瞬時載 荷。通過使用液壓流體而不是彈簧來偏壓致動器活塞，這樣可以在運行期 間阻止活塞運動并且利用致動器活塞的慣性使輔助氣門致動開啟時間最優(yōu) 化，從而可以獲得該實施方式的一個可能的但不是必需的優(yōu)點。
對于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明范圍和精神的前提下可以對本發(fā)明做出變型和修改。例如，液壓氣門致動系統(tǒng)和與其一 起使用的液壓控制閥的元件和布置僅是以示例形式呈現(xiàn)的。此外，雖然所
述系統(tǒng)被描述為設(shè)置在第一和第二殼體312和313中，但是可以理解的是， 系統(tǒng)元件可以設(shè)置在單一的殼體內(nèi)，或者設(shè)置在多于兩個的殼體內(nèi)?？梢?設(shè)想到的是，在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的前提下，氣門致動系統(tǒng)和控 制閥的修改和變型可以用在本發(fā)明的備選實施方式中。因此，本發(fā)明的權(quán) 利要求旨在覆蓋本發(fā)明的所有這些修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于在第一和第二配氣機構(gòu)元件之間傳遞發(fā)動機氣門致動運動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括形成在第二配氣機構(gòu)元件中的致動器活塞腔；可滑動地設(shè)置在所述致動器活塞腔中的致動器活塞；電磁控制閥；與所述電磁控制閥相連接的第一液壓流體供應通道；在所述致動器活塞腔與電磁控制閥之間延伸的液壓回路；設(shè)置在電磁閥與致動器活塞腔之間的所述液壓回路中的電磁致動閥；和用于在電磁控制閥打開以將液壓流體從所述第一液壓流體供應通道提供到所述電磁致動閥期間擴大所述液壓回路的容積的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于擴大所述液壓 回路的容積的裝置包括液壓流體蓄積器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 包含在所述液壓回路中的旁通回路，所述旁通回路在所述液壓流體蓄積器與所述致動器活塞腔之間延伸，并且所述旁通回路圍繞所述電磁致動 閥延伸；和設(shè)置在所述旁通回路中的第一止回閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括直接與所述液壓回路相連接的第二液壓流體供應通道。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 設(shè)置在所述第二液壓流體供應通道中的第二止回閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓流體蓄積器包 括一個或多個蓄積器彈簧，所述蓄積器彈簧具有大于所述第一液壓流體供 應通道的液壓壓力的彈簧載荷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括-設(shè)置在所述電磁致動閥與所述致動器活塞腔之間的所述液壓回路中的止回閥，其中所述電磁致動閥包括推頂柱塞，該推頂柱塞具有適于選擇性地打 開所述止回閥的銷形延伸部，其中所述推頂柱塞的暴露于來自所述液壓回路的液壓壓力下的面積小 于所述致動器活塞的暴露于來自所述液壓回路的液壓壓力下的面積，其中所述用于擴大所述液壓回路的容積的裝置包括用于將所述致動器活塞偏壓到所述致動器活塞腔中的裝置，所述用于 偏壓所述致動器活塞的裝置具有第一彈簧載荷值；禾口用于將所述推頂柱塞向所述止回閥偏壓的裝置，所述用于偏壓所述推 頂柱塞的裝置具有第二彈簧載荷值，其中第一彈簧載荷值小于第二彈簧載 荷值，而第二彈簧載荷值小于所述第一液壓流體供應通道的液壓壓力。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于擴大所述液壓 回路的容積的裝置還包括卸壓通道。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于擴大所述液壓 回路的容積的裝置還包括與所述液壓流體卸壓通道相連接的液壓流體卸壓 閥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 在所述電磁致動閥與所述致動器活塞腔的中間部之間延伸的所述液壓回路中的第一液壓通道；在所述電磁致動閥與所述致動器活塞腔的端壁部之間延伸的所述液壓回路中的第二液壓通道；設(shè)置在所述第二液壓通道中的止回閥；和用于將所述致動器活塞偏壓到所述致動器活塞腔中的裝置，其中所述電磁致動閥包括將所述第二液壓通道與所述電磁控制閥的液壓流體連通選擇性地隔離的芯桿，以及其中所述用于擴大所述液壓回路的容積的裝置包括 設(shè)置在所述致動器活塞中適于在所述致動器活塞處于最向上位置時與所述第一液壓通道不對齊的環(huán)形凹槽；和從所述環(huán)形凹槽延伸到致動器活塞的底面的放泄通道。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于擴大所述液 壓回路的容積的裝置還包括用于偏壓所述芯桿以使得所述芯桿作為蓄積器活塞的裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于擴大所述液 壓回路的容積的裝置還包括設(shè)置在所述液壓回路中的放泄口。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一配氣機構(gòu)元件是 搖臂。
14. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二配氣機構(gòu)元件是 搖臂。
15. —種用于在第一和第二配氣機構(gòu)元件之間傳遞發(fā)動機氣門致動運 動的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括形成在第二配氣機構(gòu)元件中的致動器活塞腔； 可滑動地設(shè)置在所述致動器活塞腔中的致動器活塞； 電磁控制閥；與所述電磁控制閥相連接的第一液壓流體供應通道； 與所述電磁控制閥液壓連通的電磁致動閥腔；可滑動地設(shè)置在所述電磁致動閥腔中的電磁致動閥活塞，所述電磁致動閥活塞具有第一、第二和第三環(huán)形凹槽；用于將所述電磁致動閥活塞向所述電磁控制閥偏壓的裝置；與所述電磁致動閥腔相連接的第二液壓流體供應通道；與所述電磁致動閥腔相連接的第一液壓流體放泄通道；與所述電磁致動閥腔相連接的第二液壓流體放泄通道；在所述致動器腔的上部與所述電磁致動閥腔之間延伸的第一致動器液壓通道；和在所述致動器腔的下部與所述電磁致動闊腔之間延伸的第二致動器液 壓通道，其中所述電磁致動閥活塞的位置由所述電磁控制閥選擇性地控制，以提供 (1)所述第二液壓流體供應通道與所述第一致動器液壓通道之間的液壓連 通，和所述第二液壓流體放泄通道與所述第二致動器液壓通道之間的液壓 連通，以及(2)所述第二液壓流體供應通道與所述第二致動器液壓通道之 間的液壓連通，和所述第一液壓流體放泄通道與所述第一致動器液壓通道 之間的液壓連通。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括位于所述第二 液壓流體供應通道中的止回閥。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一配氣機構(gòu)元件是 搖臂。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，第二配氣機構(gòu)元件是 搖臂。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括 從所述致動器活塞向所述第一配氣機構(gòu)元件延伸的中心上部延伸部； 在所述中心上部延伸部與限定所述致動器活塞腔的上部的第二配氣機構(gòu)元件的部分之間的至少部分的液壓密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了發(fā)動機氣門的液壓氣門致動的裝置和方法。本發(fā)明的示例性的實施方式可以包括空轉(zhuǎn)運動活塞組件，該組件在第一和第二搖臂之間傳遞運動以選擇性地將輔助發(fā)動機氣門致動運動提供給發(fā)動機氣門，以用于例如為發(fā)動機制動和廢氣再循環(huán)的發(fā)動機運行。在空轉(zhuǎn)運動系統(tǒng)被開啟和關(guān)閉以用于輔助氣門致動期間，所述空轉(zhuǎn)運動活塞組件可以減小或消除可能另外傳遞到發(fā)動機配氣機構(gòu)元件的瞬時載荷。
文檔編號F02D13/04GK101627195SQ200780048104
公開日2010年1月13日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者B·魯杰羅, J·普魯沙克, R·賈納克 申請人:雅各布斯車輛系統(tǒng)公司