采用使主氣門動作失效和/或聯(lián)接鄰近搖桿臂的輔助氣門運動的制作方法
【專利說明】采用使主氣門動作失效和/或聯(lián)接鄰近搖桿臂的輔助氣門運動
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是在2011年7月27日提交的申請?zhí)枮?3/192，330的名為“CombinedEngine Braking And Positive Power Engine Lost Mot1n Valve Actuat1n System”的共同未決申請的部分延續(xù)申請案，所述在先申請要求名為“Combined Engine Braking AndPositive Power Engine Lost Mot1n Valve Actuat1n System” 且在 2010 年 7 月 27 日提交的臨時美國專利申請序列號N0.61/368，248的權(quán)益，其教導(dǎo)通過引用結(jié)合于此。本申請附加地要求名為“Pin Lock Rocker”且在2013年5月25日提交的臨時美國專利申請序列號N0.61/827，568的權(quán)益，其教導(dǎo)通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體涉及用于致動在內(nèi)燃式發(fā)動機中的一個或多個發(fā)動機氣門的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明尤其涉及用于包括空動系統(tǒng)的氣門致動的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施例可用在內(nèi)燃式發(fā)動機的正功率(positive power)和發(fā)動機制動操作過程中。
【背景技術(shù)】
[0004]在內(nèi)燃式發(fā)動機中需要氣門致動以便發(fā)動機產(chǎn)生正功率，且氣門致動還可用于產(chǎn)生輔助氣門動作。在正功率過程中，進(jìn)氣門會被開啟以允許燃料和空氣進(jìn)入氣缸中以用于燃燒。一個或多個排氣門可被開啟以允許燃燒氣體從氣缸排出。在正功率過程中，進(jìn)氣門、排氣門和/或輔助氣門也可在不同的時間開啟以用于廢氣再循環(huán)(EGR)，用以改善排放。
[0005]當(dāng)內(nèi)燃式發(fā)動機沒有被用于產(chǎn)生正功率時，發(fā)動機氣門致動也可用于產(chǎn)生發(fā)動機制動和制動氣體再循環(huán)(BGR)。在發(fā)動機制動過程中，一個或多個排氣門可被選擇性地開啟以至少臨時地將發(fā)動機轉(zhuǎn)換為空氣壓縮機。這樣做時，發(fā)動機產(chǎn)生減速馬力以幫助車輛減速。這可提高操作者對車輛的控制并顯著降低在車輛的使用制動器上的磨損。
[0006]發(fā)動機氣門可被致動以產(chǎn)生壓縮-釋放制動和/或泄放制動。壓縮-釋放型發(fā)動機制動器或減速器的操作是眾所周知的。當(dāng)活塞在它的壓縮沖程過程中向上移動時，在氣缸中收集的氣體被壓縮。壓縮氣體阻擋活塞向上的運動。在發(fā)動機制動操作過程中，當(dāng)活塞接近上止點(TDC)時，至少一個排氣門被開啟以將氣缸中的壓縮氣體釋放到排放歧管，以防止儲存在壓縮氣體中的能量在隨后的膨脹向下沖程中返回至發(fā)動機。這樣做時，發(fā)動機產(chǎn)生減速功率以幫助車輛減速。現(xiàn)有技術(shù)的壓縮釋放發(fā)動機制動器的一個示例由公開的Cummins的美國專利N0.3, 220, 392提供，所述專利通過引用結(jié)合于此。
[0007]泄放型發(fā)動機制動器的操作長期以來也是己知的。在發(fā)動機制動過程中，除了常規(guī)的排氣門升程，排氣門可在剩余的發(fā)動機循環(huán)(全循環(huán)泄放式制動器)中或在循環(huán)的一部分(部分循環(huán)泄放式制動器)過程中持續(xù)地保持稍微開啟。部分循環(huán)泄放式制動器和全循環(huán)泄放式制動器之間的主要區(qū)別在于，前者在大部分進(jìn)氣沖程的過程中不具有排氣門升程。利用泄放型發(fā)動機制動器的一種系統(tǒng)和方法的示例由公開的美國專利N0.6，594，996提供，所述專利通過引用結(jié)合于此。
[0008]制動氣體再循環(huán)(BGR)的基本原理也是眾所周知的。在發(fā)動機制動過程中，發(fā)動機將氣體從發(fā)動機氣缸排放到排放歧管和更大的排放系統(tǒng)。在氣缸活塞的進(jìn)氣和/或膨脹沖程過程中，BGR操作允許這些廢氣的一部分流回至發(fā)動機氣缸中。具體地，BGR可通過當(dāng)發(fā)動機氣缸活塞在進(jìn)氣和/或膨脹沖程的最后接近下止點位置時開啟排氣門以實現(xiàn)。這種氣體進(jìn)入發(fā)動機氣缸的再循環(huán)可在發(fā)動機制動循環(huán)過程中使用，以提供顯著的益處。
[0009]在許多內(nèi)燃式發(fā)動機中，發(fā)動機進(jìn)氣門和排氣門可由固定輪廓凸輪、更具體地由一個或多個可作為每個凸輪的整體部分的固定凸角或凸塊打開和關(guān)閉。如果進(jìn)氣門和排氣門正時和升程可以變化，則可獲得例如增強的性能、改進(jìn)的燃料經(jīng)濟性、更低的排放和更好的車輛駕駛性的益處。然而，使用固定輪廓凸輪可能難以調(diào)整正時和/或發(fā)動機氣門升程量以將它們優(yōu)化，以用于不同的發(fā)動機操作狀況。
[0010]一種已有的在給出固定凸輪輪廓時調(diào)整氣門正時和升程的方法是在氣門和凸輪之間在氣門機構(gòu)聯(lián)動件中設(shè)置"空動"裝置?？談邮菓?yīng)用于修改由凸輪輪廓與可變長度的機械、液壓或其他聯(lián)動組件所確定的氣門運動的一類技術(shù)方案的術(shù)語。在空動系統(tǒng)中，凸輪凸角可提供在發(fā)動機操作狀況的全部范圍所需的〃最大〃(最長停留和最大升程)運動。于是，可變長度系統(tǒng)可包括在氣門機構(gòu)聯(lián)動件中，位于待開啟的氣門和提供最大運動的凸輪中間，以減少或消除由凸輪傳遞到氣門的部分或全部的運動。
[0011]—些空動系統(tǒng)可在高速下操作，并能夠從一個發(fā)動機循環(huán)到另一個發(fā)動機循環(huán)地改變發(fā)動機氣門的開啟和/或關(guān)閉時間。此處這種系統(tǒng)稱作可變氣門致動(VVA)系統(tǒng)。VVA系統(tǒng)可以是液壓空動系統(tǒng)或電磁系統(tǒng)。一種已知的VVA系統(tǒng)的示例在美國專利N0.6，510, 824中公開，所述專利通過引用結(jié)合于此。
[0012]發(fā)動機氣門正時也可使用凸輪移相改變。凸輪移相器改變凸輪凸角相對于發(fā)動機的曲柄轉(zhuǎn)角致動氣門機構(gòu)元件(例如搖桿臂)的時間。一種已知的凸輪移相系統(tǒng)在美國專利N0.5，934，263中公開，所述專利通過引用結(jié)合于此。
[0013]成本、封裝和尺寸是通常確定發(fā)動機氣門致動系統(tǒng)的合適度的因素。可添加到現(xiàn)有發(fā)動機的附加的系統(tǒng)通常價格昂貴，并且由于它們龐大的尺寸需要附加的空間。已有的發(fā)動機制動系統(tǒng)可避免高成本或附加的封裝，但是這些系統(tǒng)的尺寸和附加的構(gòu)件數(shù)目通常導(dǎo)致較低的可靠性和尺寸問題。因此，通常期望提供一種集成的發(fā)動機氣門致動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)成本低、提供高的性能和可靠性、且更不會產(chǎn)生空間或封裝問題。
[0014]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的實施例可尤其用于在正功率、發(fā)動機制動氣門動作和/或BGR氣門動作中需要氣門致動的發(fā)動機中。本發(fā)明的一些但未必是全部實施例可提供一種系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)和方法用于只利用空動系統(tǒng)和/或利用空動系統(tǒng)與凸輪移相系統(tǒng)、次級空動系統(tǒng)和可變氣門致動系統(tǒng)的組合選擇性地致動發(fā)動機氣門。本發(fā)明的一些但未必是全部實施例可在發(fā)動機制動操作過程中提供改進(jìn)的發(fā)動機性能和效率。本發(fā)明的實施例的附加的優(yōu)點部分地在下文的說明書中闡述，且部分優(yōu)點對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是根據(jù)說明書和/或本發(fā)明的實踐而顯而易見的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]針對前述挑戰(zhàn)，申請人已經(jīng)開發(fā)出用于致動一個或多個發(fā)動機氣門以用于正功率操作和發(fā)動機制動操作的創(chuàng)新性系統(tǒng)。在一實施例中，用于執(zhí)行發(fā)動機制動的方法包括:在已經(jīng)確定發(fā)動機制動操作已經(jīng)起動之后，啟動布置在主氣門機構(gòu)/配氣機構(gòu)(main valvetrain)內(nèi)的消除啟動機構(gòu)，由此使主氣門動作經(jīng)由主氣門機構(gòu)從主氣門運動源傳送到氣門失效。附加地，響應(yīng)于發(fā)動機制動的起動，進(jìn)行用于所述氣門的發(fā)動機制動氣門動作，這可包括鄰近搖桿臂的聯(lián)接。在一實施例中，發(fā)動機制動氣門動作實施兩沖程發(fā)動機制動。消除啟動機構(gòu)實質(zhì)上可沿主氣門機構(gòu)布置在主氣門運動源和所述氣門之間的任何位置。而且，消除啟動機構(gòu)可被液壓啟動/消除啟動，且可包括配置成當(dāng)啟動時使基本所有主氣門動作無效的塌縮機構(gòu)。
[0016]在另一實施例中，用于執(zhí)行發(fā)動機制動的方法被公開在一種系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括操作性地連接到多個氣門致動運動源的多個搖桿臂，其中，所述多個搖桿臂鄰近彼此地設(shè)置，使得分界被限定在所述多個搖桿臂之間，并且其中，所述多個搖桿臂包括用于每個分界的至少一個聯(lián)接機構(gòu)。在這個方法中，確定發(fā)動機制動操作已經(jīng)起動，并且在此之后，所述至少一個聯(lián)接機構(gòu)被控制，以將第一搖桿臂聯(lián)接到第二搖桿臂，第一搖桿臂操作性地連接到至少一個氣門，而第二搖桿臂操作性地連接到發(fā)動機制動運動源。以這種方式，發(fā)動機制動氣門動作可經(jīng)由第一和第二搖桿臂從發(fā)動機制動運動源傳送到所述氣門。而且，響應(yīng)于發(fā)動機制動操作的起動，所述至少一個聯(lián)接機構(gòu)也可被控制，以使第一搖桿臂與第三搖桿臂脫離聯(lián)接，第三搖桿臂操作性地連接到主動作運動源。在一實施例中，發(fā)動機制動運動源實施兩沖程發(fā)動機制動。在此之后，在確定正功率操作已經(jīng)起動之后，所述至少一個聯(lián)接機構(gòu)可被控制，以使第一搖桿臂與第二搖桿臂脫離聯(lián)接，由此中斷向所述氣門提供發(fā)動機制動氣門動作。更進(jìn)一步地，響應(yīng)于確定正功率操作已經(jīng)起動，所述至少一個聯(lián)接機構(gòu)可被控制，以將第一搖桿臂聯(lián)接到第三搖桿臂，使得主氣門動作可經(jīng)由第一和第三搖桿臂從主動作運動源傳送到所述氣門。
[0017]在另一實施例中，用于控制內(nèi)燃機中的氣門的系統(tǒng)包括:主動作運動源，其操作性地連接到主搖桿臂；輔助運動源，其操作性地連接到輔助搖桿臂；以及空擋搖桿臂，其操作性地連接到至少一個氣門且鄰近于主搖桿臂和輔助搖桿臂地布置。所述系統(tǒng)還包括:主聯(lián)接機構(gòu)，其配置成選擇性地使主搖桿臂和空擋搖桿臂聯(lián)接或脫離聯(lián)接；和輔助聯(lián)接機構(gòu)，其配置成選擇性地使輔助搖桿臂和空擋搖桿臂聯(lián)接或脫離聯(lián)接。在一個實施方式中，輔助聯(lián)接機構(gòu)可包括形成在輔助搖桿臂和空擋搖桿臂中的孔，以及布置在其中一個或另一個孔中的輔助滑動部件。如此形成的孔配置成與彼此對齊。輔助液壓通道可設(shè)置在輔助搖桿臂或空擋搖桿臂中，與對應(yīng)的孔流體相通，使得當(dāng)輔助液壓通道被液壓流體填充時，輔助滑動部件可伸出其孔且伸入其他孔中，由此將輔助搖桿臂和空擋搖桿臂聯(lián)接在一起。偏壓機構(gòu)可布置在與輔助滑動部件相同的孔中、或?qū)α⒂谳o助滑動部件的孔中，所述偏壓機構(gòu)的各個配置方式可被應(yīng)用于將輔助滑動部件偏壓到為其所配的孔中。為了采用主聯(lián)接機構(gòu)，主搖桿臂和空擋搖桿臂可包括類似配置的孔、主滑動部件、主液壓通道和偏壓機構(gòu)。在一實施例中，分開的孔可對應(yīng)于輔助和主滑動部件設(shè)置在空擋搖桿臂中?？商娲兀論鯎u桿臂中的用于接收輔助滑動部件的孔也可用于接收主滑動部件。在這后一實施例中，空擋滑動部件可設(shè)置在空擋搖桿臂中的孔中。
[0018]在又一實施例中，用于控制內(nèi)燃機中的氣門的系統(tǒng)包括操作性地連接到主搖桿臂的主動作運動源和操作性地連接到輔助搖桿臂的輔助運動源。主搖桿臂也操作性地連接到至少一個氣門。所述系統(tǒng)還包括配置成選擇性地使主搖桿臂和輔助搖桿臂聯(lián)接或脫離聯(lián)接的單向聯(lián)接機構(gòu)。當(dāng)主搖桿臂和輔助搖桿臂經(jīng)由單向聯(lián)接機構(gòu)聯(lián)接時，輔助氣門運動從輔助搖桿臂傳遞到主搖桿臂，然而，主動作氣門運動沒有從主搖桿臂傳遞到輔助搖桿臂。單向聯(lián)接機構(gòu)可布置在輔助搖桿臂或主搖桿臂內(nèi)，且可包括輔助滑動部件，所述輔助滑動部件可液壓伸出形成在對應(yīng)搖桿臂中的孔。進(jìn)而，輔助滑動部件可接觸面向上表面、面向下表面或在其他搖桿臂中形成的槽。
[0019]在所有示例中，由輔助運動源提供的氣門運動可包括發(fā)動機制動氣門運動(包括兩沖程發(fā)動機制動氣門運動)和非發(fā)動機制動氣門運動。
[0020]應(yīng)當(dāng)理解，前述的總體說明和以下詳細(xì)描述僅是示例性和解釋性的，并且不作為所要求的本發(fā)明的限制。
【附圖說明】
[0021]為了有助于理解本發(fā)明，下面將參考附圖，附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例配置的氣門致動系統(tǒng)的圖示。
[0023]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例配置的主搖桿臂和鎖定的氣門橋部的剖視示意圖。
[0024]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例配置的發(fā)動機制動搖桿臂的剖視示意圖。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明的替代性實施例的替代性的發(fā)動機制動氣門致動裝置的示意圖。
[0026]圖5是示出在由本發(fā)明的實施例提供的兩程循環(huán)發(fā)動機制動模式的操作過程中的排氣門和進(jìn)氣門致動的曲線圖。
[0027]圖6是示出在由本發(fā)明的實施例提供的兩程循環(huán)發(fā)動機制動模式的操作過程中的排氣門致動的曲線圖。
[0028]圖7是示出在由本發(fā)明的實施例提供的失靈模式的操作過程中的排氣門致動的曲線圖。
[0029]圖8是示出在由本發(fā)明的實施例提供的兩程循環(huán)發(fā)動機制動模式的操作過程中的排氣門和進(jìn)氣門致動的曲線圖。
[0030]圖9是示出在由本發(fā)明的實施例提供的兩程循環(huán)壓縮釋放式和部分泄放式發(fā)動機制動模式的操作過程中的排氣門和進(jìn)氣門致動的曲線圖。
[0031]圖10是依據(jù)本公開的各個實施例的氣門致動系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖11和12是闡述用于執(zhí)行依據(jù)本公開的實施例的發(fā)動機制動的方法的流程圖；
[0033]圖13和14是依據(jù)本公開的第三實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0034]圖15是依據(jù)本公開的第四實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0035]圖16和17是依據(jù)本公開的替換性偏壓機構(gòu)實施例的放大俯視剖視圖；
[0036]圖18是依據(jù)本公開的第五實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0037]圖19是依據(jù)本公開的第六實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0038]圖20和21是依據(jù)本公開的第七實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0039]圖22和23是依據(jù)本公開的第八實施例的多個發(fā)動機氣門俯視部分剖視圖的；
[0040]圖24是依據(jù)本公開的第九實施例的多個發(fā)動機氣門的俯視部分剖視圖；
[0041]圖25-27是依據(jù)本公開的第九實施例的多個發(fā)動機氣門的側(cè)視圖；以及
[0042]圖28是依據(jù)本公開的第十實施例的主搖桿臂的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0043]下面將詳細(xì)參考本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的實施例，本發(fā)明的示例在附圖中示出。本發(fā)明的實施例包括致動一個或多個發(fā)動機氣門的系統(tǒng)和方法。
[0044]本發(fā)明的第一實施例在圖1中示出為氣門致動系統(tǒng)10。氣門致動系統(tǒng)10可包括主排氣搖桿臂200、用于致動排氣門以提供發(fā)動機制動的裝置100、主進(jìn)氣搖桿臂400、以及用于致動進(jìn)氣門以提供發(fā)動機制動的裝置3