CN100529333C - 内燃机设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀致动系统，其用于在具有至少一个进气阀和至少一个排气阀的内燃机的阀机构中提供附加的运动。所述阀机构包括具有上升和下降斜坡的可旋转的凸轮轴(20)，所述上升和下降斜坡被设计为：与在气缸(23)内部可移动的阀控制柱塞(22)相互作用，用于在阀弹簧(13)作用下驱动所述进气或排气阀(12)。气缸(23)经由止回阀连通于液压流体供给管线，并且液压控制回路(26)允许阀的返回运动相对于对应的下降斜坡的正时而被延迟。液压控制回路(26)包括在沿其纵轴的不同水平上连接至控制柱塞气缸(23)的第一和第二液压流体流量限流器(37，38)。选择阀(31)能够使气缸和液压流体返回管线(32)之间的连接经仅仅一个流量限流器或两个流量限流器而被打开。

Description

内燃机设备
技术领域
本发明涉及一种阀致动系统，其用于在设置有至少一个进气阀和至少一个排气阀的内燃机的阀机构内提供附加运动，阀机构包括具有凸轮曲线的可旋转凸轮轴，所述凸轮曲线包括上升和下降斜坡，其被设计为：与阀控制柱塞相互作用，所述阀控制柱塞可在气缸内移动，用来在阀弹簧的作用下驱动进气或排气阀，控制柱塞气缸与液压流体供给管线连通，且液压控制回路允许相对于对应的下降斜坡的正时而延迟阀的返回运动。
背景技术
在车辆内燃机中，有时希望具有可在不同操作方式之间进行切换的设备。例如：可以在传统对称循环和例如：所谓的米勒循环的不对称循环之间进行切换，这是通过在发动机感应冲程期间改变进气阀闭合的正时而进行的。其优点是，能够在这些不同操作方式之间进行切换，例如：在改变发动机有效压缩比率的能力范围内进行改变，以优化效率并将废气排放量减小到最低。为此，就需要可变的阀致动。
一种可实现可变阀致动的公知方法是利用如WO 2004/005677所述的″附加-运动″型的机械-液压系统。根据此文献，阀的闭合相位可以延迟一段可调节的时间，该时间段抵消阀弹簧的闭合力。双通液压控制阀用于启动附加的运动功能并用于控制发动机的阀闭合。
这样的系统的一个缺点是，其尤其不适合在部分升程位置或多级处提供发动机阀闭合的延迟。有时希望在另一部分-升程位置处延迟发动机阀的闭合，而不是对应于它的最大升程位置处进行延迟发动机阀的闭合。在现有技术的系统中，当发动机阀以其更好的方式趋向于闭合时，如果液压阀是单向开-关阀，则闭合双通液压阀的尝试可能会引发系统内的强烈振荡。利用比例液压控制阀可以解决冲击波和不可控振荡的问题，但是也强烈增加了系统成本和控制的复杂性。
发明内容：
本发明的目的是提供一种价格低廉的，在控制发动机阀的闭合相位时具有改善的灵活性的装置。
依照本发明，所述目的可以通过提供一种阀致动系统而实现，所述阀致动系统用于在具有至少一个进气阀和至少一个排气阀的内燃机的阀机构中提供附加的运动，阀机构包括具有凸轮曲线的可旋转的凸轮轴，所述凸轮曲线包括上升和下降斜坡，其被设计为：与在气缸内部可移动的阀控制柱塞相互作用，用于在阀弹簧作用下驱动进气或排气阀，控制柱塞气缸经由止回阀而连通于液压流体供给管线，且液压控制回路(26)允许发动机阀进行返回运动，以相对于对应的下降斜坡的正时而被延迟，其特征在于，液压控制回路包括在沿其纵轴的不同水平面上连接至控制柱塞气缸的第一和第二液压液体流量限流器，且选择阀能够使在气缸和液压控制回路之间的连接经仅仅一个或两个流量限流器而被打开。这种阀致动系统的配置使得在它们的闭合相位期间停止在中间位置之前，更容易减速发动机阀。
在所附的权利要求书中公开了本发明的优选实施例。
附图说明
下面将参照附图对具体实施例进行更详细的描述，其中：
图1为根据本发明的具体实施例的阀机构的视图，以及
图2-5为在四种不同使用方式中，用于控制图1所示的阀机构的液压控制回路图。
具体实施方式
图1中示意性显示的阀机构位于气缸盖中，且其包括带有阀弹簧13的双进气阀12和公共轭14。轭通过摇架15以公知的方式进行作用，所述摇架15可枢转地支撑于摇架轴16上。摇架15具有位于轴一侧的阀压力臂17和位于轴另一侧的凸轮从动件18，所述从动件设置有摇架臂辊19，其与高架凸轮轴20相互作用。或者，位于发动机内更低水平处的凸轮轴可经由阀挺杆和推杆而与摇架相互作用。
轭14安装在活塞杆21上，所述活塞杆21被支撑为可通过气缸23内的柱塞22而垂直移动。气缸的端部24设置有相对于柱塞杆21的密封，使得在柱塞和端部之间形成液密空间25。柱塞气缸23经管道和控制单元26而连接于压力容器28。当凸轮轴20打开发动机阀12时，泵27从容器28经单向阀29而输送液压流体，以填充气缸空间25。在柱塞22的返回冲程期间，控制单元26控制液压流体从气缸空间25进入压力容器28中的转移。
图2-5中更详细显示了控制单元26，且所述控制单元26包括开/关螺线管阀30和双位模式选择阀31。两个阀30，31经由液压管线32而串联连接。图2-5中示出了导向液压流体供给管线的管线32，但是，当使用液压回路中的发动机润滑油时，液压流体可经由阀30而移送到任何发动机油回路。在激励位置处，开/关阀30阻塞经液压管线32的液流，在由螺旋弹簧33限定的另一解除激励位置处，开/关阀30允许液体从柱塞空间流向压力容器28。选择阀31可选择两种不同功能模式的其中之一。为此，阀31经由第一液压管线34和第二平行管线35而连接至柱塞空间25。管线34、35沿着其纵轴方向，在两个不同的水平面上连接至控制柱塞气缸23，其中第一水平面与柱塞气缸的底端相距一定距离。包括第一液体限流器37的第三液压管线36连接气缸23的底部和第一液压管线34。在两条管线34、35之间还有包括第二液体限流器38的连接。
在图2中，柱塞22沿箭头40的方向移动，同时，诸如发动机润滑油的液压流体经由单向阀29而流入气缸空间25。螺线管阀30显示为被解除激励，即：在打开位置，但是也可以处于其它的激励位置处。选择阀31显示在其激励位置处，其中由箭头41指示的控制压力对螺旋弹簧42进行压缩。
图3显示了在图2中所示的相同位置处的液压阀30，31，但是柱塞22在它的返回冲程期间，由箭头43所指示。在这种操作方式中，阀机构跟随升程曲线10向上，然后向下，直到柱塞端部到达环形气缸口44的位置处，所述气缸口44连接至液压管线35。当柱塞闭合气缸口44时，液压流体改为经由限流器38进行流动。选择流量限流器38，以便于在气缸口44闭合期间，柱塞可以被充分减速，以便于能够通过闭合开/关阀30而使柱塞停止，而在系统中没有产生过量振荡。当柱塞最终到达并闭合第二环形气缸口45时，流体经由连接至管线36和限流器37，38的端口46而流动，直到柱塞到达其冲程的终点为止。流量限流器37设计成：可充分地对柱塞进行减速，这样阀机构的停靠可以无风险进行，所述的风险是指对阀机构内的接触面的损坏。
图4显示了第二种操作模式，其中选择阀31仍然处于激励位置，但是现在开/关阀30被激励用来阻塞流体流经阀。在这种方式中，阀机构沿打开发动机阀12的方向跟随着凸轮曲线，但是阀12被阻塞用于在相反的返回方向进行运动，直到开/关阀30被解除激励，以通过螺旋弹簧33的作用而至其打开位置为止。因此，发动机阀12的闭合可以以控制方式而被延迟。闭合运动沿着如上所述的相同的曲线进行，其由液压流量限流器37，38限定。
如图5所示的第三种方式，其中柱塞22执行由箭头43指示的返回冲程。两个液压阀30，31位于其解除激励位置，从而阀30被打开且阀31处于其第二方式，允许液压流体经第二口45流动。因此，当柱塞22在返回冲程期间于端口44和45之间移动时，没有限流器将流体从柱塞气缸节流至阀31。从而，在跟随凸轮轮廓或通过开/关阀30的控制阻塞而被延迟之后，可以允许柱塞22形成快速返回冲程。返回冲程的最后部分利用上述的流动限流器37而被减速。
上述液压控制回路可以修正柱塞22的返回运动，以适于不同操作的需要。依照本发明的阀致动系统已经说明了其应用至一对进气阀的情况。也有可能将该设备应用在排气阀中。可以将这种应用利用在，例如：用于废气的内部返回，即所谓的内部废气再循环(EGR)中，通过调节在完成排气冲程中的进气和在排气阀之间的重叠，排气阀闭合次序的变化就能够影响内部EGR的量。
上述具体实施例并不是对本发明的限制，而是更多种的变化和变体都可认为在下述专利权利要求范围内。例如：作为控制回路26，控制柱塞气缸21-25可以具有不同的设计。柱塞气缸21-25可以，例如：直接作用于阀。在这种情况下，凸轮轴位于下部，柱塞气缸21-25可以与推杆或阀挺杆相互作用。气缸23可以沿着其纵轴在不同水平面处设置与其相连的两个以上的端口。作为进一步的实例，选择阀31可以电气操作，而非液压操作。另一个可能的系统变型可以包括将第一限流器37的功能包括在柱塞的控制端口外形中。

Claims (11)

1.一种用于在具有至少一个进气阀(12)和至少一个排气阀的内燃机阀机构中提供附加运动的阀致动系统，所述阀机构包括具有凸轮曲线的可旋转凸轮轴(20)，所述凸轮曲线包括上升和下降斜坡，其被设计为：与在气缸(23)内部活动的阀控制柱塞(22)相互作用，用于在阀弹簧(13)的作用下驱动所述进气或排气阀(12)，柱塞气缸(23)经止回阀(29)而连通于液压流体供给管线，并且液压控制回路(26)允许发动机阀的返回运动相对于对应的下降斜坡的正时而被延迟，其特征在于，液压控制回路(26)包括第一和第二液压流体流量限流器(37，38)，所述液压流体流量限流器在沿着其纵轴的不同的水平面处与柱塞气缸(23)相连，且选择阀(31)能够使在气缸和液压控制回路(26)之间的连接经仅仅一个流量限流器或两个流量限流器而被打开。
2.如权利要求1所述的阀致动系统，其特征在于，选择阀(31)与开/关阀(30)串联连接，用于打开或关闭与返回管线(32)的连接。
3.如权利要求1所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向液压流体返回管线(32)的出口(45)，所述出口(45)与对应于关闭的发动机阀的柱塞冲程端相距一定距离。
4.如权利要求2所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向液压流体返回管线(32)的出口(45)，所述出口(45)与对应于关闭的发动机阀的柱塞冲程端相距一定距离。
5.如权利要求3所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向返回管线(32)的第二出口(44)，所述第二出口(44)与第一出口(45)相距一定距离，并与所述柱塞冲程的所述端相距更远的距离。
6.如权利要求4所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向返回管线(32)的第二出口(44)，所述第二出口(44)与第一出口(45)相距一定距离，并与所述柱塞冲程的所述端相距更远的距离。
7.如权利要求5所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向出口管线(32)的第三出口(46)，所述第三出口(46)位于对应于关闭的发动机阀的柱塞冲程的所述端。
8.如权利要求6所述的阀致动系统，其特征在于，柱塞气缸(23)设置有通向出口管线(32)的第三出口(46)，所述第三出口(46)位于对应于关闭的发动机阀的柱塞冲程的所述端。
9.如权利要求1至8的任意一项所述的阀致动系统，其特征在于，控制构件(21-25，26)包括液压活塞气缸(21-25)，其机械连接于所述阀(12)，并由液压控制回路(26)致动。
10.如权利要求1至8任意一项所述的阀致动系统，其特征在于，控制构件(21-25，26)被应用于发动机排气阀(12)上，用于内部废气的再循环。
11.如权利要求1至8中任意一项所述的阀致动系统，其特征在于，控制构件(21-25，26)被应用于发动机进气阀(12)上，用于改变关闭次序。
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