CN101627195A - 发动机制动装置 - Google Patents

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B·鲁杰罗
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Abstract

本发明公开了发动机气门的液压气门致动的装置和方法。本发明的示例性的实施方式可以包括空转运动活塞组件，该组件在第一和第二摇臂之间传递运动以选择性地将辅助发动机气门致动运动提供给发动机气门，以用于例如为发动机制动和废气再循环的发动机运行。在空转运动系统被开启和关闭以用于辅助气门致动期间，所述空转运动活塞组件可以减小或消除可能另外传递到发动机配气机构元件的瞬时载荷。

Description

发动机制动装置
相关申请的交叉引用
本申请涉及并要求于2006年10月27日申请的、申请号为60/854,716、名称为“结合有用于配气机构的瞬时释放的发动机制动器及其方法”的美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及用于致动内燃机中的发动机气门的方法和装置。
背景技术
内燃机中需要气门致动来使发动机产生正动力。在正动力运行期间，一个或多个进气门可以打开以允许燃料和/或空气进入缸体以用于燃烧。一个或多个排气门可以打开以允许燃烧气体从所述缸体排出。在正动力期间，进气门、排气门和/或辅助气门还可以在各种时刻打开以使气体再循环来改进排放。
还可能需要气门致动来形成对辅助发动机气门的致动，例如发动机制动。在压缩-释放式发动机制动期间，排气门可以选择性地打开以至少暂时地将产生动力的内燃机转换成吸收动力的空气压缩机。在活塞的压缩行程中，随着活塞向上运行，限制在所述缸体内的气体可以被压缩。压缩气体会抵抗活塞的向上运动。当活塞接近上止点(TDC)位置时，可以打开至少一个排气门以将缸体内的压缩气体释放到排气集管，以防止存储在压缩气体中的能量在随后的膨胀向下行程中被返回到发动机。这样，发动机可以增强减速动力从而有助于使车辆减慢。Cummins的美国专利No.3,220,392(1965年11月)的公开内容提供了现有的压缩释放发动机制动器的示例，通过引用将其并入于此。
在放气式(bleeder type)发动机制动期间，除了和/或代替在活塞的排气冲程期间发生的主排气门动作，可以在其余的三个发动机循环期间(全循环排气制动器)或一部分的其余的三个发动机循环期间(部分循环排气制动器)保持排气门稍微地打开。汽缸气体进入和排出汽缸的放气可以使发动机减速。通常，排气制动运行中的制动气门的初始打开提前于压缩TDC(即提早气门致动)，然后升程会在一段时间内保持恒定。这样，由于提早气门致动，所以放气式发动机制动器可以需要较低的力来致动气门，并且由于持续地放气代替了压缩-释放式制动器的快速放空，所以产生更少的噪音。
另一辅助发动机气门致动是废气再循环(EGR)，在正动力运行期间，一部分废气在废气再循环过程中可以流回到发动机汽缸。EGR可以用于减小在正动力运行期间由发动机产生的NOx的量。EGR系统还能够在发动机制动循环期间用于控制排气集管和发动机汽缸中的压力和温度。一般地，存在两种EGR系统，即内部EGR系统和外部EGR系统。通过从排气集管到进气集管然后经过进气门返回到汽缸的直接通道，外部EGR系统使废气再循环返回到发动机汽缸。经过排气门从排气集管、并可能经过进气门从发动机汽缸返回到进气集管，内部EGR系统使废气再循环返回到发动机汽缸。本发明的实施方式主要涉及内部EGR系统。
还有另一种辅助发动机气门致动是制动器气体再循环(BGR)，在正动力运行期间，一部分废气在制动器气体再循环过程中可以流回到发动机汽缸中。在进气冲程期间废气回到发动机汽缸中的再循环例如可以增加汽缸中的可用于压缩-释放制动的气体量。这样，BGR可以增加从制动动作中实现的制动效果。
在许多内燃机中，进气门和排气门可以通过固定轮廓的凸轮打开和关闭，更具体地说是通过作为每个凸轮的整体部分的一个或多个固定凸出部打开和关闭。如果进气门和排气门的正时和/或升程可以变化，那么就可以获得例如为提高的性能、改进的燃料经济性、更低的排放和/或更好的车辆驾驶性能和制动这样的好处。但是，固定轮廓凸轮的使用会使得难以调节发动机气门正时和/或升程量，以将它们优化以用于适应各种发动机运行条件，例如不同的发动机速度。
一种调节固定凸轮轮廓的气门的正时和升程的方法是在配气机构联动装置中气门与凸轮之间提供“空转运动”装置。空转运动是应用到用于通过配气机构中的可变长度的机械、液压或其它联动装置组件修改被凸轮轮廓所限制的气门运动的一类技术方案中的术语。在空转运动系统中，凸轮凸出部可以提供在整个发动机运行条件范围内所需的“最大”提升运动。可变长度的系统然后可以包含在配气机构联动装置中、在将被打开和提供最大运动的凸轮的中间，以选择性地延长经过由凸轮提供的持续时间的最大升程的持续时间和/或由凸轮提供的升程的减去部分或空转部分或全部的持续时间。
该可变长度的系统(或空转运动系统)可以在完全展开时将所有的凸轮运动传递给气门甚至延长气门动作的持续时间超过由凸轮正常提供的时间，而在完全收缩时，不传递或传递最小量的凸轮运动给气门。在转让给与本申请相同的受让人的Hu的美国专利No.5,537,976和No.5,680,841中提供了空转运动系统和方法的示例，通过引用将它们并入于此。
空转运动气门致动系统的第二个示例公开在于2005年5月6日申请的、申请号为11/123,063(“’063申请”)、并于2006年1月12日公开的、公开号为US 2006/0005796的美国专利申请中，通过引用将其并入于此。’063申请公开了一种气门致动系统，其使用了在摇臂轴上彼此相邻设置的主摇臂和辅助摇臂。所述主摇臂可以响应于来自例如为凸轮凸出部的第一配气机构元件的输入，从而致动发动机气门以用于例如为主排气动作的主气门致动运动。所述辅助摇臂可以从例如为第二凸轮凸出部的第二配气机构元件接收例如为用于发动机制动、废气再循环和/或制动器气体再循环动作的一个或多个辅助气门致动运动。可调整的液压制动器活塞可以设置在辅助摇臂与主摇臂之间。所述致动器活塞可以选择性地被锁定在所述主摇臂与辅助摇臂之间的延伸位置上，以便于选择性地将一个或多个辅助气门致动运动从辅助摇臂传递到主摇臂，而后传递到发动机气门。所述液压致动器活塞可以优选地设置在主摇臂中或辅助摇臂中。
虽然本发明的各个实施方式可以特别地结合例如为’063申请中公开的主摇臂和辅助摇臂系统使用，但是实施方式并不局限于仅与这种系统一起使用。因此，本发明中公开的液压流体系统及其运行方法可以提供改进的气门致动，以用于由例如’063申请中所公开的系统执行的压缩-释放发动机制动、放气式发动机制动、废气再循环、制动器气体再循环和/或任何其它的辅助气门动作。更具体地说，本发明的各个实施方式可以在辅助摇臂开始接合或脱开主摇臂以用于例如为发动机制动等等的辅助发动机气门动作时，减小或消除例如为发动机气门、摇臂、摇臂轴、推管和/或凸轮的配气机构元件所经受的瞬时载荷。
本发明的其它优点在接下来的描述中部分地进行了阐述，并且根据所述描述和/或本发明的实践，对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。
发明内容
申请人已经开发了一种用于在第一和第二配气机构元件之间传递发动机气门致动运动的具有创新性的系统，所述系统包括：形成在第二配气机构元件中的致动器活塞腔；可滑动地设置在所述致动器活塞腔中的致动器活塞；电磁控制阀；与所述电磁控制阀相连接的第一液压流体供应通道；在所述致动器活塞腔与电磁控制阀之间延伸的液压回路；设置在电磁阀与致动器活塞腔之间的所述液压回路中的电磁致动阀；和用于在电磁控制阀打开以将液压流体从所述第一液压流体供应通道提供到所述电磁致动阀期间扩大液压回路的容积的装置。
申请人还开发了一种用于在第一和第二配气机构元件之间传递发动机气门致动运动的具有创新性的系统，所述系统包括：形成在第二配气机构元件中的致动器活塞腔；可滑动地设置在所述致动器活塞腔中的致动器活塞；电磁控制阀；与所述电磁控制阀相连接的第一液压流体供应通道；与所述电磁控制阀液压连通的电磁致动阀腔；可滑动地设置在所述电磁致动阀腔中的电磁致动阀活塞，所述电磁致动阀活塞具有第一、第二和第三环形凹槽；用于将所述电磁致动阀活塞向所述电磁控制阀偏压的装置；与所述电磁致动阀腔相连接的第二液压流体供应通道；与所述电磁致动阀腔相连接的第一液压流体放泄通道；与所述电磁致动阀腔相连接的第二液压流体放泄通道；在所述致动器腔的上部与所述电磁致动阀腔之间延伸的第一致动器液压通道；和在所述致动器腔的下部与所述电磁致动阀腔之间延伸的第二致动器液压通道，其中所述电磁致动阀活塞的位置由所述电磁控制阀选择性地控制，以提供(1)所述第二液压流体供应通道与第一致动器液压通道之间的液压连通，和所述第二液压流体放泄通道与第二致动器液压通道之间的液压连通，以及(2)所述第二液压流体供应通道与第二致动器液压通道之间的液压连通，和所述第一液压流体放泄通道与第一致动器液压通道之间的液压连通。
应该理解的是，前述的主要描述以及接下来的详细描述均只是示例性和解释性的，并不限制所要求保护的本发明。通过引用并入于此且构成本说明书一部分的附图示出了本发明的某些实施方式，并且与详细描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
为了帮助理解本发明，现对附图进行说明，其中同样的附图标记表示同样的元件。这些附图只是示例性的，不应该构成对本发明的限制。
图1是根据本发明的一个示例性实施方式的气门致动系统的框图。
图2是根据本发明的第一实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“关闭”位置的示意图。
图3是根据本发明的第一实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“开启”位置的示意图。
图4是根据本发明的第二实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“关闭”位置的示意图。
图5是根据本发明的第二实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“开启”位置的示意图。
图6是根据本发明的第三实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“关闭”位置的示意图。
图7是根据本发明的第三实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“开启”位置的示意图。
图8是根据本发明的第四实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“关闭”位置的示意图。
图9是根据本发明的第四实施方式的气门致动系统的辅助气门致动“开启”位置的示意图。
具体实施方式
正如这里所具体体现的那样，本发明包括用于例如但不局限于发动机制动的辅助发动机气门致动动作的控制发动机气门致动的系统和方法。现在将详细说明本发明的第一实施方式，附图中示出了其一个示例。
图1中以气门致动系统10示出了本发明的第一实施方式。所述气门致动系统10可以包括传递运动的装置100，该装置100以可操作方式与液压气门致动系统300相连接，所述液压气门致动系统300反过来又以可操作方式与一个或多个发动机气门200相连接。所述发动机气门200可以是排气门、进气门或辅助气门。运动传递装置100可以包括凸轮、推管、摇臂或者其它将输入运动提供给液压气门致动系统300的配气机构元件的任意结合。为了便于讨论，传递运动的装置在下文中指摇臂100。美国专利公报No.2006-0005796中描述了包括可以结合本发明使用的摇臂的用于传递运动的装置的示例，其转让给与本申请相同的受让人，通过引用将其并入于此。
所述液压气门致动系统300可以选择性地使摇臂100的运动输入空转，可以将运动输入从摇臂100传递到发动机气门200，并且可以在一些实施方式中，响应于来自控制装置400的信号或输入而延长从摇臂到发动机气门的运动输入的持续时间。传递到发动机气门200的运动以及这种运动的空转可以用于产生不同的发动机气门动作，例如但不局限于主进气、主排气、压缩-释放发动机制动、放气制动、外部和/或内部排气再循环、排气门提早打开、进气门提早关闭、居中的升程、排气和进气门延迟关闭，等等。
所述液压气门致动系统300可以包括任何至少部分地通过液压致动发动机气门200的结构。该液压气门致动系统300可以包括例如机械联动装置、液压回路、液压-机械联动装置、机电联动装置和/或任何其它的适于获得多于一个有效长度并致动发动机气门的联动装置。
所述控制装置400可以包括任何电子的或机械的装置以用于与液压气门致动系统300通讯。所述控制装置400可以包括与适当的车辆元件相连接的微处理器以判断和选择空转运动系统300的适当模式。所述车辆元件可以包括但不局限于发动机速度传感装置、离合器位置传感装置、燃料位置传感装置和/或车辆速度传感装置。在给定条件下，所述控制装置400可以产生信号并将该信号传送到所述液压气门致动系统300，所述液压气门致动系统300反过来又会转换到合适的运行模式。例如，当所述控制装置400基于例如为怠速燃料、接合的离合器和/或大于一定速度的发动机RPM的条件，从而判断出需要例如为发动机制动的辅助气门致动时，所述控制装置400产生并传送信号到液压气门致动系统300以转换到发动机制动模式。可以设想的是，所述气门致动系统10可以设计成气门致动可以在一个或多个发动机速度和发动机运行条件下得到优化。
图2中示出了表示辅助气门致动“关闭”位置的液压气门致动系统300的一部分的示例性实施方式。图3中示出了相应的辅助气门致动“开启”位置。如图所示，所述气门致动系统300可以包括致动器活塞310、形成在壳体313(以局部截面示出)内的液压回路315、蓄积器320、电磁控制阀345、液压流体供应源325和电磁致动阀330。所述气门致动系统300还可以分别包括第一和第二止回阀335、336。
所述致动器活塞310可以选择性地接触摇臂100，所述致动器活塞310反过来又可以将运动输入从摇臂100传递到气门致动系统300或从气门致动系统300传递到摇臂100，并传递到发动机气门(未示出)上。所述摇臂100可以包括间隙调节组件110，以用于调节摇臂100与致动器活塞310之间的间隙间距x。所述致动器活塞310可滑动地设置在形成于活塞壳体312内的腔311中以使其在维持与壳体312的液压密封的同时可以在所述腔311中往复滑动。在优选的实施方式中，所述壳体312可以结合到第二摇臂中，所述第二摇臂或者可以从凸轮(未示出)接收要传递到第一摇臂100的运动，或者也可以备选地从所述第一摇臂100接收要传递到发动机气门的运动。所述致动器活塞310的重要特征是其设置在优选为摇臂的第一与第二配气机构元件之间，并且所述第一和第二配气机构元件通过所述致动器活塞310彼此接触以将来自凸轮或其它运动传递装置的运动传递到一个或多个发动机气门。因此，所述致动器活塞310的一端可以选择性地接触所述摇臂100以将来自于凸轮(未示出)的运动输入从一个摇臂传递到另一个摇臂。
所述液压回路315可以包括适于实现系统10的目的的液压通道的任意结合。在一个实施方式中，如图2中所示，所述液压回路315包括将致动器活塞310与液压流体供应源325相连接的持续供应通道316。该持续供应通道316还可以与电磁控制阀345相连接。所述液压回路315可以包括将所述液压回路与蓄积器320相连接的第一部分337、由电磁致动阀330分成两半的第二部分338和容纳第二止回阀336并绕过电磁致动阀330的第三部分339。
所述电磁致动阀330可以包括双直径活塞，该双直径活塞被弹簧偏压到阀打开位置，如图2中所示。所述双直径活塞的靠近电磁控制阀345的部分的直径可以充分大于所述活塞的远离电磁控制阀的部分的直径，以使得当所述液压回路315处于低压时，从所述双直径活塞的电磁控制阀侧施加的液压压力大于所述双直径活塞的液压回路315侧的压力。此外，偏压所述双直径活塞的弹簧所驻留其中的腔可以与大气(未示出)通气以防止所述腔内的液压压力阻碍所述电磁致动阀330向下移动而到达图3中所示的位置。在本发明的备选实施方式中，所述电磁致动阀330例如可以是滑阀或芯杆阀(slug valve)。
蓄积器320可以包括可滑动地设置在蓄积器腔322内并由蓄积器弹簧323偏压到蓄积器腔内的蓄积器活塞321。所述蓄积器弹簧322的弹簧载荷优选地大于所述持续供应通道316内产生的最大压力，所述持续供应通道316一般处于20-30psi之间的低压下。
继续参见图1到3，所述气门致动系统300可以按如下方式运行。该系统300开始可以在发动机启动后通过所述第一止回阀335充装油或者某些其它液压流体。如图2中所示，所述电磁致动阀330可以在此时保持打开以使所述油充满液压回路315的通道并且填充活塞腔311。该系统300可以在发动机处于正动力运行模式时保持在该状态。来自于液压流体供应源325的低压液压流体可以使致动器活塞310向上运动直到其与第一摇臂100接触。
在发动机的正动力运行期间，致动器活塞310不会被锁定位置，但是因此向壳体312(其优选地设置在第二摇臂中)或第一摇臂100传递的运动输入会使致动器活塞310退入活塞腔311并驱使致动器活塞310下面的液压流体返回到液压回路315中。从活塞腔311推出的相等体积的液压流体可以由蓄积器320吸收。当第一摇臂100和壳体312随着将运动传递给其中一个摇臂的凸轮转回到基圆而再次移动分开时，所述蓄积器弹簧322可以将所述蓄积器活塞321推回到所述蓄积器腔中并使由所述蓄积器320吸收的相等体积的流体被推回到所述活塞腔311中。在发动机的正动力运行期间，液压流体以这种方式在蓄积器320与活塞腔311之间自由流动。
为了启动发动机制动运行，所述控制器400可以打开所述电磁控制阀345以使得来自于持续供应通道316的液压流体流入所述电磁致动阀330。结果，所述电磁致动阀330可以关闭，如图3中所示。一旦所述电磁致动阀330被关闭，所述致动器活塞310可以被锁定到相对于所述壳体312相对固定的位置。
如果没有所述蓄积器320，那么在所述致动器活塞310在所述活塞腔311中向下移动期间关闭所述电磁致动阀330会使电磁致动阀回到图2中所示的“关闭”位置，从而导致不希望有的瞬时载荷传递到第一摇臂100、第二摇臂和/或其它配气机构元件。通过为被所述致动器活塞310的向下运动而移动的液压流体提供贮存室，所述蓄积器320与液压回路315的连接可以减小或消除这种瞬时载荷。换句话说，用于发动机制动的发动机气门直到所述电磁致动阀330完全处于辅助气门致动“开启”位置时才被打开。以这种方式，在所述系统被“开启”期间所述蓄积器320有效地增大与活塞腔311连通的液压回路的容积，这可以在同样的时期内减小或消除过多的配气机构载荷。
在本发明的备选实施方式中，所述控制器400可以选择理想的发动机气门致动水平并且确定致动器活塞310的所需位置以达到所述理想的气门致动水平。当这样做时，所述控制器400可以选择性地打开所述电磁制动阀330，以使得在摇臂100将致动器活塞310压入所述腔311中时液压流体可以从所述腔311排出。如果摇臂100不处在驱使所述致动器活塞310向下的位置上，那么打开所述电磁致动阀330可以导致额外的液压流体进入所述腔311。一旦所述电磁致动阀330再次被关闭，所述致动器活塞310可以被锁定位置以在第一摇臂100与壳体312之间传递运动。
图4和5中以气门致动系统300示出了本发明的第二实施方式。在图1-5中使用同样的附图标记来表示同样的元件。在该第二实施方式中，气门致动系统300可以包括可滑动地设置在壳体312中所设有的腔311中的致动器活塞310。所述致动器活塞310可以由具有规定弹簧载荷L1的弹簧341偏压到所述腔311中。所述致动器活塞310可以具有底面，该底面具有规定的表面积A1，液压流体压力可以作用在该底面上。在所述致动器活塞310与第一摇臂100之间可以设有间隙间距x。
液压回路315可以将所述腔311与设置在壳体313中的液压气门致动系统300的其余部分相连接。所述液压回路还可以包括与持续液压流体供应通道316相连接的电磁控制阀345、可选的卸压通道327、可选的卸压阀326、推顶柱塞(poker piston)350和止回阀352。所述推顶柱塞350可以包括适于选择性地打开所述止回阀352的销形延伸部。所述推顶柱塞350还可以具有表面353，该表面353具有规定的表面积A2，所述销形延伸部自所述表面353延伸。具有弹簧载荷L2的推顶弹簧351可以将推顶柱塞350向所述止回阀352偏压。优选地，所述致动器活塞310底面354的面积A1大于推顶柱塞表面353的面积A2。还优选的是，由持续液压流体供应通道316提供的液压流体的压力大于推顶弹簧351的弹簧载荷L2，所述弹簧载荷L2反过来应该大于活塞弹簧341弹簧载荷L1。将卸压阀326偏压到如图3所示的关闭位置的弹簧的力应该大于由持续液压流体供应通道316提供的液压流体的压力。
继续参见图4和5，在发动机正动力运行期间，控制器400可以保持所述电磁控制阀345关闭，以使得没有任何量的液压流体提供到液压回路315。结果，推顶弹簧351可以将推顶柱塞350偏压到止回阀352中以便于保持该止回阀打开。所述致动器活塞310反过来可以在所述腔311中被保持在其最低的位置，因为在所述致动器310活塞下面没有足够的液压压力来抵抗活塞弹簧341的偏压力。
对于发动机制动或其它的辅助气门致动，所述气门致动系统300可以通过在控制器400的控制下打开所述电磁阀345而被启动。这样可以允许液压流体从供应通道316被供应到液压回路315。随着液压回路315被充满，通过所述腔311中液压压力的产生，所述致动器活塞310可以开始向上移动到与第一摇臂100接触，因为所述致动器活塞310仅由所述弹簧341利用最轻的相对弹簧载荷向下偏压。当液压回路315中的压力进一步产生时，所述推顶柱塞350可以开始从图4中示出的“关闭”位置移动到如图5所示的所述推顶柱塞350允许止回阀352锁定液压回路315的与所述腔311连通的部分的位置。
如果所述致动器活塞310在所述止回阀352被允关闭之前由于壳体312的向上运动或第一摇臂100的向下运动而经受任何向下的运动，那么可能另外传递到所述气门致动系统或配气机构的其它部分上的瞬时载荷可以通过通向所述持续供应通道316的电磁控制阀345被吸收，和/或通过可选的卸压通道327被吸收，和/或通过可选的卸压阀326的操作被吸收。以这种方式，在所述系统被“开启”期间，所述推顶柱塞350与具有规定弹簧载荷值的弹簧351一起，以及所述致动器活塞310与具有规定弹簧载荷值的弹簧341一起可以有效地增加与所述活塞腔311连通的液压回路的容积。
在所述推顶柱塞350被推出完全不与所述止回阀352接触之后，由于所述止回阀352的操作，在所述致动器活塞310之下的活塞腔311中的液压流体可以将所述致动器活塞310锁定位置。一旦所述致动器活塞310被锁定位置，气门致动运动就可以在致动器活塞310与第一摇臂100之间传递。
图6和7中以气门致动系统300示出了本发明的第三实施方式。在该第三实施方式中，该气门致动系统300可以包括可滑动地设置在所述壳体312中所设有的腔311中。所述致动器活塞310可以包括一个或多个放泄通道360，这些放泄通道360从所述致动器活塞的底面延伸到设在所述致动器活塞的侧壁上的环形凹槽361中。活塞弹簧341可以将所述致动器活塞310偏压到所述腔311中。
第一液压通道318可以从所述腔311的侧壁延伸到电磁致动阀365。所述第一液压通道318可以沿所述腔311的侧壁设置，以使其在所述致动器活塞310被活塞弹簧341完全推入所述腔中时与所述环形凹槽361对齐，如图6中所示。第二液压通道319可以从所述腔311的下部延伸到所述电磁致动阀365。止回阀329可以设置在所述第二液压通道319中。
所述电磁致动阀365可以包括芯杆363和芯杆弹簧364。电磁控制阀345可以通过第三液压通道与所述电磁致动阀365相连接。持续液压供应通道316可以与所述电磁控制阀345相连接。控制器400可以控制所述电磁控制阀的打开和关闭，以选择性地向所述电磁致动阀365提供液压流体。
在正动力运行期间，所述电磁控制阀345可以保持关闭，以使得没有任何量的液压流体被提供到所述电磁致动阀365。结果，所述芯杆可以363被所述芯杆弹簧364偏压到将所述第二液压通道319与所述电磁控制阀345隔离的位置，如图6中所示。第一和第二液压通道318和319中没有任何液压流体压力，这样允许所述活塞弹簧341将所述致动器活塞310保持在图6中示出的位置，其中在所述活塞341与所述第一摇臂100之间具有间隙间距x。
为了开始发动机制动或其它辅助气门致动，所述电磁控制阀345可以由所述控制器400打开，以使得来自于持续液压流体供应通道316的液压流体被提供到所述电磁致动阀365。来自于所述持续供应通道316的低压流体可以将所述芯杆363推入图7中所示的位置，以使得液压流体压力通过所述第一和第二通道318和319被传递到所述致动器活塞310。结果，所述致动器活塞310可以抵抗活塞弹簧341的偏压被向上推动，直到所述致动器活塞到达所述腔311的上界限或者与所述第一摇臂100接触。所述致动器活塞310和环形凹槽361的尺寸可以被选择为使得在所述致动器活塞310处于其最上面的位置时所述环形凹槽可以轻微地脱离与所述第一通道318的对齐，如图7中所示。由于所述止回阀329阻止液压流体通过所述第二通道的回流，于是所述致动器活塞310可以变成被锁定在其最上面的位置上。一旦所述致动器活塞310被锁定位置，就可以在致动器活塞310与第一摇臂100之间传递气门致动运动。
在当所述致动器活塞被锁定在其最上面的位置上之前所述第一摇臂100向下推到致动器活塞310上的情况下，可能另外传递到配气机构的瞬时载荷可以通过吸收液压流体回流的所述芯杆363被减小或消除。以这种方式，所述芯杆363有效地增加了与所述活塞腔311连通的液压回路的容积。
当不再需要发动机制动或其它的辅助发动机气门致动时，可以关闭所述电磁控制阀345。在所述电磁控制阀345与所述电磁致动阀365之间的第三液压通道中可以设置可选的小的液压流体放泄口346。如果所述致动器活塞310向下滑动仅略微足够使所述环形凹槽361与所述第一通道318对齐，那么该可选的放泄口346和/或该系统中的其它泄漏装置可以允许所述第二通道319中的液压压力降低。或者经过所述止回阀319或者经过所述致动器活塞310的侧壁的来自于所述腔311的液压流体的少量泄漏可以允许所述致动器活塞310向下滑动到足够使所述环形凹槽361与所述第一通道318对齐。一旦所述环形凹槽361与所述第一通道318之间完成对齐，所述致动器活塞310下面的其余的液压流体可以通过一个或多个放泄通道360和所述第一通道318被放泄到可选的液压放泄口346或所述持续液压流体供应通道316。
应该注意的是，图6和7示出的所述气门致动系统的性能可能受致动器活塞310外径、致动器活塞放泄通道360和第一通道318的位置和几何形状的影响。此外，被改变以减轻瞬时载荷的液压流体的体积可有助于使相同回路中的其它气门致动系统元件比正常运行更快速地启动，因为所述液压流体不离开所述回路。
继续参照图6和7，通过在发动机制动装置或辅助气门致动系统300关闭和/或开启期间所述芯杆363有效地作为蓄积器，所述系统的减小瞬时载荷传递的能力可以得到辅助。例如，在所述系统300开启期间，致动器活塞310的任何不完整的行程都可以导致液压流体移动所述芯杆363，而不是导致瞬时载荷传递到所述系统。在所述系统300关闭期间，液压流体通过放泄口346排出，与相同的电磁控制阀345连接的所有致动器活塞310被压回到它们各自的腔311中，所述芯杆363像蓄积器一样吸收液压流体的能力可以使致动器活塞310更快地回到图6中所示的位置。
图8和9中示出了本发明的第四实施方式，其中同样的附图标记表示与其它附图中示出的相同的元件。在本发明的第四实施方式中，气门致动系统300可以分别设置在第一和第二壳体312、313中。所述第一壳体312可以具有活塞腔311，致动器活塞310可滑动地设置在活塞腔311中。所述致动器活塞310可以包括中心上部延伸部，该中心上部延伸部与所述第一壳体312形成至少部分的液压密封314。
继续参见图8和9，电磁致动活塞390具有沿所述活塞的轴线纵向间隔开的第一、第二和第三环形凹槽，所述电磁致动活塞390可以可滑动地设置在所述第二壳体313内设有的腔391中。所述电磁致动活塞390可以由弹簧392偏压到第一位置，如图8中所示。液压流体可以从液压流体供应源325通过持续供应通道316提供到电磁控制阀345和止回阀335。所述电磁控制阀345可以在控制器400的控制下选择性地将液压流体从持续供应通道316供应到所述腔391。液压流体还可以通过在止回阀335与所述腔391之间延伸的壳体供应通道393持续地供应到所述腔391。选择性地间隔开的第一和第二致动器通道397和398可以分别从所述腔391延伸到致动器活塞腔311。选择性地间隔开的第一和第二放泄通道395和396可以从所述腔391直接地延伸到液压流体供应源325，或者通过放泄到一个位置而延伸到液压流体供应源325，液压流体从所述位置可以最终回到液压流体供应源325。
在发动机正动力运行期间，电磁控制阀345可以保持关闭，以使得电磁致动活塞390由弹簧392偏压到图8中所示的位置。结果，设置在所述活塞390上的第二环形凹槽可以使第一致动器通道397与所述壳体供应通道393液压连通，并且所述活塞390上的第三环形凹槽可以使第二致动器通道398与第二放泄通道396液压连通。所述活塞390的前述位置可以使液压流体提供到致动器活塞310上方的致动器活塞腔311中，同时使所述致动器活塞310下方腔311中的液压流体放泄。可以在致动器活塞310与第一摇臂100之间形成间隙间距x，以使得在正动力运行期间没有运动在第一摇臂与致动器活塞之间传递。
为了提供辅助气门致动操作，电磁致动阀345可以打开，从而使所述活塞390抵抗弹簧392的偏压移动到图9中所示的位置。结果，设置在所述活塞390上的第二环形凹槽可以使第二致动器通道398与所述壳体供应通道393液压连通，并且所述活塞390上的第一环形凹槽可以使第一致动器通道397与第一放泄通道395液压连通。所述活塞390的前述位置可以使液压流体提供到致动器活塞310下方致动器活塞腔311中，同时使致动器活塞310上方腔311中的液压流体放泄。这可以使致动器活塞310向上移动到与第一摇臂100接触。通过前述的布置，可以减小或消除在系统“开启”期间如果致动器活塞310向下移动可能另外传递到配气机构的瞬时载荷。通过使用液压流体而不是弹簧来偏压致动器活塞，这样可以在运行期间阻止活塞运动并且利用致动器活塞的惯性使辅助气门致动开启时间最优化，从而可以获得该实施方式的一个可能的但不是必需的优点。
对于所属领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明范围和精神的前提下可以对本发明做出变型和修改。例如，液压气门致动系统和与其一起使用的液压控制阀的元件和布置仅是以示例形式呈现的。此外，虽然所述系统被描述为设置在第一和第二壳体312和313中，但是可以理解的是，系统元件可以设置在单一的壳体内，或者设置在多于两个的壳体内。可以设想到的是，在不脱离所附权利要求的范围的前提下，气门致动系统和控制阀的修改和变型可以用在本发明的备选实施方式中。因此，本发明的权利要求旨在覆盖本发明的所有这些修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于在第一和第二配气机构元件之间传递发动机气门致动运动的系统，所述系统包括：
形成在第二配气机构元件中的致动器活塞腔；
可滑动地设置在所述致动器活塞腔中的致动器活塞；
电磁控制阀；
与所述电磁控制阀相连接的第一液压流体供应通道；
在所述致动器活塞腔与电磁控制阀之间延伸的液压回路；
设置在电磁阀与致动器活塞腔之间的所述液压回路中的电磁致动阀；和
用于在电磁控制阀打开以将液压流体从所述第一液压流体供应通道提供到所述电磁致动阀期间扩大所述液压回路的容积的装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于扩大所述液压回路的容积的装置包括液压流体蓄积器。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：
包含在所述液压回路中的旁通回路，所述旁通回路在所述液压流体蓄积器与所述致动器活塞腔之间延伸，并且所述旁通回路围绕所述电磁致动阀延伸；和
设置在所述旁通回路中的第一止回阀。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：
直接与所述液压回路相连接的第二液压流体供应通道。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：
设置在所述第二液压流体供应通道中的第二止回阀。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述液压流体蓄积器包括一个或多个蓄积器弹簧，所述蓄积器弹簧具有大于所述第一液压流体供应通道的液压压力的弹簧载荷。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
设置在所述电磁致动阀与所述致动器活塞腔之间的所述液压回路中的止回阀，
其中所述电磁致动阀包括推顶柱塞，该推顶柱塞具有适于选择性地打开所述止回阀的销形延伸部，
其中所述推顶柱塞的暴露于来自所述液压回路的液压压力下的面积小于所述致动器活塞的暴露于来自所述液压回路的液压压力下的面积，
其中所述用于扩大所述液压回路的容积的装置包括：
用于将所述致动器活塞偏压到所述致动器活塞腔中的装置，所述用于偏压所述致动器活塞的装置具有第一弹簧载荷值；和
用于将所述推顶柱塞向所述止回阀偏压的装置，所述用于偏压所述推顶柱塞的装置具有第二弹簧载荷值，其中第一弹簧载荷值小于第二弹簧载荷值，而第二弹簧载荷值小于所述第一液压流体供应通道的液压压力。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述用于扩大所述液压回路的容积的装置还包括卸压通道。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述用于扩大所述液压回路的容积的装置还包括与所述液压流体卸压通道相连接的液压流体卸压阀。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：
在所述电磁致动阀与所述致动器活塞腔的中间部之间延伸的所述液压回路中的第一液压通道；
在所述电磁致动阀与所述致动器活塞腔的端壁部之间延伸的所述液压回路中的第二液压通道；
设置在所述第二液压通道中的止回阀；和
用于将所述致动器活塞偏压到所述致动器活塞腔中的装置，
其中所述电磁致动阀包括将所述第二液压通道与所述电磁控制阀的液压流体连通选择性地隔离的芯杆，以及
其中所述用于扩大所述液压回路的容积的装置包括：
设置在所述致动器活塞中适于在所述致动器活塞处于最向上位置时与所述第一液压通道不对齐的环形凹槽；和
从所述环形凹槽延伸到致动器活塞的底面的放泄通道。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用于扩大所述液压回路的容积的装置还包括用于偏压所述芯杆以使得所述芯杆作为蓄积器活塞的装置。
12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述用于扩大所述液压回路的容积的装置还包括设置在所述液压回路中的放泄口。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，第一配气机构元件是摇臂。
14.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，第二配气机构元件是摇臂。
15.一种用于在第一和第二配气机构元件之间传递发动机气门致动运动的系统，所述系统包括：
形成在第二配气机构元件中的致动器活塞腔；
可滑动地设置在所述致动器活塞腔中的致动器活塞；
电磁控制阀；
与所述电磁控制阀相连接的第一液压流体供应通道；
与所述电磁控制阀液压连通的电磁致动阀腔；
可滑动地设置在所述电磁致动阀腔中的电磁致动阀活塞，所述电磁致动阀活塞具有第一、第二和第三环形凹槽；
用于将所述电磁致动阀活塞向所述电磁控制阀偏压的装置；
与所述电磁致动阀腔相连接的第二液压流体供应通道；
与所述电磁致动阀腔相连接的第一液压流体放泄通道；
与所述电磁致动阀腔相连接的第二液压流体放泄通道；
在所述致动器腔的上部与所述电磁致动阀腔之间延伸的第一致动器液压通道；和
在所述致动器腔的下部与所述电磁致动阀腔之间延伸的第二致动器液压通道，其中
所述电磁致动阀活塞的位置由所述电磁控制阀选择性地控制，以提供(1)所述第二液压流体供应通道与所述第一致动器液压通道之间的液压连通，和所述第二液压流体放泄通道与所述第二致动器液压通道之间的液压连通，以及(2)所述第二液压流体供应通道与所述第二致动器液压通道之间的液压连通，和所述第一液压流体放泄通道与所述第一致动器液压通道之间的液压连通。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，还包括位于所述第二液压流体供应通道中的止回阀。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，第一配气机构元件是摇臂。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，第二配气机构元件是摇臂。
19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，还包括：
从所述致动器活塞向所述第一配气机构元件延伸的中心上部延伸部；
在所述中心上部延伸部与限定所述致动器活塞腔的上部的第二配气机构元件的部分之间的至少部分的液压密封。
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