CN103038459B - 用于内燃机的阀门控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机的阀门控制同步设备，用于控制发动机阀门的开闭操作，包括选择性地将来自第一和第二相邻摇臂中一者或两者的枢转运动传递至中心摇臂的同步销组件。所述同步销组件被接收在一孔穴中，该孔穴被限定为穿过中心摇臂并至少部分地进入第一和第二摇臂中的每一个中。所述同步销组件桥接在第一摇臂与中心摇臂之间以将第一摇臂的枢转运动传递至中心摇臂，并桥接在第二摇臂与中心摇臂之间以将来自第二摇臂的枢转运动传递至中心摇臂。

Description

用于内燃机的阀门控制设备

技术领域

本公开涉及用于内燃机的阀门控制设备，特别涉及用于控制内燃机中的发动机阀门开闭操作的阀门控制设备。

背景技术

内燃机传统上依赖于提升阀来调节原料气体的供给和废气从发动机的气缸的排出。具体说，一个或多个进气阀调节原料气体向一特定气缸中的供给，并且一个或多个排气阀调节废气从同一气缸的排出。这些阀门的开闭经由摇臂来操作或者控制。更具体地说，进气阀和排气阀通常通过偏置机构(比如常规的阀门弹簧)维持在闭合位置，并且通过向进气阀和排气阀给予线性运动的枢转摇臂克服弹簧的推压而打开。

在一种配置中，摇臂起着凸轮随动件的作用，并向阀门传递设置于旋转凸轮轴上的凸轮运动。凸轮可以具有特定的凸轮轮廓，其设计成打开阀门使得阀门遵循期望的开闭模式。传统上，具有单个凸轮轮廓的单个凸轮操作一个或多个阀门。在该传统配置基础上的改进采用两个或更多个摇臂跟随两个或更多个凸轮轮廓用于特定的阀门或者阀门组。在该改进的配置中，用于特定阀门或者阀门组的摇臂跟随具有特定最佳化性能特征的不同凸轮轮廓。例如，与特定摇臂相关联的凸轮可以具有设计成在发动机处于低转速状态或者高转速状态时使发动机性能最佳化的轮廓。凸轮轮廓也可以设计成以高功率模式或者高燃油效率模式操作发动机。多个摇臂系统(比如前述的)已用于增加发动机的功率密度(kW/L)，其也能够允许较小的发动机产生相同的功率。一个这种示例性阀门操作设备在共同受让的美国专利No.4,887,563中有描述，通过引用明确地并入本文。

该技术的一个变型允许阀门运动(即，开闭)基本失活，比如在降低发动机操作期间主动气缸的数量时可能是希望的。气缸失活已被广泛采用来暂时降低多缸式内燃机中的操作气缸的数量，以改善发动机的整体效率，特别是在轻载时。该配置可以包括与特定阀门或者阀门组相关联的两个摇臂。摇臂中的一个可以连接至特定阀门或者阀门组，而另一摇臂可以连接至期望的凸轮轮廓。纵向轴线平行于摇臂的旋转轴线的同步销可以使摇臂彼此连接和分离。这允许阀门或者阀门组主动跟随凸轮轮廓或者不起作用，即不跟随凸轮轮廓。这种同步销通过在变化路径中供给的油压来推进和推出成对摇臂。同步销局限于两个位置，包括油压低时的第一位置和油压高时的第二位置。

与特定阀门或者阀门组相关联的摇臂的数量、可以通过同步销连接在一起的摇臂的数量和/或与特定阀门或者阀门组协同使用的同步销的数量有时是有限的。具体说，它们可能由于尺寸、重量和/或成本因素而受限。发动机设计中有竞争的因素包括减小发动机来改善燃料经济性并增加发动机生成的功率的量。另外，如果在用于特定气缸的一个或多个发动机阀门的发动机中期望三个或更多个阀门提升模式，则会发生若干问题，其可能降低发动机的性能。例如，为了保证能够快速地选择正确的阀门提升模式，必须在高发动机转速期间连接所有摇臂。这种摇臂系统的往复运动质量不令人希望地变大。

发明内容

根据一个方面，提供了一种用于内燃机的阀门控制设备来控制发动机阀门的开闭操作。更具体地说，根据该方面，阀门控制设备包括中心摇臂、第一相邻摇臂和第二相邻摇臂。中心摇臂被可枢转地支承在摇轴上。中心摇臂的枢转运动向发动机阀门给予线性运动用于开闭发动机阀门。第一相邻摇臂在所述中心摇臂的第一侧可枢转地支承在所述摇轴上。第二相邻摇臂在所述中心摇臂的相反的第二侧可枢转地支承在所述摇轴上。

多个凸轮被可旋转地驱动成与发动机的旋转同步。所述多个凸轮包括第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮配置成根据第一凸轮的第一凸轮轮廓围绕所述摇轴可枢转地移动第一相邻摇臂，所述第二凸轮配置成根据第二凸轮的第二凸轮轮廓围绕所述摇轴可枢转地移动第二相邻摇臂。所述阀门控制设备进一步包括双重同步销，用于选择性地使中心摇臂的枢转运动同步于第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中的至少一者。所述双重同步销具有第一状态、第二状态和第三状态，在所述第一状态中对应于第一凸轮的第一相邻摇臂的枢转运动传递至中心摇臂，在所述第二状态中对应于第二凸轮的第二相邻摇臂的枢转运动传递至中心摇臂，而在所述第三状态中不从第一相邻摇臂或者第二相邻摇臂传递枢转运动。

根据另一方面，提供了一种用于内燃机的阀门控制设备来控制发动机阀门开闭操作。在该设备中，一中心摇臂被可枢转地支承，向至少一个第一发动机阀门给予线性运动。中心摇臂的运动由具有凸轮面的凸轮引导。第一摇臂被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的第一侧，向至少一个第二发动机阀门给予线性运动。第一摇臂的运动由具有所述凸轮面的凸轮引导。第二摇臂被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的相反的第二侧，向至少一个第三发动机阀门给予线性运动。第二摇臂的运动由具有所述凸轮面的凸轮引导。

根据又一方面，提供了一种用于内燃机的阀门控制设备来控制发动机阀门开闭操作。在该设备中，一中心摇臂被可枢转地支承，向至少一个发动机阀门给予线性运动。第一摇臂被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的第一侧，向所述至少一个发动机阀门给予线性运动。第二摇臂被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的相反的第二侧，向所述至少一个发动机阀门给予线性运动。

根据又一方面，提供了一种方法使内燃机中的发动机阀门的摇臂同步。在该方法中，提供两侧有两个相邻摇臂的中心摇臂来向发动机阀门给予线性运动。发动机阀门根据中心摇臂的枢转运动发生移动。来自相邻摇臂中一个的枢转运动经由一同步销选择性地传递至中心摇臂。来自相邻摇臂中另一个的枢转运动经由所述同步销选择性地传递至中心摇臂。

根据再一方面，提供了一种三路阀门机构系统，其允许发动机气缸的一个或多个阀门在三种操作模式中操作。作为示例，这些模式可以包括：正常模式，比如对于发动机的起动和发动机的低转速加速将是最佳的；高功率模式，比如对于从发动机生成最大功率将是最佳的；和以下类型的失活模式，即发动机的一个或多个气缸通过大致闭合连接于其的阀门而失活以节省燃料。

根据再一方面，提供了一种允许三个位置的阀门机构同步销。该同步销可以包括两个或更多个子销，其能够使所述同步销选择性地改变轴向长度。同步销的变化长度用于将相邻摇臂选择性地联接在一起用于同步运动。

附图说明

图1是正视图，局部是截面，示出了用于控制发动机阀门的开闭操作的阀门控制设备。

图2是图1的阀门操作设备的局部俯视图，示出了用于发动机阀门的摇臂和相应凸轮。

图3是与图1、2类似的阀门操作设备的示意图，示出了用于选择性地使摇臂的枢转运动同步的双重同步销。

图4A、4B、4C是图3的同步销处于各种操作状态的示意性截面图。

图5A、5B、5C是图3的同步销处于各种操作状态的示意性透视图。

图6是一示例性凸轮表格，示出了用于摇臂的各种凸轮组合。

图7是根据图3的一替代实施例的同步销的一个子销的透视图。

图8A、8B、8C是示意性透视图，示出了处于各种操作位置中的一替代实施例的同步销。

图9A、9B、9C是示意性透视图，示出了处于各种操作位置中的另一替代实施例的同步销。

图10A、10B、10C是示意性透视图，示出了处于各种操作位置中的再一替代实施例的同步销。

图11是又一替代实施例的同步销的示意图。

图12是根据一替代实施例的阀门操作设备的示意图。

具体实施方式

现在参考附图，其中图示只是为了示出一个或多个示例性实施例的目的而不是为了限制它们的目的，图1、2示出了用于控制发动机阀门12的开闭操作的用于内燃机的阀门控制同步设备10。如图2最佳地示出的，控制设备10(其在本文也称为阀门机构系统)包括可枢转地支承在摇轴16上用于向发动机阀门12给予线性运动的中心摇臂14。也就是说，中心摇臂14的枢转运动向发动机阀门12给予线性运动以打开和关闭它。第一相邻摇臂18邻接中心摇臂14的第一侧14a被可枢转地支承，而第二相邻摇臂20邻接中心摇臂14的相反侧14b被可枢转地支承在摇轴16上。

设备10进一步包括可旋转地设置在发动机机体上方的凸轮轴22。凸轮轴22能够与发动机的旋转同步地旋转，比如相对于发动机的旋转速度以一半的速度比。凸轮轴22可旋转地固定就位在摇轴16上方。多个凸轮(例如，凸轮24、26、28)可以设置在凸轮轴22上，以经由凸轮轴22的旋转被可旋转地驱动成与发动机的旋转同步。在所示实施例中，所述多个凸轮包括第一凸轮24和第二凸轮26，所述第一凸轮24配置成根据第一凸轮24的第一凸轮轮廓围绕摇轴16可枢转地移动第一相邻摇臂18，所述第二凸轮26配置成根据第二凸轮26的第二凸轮轮廓围绕摇轴16可枢转地移动第二相邻摇臂20。可选地，可以配置第三凸轮28来根据第三凸轮28的第三凸轮轮廓围绕摇轴16可枢转地移动中心摇臂14。

凸轮轴22被发动机可旋转地驱动以旋转凸轮24、26、28与发动机同步。凸轮24、26、28和分别与之对齐的摇臂14、18、20之间的相应接合将凸轮轴22的旋转运动变换成摇臂14、18、20围绕摇轴16的枢转运动。相应地，摇臂14、18、20被可枢转地支承为平行于凸轮轴22的摇轴16上的凸轮随动件，并且被相应凸轮24、26、28选择性地驱动。这样，第一相邻摇臂18的运动由具有第一凸轮轮廓的第一凸轮24引导，而第二相邻摇臂20的运动由具有第二凸轮轮廓的第二凸轮26引导。当包括有第三凸轮28时，中心摇臂14的运动通常由具有第三凸轮轮廓的第三凸轮引导。

在图1、2所示的实施例中，发动机阀门12直接打开，并被允许通过中心摇臂14闭合，所述中心摇臂14与第三凸轮28轴向地对齐。第一相邻摇臂18与第一凸轮24轴向地对齐，而第二相邻摇臂20与第二凸轮26轴向地对齐。如本领域的技术人员已知和明白的，摇臂14、18、20可以各自具有分别与凸轮24、26、28保持滑动接触的相应凸轮随动件(例如，图1中的凸轮随动件14c)。中心摇臂14延伸至位于发动机阀门12上方的一个位置。如图所示，一梃杆螺钉30可以旋入中心摇臂14的远端，并配置成接合发动机阀门12的上端。保持器32可以附接至发动机阀门12的上端。阀门12通常被设置于保持器32与发动机机体(未示出)的一部分之间的阀门弹簧34推压向闭合方向(即，图1中的上方)。阀门12通过中心摇臂14向打开方向(即，图1中的下方)驱动阀门12并克服阀门弹簧34的推压而移动至打开位置。如本领域的技术人员已知和明白的，可以采用推杆(未示出)来推压或者保持摇臂14、18、20与它们相应的凸轮24、26、28滑动接触，并且/或者可以在摇臂14、18、20上设置辊子36(图3)来与凸轮24、26、28光滑接合。

在图1-3所示的实施例中，中心摇臂14的远端如上所述向发动机阀门12给予线性打开运动。虽然该示出的实施例只示出了由中心摇臂14操作单个发动机阀门12的情况，但应该理解的是中心摇臂14可以操作任意数量的发动机阀门12。例如，中心摇臂14的远端可以具有Y形构造，其具有一对分开的腿部用于操作两个发动机阀门。

再参考图3，阀门控制设备10附加地包括双重同步销组件38，所述双重同步销组件38包括双重同步销40，用于将中心摇臂14的枢转运动选择性地同步于第一相邻摇臂18和第二相邻摇臂20中的至少一个(即，将第一和第二相邻摇臂18、20中一者或两者的枢转运动选择性地传递至中心摇臂14)。如以下将详细描述的，包括同步销40的同步销组件38被接收在孔穴42中，所述孔穴42被限定为穿过中心摇臂14并至少部分地进入第一和第二摇臂18、20中的每一个中。双重同步销组件38和双重同步销40(其也可以称为选择性联接件)具有第一状态，在该第一状态中，对应于第一凸轮24的第一相邻摇臂18的枢转运动被传递至中心摇臂14。在第一状态中，同步销组件38桥接在第一相邻摇臂18与中心摇臂14之间，以传递第一摇臂18的枢转运动至中心摇臂14。双重同步销组件38和双重同步销40还具有第二状态，在第二状态中，对应于第二凸轮26的第二相邻摇臂20的枢转运动通过同步销组件38传递至中心摇臂14，所述同步销组件38桥接在第二相邻摇臂20与中心摇臂14之间，以从第二相邻摇臂20传递枢转运动至中心摇臂14。可选地，双重同步组件38和销40也可以具有第三状态，在第三状态中，无论从第一相邻摇臂18或者第二相邻摇臂20都不传递枢转运动。

所示实施例的同步销40具有可调节的轴向长度，用于选择性地桥接或者允许桥接第一相邻摇臂18与中心摇臂14之间，选择性地桥接或者允许桥接第二相邻摇臂20与中心摇臂14之间。具体说，同步销40可移动地设置在形成于摇臂14、18、20中的孔穴42内，用于选择性地将中心摇臂14连接至第一相邻摇臂18或者第二相邻摇臂20。孔穴42具有的轴线44取向成大体平行于摇轴16(和凸轮轴22)，并且同步销40在孔穴42内的移动沿轴线44发生，以选择性地连接中心摇臂14至第一相邻摇臂18用于与之同步的枢转运动，或者连接至第二相邻摇臂20用于与之同步的枢转运动。

在图3所示的实施例中，双重同步销40(其也可以称为阀门机构同步销)设置在第一和第二辅助销50、52之间(即，图3的双重同步销组件38包括双重同步销40和辅助销50、52)。更具体地说，再参考图4A-4C和5A-5C，第一辅助销50被接收于孔穴42的限定在第一相邻摇臂18中的第一部分54。第二辅助销52被接收于孔穴42的限定在第二相邻摇臂20中的第二部分56内。第一辅助销50能够在致动或桥接位置(图4A、5A)与非致动位置(图4B、4C、5B、5C)之间移动，在所述致动或桥接位置，第一辅助销50被接收在限定于中心摇臂14中的孔穴42的第三部分58和第一部分54中以使第一相邻摇臂18与中心摇臂14之间的运动彼此同步；而在所述非致动位置，第一辅助销50被接收在第一部分54中但从第三部分58移除。相似地，第二辅助销52能够在致动位置或者桥接位置(图4B、5B)与非致动位置(图4A、4C、5A、5C)之间移动，在所述致动或桥接位置，第二辅助销52被接收在第二部分56和第三部分58中以第二相邻摇臂20与中心摇臂14的运动彼此同步；而在所述非致动位置，第二辅助销52被接收在第二部分56中但是从第三部分58移除。

双重同步销40被接收在孔穴42的第三部分58中，其在所示实施例中限定成穿过中心摇臂14。当双重同步销40处于第三状态以防止第一和第二辅助销50、52从第一和第二部分54、56突入第三部分58中时，双重同步销40的轴向长度匹配于第三部分58的轴向长度(图4C、5C)。当双重同步销40处于第一状态(图4A、5A)以允许第一辅助销50延伸入第三部分58中(并桥接在摇臂14、18之间)时，并且当双重同步销40处于第二状态(图4B、5B)以允许第二辅助销52延伸入第三部分58中(并桥接在摇臂18、20之间)时，双重同步销40的轴向长度小于第三部分58的轴向长度(图4A、5A和4B、5B)。

来自液压流体压力源60(示意性地示出)的增压液压流体选择性地移动第一辅助销50、第二辅助销52和双重同步销40，以改变双重同步销组件38和双重同步销40至第一、第二和第三状态之一。具体说，来自液压流体源60的液压流体被迫使沿示意性地示出的流体通路62进入第一相邻摇臂18的第一部分54中，在限定出第一部分54的第一相邻摇臂18的端面64与第一辅助销50之间，以移动第一辅助销50进入第三部分58中，并由此将双重同步销组件38和销40变成图4A的第一状态。压力源60迫使液压流体沿示意性地示出的流体通路66进入第二相邻摇臂20的第二部分56中，在限定出第二部分56的第二相邻摇臂20的端面68与第二辅助销52之间，以移动第二辅助销52进入第三部分58中，并由此将双重同步销组件38和销40变成图4B的第二状态。

所示实施例的双重同步销40包括邻接第一辅助销50的第一双重销构件80和邻接第二辅助销52的第二双重销构件82。第一和第二双重销构件80、82两者均可移动地设置在限定于摇臂14、18、20中的孔穴42内，使得双重销构件80、82两者均可相对于彼此轴向地移动。第一和第二双重销构件80、82各自具有面对相应孔穴轴向端部64、68的相应外侧轴向面80a、82a和面对彼此的内侧轴向面80b、82b。当液压流体被迫使进入第一部分54中以允许第一辅助销50向第三部分58中移动时，以及当液压流体被迫使进入第二部分56中以允许第二辅助销52向第三部分58中移动时，第一和第二双重销构件80、82朝彼此叠缩。压力源60可以迫使液压流体经由流体通路84进入第三部分58中，特别是第一和第二双重销构件80、82之间以迫使第一和第二双重销构件80、82彼此分开，以扩张双重同步销40的轴向长度，并使双重同步销组件38和销40变成第三状态(图4C)。具体说，被迫使穿过流体通路84的液压流体被引导于第一和第二双重销构件80、82的内侧轴向面80b、82b之间，以移动第一和第二双重销构件彼此轴向地分开。

相应地，第一和第二双重销构件80、82在同步销40处于第一和第二状态中任一状态(图4A、5A和4B、5B)时朝彼此叠缩，并在同步销40处于第三状态(图4C、5C)时移动离开彼此，以防止来自第一和第二相邻摇臂18、20中任一个的枢转运动传递至中心摇臂14。如图所示，流体通路84可以具体地引导来自液压源60的液压流体进入围绕所述部分58限定于中心摇臂14中的周向沟槽86中。有利地，周向沟槽86消除或者降低负面地影响双重同步销40的外部周向表面的毛刺的可能性，比如可能发生于将比如通路84等的通路连接至第一和第二双重销构件80、82之间的部分58的流体孔穴。

在所示实施例中，第一和第二双重销构件80、82构造或者配置成键槽配置。具体说，销构件80包括被接收在由销构件82限定出的槽186内的键部184。键部184和槽186之间的接合引导销构件80、82相对于彼此的轴向运动。如图所示，第一和第二双重销构件80、82彼此沿径向是互锁或者啮合的，因为键部184被接收在槽186内。此外，通过该配置，当双重销40处于图4C的扩张状态时，在第一双重销构件80的键部184的远端边缘184a与第二双重销构件82的内侧轴向面82b之间不会发生轴向间隙。

特别参考图4A-4C和5C，可以设置流体通道来分配部分58内的液压流体。在所示实施例中，流体通道由形成于销构件82的键部184中的沟槽或者沟道186a和形成到销构件82的内面186c(即，如图5C最佳地示出的限定在槽186的基底处的面)中的凹部186b形成。通过该配置，流体通道186a、186b围绕键部184形成一间隙，其即使在键部184被完全接收在槽186中时也是存在的。这是部分由于远端184a被内面186c轴向地限制。虽然所示实施例示出了流体通道只限定在销构件82中，但是应该理解的是流体通道可以只限定在销构件80中，也可以限定在销构件80、82两者中。

通过本文所述的阀门控制设备10，许多发动机设置都是可能的。具体说，具有用于控制一个或多个发动机阀门12的三个摇臂14、18、20的阀门控制设备10可以构造成控制发动机阀门12，以具有各种开闭模式，其基于与摇臂14、18、20相对应的凸轮24、26、28的轮廓。更具体地说，附加地参考图6，第一发动机设置或者类型110采用第一相邻摇臂18作为低转速摇臂，采用第二相邻摇臂20作为高转速摇臂，并采用中间或者中心摇臂14作为关闭或者空闲的。在该设置110中，对应于第一相邻摇臂18的第一凸轮24的第一凸轮轮廓构造成在发动机起动和发动机低转速操作中至少一者的期间，使发动机的性能最佳化。相似地，对应于第二相邻摇臂20的第二凸轮26的第二凸轮轮廓构造成在发动机的高转速操作期间使发动机的性能最佳化。中心摇臂14不必需要在凸轮轴22上设置凸轮(例如，凸轮28)。相反，中心摇臂14可以保持空闲。

在发动机设置110中，第一相邻摇臂18的枢转运动被传递至中心摇臂14的第一状态可以根据与第一相邻摇臂18相关联的第一凸轮24的低转速凸轮轮廓来驱动发动机阀门12。第二相邻摇臂20的枢转运动被传递至中心摇臂14的第二状态根据与第二相邻摇臂20对齐的第二凸轮26的凸轮轮廓使中心摇臂14移动。从第一相邻摇臂18或者第二相邻摇臂20均没有枢转运动传递至中心摇臂14的第三状态可以是空闲状态，其中凸轮轴22的旋转不传递成中心摇臂14的枢转运动，使得没有线性移动被给予发动机阀门12。通过该配置，第一和第二状态能够对于发动机操作的不同转速范围提供定制的阀门正时。

在一替代的第二发动机设置或者类型112中，第一相邻摇臂18是晚闭合摇臂，中心摇臂14是低转速摇臂，而第二相邻摇臂20是高转速摇臂。相应地，在设置112中，第二凸轮26具有用于枢转第二相邻摇臂20的高转速凸轮轮廓，第三凸轮28具有用于枢转中心摇臂14的低转速轮廓，而第一凸轮24具有用于向第一相邻摇臂18给予晚闭合运动的晚闭合凸轮轮廓。在设置112中，当摇臂18、20均未通过同步销40连接至中心摇臂14时，中心摇臂14根据第三凸轮28的低转速凸轮轮廓操作。当第二相邻摇臂20通过同步销40连接至中心摇臂14时，中心摇臂14以及从而发动机阀门12根据第二凸轮26的高转速轮廓移动。当第一相邻摇臂18通过同步销40连接至中心摇臂14时，中心摇臂14以及从而发动机阀门12根据第三凸轮28的低转速凸轮轮廓和第一凸轮24的晚闭合凸轮轮廓操作。通过该示例，应该理解的是，在发动机设置112中，中心摇臂14和发动机阀门12可以根据组合的凸轮轮廓移动，比如第三凸轮28的低转速凸轮轮廓和第一凸轮24的晚闭合凸轮轮廓。

在又一示例中，第三发动机设置或者类型114采用第一相邻摇臂18作为低转速摇臂，中心摇臂14作为早闭合摇臂，而第二相邻摇臂20作为高转速摇臂。再次，凸轮24、26、28的相应凸轮轮廓构造成向摇臂14、18、20并最终向发动机阀门12提供适当的枢转运动。

操作中，同步销组件38和销40能够在对应于第一、第二和第三状态的三个位置之间移动。具体说，再次参考图3，将同步销40移动至其最大轴向长度(这对应于销40处于第三状态(图4C、7C))是通过从液压源60向销构件80、82之间的销40的内部区域58引导增压的液压流体来进行的。液压流体扩张销40直到达到其最大轴向长度。如图4A-4C所示，最大轴向长度受到第一和第二相邻摇臂18、20中的相邻辅助销50、52的位置的限制。限定在摇臂18、20中的辅助销50、52和它们的相应孔穴部分54、56的尺寸形成为使得当双重销40被完全增压时，与外侧辅助销50、52接触的平面没有任何摇臂容纳(例如，摇臂18或20)，允许摇臂14、18、20独立地操作。相比之下，双重销40的叠缩轴向长度短于摇臂14的宽度和孔穴42的第三部分58。相应地，当来自增压液压源60的增压液压流体被沿通路62引导至辅助销50与端面64之间的第一部分54时，辅助销50能够移动到第三部分58中，并且将双重同步销40移动至这样一个位置，其中销40的外面88与分割中心摇臂14与第二相邻摇臂20的平面平齐(图4A、7A)。同样地，当增压液压流体被引导到辅助销52与端面68之间的第二部分56中时，辅助销52能够移动到第三部分58中，并且叠缩的双重同步销40能够移动成使得其外面88与分割中心摇臂14与第一相邻摇臂18的平面平齐(图4B、7B)。

再次参考图3和4A-4C，现在将描述使内燃机中的发动机阀门的摇臂同步的方法。在该方法中，提供两侧有两个相邻摇臂18、20的中心摇臂14来向发动机阀门12给予线性运动。发动机阀门12根据中心摇臂14的枢转运动发生移动。来自相邻摇臂之一(例如，摇臂18或20)的枢转运动经由同步销40选择性地传递至中心摇臂14。来自相邻摇臂18、20中的另一个的枢转运动经由同一同步销40选择性地传递至中心摇臂14。

图7示出了一销构件83，其根据一替代示例性实施例可以用于代替销构件80、82中的每一个(即，键槽配置)。销构件83包括基部90，所述基部90具有多个沿周向分开的腿部92(例如，图7中为三个腿部)。当使用两个这种销构件83时，每个销构件的腿部92将朝另一销构件延伸。类似键槽配置，两个销构件83将彼此经由腿部92沿径向互锁或者啮合。当然，虽然销构件83被示出了具有三个均匀地分隔开的腿部92，但是应该理解的是可以使用任意数量的腿部，并且腿部不必均匀地分隔开和/或定尺寸。

图8A-8C、9A-9C、10A-10C示出了根据替代示例性实施例的多个双重同步销，包括示出了处于第一状态(即模式A)、第二状态(即模式C)和第三状态(即模式B)中的每一个的替代销。

参考图8A-8C，示出了替代的双重同步销240，其中销构件80、82被同心伸缩销构件280、282取代。更具体地说，伸缩销构件280形成外侧套筒，内侧销构件282被伸缩地接收在其中。孔284被限定在外侧销构件280中，用于允许液压流体沿轴向在销构件280、282之间被引导，以如图8b所示地扩张销240。图9A-9C示出了另一具有伸缩配置的双重销340，其中销构件80、82被伸缩销构件380、382取代。图9A-9C的双重销340类似于图8a-8c的双重销，但例外的是伸缩销构件382包括外侧径向或者台阶凸缘386。图10A-10C示出了又一替代同步销440，包括两个分离的相同销构件480、482。同步销440的销构件480、482作用类似于同步销40、140、240、340的销构件，但例外的是在销480、482之间不存在重叠。

参考图11，根据再一替代实施例示出了一双重同步销540，用于在中心摇臂514、第一相邻摇臂518和第二相邻摇臂520中限定出的孔穴542内移动。双重同步销540操作类似于双重同步销40，但例外的是其在处于叠缩状态时的最小轴向长度相同于中心摇臂514的宽度。相应地，当双重同步销540移动至其扩张位置时，能够超过中心摇臂514的宽度，由此允许同步销540进入第一相邻摇臂518或者第二相邻摇臂520之一。可以通过经由示意性地示出的线路562、564、566引导液压流体，来进行双重同步销540处于其扩张轴向状态时的移动控制。如果希望双重同步销540进入第一相邻摇臂518，则可以经由线路564和/或566引导增压的液压流体，以确保扩张的同步销540向第一相邻摇臂518中的移动。相似地，当希望将同步销540移动到第二相邻摇臂520中时，可以经由线路562和/或564引导增压的液压流体，以确保处于扩张位置的同步销540向第二相邻摇臂520中的移动。

参考图12，根据用于控制发动机阀门开闭操作的一替代实施例，示出了用于内燃机的阀门控制设备200。该控制设备200包括中心摇臂202，其被可枢转地支承在摇轴204上，用于向至少一个第一发动机阀门(例如，所示实施例中的发动机阀门206、208)给予线性运动。中心摇臂202的运动可以通过在其上具有凸轮面或者限定有轮廓的凸轮210来引导。具体说，在所示实施例中，中心摇臂202的枢转运动向发动机阀门206、208给予线性运动用于其开闭。

第一摇臂212被可枢转地支承在相邻于中心摇臂202的第一侧202a的另一摇轴214上，用于向至少一个第二发动机阀门(例如，所示实施例中的发动机阀门216)给予线性运动。第一摇臂212的运动也通过具有凸轮面的凸轮210(即，引导中心摇臂202的运动的同一凸轮210)来引导。具体说，在所示实施例中，摇臂212的枢转运动向发动机阀门216给予线性运动用于其开闭。

第二摇臂218被可枢转地支承在相邻于中心摇臂202的相反的第二侧202b的摇轴214上，用于向至少一个第三发动机阀门(例如，所示实施例中的发动机阀门220)给予线性运动。第二摇臂218的运动通过具有凸轮面的凸轮210(即，引导中心摇臂202和第一摇臂212的运动的同一凸轮)来引导。具体说，在所示实施例中，摇臂218的枢转运动向发动机阀门220给予线性运动用于其开闭。

被中心摇臂202给予线性运动的所述至少一个第一发动机阀门可以是一个或多个进气阀或者一个或多个排气阀，并且分别被第一和第二摇臂212、218给予线性运动的所述至少一个第二和至少一个第三发动机阀门可以是一个或多个进气阀或者一个或多个排气阀中的另一者。具体说，如在所示实施例中示出的，所述至少一个第一发动机阀门是至少两个发动机阀门，具体为发动机阀门206、208，所述至少一个第二发动机阀门是单个发动机阀门(即，发动机阀门216)，而所述至少一个第三发动机阀门是单个发动机阀门(即，发动机阀门218)。本领域的技术人员应该理解的是，对于所述至少一个第一、第二和第三发动机阀门，除了在所示实施例中示出的那些，也可以使用其它数量的发动机阀门。同样在所示实施例中，发动机阀门206、208是进气阀，而发动机阀门216、220是排气阀，但是这不是必需的。

设备200进一步包括凸轮轴226，其可以用以上针对凸轮轴22所描述的相同方式进行操作。凸轮210可以设置在凸轮轴226上，以经由凸轮轴226的旋转被可旋转地驱动成与发动机的旋转同步。如以下将详细描述的，附加凸轮(例如，凸轮228、230、232、234)可以设置在凸轮轴226上，以同样在凸轮轴226旋转时被可旋转地驱动成与发动机的旋转同步。这些附加凸轮228-234可以具有与凸轮210的凸轮面或者轮廓不同和/或彼此不同的凸轮面或者轮廓。

经由设备200，中心摇臂202、第一摇臂212和第二摇臂218中的每一个的运动可以有利地通过单个凸轮比如凸轮210来引导。另外(如在所示实施例中示出的)，中心摇臂202特别是凸轮随动件部分202c可以在第一和第二摇臂212、218、特别是凸轮随动件部分212a、218a之间以嵌套的紧密排列的关系配置。三个凸轮随动件202c、212a、218a的紧密排列实现一个凸轮面或者轮廓(即，凸轮210的凸轮面)与所有三个凸轮随动件202c、212a、218a之间的接触。

在所示实施例中，附加凸轮和摇臂提供来操作阀门206、208和216、220，但这不是必需的。具体说，摇臂236、238可以在中心摇臂202的侧面，并且协助操作阀门206、208的开闭操作。摇臂236与凸轮230对齐并被凸轮230驱动，而摇臂238与凸轮232对齐并被凸轮232驱动。凸轮230、232的凸轮面或者轮廓可以彼此不同和/或与凸轮210的凸轮面或者轮廓不同。

同步销组件240可以被包括在示出的阀门控制设备200中，用于选择性地传递摇臂236、238中一者或者两者的枢转运动至中心摇臂202。同步销组件240被接收在孔穴242中，所述孔穴242限定成穿过中心摇臂202并至少部分地进入摇臂236、238中的每一个中。同步销组件240选择性地桥接在摇臂236与中心摇臂202之间以将来自摇臂236的枢转运动传递至中心摇臂202，并选择性地桥接在摇臂238与中心摇臂202之间以将来自摇臂238的枢转运动传递至中心摇臂202。同步销组件240可以相同或者相似于在本文中已经描述过的那些同步销组件之一(例如，同步销组件40)，因此将不再做详细描述。

在所示实施例中，位于摇臂212、218两侧的是摇臂242、244。摇臂242与凸轮228对齐并被凸轮228驱动。摇臂244与凸轮234对齐并被凸轮234驱动。同步销组件246、248设置成分别与摇臂242、244相关联，用于选择性地将来自摇臂242的枢转运动传递至摇臂212，和/或将来自摇臂244的枢转运动传递至摇臂218。凸轮228、234的凸轮面和轮廓可以彼此相同或者不同、和/或与凸轮210的凸轮面和轮廓不同，但是这不是必需的。

同步销组件246被接收在孔穴250中，所述孔穴250被限定成至少部分地进入摇臂212、242中的每一个中。同步销组件246选择性地桥接在摇臂242与摇臂212之间以传递摇臂242的枢转运动至摇臂212。同步销组件248被接收在孔穴252中，所述孔穴252被限定成至少部分地进入摇臂218、244中的每一个中。同步销组件248选择性地桥接在摇臂244、218之间以将来自摇臂244的枢转运动传递至摇臂218。当这种枢转运动被传递至摇臂212、218中任一者或者两者时，相应阀门218、220的操作于是受到相应凸轮228和/或234的驱动。同步销组件246、248可以类似于同步销组件240，虽然因为只有两个摇臂选择性地连接至彼此而简化了，如本领域的技术人员将明白和理解的。

应该理解的是，以上公开的各种以及其它特征和功能，或者其替代方案或变型，可以根据需要组合成多种其它不同的系统或应用。此外，各种在本文中目前未预见或未预料到的替代方案、变型、修改或改进，也可被本领域的技术人员在后来做出，其内容也将包括在所附权利要求书中。

Claims (29)

1.一种用于内燃机的阀门控制设备，用于控制发动机阀门的开闭操作，所述阀门控制设备包括：

中心摇臂，可枢转地支承在摇轴上，所述中心摇臂的枢转运动向所述发动机阀门给予线性运动，用于开闭所述发动机阀门；

第一相邻摇臂，在所述中心摇臂的第一侧可枢转地支承在所述摇轴上；

第二相邻摇臂，在所述中心摇臂的相反的第二侧可枢转地支承在所述摇轴上；

多个凸轮，被可旋转地驱动成与发动机的旋转同步，所述多个凸轮包括：

第一凸轮，配置成根据所述第一凸轮的第一凸轮轮廓围绕所述摇轴可枢转地移动所述第一相邻摇臂，和

第二凸轮，配置成根据所述第二凸轮的第二凸轮轮廓围绕所述摇轴可枢转地移动所述第二相邻摇臂；和

双重同步销，用于选择性地使所述中心摇臂的枢转运动同步于所述第一相邻摇臂和所述第二相邻摇臂中的至少一者，所述双重同步销具有第一状态、第二状态和第三状态，在所述第一状态中对应于所述第一凸轮的所述第一相邻摇臂的枢转运动被传递至所述中心摇臂，在所述第二状态中对应于所述第二凸轮的所述第二相邻摇臂的枢转运动被传递至所述中心摇臂，在所述第三状态中没有枢转运动从所述第一相邻摇臂或者所述第二相邻摇臂传递；以及

与所述第一相邻摇臂可操作地相联的第一辅助销和与所述第二相邻摇臂可操作地相联的第二辅助销，所述双重同步销设置在所述第一和第二辅助销之间并与所述第一和第二辅助销轴向对齐。

2.如权利要求1所述的阀门控制设备，进一步包括：

凸轮轴，所述凸轮轴在其上设置有所述第一凸轮和第二凸轮，所述凸轮轴被所述发动机可旋转地驱动以旋转所述第一凸轮和第二凸轮与所述发动机同步，所述第一凸轮和第二凸轮与所述第一相邻摇臂和第二相邻摇臂之间的相应接合将所述凸轮轴的旋转运动变换成所述第一和第二相邻摇臂的枢转运动。

3.如权利要求2所述的阀门控制设备，其中，所述第三状态是空闲状态，其中没有所述凸轮轴的旋转被转换成所述中心摇臂的枢转运动，使得没有线性运动被给予所述发动机阀门。

4.如权利要求1所述的阀门控制设备，其中，所述第二凸轮轮廓构造成在所述发动机的高转速操作期间使所述发动机的性能最佳化。

5.如权利要求4所述的阀门控制设备，其中，所述第一凸轮轮廓构造成在发动机起动和发动机的低转速操作中至少一者的期间使所述发动机的性能最佳化。

6.如权利要求1所述的阀门控制设备，其中，所述多个凸轮进一步包括：

第三凸轮，配置成在所述双重同步销处于所述第三状态时根据所述第三凸轮的第三凸轮轮廓围绕所述摇轴可枢转地移动所述中心摇臂。

7.如权利要求6所述的阀门控制设备，其中，所述中心摇臂的运动在所述双重同步销处于所述第一状态时对应于所述第一凸轮轮廓和所述第三凸轮轮廓中的至少一者，而在所述双重同步销处于所述第二状态时对应于所述第二凸轮轮廓和所述第三凸轮轮廓中的至少一者。

8.如权利要求1所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销可移动地设置在一孔穴内，所述孔穴限定在所述中心摇臂、第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中，用于选择性地将所述中心摇臂连接至所述第一相邻摇臂或者所述第二相邻摇臂。

9.如权利要求8所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销具有可调节的轴向长度。

10.如权利要求8所述的阀门控制设备，其中，所述孔穴的轴线大体平行于所述摇轴取向，并且所述双重同步销在所述孔穴内的运动沿所述轴线发生，以选择性地将所述中心摇臂连接至所述第一相邻摇臂用于与之同步的枢转运动，或者连接至所述第二相邻摇臂用于与之同步的枢转运动。

11.如权利要求8所述的阀门控制设备，其中：

所述第一辅助销被接收在所述孔穴的限定于所述第一相邻摇臂中的第一部分内，其中所述第一辅助销能够在致动位置与非致动位置之间移动，在该致动位置，所述第一辅助销被接收在所述孔穴的限定于所述中心摇臂中的第三部分和所述第一部分中，以使所述第一相邻摇臂和所述中心摇臂的运动彼此同步，在该非致动位置，所述第一辅助销被接收在所述第一部分中但是从所述第三部分移除；和

所述第二辅助销被接收在所述孔穴的限定于所述第二相邻摇臂中的第二部分内，其中所述第二辅助销能够在致动位置与非致动位置之间移动，在该致动位置中，所述第二辅助销被接收于所述第二部分和所述第三部分中，以使所述第二相邻摇臂和所述中心摇臂的运动彼此同步，而在该非致动位置中，所述第二辅助销被接收在所述第二部分中但是从所述第三部分移除。

12.如权利要求11所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销被接收在所述孔穴的被限定成穿过所述中心摇臂的所述第三部分中，当所述双重同步销处于所述第三状态时，所述双重同步销的轴向长度匹配于所述第三部分的轴向长度，以防止所述第一辅助销和第二辅助销从所述第一部分和第二部分突入所述第三部分中，当所述双重同步销处于所述第一状态时，所述双重同步销的所述轴向长度小于所述第三部分的所述轴向长度，以允许所述第一辅助销延伸进入所述第三部分中，而在所述双重同步销处于所述第二状态时，允许所述第二辅助销延伸进入所述第三部分中。

13.如权利要求12所述的阀门控制设备，其中，增压的液压流体选择性地移动所述第一辅助销、所述第二辅助销和所述双重同步销，以将所述双重同步销改变至所述第一状态、第二状态和第三状态之一，所述液压流体被迫使进入位于限定出所述第一部分的所述第一相邻摇臂的端面和所述第一辅助销之间的所述第一部分中，以移动所述第一辅助销到所述第三部分中，将所述双重同步销改变成所述第一状态，并且所述液压流体被迫使进入位于限定出所述第二部分的所述第二相邻摇臂的端面和所述第二辅助销之间的所述第二部分中，以移动所述第二辅助销到所述第三部分中，来将所述双重同步销改变成所述第二状态。

14.如权利要求13所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销包括：

第一双重销构件，相邻于所述第一辅助销；和

第二双重销构件，相邻于所述第二辅助销，当所述液压流体被迫使进入所述第一部分中以允许所述第一辅助销移动到所述第三部分中时，以及当所述液压流体被迫使进入所述第二部分中以允许所述第二辅助销移动到所述第三部分中时，所述第一双重销构件和第二双重销构件朝彼此叠缩，并且所述液压流体被迫使进入所述第一双重销构件和第二双重销构件之间的所述第三部分中，以迫使所述第一双重销构件和第二双重销构件彼此分开，来扩张所述双重同步销的轴向长度并将所述双重同步销改变成所述第三状态。

15.如权利要求1所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销包括：

第一双重销构件和第二双重销构件，两者均可移动地设置在限定于所述中心摇臂、第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中的孔穴内，所述第一双重销构件和第二双重销构件在所述双重同步销处于所述第一状态和第二状态中任一者时朝彼此叠缩，并在所述双重同步销处于所述第三状态中时移动离开彼此，以防止枢转力矩从所述第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中的任一个传递至所述中心摇臂。

16.如权利要求15所述的阀门控制设备，其中，所述第一双重销构件和第二双重销构件中的每一个均包括具有多个腿部的基部，所述第一双重销构件的所述腿部朝所述第二双重销构件延伸，并且所述第二双重销构件的所述腿部朝所述第一双重销构件延伸，所述第一双重销构件和第二双重销构件的所述腿部彼此沿径向互锁。

17.如权利要求15所述的阀门控制设备，其中，所述第一双重销构件和第二双重销构件中的一个包括被伸缩地接收在所述第一双重销构件和第二双重销构件中的另一个的套筒部分中的延伸部分。

18.如权利要求1所述的阀门控制设备，其中，所述双重同步销包括：

第一双重销构件和第二双重销构件，两者均在限定于所述中心摇臂、第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中的孔穴内相对于彼此沿轴向可移动，其中所述第一双重销构件和第二双重销构件各自具有面对相应孔穴轴向端部的外侧轴向面和面对彼此的内侧轴向面，液压流体被引导于所述第一双重销构件和第二双重销构件的所述内侧轴向面之间，以移动所述第一双重销构件和第二双重销构件沿轴向彼此分开。

19.如权利要求18所述的阀门控制设备，其中，当所述双重同步销处于所述第一状态时，所述第一双重销构件延伸到所述第一相邻摇臂中，当所述双重同步销处于所述第二状态时，所述第二双重销构件延伸到所述第二相邻摇臂中，当所述双重同步销处于所述第三状态时，所述第一双重销构件或者所述第二双重销构件都不延伸到所述第一相邻摇臂或者所述第二相邻摇臂中。

20.一种用于内燃机的阀门控制设备，用于控制发动机阀门的开闭操作，所述阀门控制设备包括：

中心摇臂，被可枢转地支承，向至少一个第一发动机阀门给予线性运动，所述中心摇臂的运动由具有凸轮面的凸轮引导；

第一相邻摇臂，被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的第一侧，经由所述中心摇臂向至少一个第二发动机阀门给予线性运动，所述第一相邻摇臂的运动由具有所述凸轮面的所述凸轮引导；

第二相邻摇臂，被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的相反的第二侧，经由所述中心摇臂向至少一个第三发动机阀门给予线性运动，所述第二相邻摇臂的运动由具有所述凸轮面的所述凸轮引导；和

双重同步销组件，用于选择性地将所述第一相邻摇臂和所述第二相邻摇臂中一者或者两者的枢转运动传递至所述中心摇臂。

21.如权利要求20所述的阀门控制设备，其中，所述至少一个第一发动机阀门是一个或多个进气阀或者一个或多个排气阀中的一者，而所述至少一个第二发动机阀门和所述至少一个第三发动机阀门是所述一个或多个进气阀或者一个或多个排气阀中的另一者。

22.如权利要求21所述的阀门控制设备，其中，所述至少一个第一发动机阀门是至少两个发动机阀门。

23.如权利要求21所述的阀门控制设备，其中，所述至少一个第一发动机阀门是一个或多个排气阀，而所述至少一个第二发动机阀门和所述至少一个第三发动机阀门是进气阀。

24.如权利要求20所述的阀门控制设备，其中，所述中心摇臂的凸轮随动件部分以紧密排列关系嵌套在所述第一相邻摇臂与第二相邻摇臂之间。

25.一种阀门控制设备，用于内燃机，用于控制发动机阀门的开闭操作，包括：

中心摇臂，被可枢转地支承，向至少一个发动机阀门给予线性运动；

第一相邻摇臂，被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的第一侧，经由所述中心摇臂向所述至少一个发动机阀门给予线性运动；

第二相邻摇臂，被可枢转地支承为相邻于所述中心摇臂的相反的第二侧，独立于所述第一相邻摇臂并经由所述中心摇臂向所述至少一个发动机阀门给予线性运动；和

双重同步销组件，用于选择性地将所述第一相邻摇臂和所述第二相邻摇臂中一者或者两者的枢转运动传递至所述中心摇臂，其中，所述双重同步销组件包括具有可调节的轴向长度的双重同步销，该双重同步销具有第一双重销构件，该第一双重销构件与第二双重销构件轴向对齐并选择性地连接至第二双重销构件，所述双重同步销组件还包括一对位于所述第一和第二双重销构件的侧面的辅助销，用于选择性地桥接在所述第一相邻摇臂与所述中心摇臂之间，选择性地桥接在所述第二相邻摇臂与所述中心摇臂之间，以及不选择性地桥接在所述第一相邻摇臂与所述中心摇臂之间或者所述第二相邻摇臂与所述中心摇臂之间。

26.如权利要求25所述的阀门控制设备，其中所述第二相邻摇臂的运动由具有第二凸轮轮廓的第二凸轮引导，所述第一相邻摇臂的运动由具有第一凸轮轮廓的第一凸轮引导，所述双重同步销组件被接收在一孔穴中，该孔穴限定为穿过所述中心摇臂并至少部分地进入所述第一相邻摇臂和第二相邻摇臂中的每一个中，所述双重同步销组件选择性地桥接在所述第一相邻摇臂与所述中心摇臂之间以将所述第一相邻摇臂的枢转运动传递至所述中心摇臂，并选择性地桥接在所述第二相邻摇臂与所述中心摇臂之间以将来自所述第二相邻摇臂的枢转运动传递至所述中心摇臂。

27.如权利要求25所述的阀门控制设备，其中，所述中心摇臂、所述第一相邻摇臂和所述第二相邻摇臂中每一个的运动由单个凸轮引导。

28.如权利要求27所述的阀门控制设备，其中，所述中心摇臂的凸轮随动件部分以紧密排列关系嵌套在所述第一相邻摇臂和第二相邻摇臂的凸轮随动件部分之间。

29.一种用于使内燃机中的发动机阀门的摇臂同步的方法，包括：

设置两侧有两个相邻摇臂的中心摇臂，用于给予线性运动至所述发动机阀门；

根据所述中心摇臂的枢转运动来移动所述发动机阀门；

经由双重同步销组件选择性地将来自所述相邻摇臂中一者的枢转运动传递至所述中心摇臂，所述双重同步销组件具有双重同步销，该双重同步销具有可调节的轴向长度；

在单个轴向延伸的孔穴中提供所述双重同步销组件，该孔穴由至少部分地延伸通过一个相邻摇臂的第一部分、至少部分地延伸通过另一相邻摇臂的第二部分和延伸通过所述中心摇臂的第三部分限定；和

经由所述双重同步销选择性地将来自所述相邻摇臂中另一者的枢转运动传递至所述中心摇臂。