CN105579674A - 用于驱动发动机气门的、包括收缩和延伸机构的装置和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动至少一个发动机气门的装置和系统，所述装置和系统包括具有收缩机构和延伸机构的摇臂。所述摇臂可以被配置成排气摇臂或进气摇臂。所述收缩机构被设置在所述摇臂的运动接收端并且被配置成接收来自主气门驱动运动源的运动。所述延伸机构被设置在所述摇臂中并且被配置成将辅助气门驱动运动传递至所述至少一个发动机气门。在第一实施例中，所述延伸机构被设置在所述摇臂的气门驱动端，而在第二实施例中，所述延伸机构被设置在所述摇臂的运动接收端。第一和第二流体通道的流体供应分别控制所述延伸机构和收缩机构的操作。

Description

用于驱动发动机气门的、包括收缩和延伸机构的装置和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求序列号为61/912,535、名称为“集成摇臂系统”并且于2013-12-05日提交的美国临时专利申请以及序列号为62/052,100、名称为“带有凸角无效和辅助气门运动拾取的双滚轮摇臂”并且于2014-09-18日提交的美国临时专利申请的权益，其教导通过引用结合于此。

技术领域

本公开大体上涉及内燃机，并且特别地涉及用于驱动发动机气门的装置和系统。

背景技术

内燃机一般使用机械的、电的或者液压机械的气门驱动系统来驱动发动机气门。这些系统可以包括由发动机的曲轴旋转来驱动的凸轮轴、摇臂和推杆的组合。当使用凸轮轴来驱动发动机气门时，气门驱动的正时可以由凸轮轴上的凸角(即，凸轮)的尺寸和位置固定。

对于凸轮轴的每个360度的旋转来说，发动机完成由四个冲程(即，膨胀、排气、进气和压缩)组成的全部循环。在活塞远离汽缸盖行进(即，汽缸盖和活塞头之间的体积增大)的膨胀冲程的大部分期间，进气门和排气门两者可被关闭并保持关闭。在正功工作期间，燃料在膨胀冲程期间燃烧并且正功被发动机输出。膨胀冲程在下止点结束，此时，活塞反向并且排气门可为了主排气动作而打开。在活塞向上行进并且迫使燃烧气体从汽缸中排出时，凸轮轴上的凸角可被同步以为了主排气动作而打开排气门。

虽然不是必需，但是附加的辅助气门动作可能是期望的，并且已知其提供通过内燃机的气体的可选流量控制，以便例如提供汽车发动机制动。例如，可能期望为了压缩-释放(CR)发动机制动、泄气式发动机制动、废气再循环(EGR)、制动气再循环(BGR)或者其他辅助气门动作而驱动排气门。此外，也可能期望大体上被分类为可变气门驱动(VVA)动作的其他正功气门运动，例如但不限于进气门提前打开(EIVC)、进气门延迟关闭(LIVC)、排气门提前打开(EEVO)。更进一步地，为了在相对较低的负载条件下提高发动机工作效率，可能期望停缸(或者可变排量)，此时发动机气门保持关闭并且燃料未被提供至给定汽缸，从而将所述汽缸从正功生产中有效地移除。

在固定凸轮轮廓的情况下，调整气门正时和升程的一个方法是将空动(lostmotion)装置结合在气门和凸轮之间的配气机构联动装置中。空动是应用于某一类技术方案的术语，所述技术方案通过可变长度的机械、液压或其他联动装置总成来改变由固定的凸轮轮廓决定的气门运动。在空动系统中，凸轮凸角可以提供在全范围的发动机工况上所需的最长驻留(时间)和最大升程运动。进而，可变长度系统可以包含在待打开气门和提供最大运动的凸轮中间的配气机构联动装置中，以将凸轮赋予气门的运动的一部分或全部减去或“遗失”。该可变长度系统或者空动系统在完全膨胀时可以将所有凸轮运动传递给气门，而在完全压缩时不将凸轮运动或者将最少量的凸轮运动传递给气门。

这种已知的传统系统不能提供期望水平的发动机制动功率，特别是在比传统压缩释放发动机当前可获得的制动功率需要更多制动功率的缩小尺寸发动机和/或较重负载的情况下。已知，具有第二压缩释放动作(即，两冲程发动机制动)的发动机制动气门运动可以提供来自发动机制动的必要制动功率。然而遗憾的是，许多发动机不具有足够的空间来包含必要的部件，从而不能实现上述各种辅助气门动作，特别是有关两冲程发动机制动的那些辅助气门动作。为了克服这种空间问题，可以将这种部件结合在相对大(并且因此昂贵)的顶置壳体中。

因此，提供克服传统系统局限的、用于发动机制动和其他辅助气门移动体系的方案将会是有利的。

发明内容

本公开描述了一种基于摇臂来驱动至少一个发动机气门的装置和系统，其中所述摇臂具有收缩机构和延伸机构。所述摇臂可以被配置成排气摇臂或进气摇臂。所述收缩机构被设置在所述摇臂的运动接收端并且被配置成接收来自主气门驱动运动源的运动。所述收缩机构可以包括接触表面以接收来自所述主气门驱动运动源的主气门驱动运动。所述延伸机构被设置在所述摇臂中并且被配置成将辅助气门驱动运动传递至所述至少一个发动机气门。在第一实施例中，所述延伸机构被设置在所述摇臂的气门驱动端，而在第二实施例中，所述延伸机构被设置在所述摇臂的运动接收端。第一流体通道与所述延伸机构连通，并且第二流体通道与所述收缩机构连通。所述第一流体通道和所述第二流体通道的流体供应分别控制所述延伸机构和所述收缩机构的操作。

在第一实施例中，所述延伸机构可以被配置成根据辅助气门驱动运动驱动所述至少一个发动机气门的仅仅第一发动机气门，而在所述摇臂的气门驱动端的主气门驱动器可被配置成根据所述主气门驱动运动驱动所述至少一个发动机气门。进一步根据第一实施例，所述摇臂可以包括固定构件，所述固定构件被设置在所述摇臂的运动接收端并且包括接触表面以接收来自辅助气门驱动运动源的所述辅助气门驱动运动。在第二实施例中，所述延伸机构可以包括接触表面以接收来自辅助气门驱动运动源的所述辅助气门驱动运动。

在第一或第二实施例中，控制阀可以被设置以向所述第一流体通道供应流体和阻止流体流向所述第一流体通道，以及在通向所述控制阀的流体源被移除时从所述第一流体通道中排出流体。另外，所述控制阀可以被用于向所述第二流体通道供应流体，所述供应可以定时或分期以处于向所述第一流体通道供应流体之后。以此方式，单个流体供应源可以与所述控制阀联合使用，以供应所述第一流体通道和所述第二流体通道两者。可选地，第一和第二流体供应源可分别被用于向所述第一流体通道和所述第二流体通道供应流体。在第一实施例中，所述控制阀还可以被配置成向所述固定构件的接触表面供应流体。

附图说明

本公开中描述的特征在所附权利要求中以技术特征的形式阐述。通过考虑以下详细说明并结合附图，这些特征将变得显而易见。现在参考附图并仅仅以实例的方式描述一个或多个实施例，在所述附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：

图1是根据本公开的第一实施例的用于驱动发动机气门的装置和系统的示意性方框图；

图2是根据本公开的第二实施例的用于驱动发动机气门的装置和系统的示意性方框图；

图3和图4分别是根据本公开的第一实施例的摇臂的实施方式的俯视立体图和仰视立体图；

图5和图6分别是图3和图4的实施方式的侧视图，其示出了所述摇臂的操作；

图7是图3和图4的实施方式的部分横截面侧视图，并且进一步示出了延伸机构以及流体供应部件的实例；

图8和图9是根据此处所描述的各种实施例可以被用作流体供应部件的控制阀的放大横截面图；

图10是根据此处所描述的各种实施例可以被用作流体供应部件的可选控制阀的放大横截面图；

图11是根据本公开的第二实施例的排气摇臂和进气摇臂的实施方式的俯视立体图；

图12和图13分别是图11的实施方式的俯视立体图和部分横截面图，并且进一步示出了收缩机构的实例；以及

图14和图15分别示出了根据本公开的凸轮轮廓和气门运动的实例。

具体实施方式

图1示出了根据本公开的第一实施方式的用于驱动发动机气门的装置102和系统100的示意性方框图。特别地，系统100可以包括摇臂102、主气门驱动运动源104、辅助气门驱动运动源106、至少一个发动机气门108以及一个或多个流体供应源110。如此处所使用的，描述词“主”是指本公开的涉及所谓主发动机气门运动(即涉及在正功生成期间所使用的气门运动)的特征，而描述词“辅助”是指本公开的涉及辅助发动机气门运动的特征，即涉及在除正功生成以外的发动机工作期间(例如，发动机制动)所使用的气门运动或者结合至正功生成的气门运动(例如，内部EGR)的特征。可以被配置成排气摇臂或者进气摇臂的摇臂102包括运动接收端112和气门驱动端114，其中各端112、114根据摇臂102围绕其往复运动的轴线的两侧来限定。如本领域中已知的，摇臂102根据在运动接收端112处接收的、来自主气门驱动运动源104和/或辅助气门驱动运动源106的气门运动来往复运动，并且将所述接收的气门运动经由气门驱动端114传递至一个或多个发动机气门108。

气门驱动运动源104、106可以包括被用于提供所需的发动机气门运动的、如本领域中已知的任何类型的运动源。例如，在一个实施例中，气门驱动运动源104、106可以包括在一个或多个顶置凸轮轴上安置的凸轮。可选地，气门驱动运动源104、106可以包括如顶置气门配置情况下的推杆。无论如何，所述至少一个发动机气门108是具有合适的气门弹簧以将气门偏压至关闭位置的典型提升式气门。如本领域中已知的，气门横臂可以被采用，以对气门运动通过单个摇臂施加至多个发动机气门进行控制。流体供应源110可以包括任何合适的流体，如以下所述的，所述流体可被用于分别通过第一和第二流体通道120、122来气压地或液压地控制延伸机构和收缩机构。在一实施例中，流体供应源110可以包括一个或多个低压机油源。如图1中所示出的，流体供应源110可以处于摇臂102的外部，或者可选择地，流体供应源110可以包括处于摇臂内部的部件，其实例将在以下更详细地描述。

第一实施例的摇臂102包括延伸机构116和收缩机构118，所述延伸机构116设置在摇臂102的气门驱动端114中，所述收缩机构118设置在摇臂102的运动接收端112中。大体上，延伸机构116和收缩机构118包括这样的装置，其能够在不展开时维持或呈现缩回状态或者在延伸时不通过所述机构传递输入的运动、以及反之能够在展开时维持延伸状态并且进一步能够在处于其延伸状态下时传递气门驱动运动。如图1中进一步所示，第一流体通道120在流体供应源110、110’和延伸机构116之间流体连通地设置，并且第二流体通道122在流体供应源110、110’和收缩机构118之间流体连通地设置。在一实施例中，延伸机构116和收缩机构118虽然能够进行相似的操作，却以相反的方式被控制。也就是说，在一个状态(例如，正功生成)下，收缩机构118被控制成处于其延伸或锁定状态，而延伸机构116被控制成处于其缩回状态。在另一状态(例如，发动机制动工作)下，收缩机构118被控制成呈现缩回(收缩或解锁)状态，而延伸机构116被控制成维持其延伸状态。以此方式，根据所需的工作状态(例如正功或发动机制动)，延伸机构116和收缩机构118允许将各种气门驱动运动遗失或经由摇臂102传递。

如图所示，延伸机构116被配置成将气门驱动运动传递给至少一个发动机气门108。更特别地，如在以下所述的各种实施例中进一步阐明的，延伸机构116被配置成将源自辅助气门驱动运动源106的辅助气门驱动运动传递给至少一个发动机气门108。在一个实施例中，延伸机构116被配置成将辅助气门驱动运动传递至所述至少一个发动机气门108的仅仅第一发动机气门，就如同例如气门横臂具有与一个发动机气门结合的滑销。

如图1中进一步所示，收缩机构118被配置成接收来自主气门驱动运动源104的主气门驱动运动。在一实施例中，所述收缩机构包括接触表面以接收来自主气门驱动运动源104的运动。如此处所使用的，接触表面可以包括用于接收这种运动的任何装置。例如，在主气门驱动运动源104作为处于顶置凸轮轴上的凸轮实现的情况下，收缩机构118的接触表面可以包括凸轮滚子、挺杆或者所述收缩结构的被配置成直接接收所述运动的表面。可选地，在主气门驱动运动源104为推杆的情况下，所述接触表面可以包括球或凹窝的实施方式。本公开不受收缩机构118所采用的接触表面的特定配置的限制。

如图1中进一步示出的，第一实施例中的摇臂102包括固定构件124，所述固定构件124被设置在运动接收端112并被配置成接收来自辅助气门驱动运动源106的辅助气门驱动运动。固定构件124与收缩机构118的不同之处在于所述固定构件124不能延伸或缩回，即其刚性地形成。如以下实例中所阐明的，固定构件124可以被配置成在收缩机构118延伸时不能接收来自辅助气门驱动运动源106的运动，而在收缩机构118缩回(收缩或解锁)时能够接收来自辅助气门驱动运动源106的运动。如同收缩机构118，固定构件124包括接触表面以接收辅助气门驱动运动，所述接触表面同样可以采取以上所述的任何形式。再次重申，本公开不受固定构件124所采用的接触表面的特定配置的限制。

进一步参考图1，摇臂102还包括处于摇臂102的气门驱动端114的主气门驱动器126。主气门驱动器126被配置成将主气门驱动运动传递给至少一个发动机气门108。例如，主气门驱动器126可以包括被配置成接触气门横臂的象足(elephantfoot或e-foot)。此外，主气门驱动器126可以包括如本领域中已知的间隙调整螺钉或类似物。

最后，值得注意的是，图1中所示出的延伸机构116、收缩机构118、固定构件124以及主气门驱动器126的特殊排序并不意在成为必要条件，例如，主气门驱动器126并不需要相对于摇臂102的中心比延伸机构116更远地定位。

图2示出了根据本公开的第二实施例的用于驱动发动机气门的装置202和系统200的示意性方框图。尽管有一些显著的例外，在图2中示出的系统200基本上与系统100相同。特别地，系统200可以包括摇臂202、主气门驱动运动源104、辅助气门驱动运动源106、至少一个发动机气门108以及一个或多个流体供应源110、110’。然而在该第二实施例中，收缩机构118和延伸机构216两者都处于摇臂202的运动接收端112。因此，在第二实施例中不包括固定构件124。在该情况下，主气门驱动器124不仅被用于传递主气门驱动运动，还被用于传递辅助气门驱动运动。

在该第二实施例中，延伸机构216被配置成接收来自辅助气门驱动运动源106的辅助气门驱动运动。在该实施例中，延伸机构216还包括接触表面以接收辅助气门驱动运动，所述接触表面同样可以采取以上所述的任何形式。再次重申，本公开不受延伸机构216所采用的接触表面的特定配置的限制。进一步在该第二实施例中，第一流体通道220在流体供应源110、110’和延伸机构216之间流体连通地设置，从而允许控制延伸机构216的操作。再次重申，图2中所示出的延伸机构216和收缩机构118的特殊排序并不意在成为必要条件，例如，延伸机构216并不需要相对于摇臂202的中心比收缩机构118更远地定位。

通过延伸机构116、216和收缩机构118的(分别经由第一流体通道120、220和第二流体通道122)的受控的缩回或延伸，来自主气门驱动运动源104和辅助气门驱动运动源106两者的运动可以被选择性地遗失或被摇臂102、202传递给至少一个发动机气门108。气门驱动运动的这种选择性传递的实例在图14和图15中示出。特别地，图14和图15示出了当在正功生成模式下(图14)以及在两冲程发动机制动与BGR结合的模式下(图15)工作时，将气门升程选择性地施加至排气门。在图14和图15两者中，凸轮轮廓/气门运动沿着表示成凸轮轴旋转角度的水平轴线来描绘。根据惯例，从-180度至540度示出了凸轮轴的整整两转，其中上止点活塞的定位发生在0度和360度处，并且下止点的活塞定位在180度和540(-180)度处。进一步按照惯例，-180度和0度之间的凸轮轴旋转对应于压缩阶段；0度和180度之间的旋转对应于做功或膨胀阶段；180度和360度之间的旋转对应于排气阶段；并且360度和540度(-180度)之间的旋转对应于进气阶段。

在本文中，图14示出了如本领域中已知的、大体上发生在排气阶段中的主排气门升程1402。根据以上所述的第一和第二实施例，当收缩机构118处于延伸或锁定状态时，由主气门驱动运动源104提供的主排气门升程1402发生(即，经由摇臂102、202传递至排气门108)。辅助气门驱动运动源106的轮廓在图14中示出，并且在该实例中包括两个压缩-释放发动机制动凸角1404、1406(从而提供两冲程发动机制动)和两个BGR凸角1408、1410。然而，由于延伸机构116、216被维持在缩回或解锁状态，这些辅助运动未被传递至排气门108(即，它们被遗失了)。与之相反，图15示出了收缩机构118被维持在缩回或解锁状态，使得主排气门提升1402被遗失的情况(如虚线所指示的)。同时，延伸机构116被维持在延伸或锁定状态，使得由辅助气门驱动运动源106提供的运动1404、1406、1408、1410被作为压缩-释放气门运动1504、1506和BGR气门运动1508、1510传递。虽然图14和图15示出了依照本公开的气门升程的特殊实例，但是对本领域技术人员来说清楚的是，各种主气门运动和辅助气门运动都可以根据本教导来实施。

现在，根据图3-图12在以下描述图1和图2的第一和第二实施例的不同实施方式。

图3和图4分别示出了根据图1的第一实施例的摇臂302的实施方式的俯视和仰视立体图。如同图1，摇臂302具有运动接收端112和气门驱动端114。摇臂302具有形成于其中的摇臂轴孔330，所述孔被配置成接收摇臂轴502(图5)。摇臂轴孔330的尺寸被选择成允许摇臂302围绕摇臂轴502往复旋转。一个或多个流体供应端口(未示出)可以形成在限定摇臂轴孔330的内表面上，并且被定位成接收由形成在摇臂轴502中的一个或多个流体通道提供的诸如机油的流体。

摇臂102的运动接收端104被配置成经由相应的接触表面接收来自主气门驱动运动源和辅助气门驱动运动源(未示出)两者的气门驱动运动。在所示出的实施例中，所述接触表面由主凸轮滚子332和辅助凸轮滚子334实现，在主气门驱动运动源104和辅助气门驱动运动源106包括在顶置凸轮轴上安置的凸轮的情况下也是如此。在所示出的实施例中，主凸轮滚子332被附接至收缩机构318，而辅助凸轮滚子334被附接至固定构件324。如图所示，凸轮滚子332、334可以经由凸轮滚子轴来被附接至其相应部件。然而，如本领域技术人员将会理解的以及以上所述，凸轮滚子332、334可以例如被配置成接触顶置凸轮的挺杆来代替。在另一备选形式中，如同主气门驱动运动源104和辅助气门驱动运动源106包括推杆的情况，所述滚轮可以被球或凹窝的实施方式代替。再次重申，本公开不限于该方面。

如图所示，收缩机构318可以包括从摇臂302侧向延伸并具有形成于其中的孔的凸台。收缩活塞319被设置在收缩机构318的孔中。在一实施例中，收缩活塞319可以作为楔形件锁定机构的外柱塞来实施。这种楔形件锁定机构在申请号为14/331,982、申请日为2014-07-15以及名称为“带有包括楔形件锁定元件的锁定元件的空动气门驱动系统”的待审美国专利申请(“’982申请”)中描述，其教导通过引用结合于此。如其中所述，可以应用于本公开的楔形件锁定机构的实施例包括一个或多个楔形件，其设置在外柱塞的侧开口中并且被配置成与壳体中形成的外凹部结合。在不存在流体驱动的情况下，施加至外柱塞中设置的内柱塞的弹簧偏压导致一个或多个楔形件被迫从外柱塞径向突出，并且被锁定至与壳体的外凹部的接合中，从而相对于壳体锁定外柱塞。当施加至内柱塞的驱动流体足以克服施加至内柱塞的弹簧偏压时，允许一个或多个楔形件脱离壳体的外凹部，从而允许外柱塞相对于壳体运动。

在本公开的范畴中，在收缩活塞319实施为‘982申请的外柱塞的情况下，流体不存在于第二流体通道122(未示出)中时，允许收缩活塞319相对于收缩机构318的凸台锁定。反之，向第二流体通道122供应流体导致楔形件锁定机构解锁，从而允许收缩活塞319相对于凸台运动，即收缩活塞319被解锁并且施加至其的任何运动将被遗失。

在又一实施方式中，申请号为14/035,707、申请日为2013-09-24以及名称为“带有自动复位的空动摇杆制动”的待审美国专利申请(“’707申请”)(其教导通过引用结合于此)中描述的锁定机构的不同实施例可以被用于实施收缩机构318。在该情况下，收缩活塞319可以由其中所教导的驱动器活塞来实施，所述驱动器活塞结合弹簧偏压、流体驱动的锁定活塞。在驱动流体未被施加至锁定活塞的一个位置，锁定活塞相对于驱动器活塞对准，使得驱动器活塞(在弹簧偏压下)被迫进入锁定活塞中形成的凹部中，从而导致驱动器活塞呈现相对于其壳体缩回的位置。反之，驱动流体的施加导致锁定活塞的平移，使得驱动器活塞从凹部中移出并且被锁定至相对于其壳体延伸的位置中。

因此，在本公开的范畴下，在收缩活塞实施为‘707申请的驱动器活塞的情况下，流体不存在于第二流体通道122中时，允许收缩活塞319相对于收缩机构318的凸台解锁。反之，向第二流体通道122供应流体导致锁定机构锁定，从而防止收缩活塞319相对于凸台运动。要注意的是，‘982申请和‘707申请所教导的相应锁定机构的控制是相反的；将控制流体施加至‘982申请中的锁定装置导致其解锁，并且所述控制流体的不存在导致锁定装置锁定，而将控制流体施加至‘707申请中的锁定装置导致其锁定，并且所述控制流体的不存在导致锁定装置解锁。

如图3和图4中进一步所示，主气门驱动器326沿着摇臂302的气门驱动端114比延伸机构316相对更远地定位。在所示出的实施例中，主气门驱动器326包括所谓的“象足”(efoot)螺钉组件340，所述“象足”螺钉组件340包括间隙调整螺母。本领域技术人员将会理解，主气门驱动器326可以用其他已知的、用于将气门驱动运动耦合至一个或多个发动机气门的机构来实施。类似于收缩机构318，延伸机构316可以包括在气门驱动端114中形成并具有形成于其中的孔的凸台，活塞762(图4和图7)设置在所述孔中。延伸机构316的实施方式在图7中示出，其中延伸机构316以横截面的方式示出。如图7中所示，延伸机构316包括布置于孔760中的间隙调整螺钉763。活塞762在间隙调整螺钉763的端部并且在孔760的开口端定位。如图所示，通过将弹簧764布置在螺钉763和附接至活塞762的环形件766之间，弹簧764将活塞762偏压至孔760中。孔760还与第一流体通道712流体连通。当没有流体通过第一流体通道712向孔760供应时，弹簧764的偏压导致活塞762呈现在孔760中的缩回位置。反之，当流体被施加至第一流体通道712和孔760时，弹簧764的力被克服并且活塞762从孔760中伸出。

如本领域中已知的，低压流体的施加虽然足以导致活塞762从其孔760中伸出，但是不足以抵抗施加至摇臂302的气门驱动力。然而如本领域中已知的，控制阀336可被采用以液压地锁定第一流体通道712和孔760中的流体，从而还将活塞762锁定至足以抵抗施加至摇臂302的气门驱动力的程度。就控制阀336帮助向第一流体通道712供应流体来说，所述控制阀336可被看作是流体供应源110’的内部件。如图3中最佳地示出的，控制阀壳体132可以相对于摇臂302的纵向轴线横向定向，虽然这并非必要条件。如以下更详细描述的，控制阀336包括用于调节进入液压回路的液压流体流量的止回阀，所述液压回路与形成延伸机构316的孔流体连通。以下根据图8-10给出了控制阀336的进一步描述。

如以上所述，延伸机构316可以作为连同控制阀336一起工作的驱动器活塞762来实施。然而，应当理解的是这并非必要条件。实际上，以上描述的涉及收缩机构318的各种锁定机构可被同样地采用以实施延伸机构316。前述锁定机构的优点在于，它们可以仅仅基于低压流体的施加(或者移除)来实现锁定状态，从而排除了对控制阀336提供的高压流体回路的需要。

现在参考图5和图6，图3和图4的实施方式的侧视图被示出，从而显示了摇臂302的操作。特别地，摇臂302被安装在摇臂轴502上，所述摇臂轴502在示出的实施例中包括第一流体供应源726a和第二流体供应源726b。以下将根据图7进一步描述利用第一和第二流体供应源726a、726b控制延伸机构316和收缩机构318的操作。如进一步所示的，摇臂302被配置成经由主气门驱动器324来接触气门横臂508。而气门横臂508接触第一发动机气门512和第二发动机气门514两者。气门横臂508还包括滑动销510，所述滑动销510对准第一发动机气门512和延伸机构316的活塞762两者。

图5示出了正功生成期间摇臂302的操作。因此，收缩活塞309被示出为处于其完全延伸位置，使得主凸轮滚子332接触主气门驱动运动源(即，主凸轮；未示出)，而固定构件324端部处的辅助凸轮滚子334被维持远离辅助气门驱动运动源(即，辅助凸轮；未示出)。同时，延伸机构316的活塞762被维持在其完全缩回位置，以使得间隙空间516被维持在活塞762和滑动销510之间。其结果是，固定构件324(并且，因此摇臂302)不接收来自辅助气门驱动运动源的任何气门驱动运动，而收缩机构318(并且，因此摇臂302)接收来自主气门驱动运动源的气门驱动运动。因为所述间隙空间被维持在活塞762和滑动销510之间，赋予摇臂302的主气门驱动运动仅仅经由主气门驱动器324和气门横臂508传递至第一和第二发动机气门512、514。

然而，在处于辅助工作模式(即，除正功生成以外的)中的摇臂的操作期间，如图6中所示出的，收缩活塞309(未示出)被允许缩回至收缩机构318中，从而导致来自主气门驱动运动源的所有运动被相对于摇臂302遗失。同时，延伸机构316的活塞762被锁定至其延伸位置，以使得所述活塞762接触滑动销510。因此，间隙空间616形成在主气门驱动器324和气门横臂508之间。活塞762和滑动销510之间的接触还导致摇臂302旋转(在图6中顺时针)，以使得辅助凸轮滚子332保持与辅助气门驱动运动源接触。其结果是，如以上所述，固定构件324(并且，因此摇臂302)接收来自辅助气门驱动运动源的气门驱动运动，而来自主气门驱动运动源的气门驱动运动被遗失。在该情况下，赋予摇臂302的辅助气门驱动运动仅仅经由延伸机构316的活塞762和滑动销510传递至第一发动机气门512。因为间隙空间616维持在主气门驱动器324和气门横臂508之间，辅助气门驱动运动没有被传递至气门横臂508，并且因此没有被传递至第二发动机气门514。

在图5和图6的实施例中，提供了第一和第二流体供应726a、726b。现在参考图7，进一步描述了第一和第二流体供应726a、726b的使用。特别地，第一和第二流体供应726a、726b可以分别用于延伸机构316和收缩机构318的独立控制。在图7中示出的实施例中，如上所述，延伸机构316包括与控制阀336联合工作的驱动器活塞762，而收缩机构318包括在‘982申请中所描述类型的楔形件锁定机构。因此，如图所示，控制阀336经由第一流体通道712与孔760流体连通，而收缩机构318与第二流体通道714流体连通。第一流体供应通道728提供第一流体供应源726a和控制阀336之间的流体连通，而第二流体通道714与第二流体供应源726b直接流体连通。第一和第二流体通道712、714之间的差别(即，通过控制阀336或者直接与相应的流体供应源726a、726b连通)反映了以下事实，即延伸机构316的驱动器活塞实施例需要在控制阀336下游设置的高压回路。

如图7中进一步所示，通过第一和第二流体供应源726a、726b提供的流体例如分别被相应的电磁阀740a、740b控制。电磁阀740a、740b中的每一个被连接至共同的低压流体源750，例如机油。如本领域中已知的，电磁阀740a、740b可以被单独地电子控制(经由合适的处理器或类似器件，例如发动机控制器；未示出)，以允许来自共同流体源750的流体向摇臂轴502中的相应第一和第二流体供应源726a、726b流动。因此，由于以上所述的关于延伸机构316和收缩机构318的实施方式的呈现，当流体没有被第一或第二流体供应源726a、726b供应时，延伸机构316将被维持在其缩回状态，并且收缩机构318将被锁定至其延伸状态。当第一电磁阀740a允许流体通过第一流体供应源726a流动时，延伸机构316将被锁定至其延伸状态中(经由控制阀336的操作)。独立地，当第二电磁阀740b允许流体通过第二流体供应源726b流动时，收缩机构316将被解锁，从而允许收缩活塞319呈现缩回状态。再次重申，如以上所述，流体供应源726a、726b的控制功能(即，流体不存在＝延伸状态，流体存在＝缩回状态；并且反之亦然)是延伸机构316和收缩机构318两者的特殊实施方式的函数，这可以被选择作为一项设计选择问题。

在一实施例中，可能期望先于或者至少不晚于启动收缩装置318的驱动(即，使之呈现其解锁或缩回状态)而启动延伸机构316的驱动(即，使之呈现其延伸状态)，从而在排气门的情况下，避免例如在从正功生成至发动机制动的过渡期间、于彻底切断供往汽缸的燃料之前遗失所有气门打开运动的风险。例如，参考图14和图15，增大的升程BGR气门运动1410、1510的存在确保了这种“故障保护”排气门打开。在图7的范畴下，所需正时可以通过独立控制的电磁阀740a、740b来实现，即在控制第二电磁阀740b以允许流体流动之前、通过控制第一电磁阀740a以允许流体流动至少一段时间来实现。然而，在根据图8和图9来进一步示出的实施例中，控制阀336可以根据单个开关(即，由电磁阀或类似器件控制)流体供应来操作并且仍然能够实现此处所述的期望正时。在该实施例中，如以下所述，第二流体通道714与控制阀336流体连通，而非直接耦合至第二流体供应源726b。于是，图8和图9中示出的实施方式的优点在于，其允许仅仅使用单个流体供应源的延伸和收缩机构316、318的期望控制。

图8是根据一个实施例的控制阀336的横截面视图，在该实施例中，使用单个流体供应源来向以上所述的延伸和收缩机构316、318提供分期或定时的流体供应。如所示出的，控制阀336包括止回阀，所述止回阀具有止回阀球802和止回阀弹簧804。止回阀球802被止回阀弹簧804偏压至与止回阀座806接触，而止回阀座806通过保持环固定。如进一步所示的，所述止回阀与第一流体供应通道728流体连通。在所示出的实施例中，止回阀安置在控制阀活塞810中，所述控制阀活塞810自身设置在控制阀孔812中，所述控制阀孔812形成在控制阀凸台800中。控制阀弹簧820也设置在控制阀孔812中，从而将控制阀活塞810偏压至休止位置(即，在图8中朝向左侧)。垫圈和保持环可以与控制阀活塞810相反地设置，以将控制阀弹簧820保持在控制阀孔812中，并且如下所述的为液压流体排出控制阀壳体800提供路径。

当第一流体供应通道728中的流体存在时，所述流体被充分加压以克服止回阀弹簧804的偏压，从而导致止回阀球802从座806处位移，因而允许流体流入控制阀活塞810中形成的横向孔814中，并进而流入同样在控制阀活塞810中形成的第一周向环形通道816中。同时，流体供应通道808中流体的存在导致控制阀活塞810克服由控制阀弹簧820提供的偏压，从而允许控制阀活塞810位移(在图8中朝向右侧)，以使得第一环形通道816开始建立与第二周向环形通道818之间的流体连通，其中所述第二周向环形通道818形成在限定控制阀孔812的内壁中。一旦第一和第二环形通道816、818之间的流体连通开始，流体就能够自由流入并从而充注第一流体通道712，其中如图所示，所述第一流体通道712与第二环形通道818流体连通。

当控制阀活塞810处于其休止位置时，并且进一步当第一和第二环形通道816、818最初开始流体连通时，控制阀活塞810阻止第一流体供应通道728和第二流体通道714’之间的流体连通。在来自第一流体供应通道728的流体的压力下，控制阀活塞810持续位移，并且随着它的运动，后缘822最终将开始通过第二流体通道714’的开口，从而提供第一流体供应通道728和第二流体通道714’之间的流体连通。因此，在第一流体通道712已经开始充注流体之后，第二流体通道714’开始充注流体。图9示出了当控制阀活塞810到达硬止点(hardstop)并且不再能位移时的情况。这时，第一和第二环形通道816、818基本上对准，并且后缘822不再给第二流体通道714’设置任何阻碍。如本领域普通技术人员将会理解的，后缘822的结构以及控制阀弹簧820相对于进入的加压流体的强度，将决定流体开始流入第一流体通道712和流体开始流入第二流体通道714’之间的间隔时间。

一旦第一和第二流体通道712、714’被充满，则在止回阀球802上的压力梯度将平衡，从而允许止回阀球802复位并基本上防止液压流体从第一流体通道712排出。假设所述流体具有相对的不可压缩性，被充注的第一流体通道712与此刻被充满的孔760相结合，基本上形成了控制阀活塞810和驱动器活塞762之间的刚性连接，使得被施加至摇臂302的运动(例如由辅助气门驱动运动源106提供的)通过驱动器活塞762传递至滑动销510。与此同时，第二流体通道714’中的流体保持处于第一流体供应通道728的较低压力下。假设收缩机构318包括‘982申请中所述类型的楔形件锁定机构，则第二流体通道714’中低压流体的存在解锁了所述楔形件锁定机构，从而允许收缩活塞319缩回。

图8和图9进一步示出了控制阀336如何可以被用于向固定构件324提供润滑(在被提供至控制阀336的流体包括例如机油的情况下)。如图所示，附加流体通道780可以被设置为第二流体通道714’的分支，所述附加流体通道780还与固定构件324的接触表面连通。以此方式，所期望的润滑仅仅在需要时被提供至所述接触表面，即第二流体通道714的充注导致收缩机构318收缩或解锁，使得固定构件324的接触表面与辅助气门驱动运动源接触。

无论如何，当加压流体的供应从第一流体供应通道728中移除时，出现在控制阀活塞810上的压力下降允许控制阀弹簧820再次将控制阀活塞810往回偏压至其休止位置。而这导致控制阀活塞810的减小直径部分826对准第二环形通道818，从而允许第一流体通道712中的液压流体从控制阀孔812的开口端被释放出。第一流体通道712的减压破坏了控制阀活塞810和驱动器活塞762之间的液压锁定，从而允许驱动器活塞762再次回到其缩回位置。当控制阀活塞810的后缘822再次封闭第二流体通道714’时，第一流体供应通道728的加压流体不再能够流入第二流体通道714’。在一实施例中，相对于由控制阀活塞810所提供的第一流体通道712的快速减压，泄漏通道存在于第二流体通道714’连接至的收缩机构718中，允许此刻存于第二流体通道714’中的流体更缓慢地排出。由于流体从第二流体通道714’中排出，其中的流体压力最终将下降至阈值以下，因此收缩机构718中的楔形件锁定机构将重新锁定其自身，从而将收缩活塞319维持在其延伸位置。如上所述，在该情况下，延伸的收缩机构318和缩回的延伸机构316的组合允许施加至摇臂的运动(例如由主气门驱动运动源104提供的)通过主气门驱动器324传递至气门横臂508。

在由图8和图9的实施例所实施的流体提供正时的备选形式中，反而可能期望在启动延伸机构316的驱动(即，呈现其延伸状态)之前、或者至少不在启动延伸机构316的驱动(即，呈现其延伸状态)之后启动收缩机构318的驱动(即，呈现其解锁或缩回状态)。为此目的的控制阀336的实例在图10中示出，其中相似的附图标记指代相似的部件。然而在该实施方式中，第二流体通道714”被配置以使得其将在第一流体通道712的充注之前以流体充注。更具体地，在流体被引入第一流体供应通道728时，在控制阀活塞810位移至足够的程度以允许流体流入第一流体通道712之前，第二流体通道714”的充注将发生(即使假设止回阀弹簧804的偏压被克服以允许止回阀球802从座806处位移)。再次重申，控制阀活塞810的配置(即，在第一流体通道712充注之前所需的位移量)以及控制阀弹簧820的相对硬度可以被选择，以提供第一和第二流体通道各自的充注之间的期望程度的延迟。

现在参考图11-13，根据图2的第二实施例的实施方式被示出。图11示出了具有相似结构的排气摇臂1102和进气摇臂1103。如图所示，摇臂1102、1103两者安置于摇臂轴1120上，所述摇臂轴1120被配置成根据以上所述的技术向摇臂1102、1103供应流体。此外，仅仅参考排气摇臂1102的部件，所示出的实施例中的摇臂1102、1103两者包括处于摇臂1102、1103的运动接收端112上的延伸机构1116和收缩机构1118。更进一步地，主气门驱动运动源1104和辅助气门驱动运动源1106作为凸轮轴上的凸轮示出。因此，延伸机构1116和收缩机构1118分别包括呈凸轮滚子1132、1134形式的接触表面。再次重申，延伸机构1116和收缩机构1118所使用的接触表面的特殊形式将由气门驱动运动源1104、1106的相应形式来决定。图11-13的配置的优点在于，摇臂1102、1103的相对紧凑有助于它们在发动机配置中的使用，所述发动机配置通常不具有用于排气和进气摇臂实施方式中的每一个的两个摇臂的足够空间。

进一步参考图12和图13，排气摇臂1102的部分横截面视图被示出。特别地，延伸机构1116包括‘982申请中所述类型的楔形件锁定机构，但是其中由第一流体通道(未示出)提供的锁定/解锁功能被颠倒。也就是说，当通过第一流体通道向内柱塞1244的顶端供应流体时，内柱塞1244的增大直径部分迫使由外柱塞1246(如所示出的，其支撑凸轮滚子1134)维持的楔形件1240进入在摇臂1102中形成的相应凹部1242中，从而将外柱塞锁定至延伸位置中。在该延伸位置中，辅助凸轮滚子1134维持与辅助气门驱动运动源1106的接触。然而，如图13中所示出的，当流体从第一供应通道中移除并且因此从内柱塞1244的顶端移除时，所述内柱塞被弹簧向上偏压，以使得内柱塞1244的减小直径部分允许楔形件1240缩回至外柱塞1246中，从而脱离凹部1242。因此被解锁的所述外柱塞此刻能够自由缩回，以使得辅助凸轮滚子1134不再维持与辅助气门驱动运动源1106的接触。

在图11-13的实施例中，收缩机构1118可以代替地使用如以上所述的控制阀/驱动器活塞组合来实施。以此方式，第二流体通道(未示出)的充注将导致收缩机构1118延伸并被液压地锁定。然而再次重申，这并非必要条件，而且收缩机构1118还可以以类似于延伸机构1116的方式来实施。

图12和图13进一步示出了结合至摇臂1102中的液压间隙调整件(HLA)的使用。特别地，如图所示，所述HLA被结合至摇臂1102的气门驱动端中，虽然所述HLA的液压供应连接未被示出。如本领域中已知的，HLA允许间隙空间的自动调整，从而排除手动调整间隙空间的需要。这种HLA可以至少以图12和图13中描绘的方式与图1和图2的第一或第二实施例结合使用。

虽然示出并描述了特别优选的实施例，但是本领域技术人员将会理解的是，可以在不脱离本教导的情况下做出改变和修改。例如，以上公开着重于两个主要的工作模式即正功生成和发动机制动，其中延伸机构和收缩机构的相对状态始终彼此相反，即当一个延伸时，另一个缩回。然而，存在可能期望将延伸机构和收缩机构两者维持在相同状态下的情况。例如，在停缸中可能期望从正功生成或发动机制动中将汽缸整个移除。为此，如果延伸机构和收缩机构两者被维持在缩回或解锁状态下，则能够遗失主气门驱动运动和辅助气门驱动运动两者。反之，假设主气门驱动运动和辅助气门驱动运动没有彼此冲突或者导致气门的过渡打开，那么如果延伸机构和收缩机构两者被维持在延伸或锁定状态下，则能够传递主气门驱动运动和辅助气门驱动运动两者。由此可见，以上所述教导的任何以及所有修改、变型或者等同方式均落在以上所公开以及此处所要求的基本原理的范围中。

Claims (21)

1.一种用于驱动与发动机汽缸相关联的至少一个发动机气门的装置，所述装置包括：

摇臂，所述摇臂被配置成往复运动以驱动所述至少一个发动机气门，并且所述摇臂具有运动接收端；

收缩机构，所述收缩机构被设置在所述摇臂的运动接收端并且被配置成接收来自主气门驱动运动源的运动；

延伸机构，所述延伸机构被配置成将辅助气门驱动运动传递至所述至少一个发动机气门；

第一流体通道，所述第一流体通道与所述延伸机构连通，其中所述第一流体通道的流体供应控制所述延伸机构的操作；以及

第二流体通道，所述第二流体通道与所述收缩机构连通，其中所述第二流体通道的流体供应控制所述收缩机构的操作。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述延伸机构被设置在所述摇臂的气门驱动端。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述延伸机构被配置成驱动所述至少一个发动机气门中的仅仅第一发动机气门。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述摇臂还包括处于所述摇臂的运动接收端的固定构件，所述固定构件包括被配置成接收来自辅助气门驱动运动源的运动的接触表面。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制阀，所述控制阀被设置在所述摇臂中，并且所述控制阀被配置成向所述第一流体通道供应流体和阻止流体流向所述第一流体通道，以及在通向所述控制阀的流体源被移除时从所述第一流体通道中排出流体。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制阀还被配置成向所述接触表面供应流体。

7.一种用于驱动至少一个发动机气门的系统，所述系统包括：

权利要求4的所述装置；

主气门驱动运动源；以及

辅助气门驱动运动源。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述延伸机构被设置在所述摇臂的运动接收端并且被配置成接收来自辅助气门驱动运动源的运动。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述延伸机构包括被配置成接收来自辅助气门驱动运动源的运动的接触表面。

10.一种用于驱动至少一个发动机气门的系统，所述系统包括：

权利要求8的所述装置；

主气门驱动运动源；以及

辅助气门驱动运动源。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述收缩机构包括接触表面以接收来自所述主气门驱动运动源的运动。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制阀，所述控制阀被设置在所述摇臂中，并且所述控制阀被配置成向所述第一流体通道供应流体和阻止流体流向所述第一流体通道，以及在通向所述控制阀的流体源被移除时从所述第一流体通道中排出流体。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述控制阀还被配置成向所述第一流体通道和所述第二流体通道供应流体。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制阀还被配置成在向所述第一流体通道供应流体之后向所述第二流体通道供应流体。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述控制阀还被配置成在向所述第二流体通道供应流体之后向所述第一流体通道供应流体。

16.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述摇臂被配置成接收摇臂轴，所述摇臂还包括流体供应通道，所述流体供应通道提供所述摇臂轴中的流体供应源和所述控制阀之间的流体连通。

17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述摇臂被配置成接收摇臂轴，并且所述摇臂还包括第一流体供应通道，所述第一流体供应通道提供所述摇臂轴中的第一流体供应源和所述控制阀之间的流体连通，并且其中所述第二流体通道与所述摇臂轴中的第二供应源流体连通。

18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摇臂还包括主气门驱动器，所述主气门驱动器处于所述摇臂的气门驱动端并被配置成将主气门驱动运动传递至所述至少一个气门。

19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摇臂是排气摇臂。

20.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摇臂是进气摇臂。

21.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述摇臂的气门驱动端的液压间隙调整件。