CN105626183A

CN105626183A - 发动机气门致动系统

Info

Publication number: CN105626183A
Application number: CN201610047672.7A
Authority: CN
Inventors: 娄征
Original assignee: Ningbo Hoyea Machinery Manufacture Co Ltd
Current assignee: Ningbo Hoyea Machinery Manufacture Co Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: US9625050B2; US20160215661A1; CN105626183B

Abstract

本发明涉及一种发动机气门致动系统，包括：具有多个凸轮的凸轮轴、第一控制轴、第二控制轴和多个气门致动单元，每个致动单元进一步包括：（i）至少一套发动机气门和发动机气门回位弹簧；（ii）失动模块，进一步包括可折叠的高压腔，将一个凸轮廓线和高压腔的折叠运动可操作地转换为至少一个发动机气门的相应运动；（iii）液压回路，进一步包括分别受第一控制轴和第二控制轴控制的第一触发阀和第二触发阀。

Description

发动机气门致动系统

技术领域

本申请整体涉及发动机气门致动器及相应的方法，特别地利用精确和鲁棒的正时控制的失动机构的致动器。

背景技术

许多系统都可以用于有效地控制发动机气门的正时和升程，以改善发动机性能、燃油经济性、喷射及其他特性。一类系统被称之为失动（lost-motion）系统，在美国专利4,671,221、5,193,494、5,839,400、6,053,136、6,553,950、6,918,364、6,981,476、7,819,100、8,578,901、8,820,276和8,776,738中已有披露。上述每一个失动系统都包括凸轮、主活塞、高压腔、发动机气门驱动机构、起到释放阀或触发阀作用的开/关或两通电磁阀、发动机气门和发动机气门回位弹簧。这些系统中的大部分，如美国专利4,671,221、5,193,494、5,839,400、6,053,136、6,553,950、6,918,364、6,981,476、7,819,100和8,578,901所披露的那样，进一步包括至少一个从动活塞，其通过高压腔中的一腔或一柱液体与主活塞分开，并可操作地连接到发动机气门。还可以增加第二从动活塞以驱动第二发动机气门。凸轮在打开的方向上通过可选的挺筒、主活塞、高压腔和从动活塞驱动发动机气门。发动机气门回位弹簧在关闭方向上将发动机气门回位。凸轮廓线通常限定了气门的位移或升程廓线或升程。典型地，电磁阀为常开阀；必须处于关闭状态才可以维持高压腔的高压，并将凸轮凸角转换成发动机气门位移。当电磁阀关闭得不够早，发动机气门将延迟打开，并损失一些总的可获得的气门运动。当电磁阀在凸轮凸角之前打开，高压腔内流体的快速渗出会导致发动机气门坍塌并提早关闭，损失一些运动或升程。

美国专利4,8,820,276和8,776,738中披露的其他系统进一步包括机械运动传递系统，其进一步包括气门摇臂、枢轴、推杆、杠杆推杆和枢接桥（pivotingbridge）。凸轮通过机械运动传递系统可操作地驱动发动机气门，并与主活塞一起作为可调节的参照点或基础。当主活塞位于其完全伸展的位置时，发动机气门实现其完全升程廓线。当电磁阀关闭太晚或打开太早，发动机气门将损失一些潜在运动。

当发出如图1所示的控制信号19时，电磁阀的实际阀芯位移20并没有准确地跟随该信号。图1中的控制信号19为了便于呈现进行了理想化，而且电磁阀的实际输入电流会有更多的内含和动态，例如为了更快的响应和低能耗而采用峰值-保持（peak-and-hold）控制方式。对于常开阀来说，当其受到激励就会有效且完全关闭，同时其位移20分别达到关闭阈值Xo和最大值Xmax。对于提升阀（poppetvalve）来说，阀头完全入座才能形成有效关闭，即Xo=Xmax。对于滑阀来说，通常会包括重叠量以降低泄漏，因此Xo<Xmax。气门在关闭延时T1之后实现有效关闭。在控制气门回位弹簧的操作下，电磁阀关闭后气门以打开延时T2再次打开。延时T1和T2来源于电磁感应、所有运动体的惯性、粘性力、液压力等。对于失动系统的典型电磁阀来说，电磁感应通常是常温（即暖和热）状态下最主要的因素。粘性力在越冷温度下所起到的作用越重要，甚至在极冷温度下起到最主要作用。电磁感应同时还受线圈温度的影响。粘性力也会随着两个运动部件之间的间隙、磨损和动态偏心而变化。液压力随系统条件而变化，在低温时变化更大。

对于失动系统的典型电磁阀来说，T1和T2通常约为几毫秒或更短，取决于设计方案，通常要求较短以具有更好的可控性。在极冷温度下，如零下20℃，T1和T2可能大于10毫秒。

对于发动机凸轮系统，制造商通常要求发动机气门廓线具有+/-1曲轴角度的精度，即发动机转速为2000rpm和6000rpm时正时分别在+/-0.167ms和+/-0.0556ms范围内。因此，延时T1和T2的精度控制或预测非常重要。此外，关闭阈值Xo在一定程度上只是一个理论或人为值，流体流量限制在关闭阈值周边均存在。Xo周围位移20的形状，即曲率和斜率同样重要。理想的是对位移20进行可重复地控制和/或预测。

MultiAir和UniAir品牌的失动气门系统正在Fiat和Chrysler汽车上投入生产，其相对于可变气门正时系统的核心优势在于无需使用节气门即可控制进气量，从而减少泵气损失并获得5%或更大的燃油经济性提高。然而，由于存在上述低温操作的困难，在发动机预热过程中，应用车辆仍然使用节气门控制进气。应对这些困难的任何改进都将有助于扩宽这种失动系统在其他先进燃烧模式中的应用，如HCCI（均质压燃）。

因此，仍然需要一种精确和鲁棒地控制触发阀的方法和装置。

发明概述

本发明意于提供一种精确和鲁棒地控制失动系统中触发阀的方法和装置。

简单地说，在本发明一方面，发动机气门致动系统的一个优选实施例包括：a）凸轮轴，具有多个凸轮；

b）第一控制轴；

c）第二控制轴；和

d）多个气门致动单元，每个致动单元进一步包括：

（i）至少一套发动机气门和发动机气门回位弹簧；

（ii）失动模块，进一步包括可折叠的高压室，将一个凸轮廓线和高压室的折叠运动可操作地转换为至少一个发动机气门的相应运动；和

（iii）液压回路，进一步包括：

与高压腔流体连通的第二通道；

与油源流体连通的第一通道；

平行设置的第一触发阀和第二触发阀，每个都是二通阀，且连接在第一通道和第二通道之间，以控制第一通道和第二通道之间的流体连通，并分别受第一控制轴和第二控制轴的控制；和

与第一通道流体连通的蓄能器。

在一个优选实施例中，其中失动模块进一步包括：

主活塞，可滑动地设置在高压室的一端，并与一个凸轮可操作地连接；

至少一个从动活塞，可滑动地设置在高压室的另一端，并与至少一个发动机气门可操作地连接。

在一个优选实施例中，其中液压回路进一步包括

沿着第一通道的供油单向阀，由此允许从油源的单向流动。

在一个优选实施例中，其中每个第一触发阀和第二触发阀都是旋转式。

在一个优选实施例中，第一触发阀包括第一阀腔，具有至少一个朝向第一通道的开口和至少一个朝向第二通道的开口，且其内容纳有第一控制轴内；和

第二触发阀包括第二阀腔，具有至少一个朝向第一通道的开口和至少一个朝向第二通道的开口，且其内容纳有第二控制轴内。

在一个优选实施例中，（a）第一触发阀进一步包括

至少一个位于第一阀腔壁上的第一通道平衡凹陷；和

形成在第一控制轴上的至少两个流道；

由此通过第一控制轴在每旋转一周时打开一次和关闭一次第一通道和第二通道之间的流体连通；和

（b）第二触发阀进一步包括

至少一个位于第二阀腔壁上的第一通道平衡凹陷；和

形成在第二控制轴上的至少两个流道；

由此通过第二控制轴在每旋转一周时打开一次和关闭一次第一通道和第二通道之间的流体连通。

在一个优选实施例中，（a）第一触发阀进一步包括

位于第一阀腔壁上的至少一个第一通道平衡凹陷和至少一个第二通道平衡凹陷；和

形成在第一控制轴上的至少两个流道；

由此通过第一控制轴在每旋转一周时打开两次和关闭两次第一通道和第二通道之间的流体连通；和

（b）第二触发阀进一步包括

位于第二阀腔壁上的至少一个第一通道平衡凹陷和至少一个第二通道平衡凹陷；和

形成在第二控制轴上的至少两个流道；

由此通过第二控制轴在每旋转一周时打开两次和关闭两次第一通道和第二通道之间的流体连通。

在一个优选实施例中，每个第一触发阀和每个第二触发阀都是线性设计；

第一控制轴包括多个控制凸角；和

第二控制轴包括多个控制凸角。

在一个优选实施例中，每个第一触发阀和每个第二触发阀都包括一个复位弹簧，由此重置打开流体连通；

当受第一控制轴的控制凸角之一致动时，第一触发阀实施关闭；

当受第二控制轴的控制凸角之一致动时，第二触发阀实施关闭。

在一个优选实施例中，其中失动模块进一步包括：

可调节活塞，可滑动地位于高压腔一端；和

运动机构，可操作地将可调节活塞与至少一个发动机气门连接，由此当高压腔的油被释放时，减少少一个发动机气门的打开动作。

本发明相对于其他失动发动机气门致动系统具有显著的优势。通过使用两个控制轴在电动马达的致动下控制失动系统中使用的所有触发阀，具有更好的正时一致性，这些控制轴上的控制特性如流道或凸轮廓线仍采用与多年来用于制造常规凸轮轴相同精度和效率的方式得以加工。同样，电动马达通常比电磁阀在低温下具有更好的鲁棒性，因此本发明的失动系统可以在更宽的温度范围和更广的循环工况（特别是在发动机预热期间）下实现无节气（throttle-less）运行模式，这与用电动可变气门正时系统替换电液可变气门正时系统的新工业趋势也是一致的。本发明的旋转式触发阀在基本上恒定的旋转模式下工作，避免了电磁阀往复线性运动的噪音干扰。凸轮轴状的控制轴通常是鲁棒和可靠的。鲁棒而精确的控制同样可以提升失动技术的整体可接受度，将有助于实现在更多先进燃烧模式如HCCI（均质压燃）中的使用。

说明书附图

图1是现有技术中失动系统所使用电磁阀的行为说明图。

图2是本发明失动气门致动系统实施例的示意图。

图3是本发明一对旋转式触发阀实施例的示意图。

图4是本发明一对旋转式触发阀另一实施例的示意图。

图5是本发明一对线性式触发阀实施例的示意图。

图6是控制轴如何致动和受控的示意图。

图7是本发明的两个触发阀如何实现满负荷运转的示意图。

图8是本发明的两个触发阀如何实现延迟气门打开操作的示意图。

图9是本发明的两个触发阀如何实现一种提早气门关闭操作的示意图。

图10是本发明的两个触发阀如何实现另一种提早气门关闭操作的示意图。

图11是本发明的两个触发阀如何实现延迟气门打开和提早气门关闭组合操作的示意图。

图12是本发明在被称为“外流空气控制”的燃烧模式中的适用性示意图。

图13是压缩释放制动功能系统的常规操作模式的示意图。

图14是压缩释放制动功能系统的压缩释放致动操作模式的示意图。

图15是本发明应用于滚柱指轮随动器气门机构的示意图。

图16是本发明应用于摇臂气门机构的示意图。

图17是本发明使用一个高压腔致动两个发动机气门的使用示意图。

发明详述

请参照图2，本发明一个优选实施例，包括可以是进气气门或排气气门的发动机气门21、位于内燃机气缸头23中的对应气道22（进气或排气）。发动机气门21在发动机气门回位弹簧24作用下回复到关闭位置（参照图2为向上方向），并受从动活塞25抵靠气门杆顶部的驱动而打开。主活塞27通过经由位于致动器壳体43内的高压腔26中的油来驱动从动活塞25，，该主活塞27位于与凸轮轴30的凸轮29可操作连接的机械挺杆28下方。机械挺杆28借助于挺杆弹簧31与凸轮29抵靠。

高压腔26依次与第二通道40、平行布置的第一触发阀34和第二触发阀35以及第一通道32连接。第一通道32进一步与蓄能器33和油源42（通过可选的供油单向阀37）连接。油源42可以是发动机润滑回路。第二通道40可以是高压腔26的一部分。第一触发阀34和第二触发阀35分别受机械控制，而不是如现有技术中那样受电磁阀控制。蓄能器33的一种可选设计是如图2所示的弹簧承载型。

当至少一个触发阀34和35打开时，油从高压腔26中释放出来，从而发动机气门21在发动机气门回位弹簧24的作用下快速关闭。这种操作状态也称之为失效或折叠状态，因为机械挺杆28和主活塞27的运动不会导致从动活塞25的相应运动以控制发动机气门21。释放的油可以存储在蓄能器33中，以便在以后需要时能快速重新注入高压腔26中。

当触发阀34和35都关闭时，高压腔26中的油将主活塞27的运动传输到从动活塞25及进一步到发动机气门21，由此凸轮29通常会根据凸轮廓线致动发动机气门21的打开。然而，如果需要，这种常规的运动传递可能被中断，通过打开至少一个触发阀34和35，从而断开主活塞27和发动机气门21之间的连接。

这一实施方式可以有可选的补油通道41和相应的补油单向阀36以将第一通道32连接到高压腔26上，从而有助于充满高压腔26，即使触发阀34和35为关闭时。由于其单向特性，单向阀36不会允许油通过补油通道41从高压腔26中释放出来。

如图2所示，以下元件可以一起组成液压回路200：触发阀34和35、第一通道32、第二通道40、供油单向阀37、补油通道41、补油通道补油单向阀36和高压腔26。液压回路200作为整体直接决定高压腔26的状态。以下元件可以一起组成失动模块100：可折叠的高压腔26（即失动来源）、主活塞27、从动活塞25、机械挺杆28和挺杆弹簧31。在液压回路200的控制下，失动模块10将来自凸轮29的运动转换成发动机气门21的运动。

图2所示的实施例还可以许多其他具有不同气门机构设计的发动机中，只要对失动模块进行一些修改。例如，机械挺杆28可以用如摇臂（图2中未示出）来替代，以转换凸轮29和主活塞27之间的运动。

可以在从动活塞25和两个发动机气门的气门杆之间增加气门横臂（图2中未示出），这样一个高压腔26和一个从动活塞25可以用来控制两个发动机气门。

另一种驱动两个发动机气门的方法是包括第二从动活塞25b，其依次可操作地与第二发动机气门21b（图17所示）连接并驱动之。进一步的变化是将两个从动活塞合并成气门横臂，以驱动两个发动机气门。

在一些发动机应用中，一个高压腔26可以位于气门摇臂和气门推杆或推杆管（图2中未示出）之间，且主活塞27与推杆可操作地连接，从动活塞25与摇臂的一端可操作地连接。

图3是第一触发阀34A和第二触发阀35A实施例的示意图。它们是两个二通旋转式液压阀，位于复合的阀体44内。这两个阀可以是如图3所示相同的，但并非必须如此。

第一触发阀34A包括一个位于阀体44内的第一阀腔53、位于第一阀腔53内部的第一控制轴38A、从第一控制轴38A两侧开挖出来的第一流道50和第二流道51、穿过第一控制轴38A以连接两个流道50和51的交叉流道52、位于阀体44内且面向第一阀腔53一部分的一个或部分的第二通道40A、位于阀体44内且面向第一阀腔53一部分的一个或部分的第一通道32A、沿着第一阀腔53部分腔壁以平衡来自第一通道32A压力的第一通道平衡凹陷48、和至少一个沿着第一阀腔53部分腔壁以平衡来自第二通道40A压力的第二通道平衡凹陷49。第一阀腔53具有至少一个朝向第一通道32A的开口和至少一个朝向第二通道40A的开口。

第二通道平衡凹陷49通过一个流体通道穿过阀体44与第二通道40A流体连通，图3中未示出。由于第一通道32A和第二通道40A之间的流体压力差使得流体压力平衡是必须的，尤其是当旋转阀关闭时。沿着第一控制轴38A的轴线，第二通道平衡凹陷49位于不会碰到流道50和51的位置上。为了获得更好的平衡，在流道50和51的轴向两端需要有两个第二通道平衡凹陷49。

图3包括了绕第一控制轴38旋转的人工或假想旋转位置标记45，以有助于确认旋转轴的旋转位置。在阀设计的细节上，当旋转位置标记45在打开区域47和关闭区域46时，分别打开和关闭第一触发阀34A。两个区域46和47合起来形成完整的圆或360°。这里，“打开”一词也包括当第一触发阀34A不能完全（或实质上，考虑到通过控制轴和阀腔之间的间隙以及其他泄漏途径可能的泄漏）隔离高压腔26时部分打开的情况。打开和关闭状态之间的实际界限和界限周围的流体特性需要设计、测试、分析和评估。

上述关于第一触发阀34A的描述同样基本适用于第二触发阀35A。图3中，第一触发阀34A和第二触发阀35A分别处于关闭和打开的状态。

图3中，关闭区域46大约为整圆的1/3，对应于在发动机转动两转范围内的240度曲柄角，能够锁定高压腔26以实现发动机气门致动。大家可以根据功能需求，进行不同自由设计。类似于凸轮轴，每当曲轴转两圈，图3所示第一控制轴38A和第二控制轴39A转动一圈。

如图4所示，还可以这样设计触发阀，控制轴以每四个曲柄角转速或每两个热循环一个转速的速度旋转，通过包括一个旋转范围内的两个开关循环。第一触发阀34B和第二触发阀35B位于复合的阀体44B内。这两个气门可以设计成与图4所示相同，但并非必须如此。

第一触发阀34B包括一个位于阀体44B内的第一阀腔53B、位于第一阀腔53B内部的第一控制轴38B、从第一控制轴38B两侧开挖出来的第一流道50B和第二流道51B、穿过第一控制轴38B以连接两个流道50B和51B的交叉流道52B、位于阀体44B内且面向第一阀腔53B一部分的一个或部分的第二通道40B、位于阀体44B内且面向第一阀腔53B一部分的一个或部分的第一通道32B、沿着第一阀腔53B部分以平衡来自第一通道32B压力的第一通道平衡凹陷48B、和沿着第一阀腔53B部分以平衡来自第二通道40B压力的第二通道平衡凹陷49B。第二通道平衡凹陷49B通过平衡通道57穿过第一控制轴38B与第二通道40B流体连通。沿着第一控制轴38B的轴线，第二通道平衡凹陷49B位于不会拦截流道50B和51B的位置上，平衡通道57位于不会碰到交叉流道52B的位置上。

图4包括了绕第一控制轴38B旋转的人工或假想旋转位置标记45B，以有助于确认旋转轴的旋转位置。气门设计的细节上，当旋转位置标记45B在打开区域47B和关闭区域46B时，分别打开两次和关闭两次第一触发阀34B。所有的四个区域合起来形成完整的圆或360°。

上述关于第一触发阀34B的描述同样基本适用于第二触发阀35B。图4中，第一触发阀34B和第二触发阀35B分别处于关闭和打开的状态。图4所示的第一控制轴38B和第二控制轴39B都不同于常规凸轮轴地以每四个曲柄角转速一个转速的速度旋转。

图5是第一触发阀34C和第二触发阀35C另一实施例的示意图。第一触发阀34C为具有提升阀或滑阀（其细节未在图5中示出）的线性气门，其通常在第一复位弹簧60的作用下打开，并受第一控制轴38C的控制凸角58驱动而关闭。第一触发阀34C还可以包括一个可选的第一触发挺杆62，以有助于降低凸轮的滑动摩擦力。

类似地，第二触发阀35C为具有提升阀或滑阀（其细节未在图5中示出）的线性气门，其通常在第二复位弹簧61的作用下打开，并受第二控制轴39C的控制凸角59驱动而关闭。第二触发阀35C还可以包括一个可选的第二触发挺杆63，以有助于降低凸轮的滑动摩擦力。

图6是在凸轮轴的情况下，第一控制轴38C和第二控制轴39C如何进一步致动和控制的示意图。第一控制轴38C和第二控制轴39C分别受第一旋转式致动器65和第二旋转式致动器66的致动，致动器进一步受电控单元67的控制。两个旋转致动器可以以相同的方向旋转（如图6所示）或其它方式，这取决于触发阀设计或布置的需要。每个旋转式致动器包括一些旋转位置传感器或编码（未示出）。电控单元67和旋转式致动器65和66交换必要的反馈和控制信号及驱动电压或电流。旋转式致动器65和66优选为电动马达，能获得在宽的温度范围内（尤其是在低温下）和长的发动机或车辆寿命期限内足够的精度和时间响应。这与当前用新型开发的电动可变气门正时系统替换电动液压可变气门正时系统的实践是一致的。每个轴都应该有足够的凸轮以沿着气缸头覆盖所有触发阀。图6中，每个轴都能驱动四缸发动机上每一个气缸的至少一个触发阀。

用于旋转式触发阀的控制轴还可以如图6所示那样进行致动和控制。

触发阀的运动元件应当在质量上轻很多，并比发动机气门承载低很多的负载，因此旋转式致动器65和66的负载应当比典型的凸轮相位器（即定相器）低很多。也可以将两个旋转式致动器65和66组合成一个整体致动器（未示出），其也可以同轴的形式布置两个凸轮轴（未示出），以有助于组装。

对于如图5所示的线性触发阀，提升阀或滑阀的全位移量通常是小于发动机气门升程的一个量级，因此轴38C和39C的凸角并不突出。可以对单个凸轮设计为小的底座直径和低的凸角高度，这样整个凸轮轴可以在整个轴承或套管上滑动，有利于制备精度和易于装备。

图7-11示出了失动系统中两个机械控制的触发阀如何实现典型的房间的升程廓线。

图7示出了满载操作，即实际发动机气门升程71跟随本体凸轮凸角廓线70，这只在没有油从高压腔中释放出来，即没有失动时才能实现。因此，两个触发阀都能有效关闭，即第一触发阀打开区域74和第二触发阀打开区域75在起始曲柄角A1和终止曲柄角A2之间的曲柄角视窗范围内均为零。这里，术语“打开区域”表示气门计量孔的打开面积。打开区域曲线不接触图7-14为便于识别的底部。同样，打开和关闭状态之间的过渡或斜率是人为设成直线或线性，实际的过渡要取决于计量孔的形状。

不像用电磁阀作为控制阀的传统失动系统那样，本申请中每个机械控制触发阀在关闭状态下均有固定视窗。该固定视窗的尺寸至少比图7中A1-A2的视窗宽。对于图8-11中的其他发动机气门操作来说，第一触发阀打开区域74和第二触发阀打开区域75有意地移动，以分别形成其实曲柄角A1和终止曲柄角A2，且A1和A2之间的打开区域74和75均为零。

图8示出了延迟气门的打开操作。第一触发阀34（及其对应打开区域74）直到起始曲柄角A1才最初关闭，从这一点开始，实际发动机气门升程71开始跟随本体凸轮凸角廓线70。然而，失动（及在起始曲柄角A1处测量的曲线70和71之间的升程差）和实际发动机气门升程71一起，这导致在终止曲柄角A2处过早地降到最低，只要第二触发阀35（及其对应打开区域75）在A2之前不打开。该气门操作模式主要用于进气气门低速和低扭矩发动机操作中，如发动机怠速，以获得理想的燃烧和效率。

图9示出了提早气门的关闭操作。实际发动机气门升程71在起始曲柄角A1处全面启动，并在终止曲柄角A2之前高保真度地跟随本体凸轮凸角廓线70，在升程71到达本体凸轮凸角廓线的峰值之前，第二触发阀35（及其对应打开区域75）打开，释放高压腔以产生实际发动机气门升程71的快速下落。该气门操作模式主要用于进气气门低速和高扭矩的发动机操作中，如车辆最初加速，以获得最大扭矩和最大容积效率。

图10示出了另一个提早气门的关闭操作。实际发动机气门升程71在起始曲柄角A1处全面启动，并在终止曲柄角A2之前高保真度地跟随本体凸轮凸角廓线70，在升程71通过本体凸轮凸角廓线的峰值之后，当第二触发阀35（及其对应打开区域75）打开，释放高压腔以产生实际发动机气门升程71的快速下落。该气门操作模式主要用于进气气门中速和高扭矩的发动机操作中，如车辆中速加速，以获得最大扭矩和最大容积效率。

图11示出了延迟气门打开和提早气门关闭的组合操作。第一触发阀34（及其对应打开区域74）直到起始曲柄角A1才最初关闭，从这一点开始，实际发动机气门升程71开始跟随本体凸轮凸角廓线70。然而，失动（及在起始曲柄角A1处测量的曲线70和71之间的升程差）在终止曲柄角A2之前和实际发动机气门升程71一起。当第二触发阀35（及其对应打开区域75）打开，释放高压腔以产生实际发动机气门升程71的快速下落。该气门操作模式主要用于进气气门中速和中扭矩的发动机操作中，如市区驾驶和一些巡航，以获得有效燃烧。

图12示出了本申请在美国专利申请20110214632A1所描述的“外流空气控制”燃烧模式中的应用，该模式要求晚得多的进气气门关闭，以减少泵气损失和更低的温度。该操作模式也被称为米勒循环（Millercycle）。本体凸轮凸角廓线70因此在整个上死点（TDC）过程中的低升程延长（low-liftextension）。两个触发阀中每一个的零打开区域视窗至少和图12所示A1-TDC之间的视窗一样宽，这样系统能进行完整的“外流空气控制”操作。然而，在图12所示的操作中，实际发动机气门升程71看上去类似于图7所示的常规全升程廓线，通过在曲柄角A2处比TDC早很多地打开第二触发阀35（及其对应打开区域75），触发失动操作，以切断低升程延长，并实现常规或所谓的“进入空气控制”（ingoingaircontrol）操作。

图13和14示出了本发明在能压缩-释放制动功能的排气气门上的应用，其通常用于安装在重型商用卡车上的大型柴油机中，用于安全操作尤其是在长下坡时。这种压缩-释放制动功能指的是在靠近上死点（TDC）时有选择地打开排气气门的发动机或车辆制动方法，以释放或节省压缩能量，从而实现制动功能。为了获得这种压缩-释放制动，图13和14中的本体凸轮凸角廓线70具有在整个上死点（TDC）过程中的低升程延长（通常几毫秒），在左边。两个触发阀中每一个的零打开区域视窗可以和本体凸轮凸角廓线70一样宽。

图13特别示出了常规或非制动操作模式。第一触发阀34（及其对应打开区域74）知道起始曲柄角A1才最初关闭，绕过用于制动的低升程延长。从起始曲柄角A1开始，实际发动机气门升程71开始跟随本体凸轮凸角廓线70，减去失动（即在起始曲柄角A1处测量的曲线70和71之间的升程差，通常约为几毫秒），直到降到最低或位于终止曲柄角A2。这种操作模式主要用于柴油发动机。该升程廓线71因此为真实的本体廓线，本体凸轮凸角廓线70的设计要基于廓线71，再加上低升程延长的高度，并考虑过程中的漏油。

图14特别示出了压缩-释放制动操作模式。在这种情况下，实际发动机气门升程71跟随整个本体凸轮凸角廓线70，没有其他任何来自高压腔26的故意放油。虽然可能会在图13中曲柄角A2之前一点点关闭排气气门，但此时发动机气缸中的压缩空气体积已经排出，不会损失太多制动效率。

图15和16示出了另一种应用失动机构的方法。主要地，高压腔并不与动力机构串联。动力机构在该实施例中限定为气门机构的一部分，其直接用于将运动从凸轮传递到发动机气门。因此，失动作为枢轴点的调节，高压腔中的相关活塞被称为可调节活塞。由于失动不是线性传递或调节的，因此不再包括从动活塞。

在图15中，失动机构为滚柱指轮随动器气门或机构。滚柱指轮随动器气门广泛应用于发动机中。失动模块100D包括一端与发动机气门21可操作连接的枢接桥110、能可操作地将该枢接桥110的另一端与可调节活塞27D连接的销120、可操作地装配在枢接桥110的中心点114上的凸轮滚子112，以提供与凸轮29接触的低摩擦。在传统的气门机构中，可调节活塞27D为枢接桥110的固定支撑点。在图15所示的实施例中，当高压腔26D在液压回路200的控制下折叠时，可调节活塞27D落下，枢接桥110失去其移动发动机气门中的几何杠杆，当将凸轮29施加到凸轮滚子112的凸角尖端时，从而，发动机气门21失去动力或潜在动力。

该失动模块100D可选地进一步包括用于更简便地实现发动机低温起动的初始起动机构116，和偏心弹簧118，其有助于复位中的可调节活塞27D在高压腔26D折叠后复位至完全延伸的位置。

图16中，失动机构为摇臂机构。该失动模块100E包括转轴128、中心可旋转地安装在转轴128上的摇臂122、可操作地位于摇臂122一端和凸轮129之间以减小摩擦的凸轮滚子130、一端可操作与发动机气门21连接另一端可操作地与可调节活塞27E连接的枢接桥124、与摇臂122另一端和枢接桥124的一中心点可操作连接的杠杆推杆126。

在图16所示的实施例中，当高压腔26E在液压回路200的控制下折叠时，可调节活塞27E落下，枢接桥110失去其移动发动机气门中的几何杠杆，当将凸轮29施加到凸轮滚子130的凸角尖端时，从而，发动机气门21失去动力或潜在动力。

Claims

1.一种发动机气门致动系统，包括

a）凸轮轴，具有多个凸轮；

b）第一控制轴；

c）第二控制轴；和

d）多个气门致动单元，每个致动单元进一步包括：

（i）至少一套发动机气门和发动机气门回位弹簧；

（iii）液压回路，进一步包括：

与高压腔流体连通的第二通道；

与油源流体连通的第一通道；

与第一通道流体连通的蓄能器。

2.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括：

3.如权利要求2所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括：

位于一个凸轮和主活塞之间的机械挺杆。

4.如权利要求3所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括：

有助于保持机械挺杆抵靠一个凸轮的挺杆弹簧。

5.如权利要求2所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括摇臂，其位于一个凸轮和主活塞之间。

6.如权利要求2所述的发动机气门致动系统，其中

该至少一套发动机气门和发动机气门回位弹簧包括两个发动机气门和两个对应的发动机气门回位弹簧；和

该失动模块进一步包括气门横臂，其可操作地将两个发动机气门与从动活塞连接。

7.如权利要求2所述的发动机气门致动系统，其中

该至少一个从动活塞包括两个从动活塞；

该两个从动活塞中的每一个都可操作地与两个发动机气门之一连接。

8.如权利要求7所述的发动机气门致动系统，其中

该失动模块进一步包括气门横臂；

高压腔延伸到气门横臂中；和

两个从动活塞可滑动地位于在气门横臂内的高压腔部分。

9.如权利要求2所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括

气门推杆，位于所述凸轮之一和所述主活塞之间；

气门摇臂，位于至少一个从动活塞和至少一个发动机气门之间。

10.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中液压回路进一步包括

沿着第一通道的供油单向阀，由此允许从油源的单向流动。

11.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中液压回路进一步包括：

连通第一通道和高压腔的补油通道；和

位于补油通道中的补油单向阀，由此允许流向高压腔的单向流动。

12.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中每个第一触发阀和第二触发阀都是旋转式。

13.如权利要求12所述的发动机气门致动系统，其中

第一触发阀包括第一阀腔，具有至少一个朝向第一通道的开口和至少一个朝向第二通道的开口，且其内容纳有第一控制轴内；和

14.如权利要求13所述的发动机气门致动系统，其中：

（a）第一触发阀进一步包括

至少一个位于第一阀腔壁上的第一通道平衡凹陷；和

形成在第一控制轴上的至少两个流道；

（b）第二触发阀进一步包括

至少一个位于第二阀腔壁上的第一通道平衡凹陷；和

形成在第二控制轴上的至少两个流道；

15.如权利要求13所述的发动机气门致动系统，其中：

（a）第一触发阀进一步包括

形成在第一控制轴上的至少两个流道；

（b）第二触发阀进一步包括

形成在第二控制轴上的至少两个流道；

16.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中

每个第一触发阀和每个第二触发阀都是线性设计；

第一控制轴包括多个控制凸角；和

第二控制轴包括多个控制凸角。

17.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中

每个第一触发阀和每个第二触发阀都包括一个复位弹簧，由此重置打开流体连通；

18.如权利要求1所述的发动机气门致动系统，其中失动模块进一步包括：

可调节活塞，可滑动地位于高压腔一端；和

19.如权利要求18所述的发动机气门致动系统，其中运动机构为滚柱指轮随动器气门机构，包括：

一端与至少一个发动机气门可操作连接的枢接桥；

能可操作地将该枢接桥的另一端与可调节活塞连接的销；

可操作地装配在该枢接桥一中心点上的凸轮滚子。

20.如权利要求18所述的发动机气门致动系统，其中该运动机构为摇臂机构。

21.如权利要求20所述的发动机气门致动系统，其中摇臂机构包括：

转轴；

中心可旋转地安装在转轴上的摇臂；

可操作地位于摇臂一端和凸轮之一之间的凸轮滚子；

一端可操作与至少一个发动机气门连接、另一端可操作地与所述可调节活塞连接的枢接桥；和

可操作连接摇臂另一端和枢接桥一中心点的杠杆推杆。