CN106715847A - 具有容纳磁性致动锁闩的摇臂的气门机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气门机构，其包括具有容纳在由摇臂形成的腔中的电磁锁闩的摇臂组件。腔可以是改型液压腔。磁通转换双稳定锁闩提供足够紧凑的设计。摇臂腔内的磁元件的隔离可以对由用于摇臂组件的操作环境中的油所承载的金属微粒提供防护。与摇臂的接线可以通过摇臂上的弹簧立柱实现。与摇臂的连接可以利用能够承受由摇臂引起的快速运动的弹簧实现。用于摇臂的线束可以附接至摇臂组件的液压间隙调节器。摇臂组件及其布线可以形成为便于安装的整体模块。

Description

具有容纳磁性致动锁闩的摇臂的气门机构

技术领域

本教导涉及气门机构，具体地涉及提供可变气门升程(VVL)或停缸(CDA)的气门机构。

背景技术

液压致动锁闩用于一些摇臂组件上以实现可变气门升程(VVL)或停缸(CDA)。例如，一些指形从动切换辊子(SRFF)利用液压致动锁闩。在这些系统中，来自油泵的加压油可被用于锁闩致动。可以通过油控制阀(OCV)在发动机控制单元(ECU)的管理下调节加压油的流动。来自同一来源的分离的供给器提供用于液压间隙调整的油。在这些系统中，每个摇臂组件具有两个液压供给器，这引起复杂性和设备成本的增加。这些液压供给器对油的需求可能接近现有供给系统的极限。

发明内容

可以通过利用电气锁闩摇臂组件替代液压锁闩摇臂组件来降低复杂性以及在一些气门机构系统中对油的需求。电动锁闩产生磁场。这些磁场可以磁化铁磁体零件。在某些情况下，可能所期望的是利用包括永磁体的锁闩部件。摇臂组件在包含发动机油的环境中操作，小的金属微粒可能悬浮在该发动机油中。螺线管和磁化零件可以将这些微粒吸引至其可能与锁闩销操作干涉的位置。

当前教导涉及一种内燃机，其可以包括汽缸盖、具有位于汽缸盖内的座部的提升阀、偏心成形凸轮安装其上的凸轮轴、包括能够在第一位置与第二位置之间平移的锁闩销的电磁锁闩组件以及抵接提升阀的摇臂组件。摇臂组件可以包括定位成跟随凸轮的凸轮随动件和形成腔的摇臂，当锁闩销处于第一位置和第二位置之一时锁闩销从腔中向外延伸。第一锁闩销位置和第二锁闩销位置之一可以提供其中摇臂组件操作为响应于凸轮轴的旋转以致动提升阀从而产生第一气门升程曲线的结构。第一锁闩销位置和第二锁闩销位置中的另一个可以提供其中摇臂组件操作为响应于凸轮轴的旋转以致动气门从而产生第二气门升程曲线的结构或者其中停用气门的结构，第二气门升程曲线不同于第一气门升程曲线。

根据当前教导的一些方面，形成电磁锁闩组件的一部分的磁元件容纳在由摇臂形成的腔内。在这些教导的一些中，腔被密封以阻止可能由围绕摇臂的环境中的油承载的金属微粒的侵入。磁元件可以在锁闩销在第一位置与第二位置之间平移时保持在腔内。在这些教导的一些中，包括磁元件的电磁锁闩组件的零件刚性地安装至摇臂。在这些教导中的一些中，磁元件是螺线管。在这些教导中的一些中，磁元件是永磁体。

当前教导中的一些涉及利用电磁锁闩改装液压锁闩摇臂组件。用于商业应用的摇臂一般利用需要较大投资的定制铸造和冲压设备制造。根据当前教导，形成电磁锁闩组件的一部分的磁元件容纳在形成于摇臂中的液压腔内。在这些教导的一些中，磁元件刚性地安装在液压腔内。摇臂可以与液压致动锁闩一起设计和生产。在这些教导的一些中，终点在液压腔处的液压通道形成在摇臂中。已经发现，可以包括足够的尺寸以致动摇臂锁闩的螺线管的液压锁闩组件的部件可被改型成设计用于液压致动锁闩的摇臂腔。腔可被密封以保护磁元件免受悬浮在油中的金属微粒，油可能分散在围绕摇臂的环境中。

根据当前教导的一些另外的方面，形成电磁锁闩组件的一部分的螺线管或永磁体刚性地安装至摇臂，当锁闩销处于第一位置时以及当锁闩销处于第二位置时，电磁锁闩组件提供具有独立于螺线管的位置稳定性的锁闩销。该双重位置稳定性使得锁闩能够在不依靠螺线管的情况下保持锁闩状态和开闩状态。于是，螺线管不需要供电并且除锁闩销致动之外不必在锁闩销上操作，这可能限于凸轮位于基圆上的时间。这能够便于电磁锁闩组件的实施，电磁锁闩组件的一部分安装在有时在其运转周期的过程中快速运动的摇臂上。将电磁锁闩组件的包括至少螺线管或永磁体的大部分安装在摇臂上能够提供与其中电磁锁闩组件远离摇臂安装的设计相比更加紧凑的设计。

根据当前教导的一些方面，当锁闩销处于第一位置中时以及当锁闩销处于第二位置中时，永磁体有助于锁闩销的位置稳定性。根据这些教导的一些另外的方面，电磁锁闩组件构造成操作穿过磁路移位机构。电磁锁闩组件可以提供两个不同的磁路，其中的一个或另一个在不存在来自螺线管或可以改变由磁通所采取的路径的任何外部源的磁场的情况下根据锁闩销是否处于第一位置或第二位置而操作为用于来自永磁体的磁体磁通的主路径。在这些教导的一些中，致动锁闩销可以涉及利用螺线管以重定向从一个磁路至另一个磁路的永磁体的磁通。构造成能够通过磁路转换机构操作的电磁锁闩组件可以小于并非如此构造的电磁锁闩组件。在这些教导的一些中，永磁体固定地安装至摇臂。将永磁体固定至摇臂并非指的是将永磁体固定至锁闩销。从锁闩销去掉永磁体的重量可以增大致动速度以及允许使用更小的螺线管。

在这些教导的一些中，螺线管包围锁闩销的包括低矫顽磁性铁磁材料的部分在其内平移的容积，电磁锁闩组件包括位于由螺线管环绕的容积的外部的低矫顽磁性铁磁材料的一个或更多个区段。第一磁路和第二磁路两者均穿过由低矫顽磁性铁磁材料形成的锁闩销部分。在这些教导的一些中，第一磁路经由低矫顽磁性铁磁材料的一个或更多个区段围绕螺线管的线圈通过，而第二磁路不围绕螺线管的线圈通过。第二磁路的这一特性减小了磁通泄漏并且在锁闩销处于第二位置时提高由永磁体提供的每单位质量的保持力。

在这些教导的一些中，电磁锁闩组件包括位于第一永磁体远端并且执行互补作用的第二永磁体。电磁锁闩组件可以提供用于第二永磁体的两个不同的磁路，其中的一个或另一个根据锁闩销是否处于第一位置或第二位置而操作为用于来自第二永磁体的磁体磁通的主路径。当锁闩销处于第二位置时所采取的路径可以经由低矫顽磁性铁磁材料的一个或更多个区段围绕螺线管的线圈通过。当锁闩销处于第一位置时所采取的路径可以是不围绕螺线管的线圈通过的短路路径。永磁体中的一个或另一个则可以根据锁闩销是否处于第一位置或第二位置而提供高保持力。在这些教导的一些中，两个永磁体有助于锁闩销处于第一锁闩销位置和第二锁闩销位置的位置稳定性。在这些教导的一些中，两个磁体布置有对抗极性。在这些教导的一些中，两个磁体位于由螺线管环绕的容积的远端部。在这些教导的一些中，永磁体是环形形状并且沿着轴线的方向极化。这些结构可以有助于提供紧凑和有效的设计。

在当前教导的一些中，电磁锁闩组件包括至少一个永磁体，内燃机具有能够操作以利用沿第一方向或第二方向的电流为螺线管供电的电路，第二方向与第一方向相反。具有双重位置稳定性的锁闩可以要求螺线管电流对于锁闩沿一个方向以及对于开闩沿相反的方向。利用沿第一方向的电流供电的螺线管可以操作为将锁闩销从第一位置致动至第二位置。利用沿第二方向的电流供电的螺线管可以操作为将锁闩销从第二位置致动至第一位置。在这些教导的一些其他教导中，电磁锁闩组件包括两个螺线管，一个用于锁闩，另一个用于开闩。两个螺线管可以具有沿相反方向的绕组。采用两个螺线管可以允许控制磁路更加坚固。采用仅一个螺线管可以提供最紧凑的设计。

当前教导中的一些涉及为比如为安装至摇臂的螺线管的电子装置供电或与其通信。如果电子装置利用常规布线供电，则导线有可能被锁住、夹住或疲劳并且因此短路。本公开提供简化或提高这些接线的可靠性的教导。

根据当前教导的一些方面，摇臂包括弹簧立柱，用于电子装置的电连接通过弹簧立柱进入摇臂。空载运动弹簧可以安装至弹簧立柱。与摇臂上的远端位置相比，弹簧立柱可以相对于汽缸盖具有窄的运动范围。在这些教导的一些中，摇臂具有气门杆端部和远离气门杆端部的第二端部，进入弹簧立柱的槽形成在端部之一中。这种槽可以便于利用穿过弹簧立柱的接线安装电子装置。

根据当前教导的一些方面，用于安装至摇臂的电子装置的电连接形成有朝向摇臂伸展的弹簧。弹簧可以与可能接地的汽缸盖电气地隔离。在这些教导的一些中，电流由弹簧自身输送。在这些教导的一些中，电流由形成在弹簧上的迹线输送。在这些教导的一些中，电流由沿着弹簧的长度约束的导线输送。弹簧可以稳固接线。在这些教导的一些中，弹簧具有调整为衰减其由摇臂的运动所引起的振动的固有频率。在这些教导的一些中，弹簧具有大于500Hz的固有频率。500Hz以上的频率可被需要衰减。在这些教导的一些中，弹簧由盘绕的金属条带形成。在这些教导的一些中，弹簧具有弹簧夹的形式。

根据当前教导的一些方面，摇臂组件包括液压间隙调节器，连接至摇臂的接线由约束至液压间隙调节器的线束制成。约束至液压间隙调节器的线束可以提供由其形成连接至摇臂的电连接的良好基部。在这些教导的一些中，线束约束至多个液压间隙调节器并且提供与每一个液压间隙调节器相关的摇臂的连接。约束至液压间隙调节器的线束可以便于气门机构的安装。

根据当前教导的一些方面，提供一种气门致动模块，其包括将多个摇臂组件保持在一起的框架，每个摇臂组件包括具有安装其上的电子装置的至少一个摇臂和操作为用于摇臂的支轴的液压间隙调节器。框架可以支承具有连接至电子装置的连接的线束。在这些教导的一些中，气门致动模块包括位于摇臂与液压间隙调节器之间的可移除连接器。在这些教导的一些中，可移除连接器是分离式连接器。气门致动模块可被用于同时将多个摇臂组件及其布线安装到汽缸盖上。

当前教导的一些方面涉及一种制造内燃机的方法，其中设计用于液压锁闩的摇臂装配有电磁锁闩组件。摇臂可以具有液压腔和终点在液压腔处的液压通道。根据该方法，电磁锁闩组件的一部分装配到液压腔内。在教导的一些中，电磁锁闩组件的螺线管装配到液压腔内。在这些教导的一些中，操作为将锁闩销稳定在第一位置和第二位置中的永磁体装配到液压腔内。

当前教导的一些方面涉及一种制造内燃机的方法，其中摇臂具有安装至摇臂的电子装置。根据该方法，槽形成在摇臂的一端中。槽延伸到摇臂的弹簧立柱内。电子装置利用从穿过槽的弹簧立柱浮起的接线安装在摇臂中。

当前教导的一些方面涉及一种气门致动模块以及该模块在制造具有安装电子装置的摇臂的内燃机中的应用。根据该方法，包括多个摇臂组件和实现与电子装置中的每一个的电连接的线束的气门致动模块安装在汽缸盖中。在这些教导的一些中，气门致动模块包括约束多个摇臂组件的框架。在这些教导的一些中，框架约束至摇臂组件的液压间隙调节器。在这些教导的一些中，线束约束至框架。在这些教导的一些中，摇臂和液压间隙调节器一起保持在气门致动模块中。在这些教导的一些中，通过连接器将摇臂和液压间隙调节器一起保持在气门致动模块中，在将气门致动模块安装在汽缸盖中之后连接器容易地被去除或破裂。

该概要的主要目的已经以便于理解本公开的简化形式呈现了当前教导的广泛方面。该概要并非是对当前教导的每个方面的全面说明。通过与附图一起的以下详细说明本领域技术人员将理解当前教导的其他方面。

附图说明

图1是根据本教导的一些方面的内燃机的一部分的截面侧视图，内燃机包括处于锁闩结构的摇臂和位于基圆上的凸轮。

图2提供图1的视图，但摇臂组件处于锁闩结构中。

图3提供图1的视图，但凸轮升起离开基圆。

图4提供图2的视图，但凸轮升起离开基圆。

图5提供对应于图1的视图的侧视图。

图6是根据本教导的一些方面的电磁锁闩组件的截面侧视图，其中锁闩销处于伸展位置。

图7提供与图6相同的视图，但示出了可以通过螺线管产生的磁通。

图8提供图6的视图，但锁闩销处于缩回位置中。

图9是根据本教导的一些方面的操作内燃机或其摇臂组件的方法的流程图。

图10是根据本教导的一些方面的制造方法的流程图。

图11是根据本教导的一些方面的在其中形成有槽的摇臂的侧视图。

图12是对应于图11的侧视图的剖视图。

图13是根据本教导的一些其他方面的另一种制造方法的流程图。

图14是根据本教导的一些方面的在安装之前的图1的摇臂组件的一部分的侧视图。

图15是图1的摇臂组件的后视图。

图16是根据本教导的一些方面的另一个内燃机的一部分的侧视图。

图17示出根据本教导的一些方面的气门致动器。

具体实施方式

在附图中，一些附图标记包括具有字母后缀的数字。在该说明书和后续权利要求书中，由不具有字母后缀的同一数字组成的参考符号相当于用于附图中并且由具有字母后缀的同一数字组成的所列出的全部参考符号。例如，“摇臂103”与“摇臂103A、103B”相同。

图1-5示出根据当前教导的一些方面的内燃机102。图1-4的视图是剖切侧视图。图5是对应于图1的非剖切侧视图。内燃机102包括摇臂组件106、提升阀152和凸轮107安装其上的凸轮轴109。摇臂组件106包括外臂103A、内臂103B和液压间隙调节器140。外臂103A和内臂103B通过电磁锁闩组件122的锁闩销115选择性地接合。摇臂组件106安装在汽缸盖154上。液压间隙调节器140坐置在形成于汽缸盖154中的孔138内。提升阀152具有位于汽缸盖154内的座部156。

在本教导的一些方面中，通过与液压间隙调节器140、一个或更多个凸轮107和提升阀152接触将摇臂103保持就位。凸轮随动件111构造成抵接和跟随凸轮107。凸轮随动件111可以通过轴承114和轮轴112可旋转地安装至内臂103B。在这些教导中的一些中，凸轮随动件111可以替代地安装至外臂103A。摇臂组件106可以包括安装至内臂103B和外臂103A两者的凸轮随动件。凸轮随动件111是辊子随动件。替代地可以使用比如为滑块的另一类型的凸轮随动件。

外臂103A可以通过轮轴155枢转地联接至内臂103B。轮轴155还可以支承象脚101，摇臂组件106通过象脚101作用在气门152上。轮轴155可以安装在轴承上或可以刚性地联接至内臂103B、外臂103A和象脚101之一。如图5所示，扭力弹簧159或一对扭力弹簧159可以安装至弹簧立柱157上的外臂103A。扭力弹簧159可以向上作用在轮轴112上以围绕轮轴155在内臂103B与外臂103A之间形成扭矩，并且相对于凸轮107偏置凸轮随动件111。开口124可以形成在外臂105中以允许轮轴112穿过外臂105并且自由地上下运动。

图1示出凸轮107位于基圆上并且锁闩销115延伸的内燃机102。这可以通过对于锁闩销115的接合位置或对于摇臂组件106的接合结构进行说明。图2示出在锁闩销115位于接合位置时凸轮107旋转离开基圆的结果。初始，锁闩销115的头部115接合内臂103B的凸缘113。然后，凸轮随动件111上的凸轮107的力可以使得内臂103B和外臂103A两者一起在液压间隙调节器140上枢转，在气门152上下压并且压缩气门弹簧153。气门152可以利用由凸轮107的形状确定的气门升程曲线提升离开其座部156。气门升程曲线是示出气门152从其座部156提升的高度的曲线图的形状，该高度作为凸轮轴109的角位置的函数。在该结构中，凸轮轴109可以在凸轮107上升离开基圆时对摇臂组件106做功。所产生能量的大部分可以被气门弹簧153吸收并且在凸轮107朝向基圆返回下降时返回至凸轮轴109。

电磁致动器122可被操作以使锁闩销115缩回。图3示出凸轮107位于基圆上并且锁闩销115缩回的内燃机102。这可以对于锁闩销115的不接合位置或对于摇臂组件106的不接合结构进行说明。图4示出在锁闩销115位于不接合位置时凸轮107旋转离开基圆的结果。在该结构中，在凸轮107上升离开基圆时由凸轮107施加在凸轮随动件111上的向下压力可以分布在气门152与扭力弹簧159之间。扭力弹簧159可以相对于气门弹簧153调整，使得扭力弹簧159在开闩结构中屈服，而气门弹簧153不屈服。当在外臂103A保持就位的同时内臂103B下降时，扭力弹簧159可以上紧。因此，即使当凸轮107上升离开基圆时，气门152也可以保持在其座部156上。在该结构中，凸轮轴109仍然在凸轮107上升离开基圆时对摇臂组件106做功。但在这种情况下，所产生的能量的大部分被用作空载弹簧的扭力弹簧159吸收。

液压间隙调节器140可以由静态支轴或其他类型的间隙调节器替代。液压间隙调节器140可以包括内套筒145和外套筒143。可以利用液压腔144执行间隙调整，液压腔144构造成当液压间隙调节器140通过内套筒145和外套筒143的相对运动延伸或收缩时改变体积。供给端口146A可以允许容器腔142从汽缸体154中的回油孔128填充。流体可以是可以以大约2个大气压的压力供给的发动机油。当凸轮107位于基圆上时，该压力可以足以打开单向阀141，这允许油进入液压腔144内。油可以填充液压腔144，使液压间隙调节器140伸长，直到在凸轮107与棍子从动件111之间没有空隙为止。当凸轮107上升离开基圆时，可以压缩液压间隙调节器140，液压腔144中的压力可以升高，单向阀141因此可以关闭。

根据当前教导的一些方面，摇臂组件106可已被初始地设计用于液压锁闩摇臂组件。因此，第二供给端口146B可以形成在液压间隙调节器140中并且与液压间隙调节器154中的第二容器腔131连通。汽缸盖154可以不包括用于向第二供给端口146B供给油的任何装置。第二容器腔131可以与汽缸盖154中的任何相当大的液压流体流隔离。容器腔131和与其连通的液压通道可以在发动机102中基本不起作用。

内燃机102具有端部枢转顶置凸轮(OHC)类型的气门机构。但是当前教导中的一些适用于具有其他类型的气门机构的内燃机，其他类型的气门机构包括例如其他类型的OHC气门机构和可以包括锁闩的摇臂组件的顶置气门(OHV)气门机构。如本公开中所使用的，术语“摇臂组件”可以指代被构造和定位成响应于凸轮轴109的旋转来致动气门152的任何部件组件。摇臂组件106是汽缸停用摇臂。但是，当前教导中的一些适用于开关摇臂和其他类型的摇臂组件。在这些教导中的一些中，摇臂是整体式金属件。但是，摇臂可以包括刚性地联结的多个零件。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122的部件安装在形成于摇臂组件106的摇臂103A中的腔126内。电磁锁闩组件122包括螺线管119、永磁体120A和永磁体120B，其每一个均刚性地安装至摇臂103A。这些零件可以通过刚性地安装至其他零件而刚性地安装至摇臂103A，所述其他零件自身刚性地安装至摇臂103A。电磁锁闩组件122还包括锁闩销115和低矫顽磁性铁磁体块116A、116B、116C、116D和116E。

锁闩销115包括锁闩销本体118、锁闩头部117和低矫顽磁性铁磁体部分123。低矫顽磁性铁磁体部分123可以是锁闩销本体118的一部分或可以是独立部件，比如围绕锁闩销本体118装配的环形结构。低矫顽磁性铁磁体部分123提供用于穿过锁闩销115的磁路的低磁阻路径并且可以便于向锁闩销115施加磁力。

低矫顽磁性铁磁体块116可被描述为极块，其在电磁锁闩组件122内操作以引导来自永磁体120的磁极的磁通。低矫顽磁性铁磁体块116A、116B和116C位于螺线管119的外部并且可以形成包围螺线管119的外壳。低矫顽磁性铁磁体块116D可以在由电磁锁闩组件122形成的磁路中提供梯级边缘。锁闩销115的低矫顽磁性铁磁体部分123可被成形为与这些边缘匹配。在致动期间，磁通可以穿过这些梯级边缘之一与锁闩销115之间的空气间隙，在这种情况下梯级边缘可以操作为增大通过其致动锁闩销115的磁力。

螺线管119包括围绕容积167缠绕的大量线圈。在这些教导中的一些中，永磁体120定位在容积167内。低矫顽磁性铁磁体块116D和116E还可以定位在容积167内。在这些教导中的一些中，永磁体120A和永磁体120B以对抗极性布置。在这些教导中的一些中，低矫顽磁性铁磁体件116E定位在对抗磁极之间并且提供用于两个磁体120的极块。在这些教导中的一些中，永磁体120A和120B位于容积167的远端处。在这些教导中的一些中，永磁体120是环形形状并且沿与锁闩销115的平移方向平行的方向极化。这可以沿着螺线管119的中心轴线。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122提供锁闩销115在其中稳定的伸展位置和缩回位置。因此，锁闩结构或开闩结构能够在螺线管119不被供电的情况下可靠地保持。位置稳定性指的是锁闩销115保持在特定位置以及返回特定位置的倾向。通过克服锁闩销115的小的扰动而从稳定位置作用的恢复力提供稳定性。根据当前教导中的一些，在电磁锁闩组件122中，通过永磁体120提供稳定力。可替代地或另外地，一个或更多个弹簧可以定位成提供位置稳定性。弹簧还可以用于使锁闩销115偏置出稳定位置，这可以用于提高致动速度。

根据当前教导的一些方面以及如图6和图8所示，电磁锁闩组件122、永磁体120A使锁闩销115在伸展位置和缩回位置中稳定。根据当前教导的其他方面，电磁锁闩组件122形成两个不同的磁路162和163以提供该功能。如图6所示，当锁闩销115处于伸展位置以及不存在来自螺线管119或可能改变由来自永磁体120A的磁通所采取的路径的任何外部源的磁场时，磁路162操作为用于来自永磁体120A的磁体磁通的主路径。

磁路162从永磁体120A的北极穿过极块116E、穿过锁闩销115、穿过极块116D和极块116A前进并且在永磁体120A的南极处终止。当锁闩销115处于伸展位置时，路径163操作为用于来自永磁体120A的磁体磁通的主路径。主要磁路是由来自磁体的大部分磁通所采取的磁路。锁闩销115在伸展位置的扰动将向磁路162内引入空气间隙，增加其磁阻。因此，由永磁体120A产生的磁力抵制这种扰动。

如图8所示，当锁闩销115处于缩回位置以及不存在来自螺线管119或可能改变由来自永磁体120A的磁通所采取的路径的任何外部源的磁场时，磁路163操作为用于来自永磁体120A的磁体磁通的主路径。磁路163从永磁体120A的北极穿过极块116E、穿过锁闩销115、穿过极块116D、穿过极块116C、116B和116A前进并且在永磁体120A的南极处终止。当锁闩销115处于缩回位置时，路径163操作为用于来自永磁体120A的磁体磁通的主路径。锁闩销115在缩回位置的扰动将向磁路162内引入空气间隙，增大其磁阻。因此，由永磁体120A产生的磁力抵制这种扰动。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122还包括第二永磁体120B，第二永磁体120B也操作为使锁闩销115在伸展位置和缩回位置两者中稳定。电磁锁闩组件122形成用于来自第二永磁体120B的磁通的两个不同的磁路164和165。当锁闩销115处于伸展位置时，磁路164操作为用于来自永磁体120B的磁体磁通的主路径，以及当锁闩销115处于缩回位置时，磁路165操作为用于来自永磁体120B的磁体磁通的主路径。类似于磁路162，磁路165围绕螺线管119的外部延伸。类似于磁路163，磁路164不这样。

电磁锁闩组件122构造成操作穿过磁路移位机构。图7示出其中螺线管119操作为感应锁闩销以从伸展位置致动至缩回位置的情况。适当极性的电压可被施加至螺线管119以感应沿行磁路161的磁通。来自螺线管119的磁通使低矫顽磁性铁磁体元件中的形成磁路162和164的磁极性反向，永磁体120通过磁路162和164将锁闩销115稳定在伸展位置中。这大大地增大了磁路162和164的磁阻。来自永磁体120的磁通可以从磁路162和164朝向磁路163和16移动。锁闩销115上的净磁力可以将其驱动至图8所示的缩回位置。根据当前教导的一些方面，磁路161中的由来自螺线管119的磁通所采取的总空气间隙在锁闩销115致动时不变化。该特征可能涉及穿过磁通移位机构的可操作性。

其中电磁锁闩组件122可被确定为具有提供用于磁路移位机构的结构的一种方法是在螺线管119从伸展位置横过至缩回位置的整个过程中螺线管119不需要对锁闩销115做功，反之亦然。虽然永磁体220在锁闩销115朝向第二位置前进期间在某个点处将锁闩销115初始地保持在第一位置，但是永磁体220开始朝向第二位置吸引锁闩销115。因此，在锁闩销115前进的某个点处，螺线管119可以与其电源分离并且锁闩销115将仍然完成其向第二位置的行进。并且作为由结构形成的磁路移位的进一步的指示，可以在螺线管119的操作中实现感应从第二位置返回至第一位置的致动的对应状态。作为另一种方式，操作为将锁闩销115吸引到第一位置内的永磁体220还操作为将锁闩销115吸引到第二位置内。

如本文所使用的，永磁体是具有剩磁的高矫顽磁性铁磁材料。高矫顽磁性意味着永磁体120的极性通过数百次操作保持不变，通过数百次操作，电磁锁闩组件122操作为使锁闩销115在伸展位置与缩回位置之间切换。高矫顽磁性铁磁材料的示例包括AlNiCo和NdFeB的成分。

通过比如为软铁的低矫顽磁性铁磁材料形成磁路162、163、164、165。这些磁路可以具有很小的空隙或没有空隙。磁路162、163、164、165可以具有低磁阻。根据当前教导的一些方面，永磁体120具有在其伸展位置和缩回位置中的每一个中能够提供的至少一个低磁阻磁路。这些路径可以操作为磁保持器，保持磁化以及延长永磁体120的使用寿命。

低矫顽磁性铁磁体块116可以形成围绕螺线管119的外壳。在这些教导中的一些中，螺线管119安装其上的摇臂103由比如为适当的钢的低矫顽磁性铁磁材料形成，摇臂103可被视为提供这些块或履行其功能。

根据当前教导的一些方面，磁路162和165分别是永磁体120A和120B的磁极之间的短路磁路。磁路162和165穿过锁闩销115的低矫顽磁性铁磁体部分123，而不围绕螺线管119的线圈。这些短路磁路可以减小磁通泄漏并且允许永磁体120提供用于锁闩销115的高保持力。另一方面，磁路163和164围绕螺线管119的线圈通过。围绕螺线管119的外部布线，这些磁路可以防止磁路与短路磁路干涉。这些更长的交替磁路可以允许永磁体120有助于使锁闩销115在伸展位置和缩回位置稳定，并且能够确保具有低磁阻磁路以便无论锁闩销115处于伸展位置或缩回位置都帮助保持永磁体120的极化。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122操作为通过重定向来自永磁体120的磁通而在伸展位置与缩回位置之间致动锁闩销115。

根据当前教导的一些方面，通过允许施加至螺线管119的电压的极性反向的电路(未示出)来为螺线管119供电。传统电磁开关形成包括空气间隙的磁路、趋于扩大空气间隙的弹簧和能够活动以减小空气间隙的电枢。使电枢运动来减小空气间隙减小了磁路的磁阻。因此，激励传统电磁开关使得电枢沿减小空气间隙的方向运动，无论通过螺线管的电流的方向或所产生磁场的极性如何。然而，如上所述，电磁锁闩组件122的锁闩销115可以根据由螺线管119产生的磁场的极性沿着一个方向或另一个方向运动。允许所施加的电压的极性反向的例如为H-桥接的电路使得电磁锁闩组件122能够操作，以用于将锁闩销115致动至伸展位置或缩回位置。可替代地，一个电压源可以用于使锁闩销115伸展，另一个电压源可以用于使锁闩销115缩回。另一个替代方案是提供作为两个电气隔离线圈的螺线管119，一个具有沿第一方向绕制的线圈，另一个具有沿相反方向绕制的线圈。一组或另一组线圈可以根据期望放置锁闩销115的位置被供电。

图9提供根据当前教导的一些方面的可被用于操作内燃机102的方法200的流程图。方法200以动作201开始，利用由第一永磁体120A产生并且跟随环绕螺线管119的线圈的磁路163的磁场将锁闩销115保持在第一位置中。该磁路可以包括穿过螺线管119的节段和位于螺线管119的外部的节段。第一位置可以对应于锁闩销115的伸展位置或缩回位置。在这些教导中的一些中，动作201还包括利用由第二永磁体120B产生并且跟随不环绕螺线管119的线圈的短路磁路165的磁场将锁闩销115保持在第一位置中。

方法200继续动作203，利用沿正向方向的电流为螺线管119供电，以改变由来自第一永磁体120A的磁通所采取的磁路以及使得锁闩销115平移至第二位置。利用沿正向方向的电流为螺线管119供电也可以改变由来自第二永磁体120B的磁通所采取的磁路。动作203可以通过自动控制器触发。在这些教导中的一些中，控制器是ECU。

在锁闩销115通过动作203平移至第二位置之后，螺线管119可以利用动作205与其电源断开。然后，方法200以动作207继续，利用由第一永磁体120A产生并且跟随不环绕螺线管119的线圈的磁路162的磁场将锁闩销115保持在第二位置中。这可以是具有低磁通泄漏的短路磁路。在这些教导中的一些中，动作207还包括利用由第二永磁体120B产生并且跟随环绕螺线管119的线圈的磁路164的磁场将锁闩销115保持在第二位置中。

方法200可以继续动作211，利用沿反向方向的电流为螺线管119供电，以再次改变由来自第一永磁体120A的磁通所采取的磁路以及使得锁闩销115平移回到第一位置。利用沿反向方向的电流为螺线管119供电也可以改变由来自第二永磁体120B的磁通所采取的磁路。动作209也可以通过比如为ECU的自动控制器触发。然后可以执行动作211，再次使螺线管119断电。随后可以重复方法200的动作。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122具有双重位置稳定性并且可以通过方法200操作。然而，在当前教导的一些中，电磁锁闩组件122可以是不同类型的锁闩，比如传统电磁开关，不同类型的锁闩形成包括空气间隙、趋于扩大空气间隙的弹簧和能够活动以减小空气间隙的电枢的磁路。该传统开关可以仅具有一个稳定位置，例如由弹簧的保持的一个稳定位置。稳定位置可以对应于锁闩销115的伸展位置或缩回位置。另一个位置可以通过连续地为螺线管119供电而被保持。

根据本公开的一些方面，电磁锁闩组件122的磁元件容纳在形成于摇臂105中的腔126内。容纳在腔126中的磁部件是永磁体120A和120B以及螺线管119。根据这些教导的一些，腔126被密封以防金属微粒的侵入，金属微粒可以位于遍布摇臂组件106周围的环境110分散的油中。开口关闭腔126可以以与目标一致的任何适当的方式密封。例如，腔126的密封可以部分地通过在锁闩销115延伸出腔126的位置处围绕锁闩销115的密封提供。极块116C或另一个部件可以封闭电磁锁闩组件122的零件可以通过其安装在腔126中的开口。

根据当前教导的一些方面中，腔126是液压腔。腔126可以已经适于容纳电磁锁闩组件122的零件。根据这些教导中的一些，利用与液压致动锁闩一起生产的摇臂103制造摇臂组件106。根据这些教导中的一些，已经安装电动锁闩组件122来替代液压锁闩。虽然腔126是液压腔，但其不必功能地连接至液压系统。液压通道130可以连接至腔126。液压通道130可被阻塞以帮助密封腔126。在这些教导中的一些中，液压通道130与形成在液压间隙调节器140中的液压通道148联接。

根据当前教导的一些方面，电磁锁闩组件122的一些磁元件保持在腔126内。这些可以包括永磁体120A和120B以及螺线管119。可替代地，螺线管119可以安装在当被供电以产生在电磁锁闩组件122上操作以致动锁闩销115时被操作的任何位置处。致动锁闩销115可以使锁闩销115在伸展位置与缩回位置之间运动。

已经确定具有足够功率的螺线管119可以装配在摇臂105的腔126中。具体地，仿真已示出螺线管119可以具有7.2mm的外径、2.5mm的内径和7.9mm的长度。其可以具有560匝的35AWG铜丝。其可以以具有0.8A最大电流的9VDC供电。锁闩销115A上的1.65N的峰值电磁力可以借助于具有0.5mm厚度的外壳118获得。锁闩销的重量可被限于大约2g。摩擦阻力可以限于0℃下的0.6N，在更高温度下预期具有低得多的摩擦力。在这些条件下，螺线管119可以驱动锁闩销115在4ms内通过1.9mm的距离。在当前教导的一些中，螺线管119具有20mm或更小的直径。在这些教导的一些中，螺线管119具有10mm或更小的直径。这些尺寸便于将螺线管119装配到形成于摇臂105中的腔126内。

在当前教导的一些中，将锁闩销115从第一位置致动至第二位置所需的位移为5mm或更小，例如为大约2mm。致动锁闩销115可以操作为改变气门升程定时。在这些教导的一些中，摇臂组件106是停用摇臂的汽缸，致动锁闩销115触发或停用气门152。在一些可替代教导中，摇臂组件106是开关摇臂。开关摇臂可以操作为提供VVL。开关摇臂可以包括选择性地被锁闩销115接合的内臂103和外臂105，致动锁闩销115在第一曲线与第二曲线之间切换气门升程定时。

图10提供了根据当前教导的一些方面的制造方法300的流程图。方法300以动作301开始，其中摇臂组件106包括液压致动锁闩的设计操作可被详细地设计。该设计可以在没有电磁锁闩组件122的技术要求的情况下做出。方法300以动作303继续，建立铸造和冲压设备足以执行动作301的设计。动作305利用该设备以制造具有液压锁闩腔126的摇臂103A。

动作307在摇臂105的通向弹簧立柱157的端部110中形成槽158，如图11和图12所示。槽158与腔126相交。这能够执行后续动作309，在导线175从弹簧立柱157之一浮现的情况下将螺线管119安装在腔126中。在这些教导的一些中，导线175可以从两个弹簧立柱157浮现。在这些教导中的其他教导中，螺线管119通过摇臂组件106的结构接地，摇臂组件106接着通过汽缸盖154接地。在这种情况下，需要仅一个导线。导线可以与汽缸盖154电气隔离并且升高至相当高的电势。可选择地，动作309包括将整个电磁锁闩组件122安装在摇臂103上。

动作311是密封液压锁闩腔126以防止被金属微粒侵入，金属微粒可以位于分散在包围摇臂组件106的环境110中的油中。这可以包括围绕锁闩销115从中延伸出的开口127安装密封环，关闭电磁锁闩组件122通过其安装在腔126中的开口125，关闭液压通道130以及关闭槽158。在这些教导的一些中，电磁锁闩组件122自身在液压腔126内形成密封腔。电磁锁闩组件122可以设置有用于该目的的外壳。在这些教导的一些中，电磁锁闩组件122与摇臂103A的结构配合以完成腔126的密封。

图13是根据当前教导的一些方面的制造内燃机102的方法400的流程图。方法400可以从动作401开始，临时地联结摇臂103和HLA 140。根据当前教导的一些，这些零件可以与连接器171联结，如图14所示。连接器171可以是能够在安装期间将摇臂105和HLA 140保持在一起以及在安装之后容易地去除的任何类型的连接器。在这些教导的一些中，连接器171由塑料或纸板制成。连接器171可以由不适用于发动机操作条件的材料形成。在这些教导的一些中，连接器171具有形成或设计在其结构内的弱化点176。连接器171可被识别为分离式连接器。连接器171可以直接联结摇臂103和HLA 140，或可以将摇臂103联结至与HLA140联结的框架168。

方法400可以包括将HLA 140附连至框架169的动作403。根据当前教导，框架169保持HLA 140之间的间隔，该间隔等于其在安装在内燃机102内时的间隔。在这些教导的一些中，框架169包裹围绕HLA 140中的每一个的圆柱形部分的路线的至少大部分。

动作405将线束168附接至框架169。线束168可以包括连接至不同的HLA 140的多个导线173。导线173中的每一个可以联接至连接柱塞174的独立销。线束168可以提供包围和保护导线173的管道。

动作407是安装连接器149，连接器149实现线束168的导线173与螺线管119的导线147之间的电连接。根据当前教导的一些方面，连接器149形成有弹簧149，如图15所示。弹簧149可以具有大于500Hz的固有频率。提供该硬度的相同弹簧149也可以操作为输送电流形式螺线管119。可替代地，迹线可以设置在弹簧149上，用于输送电流。另一个方案是沿着弹簧149的长度约束载流导线。沿着长度约束指的是连续地约束或沿着长度分布的多个捆扎。

弹簧149可以是任何适当类型的弹簧。在大部分示例中，弹簧149示出为由卷绕的金属条带形成。图16示出具有弹簧夹形式的弹簧149A的可替代设计。利用弹簧149来形成与摇臂103的电连接的当前教导适用于向可以安装在摇臂103上的任何类型的电气装置供电或与其通信。该连接可以形成为从摇臂103到任何适当位置。适当的位置可以相对于汽缸盖154固定。

在当前教导的一些中，弹簧149用于形成与线束168的连接。在这些教导的一些中，线束168安装至框架169。框架169可以安装在任何适当的位置处。适当的位置可以相对于汽缸盖154固定。在这些教导的一些中，框架169安装至HLA 140。在这些教导的一些中，框架169安装至汽缸盖140、凸轮推杆(未示出)或气门盖(未示出)。在可替代教导中，弹簧149连接至线束168，线束168直接安装至HLA 140、汽缸盖140、凸轮推杆或气门盖。

可替代地，螺线管119可以在没有弹簧的情况下电连接至线束168和连接柱塞174。例如，连接可以利用特别地设计成承受由摇臂103A引起的运动的导线实现。如果采用这种导线，根据方法300，其可以在安装在摇臂103A上之前连接至螺线管119。根据当前教导的一些方面，在将螺线管119安装在摇臂103A上之前，导线连接至具有足够长度以从螺线管119连续地延伸至连接柱塞174的螺线管119。这种导线可以聚集在一起以形成线束168。

根据当前教导的一些方面，动作401至407一起形成气门致动模块170。由图17示出根据这些教导的气门致动模块170。根据这些教导的一些，气门致动模块170包括至少两个摇臂组件160。在这些教导的一些中，气门致动模块170包括四个摇臂组件160。四个摇臂组件160可以是在发动机102中安装在相邻对的凸轮塔架(未示出)之间的数目。根据这些教导的一些，气门致动模块170包括用于多个螺线管119的电连接。

动作409是将气门致动模块170安装在汽缸盖154中。根据当前教导，这可以包括同时将气门致动模块170的全部HLA 140安装在形成于汽缸盖154中的开口内。动作409可以是仅将气门致动模块170下降到汽缸盖154上。动作411是去除将摇臂103联结至HLA140或框架169的连接器171。动作413是将连接柱塞174插入内燃机102的电气系统(未示出)内。方法400的动作可以以与该方法的逻辑一致的任何顺序发生。

本公开的部件和特征已经根据一些教导和例子进行了展示和/或说明。虽然已经关于当前教导的仅一些方面或一些例子说明了特定部件或特征或者该部件或特征的更宽或更窄的组成，但是其更宽或更窄组成中的全部部件和特征可以在本领域技术人员将认识到的逻辑的这种组合的程度上与其他部件或特征相组合。

Claims (19)

1.一种内燃机，其包括：

汽缸盖；

提升阀，所述提升阀具有位于所述汽缸盖内的座部；

凸轮轴，偏心成形凸轮安装在所述凸轮轴上；

电磁锁闩组件，所述电磁锁闩组件包括能够在第一位置与第二位置之间平移的锁闩销；以及

摇臂组件，所述摇臂组件抵接所述提升阀并且包括：

凸轮随动件，所述凸轮随动件定位成随动所述凸轮；和

摇臂，所述摇臂形成腔，当所述锁闩销位于所述第一位置和第二位置之一中时所述锁闩销从所述腔中延伸出来；

其中，所述第一锁闩销位置和第二锁闩销位置之一提供其中所述摇臂组件操作为响应于所述凸轮轴的旋转以致动所述提升阀从而产生第一气门升程曲线的结构；

所述第一锁闩销位置和第二锁闩销位置中的另一个提供其中所述摇臂组件操作为响应于所述凸轮轴的旋转以致动所述提升阀从而产生第二气门升程曲线的结构或者其中停用所述提升阀的结构，所述第二气门升程曲线不同于所述第一气门升程曲线；以及

螺线管或永磁体，所述螺线管或永磁体形成所述电磁锁闩组件的一部分并且安装到所述摇臂上。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述电磁锁闩组件包括当所述锁闩销处于所述第一位置中时以及当所述锁闩销处于所述第二位置中时位于所述腔内的永磁体。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述腔是液压腔。

4.根据权利要求1所述的内燃机，其中，在所述摇臂中形成有终点位于所述腔处的液压通道(130)。

5.根据权利要求1所述的内燃机，其中：

所述电磁锁闩组件包括螺线管；以及

当所述锁闩销处于所述第一位置中时以及当所述锁闩销处于所述第二位置中时，所述电磁锁闩组件提供具有独立于所述螺线管的位置稳定性的锁闩销。

6.根据权利要求5所述的内燃机，其中：

所述螺线管刚性地安装至所述摇臂；

所述电磁锁闩组件还包括第一永磁体；

在所述锁闩销处于所述第一位置中的情况下，当所述锁闩销在不具有来自所述螺线管或任何外部源的磁场的情况下处于所述第一位置时，所述电磁锁闩组件形成操作为用于来自所述第一永磁体的磁体磁通的主路径的第一磁路；

在所述锁闩销处于所述第二位置中的情况下，当所述锁闩销在不具有来自所述螺线管或任何外部源的磁场的情况下处于所述第二位置时，所述电磁锁闩组件形成不同于所述第一磁路并且操作为用于来自所述第一永磁体的磁体磁通的主路径的第二磁路；

当所述锁闩销处于所述第一位置中时以及当所述锁闩销处于所述第二位置中时，所述第一永磁体有助于所述锁闩销的位置稳定性。

7.根据权利要求6所述的内燃机，其中，所述第一永磁体刚性地安装至所述摇臂。

8.根据权利要求6所述的内燃机，其中：

所述螺线管包围所述锁闩销的包括低矫顽磁性铁磁材料的一部分在其内平移的容积；

所述电磁锁闩组件包括螺线管外部的低矫顽磁性铁磁材料的一个或更多个区段；

所述第一磁路和所述第二磁路两者均包括所述锁闩销的由低矫顽磁性铁磁材料形成的部分；

所述第二磁路经由低矫顽磁性铁磁材料的所述一个或更多个区段围绕所述螺线管的线圈通过；以及

所述第一磁路不围绕所述螺线管的线圈通过。

9.根据权利要求6所述的内燃机，其中：

所述电磁锁闩组件还包括位于所述第一永磁体远端的第二永磁体；并且

当所述锁闩销处于所述第一位置中时以及当所述锁闩销处于所述第二位置中时，所述第二永磁体也有助于所述锁闩销的位置稳定性。

10.根据权利要求1所述的内燃机，其中，所述电磁锁闩组件包括螺线管，所述内燃机还包括能够操作以利用沿第一方向或第二方向的电流为所述螺线管供电的电路，所述第二方向与所述第一方向相反。

11.根据权利要求1所述的内燃机，其中：

所述电磁锁闩组件包括螺线管；以及

所述摇臂包括弹簧立柱；以及

用于所述螺线管的电连接通过所述弹簧立柱进入所述摇臂。

12.根据权利要求1所述的内燃机，其中：

所述电磁锁闩组件包括螺线管；以及

所述摇臂包括弹簧立柱、气门杆端部和位于所述气门杆端部远端的第二端部；以及

进入所述弹簧立柱的槽形成在所述摇臂的端部之一中。

13.根据权利要求1所述的内燃机，其中：

所述电磁锁闩组件包括安装至所述摇臂的螺线管；以及

通过朝向所述摇臂伸展的弹簧、通过形成在所述弹簧上的迹线或者通过沿着所述弹簧的长度约束至所述弹簧的导线形成用于所述螺线管的电连接。

14.根据权利要求1所述的内燃机，其还包括：

线束，来自所述线束的电连接连接至刚性地安装在所述摇臂上的螺线管；

其中，所述摇臂组件包括液压间隙调节器；以及

所述线束约束至所述液压间隙调节器。

15.根据权利要求1-14中的任一项所述的内燃机，其中，所述电磁锁闩组件包括在由所述摇臂形成的所述腔内安装至所述摇臂的螺线管。

16.一种用于制造根据权利要求1-14中的任一项所述的内燃机的方法，其中，所述摇臂组件包括操作为用于所述摇臂的支轴的液压间隙调节器，所述方法包括：

将所述摇臂和所述液压间隙调节器附接至框架以形成模块；以及

将所述模块安装在所述汽缸盖上。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述模块包括附装到所述框架的多个摇臂组件。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述模块包括将所述液压间隙调节器联结至所述摇臂的连接器。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述模块还包括：

多个电磁锁闩组件，所述电磁锁闩组件中的每一个包括刚性地安装至所述摇臂组件之一的摇臂的螺线管；以及

线束，所述线束约束至所述框架并且具有与所述螺线管中的每一个的电连接。