CN107075984B - 具有集成液压流体保留的发动机可变气门升程系统 - Google Patents

Abstract

一种电液压可变气门升程系统包括中压室、高压回路、阀、泵和致动器。室形成在气缸盖组件中，并与液压流体源流体连通。高压回路位于气缸盖组件中，并且与室选择性流体连通。阀与室和高压回路流体连通，泵被配置为泵送在高压回路中的液压流体。致动器与泵、控制阀和高压回路流体连通，并与进气门接合。室和致动器都在气缸盖组件中位于阀之上的位置，使得在发动机关闭事件期间液压流体被保留在室和阀中。

Description

具有集成液压流体保留的发动机可变气门升程系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年9月9日提交的第14/848,437号美国专利申请和2014年9月17日提交的第62/051,617号美国临时申请的权益。以上申请的公开内容通过引用全部合并在本文中。

技术领域

本申请总体涉及一种发动机气门升程系统，更具体地，涉及一种配置为相对于可变气门升程系统的致动组件保留液压流体的发动机可变气门升程系统。

背景技术

发动机系统有时包括可变气门升程(VVL)系统，其包括电致动或液压致动或者二者的组合。针对利用液压或电液压致动控制的VVL系统，在VVL系统组件中通常需要加压的液压流体，负责致动相关联的发动机气门。在某些环境下，诸如，车辆或发动机长时间不使用时，在这种操作期间，VVL系统中存在的液压流体会流出VVL系统。当发生这种情况时，在随后的发动机重启事件期间可能需要长时间来用液压流体将VVL系统重新填满，而这并非是车辆驾驶员所期望的。因此，虽然传统的液压致动VVL系统为其预期目的工作，但是在相关领域仍然需要改进。

发明内容

根据本发明的示例性方面，提供一种用于发动机的可变气门升程系统的电液压致动器系统，在示例性实施方案中，所述电液压致动器系统包括中压室、高压油回路、控制阀、泵和致动器。中压室形成在气缸盖组件中，并适于与液压流体源流体连通。高压油回路位于气缸盖组件中并且与中压室选择性流体连通并从中压室接收液压流体。控制阀位于气缸盖组件中，并且与中压室和高压油回路流体连通。泵被配置为泵送在高压油回路中的液压流体。致动器与泵、控制阀和高压油回路流体连通，致动器适于与发动机的进气门接合。控制阀被配置为受控制以选择性地阻断在高压油回路与中压室之间的流体连通，从而提供由泵泵送的液压流体以移动致动器从而打开进气门。中压室和致动器都在气缸盖组件中位于比控制阀高的位置，使得在发动机关闭事件期间液压流体被保留在中压室和控制阀中。

在一示例性实施方案中，高压油回路包括致动器通道，致动器通道形成在气缸盖组件中，并在阀端的控制阀与相反致动器端的致动器之间延伸和流体联接。在该实施方案中，致动器通道倾斜使得当发动机在基准操作位置时液压流体在致动器通道中从阀端向上流动到致动器端。

在一示例性实施方案中，中压室包括上端和流体联接到控制阀的相反的下端，使得当发动机基准操作位置时油从中压室向下流到控制阀。在该实施方案中，中压室的上端和致动器通道的致动器端都在气缸盖组件中位于比控制阀高的位置，从而在发动机长时间不使用期间将油保留在中压室、控制阀和致动器通道的至少一部分中。

在一示例性实施方案中，中压室包括垂直延伸的堆叠管道部分，所述堆叠管道部分从中压室的限定上端的上部延伸至中压室的下端并限定中压室的下端，垂直延伸的堆叠管道部分在长时间不使用期间保留油。在该实施方案中，所述堆叠管道部分从控制阀垂直延伸至致动器通道的致动器端之上的位置以及中压室的上部。

本公开的教义的应用的其它领域将通过在下文中提供的具体实施方式、附图变得清楚，其中，贯穿附图中的若干示图，同样的标号是指同样的特征。应理解，包括公开的实施例的具体实施方式和在此参考的附图在本质上仅仅是示例性的，仅旨在于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围、应用或用途。因此，不脱离本公开的主旨的变型意图在本公开的范围内。

附图说明

图1是包括根据本公开的一方面的示例性可变气门升程(VVL)系统的气缸盖组件的透视图；

图2是具有根据本公开的一方面的示例性VVL系统的发动机的示意图；

图3是根据本公开的一方面的VVL系统的部件的局部透视图；

图4是示例性气缸盖组件和VVL系统的侧视图并示出了根据本公开的一方面的示例性流体保留布置；以及

图5是根据本公开的一方面的包括示例性流体保留布置的示例性VVL系统的透视图。

具体实施方式

正如以上简略提及的，本申请涉及一种示例性可变气门升程(VVL)系统，该系统被配置为相对于可变气门升程系统的致动组件保留液压致动流体。在某些环境下，诸如，发动机长时间不使用时，在VVL系统中存在的液压流体会流出VVL系统，这通常导致在随后的发动机重启事件期间需要长时间来用液压流体将VVL系统重新填满，而这并非是车辆驾驶员所期望的。

因此并如在下文将更详细地讨论的，本申请的示例性VVL系统包括示例性液压致动流体保留布置，该布置被配置为相对于VVL系统的液压致动组件保留流体。在一示例性方面，VVL系统包括与油室连通的高压油回路、控制阀和进气门致动器，其各自定向并定位在高压油回路中并相对于高压油回路定位，使得在发动机长时间关闭期间，至少控制阀和油室的一部分保持与液压保留流体的供应连通。

现在转到附图并首先参照图1和图2，发动机被部分示意性地示出并且总体上以标号10表示。在所示的示例性实施方案中，发动机10除了其它特征之外包括贮槽14、液压流体泵18和气缸盖组件24。正如在下文中更详细地讨论的那样，气缸盖组件24包括示例性可变气门升程(VVL)系统28，其与气缸盖组件24一同提供在下文中将更详细地讨论的示例性流体保留布置。在示例性方面，在VVL系统28中利用的液压流体是来自油贮槽14的机油，并且液压流体泵18是将机油从油贮槽14泵送到发动机10的各个部件的油泵，这对于本领域技术人员是已知的。

继续参照图1至图2，VVL系统28在汽油机中通常利用电液压可变气门致动以控制进气(经由进气门)。在一示例性方面，这种控制是在没有利用节流阀的情况下实现的并可与自然吸气发动机和强制进气发动机兼容。发动机10的每个气缸的一个或多个进气门可被单独控制，以允许每个气缸的单独定时，这将在下文中更详细地讨论。

在一个示例性方面，VVL系统28包括致动器系统36，所述致动器系统36包括凸轮随动器40、泵/活塞44、电子控制阀48和液压制动引导致动器54。凸轮随动器40与机械凸轮轴64的凸轮凸角60可移动接合并且制动引导致动器54与进气门70接合。在一实施方案中，凸轮随动器40是利用枢轴的滚柱指轮随动器。致动器系统36与高压油回路78和低压或中压室84一起工作和/或包括高压油回路78和低压或中压室84，其中，低压或中压室84包括蓄压器88并与控制阀48连通。中压室84与油泵18连通，而油泵18与油贮槽14中的机油连通。活塞/泵44、电子控制阀48和制动引导致动器54各自与高压油回路78的一部分以及内部流体连通通道连通和/或形成高压油回路78以及内部流体连通通道的一部分，这将在下文进行更详细地讨论，在示例性实施方案中，高压油回路78提供凸轮轴64与进气门70之间的液压机械链接，其中，液压机械链接由电子控制阀48选择性控制或管理。在一示例性实施方案中，电子控制阀48是电磁阀。

在致动器系统36的操作的一示例中，凸轮轴64的进气凸轮凸角60经由凸轮随动器40使泵44移动，以将加压油经由连接高压油回路78的内部流体通道或油道102的第一或泵进行泵送。经由中压室84和高压油回路78和/或电磁阀48之间的第二内部流体连接通道106向高压油回路78供应油。当电磁阀48通电时，阀48在封闭的位置并且从活塞/泵44泵送的油经由高压油回路78的第三内部流体通道或油道112被直接输送到制动引导致动器组件54，致动器组件54进而使相关联的进气门70移动。当电磁阀断电并处于打开位置时，油从活塞/泵44经由第二通道106引导到中压室84，因此，一个或多个进气门70不被致动，导致无升程或零升程操作条件。然而，应当理解，电磁阀可以可替换性地被配置为当断电时提供致动并且当通电时提供已改变的气门升程或无升程。

电磁阀48基于发动机和/或驾驶员输入来控制，以在发动机10的全部RPM范围上优化进气，从而降低燃料经济性并增加发动机功率。进气门70的升程可通过选择性地控制电子控制阀48而被控制至无升程与全升程之间的可变位置。例如，电子控制阀48可以被控制以改变加压油至与每个进气门70相关联的制动引导致动器组件54的供应，以便提供无升程、全升程、进气门提前关闭(EIVC)和进气门延迟开启(LIVO)。

在一示例性方面并如参照图2以及图4-5在图1中具体示出的，每个气缸都包括一个活塞/泵44、一个电磁阀48、高压油回路78、中压室84和制动引导致动器组件54，制动引导致动器组件54和与该气缸关联的各自的进气门70连通。在示例性实施方案中，包括高压油回路78和中压室84的致动器系统36被包括在气缸盖子组件中，气缸盖子组件配置为与气缸盖组件24的气缸盖118联接，使得制动引导致动器54与相应进气门70连通，凸轮随动器40与相应进气凸轮凸角64连通。然而将理解，致动器系统36也可直接集成到气缸盖118中。

在致动器系统36的某些可能的配置中，从装配到车辆中的发动机10车辆的视角来看，中压室84可以是位置高于电磁阀48的浅室(shallow depthchamber)，制动引导致动器组件54位置可低于电磁阀48，诸如例如在图3中所示。在这种场景下，中压室84中的油可经由第二连接通道或油道102流入电磁阀48并经由高压油回路78的第三连接通道或油道112流至制动引导致动器组件。

油可从制动引导致动器组件54流入气缸盖118，并且经由回流，流入发动机油贮槽14。虽然这种排放在发动机的操作期间由于慢排放率以及从油泵18向中压室84供油而不被关心，但是存在在发动机长时间关闭期间(诸如，当停车或在长时间不使用车辆时)油会从中压室84、电磁阀48和/或制动引导致动器组件54流出的可能性。在这种场景下，存在使发动机重新启动延迟的可能性，这是因为需要向中压室和/或电磁阀重新供油，否则进气门可能保持在无升程状态。

因此并另外参照图4和图5，VVL系统28和致动器系统36被配置为在致动器系统36的致动部件中提供致动油保留。在示例性实施方案中并将在下文中更详细地讨论，中压室84在致动器组件36中并相对于制动引导致动器组件54和电磁阀48被设置大小、形状和位置，使得在以上提到的发动机长时间关闭或不使用的长时间内致动油保留或留存在中压室84和电磁阀48中。使用这种配置，油供应将保留在中压室84、第二连接通道106、电磁阀48的至少一部分中和高压油回路78的第三连接通道112的至少一部分中，而不管发动机关闭多长时间。因此，在发动机10长时间不使用之后又重新启动时，致动进气门70的潜在延迟以及因此启动发动机10的潜在延迟被最小化或消除。

具体参照图4和图5，中压室在致动器系统36的主体或壳体122中形成、设置大小以及构造，使得在一示例性实施方案中，第二通道106至电磁阀48的连接以及第三通道112至电磁阀的连接均低于通道106至中压室84的连接以及通道112至制动引导致动器组件54的连接，从而将油保留或留存在电磁阀48中以及中压室和第三通道112的至少一部分中。

在一示例性实施方案中，第二连接通道106是中压室84的一部分或与中压室84集成，中压室84形成在壳体122中。中压室包括上侧或上端128以及相反的下侧或下端132。在第二连接通道106被认为是室84的一部分的实施方式中，第二连接通道106的下端和室84的下端相同，如图4和图5中所示。

相似地，独立于电磁阀48与制动引导致动器组件54并将电磁阀48与制动引导致动器组件54流体连接的第三连接通道112形成在壳体122中并包括较低端或电磁端142以及提供流体联接到制动引导致动器组件54的上端或第二端138。在该示例性实施方案中，高压油回路78的将制动引导致动器组件54连接到电磁阀48的第三连接通道112沿从电磁阀48至制动引导致动器组件54的方向向上倾斜(在基准车辆发动机位置)并且第二连接通道106的一部分也从电磁阀48向上延伸。

该配置在致动器系统36中创建了对于油的留存布置或保留布置148，例如如图4和图5中指示用于VVL系统28的油的最低排放水平的线152所示。换言之，在发动机关闭时，当第三连接通道112的上端138与制动引导致动机组件54的连接处于第二通道106和/或中压室84的下端132至电磁阀48的连接的上方时，中压室84中的油(其不再由油泵18供应)将仅流至在图4和图5中由线152指示的水平。在该示例性实施方案中，线152在第三通道112的上端138处并由第三通道112的上端138限定。在一示例性实施方案中，油被保留在整个第三通道112中。

因此，致动油保留在高压油回路78的第三连接通道112的上端138处或其之上的中压室84中，油保留在电磁阀48中，油保留在中压室84和/或第二连接通道106的至少一部分中。如可在图4和图5中所看到的，油保留在中压室84的堆叠部分或管道部分(在本文中也被称作第二连接通道106)中的最低排放水平处，该堆叠部分或管道部分处于中压室的至电磁阀48的入口的下端132之上。在一示例性实施方案中，中压室的堆叠管道部分限定了下端132并在第三通道112的上端138之上延伸。在该示例性实施方案中，油按照垂直堆叠方式保留在中压室84的堆叠管道部分106中。

仅增加中压室的大小或体积以提供大量油无法消除当高压油回路的第二连接通道处于从电磁阀向制动引导组件向下倾斜的取向并且制动引导组件的位置比中压室低时油从电磁阀排出的可能性。相反，这只会延长排出中压室的油所花费的时间。因此，这种较大的中压室在车辆长时间关闭期间仍然会与电磁阀一起排出。

将理解，在致动器组件中可利用各种不同类型的控制阀并且中压室可包括各种不同压力，术语“中(medium)”不是限制。还将理解，每个气缸可包括一个或多个进气门，并且对于每个气缸可使用一个或多个电磁阀，以及用于该气缸的每个相关联的进气门的制动引导组件。

将理解，除非另有指示，否则在本文中可明确地预期各种示例之间的特征、元件、方法和/或功能的混合和匹配，使得本领域技术人员将从本教导认识到可适当地将一个示例的特征、元件和/功能并入另一示例中。还将理解的是，包括所公开的示例和附图的描述仅仅是示例性的，旨在仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围、应用或用途。因此，不脱离本公开的主旨的变型意图在本公开的范围内。

Claims (8)

1.一种用于发动机的可变气门升程系统的电液压致动器系统，所述电液压致动器系统包括：

中压室，所述中压室形成在气缸盖组件中，并适于与液压流体源流体连通；

高压流体回路，所述高压流体回路位于气缸盖组件中，并且与中压室选择性流体连通并从中压室接收液压流体；

控制阀，所述控制阀位于气缸盖组件中，并且与中压室和高压流体回路流体连通；

泵，所述泵被配置为泵送高压流体回路中的液压流体；

致动器，所述致动器与泵、控制阀和高压流体回路流体连通，致动器与发动机的进气门接合；

其中，所述高压流体回路包括在所述泵和所述控制阀之间流体联接的第一流体通道，以及在所述控制阀和所述致动器之间流体联接的另外的流体通道，所述另外的流体通道具有联接到所述阀的阀端和联接到所述致动器的相反致动器端，所述另外的流体通道是倾斜的，这使得当所述发动机在基准操作位置时，所述液压流体在所述另外的流体通道中从所述阀端向上流动到所述致动器端；

其中，控制阀被配置为受控制以选择性地阻断在高压流体回路与中压室之间的流体连通，从而提供由泵泵送的液压流体以移动致动器从而打开进气门；以及

其中，中压室和致动器均在气缸盖组件中位于比控制阀高的位置，使得在发动机关闭事件期间，液压流体保留在中压室和控制阀中。

2.如权利要求1所述的致动器系统，其中，中压室包括上端和流体联接到控制阀的相反的下端，这使得当发动机在基准操作位置时，流体从中压室向下流到控制阀。

3.如权利要求2所述的致动器系统，其中，中压室的上端和另外的流体通道的致动器端都在气缸盖组件中位于比控制阀高的位置，从而在长时间不使用发动机期间将流体保留在中压室、控制阀和另外的流体通道的至少一部分中。

4.如权利要求3所述的致动器系统，其中，致动器系统被配置为将流体保留在另外的流体通道中，使得流体被保留在从阀端到致动器端的全部另外的流体通道中。

5.如权利要求3所述的致动器系统，其中，中压室包括垂直延伸的堆叠管道部分，所述堆叠管道部分从中压室的限定上端的上部延伸至中压室的下端并且限定中压室的下端，在长时间不使用期间，垂直延伸的堆叠管道部分保留流体。

6.如权利要求5所述的致动器系统，其中，所述堆叠管道部分从控制阀垂直延伸至另外的流体通道的致动器端之上的位置以及中压室的上部。

7.如权利要求1所述的致动器系统，其中，泵与气缸盖组件的凸轮轴接合并由凸轮轴致动。

8.如权利要求1所述的致动器系统，其中，中压室包括蓄压器。