CN114901929B - 用于气缸停用和辅助气门致动的包括串接空动部件的气门致动系统 - Google Patents

Abstract

发明提供了一种气门致动系统，该气门致动系统包括气门致动运动源，该气门致动运动源被构造成提供主气门致动运动和辅助气门致动运动，用于经由气门致动负载路径致动至少一个发动机气门。空动减除机构被布置在该气门致动负载路径中，并且被构造成在第一默认操作状态下传递至少该主气门致动运动，并且被构造成在第一激活状态下损耗该主气门致动运动和该辅助气门致动运动。另外，空动添加机构被构造成在第二默认操作状态下损耗该辅助气门致动运动，并且被构造成在第二激活状态下传递该辅助气门致动运动，其中该空动添加机构至少在该第二激活状态期间在该气门致动负载路径中与该空动减除机构串接。

Description

用于气缸停用和辅助气门致动的包括串接空动部件的气门致 动系统

技术领域

本公开整体涉及气门致动系统，并且具体地涉及包括沿着气门致动负载路径串接的空动部件的气门致动系统，该气门致动系统可用于实现气缸停用和辅助气门致动两者。

背景技术

用于内燃机的气门致动系统在本领域中是已知的。在内燃机的正功率操作期间，此类气门致动系统用于结合燃料的燃烧向发动机气门提供所谓的主气门致动运动，使得发动机输出可用于例如操作车辆的功率。另选地，气门致动系统可被操作以提供除了主气门致动运动之外的所谓的辅助气门致动运动。气门致动系统也可以完全停止给定发动机气缸的操作的方式来操作，即，通过消除任何发动机气门致动而在主操作模式或辅助操作模式下不操作，通常称为气缸停用。如本领域中进一步已知的，这些各种操作模式可被组合以提供期望的益处。例如，重型柴油卡车的未来排放标准需要改进燃料经济性并降低排放输出的技术。同时提供这两种功能的领先技术是气缸停用。有资料表明，气缸停用减少了燃料消耗并提高了温度，从而提供了改进的后处理排放控制。

在美国专利号9,790,824中描述了一种用于气缸停用的已知系统，该专利描述了设置在气门横臂中的液压控制的空动机构，其示例在‘824专利的图11中示出并且在本文中再现为图1。如图1所示，空动机构包括外柱塞120，该外柱塞设置有形成在气门横臂100的主体110中的孔112。提供楔形件180形式的锁紧元件，该楔形件被构造成与环形外凹部172接合，该环形外凹部形成在限定孔112的表面中。在未对内柱塞160施加液压控制的情况下(在这种情况下，经由摇臂，未示出)，内活塞弹簧144将内柱塞160偏压到位，使得楔形件180伸出形成在外柱塞120中的开口，从而接合外凹部172并且有效地将外柱塞120相对于气门横臂主体110锁定就位。在这种状态下，经由外柱塞120施加到气门横臂的任何气门致动运动(无论是主运动还是辅助运动)都被传递到气门横臂主体110并且最终被传递到发动机气门(未示出)。然而，向内柱塞160的顶部提供充分加压的液压流体致使内柱塞160向下滑动，从而允许楔形件180缩回并与外凹部172脱离接合，由此有效地使外柱塞120相对于气门横臂主体110解锁，并且允许外柱塞120在其孔112内自由滑动，从而经受由外柱塞弹簧146提供的朝向摇臂的偏压。在这种状态下，施加到外柱塞120的任何气门致动运动都将致使外柱塞120在其孔112中往复运动。以这种方式，并且假定外柱塞120在其孔112内的行程大于任何施加的气门致动运动的最大程度，此类气门致动运动不被传递到发动机气门并且被有效地损耗，使得对应的气缸被停用。

然而，停用气缸的一个缺点是，通过发动机的气团流动减少，因此也减少了排气系统中的能量。在车辆从冷启动开始预热期间，重要的是具有升高的排气温度以将催化剂温度快速提高到有效工作温度。虽然气缸停用提供了升高的温度，但气团流动的显著减少对于快速预热是无效的。

为了克服气缸停用的这一缺点并提供快速预热，一种已证实的技术是提前打开排气门以将增加的热能释放到排气系统，称为排气门早开(EEVO)，它是除了主气门事件之外的特定类型的辅助气门致动运动。在实施过程中，这种系统基于增加气门致动运动的原理以提供该早开事件，该气门致动运动原本在主气门致动期间被损耗。结合排气早开和气缸停用两种能力的系统可满足预热要求，并且提供减少的排放和改进的燃料消耗。

用于提供EEVO的气门致动系统可使用摇臂来提供，该摇臂具有致动器形式的液压控制的空动部件，诸如在美国专利号6,450,144中示出的空动部件，其示例在‘824专利的图19中示出并且在本文中再现为图2。在该系统中，摇臂200被提供为具有致动器活塞210，该致动器活塞设置在摇臂200的运动传递端中。致动器活塞210被弹簧217偏压出其孔，使得致动器活塞210连续地接触对应的发动机气门(或气门横臂)。液压通道231、236被提供为使得液压流体可由控制通道211提供以填充致动器活塞孔。在这些情况下，借助于止回阀241并且只要液压通道236不与控制通道211对准，液压流体就保留在孔中，在这种情况下，致动器活塞210刚性地保持在伸出位置并且不能在其孔中往复运动。另一方面，当孔未被填充液压流体(或这种流体在所述通道236、211对准时被排空)时，致动器活塞210在其孔内自由往复运动到间隙调节螺钉204允许的程度。在这种系统中，凸轮包括用于提供主气门致动运动和辅助气门致动运动的凸轮凸角。在主气门致动操作中，未向致动器活塞210提供液压流体，从而允许致动器活塞210在其孔内往复运动。在这种情况下，只要致动器活塞210进入其孔的允许行程至少与由EEVO凸角提供的最大运动一样大，但小于由主事件凸角提供的最大运动，则由EEVO凸角提供的任何气门致动运动都将通过致动活塞210的往复运动而损耗，但主事件气门致动将使致动活塞210在其孔内(或通过与一些其他表面的固体接触)触底，从而传递主事件运动。另一方面，当致动器活塞被液压锁定在其伸出位置时，EEVO运动不被损耗并且被传递到发动机气门，尽管致动器孔的基于位置的排空(即，通过所述通道236、211的对准而复位)防止了在主气门事件运动期间发动机气门的过度伸出。

至少在理论上应该可以将基于空动运动的气缸停用和上述类型的辅助气门致动运动系统结合起来，以提供期望的气缸停用和EEVO操作。然而，并不是简单地直接结合此类系统就能提供期望的结果。

例如，如上所述，EEVO空动将正常的主事件升程与同一凸轮轴上的早期升高部分相结合。在图3中示出了这样的示例。在图3中，第一曲线310示出了主事件气门升程的理想化版本，在该示例中，该主事件气门升程具有大约14毫米的最大升程。第二曲线311示出了发动机气门所经历的典型的实际主事件，当由凸轮提供的任何EEVO运动被损耗时，例如当图2中的上述摇臂致动器被允许往复运动时，该事件将发生。上部虚线曲线312示出了如果提供了由具有EEVO能力的凸轮提供的所有气门致动运动，例如当摇臂致动器完全伸出时的理想化的气门升程。如图所示，理想化的升程312包括在气门打开期间大约3mm的气门升程的EEVO事件313，其在实施过程中转化为大约2毫米的气门升程314。图3所示的示例也示出了复位的发生，其中允许致动器活塞在该示例中在大约10mm的升程处塌缩(即，致动器孔中的锁定液压流体在发动机气门的该循环中被排出)，从而致使发生正常升程主事件311。这两个升程事件的组合(如理想化的升程轮廓曲线312所示)导致大约17mm的总行程，并且当被图1所示的空动机构损耗时，将在外柱塞弹簧146上施加相对高的应力，因为该外柱塞弹簧尝试在外柱塞120的整个17mm行程中偏压外柱塞120。

作为另外的示例，已知的是，在如上所述的气缸停用期间，不再提供由发动机气门弹簧施加以将摇臂偏压成与气门致动运动源(例如，凸轮)连续接触的通常的力。虽然外活塞柱塞弹簧146经由外柱塞120提供了一些向后朝向摇臂的力，但该力相对较小并且不足以根据需要控制摇臂。因此，通常提供单独的摇臂偏压元件以将摇臂偏压成与凸轮接触，例如通过经由位于摇臂上方的弹簧将偏压力朝向凸轮施加在摇臂的运动接收端上。不能充分地控制由摇臂产生的惯性(由于尽管停用，但仍施加到摇臂的气门致动运动)可导致摇臂与凸轮之间的分离，这继而可导致两者之间的破坏性冲击。类似地，原本在不需要EEVO操作时损耗的EEVO气门致动运动仍将惯性传递给必须类似地控制的摇臂。摇臂偏压元件的这种操作的一个复杂因素是，这些操作(气缸停用和EEVO)中的每个操作典型地以显著不同的速度范围发生。

通常，气缸停用通常在发动机速度不大于约1800rpm时发生，并且摇臂偏压元件被构造成在这些速度下提供足够的力以确保摇臂和凸轮之间的适当接触。另一方面，原本损耗的EEVO气门致动运动将在甚至达到高发动机速度(例如，大约2600rpm)的情况下存在。因此，为了获得组合的气缸停用和EEVO操作的益处，摇臂偏压元件将需要适应EEVO气门致动运动仍可施加到摇臂的较高速度。由于它们仍可发生的相对高的速度，因此用于损耗的EEVO气门致动运动的摇臂控制需要由摇臂偏压元件施加高力。然而，这发生在摇臂偏压弹簧具有其最低预载的小气门升程处。另一方面，气缸停用通常以较低的速度发生，并且贯穿摇臂偏压元件处于增大的预载的较高升程部分(主气门致动运动)。然而，提供即能够在最低预载下提供高力(如EEVO所要求的)又能够承受在全行程期间所要求的应力(如气缸停用所要求的)的摇臂偏压元件，这是难以克服的挑战。

发明内容

通过提供根据本公开的用于致动至少一个发动机气门的气门致动系统，来解决现有技术解决方案的上述缺点。具体地，气门致动系统包括气门致动运动源，该气门致动运动源被构造成提供主气门致动运动和辅助气门致动运动，用于经由气门致动负载路径致动至少一个发动机气门。空动减除机构被布置在气门致动负载路径中，并且被构造成在第一默认操作状态下传递至少主气门致动运动，并且被构造成在第一激活状态下损耗主气门致动运动和辅助气门致动运动。另外，空动添加机构被构造成在第二默认操作状态下损耗辅助气门致动运动，并且被构造成在第二激活状态下传递辅助气门致动运动，其中空动添加机构至少在第二激活状态期间在气门致动负载路径中与空动减除机构串接。

辅助气门致动运动的示例包括排气门早开气门致动运动、进气门晚闭气门致动运动或发动机制动气门致动运动中的至少一者。

在一个实施方案中，气门致动系统还包括发动机控制器，该发动机控制器被构造成使用空动减除机构和空动添加机构来操作内燃机。在正功率模式下，发动机控制器控制空动减除机构以第一默认操作状态操作，并且控制空动添加机构以第二默认操作状态操作。在停用模式下，发动机控制器控制空动减除机构以第一激活操作状态操作，并且控制空动添加机构以第二默认操作状态操作。在辅助模式下，发动机控制器控制空动减除机构以第一默认操作状态操作，并且控制空动添加机构以第二激活操作状态操作。

在各种实施方案中，空动减除机构是液压控制的机械锁定机构，并且空动添加机构是液压控制的致动器。根据一些实施方案，空动减除机构被定位成沿着气门致动负载路径比空动添加机构更靠近气门致动运动源。另选地，根据其他实施方案，空动添加机构被定位成沿着气门致动负载路径比空动减除机构更靠近气门致动运动源。

在一个实施方案中，气门致动负载路径包括摇臂，该摇臂具有操作地连接到气门致动运动源的运动接收端和操作地连接到至少一个发动机气门的运动传递端。在这种情况下，摇臂可包括空动添加机构。另外，在该实施方案中，可提供气门横臂，该气门横臂操作地连接到摇臂和至少一个气门并且位于它们之间，该气门横臂包括减除空动机构。另选地，在该实施方案中，可提供推杆，该推杆操作地连接到摇臂和气门致动运动源并且位于它们之间，该推杆包括减除空动机构。

在各种实施方案中，空动减除机构可被偏压到伸出位置，并且空动添加机构可被偏压到缩回位置。在这种情况下，空动减除机构的伸出位置可以是行程受限的。在另一个实施方案中，空动减除机构可被第一力偏压到第一伸出位置，并且空动添加机构可被第二力偏压到第二伸出位置，其中第一力大于第二力。同样，在这种情况下，空动添加机构的伸出位置可以是行程受限的。在又一个实施方案中，空动减除机构可被偏压到行程受限的第一伸出位置，并且空动添加机构可被偏压到同样行程受限的第二伸出位置。

也公开了对应的方法。

附图说明

本公开中描述的特征在所附权利要求中具体阐述。通过结合附图考虑以下详细描述，这些特征和伴随的优点将变得显而易见。现在参考附图仅以举例的方式描述一个或多个实施方案，其中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：

图1示出了适用于根据现有技术提供气缸停用的空动机构；

图2示出了适用于根据现有技术提供辅助气门致动的空动机构；

图3是示出根据本公开的EEVO气门致动运动的示例的曲线图；

图4和图5是根据本公开的气门致动系统的实施方案的示意图；

图6示出了根据图4的实施方案的气门致动系统的实施方案的局部剖视图；

图7是根据图6的实施方案的复位摇臂的分解图；

图8至图11分别是根据图6至图8的实施方案的复位摇臂的局部俯视剖视图和侧视剖视图；

图12是根据图5的实施方案的气门致动系统的第一实施方案的局部剖视图；

图13是根据图5的实施方案的气门致动系统的第二实施方案的局部剖视图；并且

图14是示出根据本公开的操作内燃机的方法的流程图。

具体实施方式

图4示意性地示出了根据本公开的气门致动系统400。具体地，气门致动系统400包括气门致动运动源402，该气门致动运动源用作经由气门致动负载路径406到一个或多个发动机气门404的气门致动运动(即，气门打开和关闭运动)的唯一源。一个或多个发动机气门404与内燃机的气缸405相关联。如本领域中已知的，每个气缸405通常具有至少一个与其唯一对应的气门致动运动源402，用于致动对应的发动机气门404。另外，虽然在图4中仅示出了单个气缸405，但应当理解，内燃机可包括并且往往确实包括一个以上的气缸，并且本文所述的气门致动系统适用于给定内燃机的任意数量的气缸。

气门致动运动源402可包括能够提供气门致动运动的已知元件的任何组合，诸如凸轮。气门致动运动源110可专用于提供排气运动、进气运动、辅助运动或排气或进气运动与辅助运动的组合。例如，在目前优选的实施方案中，气门致动运动源402可包括单个凸轮，该单个凸轮被构造成提供主气门致动运动(排气或进气)和至少一个辅助气门致动运动。再如，在主气门致动运动包括主排气门致动运动的情况下，该至少一个辅助气门致动运动可包括EEVO气门事件和/或压缩-释放发动机制动气门事件。又如，在主气门致动运动包括主进气门致动运动的情况下，该至少一个辅助气门致动运动可包括进气门晚闭(LIVC)气门事件。可在单个凸轮上与主气门致动运动相结合的其他类型的辅助气门致动运动可以是本领域技术人员已知的，并且本公开在这方面不受限制。

气门致动负载路径406包括被部署在气门致动运动源402和至少一个发动机气门404之间并且用于将由气门致动运动源402提供的运动传递到至少一个发动机气门404的任何一个或多个部件，例如挺杆、推杆、摇臂、气门横臂、自动间隙调节器等。另外，如图所示，气门致动负载路径406也包括空动添加(LM+)机构408和空动减除(LM-)机构410。如本文所用，LM+机构是默认为或“正常地”处于一种状态(即，当控制输入未被断言时)的机构，在该状态下，该机构不传递施加到其上的任何辅助气门致动运动，并且可传递或可不传递施加到其上的任何主气门致动运动。另一方面，当LM+机构处于激活状态时(即，当控制输入被断言时)，该机构确实传递施加到其上的任何辅助气门致动运动，并且也传递施加到其上的任何主气门致动运动。此外，如本文所用，LM-机构是默认为或“正常地”处于一种状态(即，当控制输入未被断言时)的机构，在该状态下，该机构确实传递施加到其上的任何主气门致动运动，并且可传递或可不传递施加到其上的任何辅助气门致动运动。另一方面，当LM-机构处于激活状态时(即，当控制输入被断言时)，该机构不传递施加到其上的任何气门致动运动，无论是主气门致动运动还是辅助气门致动运动。简而言之，LM+机构在被致动时能够相对于其默认或正常操作状态添加或包括气门致动运动，而LM-机构在被致动时能够相对于其默认或正常操作状态减除或损耗气门致动运动。

可用作LM+或LM-机构的各种类型的空动机构在本领域中是熟知的，包括可以液压、气动或电磁方式致动的基于液压或机械的空动机构。例如，图1中所示和美国专利号9,790,824(其教导内容以引用方式并入本文)中提出的空动机构是液压控制的机械锁定LM-机构的示例。如上所述，在没有液压流体输入到内柱塞160的情况下(即，在默认状态下)，锁紧元件180被接纳在外凹部772中，从而将外柱塞120“锁定”到主体120，使得施加到其上的致动运动被传递。另一方面，当向内柱塞160提供液压流体输入时(即，在激活状态下)，允许锁紧元件180缩回，从而将外柱塞120从主体120“解锁”，使得施加到其上的致动运动不被传递或损耗。又如，图2中所示和美国专利号6,450,144(其教导内容以引用方式并入本文)中提出的空动机构是液压控制的基于液压的LM+机构的示例。如上所述，在没有液压流体输入到通道231、236的情况下(即，在默认状态下)，致动器活塞210在其孔中自由往复运动，使得施加到其上的在量值上小于致动器活塞210可缩回到其孔中的最大距离(致动器活塞行程长度)的任何致动运动不被传递或损耗，而施加到其上的大于致动器活塞行程长度的任何致动运动被传递。

如图4中进一步描绘的，可提供发动机控制器420并且将其操作地连接到LM+和LM-机构408、410。发动机控制器420可包括任何电子的、机械的、液压的、电动液压的或其他类型的控制装置，用于控制LM+和LM-机构408、410的操作，即如上所述在它们各自的默认和激活的操作状态之间切换。例如，发动机控制器420可由微处理器和存储可执行指令的对应存储器来实现，该可执行指令用于实现所需的控制功能，包括本领域中已知的下文描述的那些。应当理解，发动机控制器130的其他功能等效的具体实施(例如，适当编程的专用集成电路(ASIC)等)可等同地采用。另外，发动机控制器420可包括外围装置，该外围装置位于发动机控制器420与LM+和LM-机构408、410中间，其允许发动机控制器420实现对LM+和LM-机构408、410的操作状态的控制。例如，在LM+和LM-机构408、410都是液压控制机构(即，响应于没有液压流体或向输入施加液压流体)的情况下，此类外围装置可包括如本领域中已知的合适的螺线管。

在图4所示的系统400中，LM+机构408被布置成沿着气门致动负载路径406比LM-机构410更靠近气门致动运动源。下文参考图6至图12更详细地描述这种系统的示例。然而，这不是必需的。例如，图5示出了气门致动系统400’，其中类似的附图标号指示类似的元件，与图4相比，其中LM-机构410被布置成比LM+机构408更靠近气门致动运动源402。下文参考图13和图14更详细地描述这种系统的示例。

再次参考图4，在LM+机构408的所有操作状态下，LM+机构408沿着气门致动负载路径406与LM-机构410串接。也就是说，无论LM+机构408如上所述处于其默认状态还是处于其激活状态，由气门致动运动源402提供的任何主气门致动运动都由LM+机构408传递到LM-机构410。然而，同样的是，这不是必需的，如图5所示，其中LM+机构408被示出为根据LM+机构408的操作状态而与LM-机构410串接或不串接。在这种情况下，当LM+机构408处于其默认操作状态时，即，当其被控制以损耗施加到其上的任何辅助气门致动运动时，LM+机构408在传递由LM-机构410传递的主气门致动运动中不起作用；这由LM-机构410和发动机气门404之间的实线箭头示出。实际上，在这种状态下，LM+机构408从气门致动负载路径406被移除，如图5所示。另一方面，当LM+机构408处于其激活操作状态时，即，当其被控制以传递施加到其上的任何辅助气门致动运动时，LM+机构408参与从LM-机构410接收的主气门致动运动和辅助气门致动运动两者的传递，从而有效地将LM+机构408与之串接；这由LM-机构410和LM+机构408之间以及LM+机构408和发动机气门404之间的虚线箭头示出。

图4和图5的气门致动系统400、400’在具有向发动机气门404提供所有气门致动运动的单个气门致动运动源402的系统中促进气缸405的操作，并因此促进内燃机在正功率模式、停用模式或辅助模式下的操作。这将参考图14所示的方法进一步描述。在框1402处，LM+和LM-机构如上所述被布置在气门致动负载路径中。具体地，LM-机构被构造成在第一默认操作状态下至少传递施加到其上的主气门致动运动，并且被构造成在第一激活状态下损耗施加到其上的任何主气门致动运动和辅助气门致动运动。另外，LM+机构被构造成在第二默认操作状态下损耗施加到其上的任何辅助气门致动运动，并且被构造成在第二激活状态下传递辅助气门致动运动，其中LM+机构至少在第二激活状态期间在气门致动负载路径中与LM-机构串接。

在步骤1402处提供了气门致动系统后，处理在框1406至框1410中的任一个框处继续进行，其中发动机基于对LM+和LM-机构的操作状态的控制而分别在正功率模式、停用模式或辅助模式下操作。因此，在框1406处，为了在正功率模式下操作发动机，LM-机构被置于其第一默认操作状态，并且LM+机构被置于其第二默认操作状态。然后，在该模式下，LM+机构将不传递任何辅助气门致动运动，但可传递由LM-机构传递的任何主气门致动运动(取决于LM+机构是否如图4或图5中那样布置)。这种构造的最终效果是仅将主气门致动运动传递到发动机气门，如正功率操作所需的。

在框1408处，为了在停用模式下操作发动机，LM-机构被置于其第一激活操作状态，并且空动添加机构处于其第二默认操作状态。然后，在该模式下，LM-机构将不传递施加到其上的任何气门致动运动。因此，对应的气缸将被停用到没有气门致动运动将被传递到发动机气门的程度。鉴于LM-机构的这种操作，LM+机构的操作状态将不对发动机气门产生影响。然而，在目前优选的实施方案中，在停用模式操作期间，LM+机构被置于其第二默认操作状态。

在框1410处，为了在辅助模式下操作发动机，LM-机构被置于其第一默认操作状态，并且LM+机构被置于其第二激活操作状态。然后，在该模式下，LM+机构将传递由LM-机构传递的任何辅助气门致动运动和任何主气门致动运动。这种构造的最终效果是主气门致动运动和辅助气门致动运动都被传递到发动机气门，从而提供由特定辅助气门致动运动提供的任何辅助操作，例如EEVO、LIVC、压缩-释放发动机制动等。

只要发动机正在运行，在步骤1406至步骤1410处提供的各种模式中的任何模式之间的发动机操作就可继续，如框1412所示。

图6示出了根据图4的实施方案的气门致动系统600的局部剖视图。具体地，系统600包括凸轮形式的气门致动运动源602，其在摇臂604的运动接收端606处操作地连接到摇臂604。可提供作用在固定表面622上的摇臂偏压元件620(例如弹簧)，以帮助将摇臂604偏压成与气门致动运动源602接触。如本领域中已知的，摇臂604围绕摇臂轴(未示出)旋转地往复运动，从而经由摇臂604的运动传递端608将由气门致动运动源提供的气门致动运动传递给气门横臂610。继而，气门横臂610操作地连接到一对发动机气门612、614。如进一步示出的，气门横臂610包括上文在图1中示出和描述的类型的LM-机构616(锁定活塞)，而摇臂604包括基本上类似于上文结合图2示出和描述的类型的LM+机构618(致动器)。

LM+机构618的细节与布置在摇臂604内的其他部件一起在图7中进一步示出。LM+机构618包括致动器活塞702，该致动器活塞附接到保持器703，使得致动器活塞702可滑动地布置在间隙调节螺钉704上。下文参考图9描述LM+机构618的进一步细节。如图9中最佳示出的，间隙调节螺钉704螺纹紧固在致动器活塞孔710中，使得LM+机构618布置在致动器活塞孔710的下部中。提供锁紧螺母704以在使用中将间隙调节螺钉704固定在其期望的间隙设置处。

图7也示出了布置在复位组件孔724内的复位组件712，该复位组件孔包括在摇臂604的顶部和底部(未示出)上的开口。复位组件712包括可滑动地布置在复位组件孔724内的复位活塞714。复位活塞弹簧715布置在复位活塞714上方，并且复位活塞弹簧716的下端使用c形夹718或其他合适的部件固定到复位活塞714。垫圈720布置在复位活塞弹簧716的上端处。复位组件712通过弹簧夹722保持在复位组件孔724中，如本领域中已知的。如下文结合图10和图11进一步详细描述的，复位活塞弹簧716将复位活塞714偏压出复位组件孔724的下开口，使得复位活塞714能够接触固定表面(图7中未示出)。当摇臂604往复运动时，复位活塞714以由摇臂604的旋转所指示的可控方式在复位组件孔724内滑动。具体地，在摇臂604的期望位置处，复位活塞714可被构造成使得形成在复位活塞中的环形槽715与复位通道802(图8)对齐，以实现LM+机构618的复位，如下文进一步详细描述的。

图7还示出了形成在摇臂604中的上液压通道730，该上液压通道接纳止回阀732。如下文更详细描述的，上液压通道730向致动器活塞孔710提供液压流体(由形成在摇臂轴中的适当供应通道提供，未示出)，以控制LM+机构618的操作。为了确保安装止回阀732之后上液压通道730上的不透流体密封，可采用螺纹塞734或类似装置。另外，为了完整起见，图7也示出了摇臂衬套740，该摇臂衬套可插入摇臂轴开口742中并在摇臂轴上，如本领域中已知的。另外，凸轮从动件744可安装在布置在合适的开口748内的凸轮从动件轴746上。

然而，与图2中的致动器活塞210不同，并且如图9中最佳示出的，LM+机构618的致动器活塞702包括液压通道904、906，该液压通道允许液压流体经由致动器活塞702供应到LM-机构616。如图9所示，形成在摇臂604中的下液压通道908从摇臂轴(未示出)中的供应槽接收液压流体，并将该液压流体输送到致动器活塞孔710的下部。致动器活塞702包括形成在其侧壁表面中的环形槽910，该环形槽在致动器活塞702的整个行程中与液压供应通道908对齐。继而，环形槽910与形成在致动器活塞702中的水平通道904和垂直通道906连通。垂直通道906将液压流体引导到其中形成有开口的转接头706，用于将液压流体运送到LM-机构616。以这种方式，液压流体可被选择性地供应到LM-机构616作为控制输入。

如上所述，并且进一步如图9所示，LM+机构618包括延伸到致动器活塞孔710中的间隙调节螺钉704。致动器活塞弹簧918设置在间隙调节螺钉704和致动器活塞702之间，并且邻接形成在间隙调节螺钉704中的肩部920的下表面，从而将致动器活塞702偏压出致动器活塞孔710。在该实施方案中，致动器活塞702经由合适的螺纹紧固到与间隙调节螺钉肩部920的上表面接合的保持器703，从而限制致动器活塞702的向外行程，如下文进一步详细描述的。

图8和图9进一步示出(图9中的虚线)形成在摇臂604中的上液压通道730，用于选择性地将液压流体(例如，经由高速螺线管，未示出)供应到致动器活塞702上方的致动器活塞孔710。(注意，在图8中，为了便于说明，没有示出形成LM+机构618和复位组件712的各种部件。)止回阀732设置在上液压通道730的加宽部分730’中，以防止液压流体从致动器活塞孔710回流到供给上液压通道730的供应通道。以这种方式，并且在没有如下所述的LM+机构618的复位的情况下，致动器活塞孔710中的高压室可形成在止回阀732与致动器活塞702之间，使得锁定体积的液压流体将致动器活塞702维持在伸出(激活)状态。

如上文结合图3所述，其中单个气门致动运动源提供主气门致动运动和辅助气门致动运动两者的气门致动系统可能需要复位的能力，以避免在组合的辅助气门致动运动和主气门致动运动期间发动机气门的过度伸出。在图6至图11所示的实施方案的上下文中，通过复位组件712的操作来提供锁定体积的液压流体的排出和致动器活塞702的复位。如图8最佳所示，复位通道802被设置成与致动活塞孔710的形成具有致动活塞702的高压室的部分和复位活塞孔804流体连通。复位活塞714实际上是滑阀，其具有在复位活塞弹簧716的偏压下伸出摇臂604的底部的端部。在图10和图11所示的实施方案中，复位活塞714具有足够的长度，并且复位活塞弹簧716具有足够的行程，以确保复位活塞714在摇臂604的所有位置上连续地接触固定接触表面1002。

如图10所示，摇臂604相对于凸轮602处于基圆处(即，朝向凸轮602旋转到最大程度)。在这种状态下，以及相对低的升程(例如，低于图3所示的复位高度)，环形槽715不与复位通道802对准(隐藏在上液压通道730之后，如图10和图11所示)，使得复位活塞714的外径切断与复位通道802的连通，从而保持致动器活塞孔710中的流体的截留体积(当提供时)。当摇臂604在如图11所示的较高气门升程(例如，在图3所示的复位高度处或高于该复位高度)下旋转时，复位活塞714围绕其与固定表面1002的接触点枢转并且相对于复位活塞孔804滑动，使得环形槽715与复位通道802对齐，从而允许所截留的液压流体流过环形槽715，进入形成在复位活塞714中的径向孔1004并且通过形成在复位活塞714中的轴向通道1006(以虚线示出)的顶部排出。当摇臂604在高升程事件之后再次向后旋转时，如图10所示，复位活塞714在其孔804中平移并且再次封闭复位通道802，从而允许致动器活塞孔710的再填充。

如上所述，图6至图11所示的复位组件712被构造成与固定接触表面1002保持恒定接触。然而，应当理解，这不是必需的。例如，复位组件可替代地包括提升式阀，该提升式阀仅在达到所需的复位高度时才接触固定表面。

如前所述，摇臂偏压元件620可被设置成帮助将摇臂604偏压成与凸轮602接触。所公开的系统600的特征在于，摇臂偏压元件620和致动器活塞弹簧918均未单独地被构造成单独地提供足够的力，以在基本上所有的操作条件下将摇臂604偏压成与凸轮602接触。然而，在该实施方案中，摇臂偏压元件620和致动器活塞弹簧918被选择为在摇臂604的基本上所有的操作条件下为此目的组合工作。例如，为了有助于将摇臂604朝向凸轮602偏压，致动器活塞弹簧918仅在相对低升程气门致动运动(例如，EEVO、LIVC等)期间提供高力，其中由于可能的高速操作，这是最需要的。如果不加控制，由致动器活塞弹簧918施加的偏压力可致使致动器活塞702以显著的力推靠LM-机构616。在LM-机构616是诸如参考图1所述的机械锁定机构的情况下，这种力可强到足以干扰锁紧元件180伸出和缩回的能力，并由此防止LM-机构616的锁定和解锁。由间隙调节螺钉肩部920施加在致动器活塞702上的行程限制防止了LM-机构616上的这种过度负载，从而在LM-机构616内保持正常提供的间隙空间，该间隙空间允许锁紧元件180根据需要自由地伸出/缩回。

另外，由致动器活塞弹簧918引起的致动器活塞702的伸出虽然相对较小，但减小了外柱塞弹簧746将必须承受的范围应力。继而，致动器活塞弹簧918可以是具有高力、低行程的弹簧，其为低升程的可能高速的气门致动运动提供特别需要的高力。这种由致动器活塞弹簧918和外柱塞弹簧746分担的负担也可减少对摇臂偏压元件620提供高预载的需要，并且允许摇臂偏压元件620的设计专注于用于在停用状态操作期间发生的主气门致动运动的较低速度、较高升程部分上，这是较不严格的设计约束。

图12示出了根据图5的实施方案的气门致动系统1200的局部剖视图。在该系统600中，气门致动运动源包括凸轮(未示出)，该凸轮经由推管1202和上文在图1中示出和描述的类型的居间LM-机构1216操作地连接在摇臂1204的运动接收端1206处。与图6至图11所示的实施方案一样，摇臂1204围绕摇臂轴(未示出)旋转地往复运动，从而经由摇臂1204的运动传递端1208将由气门致动运动源提供的气门致动运动传递给气门横臂1210。继而，气门横臂1210操作地连接到一对发动机气门1212、1214。如进一步示出的，摇臂1204包括LM+机构1218，其类型基本上类似于上文结合图2示出和描述的类型。在这种情况下，液压流体经由形成在摇臂轴和摇臂1204以及球窝接头1220中的适当通道被提供给LM-机构1216。类似地，液压流体经由形成在摇臂轴和摇臂1204中的适当通道被提供给LM+机构1218。然而，在该具体实施中，先前实施方案的止回阀732被控制阀1222代替，以建立将致动器活塞保持在伸出状态所需的液压锁定。图12的实施方案的特征还在于，LM+机构1218的布置仅经由合适的横臂销1224与单个发动机气门1214相互作用。

在该实施方案中，LM-机构1216包括相对强的弹簧以抵靠推杆1202向外偏压锁定机构的外柱塞，使得推杆1202被偏压成与凸轮接触，并且使得摇臂在发动机气门1212、1214的方向上被偏压。在该具体实施中，LM-机构1216的外柱塞在发动机操作期间不是行程受限的(与发动机组件相反，其中对LM-机构1216施加行程限制有利于组件)。

鉴于LM+机构1218的构造，特别是向内簧载的致动器活塞，当LM+机构1218处于其默认状态时，在致动器活塞和横臂销之间提供间隙。因此，在该默认状态期间，LM+机构1218不与LM-机构1216沿着运动负载路径串接，如上文结合图5所述。另外，尽管在默认状态期间存在间隙，但如上所述，在给定外柱塞活塞弹簧的强度的情况下，致动器活塞将不能完全伸出。然后，在这种情况下，致动器活塞不能完全伸出，直到主运动气门事件已经发生，从而在致动器活塞和横臂销1224之间形成足够的间隙以允许完全伸出。然而，当处于伸出(激活)状态时，致动器活塞将不仅传递施加到其上的辅助气门致动运动，而且也将施加到其上的主气门致动运动传递到其对应的发动机气门1214。在这种情况下，在致动器活塞的激活状态期间，LM+机构1218被放置成与LM-机构1216串接，如上文结合图5所述。

图13示出了根据图5的实施方案的气门致动系统1300的局部剖视图。具体地，图13所示的实施方案与图12的实施方案基本上相同，不同的是球形接头1220被向外偏压的、行程受限的滑动销1320代替。在这种情况下，LM-机构1216的外柱塞弹簧优选地被设计为在零或低气门升程(例如，在基圆上)期间具有低预载，并且具有在停用模式操作期间获得峰值力以控制摇臂1204在主气门致动运动上的全范围运动所需的弹簧刚度。

另一方面，用于向外偏压滑动销1320的滑动销弹簧1322被构造成具有相对高预载和短行程(基本上类似于上文讨论的致动器活塞弹簧918)。因为滑动活塞1320能够在其孔内滑动，滑动活塞1320包括环形槽1334和与其对准的径向开口1336，使得在滑动活塞1320的整个行程中环形槽1334与流体供应通道的对齐确保了摇臂1204与LM-机构1216之间的连续流体连通。另外，行程调节螺钉1338用于限制滑动销1320朝向LM-机构1216移出其孔的行程。如上文相对于施加到致动器活塞702的行程限制能力所描述的，行程调节螺钉1338防止滑动销弹簧1322的最大力被施加到LM-机构1216，否则该机构将过载，可能干扰其操作。通过适当地选择由行程调节螺钉1338提供的行程，即等于LM+机构在其默认操作状态期间必须损耗的运动，可选择提供给LM-机构1216内的锁紧元件的间隙，以确保其正常操作，如前所述。然后，实际上，滑动销1320、滑动销弹簧1322和行程调节螺钉1338的组件构成了本实施方案中的LM+机构的一部分。

如上文所阐述，可提供LM+和LM-机构内的向外(伸出)和向内簧载(缩回)元件的各种特定组合，根据需要进行行程限制。更一般地，在一个具体实施中，LM-机构(更具体地，其元件或部件)可被偏压到伸出位置，并且LM+机构(同样，更具体地，其元件或部件)可被偏压到缩回位置。在这种情况下，LM-机构的伸出位置可以是行程受限的。在任何给定实施方案的另一具体实施中，LM-机构可被第一力偏压到伸出位置，并且LM+机构也可被第二力偏压到伸出位置。在这种情况下，第一偏压力优选地大于第二偏压力。另外，同样的是，LM-机构的伸出位置可以是行程受限的。在又一具体实施中，LM-机构可被偏压到伸出位置，并且LM+机构也可被偏压到伸出位置。然而，在这种情况下，LM+机构的伸出位置是行程受限的。在该具体实施中，限制LM+机构的行程的可能的益处是，在凸轮基圆上时允许气门机构上的零负载，以减少衬套磨损。

Claims (16)

1.一种用于内燃机的气门致动系统，所述内燃机包括气缸和与所述气缸相关联的至少一个发动机气门，所述气门致动系统包括：

单个气门致动运动源，所述单个气门致动运动源被构造成提供主气门致动运动和辅助气门致动运动这两者，用于经由气门致动负载路径致动所述至少一个发动机气门；

空动减除机构，所述空动减除机构被布置在所述气门致动负载路径中，并且被构造成在第一默认操作状态下传递至少所述主气门致动运动，并且被构造成在第一激活状态下损耗所述主气门致动运动和所述辅助气门致动运动；以及

空动添加机构，所述空动添加机构被构造成在第二默认操作状态下损耗所述辅助气门致动运动，并且被构造成在第二激活状态下传递所述辅助气门致动运动，其中所述空动添加机构至少在所述第二激活状态期间在所述气门致动负载路径中与所述空动减除机构串接。

2.根据权利要求1所述的气门致动系统，还包括：

发动机控制器，所述发动机控制器被构造成使用所述空动减除机构和所述空动添加机构来在以下模式下操作所述内燃机：

正功率模式，其中所述空动减除机构处于所述第一默认操作状态并且所述空动添加机构处于所述第二默认操作状态，或

停用模式，其中所述空动减除机构处于所述第一激活状态并且所述空动添加机构处于所述第二默认操作状态，或

辅助模式，其中所述空动减除机构处于所述第一默认操作状态并且所述空动添加机构处于所述第二激活状态。

3.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述辅助气门致动运动是排气门早开气门致动运动、进气门晚闭气门致动运动或发动机制动气门致动运动中的至少一者。

4.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动减除机构是液压控制的机械锁定机构。

5.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动添加机构是液压控制的致动器。

6.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动减除机构被定位成沿着所述气门致动负载路径比所述空动添加机构更靠近所述气门致动运动源。

7.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动添加机构被定位成沿着所述气门致动负载路径比所述空动减除机构更靠近所述气门致动运动源。

8.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述气门致动负载路径包括摇臂，所述摇臂具有操作地连接到所述气门致动运动源的运动接收端和操作地连接到所述至少一个发动机气门的运动传递端，

并且其中所述摇臂包括所述空动添加机构。

9.根据权利要求8所述的气门致动系统，其中操作地连接到所述摇臂和所述至少一个发动机气门并且位于它们之间的气门横臂包括所述空动减除机构。

10.根据权利要求8所述的气门致动系统，其中操作地连接到所述摇臂和所述气门致动运动源并且位于它们之间的推杆包括所述空动减除机构。

11.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动减除机构被偏压到伸出位置，并且所述空动添加机构被偏压到缩回位置。

12.根据权利要求11所述的气门致动系统，其中所述空动减除机构的所述伸出位置是行程受限的。

13.根据权利要求1所述的气门致动系统，其中所述空动减除机构被第一力偏压到第一伸出位置，并且所述空动添加机构被第二力偏压到第二伸出位置，并且其中所述第一力大于所述第二力。

14.根据权利要求13所述的气门致动系统，其中所述空动添加机构的所述第二伸出位置是行程受限的。

15.根据权利要求1所述的系统，其中所述空动减除机构被偏压到行程受限的第一伸出位置，并且所述空动添加机构被偏压到行程受限的第二伸出位置。

16.一种操作内燃机的方法，所述内燃机包括气缸和与所述气缸相关联的至少一个发动机气门，并且还包括单个气门致动运动源，所述单个气门致动运动源被构造成提供主气门致动运动和辅助气门致动运动这两者，用于经由气门致动负载路径致动至少一个发动机气门，所述方法还包括：

提供空动减除机构，所述空动减除机构被布置在所述气门致动负载路径中，并且被构造成在第一默认操作状态下传递至少所述主气门致动运动，并且被构造成在第一激活状态下损耗所述主气门致动运动和所述辅助气门致动运动；

提供空动添加机构，所述空动添加机构被构造成在第二默认操作状态下损耗所述辅助气门致动运动，并且被构造成在第二激活状态下传递所述辅助气门致动运动，其中所述空动添加机构至少在所述第二激活状态期间在所述气门致动负载路径中与所述空动减除机构串接；以及

在以下模式下操作所述内燃机：

正功率模式，其中所述空动减除机构处于所述第一默认操作状态并且所述空动添加机构处于所述第二默认操作状态，或

停用模式，其中所述空动减除机构处于所述第一激活状态并且所述空动添加机构处于所述第二默认操作状态，或

辅助模式，其中所述空动减除机构处于所述第一默认操作状态并且所述空动添加机构处于所述第二激活状态。