电子驱动气门总成的制作方法

专利名称：电子驱动气门总成的制作方法
技术领域：
本实用新型总体上涉及电子驱动气门系统，更具体地涉及一种包括气门杆及与气 门杆运转连接的形状记忆合金执行器的电子驱动气门总成。
背景技术：
通过使用无凸轮气门机构和电子气门驱动可以实现内燃发动机的性能和燃料经 济性两者明显的改进。例如，使用电子气门驱动可以允许控制如气门升程和气门正时 这样的变量。在使用带凸轮轴的机械传动系的发动机中，这两个参数可以固定为对许 多不同的发动机工况折中而逸择的值。相反，通过对于当前工况优化这些发动机参数, 使用可变升程和可变正时能够改进动力、扭矩、和燃料经济性。
在内燃发动机中使用电子驱动气门已经遇到过各种困难。例如，已经提出了液压 和磁性执行器。然而，这些解决方法的每个会带来较高的能量消耗和装配成本，潜在 地使实施较为困难。此外，在当前的电子驱动气门中较难控制如气门落座速度等各种 参数。较高的落座速度会产生气门磨损和过量噪音的问题。

实用新型内容
发明人在此认识到通过使用用于内燃发动机的电子驱动气门总成可以解决上述 问题，其中气门总成包括气门杆、与气门杆运转连接的形状记忆合金执行器、形状记 忆合金的至少一部分延伸通过的冷却剂通道，与冷却剂通道连通的冷却流体源。这种 执行器比液压或电磁执行器占用更少的空间，可以使用较少的用于执行的动力，也可 以对气门升程和落座提供较高程度的控制。


图1示出内燃发动机的示例实施例的示意图。
图2A和2B分别示出在开启位置和关闭位置的形状记忆合金驱动的气门总成的第 一实施例。
图3示出作为时间和施加电压的函数的形状记忆合金线的长度的变化的图示。
图4A-图4D替代的形状记忆合金执行器的实施例。
图5A-图5C示出形状记忆合金执行器的更多替代实施例。
图6A-图6B分别示出在关闭位置和开启位置的形状记忆合金驱动的气门总成的 另一个实施例。图7示出操作形状记忆合金驱动的气门的方法的示例实施例。
图8示出搡作形状记忆合金驱动的气门的另 一个方法的示例实施例。
具体实施方式
图1示出内燃发动机10的示例实施例的示意图。所示的发动机10为进气道喷射 火花点火式汽油发动机。然而，应理解本文公开的系统及方法可以用于任何其他适合 的发动机，包括直接喷射式发动机，及包括但不限于柴油发动机的压缩点火式发动机。
发动机10通常包括多个汽缸，汽缸中的一个如图l所示，并通过发动机电子控 制器12控制。发动机IO包括燃烧室14及汽缸壁16,活塞18位于汽缸壁16中并连 接到曲轴20。燃烧室14分别通过进气门26和排气门28与进气歧管22和排气歧管 24连通。进气门26由进气门执行机构27操作，排气门28由排气门执行机构29操 作，下文详细描述它们的运行。
排气氧传感器30连接到发动机10的排气歧管24。催化剂32,如三元催化剂， 连接到排气歧管24并从排气歧管24接收进气，氮氧化物捕集器34连接到催化剂32 并从催化剂32接收排放物。
进气歧管22通过节流板44与节气门体42连通。进气歧管22如图所示具有连接 到其中的燃料喷射器46,用于按照来自控制器12的信号脉宽(fpw)的比例输送燃 料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵、及燃料导管(未示出)的常规燃料系统(未示出) 输送到燃料喷射器46。发动机10还包括常规无分电器点火系统48以响应于控制器 12通过火花塞50向燃烧室14提供点火火花。在本文描述的实施例中，控制器12是 常规的微型计算机，其中包括微处理器单元52、输入/输出端口 54、可以是电子可 编程存储器的电子存储芯片56、随机存取存储器58、及常规的数据总线。
控制器12从连接到发动机10的传感器接收各种信号，除了上述讨论的信号之外， 包括来自连接到节气门体42的质量空气流量传感器60的吸入的质量空气流量(MAF) 的测量值；来自连接到冷却套管64的温度传感器62的冷却剂温度(ECT);来自连 接到进气歧管22的歧管绝对压力传感器66的歧管压力(MAP)的测量值；来自连接 到节流板44的节气门位置传感器68的节气门位置测量值；及来自连接到曲轴20的 霍尔效应传感器70的指示发动机转速(N)的齿面点火传感器信号(PIP)。
排气通过与排气歧管24连通的常规的排气再循环(EGR)管72、排气再循环阀 总成74、及排气再循环孔74输送到进气歧管22。或者，排气再循环管"可以是排 气歧管24和进气歧管22之间连通的在发动机中的内部输送通道。
如上所述，进气门执行机构27和排气门执行机构29可以使用电子气门驱动。使 用电子气门驱动可以允许不用凸轮轴操作进气门"和排气门28，从而允许可以完全 独立于其他的进气门和排气门搡作发动机中的每个进气门和排气门。例如，当扭矩需 求减少时，可以关闭发动机的一个或多个汽缸用于改进燃料经济性'当扭矩需求增加时可以再开启。
在无凸轮气门机构系统中实施电子驱动气门遇到的一个困难涉及到执行机构。已 经提出了液压执行系统和机电执行系统两者。然而，液压系统可以造成在发动机上的 功率需求，因为这些系统要求发动机油泵做附加的功以提供液压动力。同样，在机电 执行系统中使用的螺线管相对较大且笨重，因此很难组装到发动机中。
与基于液压和基于螺线管的执行系统比较，图2A和图2B示出使用形状记忆合金 执行器开启和关闭发动机气门的无凸轮气门总成200的示例实施例。形状记忆合金是 在温度改变时发生尺寸改变的相变，且在相反的温度改变/相变时返回到原来的几何 尺寸的材料。通过改变形状记忆合金线的温度可以改变形状记忆合金线的长度。可以 用任何合适的方法实现温度改变，包括但不限于给形状记忆合金线通电以电阻加热形 状记忆合金线。取决于执行器的设计和形状记忆合金材料的相变性能，形状记忆合金 线的长度的改变可以促使气门开启或关闭，如下文详细描述。
现参考图2A和图2B所示的实施例，图2A示出在关闭配置中的气门总成200, 图2B示出在开启配置中的气门总成200。气门总成200包括气门杆202,设置在气门 口 205中的气门盘204 、及气门执行器206。气门杆2 04可以经气门杆密封件210和 气门导管212延伸通过汽缸盖208的一部分。
执行器206配置为促使气门杆202线性移动通过气门导管212,从而移动气门盘 204与气门口 205接合或分离并开启或关闭气门总成200。为完成该运动，气门执行 器206包括从固定锚216延伸到可绕枢轴转动的摇臂218或类似结构上的形状记忆合 金线214。摇臂218可以在一个位置上连接到枢轴220 (滚轮轴、球面枢轴等)，围 绕该枢轴220摇臂218可以旋转。同样，摇臂218在另一个位置上连接到气门杆202。 因此，当形状记忆合金线214收缩时，摇臂218转动以移动气门杆202,从而开启气 门总成214。虽然所示的形状记忆合金执行器釆取了单根形状记忆合金线的形式，但 应理解执行器可以由一根以上的形状记忆合金线形成，如下文详细描述可以设置为一 東。此外，除了线形之外，形状记忆合金可以采取任何其他的适合的几何形状。
形状记忆合金线214可以在摇臂218上的任何合适位置上连接到摇臂218。例如， 形状记忆合金线214可以在或接近于气门杆202连接到摇臂218的位置，或在摇臂 218和枢轴220的中间的位置连接到摇臂218。在枢轴220和气门杆202之间的位置 定位形状记忆合金线214可以提供相对于形状记忆合金线的尺寸改变增加气门杆 行程长度的机械利益。
通过快速和精确的气门执行器响应时间可以实现发动机性能的改进。因此，为通 过期望的相变以有助于形状记忆合金线2"的冷却，将形状记忆合金线2"暴露到冷 却流体中加速形状记忆合金线2"的热传递。以此方式，形状记忆合金线214可以比 在没有冷却流体时更快地冷却。这将有助于改进执行器响应时间。
可以使用任何适合的冷却流体。例如'在一些实施例中'可以使用发动机油以冷却形状记忆合金线214。在替代的实施例中，可以使用另一种发动机流体，如防冻剂。 在又一个实施例中，可以提供用于冷却形状记忆合金线214的专用流体。
同样，可以使用任何合适的机构以将冷却流体施加到形状记忆合金线214。例如， 可以将冷却流体喷洒或喷雾在形状记忆合金线214上。或者，如图2A和图2B所示， 形状记忆合金线214可以至少部分地通过冷却剂通道222。在此配置中可以引导冷却 流体流过冷却剂通道222从而去除形状记忆合金线214的热量。冷却剂通道可以连接 到发动机冷却剂循环系统。其中冷却流体是发动机油时，发动机油泵(未示出)可以 通过油道(oil galley) 22 3或发动机油循环系统提供冷却剂油。或者，其中的冷却 流体是专用流体时。可以提供单独的泵(未示出)以使冷却流体通过冷却剂通道222 循环。
在一些实施例中，执行器206还可以包括使气门杆202偏向关闭配置的弹簧机构。 可以使用任何合适的弹簧机构。示例包括但不限于机械弹簧如螺旋弹簧或板弹簧，和 /或气弹簧或气压弹簧。在图2A和图2B所示的实施例中，螺旋弹簧224定位于气门 杆密封件210和连接到气门杆202的板226之间。弹簧2 24可以设置为压缩状态以便 对板226施加力使气门杆向上偏置。因此，气门执行系统202可以根据控制器12的
信号输出选择性地在基本上向下位移上产生抵消弹簧力所需的力。因此，具体地参考 图2A,当形状记忆合金线214处于伸长相时，弹簧224使气门杆202偏向关闭位置。 接下来，具体参考图2B,当形状记忆合金线214受热时，合金受热导致的相变产生 的力将气门杆202拉向开启位置。通过将形状记忆合金线214冷却到相变温度以下的 温度，气门杆202可以返回到关闭位置，从而允许弹簧224将气门杆202推向关闭位 置。
在弹簧224是气压弹簧的实施例中，基于弹簧中的空气压力可以改变弹簧224对 板226施加的力。例如，可以增加弹簧中的空气压力以增加对板2"施加的力使气门 杆202更强力地偏向关闭位置。同样，当形状记忆合金线214受驱动时，减少气压弹 簧中的空气压力是有利的以便有助于气门杆202移动到开启位置。对弹簧2"施加的 力的这种控制可以改进燃料经济性和发动机性能。
任何合适的形状记忆合金材料可以用于形成形状记忆合金线2"。合适材料的示 例可以包括，但不限于具有下列元素组合的形状记忆合金Ag-Cd、 Cu-Al-Ni、 Cu-Sn、 Cu-Zn、 Cu-Zn-X (X为Si、 Sn、 Al)、 In—Ti、 Ni-Al、 Ni-Ti、 Fe—Pt、 Mn-Cu、 Fe-Mn-Si、 Ti-Ni-V、 Ni-Ti-Cr、 Ni-Ti-Fe、 Ni-Ti-Cu、各种Pt合金、Co-Ni-Al、及Co-Ni-Ga。
应理解合金的物理特性和气门总成的结构可以是执行器具体设计中考虑的因素。 例如，不同的合金可以具有不同的电特性、机械特性、和热特性，包括但不限于不同 的相变温度、膨胀系数、导电性等。同样，也可以改变用于执行器200的各种冷却流 体的物理特性。这些或其他的特性可以影响气门执行器的具体实施例的设计'包括但 不限于形状记忆合金线2"、冷却剂通道222的长度、直径、及其他的几何形状特征
7等。
在形状记忆合金执行器214的设计中的另一个考虑是在控制器12指示执行和执 行器发生相变之间的期望的执行器响应时间。例如，在一些使用环境中，进气门26 和排气门28可以每分钟运行数千转。此外，响应于各种发动机工况，可以改变这些 气门的开启和关闭的正时。因此，气门总成200需要具有快速的响应时间以在高发动 机转速下提供精确的气门控制。
各种因素可以影响气门总成200的响应时间。例如，施加到形状记忆合金线214 上的电流和/或电压可以影响响应时间。图3示出不同激活电压下作为时间的函数的 示例形状记忆合金线的响应的图示。为产生该数据，在20V电压和30V电压下向形状 记忆合金施加持续期为160毫秒的直流(DC)脉冲，并使用强制通风冷却以冷却形状 记忆合金线。从该图可以看出，20V脉冲加热形状记忆合金线的速度稍慢于30V脉冲， 但20V脉冲下形状记忆合金线的冷却明显快于30V脉冲。
在一些实施例中，可以使用具有多个电压电平的脉冲。例如，开始可以使用脉冲 的高电压部分以促使形状记忆合金快速加热，然后使用较低电压以将形状记忆合金的 几何形状维持在高温相形状。去除较低电压脉冲可以使形状记忆合金比只使用单个， 高电压的电压脉冲冷却更快。在其他的实施例中，可以使用三个或更多的电压电平。
还在其他的实施例中，可以调节施加到形状记忆合金上的信号占空比以控制形状 记忆合金的温度。例如，可以使用脉宽调制以改变执行信号的占空比，从而控制形状 记忆合金线214的温度。例如，可以施加包括lms脉冲之后紧接3ms开路配置的占空 比到形状记忆合金上。这可以导致供应到形状记忆合金214上的时间平均功率接近于 相同的整个持续期的稳态信号的功率的25%。因此，形状记忆合金在加热阶段占用的 总时间较少，且施加较少的克服弹簧224的时间平均力。由于施加了较少的克服弹簧 224的时间平均力，这与施加稳态信号相比造成气门杆202以更小的程度开启。以此 方式，可以控制形状记忆合金的收缩度，因此控制气门杆202的行程长度、及气门盘 的升程。因此控制克服弹簧224施加的时间平均力可以用可控方式连续地改变气门杆 202的升程。应理解任何合适的电气连接可以将形状记忆合金线214连接到电源。
在各种实施例中，通过使用多根形状记忆合金线或仅通过驱动单根形状记忆合金 线执行器的长度的一部分也可以实现可变气门升程。首先，图4A-图4D示出在各种 示例气门升程配置中的可变升程气门总成400的实施例。所示的气门总成配置包括关 闭配置(图4A中的402所示)、第一部分开启配置(图4B中的404所示)、第二部 分开启配置(图4C中的406所示)、及完全开启配置(图4D中的408所示)。气门 总成400包括形状记忆合金执行器410和向执行器提供电力的电气接头41乙应理解 本文所述的气门升程配置是用于阐述示例的，不用于限制。
执行器410包括第一形状记忆合金线"4、第二形状记忆合金线"6、及第三形 状记忆合金线418,其中每条形状记忆合金线都电连接到单独的开关。同样'电气接头412包括第一开关"0、第二开关422、及第三开关424,其中每个开关都电连接 到单根形状记忆合金线414 (或单束形状记忆合金线)。应理解开关420、 422 、及 424 (以及下文描述的其他的实施中的开关)可以与控制器12物理上分离，或可以通 过由控制器12执行的在控制器12上的软件、固件(firmware)或硬件实现以选择性 地从每根形状记忆合金线上施加或去除电压。在这个意义上，也可以认为开关420、 422 、及424是至少能够向每条形状记忆合金线提供开/关电压，且在一些实施例中能 够向每条形状记忆合金线提供多水平电压或连续可变电压的多电压电气连接。
在某些实施例中，形状记忆合金线414、 416、及418可以是各种长度的。因此， 执行不同的开关可以使不同的形状记忆合金线收缩。因为形状记忆合金线的长度不 同，当执行开关时形状记忆合金线可以收缩不同的长度。以此方式，通过执行对应于 期望的升程的形状记忆合金线414、 416、或418可以实现期望的升程。例如，第二 形状记忆合金线416可以长于第一形状记忆合金线414，第三形状记忆合金线418可 以长于第二形状记忆合金线416或第一形状记忆合金线414。因为形状记忆合金线在 受激活时通常可以收缩形状记忆合金线长度的一定的比例，较长的形状记忆合金线比 较短的形状记忆合金线收缩更长的长度。因此，当受激活时电流通过第二形状记忆合 金线416可以比通过第一形状记忆合金4H造成更长距离的收缩。以此方式，使用各 种长度的形状记忆合金线可以实现各种气门升程量。
现参考图4A，气门总成400如图所示配置在关闭配置402。在该配置中，第一形 状记忆合金线414、第二形状记忆合金线416、及第三形状记忆合金线418的每条是 在伸长相。因此弹簧224施加的力使气门总成偏置到关闭配置。
现参考图4B,气门总成400如图所示是在第一开启配置。如图所示，通过开关 420的闭合用电驱动第一形状记忆合金线414,这促使第一形状记忆合金线414受热 并收缩。因此，相变产生的力可以将气门总成400拉向第一开启位置。如图所示第二 形状记忆合金线416和第三形状记忆合金线418未受驱动，从而保持在伸长相，虽然 所示的实施例通过加热驱动，应理解各种其他的实施例可以通过冷却驱动，且开关 420、 422、及424可以用任何合适的方式开启或关闭以有助于在这些实施例中的执行。
现参考图4C,气门总成400如图所示是在第二开启配置中由第二形状记忆合金 线416和第二开关422驱动。在第二开启配置中，由于相比较于第一形状记忆合金线 414第二形状记忆合金线416具有更长的长度，气门总成400比在第一开启配置中具 有更大的升程。
现参考图4D,气门总成400如图所示是在第三开启配置中由第三形状记忆合金 线418和第三开关424驱动。在第三开启配置中，由于相比较于第一形状记忆合金线 414和第二形状记忆合金线416第三形状记忆合金线"8具有更长的长度，气门总成 400比在第一开启配置和第二开启配置中具有更大的升程。
虽然所示的形状记忆合金设置釆取三根不同长度的形状记忆合金线的形式，但可以使用具有任何适合长度及长度差的任何合适数目的形状记忆合金线以实现可变气 门升程的任何合适的实施。
图5A-图5C示意性地示出能够实现可变气门升程的形状记忆合金线的设置的其 他替代实施例。现首先参考图5A,气门总成500包括连接到摇臂218上的不同位置 的各种长度的形状记忆合金线。具体地，第一形状记忆合金线502可以在第一连接点 508连接到摇臂218，第二形状记忆合金线504可以在第二连接点510连接到摇臂218， 及第三形状记忆合金线506可以在第三连接点512连接到摇臂218。以此方式，对于 每根形状记忆合金线5 02 、 504、及506不同的连接点可以产生不同的机械利益。例 如，因为形状记忆合金线502连接到摇臂218上的连接点比形状记忆合金线504和形 状记忆合金线506离气门杆远，形状记忆合金线5 02的驱动可以比形状记忆合金线 504、 506的驱动具有更大的机械利益，从而比形状记忆合金线504或506的驱动产 生更大的气门升程。在一些实施例中，形状记忆合金线可以具有不同的长度以提供更 大范围的气门升程的可变性。
接下来参考图5B,气门总成520包括具有端部电气端子524、第一中间电气端子 526 、及第二中间电气端子528的形状记忆合金线522。通过控制闭合其中一个电气 端子以控制气门总成52 0的升程。例如，当只有端部电气端子524闭合时，电流流过 形状记忆合金线522的整个长度。因此，形状记忆合金线522的整个长度发生相变， 产生最大气门升程。另一方面，当第一中间电气端子526关闭时，电流只流过形状记 忆合金线522在摇臂218和第一中间电气端子526之间延伸的部分。以此方式，只有 形状记忆合金线522的一部分发生了相变，从而减少了气门升程。同样，闭合第二中 间电气端子528甚至可以使气门升程具有更大的减少。可以控制流经形状记忆合金线 的冷却流体和/或电流以提供对沿着形状记忆合金线522的长度的温度的进一步控 制。
现参考图5C，执行器540包括具有相同或类似长度的多根形状记忆合金线。示 出了三根形状记忆合金线542、 544、及546,但应理解可以使用任何合适数目的形状 记忆合金线。在图5C的实施例中，通过激活不同数目的形状记忆合金线从而施加克 服弹簧224的不同的拉力以实现可变气门升程。例如，为实现第一、最低的升程，可 以激活单根形状记忆合金线542。克服弹簧224的拉力仅是形状记忆合金线施加 的力。因此，在弹簧224和形状记忆合金线542之间的力的平衡可以导致第一开启气 门位置，其中气门盘较接近于气门座。同样，通过分别激活两根形状记忆合金线(例 如，形状记忆合金线542和形状记忆合金线544 ),或所有三根形状记忆合金线，可 以实现第二和第三升程。两根激活的形状记忆合金线的克服弹簧224的拉力大于一根 激活的形状记忆合金线，三根激活的形状记忆合金线的克服弹簧224的拉力大于两根 激活的形状记忆合金线等等。因此，在形状记忆合金线和弹簧之间的力的平衡可 以导致随激活的形状记忆合金线增加的递增的气门升程。可以用类似方式控制气门总成200的气门落座速度。例如，可以按差别比率冷却 形状记忆合金线216使其通过相变温度，以便可以用不同的时间冷却形状记忆合金线 216的不同的部分使其通过相变温度。这可以例如通过只对形状记忆合金线216的长 度的一部分施加冷却流体实现。同样，可以使用多片段形状记忆合金线，其中用可控 的方式从该片段去除电流以控制多片段形状记忆合金线的长度改变的比率。
图6A和图6B示出无凸轮气门总成600的另一个示例实施例。图6A示出在关闭 配置中的气门总成，图6B示出在开启配置中的气门。虽然气门总成200包括连接有 气门杆和形状记忆合金线的可绕枢轴转动的摇臂，但气门总成600不使用摇臂。替代 地，气门总成600包括在固定到气缸盖606上的气门杆密封件604和连接到气门杆 610上的弹簧板608之间延伸的一根或多根形状记忆合金线602。因此，气门杆610 的行程距离总体上与形状记忆合金线602的长度变化量相同。此外，可以利用弹簧 612使气门杆偏向关闭位置。这种配置可以使气门总成600相对紧凑。
图6A和图6B还示出气门总成600的操作。首先参考图6A，当形状记忆合金线 602是在伸长状态时，弹簧612保持气门总成600关闭。接下来，如图6B所示，改 变形状记忆合金线的温度促使形状记忆合金线602的长度减少，从而克服弹簧612的 力，并将气门总成600移到开启位置。通过实现相反的温度改变，可以将气门总成 600移回到关闭位置。
为帮助冷却形状记忆合金线602,形状记忆合金线可以延伸通过冷却通道620， 如上文中对气门总成200所述，经冷却剂进口 622和冷却剂出口 624可以选择性地泵 送冷却剂通过冷却通道620。使用这种冷却剂，结合对通过形状记忆合金线602施加 电流的仔细控制，可以对形状记忆合金线602的温度进行足够控制以控制如气门升程 和气门落座速度这样的参数。
所示的气门总成600包括平行设置的多根形状记忆合金线。然而，应理解可以使 用任何合适的数目和设置的形状记忆合金线以驱动气门总成600。例如，在一些实施 例中，可以使用单根形状记忆合金线。在其他的实施例中，也可以使用一東形状记忆 合金线，或多東形状记忆合金线。此外，虽然所示气门总成600包括机械螺旋弹簧 612，但应理解可以使用任何其他的合适的弹簧，包括其他的机械弹簧如板弹簧，和/
或气弹簧或其他的气压弹簧。
图7示出搡作形状记忆合金驱动的气门的方法700的示例实施例。方法700包括， 在702,加热形状记忆合金驱动构件以便将气门移到第一位置，然后在704，通过冷 却流体将形状记忆合金线冷却以便将气门移到第二位置。在一些实施例中，第一位置 可以是关闭位置，第二位置可以是开启位置，然而在其他的实施例中，第一和第二位 置可以分别为开启位置和关闭位置。
任何合适的发动机工况或发动机工况中的改变可以促使气门位置的改变。例如， 可以促使气门移向关闭位置的发动机工况(其中气门升程减少'甚至关闭)'包括但
11不限于检测到发动机扭矩的下降。同样，可以促使气门移向开启位置的发动机工况(其 中气门升程增加，或甚至完全开启)包括但不限于检测到发动机中的扭矩的增加。
现具体参考步骤702,可以用任何方式加热形状记忆合金。例如，在一些实施例 中，可以通过施加通过合金的电压脉冲加热形状记忆合金，从而促使电流流过合金。 电压脉冲可以具有任何合适的量，及可以具有恒量值，或随着时间改变的值。例如， 可以使用较高的开始电压快速地加热合金，然后紧跟较高的开始电压可以使用较低电 压以在期望的持续期中将合金维持在高温相形状，而在电压脉冲停止时允许合金更快 冷却。此外，通过增加施加通过合金的信号的占空比也可以增加形状记忆合金的温度。
同样，现参考步骤704,可以用任何合适的方式冷却形状记忆合金，例如，降低 施加通过形状记忆合金的电压，可以将施加通过形状记忆合金的电压减少到零或另一 个合适的值，可以改变施加通过形状记忆合金的信号的占空比等，结合使用冷却剂， 以减少对形状记忆合金的电阻加热。此外，可以使用任何合适的冷却流体作为冷却剂。 示例包括但不限于强制通风、发动机油、或其他的液体冷却剂等。
接下来，图8示出操作使用多个形状记忆合金片段的形状记忆合金气门执行器的 方法800的示例实施例。在该实施例中，单个形状记忆合金线片段可以是单独的形状 记忆合金线，包括但不限于图4A-图4D、图5A、图5C、及图6A-图6B所示的配置或 可以是单根形状记忆合金线的单独的片段，如图5B所示。
方法800首先包括在802确定期望的气门升程，然后在804驱动一个或多个形状 记忆合金片段以产生期望的气门升程。可以基于各种因素确定期望的气门升程，包括 但不限于当前的工况如期望的扭矩、发动机负荷等。同样，在804可以用任何合适的 方式选择驱动形状记忆合金的片段的数目。例如，在各种发动机工况下驱动的片段的 数目和标识可以预定并储存在控制器12上的查找表中。同样，基于合适的数学模型 可以动态计算在各种发动机工况下驱动的片段的数目和/或标识。应理解还可以控制 气门落座，其中通过控制每个形状记忆合金片段的停止驱动(deactuation)的顺序 和正时可以驱动多个形状记忆合金片段。以此方式，通过同时停止驱动多个形状记忆 合金片段可以产生较快的气门落座，通过以交叉或顺序的方式停止驱动形状记忆合金 片段可以产生较慢的气门落座。
应理解本文公开的气门总成的各种实施例在本质上是示例性的，这些具体的实施 例不能限制性地理解，因为各种变体是可能的。本文公开的主题包括各种形状记忆合 金执行器、电气配置、气门配置、及其他的特征、功能、和/或性能的所有新颖性和 非显而易见性组合和子组合。本实用新型的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见
的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用"一个"元素或"第一"元素或其等价。 这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或 排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合
及子组合可以通过本实用新型权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新
12的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更 窄、等价或不同，都应被视为包括在本实用新型的主题之内。
权利要求1. 一种用于内燃发动机的电子驱动气门总成，所述气门总成包括气门杆；与所述气门杆运转连接的形状记忆合金执行器；冷却剂通道，所述形状记忆合金执行器的至少一部分延伸通过所述冷却剂通道；及与所述冷却剂通道连通的冷却流体源。
2. 如权利要求l所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道配置用于接收 发动机油的流。
3. 如权利要求1所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道连接到发动机 冷却剂循环系统。
4. 如权利要求1所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道连接到专用的 形状记忆合金冷却剂源。
5. 如权利要求1所述的气门总成，其特征在于，还包括臂状构件，所述气门杆 和所述形状记忆合金执行器连接到所述臂状构件。
6. 如权利要求5所述的气门总成，其特征在于，还包括设置在所述臂状构件上 的枢轴，其中所述形状记忆合金执行器在所述枢轴和所述气门杆之间的位置与所述臂 状构件连接。
7. 如权利要求5所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器包括 具有长度大于所述气门杆的长度的形状记忆合金线。
8. 如权利要求1所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器具有 的长度等于或少于所述气门杆的长度。
9. 如权利要求1所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器包括 多根形状记忆合金线。
10. —种用于内燃发动机的电子驱动气门总成，其特征在于，所述气门总成包括 臂状构件；设置在所述臂状构件上的第一位置上的枢轴；气门杆，所述气门杆在所述臂状构件上的第二位置连接到所述臂状构件； 形状记忆合金执行器，所述形状记忆合金执行器在所述气门杆和所述枢轴之间的 位置上与所述臂状构件运转连接；及冷却剂通道，所述形状记忆合金执行器的一部分延伸通过所述冷却剂通道。
11. 如权利要求10所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器包 括形状记忆合金线。
12. 如权利要求11所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器包 括多根形状记忆合金线。
13. 如权利要求10所述的气门总成，其特征在于，所述形状记忆合金执行器包 括长度大于所述气门杆的长度的形状记忆合金构件。
14. 如权利要求10所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道连接到发动 机油循环系统。
15. 如权利要求10所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道连接到发动机冷却剂循环系统。
16. 如权利要求10所述的气门总成，其特征在于，所述冷却剂通道连接到专用 的形状记忆合金冷却剂源。
专利摘要本实用新型涉及电子驱动气门系统，其中公开了一种用于内燃发动机的电子驱动气门总成，其中所述气门总成包括气门杆、与该气门杆运转连接的形状记忆合金执行器，形状记忆合金执行器的至少一部分延伸通过的冷却剂通道，及与冷却剂通道连通的冷却流体源。
文档编号F02D9/08GK201262119SQ200820105320
公开日2009年6月24日 申请日期2008年4月11日 优先权日2007年4月13日
发明者威廉·赖利, 格雷格·麦克康维尔, 迈克尔·施拉德尔, 马克·扎格特 申请人:福特环球技术公司