组合发动机制动和正功率发动机空动阀致动系统的制作方法
【专利说明】组合发动机制动和正功率发动机空动阀致动系统
[0001]本申请是申请日为2011年07月27日、申请号为201180044532.X、发明名称为“组合发动机制动和正功率发动机空动阀致动系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明总体涉及用于在内燃式发动机中致动一个或多个发动机阀的系统和方法。本发明尤其涉及用于包括空动系统的阀致动的系统和方法。本发明的实施例可用在内燃式发动机的正功率(positive power)和发动机制动操作过程中。
[0003]本发明总体还涉及用于压缩释放型和泄放制动型的内燃式发动机的发动机制动领域。
【背景技术】
[0004]在内燃式发动机中需要阀致动以使发动机产生正功率，且阀致动还可用于产生辅助阀动作。在正功率过程中，吸入阀会被开启以允许燃料和空气进入气缸中以用于燃烧。一个或多个排放阀可被开启以允许燃烧气体从气缸排出。在正功率过程中，吸入阀、排放阀和/或辅助阀也可在不同的时间开启以用于排放气体再循环(EGR)，用来改善排放。
[0005]当内燃式发动机没有被用于产生正功率时，发动机阀致动也可用于产生发动机制动和制动气体再循环(BGR) ο在发动机制动过程中，一个或多个排放阀可被选择性地开启以至少临时地将发动机转换为空气压缩机。这样做时，发动机产生减速马力以帮助车辆减速。这可提高操作者对车辆的控制并显著降低在车辆的使用制动器上的磨损。
[0006]发动机阀可被致动以产生压缩-释放制动和/或泄放制动。压缩-释放型发动机制动器或减速器的操作是众所周知的。当活塞在它的压缩冲程过程中向上移动时，在气缸中收集的气体被压缩。压缩气体阻挡活塞向上的运动。在发动机制动操作过程中，当活塞接近上止点(TDC)时，至少一个排放阀被开启以将气缸中的压缩气体释放到排放歧管，以防止储存在压缩气体中的能量在随后的膨胀向下冲程中返回至发动机。这样做时，发动机产生减速功率以帮助车辆减速。现有技术的压缩释放发动机制动器的一个示例由公开的Cummins的美国专利N0.3，220, 392提供，在此引为参考。
[0007]泄放型发动机制动器的操作长期以来也是已知的。在发动机制动过程中，除了常规的排放阀升程，排放阀可在剩余的发动机循环(全循环泄放式制动器)中或在循环的一部分(部分循环泄放式制动器)过程中持续地保持稍微开启。部分循环泄放式制动器和全循环泄放式制动器之间的主要区别在于，前者在大部分吸入冲程的过程中不具有排放阀升程。利用泄放型发动机制动器的一种系统和方法的示例由公开的美国专利N0.6，594，996提供，在此引为参考。
[0008]制动气体再循环(BGR)的基本原理也是众所周知的。在发动机制动过程中，发动机将气体从发动机气缸排放到排放歧管和更大的排放系统。在气缸活塞的吸入和/或膨胀冲程过程中，BGR操作允许这些排放气体的一部分流回至发动机气缸中。尤其地，BGR可通过当发动机气缸活塞在吸入和/或膨胀冲程的最后接近下止点位置时开启排放阀来实现。这种气体进入发动机气缸的再循环可在发动机制动循环过程中使用，以提供显著的益处。
[0009]在许多内燃式发动机中，发动机吸入和排放阀可由固定轮廓凸轮、更具体地由一个或多个可作为每个凸轮的整体部分的固定凸角或凸块来打开和关闭。如果吸入和排放阀正时和升程可以变化，可获得例如增强的性能、改进的燃料经济性、更低的排放和更好的车辆驾驶性的益处。然而，使用固定轮廓凸轮可能难以调整正时和/或发动机阀升程量来将它们优化，以用于不同的发动机操作状况。
[0010]一种已有的在给出固定凸轮轮廓时调整阀正时和升程的方法是在阀和凸轮之间在阀系联动件中设置“空动”装置。空动是应用于修改由凸轮轮廓与可变长度的机械、液压或其他联接组件所确定的阀运动的一类技术方案的术语。在空动系统中，凸轮凸角可提供在发动机操作状况的全部范围所需的“最大”(最长停留和最大升程)运动。于是，可变长度系统可包括在阀系联接件中，位于待开启的阀和提供最大运动的凸轮中间，以减少或消除由凸轮传递到阀的部分或全部运动。
[0011]一些空动系统可在高速下操作，并能够从一个发动机循环到另一个发动机循环改变发动机阀的开启和/或关闭时间。此处这种系统称作可变阀致动(VVA)系统。VVA系统可以是液压空动系统或电磁系统。一种已知的VVA系统的示例在美国专利N0.6，510, 824中公开，该专利在此引为参考。
[0012]发动机阀正时也可使用凸轮移相来改变。凸轮移相器改变凸轮凸角相对于发动机的曲柄转角致动阀系元件、例如摇杆臂的时间。一种已知的凸轮移相系统在美国专利N0.5，934，263中公开，该专利在此引为参考。
[0013]成本、封装和尺寸是通常确定发动机阀致动系统的合适度的因素。可添加到现有发动机的附加的系统通常价格昂贵，并且由于它们庞大的尺寸需要附加的空间。已有的发动机制动系统可避免高成本或附加的封装，但是这些系统的尺寸和附加的构件数目通常导致较低的可靠性和尺寸问题。因此，通常期望提供一种集成的发动机阀致动系统，该系统成本低，提供高的性能和可靠性，且更不会产生空间或封装问题。
[0014]本发明的系统和方法的实施例可尤其用于在正功率、发动机制动阀动作和/或BGR阀动作中需要阀致动的发动机中。本发明的一些但未必是全部实施例可提供一种系统和方法，所述系统和方法用于只利用空动系统和/或利用空动系统与凸轮移相系统、次级空动系统和可变阀致动系统的组合来选择性地致动发动机阀。本发明的一些但未必是全部实施例可在发动机制动操作过程中提供改进的发动机性能和效率。本发明的实施例的附加的优点部分地在下文的说明书中阐述，且部分优点对本领域技术人员而言是根据说明书和/或本发明的实践而显而易见的。
【发明内容】
[0015]针对前述问题，申请人已经开发出一种用于在正功率操作和发动机制动操作中致动一个或多个发动机阀的创新的系统，该系统包括:两个排放阀；在所述两个排放阀之间延伸的排放阀桥部，所述排放阀桥部具有延伸通过排放阀桥部的中心开口、沿中心开口形成的凹部和延伸通过所述排放阀桥部的第一端的侧开口 ；布置在排放阀桥部侧开口中的排放侧滑动销，所述排放侧滑动销接触所述两个排放阀中的一个；可滑动地布置在排放阀桥部中心开口中的排放侧外柱塞，所述排放侧外柱塞具有限定出排放侧外柱塞侧壁和底壁的内部孔，以及延伸通过排放侧外柱塞侧壁的侧开口 ；可滑动地布置在排放侧外柱塞内部孔中的排放侧内柱塞，所述排放侧内柱塞具有形成于其中的凹部；布置在排放侧内柱塞和排放侧外柱塞底壁之间的排放侧内柱塞弹簧；布置在排放侧外柱塞底壁下面的排放侧外柱塞弹簧；布置在外柱塞侧开口中的排放侧楔形滚子或滚珠；布置在排放侧外柱塞上方的主排放摇杆臂，所述主排放摇杆臂包括用于向排放侧外柱塞内部孔供给液压流体的装置；以及用于致动所述两个排放阀中的一个的装置，所述用于致动的装置接触排放侧滑动销。
[0016]申请人还开发了一种创新的系统，包括:两个吸入阀；在所述两个吸入阀之间延伸的吸入阀桥部，所述吸入阀桥部具有延伸通过所述吸入阀桥部的中心开口、沿中心开口形成的凹部和延伸通过所述吸入阀桥部的第一端的侧开口 ；布置在吸入阀桥部侧开口中的吸入侧滑动销，所述吸入侧滑动销接触所述两个吸入阀中的一个；可滑动地布置在吸入阀桥部中心开口中的吸入侧外柱塞，所述吸入侧外柱塞具有限定出吸入侧外柱塞侧壁和底壁的内部孔，以及延伸通过吸入侧外柱塞侧壁的侧开口 ；可滑动地布置在吸入侧外柱塞内部孔中的吸入侧内柱塞，所述吸入侧内柱塞具有形成于其中的凹部；布置在吸入侧内柱塞和吸入侧外柱塞底壁之间的吸入侧内柱塞弹簧；布置在吸入侧外柱塞底壁下面的吸入侧外柱塞弹簧；布置在吸入侧外柱塞侧开口中的吸入侧楔形滚子或滚珠；布置在吸入侧外柱塞上方的主吸入摇杆臂，所述主吸入摇杆臂包括用于向吸入侧外柱塞内部孔供给液压流体的装置；以及用于致动所述两个吸入阀中的一个的装置，所述用于致动的装置接触吸入侧滑动销。
[0017]应当理解，前述的总体说明和以下详细描述仅是示例性和解释性的，并且不作为所要求的本发明的限制。
【附图说明】
[0018]为了有助于理解本发明，下面将参考附图，附图中相同的附图