带有包括楔状体锁定元件的锁定元件的空转气门驱动系统的制作方法
【专利说明】带有包括楔状体锁定元件的锁定元件的空转气门驱动系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2011 年 7 月 27 日提交的、题为 “Combined Engine Braking AndPositive Power Engine Lost Mot1n Valve Actuat1n System” 的共同待决美国专利申请N0.13/192, 330的部分继续申请，该在先申请要求2010年7月27日提交的、题为“Combined Engine Braking And Positive Power Engine Lost Mot1n Valve Actuat1nSystem”的美国专利申请N0.61/368，248的优先权，这些申请的教导都被以引用并入本文。
技术领域
[0003]本公开总体上涉及用于驱动内燃机中的一个或多个发动机气门的系统和方法。具体地，本公开的实施例涉及利用空转系统进行气门驱动的系统和方法。
【背景技术】
[0004]内燃机中的气门驱动被需要以使发动机产生正功率，并且也可被用于产生辅助气门动作。在正功率期间，进气门可被打开以允许燃料和空气进入气缸进行燃烧。一个或多个排气门可被打开以允许燃烧气体从气缸逃逸。进气、排气、和/或辅助气门也可以在正功率期间在排气再循环(EGR)的不同时刻被打开以改进排放。
[0005]发动机气门驱动在发动机不用于产生正功率时也可以被用于产生发动机制动和制动气体再循环(BGR)。在发动机制动期间，一个或多个排气门可被选择性打开以至少暂时将发动机转换成空气压缩机。这样做时，发动机产生减速马力以帮助车辆减速。这能够为操作者提供对车辆的增加的控制并且大大减少对车辆刹车片的磨损。
[0006]发动机气门可被驱动以产生压缩释放式制动和/或泄气式制动。压缩释放式发动机制动器或缓速器的操作是已知的。当活塞在其压缩冲程期间向上移动时，被捕获在气缸中的气体被压缩。压缩气体对抗活塞的向上运动。在发动机制动操作期间，随着活塞接近上止点(TDC)，至少一个排气门被打开以将气缸中的压缩气体释放到排气总管，防止存储在压缩气体中的能量在随后的膨胀下行冲程中被返回到发动机。这样，发动机产生减速马力以帮助车辆减速。现有技术的压缩释放式发动机制动器的例子通过被以引用方式并入本文的美国专利N0.3，220，392的公开内容提供了。
[0007]泄气式发动机制动器的操作很久以来已经已知了。在发动机制动过程中，除了正常排气门升程之外，排气门在全部剩余的发动机循环期间(全循环泄气式制动)或在循环的一部分期间(部分循环泄气式制动)可被保持持续轻微打开。部分循环泄气式制动和全循环泄气式制动的主要区别在于前者在大部分进气冲程期间没有排气门升程。利用泄气式发动机制动器的系统和方法的例子在被以引用方式并入本文的美国专利N0.6，594，996的公开内容中提供了。
[0008]制动气体再循环(BGR)的基本原理也已经已知了。在发动机制动期间，从发动机气缸至排气总管的发动机排气的气体压力大于进气总管的气体压力。BGR操作允许这些排气的一部分在气缸活塞的进气和/或膨胀冲程期间向回流到发动机气缸内。特别地，BGR可通过当发动机气缸活塞位于进气和/或膨胀冲程结束时的下止点位置附近时打开排气门实现。在发动机制动循环期间气体到发动机气缸内的再循环可被利用以提供很大益处。
[0009]在许多内燃机中，发动机进气和排气门可通过固定轮廓凸轮、并且更具体地通过可以是每个凸轮的一体部分的一个或多个固定凸起部或凸块来打开和关闭。如果进气和排气门的正时和升程可以改变，则可获得一些益处，比如增加的性能、提高的燃料经济性、降低的排放、和更好的车辆驾驶性。然而，使用固定轮廓凸轮使得很难调节发动机气门升程的正时和/或量值，以优化它们用于各种发动机操作环境。
[0010]在使用固定轮廓凸轮的情况下，调节气门正时和升程的一个方法是在气门和凸轮之间的配气机构联动装置(valve train linkage)中提供“空转”装。空转是适用于利用可变长度的机械、液压、或其它联动装置组件来改变被凸轮轮廓禁止(proscribed)的气门运动的一类技术方案的术语。在空转系统中，凸轮凸起部可提供在发动机操作环境的整个范围内所需的“最大”(最长驻留时间和最大升程)运动。可变长度系统可被包括在配气机构联动装置中，将被打开的气门的中间体和凸轮提供该最大运动，以减除或减少由凸轮传授给该气门的运动的一部分或全部。
[0011]—些空转系统可在高速下操作并且能够改变发动机气门从一个发动机循环到另一个发动机循环的打开和/或关闭时间。这种系统在这里被称为可变气门驱动(VVA)系统。VVA系统可以是液压空转系统或电磁系统。已知的VVA系统的例子在被以引用方式并入本文的美国专利N0.6，510，824中公开了。
[0012]发动机气门正时也可以利用凸轮相移改变。凸轮移相器使凸轮凸起部驱动配气机构元件、比如摇臂的时间相对于发动机的曲柄角改变。已知的凸轮相移系统的例子在被以引用方式并入本文的美国专利N0.5，934，263中公开了。
[0013]成本、包装和尺寸是通常可以决定发动机气门驱动系统的满意度的因素。可被添加到现有的发动机的其它系统通常费用过高，并且由于它们的体积尺寸很大可能具有额外的空间要求。业已存在的发动机制动系统可避免高成本或额外包装，但这些系统的尺寸以及附加构件的数量可能通常导致较低的可靠性和尺寸困难。因此通常希望提供一种可以具有低成本、提供高性能和可靠性、但不添加空间或包装难度的整体式发动机气门驱动系统。
[0014]本公开的系统和方法的实施例在需要正功率的气门驱动、发动机制动气门动作和/或BGR气门动作的发动机中可能是特别有用的。本公开的一些但不必须所有实施例可以提供单独利用空转系统和/或与凸轮相移系统、第二空转系统、和可变气门驱动系统相结合来选择性地驱动发动机气门的系统和方法。本公开的一些但不必须所有实施例可以提供在发动机制动操作期间的改进的发动机性能和效率。本公开的实施例的其它优势部分在后面的说明书中进行了阐述，部分对于本领域内的普通技术人员来说从说明书中和/或从在这里描述的教导实践中是显而易见的。
【发明内容】
[0015]响应于前述挑战，申请人具有用于驱动一个或多个发动机气门的系统的各种实施例，该系统包括空转组件，空转组件包括锁定元件用于选择性地锁定和解锁设置于配气机构内的装置的锁定机构，使得运动可以同样选择性地被施加到，或防止施加到，一个或多个发动机气门。在实施例中，锁定元件包括楔状体，楔状体具有根据圆台限定并且被配置用于接合形成在壳体上的外槽口的至少一个楔状体倾斜表面，外槽口包括也根据圆台限定的外槽口倾斜表面。在一实施方式中，锁定机构被液压驱动。
[0016]在另一实施例中，该装置包括壳体，设置于壳体中的壳体孔内的锁定机构和也设置于壳体孔内的缓冲器。
[0017]在又另一实施例中，外槽口被配置用于当锁定元件与外槽口相接合时允许锁定元件沿壳体孔的纵向轴线移动。根据本实施例，外槽口的竖直高度(即，沿纵向轴线的尺寸)可大于锁定元件的竖直高度，并且可进一步在小于锁定元件的竖直高度的两倍或甚至大于锁定元件的竖直高度的两倍的范围内。
[0018]应理解前述综述和下面的详细解释仅仅是示例性的和说明性的并且不是所要保护的本发明。
【附图说明】
[0019]为了帮助理解本发明，现在参考附图，附图中，相同的参考字符表示相同的元件。
[0020]图1是根据本公开的第一实施例配置的气门驱动系统的示图。
[0021]图2是根据本公开的第一实施例配置的主摇臂和锁定的气门横梁的剖面示意框图。
[0022]图3是根据本公开的第一实施例配置的发动机制动摇臂的剖面示意框图。
[0023]图4是根据本公开的可选实施例的可选发动机制动气门驱动装置的示意框图。
[0024]图5是示意出由本公开的实施例提供的两循环发动机制动操作模式期间的排气和进气门驱动的图线。
[0025]图6是示意出由本公开的实施例提供的两循环发动机制动操作模式期间的排气门驱动的图线。
[0026]图7是示意出由本公开的实施例提供的失效操作模式期间的排气门驱动的图线。
[0027]图8是示意出由本公开的实施例提供的两循环发动机制动操作模式期间的排气和进气门驱动的图线。
[0028]图9是示意出由本公开的实施例提供的两循环压缩释放式和部分泄气式发动机制动操作模式期间的排气和进气门驱动的图线。
[0029]图10是根据本公开的第二可选实施例处于锁定位置中的解耦用发动机气门横梁或发动机制动气门驱动装置的剖面示意框图。
[0030]图11是根据本公开的第二可选实施例处于解锁位置中的解耦用发动机气门横梁或发动机制动气门驱动装置的剖面示意框图。
[0031]图12是在本公开的第二可选实施例中使用的楔状体锁定元件的第一示图。
[0032]图13是在本公开的第二可选实施例中使用的楔状体锁定元件的第二示图。
[0033]图14示意出根据本公开的楔状体锁定元件的侧视图和仰视图。
[0034]图15示意出根据本公开的可选楔状体锁定元件的侧视图。
[0035]图16和17不意出根据本公开的具有外槽口的壳体。
[0036]图18是在本公开的第二可选实施例中使用的楔状体锁定元件的剖面的放大示意框图。
[0037]图19是本公开的第二可选实施例的所选元件的示图。
[0038]图20是以部分切除了的方式示意的本公开的第三可选实施例的示图。
[0039]图21和22是在图20中示出的空转系统的剖面示意框图。
[0040]图23是示意出本公开的第四可选实施例的剖面示意框图，如在摇臂中提供的。
[0041]图24是示意出图23所示的空转系统被安装在推管上的剖面示意框图。
[0042]图25是示意出本公开的第五可选实施例的剖面示意框图。
[0043]图26是示意出本公开的第六可选实施例的剖面示意框图。
[0044]图27是示意出本公开的第七可选实施例的剖面示意框图。
[0045]图28是示意出本公开的第八可选实施例的剖面示意框图。
【具体实施方式】
[0046]现在详细参考本公开的系统和方法的实施例，其例子在附图中示出了。本公开的实施例包括驱动一个或多个发动机气门的系统和方法。
[0047]在图1中本公开的第一实施例被示出为气门驱动系统10。气门驱动系统10可包括主排气摇臂200，用于驱动排气门以提供发动机制动的装置100，主进气摇臂400，和用于驱动进气门以提供发动机制动的装置300。在优选实施例中，如图1中所示，用于驱动排气门以提供发动机制动的装置100是发动机制动排气摇臂，用相同的参考标记表示，用于驱动进气门以提供发动机制动的装置300是发动机制动进气摇臂，用相同