使用发动机制动机构用于排气门提前开启的发动机系统和操作方法
使用发动机制动机构用于排气门提前开启的发动机系统和操作方法
【专利摘要】一种用于内燃式发动机的气门驱动系统被公开。该发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸。用于所述排气门的气门驱动系统包括：具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门；和具有排气门提前开启(EEVO)凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门。所述气门驱动系统可提供对这两组汽缸而言(i)主排气门驱动连同或不连同压缩释放驱动与(ii)主排气门驱动连同或不连同EEVO的任意组合。
【专利说明】使用发动机制动机构用于排气门提前开启的发动机系统和操作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于在内燃式发动机中控制发动机燃烧室气门的系统和方法。特别地，本发明涉及用于提供一个或多个发动机气门的空动(lost mot1n)发动机气门驱动的系统和方法，优选地但非必要地包括空动发动机制动和排气门提前开启(EEVO)。
【背景技术】
[0002]典型地,发动机燃烧室气门，例如进气门和排气门，被朝向气门关闭位置弹簧偏压。在很多内燃式发动机中，发动机气门可以被发动机内的固定轮廓的凸轮，也就是通过气门机构元件，打开和关闭。更特别地，气门可以通过一个或多个固定凸角打开或关闭，这些凸角可以是凸轮中的每个的整体部分。在某些情况下，使用固定轮廓的凸轮导致很难调节发动机气门升程的定时和/或量。然而，可能希望调节各种发动机操作工况例如有功功率操作与发动机制动操作工况下，或有功功率和发动机制动操作期间的不同发动机转速下的气门打开次数和/或升程。
[0003]用于对指定的固定凸轮轮廓调整气门定时和升程的方法是在发动机气门和凸轮之间的气门机构连接中引入“空动”装置。空动是应用于利用具有可变长度的机械、液压或其它连接构件来更改由凸轮轮廓控制的气门动作的一类技术方案的术语。空动系统可以包括被包含在凸轮和发动机气门之间的气门机构连接内的可变长度装置。凸轮上的凸角可以提供一系列发动机操作工况所需的“最大”(最长的停顿和最高的升程)动作。当被完全展开时，可变长度装置(或空动系统)可以将所有凸轮运动传递给气门，且当被完全缩回时，不传递或传递被减少量的凸轮运动到气门上。通过选择性地减小空动系统的长度，由凸轮施加到气门上的运动的一部分或全部可以被有效地减去或“丢失”。
[0004]通过使用可液压伸出和收缩的活塞组件，基于液压的空动系统可以提供一种可变长度的装置。当活塞被收缩到其液压腔内时，装置的长度被缩短，而当活塞被伸出液压腔时装置的长度被增加。可替代地，基于液压的空动系统可以使用包括主活塞和副活塞的液压回路，液压回路被选择性地装载液压流体以驱动发动机气门。当希望主和副回路“丢失”输入到主活塞上的气门驱动运动时，它们可以被排空液压流体，而当希望从主活塞上传递运动到副活塞和发动机气门上时，回路可以被装载液压流体。一个或多个液压流体控制阀可以被用于控制液压流体流进和流出液压腔或液压回路。
[0005]已知为可变气门驱动(VVA)系统的一种类型的空动系统可以提供多级空动。液压VVA系统可以使用高速控制阀，此处被称为启动阀(启动阀)，用于快速改变主和副空动活塞之间的液压腔或回路内的液压流体的量。启动阀可以能够从腔或回路中快速排空液压流体，由此允许空动系统选择性地丢失发动机气门事件的一部分，从而提供可变级气门驱动。
[0006]在美国专利N0.5，680, 841的空动系统中，一种发动机凸轮轴可以驱动将流体从其液压腔转移到副活塞的液压腔内的主活塞。副活塞反过来作用发动机气门将其打开。空动系统可以包括电磁启动阀，其与包括主和副活塞腔的液压回路连通。电磁阀可以被保持在关闭位置上，以当主活塞被某凸轮凸角作用时将液压流体保留在回路内。在电磁阀保持关闭时，副活塞和发动机气门直接响应于被主活塞的运动转移的液压流体，所述主活塞响应于凸轮凸角的作用往复运动。当电磁阀被打开时，回路可以排空，且由主活塞产生的液压压力的一部分或全部压力可以被回路吸收，而不是被用于移动副活塞和发动机气门。
[0007]通过制造具有额外凸角或隆起的复杂凸轮轮廓以提供除传统的主进气和排气事件之外的辅助气门升程，发动机从空动系统上得到的益处可以得以实现。发动机气门驱动的很多独特模式可以通过包括多凸角凸轮的空动系统产生。空动系统可以被用于选择性地取消或启动由设置在排气凸轮上的各类凸角可能得到的气门升程的不同组合。因此，可能对发动机的有功功率和发动机制动操作都产生明显改善。
[0008]根据本发明的实施方式操作的空动系统和方法实现的一种特殊发动机气门驱动是压缩释放发动机制动操作。在发动机制动过程中，排气门可以被选择性地打开以至少暂时地将内燃式发动机转换为空气压缩机。通过部分地打开活塞上止点位置附近的一个或多个排气门进行压力释放型制动，或通过将一个或多个排气门保持在部分打开的位置得到很多或所有的活塞运动以进行放气型制动，此空气压缩机的作用可以被实现。这样，发动机产生减速马力使车辆慢下来。这可以提供操作者对车辆的增强的控制并相当大程度上减小对车辆脚踏制动的磨损。正确地设计和调节的发动机制动可以产生减速马力，所述减速马力是由有功功率下的发动机产生的操作马力水平的很大一部分或甚至超过该操作马力水平。
[0009]可使用根据本发明的实施方式的系统和方法提供的另一发动机气门驱动是在发动机的有功功率操作过程中的排气门提前开启(EEVO)。EEVO表示在以下时刻开启发动机排气门以用于发动机排气冲程的过程:该时刻早于排气门正常开启以用于汽缸活塞的排气冲程的时刻。本发明的实施方式考虑选择性地开启一个或多个发动机排气门以用于EEV0，早至在排气冲程上的发动机活塞的上止点(TDC)位置后紧接着开始，并晚至在排气冲程上曲轴转角经过TDC后90°角度。在有功功率操作过程中，EEVO操作可提供一个或多个益处，包括但不限于:(i)将燃烧能提供至下游排气通道，以增加涡轮增压器速度并降低涡轮迟滞，以便提高瞬时性能；和(ii)通过提高增压压力而在较低发动机速度下提供较高转矩；和(iii)将排气能量(热量)送至发动机后处理系统，以将其更快地加热(或保持高的温度)，从而可提高后处理系统的效率，并能够以此降低其所需的尺寸和成本。因此，需要一种能够响应于发动机操作工况来选择性地提供EEVO的气门驱动系统。
[0010]本发明的系统和方法实施方式认识到，使用发动机排气门来提供压力释放发动机制动和EEVO的能力将是有益的。因此，需要这样一种空动系统、特别是可变气门驱动空动系统，其可利用单个控制阀、优选是启动阀来控制多于一个发动机气门，以提供压力释放发动机制动和EEVO和/或可能的其他发动机气门驱动。
[0011]对发动机制造商来说，空间和重量因素也是一个值得考虑的问题。因而，希望减小负责气门驱动的发动机子系统的尺寸和重量。本发明的某些实施例旨在通过以下方式满足这些需求:提供一种简单的开-关(On-OfT)空动系统，以便选择性地在有功功率发动机操作过程中提供EEVO和在发动机制动操作过程中提供压缩释放制动。
[0012]本发明的各种实施方式可以满足一个或多个上述要求，并同时还提供其它益处。本发明的其他优点部分地在下面的说明书中进行了阐述，且对本领域内的技术人员来说部分地从本发明的说明书和/或实践中是显而易见的。
【发明内容】
[0013]在具有至少两个汽缸和在每个汽缸和排气歧管之间提供选择性连通的至少一个排气门的内燃式发动机中， 申请人:研制出一种操作该发动机和驱动每个汽缸中的排气门的新颖方法，包括以下步骤:
[0014]提供具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，所述一个或多个第一凸轮适于将气门驱动运动传递至与第一汽缸相关联的第一排气门；提供具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，所述一个或多个第二凸轮适于将气门驱动运动传递至与第二汽缸相关联的第二排气门；和在第一有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
[0015] 申请人:还研制出一种在第二有功功率操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0016] 申请人:还研制出一种在第三有功功率操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0017] 申请人:还研制出一种在第一发动机制动操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0018] 申请人:还研制出一种用于内燃式发动机的新颖的气门驱动系统，所述内燃式发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸，所述气门驱动系统包括:具有第一组排气门的第一组汽缸；具有第二组排气门的第二组汽缸；具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门；具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门；和一个或多个气门机构元件，其将第一凸轮与第一组排气门以及将第二凸轮与第二组排气门连接起来。
[0019] 申请人:还研制出一种新颖的气门驱动系统，该气门驱动系统还包括:发动机控制器，其适于使用所述一个或多个气门机构元件、第一凸轮和第二凸轮来操作发动机，以便提供对这两组汽缸而言(i)主排气门驱动连同或不连同压缩释放驱动与(ii)主排气门驱动连同或不连同EEVO的任意组合。
[0020]应当理解的是，前面的一般性描述和随后的详细描述仅仅是示例性的和解释性的，并未限制要求保护的本发明。通过引用被结合于此并构成说明书的一部分的【专利附图】
【附图说明】本发明的某些实施方式，并与详细的描述共同起解释本发明的原理的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了帮助理解本发明，下面将参照附图，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。附图仅仅是示例性的，并且不应当被理解为限制本发明。
[0022]图1是根据本发明的第一实施方式的发动机气门驱动系统的示意性剖视图。
[0023]图2是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的排气门驱动系统上以提供压缩释放发动机制动和主排气门驱动的第一凸轮轮廓的图。
[0024]图3是示出可通过图2所示的凸轮轮廓提供的压缩释放发动机制动和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0025]图4是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供排气门提前开启和主排气门驱动的第二凸轮轮廓的图。
[0026]图5是示出可通过图4所示的凸轮轮廓提供的排气门提前开启和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0027]图6是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供压缩释放发动机制动和主排气门驱动的第三凸轮轮廓的图。
[0028]图7是示出可通过图6所示的凸轮轮廓提供的压缩释放发动机制动和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0029]图8是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供排气门提前开启和主排气门驱动的第四凸轮轮廓的图。
[0030]图9是示出可通过图8所示的凸轮轮廓提供的排气门提前开启和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0031]图10是具有压缩释放和主排气凸角的凸轮的图示。
[0032]图11是具有EEVO和主排气凸角的凸轮的图示。
[0033]图12是具有主排气凸角的凸轮的图示。
[0034]图13是具有压缩释放或EEVO凸角的凸轮的图示。
[0035]图14是具有压缩释放或EEVO凸角和主排气凸角的凸轮的图示。
【具体实施方式】
[0036]如本文所体现的，本发明包括控制发动机气门的驱动的系统和方法。现在将详细地参照本发明的第一实施方式，其中的一个不例在附图中不出。本发明的第一实施方式在图1中被不为气门驱动系统100。
[0037]本发明的实施方式可用于内燃式发动机以提供发动机制动排气门驱动，其中，一个或多个发动机汽缸提供压缩释放制动和主排气门驱动，同时一个或多个其他发动机汽缸提供EEVO连同主排气门驱动作为非最优发动机制动。另外，本发明的实施方式可用于内燃式发动机以提供有功功率排气门驱动，其中，一个或多个发动机汽缸提供主排气门驱动而不提供(即禁止)压缩释放制动，同时一个或多个发动机汽缸提供主排气门驱动连同或不连同EEV0。此外，本发明的实施方式可用于提供有功功率发动机操作，其中，所有的发动机汽缸中的一部分产生EEVO和主排气门驱动，而其余汽缸中的一个或多个产生主排气门驱动而不产生压缩释放发动机制动。此外，本发明的实施方式可用于提供有功功率发动机操作，其中，所有的发动机汽缸中的一部分产生EEVO和主排气门驱动，而其余汽缸中的一个或多个产生无需加燃料的压缩释放发动机制动以及连同或不连同主排气门驱动。
[0038]图1是能够实施图2-19所示的排气门驱动的示例性气门驱动系统100的示意图。气门驱动系统100可具有汽缸102，活塞104在发动机处于操作的时间过程中可在汽缸102中反复地上下往复运动。在汽缸102的顶部处，存在至少一个进气门106和至少一个排气门108。进气门106和排气门108可开启和闭合以相应地提供与进气通道110和排气通道112的连通。进气门106和排气门108可通过气门驱动子系统114(例如进气门驱动子系统116、有功功率排气门驱动子系统118和发动机制动/EEVO排气门驱动子系统120)开启和闭合。有功功率排气门驱动子系统118和发动机制动/EEVO排气门驱动子系统120在某些实施方式中可集成为单个系统或在其他实施方式中是分开的。
[0039]气门驱动子系统114可包括任何数量的机械式、液压式、液压机械式、电磁式或其他类型的气门机构元件。气门驱动子系统114还可包括共轨或空动系统。在优选的实施方式中，排气门驱动子系统118和/或120优选包括具有一个或多个凸角202、204、212、214、222和/或232的一个或多个凸轮200、210、220和230，如图10-14所示。在优选的实施方式中，排气门驱动子系统118和120还可包括在本领域中已知的并用于将气门驱动运动从凸轮200、210、220和230传递至排气门108的一个或多个摇臂、气门桥和/或推杆管。
[0040]气门驱动子系统114可驱动进气门106和排气门108以产生发动机气门事件，比如但不限于:主进气、主排气、压缩释放制动和EEV0。在本申请中，EEVO定义为:在汽缸活塞膨胀冲程过程中在压缩冲程的TDC之后的点、但是在排气门为主排气门驱动正常开启之前的点处开启排气门。压缩释放(CR)制动定义为:在汽缸活塞压缩冲程过程中在压缩冲程的TDC之前的点提前或接近提前开启排气门。
[0041]气门驱动子系统114可由控制器122控制，以选择性地例如控制发动机气门驱动的量和定时。控制器122可包括任何电子式、机械式、液压式、电动-液压式或其他类型的控制装置，以与气门驱动子系统114通信和使一些或所有可能的进气和和排气门驱动被传递至进气门106和排气门108。控制器122可包括联接至其他发动机构件的微处理器和仪器，以便基于输入参数(比如发动机转速、车辆速度、油温、冷却剂温度、歧管(或端口)温度、歧管(或端口)压力、汽缸温度、汽缸压力、颗粒信息、其他废气参数、驾驶员输入、变速器输入、车辆控制器输入、发动机曲轴转角以及各种其他发动机和车辆参数)来确定和选择发动机气门的适当操作。该信息可通过控制器122用于在各种操作工况下针对各种操作(比如有功功率、发动机制动和EEV0)来控制气门驱动子系统114。
[0042]根据本发明的优选实施方式，图1的气门驱动系统100可提供压缩释放发动机制动排气门事件的开-关控制(on-off control)以及EEVO事件的开-关控制,如图2_19所示。通过改变气门定时(即，发动机气门开启和/或关闭的时刻)，可提高在有功功率和发动机制动过程中的发动机性能。
[0043]图2-19示出了在720度的完整的四发动机循环上的发动机气门升程和凸轮轮廓，其包括沿着水平轴线隔开的两个上止点(TDC)发动机活塞位置和两个下止点(BDC)发动机活塞位置。典型的内燃式发动机的内燃机操作的四个阶段或冲程(即，膨胀、排气、进气和压缩)被标出并旨在限定这四个阶段或冲程。四个单独循环中的每个总体以180度的曲轴转角表示，尽管应当注意，这种阶段和冲程可能不精确对应于180度发动机曲轴转角。
[0044]现在将参照图1-19对图1所示的系统100的提供压缩释放和EEVO气门驱动的使用进行说明。在内燃式发动机中，并参照图2和10，由轮廓700代表的第一组凸轮200可包括压缩释放凸角202和主排气凸角204 (图10)，由压缩释放隆起701和主排气凸角702 (图2)表示。仅具有主排气凸角706的传统凸轮的轮廓被示出以用于比较目的。凸轮200(其轮廓在图2中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图3所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有轮廓700的一个或多个凸轮200可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角701和702传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于压缩释放事件710和主排气事件712。参照图3，如果排气门驱动子系统118和/或120设有复位机构，由凸轮凸角701提供的压缩释放事件710就可采取事件714的形式，如图3所示。
[0045]参照图4和11，在关于图4和11参考的相同内燃式发动机中，由轮廓800代表的第二组一个或多个凸轮210可包括EEVO凸角212和主排气凸角214 (图11)，由EEVO凸角804和主排气凸角802 (图4)表示。仅具有主排气凸角806的传统凸轮的轮廓被示出以用于比较目的。凸轮210(其轮廓在图4中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图5所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有轮廓800的一个或多个凸轮210可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角802和804传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于EEVO事件810、814、818、或810与816之间的任何曲轴转角以及主排气事件812。参照图5，如果排气门驱动子系统118和/或120设有复位机构，由凸轮凸角804提供的EEVO事件810就可采取事件814的形式,如图5所示。
[0046]参考一个替代性实施方式，如图6、7、12和13所示，第一组凸轮220和230可包括主排气凸角222 (图12)和压缩释放凸角232 (图13)，由压缩释放隆起500和主排放隆起502(图6)表示。凸轮220和230(其轮廓在图6中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图7所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有凸角222和轮廓502的一个或多个凸轮220可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角222传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于主排气事件512。关于相同的发动机汽缸，具有凸角232和轮廓500的一个或多个凸轮230可用于:选择性地开启与该相同的发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于压缩释放事件510。
[0047]继续参考该替代性实施方式，如图8、9、12和13所示，第二组凸轮220和230可包括主排气凸角222 (图12)和EEVO凸角232 (图13)，由EEVO隆起600和主排放隆起602 (图8)表示。凸轮220和230 (其轮廓在图8中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图9所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的除了参照关于上述图6和7的那些之外的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有凸角222和轮廓602的一个或多个凸轮220可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角222传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于主排气事件612。关于相同的发动机汽缸，具有凸角232和轮廓600的一个或多个凸轮230可用于:选择性地开启与该相同的发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于EEVO事件610。
[0048]应当理解，如图6-9所示的气门驱动可通过分开且独立的凸轮来提供(如图12-13所示)或通过单个凸轮来提供(如图14所示)。分开且独立的凸轮的使用(如图12-13所示)使得该系统能够通过以具有EEVO凸角的某些凸轮230(如图13所示)替代用于专用发动机制动凸轮而被实施用于现有技术中已知的专用发动机制动系统。
[0049]在本发明的又一替代性实施方式中，可变气门驱动(VVA)空动系统可用于在发动机制动操作过程中选择性地禁止主排气事件712、812、512和/或612。
[0050]对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不背离本发明的范围和精神的情况下对本发明的结构、构造和/或操作进行多种修改和改变。
【权利要求】
1.一种操作内燃式发动机和驱动每个汽缸中的排气门的方法，所述内燃式发动机具有至少两个汽缸和在每个汽缸和排气歧管之间提供选择性连通的至少一个排气门，该方法包括以下步骤: 提供具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，所述一个或多个第一凸轮适于将气门驱动运动传递至与第一汽缸相关联的第一排气门； 提供具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，所述一个或多个第二凸轮适于将气门驱动运动传递至与第二汽缸相关联的第二排气门；和 在第一有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第二有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括: 在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由单个第一凸轮构成，所述单个第一凸轮具有压缩释放凸角和主排气凸角。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有压缩释放凸角和主排气凸角中的一个。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
15.一种用于内燃式发动机的气门驱动系统，所述内燃式发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸，所述气门驱动系统包括: 具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门； 具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门；和 一个或多个气门机构元件，其将第一凸轮与第一组排气门以及将第二凸轮与第二组排气门连接起来。
16.如权利要求15所述的气门驱动系统，其特征在于，还包括: 发动机控制器，其适于以如下操作模式使用所述一个或多个气门机构元件、第一凸轮和第二凸轮来操作发动机: 第一有功功率操作模式，其中，第一组排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二组排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
17.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第二有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
18.如权利要求17所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
19.如权利要求18所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
20.如权利要求17所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
21.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
22.如权利要求21所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
23.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由单个第一凸轮构成，所述单个第一凸轮具有压缩释放凸角和主排气凸角。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
27.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有压缩释放凸角和主排气凸角中的一个。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
【文档编号】F16K31/52GK104321577SQ201380010560
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】S·N·欧内斯特, D·梅赫塔 申请人:雅各布斯车辆系统公司
【专利摘要】一种用于内燃式发动机的气门驱动系统被公开。该发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸。用于所述排气门的气门驱动系统包括：具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门；和具有排气门提前开启(EEVO)凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门。所述气门驱动系统可提供对这两组汽缸而言(i)主排气门驱动连同或不连同压缩释放驱动与(ii)主排气门驱动连同或不连同EEVO的任意组合。
【专利说明】使用发动机制动机构用于排气门提前开启的发动机系统和操作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及用于在内燃式发动机中控制发动机燃烧室气门的系统和方法。特别地，本发明涉及用于提供一个或多个发动机气门的空动(lost mot1n)发动机气门驱动的系统和方法，优选地但非必要地包括空动发动机制动和排气门提前开启(EEVO)。
【背景技术】
[0002]典型地,发动机燃烧室气门，例如进气门和排气门，被朝向气门关闭位置弹簧偏压。在很多内燃式发动机中，发动机气门可以被发动机内的固定轮廓的凸轮，也就是通过气门机构元件，打开和关闭。更特别地，气门可以通过一个或多个固定凸角打开或关闭，这些凸角可以是凸轮中的每个的整体部分。在某些情况下，使用固定轮廓的凸轮导致很难调节发动机气门升程的定时和/或量。然而，可能希望调节各种发动机操作工况例如有功功率操作与发动机制动操作工况下，或有功功率和发动机制动操作期间的不同发动机转速下的气门打开次数和/或升程。
[0003]用于对指定的固定凸轮轮廓调整气门定时和升程的方法是在发动机气门和凸轮之间的气门机构连接中引入“空动”装置。空动是应用于利用具有可变长度的机械、液压或其它连接构件来更改由凸轮轮廓控制的气门动作的一类技术方案的术语。空动系统可以包括被包含在凸轮和发动机气门之间的气门机构连接内的可变长度装置。凸轮上的凸角可以提供一系列发动机操作工况所需的“最大”(最长的停顿和最高的升程)动作。当被完全展开时，可变长度装置(或空动系统)可以将所有凸轮运动传递给气门，且当被完全缩回时，不传递或传递被减少量的凸轮运动到气门上。通过选择性地减小空动系统的长度，由凸轮施加到气门上的运动的一部分或全部可以被有效地减去或“丢失”。
[0004]通过使用可液压伸出和收缩的活塞组件，基于液压的空动系统可以提供一种可变长度的装置。当活塞被收缩到其液压腔内时，装置的长度被缩短，而当活塞被伸出液压腔时装置的长度被增加。可替代地，基于液压的空动系统可以使用包括主活塞和副活塞的液压回路，液压回路被选择性地装载液压流体以驱动发动机气门。当希望主和副回路“丢失”输入到主活塞上的气门驱动运动时，它们可以被排空液压流体，而当希望从主活塞上传递运动到副活塞和发动机气门上时，回路可以被装载液压流体。一个或多个液压流体控制阀可以被用于控制液压流体流进和流出液压腔或液压回路。
[0005]已知为可变气门驱动(VVA)系统的一种类型的空动系统可以提供多级空动。液压VVA系统可以使用高速控制阀，此处被称为启动阀(启动阀)，用于快速改变主和副空动活塞之间的液压腔或回路内的液压流体的量。启动阀可以能够从腔或回路中快速排空液压流体，由此允许空动系统选择性地丢失发动机气门事件的一部分，从而提供可变级气门驱动。
[0006]在美国专利N0.5，680, 841的空动系统中，一种发动机凸轮轴可以驱动将流体从其液压腔转移到副活塞的液压腔内的主活塞。副活塞反过来作用发动机气门将其打开。空动系统可以包括电磁启动阀，其与包括主和副活塞腔的液压回路连通。电磁阀可以被保持在关闭位置上，以当主活塞被某凸轮凸角作用时将液压流体保留在回路内。在电磁阀保持关闭时，副活塞和发动机气门直接响应于被主活塞的运动转移的液压流体，所述主活塞响应于凸轮凸角的作用往复运动。当电磁阀被打开时，回路可以排空，且由主活塞产生的液压压力的一部分或全部压力可以被回路吸收，而不是被用于移动副活塞和发动机气门。
[0007]通过制造具有额外凸角或隆起的复杂凸轮轮廓以提供除传统的主进气和排气事件之外的辅助气门升程，发动机从空动系统上得到的益处可以得以实现。发动机气门驱动的很多独特模式可以通过包括多凸角凸轮的空动系统产生。空动系统可以被用于选择性地取消或启动由设置在排气凸轮上的各类凸角可能得到的气门升程的不同组合。因此，可能对发动机的有功功率和发动机制动操作都产生明显改善。
[0008]根据本发明的实施方式操作的空动系统和方法实现的一种特殊发动机气门驱动是压缩释放发动机制动操作。在发动机制动过程中，排气门可以被选择性地打开以至少暂时地将内燃式发动机转换为空气压缩机。通过部分地打开活塞上止点位置附近的一个或多个排气门进行压力释放型制动，或通过将一个或多个排气门保持在部分打开的位置得到很多或所有的活塞运动以进行放气型制动，此空气压缩机的作用可以被实现。这样，发动机产生减速马力使车辆慢下来。这可以提供操作者对车辆的增强的控制并相当大程度上减小对车辆脚踏制动的磨损。正确地设计和调节的发动机制动可以产生减速马力，所述减速马力是由有功功率下的发动机产生的操作马力水平的很大一部分或甚至超过该操作马力水平。
[0009]可使用根据本发明的实施方式的系统和方法提供的另一发动机气门驱动是在发动机的有功功率操作过程中的排气门提前开启(EEVO)。EEVO表示在以下时刻开启发动机排气门以用于发动机排气冲程的过程:该时刻早于排气门正常开启以用于汽缸活塞的排气冲程的时刻。本发明的实施方式考虑选择性地开启一个或多个发动机排气门以用于EEV0，早至在排气冲程上的发动机活塞的上止点(TDC)位置后紧接着开始，并晚至在排气冲程上曲轴转角经过TDC后90°角度。在有功功率操作过程中，EEVO操作可提供一个或多个益处，包括但不限于:(i)将燃烧能提供至下游排气通道，以增加涡轮增压器速度并降低涡轮迟滞，以便提高瞬时性能；和(ii)通过提高增压压力而在较低发动机速度下提供较高转矩；和(iii)将排气能量(热量)送至发动机后处理系统，以将其更快地加热(或保持高的温度)，从而可提高后处理系统的效率，并能够以此降低其所需的尺寸和成本。因此，需要一种能够响应于发动机操作工况来选择性地提供EEVO的气门驱动系统。
[0010]本发明的系统和方法实施方式认识到，使用发动机排气门来提供压力释放发动机制动和EEVO的能力将是有益的。因此，需要这样一种空动系统、特别是可变气门驱动空动系统，其可利用单个控制阀、优选是启动阀来控制多于一个发动机气门，以提供压力释放发动机制动和EEVO和/或可能的其他发动机气门驱动。
[0011]对发动机制造商来说，空间和重量因素也是一个值得考虑的问题。因而，希望减小负责气门驱动的发动机子系统的尺寸和重量。本发明的某些实施例旨在通过以下方式满足这些需求:提供一种简单的开-关(On-OfT)空动系统，以便选择性地在有功功率发动机操作过程中提供EEVO和在发动机制动操作过程中提供压缩释放制动。
[0012]本发明的各种实施方式可以满足一个或多个上述要求，并同时还提供其它益处。本发明的其他优点部分地在下面的说明书中进行了阐述，且对本领域内的技术人员来说部分地从本发明的说明书和/或实践中是显而易见的。
【发明内容】
[0013]在具有至少两个汽缸和在每个汽缸和排气歧管之间提供选择性连通的至少一个排气门的内燃式发动机中， 申请人:研制出一种操作该发动机和驱动每个汽缸中的排气门的新颖方法，包括以下步骤:
[0014]提供具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，所述一个或多个第一凸轮适于将气门驱动运动传递至与第一汽缸相关联的第一排气门；提供具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，所述一个或多个第二凸轮适于将气门驱动运动传递至与第二汽缸相关联的第二排气门；和在第一有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
[0015] 申请人:还研制出一种在第二有功功率操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0016] 申请人:还研制出一种在第三有功功率操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0017] 申请人:还研制出一种在第一发动机制动操作模式下操作发动机的新颖方法，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，且第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
[0018] 申请人:还研制出一种用于内燃式发动机的新颖的气门驱动系统，所述内燃式发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸，所述气门驱动系统包括:具有第一组排气门的第一组汽缸；具有第二组排气门的第二组汽缸；具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门；具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门；和一个或多个气门机构元件，其将第一凸轮与第一组排气门以及将第二凸轮与第二组排气门连接起来。
[0019] 申请人:还研制出一种新颖的气门驱动系统，该气门驱动系统还包括:发动机控制器，其适于使用所述一个或多个气门机构元件、第一凸轮和第二凸轮来操作发动机，以便提供对这两组汽缸而言(i)主排气门驱动连同或不连同压缩释放驱动与(ii)主排气门驱动连同或不连同EEVO的任意组合。
[0020]应当理解的是，前面的一般性描述和随后的详细描述仅仅是示例性的和解释性的，并未限制要求保护的本发明。通过引用被结合于此并构成说明书的一部分的【专利附图】
【附图说明】本发明的某些实施方式，并与详细的描述共同起解释本发明的原理的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]为了帮助理解本发明，下面将参照附图，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。附图仅仅是示例性的，并且不应当被理解为限制本发明。
[0022]图1是根据本发明的第一实施方式的发动机气门驱动系统的示意性剖视图。
[0023]图2是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的排气门驱动系统上以提供压缩释放发动机制动和主排气门驱动的第一凸轮轮廓的图。
[0024]图3是示出可通过图2所示的凸轮轮廓提供的压缩释放发动机制动和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0025]图4是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供排气门提前开启和主排气门驱动的第二凸轮轮廓的图。
[0026]图5是示出可通过图4所示的凸轮轮廓提供的排气门提前开启和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0027]图6是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供压缩释放发动机制动和主排气门驱动的第三凸轮轮廓的图。
[0028]图7是示出可通过图6所示的凸轮轮廓提供的压缩释放发动机制动和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0029]图8是根据本发明的一个实施方式可作用在如图1所示的发动机气门驱动系统上以提供排气门提前开启和主排气门驱动的第四凸轮轮廓的图。
[0030]图9是示出可通过图8所示的凸轮轮廓提供的排气门提前开启和主排气门驱动的气门升程相对于发动机曲轴转角的图。
[0031]图10是具有压缩释放和主排气凸角的凸轮的图示。
[0032]图11是具有EEVO和主排气凸角的凸轮的图示。
[0033]图12是具有主排气凸角的凸轮的图示。
[0034]图13是具有压缩释放或EEVO凸角的凸轮的图示。
[0035]图14是具有压缩释放或EEVO凸角和主排气凸角的凸轮的图示。
【具体实施方式】
[0036]如本文所体现的，本发明包括控制发动机气门的驱动的系统和方法。现在将详细地参照本发明的第一实施方式，其中的一个不例在附图中不出。本发明的第一实施方式在图1中被不为气门驱动系统100。
[0037]本发明的实施方式可用于内燃式发动机以提供发动机制动排气门驱动，其中，一个或多个发动机汽缸提供压缩释放制动和主排气门驱动，同时一个或多个其他发动机汽缸提供EEVO连同主排气门驱动作为非最优发动机制动。另外，本发明的实施方式可用于内燃式发动机以提供有功功率排气门驱动，其中，一个或多个发动机汽缸提供主排气门驱动而不提供(即禁止)压缩释放制动，同时一个或多个发动机汽缸提供主排气门驱动连同或不连同EEV0。此外，本发明的实施方式可用于提供有功功率发动机操作，其中，所有的发动机汽缸中的一部分产生EEVO和主排气门驱动，而其余汽缸中的一个或多个产生主排气门驱动而不产生压缩释放发动机制动。此外，本发明的实施方式可用于提供有功功率发动机操作，其中，所有的发动机汽缸中的一部分产生EEVO和主排气门驱动，而其余汽缸中的一个或多个产生无需加燃料的压缩释放发动机制动以及连同或不连同主排气门驱动。
[0038]图1是能够实施图2-19所示的排气门驱动的示例性气门驱动系统100的示意图。气门驱动系统100可具有汽缸102，活塞104在发动机处于操作的时间过程中可在汽缸102中反复地上下往复运动。在汽缸102的顶部处，存在至少一个进气门106和至少一个排气门108。进气门106和排气门108可开启和闭合以相应地提供与进气通道110和排气通道112的连通。进气门106和排气门108可通过气门驱动子系统114(例如进气门驱动子系统116、有功功率排气门驱动子系统118和发动机制动/EEVO排气门驱动子系统120)开启和闭合。有功功率排气门驱动子系统118和发动机制动/EEVO排气门驱动子系统120在某些实施方式中可集成为单个系统或在其他实施方式中是分开的。
[0039]气门驱动子系统114可包括任何数量的机械式、液压式、液压机械式、电磁式或其他类型的气门机构元件。气门驱动子系统114还可包括共轨或空动系统。在优选的实施方式中，排气门驱动子系统118和/或120优选包括具有一个或多个凸角202、204、212、214、222和/或232的一个或多个凸轮200、210、220和230，如图10-14所示。在优选的实施方式中，排气门驱动子系统118和120还可包括在本领域中已知的并用于将气门驱动运动从凸轮200、210、220和230传递至排气门108的一个或多个摇臂、气门桥和/或推杆管。
[0040]气门驱动子系统114可驱动进气门106和排气门108以产生发动机气门事件，比如但不限于:主进气、主排气、压缩释放制动和EEV0。在本申请中，EEVO定义为:在汽缸活塞膨胀冲程过程中在压缩冲程的TDC之后的点、但是在排气门为主排气门驱动正常开启之前的点处开启排气门。压缩释放(CR)制动定义为:在汽缸活塞压缩冲程过程中在压缩冲程的TDC之前的点提前或接近提前开启排气门。
[0041]气门驱动子系统114可由控制器122控制，以选择性地例如控制发动机气门驱动的量和定时。控制器122可包括任何电子式、机械式、液压式、电动-液压式或其他类型的控制装置，以与气门驱动子系统114通信和使一些或所有可能的进气和和排气门驱动被传递至进气门106和排气门108。控制器122可包括联接至其他发动机构件的微处理器和仪器，以便基于输入参数(比如发动机转速、车辆速度、油温、冷却剂温度、歧管(或端口)温度、歧管(或端口)压力、汽缸温度、汽缸压力、颗粒信息、其他废气参数、驾驶员输入、变速器输入、车辆控制器输入、发动机曲轴转角以及各种其他发动机和车辆参数)来确定和选择发动机气门的适当操作。该信息可通过控制器122用于在各种操作工况下针对各种操作(比如有功功率、发动机制动和EEV0)来控制气门驱动子系统114。
[0042]根据本发明的优选实施方式，图1的气门驱动系统100可提供压缩释放发动机制动排气门事件的开-关控制(on-off control)以及EEVO事件的开-关控制,如图2_19所示。通过改变气门定时(即，发动机气门开启和/或关闭的时刻)，可提高在有功功率和发动机制动过程中的发动机性能。
[0043]图2-19示出了在720度的完整的四发动机循环上的发动机气门升程和凸轮轮廓，其包括沿着水平轴线隔开的两个上止点(TDC)发动机活塞位置和两个下止点(BDC)发动机活塞位置。典型的内燃式发动机的内燃机操作的四个阶段或冲程(即，膨胀、排气、进气和压缩)被标出并旨在限定这四个阶段或冲程。四个单独循环中的每个总体以180度的曲轴转角表示，尽管应当注意，这种阶段和冲程可能不精确对应于180度发动机曲轴转角。
[0044]现在将参照图1-19对图1所示的系统100的提供压缩释放和EEVO气门驱动的使用进行说明。在内燃式发动机中，并参照图2和10，由轮廓700代表的第一组凸轮200可包括压缩释放凸角202和主排气凸角204 (图10)，由压缩释放隆起701和主排气凸角702 (图2)表示。仅具有主排气凸角706的传统凸轮的轮廓被示出以用于比较目的。凸轮200(其轮廓在图2中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图3所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有轮廓700的一个或多个凸轮200可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角701和702传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于压缩释放事件710和主排气事件712。参照图3，如果排气门驱动子系统118和/或120设有复位机构，由凸轮凸角701提供的压缩释放事件710就可采取事件714的形式，如图3所示。
[0045]参照图4和11，在关于图4和11参考的相同内燃式发动机中，由轮廓800代表的第二组一个或多个凸轮210可包括EEVO凸角212和主排气凸角214 (图11)，由EEVO凸角804和主排气凸角802 (图4)表示。仅具有主排气凸角806的传统凸轮的轮廓被示出以用于比较目的。凸轮210(其轮廓在图4中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图5所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有轮廓800的一个或多个凸轮210可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角802和804传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于EEVO事件810、814、818、或810与816之间的任何曲轴转角以及主排气事件812。参照图5，如果排气门驱动子系统118和/或120设有复位机构，由凸轮凸角804提供的EEVO事件810就可采取事件814的形式,如图5所示。
[0046]参考一个替代性实施方式，如图6、7、12和13所示，第一组凸轮220和230可包括主排气凸角222 (图12)和压缩释放凸角232 (图13)，由压缩释放隆起500和主排放隆起502(图6)表示。凸轮220和230(其轮廓在图6中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图7所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有凸角222和轮廓502的一个或多个凸轮220可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角222传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于主排气事件512。关于相同的发动机汽缸，具有凸角232和轮廓500的一个或多个凸轮230可用于:选择性地开启与该相同的发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于压缩释放事件510。
[0047]继续参考该替代性实施方式，如图8、9、12和13所示，第二组凸轮220和230可包括主排气凸角222 (图12)和EEVO凸角232 (图13)，由EEVO隆起600和主排放隆起602 (图8)表示。凸轮220和230 (其轮廓在图8中示出)可用于通过选择性地使用排气门驱动子系统118和/或120来提供如图9所示的排气门驱动。也就是说，对于发动机中的除了参照关于上述图6和7的那些之外的一个或多个、但不是所有发动机汽缸而言，具有凸角222和轮廓602的一个或多个凸轮220可用于:通过接合排气门驱动子系统118和/或120以将运动从凸轮凸角222传递至排气门108来选择性地开启与该发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于主排气事件612。关于相同的发动机汽缸，具有凸角232和轮廓600的一个或多个凸轮230可用于:选择性地开启与该相同的发动机汽缸关联的一个或多个排气门108，以用于EEVO事件610。
[0048]应当理解，如图6-9所示的气门驱动可通过分开且独立的凸轮来提供(如图12-13所示)或通过单个凸轮来提供(如图14所示)。分开且独立的凸轮的使用(如图12-13所示)使得该系统能够通过以具有EEVO凸角的某些凸轮230(如图13所示)替代用于专用发动机制动凸轮而被实施用于现有技术中已知的专用发动机制动系统。
[0049]在本发明的又一替代性实施方式中，可变气门驱动(VVA)空动系统可用于在发动机制动操作过程中选择性地禁止主排气事件712、812、512和/或612。
[0050]对于本领域的技术人员来说显而易见的是，可以在不背离本发明的范围和精神的情况下对本发明的结构、构造和/或操作进行多种修改和改变。
【权利要求】
1.一种操作内燃式发动机和驱动每个汽缸中的排气门的方法，所述内燃式发动机具有至少两个汽缸和在每个汽缸和排气歧管之间提供选择性连通的至少一个排气门，该方法包括以下步骤: 提供具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，所述一个或多个第一凸轮适于将气门驱动运动传递至与第一汽缸相关联的第一排气门； 提供具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，所述一个或多个第二凸轮适于将气门驱动运动传递至与第二汽缸相关联的第二排气门；和 在第一有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第二有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括: 在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由单个第一凸轮构成，所述单个第一凸轮具有压缩释放凸角和主排气凸角。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有压缩释放凸角和主排气凸角中的一个。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
15.一种用于内燃式发动机的气门驱动系统，所述内燃式发动机具有带有第一组排气门的第一组汽缸和带有第二组排气门的第二组汽缸，所述气门驱动系统包括: 具有压缩释放凸角和主排气凸角的一个或多个第一凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第一组排气门； 具有排气门提前开启凸角和主排气凸角的一个或多个第二凸轮，其适于将气门驱动运动传递至第二组排气门；和 一个或多个气门机构元件，其将第一凸轮与第一组排气门以及将第二凸轮与第二组排气门连接起来。
16.如权利要求15所述的气门驱动系统，其特征在于，还包括: 发动机控制器，其适于以如下操作模式使用所述一个或多个气门机构元件、第一凸轮和第二凸轮来操作发动机: 第一有功功率操作模式，其中，第一组排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二组排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于排气门提前开启事件。
17.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第二有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件而不被驱动用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
18.如权利要求17所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
19.如权利要求18所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
20.如权利要求17所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
21.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第三有功功率操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
22.如权利要求21所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
23.如权利要求16所述的气门驱动系统，其特征在于，所述发动机控制器还适于在第一发动机制动操作模式下操作发动机，其中，第一汽缸中的第一排气门被驱动用于主排气事件和用于压缩释放事件，第二汽缸中的第二排气门被驱动用于主排气事件和用于排气门提前开启事件。
24.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由单个第一凸轮构成，所述单个第一凸轮具有压缩释放凸角和主排气凸角。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
27.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第一凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有压缩释放凸角和主排气凸角中的一个。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由单个第二凸轮构成，所述单个第二凸轮具有排气门提前开启凸角和主排气凸角。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述一个或多个第二凸轮由两个凸轮构成，所述两个凸轮分别具有排气门提前开启凸角和主排气凸角中的一个。
【文档编号】F16K31/52GK104321577SQ201380010560
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年2月25日 优先权日:2012年2月23日
【发明者】S·N·欧内斯特, D·梅赫塔 申请人:雅各布斯车辆系统公司
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