用于内燃机的可变行程阀设备的制作方法

专利名称：用于内燃机的可变行程阀设备的制作方法
技术领域：
本文描述的实施例涉及一种用于控制在流体处理机器中的气体交换过程的设备， 更具体地，涉及一种用于内燃机的阀和气缸盖组件。
背景技术：
诸如例如内燃机、压缩机之类的许多流体处理机器需要精确和有效的气体交换过程以确保最佳的性能。例如，在内燃机的进气冲程期间，必须在发动机的操作循环中的预定时刻将预定量的空气和燃料供应至燃烧室。燃烧室随后在燃烧期间必须被密封，以防止低效的操作和/或对发动机中的各种部件的破坏。在排气冲程期间，在燃烧室中燃烧后的气体必须从燃烧室有效地排出。一些已知的内燃机使用提升阀来控制进入和离开燃烧室的气体流动。已知的提升阀为包括细长阀杆和加宽的密封头的往复阀。在使用时，已知的提升阀朝向燃烧室向内打开，以使密封头与阀座间隔开，由此在阀处于打开位置中时建立起进入或离开燃烧室的流动路径。密封头能够包括成角度的表面，该表面构造成在阀处于关闭位置时与阀座上的对应表面接触以有效地密封燃烧室。但是，已知的提升阀的扩大的密封头阻塞进入或离开燃烧缸的气体流动路径，这可能导致气体交换过程中的低效。此外，扩大的密封头还可能在进入空气中产生涡旋和其他非期望的紊流，这可能不利地影响燃烧。为了最小化这种效果，一些已知的提升阀构造为在关闭位置与打开位置之间行进较大距离。但是，增大阀升程导致较高的寄生损耗、对阀系的较大磨损、在发动机操作期间较大的阀-活塞接触机会、等等。因为已知提升阀的密封头延伸到燃烧室内，所以它们暴露于发动机燃烧的极高的压力和温度，这增大了阀故障或泄漏的可能性。暴露于燃烧条件可能导致例如较大的热膨
5胀、有害的碳沉淀堆积等。此外，这种布置无助于维修和/或替换阀。在许多示例中，例如， 气缸盖必须被移除以维修或替换阀。为了减小泄漏的可能性，已知的提升阀利用较硬的弹簧偏压在关闭位置中。由此， 已知的提升阀常常利用凸轮轴致动，该凸轮轴产生打开阀所必需的较高的力。但是，已知的基于凸轮轴的致动系统根据发动机操作条件来改变阀行程(或升程)、阀动作的正时和/或持续时间的灵活性受限。例如，尽管一些已知的基于凸轮轴的致动系统能够改变阀的打开或持续时间，但是这些变化因阀动作依赖于凸轮轴和/或发动机曲轴的旋转位置而受到限制。因此，阀动作(即，正时、持续时间和/或行程)没有对每个发动机操作条件(例如，低怠速、高速度、完全加载等)优化，而是选取为提供期望的总体性能的折中。一些已知的提升阀利用电致动器致动。但是，这种基于螺线管的致动系统常常需要多个弹簧和/或螺线管以克服偏压弹簧的力。此外，基于螺线管的致动系统需要较高的功率以抵抗偏压弹簧的力来致动阀。由此，存在对用于内燃机及类似系统和装置的改进的阀致动系统的需求。

发明内容
本文描述了气体交换阀及方法。在一些实施例中，设备包括阀和致动器。所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的阀套内的一部分。所述阀构造为在关闭位置与打开位置之间相对于气缸盖移动一距离。所述阀的所述部分限定有流动开口，该流动开口在阀处于打开位置中时与发动机的气缸流体连通。所述致动器构造成选择地改变介于关闭位置与打开位置之间的距离。


图1和图2是示意图，分别示出了根据一实施例的处于第一构造和第二构造中的气缸盖组件；图3和图4是示意图，分别示出了根据一实施例的处于第一构造和第二构造中的气缸盖组件；图5是包括根据一实施例的处于第一构造中的气缸盖组件的发动机的一部分的截面正视图；图6是图5所示的气缸盖组件处于第二构造中时的截面正视图；图7是气缸盖组件的在图5中标记为“7”的部分的截面正视图；图8是气缸盖组件的在图6中标记为“8”的部分的截面正视图；图9是根据一实施例的气缸盖组件的一部分的俯视图；图10和图11分别是图5中所示的阀构件的俯视图和正视图；图12是图11中所示的阀构件沿线12-12截取的截面图；图13是图10-图12中所示的阀构件的透视图；图14是根据一实施例的阀构件的透视图；图15和图16分别是根据一实施例的阀构件的俯视图和正视图；图17是根据一实施例的阀构件的透视图；图18是根据一实施例的阀构件的透视图19是根据一实施例的阀构件的透视图；图20和图21分别是根据一实施例的气缸盖组件的正视截面图和侧视截面图；图22是根据一实施例的气缸盖组件的一部分的正视截面图；图23是根据一实施例的气缸盖组件的正视截面图；图M和图25分别是根据一实施例的气缸盖组件的正视截面图和侧视截面图；图沈是根据一实施例的阀构件的截面图；图27是根据一实施例的具有一维锥形部分的阀构件的透视图；图观是根据一实施例的阀构件的正视图；图四和图30分别是根据一实施例的处于第一构造和第二构造中的气缸盖组件的一部分的正视截面图；图31是根据一实施例的发动机的一部分的俯视图；图32是示意图，其示出了根据一实施例的发动机的一部分；图33是示意图，其示出了图32中所示的以泵辅助模式操作的发动机的一部分；图34-图36是根据一实施例的分别以第一模式和第二模式操作的发动机的阀动作的图示；图37是图5中所示的气缸盖组件的透视分解图；图38是流程图，其示出了组装根据一实施例的发动机的方法；图39是流程图，其示出了维修根据一实施例的发动机的方法；图40和图42是根据一实施例的具有可变行程阀致动器组件的发动机的俯视示意图，该发动机处于关闭位置并且分别处于第一构造和第二构造中；图41和图43是图40和图42中所示的发动机的俯视示意图，该发动机处于打开位置并且分别处于第一构造和第二构造中；图44和45是根据一实施例的具有可变行程阀致动器组件的发动机的俯视示意图，该发动机处于关闭位置并且分别处于第一构造和第二构造中；图46和图47是根据一实施例的发动机的透视图；图48是图46和图47中所示的发动机的气缸盖、进气阀致动器组件、以及排气阀致动器组件的侧视图；图49是图46和图47中所示的发动机的一部分的俯视透视分解图；图50是图46和图47中所示的发动机的进气阀致动器组件的透视分解图；图51和图52是图46和图47中所示的发动机的一部分的侧视截面图，其中进气阀分别处于关闭位置和第一打开位置中；图53是图46和图47中所示的发动机的一部分的侧视截面图，其中进气阀处于第二打开位置中；图M是图49中所示的发动机的进气阀的俯视透视图；图55是图M中所示的进气阀沿图M中的线Xl-Xl截取的侧视截面图；图56是图M中所示的进气阀的正视图；图57是进气阀致动器组件的一部分的截面图；图58是图46和图47中所示的发动机的排气阀致动器组件的透视分解图；图59和图60是图46和图47中所示的发动机的一部分的侧视截面图，其中排气阀分别处于关闭位置和第一打开位置中；图61是图46和图47中所示的发动机的一部分的侧视截面图，其中排气阀处于第二打开位置中；图62是图49中所示的发动机的排气阀的俯视透视图；图63是图62中所示的排气阀沿图62中的线X2-X2截取的侧视截面图；图64是图62中所示的进气阀的正视图；图65是根据一实施例的具有发动机控制单元(ECU)的发动机的示意图；图66-图68是包含在图65中所示的E⑶内的校准表的图示。
具体实施例方式在一些实施例中，设备包括阀和致动器。阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的阀套内的一部分。阀构造成在关闭位置与打开位置之间相对于气缸盖移动一距离。阀的该部分限定有流动开口，该流动开口在阀处于打开位置中时与发动机的气缸流体连通。致动器构造为选择地改变关闭位置与打开位置之间的距离。在一些实施例中，设备包括阀和致动器。阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的流动通道内的一部分。阀构造成在关闭位置与打开位置之间相对于气缸盖移动一距离。阀构造成独立于发动机的曲轴的旋转移动。当阀处于打开位置中时，阀设置在发动机的气缸的外部。致动器构造为选择地改变关闭位置与打开位置之间的距离。在一些实施例中，设备包括阀、偏压构件和致动器。阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的流动通道内的一部分。阀构造成在关闭位置与打开位置之间相对于气缸盖移动一距离。阀构造成独立于发动机的曲轴的旋转移动。可例如为弹簧之类的偏压构件构造成将阀朝向关闭位置偏压。偏压构件构造成在阀处于关闭位置中时对阀施加力。致动器构造成选择地改变关闭位置与打开位置之间的距离。当阀处于关闭位置中时，由偏压构件对阀施加的力维持在基本恒定的值。类似表述，当阀处于关闭位置中时，致动器构造成选择地改变阀行程而不会改变由偏压构件对阀施加的力。图1和图2分别是根据一实施例的处于第一构造和第二构造中的气缸盖组件130 的示意图。气缸盖组件130包括气缸盖132和阀构件160。气缸盖132具有内表面134，该内表面134限定出具有纵向轴线Lp的阀套138。阀构件160具有锥形部分162，该锥形部分162限定有两个流动通道168并且具有纵向轴线Lv。锥形部分162包括两个密封部分 172，其中的每一个均设置为与流动通道168中的一个相邻。锥形部分162包括第一侧表面 164和第二侧表面165。锥形部分162的第二侧表面165与纵向轴线Lv以锥角θ角偏移， 由此产生锥形部分162的锥度。尽管第一侧表面164示出为基本平行于纵向轴线Lv，由此导致不对称的锥形部分162，但是在一些实施例中，第一侧表面164角偏移，以使锥形部分 162关于纵向轴线Lv对称。尽管锥形部分162示出为包括限定有锥角Θ的线性锥度，但是在一些实施例中，锥形部分162能够包括非线性锥度。阀构件160可往复运动地设置在阀套138内，以使阀构件160的锥形部分162能够在阀套138内沿锥形部分162的纵向轴线Lv移动。在使用时，气缸盖组件130能够被置于第一构造(图1)和第二构造(图2)中。如图1所示，当处于第一构造中时，阀构件160 处于第一位置中，在该第一位置中，密封部分172设置为与气缸盖132的内表面134隔开，以使每个流动通道168与在气缸盖132外部的区域137流体连通。如图2所示，气缸盖组件132通过使阀构件160沿纵向轴线Lv沿由标记为A的箭头所指示的方向向内移动而被置于第二构造中。当处于第二构造中时，密封部分172与气缸盖132的内表面134的一部分接触，以使每个流动通道168与在气缸盖132外部的区域137流体隔离。尽管整个阀构件160示出为锥形，但是在一些实施例中，阀构件的仅一部分为锥形。例如，如将在本文中讨论的，在一些实施例中，阀构件能够包括一个或更多个非锥形部分。在其他实施例中，阀构件能够包括多个锥形部分。尽管流动通道168示出为与阀构件160的纵向轴线Lv基本垂直，但是在一些实施例中，流动通道168能够与纵向轴线Lv角偏移。此外，在一些实施例中，阀构件160的纵向轴线Lv不需要与阀套138的纵向轴线Lp重合。例如，在一些实施例中，阀构件的纵向轴线能够与阀套的纵向轴线偏移并与该纵向轴线平行。在其他实施例中，阀的纵向轴线能设置为与阀套的纵向轴线成角度。如所示，锥形部分162的纵向轴线Lv与阀构件的纵向轴线重合。因此，贯穿本说明书，锥形部分的纵向轴线可以指的是阀构件的纵向轴线并且反之亦然。但是，在一些实施例中，锥形部分的纵向轴线能够与阀构件的纵向轴线偏移。例如，在一些实施例中，如下述的第一阀杆部分和/或第二阀杆部分能够与锥形部分角偏移，以使阀构件的纵向轴线与锥形部分的纵向轴线偏移。尽管气缸盖组件30示出为具有第一构造(即，打开构造)和第二构造(即，关闭构造)，其中，在第一构造中，流动通道168与在气缸盖132外部的区域137流体连通，在第二构造中，流体通道168与在气缸盖132外部的区域137流体隔离，但是在一些实施例中， 第一构造可以是关闭构造而第二构造可以是打开构造。在其他实施例中，气缸盖组件130 能够具有多于两个的构造。例如，在一些实施例中，气缸盖组件能够具有多个打开构造，例如部分打开构造和完全打开构造。图3和图4分别是根据一实施例的处于第一构造和第二构造中的发动机200的一部分的示意图。发动机200包括气缸盖组件230、气缸203和气体歧管210。气缸203联接至气缸盖组件230的第一表面235并且能够例如是由发动机本体(未示出)限定的燃烧缸。气体歧管210联接至气缸盖组件230的第二表面236并且能够是例如进气歧管或排气歧管。尽管第一表面235和第二表面236示出为相互平行并且设置在气缸盖232的相对侧上，但是在其他实施例中，第一表面和第二表面能够彼此相邻。在又一实施例中，气体歧管和气缸能够联接至气缸盖的相同表面。气缸盖组件230包括气缸盖232和阀构件沈0。气缸盖232具有内表面234，该内表面234限定出具有纵向轴线Lp的阀套238。气缸盖232还限定有两个气缸流动通道248 和两个气体歧管流动通道对4。气缸流动通道M8中的每一个均与气缸203和阀套238流体连通。类似地，气体歧管流动通道M4中的每一个均与气体歧管210和阀套238流体连通。尽管气缸流动通道M8中的每一个均示出为与其他气缸流动通道248流体隔离，但是在其他实施例中，气缸流动通道248能够彼此流体连通。类似地，尽管气体歧管流动通道 244中的每一个均示出为与另一气体歧管流动通道244流体隔离，但是在其他实施例中，气体歧管流动通道244能彼此流体连通。阀构件260具有锥形部分沈2，该锥形部分262具有纵向轴线Lv和相对于纵向轴
9线Lv的锥角θ。锥形部分沈2限定有两个流动通道268并且包括两个密封部分272，这两个密封部分272中的每一个均设置为与流动通道268中的一个相邻。尽管示出为一维不对称的锥形，但是在一些实施例中，锥形部分能够是关于纵向轴线Lv对称的锥形。在其他实施例中，如此处更详细讨论的，锥形部分能够是关于纵向轴线Lv的二维锥形。阀构件260设置在阀套238内，以使阀构件沈0的锥形部分沈2能够在阀套238 内沿其纵向轴线Lv移动。在使用时，发动机200能够被置于第一构造(图3)和第二构造 (图4)中。如图3所述，当处于第一构造中时，阀构件260处于第一位置中，在该第一位置中，每个流动通道268均与气缸流动通道Μ8中的一个和气体歧管流动通道244中的一个流体连通。以该方式，气体歧管210与气缸203流体连通。尽管流动通道268示出为在发动机处于第一构造中时与气缸流动通道248及气体歧管流动通道244对准，但是在其他实施例中，流动通道268不需要直接对准。换言之，流动通道沈8、对8、对可以在发动机200 处于第一构造中时偏移，但是气体歧管210仍与气缸203流体连通。如图4所示，当气缸200处于第二构造中时，阀构件260处于第二位置中，沿由标记为B的箭头所指示的方向与第一位置轴向偏移。在第二构造中，密封部分272与气缸盖 232的内表面234的一部分接触，以使每个流动通道268与气缸流动通道248流体隔离。以该方式，气缸203与气体歧管210流体隔离。图5是根据一实施例的发动机300的一部分的截面正视图，该发动机300包括处于第一构造中的气缸盖组件330。图6是处于第二构造中的气缸盖组件330的截面正视图。 发动机300包括发动机本体302和联接至发动机本体302的气缸盖组件330。发动机本体 302限定出具有纵向轴线Lc的气缸303。活塞304设置在气缸303内，以使活塞304能够沿气缸303的纵向轴线Lc往复运动。活塞304通过连接杆306联接至具有偏心曲柄307的曲轴308，以使活塞在气缸303内往复运动，曲轴308围绕其纵向轴线(未示出)旋转。以该方式，活塞304的往复运动能够被转变为旋转运动。气缸盖组件330的第一表面335联接至发动机本体302，以使第一表面335的一部分覆盖气缸303的上部分，由此形成燃烧室309。尽管第一表面335的覆盖气缸303的部分示出为弯曲且与活塞的顶表面角偏移，但是在一些实施例中，因为气缸盖组件330不包括突出到燃烧室内的阀，所以气缸盖组件的形成燃烧室的一部分的表面能够具有任意合适的几何形状设计。例如，在一些实施例中，气缸盖组件的形成燃烧室的一部分的表面能够为平坦的并且平行于活塞的顶表面。在其他实施例中，气缸盖组件的形成燃烧室的一部分的表面能够弯曲以形成半球形的燃烧室、斜顶形燃烧室等。限定有内部区域312的气体歧管310联接至气缸盖组件330的第二表面336，以使气体歧管310的内部区域312与第二表面336的一部分流体连通。如此处详细描述的，该布置允许例如空气的气体或燃烧副产物经由气缸盖组件330和气体歧管310传输进或传输出气缸303。尽管示出为包括单个气体歧管310，但是在一些实施例中，发动机能够包括两个或更多个气体歧管。例如，在一些实施例中，发动机能够包括构造成将空气和/或空气-燃料混合物向气缸盖供应的进气歧管、以及构造成将排气远离气缸盖传输的排气歧管。此外，如所示，在一些实施例中，第一表面335可与第二表面336相对，以使进入和 /或离开气缸303的气体流动能够沿着基本直线的线路发生。在这种布置中，燃料喷射装置 (未示出)能够在气缸流动通道348的正上方设置在进气歧管(未示出)中。以该方式，喷射的燃料能够被传送到气缸303内而不会发生一系列的弯曲。沿燃料路径消除弯曲能够减小燃料碰撞和/或壁部变湿，由此得到较高效的发动机性能，例如改进的瞬态响应。气缸盖组件330包括气缸盖332和阀构件360。气缸盖332具有内表面334，该内表面334限定出具有纵向轴线Lp的阀套338。气缸盖332还限定有四个气缸流动通道348 和四个气体歧管流动通道344。气缸流动通道348中的每一个均与气缸盖332的第一表面 335相邻，并且与气缸303和阀套338流体连通。类似地，气体歧管流动通道344中的每一个均与气缸盖332的第二表面336相邻，并且与气体歧管310和阀套338流体连通。气缸流动通道348中的每一个均与对应的气体歧管流动通道344对准。在该布置中，当气缸盖组件330处于第一(或打开)构造(参见，例如图5和图7)中时，气体歧管310与气缸303 流体连通。相反地，当气缸盖组件330处于第二(或关闭)构造(参见，例如图6和图8) 中时，气体歧管310与气缸303流体隔离。阀构件360具有锥形部分362、第一阀杆部分376和第二阀杆部分377。第一阀杆部分376联接至阀构件360的锥形部分362的一端，并且构造成与凸轮轴314的阀瓣315 接合。第二阀杆部分377联接至锥形部分362的与第一阀杆部分376相反的一端并且构造成与弹簧318接合。弹簧318的一部分容纳在端板323内，该端板323可移除地联接至气缸盖332，以使端板323压缩弹簧318抵靠第二阀杆部分377，由此沿由图6中的箭头D所指示的方向偏压阀构件360。阀构件360的锥形部分362限定有穿过其中的四个流动通道368。锥形部分包括八个密封部分372(参见，例如图10、图11和图13)，这八个密封部分372中的每一个均设置为与流动通道368中的一个相邻，并且围绕锥形部分362的外表面363的周缘连续地延伸。阀构件360设置在阀套338内，以使阀构件360的锥形部分362能够在阀套338内沿阀构件360的纵向轴线Lv移动。在一些实施例中，阀套338包括表面352，该表面352构造成与阀构件360上的对应表面380接合，以限制阀构件360在阀套338内的运动范围。在使用时，当凸轮轴314旋转以使阀瓣315的偏心部分与阀构件360的第一阀杆 376接触时，由阀瓣315对阀构件360施加的力足以克服由弹簧318对阀构件360施加的力。因此，如图5所示，阀构件360在阀套338内沿着阀构件360的纵向轴线Lv沿箭头C 的方向移动到第一位置中，由此将气缸盖组件330置于打开构造中。当处于打开构造中时， 阀构件360设置在阀套338内，以使每个流动通道368与气缸流动通道348中的一个及气体歧管流动通道344中的一个对准并流体连通。以该方式，气体歧管310沿着由图7中标记为E的箭头所指示的流动路径与气缸303流体连通。当凸轮轴314旋转以使凸轮轴凸角315的偏心部分不与阀构件360的第一阀杆 376接触时，由弹簧318施加的力足以使阀构件360沿箭头D的方向移动到与第一位置轴向偏移的第二位置中，由此将气缸盖组件330置于关闭构造中(参见图6)。当处于关闭构造中时，每个流动通道368与对应的气缸流动通道348及气体歧管流动通道344偏移。此外， 如图8所示，当处于关闭构造中时，密封部分372中的每一个与气缸盖332的内表面334的一部分接触，以使每个流动通道368与气缸流动通道348流体隔离。以该方式，气缸303与气体歧管310流体隔离。尽管气缸盖组件330描述为构造成在处于关闭构造中时使流动通道368与气缸流动通道348流动隔离，但是在一些实施例中，密封部分372能够构造成与气缸盖332的内表面334的一部分接触，以使每个流动通道368与气缸盖流动通道348及气体歧管流动通道 344流体隔离。在其他实施例中，密封部分372能够构造成与气缸盖332的内表面334的一部分接触，以使每个流动通道368仅与气体歧管流动通道344流体隔离。尽管气缸流动通道348中的每一个均示出为与其他气缸流动通道348流体隔离， 但是在一些实施例中，气缸流动通道348能够彼此流体连通。类似地，尽管气体歧管流动通道344中的每一个均示出为与其他气体歧管流动通道344流体隔离，但是在其他实施例中， 气体歧管流动通道344能够彼此流体连通。尽管气缸303的纵向轴线Lc示出为与阀套338的纵向轴线Lp和阀360的纵向轴线Lv基本垂直，但是在一些实施例中，气缸的纵向轴线能够与阀套的纵向轴线和/或阀构件的纵向轴线以除90度以外的角度偏移。在又一实施例中，气缸的纵向轴线能够与阀套的纵向轴线和/或阀构件的纵向轴线基本平行。类似地，如上述，阀构件360的纵向轴线Lv 不需要与阀套338的纵向轴线Lp重合或平行。在一些实施例中，凸轮轴314设置在气缸盖332的一部分内。端板322可移除地联接至气缸盖332以允许接近凸轮轴314和第一阀杆部分376，用于组装、维修和/或调节。 在其他实施例中，凸轮轴设置在可拆卸地联接至气缸盖的单独的凸轮箱(未示出)内。类似地，端板323可拆卸地联接至气缸盖332以允许接近弹簧318和/或阀构件360，用于组装、维修、替换和/或调节。在一些实施例中，弹簧318是构造成对阀构件360施加力的卷簧，由此确保密封部分372与内表面334在气缸盖组件330处于关闭构造中时保持接触。弹簧318能够由任意合适的材料，例如不锈钢弹簧丝构成，并且能够制造成产生合适的偏压力。但是，在一些实施例中，气缸盖组件能够包括任意合适的偏压构件以确保密封部分372与内表面334在气缸盖组件330处于关闭构造中时保持接触。例如，在一些实施例中，气缸盖组件能够包括悬臂弹簧、贝氏弹簧、片簧等。在其他实施例中，气缸盖组件能够包括构造为对阀构件施加偏压力的弹性构件。在又一实施例中，气缸盖组件能够包括构造为对阀构件施加偏压力的致动器，比如气动致动器、液压致动器、电致动器和/或类似物。尽管第一阀杆部分376示出为和描述为与凸轮轴314的阀瓣315直接接触，但是在一些实施例中，发动机和/或气缸盖组件能够包括设置在凸轮轴与第一阀杆部分之间、 例如为可调节挺杆之类的构造成维持预定阀隙设定值的构件。在其他实施例中，发动机和/ 或气缸盖组件能够包括设置在凸轮轴与第一阀杆部分之间的液压提升装置，以确保阀构件与凸轮轴恒定接触。在其它实施例中，发动机和/气缸盖组件能够包括随动构件，例如设置在第一阀杆部分之间的随动辊。类似地，在一些实施例中，发动机能够包括与弹簧相邻设置的一个或更多个部件。例如，在一些实施例中，第二阀杆部分能够包括弹簧保持器，例如套、 卡具等。在其他实施例中，阀旋转器能够设置为与弹簧相邻。尽管气缸盖332示出为和描述为联接至发动机本体302的单独部件，但是在一些实施例中，气缸盖332和发动机本体302能够一体地制造，由此消除对于气缸盖垫片和气缸盖安装螺栓的需求。在一些实施例中，例如，发动机本体和气缸盖能够利用单个模具铸造并且随后被机加工为包括气缸、阀套等。此外，如上述，阀构件能够通过移除端板进行安装和 /或维修。尽管发动机300示出为和描述为包括单个气缸，但是在一些实施例中，发动机能够包括任意布置的任意数量的气缸。例如，在一些实施例中，发动机能够包括串联布置的任意数量的气缸。在其他实施例中，任意数量的气缸能够布置为V形构造、相对构造或放射状构造。类似地，发动机300能够采用任意合适的热力学循环。这种发动机类型能够包括例如柴油发动机，火花点火式发动机，均质压燃(HCCI)发动机，双冲程发动机和/或四冲程发动机。此外，发动机300能够包括任意合适类型的燃料喷射系统，例如多端口燃料喷射、 直喷到气缸内、增碳化油等。尽管气缸盖组件330在上面示出和描述为没有安装孔、火花塞等，但是在一些实施例中，气缸盖组件包括安装孔、火花塞、冷却通道、油钻孔等。尽管气缸盖组件330在上面参照单个阀360和单个气体歧管310进行示出和描述，但是在一些实施例中，气缸盖组件包括多个阀和多个气体歧管。例如，图9示出了包括进气阀构件3601和排气阀构件360E的气缸盖组件330的俯视图。如所示，气缸盖332限定有进气阀套3381，进气阀构件3601设置在该进气阀套3381内；以及排气阀套338E，排气阀构件360E设置在该排气阀套338E内。与上述布置相似，气缸盖332还限定有四个进气歧管流动通道3441、四个排气歧管流动通道344E以及对应的气缸流动通道(图9中未示出)。进气歧管流动通道3441中的每一个均与气缸盖332的第二表面336相邻，并且与进气歧管(未示出)及进气阀套3381流体连通。类似地，排气歧管流动通道344E中的每一个均与气缸盖332的第二表面336相邻，并且与排气歧管(未示出)及排气阀套338E流体连通。进气阀构件3601和排气阀构件360E的操作与上述阀构件360的操作相似，其中每个阀构件均具有第一(或打开)位置和第二(或关闭)位置。在图9中，进气阀构件3601 示出为处于打开位置中，在该打开位置中，由进气阀构件3601的锥形部分3621限定的每个流动通道3681均与其对应的进气歧管流动通道3441及气缸流动通道(未示出)对准。以该方式，进气歧管(未示出)与气缸303流体连通，由此允许将一定装量的气体从进气歧管传送到气缸303内。相反地，排气阀构件360E示出为处于关闭位置中，在该关闭位置中，由排气阀构件360E的锥形部分362E限定的每个流动通道368E均与其对应的排气歧管流动通道344E及气缸流动通道(未示出)偏移。此外，由排气阀构件360E限定的每个密封部分(图9中未示出)均与排气阀套338E的内表面的一部分接触，以使每个流动通道368E 与气缸流动通道(未示出)流体隔离。以该方式，气缸303与排气歧管(未示出)流体隔
1 O气缸盖组件330能够具有与阀构件3601、360E在它们在其相应的第一与第二位置之间移动时的位置的不同组合相对应的不同构造。一个可能的构造包括进气构造，其中，如图9所示，进气阀构件3601处于打开位置中而排气阀构件360E处于关闭位置中。另一可能的构造包括燃烧构造，其中，两个阀均处于它们的关闭位置中。又一可能的构造包括排气构造，其中，进气阀构件3601处于关闭位置中而排气阀构件360E处于打开位置中。又一可能的构造是重叠构造，其中，两个阀均处于它们的打开位置中。与上述操作相似，进气阀构件3601和排气阀构件360E通过凸轮轴314移动，该凸轮轴314包括进气阀瓣3151和排气阀瓣315E。如所示，进气阀构件3601和排气阀构件 360E均分别由弹簧318I、318E偏压在关闭位置中。尽管进气阀瓣3151和排气阀瓣315E示
13出为设置在单个凸轮轴314上，但是在一些实施例中，发动机能够包括移动进气阀构件和排气阀构件的分离的凸轮轴。在其他实施例中，如此处讨论的，进气阀构件3601和/或排气阀构件360E能够由任意合适的装置移动，例如电螺线管、步进马达、液压致动器、气动致动器、压电致动器等。在其它实施例中，进气阀构件3601和/或排气阀构件360E未由弹簧维持在关闭位置中，而是包括与上述用于移动阀的那些相似的机构。例如，在一些实施例中， 阀构件的第一阀杆能够与凸轮轴阀瓣接合，而阀构件的第二阀杆能够与构造成偏压阀构件的螺线管接合。图10-图13分别示出了阀构件360的俯视图、正视图、侧视截面图和透视图。如上述，阀构件具有锥形部分362、第一阀杆部分376和第二阀杆部分377。阀构件360的锥形部分362限定有四个流动通道368。每个流动通道368均延伸穿过锥形部分362并且包括第一开口 369和第二开口 370。在所示的实施例中，流动通道368沿锥形部分362的纵向轴线Lv以距离S间隔开。距离S对应于在从第一构造(打开构造)转变至第二(关闭) 构造时锥形部分362在阀套338内移动的距离。因此，能够通过使流动通道368间隔更近来减小阀构件的行程(或冲程)。在一些实施例中，距离S能够介于2. 3mm与4. 2mm (0. 090 英寸与0.166英寸)之间。在其他实施例中，距离S可能小于2. 3mm(0. 090英寸)或大于 4. 2mm(0. 166英寸)。尽管示出为具有恒定的间距S，但是在一些实施例中，流动通道各自以不同的距离隔开。如在此处更详细讨论的，减小阀构件的冲程能够导致发动机性能的若干改进，例如减小寄生损耗、允许使用较弱的阀簧等。尽管锥形部分362示出为限定有具有窄长形状的四个流动通道，但是在一些实施例中，阀构件能够限定有具有任意合适形状和尺寸的任意数量的流动通道。例如，在一些实施例中，阀构件能够包括八个流动通道，该八个流动通道的总和流动面积(沿垂直于流动通道的纵向轴线Lf的平面截取)构成为与具有四个较大的流动通道的阀构件的总和流动面积大致相同。在该实施例中，流动通道能够布置为使得在“八通道阀构件”的流动通道之间的间距为“四通道阀构件”的流动通道之间的间距的大约一半。这样，“八通道阀构件”的冲程为“四通道阀构件”的冲程的大约一半，由此得到了一种提供大致相同的流动面积而需要阀构件移动仅大约一半距离的布置。每个流动通道368不需要具有与其他流动通道368相同的形状和/或尺寸。相反， 如所示，流动通道的尺寸能够随阀构件360的锥形部分362的锥形而减小。以该方式，阀构件360能够构造为最大化总和流动面积，由此得到更高效的发动机操作。此外，在一些实施例中，流动通道368的形状和/或尺寸能够沿纵向轴线Lf改变。例如，在一些实施例中，流动通道能够具有沿纵向轴线Lf的引导斜面或锥面。类似地，歧管流动通道344中的每一个和气缸流动通道348中的每一个均不需要分别具有与其他歧管流动通道344和气缸流动通道348中的每一个相同的形状和/或尺寸。此外，在一些实施例中，歧管流动通道344和/或气缸流动通道348的形状和/或尺寸能够沿它们相应的纵向轴线变化。例如，在一些实施例中，歧管流动通道能够具有沿它们纵向轴线的引导斜面或锥面。在其他实施例中，气缸流动通道能够具有沿它们纵向轴线的引导斜面或锥面。尽管流动通道368的纵向轴线Lf在图12中示出为与阀构件360的纵向轴线Lv 基本垂直，但是在一些实施例中，流动通道368的纵向轴线Lf能够与阀构件360的纵向轴线Lv以除90以外的角度角偏移。此外，如此处更详细讨论的，在一些实施例中，一个流动通道的纵向轴线和/或中心线不需要与另一流动通道的纵向轴线平行。如先前参照图5所讨论的，阀构件360包括表面380，该表面380构造成与阀套338 内的对应的表面352接合，以限制阀构件360在阀套338内的运动范围。尽管表面380示出为设置成与第二阀杆部分377相邻的肩状表面，但是在一些实施例中，表面380能够具有任意合适的几何形状并且能够设置在沿阀构件360的任何位置。例如，在一些实施例中，阀构件能够具有设置在第一阀杆部分上的表面，该表面构造成限制阀构件的纵向运动。在其他实施例中，阀构件能够具有设置在阀杆部分中的一个上的平坦表面，该平坦表面构造成限制阀构件的旋转运动。在又一实施例中，如图37所示，阀构件360能够利用对准键398 对准，该对准键398构造成设置在配合键槽399内。如图10所示，其示出了阀构件360的俯视图，锥形部分362的第一相对侧表面364 彼此以第一锥角Θ角偏移。类似地，如图11所示，其示出了阀构件360的正视图，锥形部分 362的第二相对侧表面365彼此以角度α角偏移。以该方式，阀构件360的锥形部分362 为二维锥形。换一种方式说，阀构件360的锥形部分362具有沿第一轴线Y测量的宽度W，该第一轴线Y与纵向轴线Lv垂直。类似地，锥形部分362具有沿第二轴线Z测量的厚度T (不要与阀构件的任一部分的壁厚度混淆)，该第二轴线Z与纵向轴线Lv和第一轴线Y垂直。 锥形部分362具有特征在于宽度W的线性变化和厚度T的线性变化的二维锥形。如图10 所示，锥形部分362的宽度从锥形部分362的一端处的值Wl增大至在锥形部分362的相对端处的值W2。宽度沿纵向轴线Lv的变化限定了第一锥角Θ。类似地，如图11所示，锥形部分362的厚度从锥形部分362的一端处的值Tl增大至在锥形部分362的相对端处的值 Τ2。厚度沿纵向轴线Lv的变化限定了第二锥角a。在所示的实施例中，第一锥角θ和第二锥角α均介于2度与10度之间。在一些实施例中，第一锥角Θ与第二锥角α相同。在其他实施例中，第一锥角Θ不同于第二锥角α。圆锥角的选取能够影响阀构件的尺寸和由密封部分372及气缸盖332的内表面334 所形成的密封特性。在一些实施例中，例如，锥角 、α能够高达90度。在其他实施例中， 锥角θ、α能够低至1度。在又一实施例中，如此处更详细讨论的，阀构件能够没有锥形部分(即，0度锥角)。尽管锥形部分362示出和描述为具有单个的线性锥，但是在一些实施例中，阀构件能够包括具有弯曲锥的锥形部分。在其他实施例中，如在此处更详细讨论的，阀构件能够具有锥形部分，该锥形部分具有多个锥。此外，尽管侧表面164、165示出为关于纵向轴线Lv 大致对称地角偏移，但是在一些实施例中，侧表面能够以不对称的方式角偏移。如图10、图11和图13所示，锥形部分362包括八个密封部分372，这八个密封部分372中的每一个均围绕锥形部分362的外表面363的周缘连续地延伸。密封部分372布置为使得密封部分372中的两个设置为与每一个流动通道368相邻。以该方式，如图8所示，当气缸盖组件330处于关闭位置中时，密封部分372中的每一个与气缸盖332的内表面 334的一部分接触，以使每个流动通道368与每个气缸流动通道348和/或每个气体歧管流动通道344流体隔离。相反地，当气缸盖组件330处于打开位置中时，密封部分372中的每一个设置为与气缸盖332的内表面334隔开，以使每个流动通道368与对应的气缸流动通道348及对应的气体歧管流动通道344流体连通。尽管密封部分372示出和描述为围绕外表面363的周缘延伸，该密封部分372与阀构件360的纵向轴线Lv基本垂直，但是在一些实施例中，密封部分能够与纵向轴线Lv处于任意角关系。此外，在一些实施例中，密封部分372能够彼此角偏移。尽管密封部分372示出和描述为当在与纵向轴线Lv和第一轴线Y平行的平面中看去时围绕锥形部分362的外表面363的周缘以线性方式连续延伸的点的轨迹(即图10)， 但是在一些实施例中，密封部分能够围绕外表面以非线性的方式连续延伸。例如，在一些实施例中，当在与纵向轴线Lv和第一轴线Y平行的平面中看去时，密封部分能够为弯曲。在其他实施例中，例如，如图14所示，密封部分能够为二维。图14示出了阀构件460，该阀构件460具有锥形部分472、第一阀杆部分476和第二阀杆部分477。如上述，锥形部分包括穿过其中的四个流动通道468。锥形部分还包括两个密封部分472，这两个密封部分472围绕每个流动通道468设置并且围绕锥形部分462的外表面463的周缘连续地延伸(出于清楚，仅示出两个密封部分47 。与上述密封部分372对比，密封部分472具有沿阀构件460 的纵向轴线Lv测量的宽度X。如图12所示，锥形部分362具有椭圆形截面，其能够允许足够的锥度以及足够尺寸的流动通道。但是，在其他实施例中，锥形部分能够具有任意合适的横截面形状，例如圆形横截面、矩形横截面等。如图10-图13所示，阀构件360 —体地形成为包括第一阀杆部分376、第二阀杆部分377和锥形部分362。但是，在其他实施例中，阀构件包括联接到一起的分离的部件以形成第一阀杆部分、第二阀杆部分和锥形部分。在又一实施例中，阀构件不包括第一阀杆部分和/或第二阀杆部分。例如，在一些实施例中，气缸盖组件包括分离的部件，该分离的部件设置在阀套内并且构造成与凸轮轴的阀瓣及阀构件的一部分接合，以使力能够从凸轮轴直接传递给阀构件。类似地，在一些实施例中，气缸盖组件包括分离的部件，该分离的部件设置在阀套内并且构造成与阀构件的一部分及弹簧接合，以使力能够从弹簧传递给阀构件。尽管密封部分372和外表面363示出和描述为一体地构成，但是在一些实施例中， 密封部分能够是联接至锥形部分的外表面上的分离的部件。例如，在一些实施例中，密封部分能够是密封环，该密封环通过摩擦配合保持在锥形部分的外表面上的配合槽内。在其他实施例中，密封部分是分离的部件，该分离的部件通过例如化学结合、热结合之类的任意合适的方式结合至锥形部分的外表面上。在又一实施例中，密封部分包括涂层，该涂层通过例如静电喷涂沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、离子交换涂覆之类的任意合适的方式施加至锥形部分的外表面上。阀构件360能够由任意合适的材料或材料组合制成。例如，在一些实施例中，锥形部分能够由第一材料制成，阀杆部分能够由与第一材料不同的第二材料制成，而密封部分就它们单独形成的程度而言能够由与前面两种材料不同的第三材料制成。以该方式，阀构件中的每个部分能够由最适于其期望功能的材料构成。例如，在一些实施例中，密封部分能够由较软的不锈钢(例如未硬化的430FR不锈钢)制成，以使密封部分在与气缸盖的内表面接触时易于磨损。以该方式，阀构件能够在使用期间被持续地重叠，由此确保不透流体的密封。在一些实施例中，例如，锥形部分能够由具有高强度的较硬材料(例如硬化440不锈钢)制成。这种材料能够提供必要的强度和/或硬度，以抵抗因反复地暴露于高温排气而导致的故障。在一些实施例中，例如，一个或两个阀杆部分能够由构造为具有高压缩强度的陶瓷材料制成。在一些实施例中，包括限定有阀套338的内表面334的气缸盖332由单种材料(例如铸铁)一体地构成。在一些一体式实施例中，例如，限定有阀套338的内表面334能够被机加工以提供用于与阀构件360的密封部分372接合的合适表面，以使能够形成不透流体的密封。但是，在其他实施例中，气缸盖能够由任意合适的材料组合制成。如此处更详细讨论的，在一些实施例中，气缸盖能够包括设置在阀套内的一个或更多个阀嵌件。以该方式， 内表面的构造为与阀构件的密封部分接触的部分能够由有助于提供不透流体密封的材料和/或方式构成。尽管流动通道368示出和描述为延伸穿过阀构件360的锥形部分362，并且具有第一开口 369和第二开口 370，但是在其他实施例中，流动通道不延伸穿过阀构件。图15和图16分别示出了根据一实施例的阀构件560的俯视图和正视图，该阀构件560中，流动通道568围绕阀构件560的外表面563延伸。与上述阀构件360相似，阀构件560包括第一阀杆部分576、第二阀杆部分577和锥形部分562。锥形部分562限定有四个流动通道568 和八个密封部分572，这些密封部分中的每一个均设置为与流动通道568的边缘相邻。与延伸穿过锥形部分562不同，所示的流动通道568是位于外表面563中的凹槽，该凹槽围绕锥形部分562的外表面563连续地延伸。在其他实施例中，流动通道能够是仅部分地围绕锥形部分的外表面延伸的凹槽 (参见图M和图25，此处更详细讨论的)。在又一实施例中，锥形部分能够包括任意合适的流动通道构造的组合。例如，在一些实施例中，一些流动通道能够构造为延伸穿过锥形部分，而其他流动通道能够构造为围绕锥形部分的外表面延伸。尽管阀构件示出和描述为包括围绕锥形部分的周缘延伸的多个密封部分，但是在其他实施例中，密封部分不围绕锥形部分的周缘延伸。例如，图17示出了根据一实施例的阀构件660的透视图，其中，密封部分672围绕流动通道668的开口 669连续地延伸。与上述阀构件相似，阀构件660包括第一阀杆部分676、第二阀杆部分677和锥形部分662。锥形部分662限定有延伸穿过其中的四个流动通道668。每个流动通道668均包括第一开口 669和与第一开口相对设置的第二开口(未示出)。如上述，每个流动通道668的第一开口和第二开口均构造为分别与由气缸盖(未示出)限定的对应的气体歧管流动通道和气缸流动通道对准。锥形部分662包括设置在锥形部分662的外表面663上的四个密封部分672。每个密封部分672均包括围绕第一开口 669连续延伸的点的轨迹。以该布置，当气缸盖组件处于关闭构造中时，密封部分672与气缸盖(未示出)的内表面(未示出)的一部分接触， 以使第一开口 669与其对应的气体歧管流动通道(未示出)流体隔离。尽管示出为包括均围绕第一开口 669连续延伸的四个密封部分672，但是在一些实施例中，密封部分能够围绕第二开口 670连续延伸，由此在气缸盖组件处于关闭构造中时使第二开口与对应的气缸流动通道流体隔离。在其他实施例中，阀构件能够包括围绕第一开口 669和第二开口 670延伸的密封部分。图18示出了根据一实施例的阀构件760的透视图，其中密封部分772为二维。如所示，阀构件760包括锥形部分772、第一阀杆部分776和第二阀杆部分777。如上述，锥形部分包括穿过其中的四个流动通道768。锥形部分还包括四个密封部分772，每一个均设置为与每个流动通道768相邻并且围绕流动通道768的第一开口 768连续延伸。密封部分 772与上述密封部分672的不同之处在于密封部分772具有沿阀构件760的纵向轴线Lv测量的宽度X。图19示出了根据一实施例的阀构件860的透视图，其中密封部分872围绕锥形部分862的周缘延伸并且围绕第一开口 869延伸。与上述阀构件相似，阀构件860包括第一阀杆部分876、第二阀杆部分877和锥形部分862。锥形部分862限定有延伸穿过其中的四个流动通道868。每个流动通道868均包括第一开口 869和与第一开口相对设置的第二开口(未示出)。锥形部分862包括设置在锥形部分862的外表面863上的密封部分872。如所示，每个密封部分872均围绕锥形部分862的周缘延伸并且围绕第一开口 869延伸。在一些实施例中，密封部分能够包括位于相邻开口之间的全部空间。如上述，在一些实施例中，气缸盖能够包括设置在阀套内的一个或更多个阀嵌件。 例如，图20和图21示出了具有设置在阀套938内的阀嵌件942的气缸盖组件930的一部分。所示的气缸盖组件930包括气缸盖932和阀构件960。气缸盖932具有构造为与气缸 (未示出)相联的第一外表面935、和构造为与气体歧管(未示出)相联的第二外表面936。 气缸盖932具有内表面934，该内表面934限定出具有纵向轴线Lp的阀套938。气缸盖932 还限定有四个气缸流体通道948和四个气体歧管流动通道944，这些流动通道以与上述那些相似的方式构造。阀嵌件942包括密封部分940并且限定有延伸穿过阀嵌件的四个嵌件流动通道 945。阀嵌件942设置在阀套938内，以使每个嵌件流动通道945的第一部分与气体歧管流动通道944中的一个对准，而每个嵌件流动通道945的第二部分与气缸流动通道948中的一个对准。阀构件960具有锥形部分962、第一阀杆部分976和第二阀杆部分977。锥形部分 962具有外表面963并且限定有延伸穿过其中的四个流动通道968，如上所述。锥形部分962 还包括多个密封部分(未示出)，其中的每一个均设置为与流动通道968中的一个相邻。密封部分能够为上述的任意类型。阀构件960设置在阀套938内，以使阀构件960的锥形部分962能够在阀套938内沿阀构件960的纵向轴线Lv在打开位置(图20和图21)与关闭位置(未示出)之间移动。当处于打开位置中时，阀构件960位于阀套938内，以使每个流动通道968与嵌件流动通道945中的一个、气缸流动通道948中的一个及气体歧管流动通道944中的一个对准并流体连通。相反地，当处于闭合位置中时，阀构件960位于阀套938 内，以使密封部分与阀嵌件942的密封部分940接触。以该方式，流动通道968与气缸流动通道948和/或气体歧管流动通道944流体隔离。如图21所示，阀套938、阀嵌件942和阀构件960全都具有圆形横截面形状。在其他实施例中，阀套能够具有非圆形横截面形状。例如，在一些实施例中，阀套能够包括对准表面，该对准表面构造为与阀嵌件上的对应的对准表面配合。该布置能够被例如用来确保当阀嵌件942安装在阀套938内时使阀嵌件正确对准(即，嵌件流动通道945旋转地对准以与气体歧管流动通道944和气缸流动通道948流体连通)。在其他实施例中，阀套、阀嵌件和/或阀构件能够具有任意合适的横截面形状。阀嵌件942能够利用任意合适的方法联接到阀套938内。例如，在一些实施例中，阀嵌件能够具有与阀套的干涉配合。在其他实施例中，阀嵌件能够通过焊接、通过螺纹联接布置、通过锤击阀套的表面以固定阀嵌件等而固定在阀套内。图22示出了根据一实施例的气缸盖组件1030的一部分的截面图，该气缸盖组件 1030包括多个阀嵌件1042。尽管图22仅示出了气缸盖组件1030的一半，但本领域的技术人员应当明白，气缸盖组件通常关于阀套的纵向轴线Lp对称，并且与以上示出和描述的气缸盖组件相似。所示的气缸盖组件1030包括气缸盖1032和阀构件1060。如上述，气缸盖 1032能够联接至至少一个气缸和至少一个气体歧管。气缸盖1032具有内表面1034，该内表面1034限定出具有纵向轴线Lp的阀套1038。气缸盖1032还限定有三个气缸流动通道 (未示出)和三个气体歧管流动通道1044。如所示，阀套1038包括若干不连续的台阶部分。每个台阶部分包括与纵向轴线Lp 基本平行的表面，气体歧管通道1044中的一个延伸穿过该表面。阀嵌件1042设置在阀套 1038的每个不连续的台阶部分内，以使阀嵌件1042的密封部分1040与阀构件1060的锥形部分1061相邻。在该布置中，阀嵌件1042不围绕气体歧管流动通道1044设置并且由此不具有上述类型的嵌件流动通道。阀构件1060具有中央部分1062、第一阀杆部分1076和第二阀杆部分1077。中央部分1062包括三个锥形部分1061，每一个均设置为与基本平行于阀构件的纵向轴线Lv的表面相邻。中央部分1062限定有延伸穿过其中的三个流动通道1068，并且具有设置在锥形部分1061中的一个上的开口。每个锥形部分1061均包括一个或更多个上述任意类型的密封部分。阀构件1060设置在阀套1038内，以使阀构件1060的中央部分1062能够在阀套 1038内沿阀构件1060的纵向轴线Lv在打开位置(图22中所示)与关闭位置(未示出) 之间移动。当处于打开位置中时，阀构件1060位于阀套1038内，以使每个流动通道1068 与气缸流动通道(未示出)中的一个及气体歧管流动通道1044中的一个对准并流体连通。 相反地，当处于关闭位置中时，阀构件1060位于阀套1038内，以使在锥形部分1061上的密封部分与对应的阀嵌件1042的密封部分1040接触。以该方式，流动通道1068与气体歧管流动通道1044和/或气缸流动通道(未示出)流体隔离。尽管气缸盖在上面示出和描述为具有相同数量的气体歧管流动通道和气缸流动通道，但是在一些实施例中，气缸盖能够具有比气缸流动通道少的气体歧管流动通道，或者反之亦然。例如，图23示出了根据一实施例的气缸盖组件1160，其包括四个气缸流动通道 1148而仅一个气体歧管流动通道1144。所示的气缸盖组件1130包括气缸盖1132和阀构件1160。气缸盖1132具有构造为与气缸(未示出)相联的第一外表面1135和构造为与气体歧管(未示出)相联的第二外表面1136。气缸盖1132具有限定出阀套1138的内表面 1134，阀构件1160设置在该阀套1138内。如所示，气缸盖1132限定有四个气缸流动通道 1148和一个气体歧管流动通道1144，这些流动通道与上述那些类似构造。阀构件1160具有锥形部分1162、第一阀杆部分1176和第二阀杆部分1177。锥形部分1162如上述限定有延伸穿过其中的四个流动通道1168。锥形部分1162还包括多个密封部分，其中的每一个均设置为与流动通道1168中的一个相邻。密封部分能够为上述的任意类型。气缸盖组件1130与上述那些的不同之处在于当气缸盖组件1130处于关闭构造中(参见图23)时，流动通道1168与气体歧管流动通道1144未流体隔离。相反，流动通道1168仅与气缸流动通道1148以上述方式隔离。尽管发动机示出和描述为具有与气缸盖的第一表面相联的气缸和与气缸盖的第二表面相联的气体歧管，其中第二表面与第一表面相对，由此产生“直线流动”构造，但是气缸和气体歧管能够以任意合适的构造布置。例如，在一些实例中，期望的是气体歧管与气缸盖的侧表面1236相联。图M和图25示出了根据一实施例的气缸盖组件1230，其中气缸流动通道1248与气体歧管流动通道1244基本垂直。以该方式，气体歧管(未示出)能够安装在气缸盖1232的侧表面1236上。所示的气缸盖组件1230包括气缸盖1232和阀构件1沈0。气缸盖1232具有构造为与气缸(未示出)相联的底表面1235和构造为与气体歧管(未示出)相联的侧表面1236。 侧表面1236设置为与底表面1235相邻并垂直。在其他实施例中，侧表面能够与底表面以除90度以外的角度角偏移。气缸盖1232具有内表面1234，该内表面1234限定有具有纵向轴线Lp的阀套1238。气缸盖1232还限定有四个气缸流动通道1248和四个气体歧管流动通道1244。气缸流动通道1248和气体歧管流动通道1244与上述的那些不同之处在于，该气缸流动通道1248与气体歧管流动通道1244基本垂直。阀构件1260具有锥形部分1沈2、第一阀杆部分1276和第二阀杆部分1277。锥形部分1262包括外表面1263并且限定有四个流动通道1268。流动通道1268不是延伸穿过锥形部分1262的内腔，而是位于锥形部分1262中的凹槽，该凹槽部分地围绕锥形部分1262 的外表面1263延伸。流动通道1268包括弯曲表面1271以便以最小化流动损耗的方式将气体流动引导穿过阀构件1260。在一些实施例中，流动通道1268的表面1271能够构造为产生期望的流动特性，例如在输入和/或输出流动中的旋转流型。锥形部分1262还包括多个密封部分(未示出)，其中的每一个均设置为与流动通道1268中的一个相邻。密封部分能够为上述的任意类型。如上所述，阀构件1260设置在阀套1238内，以使阀构件1260的锥形部分1262能够在阀套1238内沿阀构件1260的纵向轴线Lv在打开位置(图M和图25)与关闭位置(未示出)之间移动。尽管由阀构件限定的流动通道已经被示出和描述为基本相互平行并且与阀构件的纵向轴线基本垂直，但是在一些实施例中，流动通道能够彼此角偏移和/或能够与阀构件的纵向轴线以除90度以外的角度偏移。这种偏移可以是期望的，例如用于产生期望的流动特性，例如在进入和/或流出流动中的涡旋或翻滚模式。图沈示出了根据一实施例的阀构件1360的截面图，其中流动通道1368彼此角偏移并且不与纵向轴线Lv垂直。与上述阀构件相似，阀构件1360包括锥形部分1362，该锥形部分1362限定有延伸穿过其中的四个流动通道1368。每个流动通道1368均具有纵向轴线Lf。如所示，纵向轴线Lf彼此角偏移。 此外，纵向轴线Lf与阀构件的纵向轴线以除90度以外的角度偏移。尽管流动通道1368示出和描述为具有线性形状并且限定有纵向轴线Lf，但是在其他实施例中，流动通道能够具有特征在于弯曲中心线的弯曲形状。如上所述，流动通道能够构造为具有弯曲的形状以在进入和/或离开气缸的气体中产生期望的流动特性。图27是根据一实施例的阀构件1460的透视图，该阀构件1460包括一维锥形部分 1462。所示的阀构件1460包括锥形部分1462，该锥形部分1462限定有延伸穿过其中的三个流动通道1468。锥形部分包括三个密封部分1472，其中的每一个均设置为与流动通道 1468中的一个相邻并且围绕流动通道1468的开口连续延伸。
阀构件1460的锥形部分1462具有沿第一轴线Y测量的宽度W，该第一轴线与锥形部分1462的纵向轴线Lv垂直。类似地，锥形部分1462具有沿第二轴线Z测量的厚度T，该第二轴线Z与纵向轴线Lv和第一轴线Y垂直。锥形部分1462具有特征在于厚度T的线性变化的一维锥形。相反地，宽度W沿纵向轴线Lv保持恒定。如所示，锥形部分1462的厚度从锥形部分1462的一端处的值Tl增大到在锥形部分1462的相对端处的值T2。厚度沿纵向轴线Lv的变化限定了锥角α。尽管阀构件已经被示出和描述为包括至少一个锥形部分，该至少一个锥形部分包括一个或更多个密封部分，但是在一些实施例中，阀构件能够包括设置在阀构件的非锥形部分上的密封部分。在其他实施例中，阀构件能够没有锥形部分。图观是不具有锥形部分的阀构件1560的正视图。所示的阀构件1560具有中央部分1562、第一阀杆部分1576和第二阀杆部分1577。如上述，中央部分1562具有外表面1563并且限定有围绕中央部分1562 的外表面1563连续延伸的三个流动通道1568。中央部分1562还包括多个密封部分1572， 其中的每一个均设置为与流动通道1568中的一个相邻并且围绕中央部分1562的周缘连续延伸。以与上述相似的方式，阀构件1560设置在阀套(未示出)内，以使阀构件1560的中央部分1562能够在阀套内沿阀构件1560的纵向轴线Lv在打开位置与关闭位置之间移动。当处于打开位置中时，阀构件1560位于阀套内，以使每个流动通道1568与对应的气缸流动通道和气体歧管流动通道(未示出)对准并流体连通。相反地，当处于关闭位置中时， 阀构件1560位于阀套内，以使密封部分1572与气缸盖的内表面的一部分接触，由此使流动通道1568流体隔离。如上述，密封部分1572能够是例如设置在由阀构件的外表面限定的槽内的密封环。该密封环能够例如为弹簧加载环，其构造成径向膨胀，由此在阀构件1560处于关闭位置中时确保与气缸盖的内表面接触。相反地，图四和图30示出了包括多个90度锥形部分1631的气缸盖组件1630的一部分，该气缸盖组件1630分别处于第一构造和第二构造中。尽管图四和图30仅示出了气缸盖组件1630的一半，但是本领域的技术人员应当明白，气缸盖组件通常关于阀套的纵向轴线Lp对称，并且与以上示出和描述的气缸盖组件相似。所示的气缸盖组件1630包括气缸盖1632和阀构件1660。气缸盖1632具有内表面1634，该内表面1634限定有具有纵向轴线Lp的阀套1638和若干不连续的台阶部分。气缸盖1632还限定有三个气缸流动通道(未示出)和三个气体歧管流动通道1644。阀构件1660具有中央部分1662、第一阀杆部分1676和第二阀杆部分1677。中央部分1662包括三个锥形部分1661和三个非锥形部分1667。锥形部分1661均具有90度锥角(即，与纵向轴线Lv基本垂直)。每个锥形部分1661设置为与非锥形部分1667中的一个相邻。中央部分1662限定有三个流动通道1668，这些流动通道1668延伸穿过其中并且具有设置在非锥形部分1667中的一个上的开口。每个锥形部分1661均包括围绕阀构件 1660的外表面的周缘延伸的密封部分。阀构件1660设置在阀套1638内，以使阀构件1660的中央部分1662能够在阀套 1638内沿阀构件1660的纵向轴线Lv在打开位置(图四中示出)与关闭位置(图30中示出)之间移动。当处于打开位置中时，阀构件1660位于阀套1638内，以使每个流动通道1668与气缸流动通道(未示出)中的一个及气体歧管流动通道1644中的一个对准且流体连通。相反地，当处于关闭位置中时，阀构件1660位于阀套1638内，以使在锥形部分1661 上的密封部分与由阀套1638限定的对应的密封部分1640接触。以该方式，流动通道1668 与气体歧管流动通道1644和/或气缸流动通道(未示出)流体隔离。尽管一些阀构件示出和描述为包括构造成与凸轮轴接合的第一阀杆部分和构造成与弹簧接合的第二阀杆部分，但是在一些实施例中，阀构件能够包括构造成与偏压构件接合的第一阀杆部分和构造成与致动器接合的第二阀杆部分。在其他实施例中，发动机能够包括两个凸轮轴，每个凸轮轴均构造为与阀构件的阀杆部分中的一个接合。以该方式，阀构件能够由凸轮轴上的阀瓣而非弹簧偏压在关闭位置中。在又一实施例中，发动机能够包括一个凸轮轴和一个致动器，例如气动致动器、液压致动器、电螺线管致动器等。图31是根据一实施例的发动机1700的一部分的俯视图，该发动机1700包括凸轮轴1714及构造为使阀构件1760移动的螺线管致动器1716。发动机1700包括气缸1703、 气缸盖组件1730和气体歧管(未示出)。气缸盖组件1730包括气缸盖1732、进气阀构件 17601和排气阀构件1760E。气缸盖1732能够包括上述特征的任意组合，例如进气阀套、排气阀套、多个气缸流动通道、至少一个歧管流动通道等。进气阀构件17601具有锥形部分17621、第一阀杆部分17761和第二阀杆部分 17771。第一阀杆部分17761具有第一端17781和第二端17791。类似地，第二阀杆部分 17771具有第一端17921和第二端17931。第一阀杆部分17761的第一端17781联接至锥形部分17621。第一阀杆部分17761的第二端17791包括构造为与进气凸轮轴17141的进气阀瓣17151接合的辊式随动件17901。第二阀杆部分17771的第一端17921与锥形部分 17621相联。第二阀杆部分17771的第二端17931与致动器联接件17961相联，该致动器联接件17961联接至螺线管致动器17161。类似地，排气阀构件1760E具有锥形部分1762E、第一阀杆部分1776E和第二阀杆部分1777E。第一阀杆部分1776E的第一端1778E联接至锥形部分1762E。第一阀杆部分 1776E的第二端1779E包括构造为与排气凸轮轴1714E的排气阀瓣1715E接合的辊式随动件1790E。第二阀杆部分1777E的第一端1792E联接至锥形部分1762E。第二阀杆部分 1777E的第二端1793E联接至致动器联接件1796E，该致动器联接件1796E联接至螺线管致动器1716E。在该布置中，阀构件1760I、1760E能够如上述地分别通过进气阀瓣17151和排气阀瓣1715E移动。另外，螺线管致动器1716I、1716E能够供应偏压力以将阀构件17601、 1760E偏压在关闭位置中，如由箭头F(进气)和J(排气)所指示的。此外，在一些实施例中，螺线管致动器17161、1716E能够用于否决由阀瓣17151、1715E规定的标准阀正时，由此允许阀1760I、1760E保持打开较长的持续时间(根据曲柄角和/或时间)。尽管发动机1700示出和描述为包括用于控制阀构件1760的运动的螺线管致动器 1716和凸轮轴1714，但是在其他实施例中，发动机能够仅包括用于控制每个阀构件的运动的螺线管致动器。在该布置中，凸轮轴的缺失允许阀构件以任意数量的方法打开和/或关闭以提高发动机性能。例如，如此处更详细讨论的，在一些实施例中，进气阀构件和/或排气阀构件能够在发动机循环期间(即，对于四冲程发动机，720度曲柄)周期性地多次打开和关闭。在其他实施例中，进气阀构件和/或排气阀构件能够贯穿整个发动机循环保持在关闭位置中。以上示出和描述的气缸盖组件特别适于无凸轮致动和/或在发动机操作循环中的任意点处的致动。更具体地，如前述，因为以上示出和描述的阀构件在处于它们的打开位置中时没有延伸到燃烧室内，所以它们在发动机操作的任一时刻不与活塞接触。因此，进气和/或排气阀动作(即，在阀根据曲轴的角位置而打开和/或关闭的点)能够构造为独立于活塞的位置(即，不将阀-活塞接触考虑为限制因素)。例如，在一些实施例中，进气阀构件和/或排气阀构件能够在活塞处于上止点(TDC)时完全打开。此外，以上示出和描述的阀构件在发动机操作期间能够利用较小的功率来致动， 这是因为阀构件的打开没有受到气缸压力抵抗、阀构件的冲程较小和/或抵抗阀的打开的阀簧可能具有较低的偏压力。例如，如上述，阀构件的冲程能够通过在其中包括多个流动通道和减小流动通道之间的间距来减小。在一些实施例中，阀构件的冲程能够为2. 3mm(0. 090 英寸)。除了直接减小打开阀构件所需的功率之外，减小阀构件的冲程也能够通过允许使用具有较小弹簧力的阀簧来间接地减小功率需求。在一些实施例中，弹簧力能够被选取为在阀操作期间确保阀构件的一部分保持与致动器接触和/或确保阀构件不会在打开和/或关闭时沿其纵向轴线反复摆动。换一种方式来说，弹簧力的大小能够选取为防止阀在操作期间“回弹”。在一些实施例中，减小阀构件的冲程能够允许阀构件以减小的速度、加速度和加速度变化率(即，加速度的一阶导数)曲线来打开和/或关闭，由此在操作期间使对于阀构件的冲击力和/或回弹趋势最小化。结果，在一些实施例中，阀簧能够构造为具有较小的弹簧力。例如，在一些实施例中，阀簧能够构造为在阀构件处于闭合位置和打开位置中时施加IlON (50磅)的弹簧力。因为致动阀构件1760I、1760E所需的功率减小，在一些实施例中，螺线管致动器 1716IU716E能够为需要较小电流的12伏致动器。例如，在一些实施例中，螺线管致动器能够在阀打开期间以14安培与15安培之间的电流消耗在12伏下操作。在其他实施例中，螺线管致动器能够为12伏致动器，其构造为在初始阀构件打开动作期间以高电压和/或高电流操作，而在保持阀构件打开时以低电压和/或低电流操作。例如，在一些实施例中，螺线管致动器能够以“峰值和保持”循环操作，其在阀打开动作的最初的100微秒期间提供介于 70伏与90伏之间的初始电压。除了发动机寄生损耗的减小之外，功率需求的减小和/或阀构件冲程的减小还允许调节阀动作进程的较大灵活性。例如，在一些实施例中，阀构件能够构造为打开和/或关闭，以使得通过阀构件的流动面积作为曲轴位置的函数接近方波。如上述，在一些实施例中，进气阀构件和/或排气阀构件能够在发动机循环期间保持打开较长的持续时间、多次打开和关闭等。图32是根据一实施例的发动机1800的一部分的示意图。发动机1800包括限定有两个气缸1803的发动机本体1802。气缸1803能够为例如四气缸发动机的两个气缸。往复活塞1804如上述地设置在每个气缸1803内。气缸盖1830联接至发动机本体1802。与上述气缸盖组件相似，气缸盖1830包括两个电致动的进气阀18601和两个电致动的排气阀1860E。进气阀18601构造为控制在进气歧管18101 与每个气缸1803之间的气体流动。类似地，排气阀1860E控制在排气歧管1810E与每个气缸之间的气体交换。
发动机1800包括与进气阀18601和排气阀1860E中的每一个通信的电子控制单元(E⑶)1896。E⑶是本领域中已知类型的处理器，其构造为从不同传感器接收输入、确定期望的发动机操作条件并且将信号传送到不同的致动器以相应地控制发动机。在所示的实施例中，E⑶1896构造为确定合适的阀动作并且将电信号提供给阀1860I、1860E中的每一个，以使阀如期望地打开和关闭。E⑶1896能够例如为商业可得的处理装置，其构造为执行与控制发动机1800相关的一个或更多个特定任务。例如，E⑶1896能够包括微处理器和存储装置。微处理器能够为例如设计用于执行一个或更多个特定功能的专用集成电路(ASIC)或者ASIC的组合。 在又一实施例中，微处理器能够为模拟或数字电路，或者多个电路的组合。存储装置能够包括例如只读存储器(ROM)部件、随机存取存储器(RAM)部件、电可编程只读存储器(EPROM)、 电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)、和/或闪存。尽管发动机1800示出和描述为包括E⑶1896，但是在一些实施例中，发动机1800 能够包括呈处理器可读代码形式的软件，其指示处理器执行此处所述的功能。在其他实施例中，发动机1800能够包括执行此处所述功能的固件。图33是以“停缸”模式操作的发动机1800的一部分的示意图。停缸是一种在发动机以减小的负载操作期间(即，当发动机产生较低量的扭矩和/或功率时)，例如车辆以公路速度操作时通过使一个或更多个气缸中的燃烧动作暂时停止来提高气缸的总效率的方法。以减小的负载操作因与对进气节流相关联的高泵送损耗而固有地低效。在该示例中， 能够通过使一个或更多个气缸中的燃烧动作停止来提高发动机的总效率，这需要剩余的气缸以较高的负载操作并且由此使进气的节流较少，由此减小泵送损耗。当发动机1800以停缸模式操作时，气缸1803A——其能够为例如四缸发动机的气缸#4——是点火气缸，从而以标准的四冲程燃烧循环操作。相反地，气缸1803B——其能够为例如四缸发动机的气缸#3——是停止的气缸。如图33所示，发动机1800构造为使得在点火气缸1803A内的活塞1804A从上止点(TDC)朝向进气冲程的下止点(BDC)向下移动， 如箭头AA所示。在进气冲程期间，进气阀18601打开，由此允许空气或空气/燃料混合物从进气歧管18101流进气缸1803A，如箭头N所示。排气阀1860EA关闭，以使气缸1803A与排气歧管1810E流体隔离。相反地，在停止工作气缸1803B内的活塞1804B从BDC朝向TDC向上移动，如箭头 BB所示。如所示，进气阀1860IB打开，由此允许空气从气缸18(X3B流进进气歧管18101，如箭头P所示。排气阀1860EB关闭，以使气缸18(X3B与排气歧管1810E流体隔离。以该方式， 发动机1800构造为使得气缸18(X3B操作以将容纳在其中的空气泵送到进气歧管18101和/ 或气缸1803A内。换一种方式来说，气缸18(X3B构造成作为增压器。以该方式，发动机1800 能够以“标准”模式和“泵辅助”模式操作，在“标准”模式中，气缸1803A和18(Χ3Β作为自然吸气气缸操作以燃烧燃料和空气，而在“泵辅助”模式中，气缸18(Χ3Β停止而气缸1803Α作为加压气缸操作以燃烧燃料和空气。尽管发动机1800示出和描述为以其中一个气缸将空气供应给另一气缸的停缸模式操作，但是在一些实施例中，发动机能够以其中未点火气缸的排气阀和进气阀在整个发动机循环期间均保持关闭的停缸模式操作。在其他实施例中，发动机能够以其中未点火气缸的进气阀和/或排气阀在整个发动机循环期间均保持打开的停缸模式操作，由此消除与穿过未点火气缸的泵送空气相关联的寄生损耗。在其它实施例中，发动机能够以其中未点火气缸构造为吸收来自车辆的动力而作为车辆制动器的停缸模式操作。在这些实施例中， 例如，未点火气缸的排气阀能够构造为较早地打开，以使容纳在其中的压缩空气被释放而不会产生任何膨胀功。图34-图36是分别以标准四冲程燃烧模式、第一排气再循环(EGR)模式和第二 EGR模式操作的多气缸发动机的气缸的阀动作的图示。纵轴指示活塞在气缸内就曲轴的旋转位置而言的位置。例如，当活塞处于发动机的点火冲程中的上止点时产生0度位置，当活塞处于点火后的下止点时产生180度位置，当活塞处于气体交换冲程中的上止点时产生 360度位置，等等。由虚线界定的区域代表与气缸相关联的进气阀打开的时间段。类似地， 由实线界定的区域代表与气缸相关联的排气阀打开的时间段。如图34所示，当发动机以四冲程燃烧模式操作时，在气体混合物被吸入到气缸内之后发生压缩动作1910。在压缩动作1910期间，进气阀和排气阀均在活塞向上朝向TDC 移动时关闭，由此允许容纳在气缸中的气体混合物被活塞的运动压缩。在合适的点处，例如-10度，燃烧动作1915开始。在活塞向下移动的合适的点处，例如120度处，排气阀打开动作1920开始。在一些实施例中，排气阀打开动作1920继续直到活塞已经抵达TDC并且已经开始向下移动。此外，如图；34所示，进气阀打开动作1925能够在排气阀打开动作1920 结束之前开始。在一些实施例中，例如，进气阀打开动作1925能够在340度处开始而排气阀打开动作1920能够在390度处结束，由此导致50度的重叠的持续时间。在合适的点处， 例如在600度处，进气阀打开动作1925结束而新的循环开始。在一些实施例中，预定量的排气经由排气再循环(EGR)阀从排气歧管传送到进气歧管。在一些实施例中，EGR阀被控制以确保精确量的排气被传送到进气歧管。如图35所示，当发动机以第一 EGR模式操作时，与气缸相关联的进气阀构造为将排气从气缸直接传送到进气歧管(图35中未示出)内，由此消除对于单独的EGR阀的需求。 如所示，压缩动作1910’在气体混合物被吸入到气缸内之后发生。在压缩动作1910’期间， 进气阀和排气阀均在活塞朝向TDC向上移动时关闭，由此允许容纳在气缸中的气体混合物被活塞的运动压缩。如上所述，在合适的点处，燃烧动作1915’开始。类似地，在合适的点处，排气阀打开动作1920’开始。在排气阀动作1920’期间的合适点处，例如在190度处，第一进气阀打开动作1950发生。因为第一进气阀打开动作1950能够构造为当气缸内的排气的压力大于进气歧管中的压力时发生，所以排气的一部分将从气缸流动到进气歧管内。以该方式，能够经由进气阀将排气直接传送到进气歧管内。能够例如通过在第一进气阀打开动作1950期间改变第一进气阀打开动作1950的持续时间、调节第一进气阀打开动作1950 发生的点和/或改变进气阀的冲程来控制排气的流量。如图35所示，第二进气阀打开动作1925’能够在排气阀打开动作1920’结束之前开始。如上述，在合适的点处，第一进气阀打开动作1950结束，第二进气阀打开动作1925’ 结束并且新的循环开始。如图36所示，当发动机以第二 EGR模式操作时，与气缸相关联的排气阀构造为将排气从排气歧管(未示出)直接传送到气缸(图35中未示出)内，由此消除对于单独的EGR 阀的需求。如所示，压缩动作1910”在气体混合物被吸入到气缸内之后发生。在压缩动作 1910”之后，进气阀和排气阀均在活塞朝向TDC向上移动时关闭，由此允许容纳在气缸中的气体混合物被活塞的运动压缩。如上述，在合适的点处，燃烧动作1915”开始。类似地，在合适的点处，第一排气阀打开动作1920”开始。如上述，进气阀打开动作1925”能够在第一排气阀打开动作1920”结束之前开始。 在进气阀打开动作1925”期间的合适的点处，例如在500度处，第二排气阀打开动作1960发生。因为第二排气阀打开动作I960能够构造为当排气歧管内的排气的压力大于气缸中的压力时发生，所以排气的一部分将从排气歧管流动到气缸内。以该方式，能够经由排气阀将排气直接传送到气缸内。能够例如通过在第二排气阀打开动作I960期间改变第二排气阀打开动作I960的持续时间、调节第二排气阀打开动作1960发生的点和/或改变排气阀的冲程来控制流进气缸内的排气的量。如上述，在合适的点处，第二排气阀打开动作1970结束，进气阀打开动作1925”结束并且新的循环开始。尽管阀动作以方波表示，但是在其他实施例中，阀动作能够具有任意合适的形状。 例如，在一些实施例中，阀动作能够构造为正弦波。以该方式，在阀打开和/或关闭期间，阀构件的加速度能够被控制以最小化阀回弹的可能性。除了允许发动机性能的改进之外，以上示出和描述的阀构件的布置还导致阀构件的组装、维修、替换和/或调节方面的改进。例如，如前面参照图5讨论的并且如图37所示， 端板323经由带帽螺钉317可拆卸地联接至气缸盖332，由此允许接近弹簧318和阀构件 360，用于组装、维修、替换和/或调节。因为阀构件360没有延伸到气缸盖的第一表面335 的下面(即，阀构件360没有突出到气缸303内)，所以阀构件360能够被安装和/或拆卸而不需要从气缸303移除气缸盖组件330。此外，因为阀构件360的锥形部分362设置在阀套338内以使阀构件360的宽度和/或厚度远离凸轮轴314 (例如，沿图5中的箭头C所指示的方向)增大，所以阀构件360能够被移除而不需要移除凸轮轴314和/或能够设置在凸轮轴314与阀构件360之间的任何联接件(即，挺杆)。另外，阀构件360能够被移除而不需要移除气体歧管310。例如，在一些实施例中，使用者能够通过移动端板323以使阀套 338暴露、移除弹簧318、从键槽399移除对准键398以及使阀构件360从阀套338滑出来而移除阀构件360。之后能够进行相似的过程来替换弹簧318，这可能例如对于调节施加至阀构件360的第一阀杆部分377上的偏压力是期望的。类似地，端板322(参见图幻可拆卸地联接至气缸盖332以允许接近凸轮轴314 和第一阀杆部分376，用于组装、维修和/或调节。例如，如在此处更详细讨论的，在一些实施例中，阀构件能够包括可调节挺杆(未示出)，该挺杆构造为当气缸盖处于关闭构造中时提供位于凸轮轴的阀瓣与第一阀杆部分之间的预定间隙。在这种布置中，使用者能够移除端板322以接近挺杆用于调节。在其他实施例中，凸轮轴设置在可拆卸地联接至气缸盖的分离的凸轮箱(未示出)内。图38是流程图，示出了用于组装根据一实施例的发动机的方法2000。所示的方法包括将气缸盖联接至发动机本体2002。如上述，在一些实施例中，气缸盖能够利用气缸盖螺栓联接至发动机本体。在其他实施例中，气缸盖和发动机本体能够一体地构造。在这种实施例中，气缸盖在铸造工艺期间联接至发动机本体。在2004处，凸轮轴随后被安装到发动机内。随后，本方法包括将以上示出和描述的类型的阀构件移动到由气缸盖限定的阀套内(2006)。如前述，在一些实施例中，阀构件能够安装成使得阀构件的第一阀杆部分与凸轮轴的阀瓣相邻并接合。一旦阀构件设置在阀套内，就将偏压构件设置为与阀构件的第二阀杆部分相邻(2008)，并且第一端板联接至气缸盖，以使偏压构件的一部分与第一端板接合 0010)。以该方式，偏压构件保持在部分压缩(即预加载)构造中的适当位置。偏压构件预加载的量能够通过添加和/或移除位于第一端板与偏压构件之间的间隔件而被调节。因为偏压构件能够构造为具有较低的预加载力，所以在一些实施例中，第一端板能够联接至气缸盖而无需使用弹簧压缩装置。在其他实施例中，将第一端板固定至气缸盖的带帽螺钉能够具有预定的长度，以使第一端板能够联接至气缸而无需使用弹簧压缩装置。所示的方法然后包括调节阀隙设定值001 。在一些实施例中，阀隙设定值通过调节设置在阀构件的第一阀杆部分与凸轮轴之间的挺杆来调节。在其他实施例中，一种方法不包括调节阀隙设定值。本方法然后包括将第二端板如上述地联接至气缸盖0014)。图39是流程图，示出了根据一实施例用于替换在发动机中的阀构件而无需移除气缸盖的方法2100。所示的方法包括移动端板以暴露由气缸盖限定的阀套的第一开口 010 。在一些实施例中，端板能够从气缸盖移除。在其他实施例中，端板能够被放松并枢转，以使第一开口暴露。设置在阀构件的第二端部与端板之间的偏压构件被移除(2014)。 以该方式，阀构件的第二端部暴露。阀构件随后从阀套内移动穿过第一开口 0106)。在一些实施例中，凸轮轴能够旋转以辅助阀构件移动通过第一开口。将替代的阀构件设置在阀套内0108)。然后替换偏压构件(2110)，并且将端板如上述地联接至气缸盖0112)。图40-图43是根据一实施例的具有可变行程阀致动器组件3200的发动机3100 的一部分的俯视示意图。发动机3100包括发动机本体(图40-图43中未示出)、气缸盖 3132、阀3160和致动器组件3200。发动机本体限定有能够在其中设置活塞(图40-图43 中未示出)的气缸3103 (以虚线示出)。气缸盖3132联接至发动机本体，以使气缸盖3132 的一部分覆盖气缸3103的上部分，由此形成燃烧室。气缸盖3132限定有阀套3138和四个气缸流动通道(图40-图43中未示出)。气缸流动通道与阀套3138和气缸3103流体连通。以该方式，如此处所述，气体(例如，排气或进气)能够经由气缸盖3132在发动机3100 外部的区域与气缸3103之间流动。阀3160具有第一端部3176和第二端部3177，并且限定有四个流动开口 3168(图 40-图43中仅标出一个流动开口)。流动开口 3168对应于气缸盖3132的气缸流动通道。 尽管阀3160示出为限定有四个流动开口 3168，但是在其他实施例中，阀3160能够限定有任意数量的流动开口(例如，一个、两个、三个、或更多)。在一些实施例中，阀3160能够为与以上示出和描述的阀360相似的锥形阀。阀3160可移动地设置在气缸盖3132的阀套3138内。更具体地，阀3160能够在阀套3138内在关闭位置(例如，图40和图42)与多个不同的打开位置(例如，图41和图 43)之间移动。当阀3160处于关闭位置中时，每个流动开口 3168与对应的气缸流动通道偏移(或失准)。此外，当阀3160处于关闭位置中时，阀3160的至少一部分与气缸盖3132的限定有阀套3138的内表面的一部分接触，以使气缸流动通道与气缸3103流体隔离。在一些实施例中，阀3160能够包括密封部分(图40-图43中未示出)，例如锥形表面，该密封部分构造为与气缸盖3132的表面接合，以使气缸3103与发动机3100外部的区域流体隔离。如图40和图42所示，当阀3160处于关闭位置中时，阀的第一端部3176与端板3123偏移距离dcl。弹簧3118设置在阀3160的第一端部3176与端板3123之间。弹簧3118 沿图40中的箭头CC所示的方向对阀3160施加力，以将阀3160偏压在关闭位置中。当阀 3160处于关闭位置中时，能够通过任意合适的机构来防止阀3160沿由箭头CC所示的方向进一步移动。这种机构能够包括例如阀3160与阀套3138的相配的锥形表面、机械端部止动件、磁性装置等。如下面更详细描述的，致动器组件3200构造为选择地改变当阀3160在关闭位置与打开位置之间移动时所行进的距离。类似地说，阀3160能够在关闭位置(图40和图42) 与任意数量的不同打开位置之间移动。图41示出了处于完全打开位置、或对应于致动器组件3200的第一构造的打开位置中的阀3160。图43示出了处于部分打开位置、或对应于致动器组件3200的第二构造的打开位置中的阀3160。当阀3160处于打开位置中时，阀3160 的每个流动开3168与对应的气缸流动通道至少部分地对准。此外，当阀3160处于打开位置中时，阀3160的一部分与气缸盖3132的限定有阀套3138的内表面间隔开，以使气缸流动通道与气缸3103流体连通。由此，当阀3160处于打开位置中时，气体(例如，排气或进气)能够在发动机3100外部的区域与气缸3103之间经由气缸盖3132流动。如图41所示，当阀处于第一打开位置(即，完全打开位置)中时，阀的第一端部 3176与端板3123偏移距离d。pl。由此，阀3160在从关闭位置移动至第一打开位置时行进的距离由等式⑴表示(I)Travel1 = dcl-dopl如图43所示，当阀处于第二打开位置(即，部分打开位置)中时，阀的第一端部 3176与端板3123偏移距离d。p2，该距离d。p2大于距离d。pl。由此，阀3160在从关闭位置移动至第二打开位置时行进的距离小于阀3160在从关闭位置移动至第一打开位置时行进的距离。阀3160在从关闭位置移动至至第二打开位置时行进的距离由等式(2)表示。(2) Travel2 = dcl-dop2致动器组件3200包括阀致动器3210和可变行程致动器3250。阀致动器3210包括壳体3240、螺线管线圈3M2、推杆3212和电枢3222。壳体3240的第一端部3243可移动地联接至气缸盖3132。以该方式，如下面更详细描述的，壳体3242(以及由此阀致动器 3210)能够相对于气缸盖3132移动。螺线管线圈3242固定地联接到壳体3240的第一端部 3243内。类似地说，螺线管线圈3242设置在壳体3240内，以使螺线管线圈3242相对于壳体3240的运动被阻止。推杆3212具有第一端部3213和第二端部3214。推杆3212的第二端部3214设置在壳体3240内并且联接至电枢3222。更具体地，推杆3212的第二端部3214联接至电枢3222，以使电枢3222的运动导致推杆3212的运动。推杆3212的一部分可移动地设置在螺线管线圈3242内。以该方式，电枢3222和推杆3212能够相对于螺线管线圈3242移动。在使用中，当螺线管3242通电流激活时，产生磁场，该磁场沿分别由图41和图43中的箭头DD和FF所示的方向将力施加到电枢3222上。磁力导致电枢3222和推杆3212相对于螺线管线圈3242 (以及壳体3240)运动，如分别由图41和图43中的箭头DD和FF所示的。电枢3222和推杆3212相对于螺线管线圈3242移动通过距离Sd(即，螺线管冲程)直到电枢3222与螺线管线圈3242接触。当螺线管线圈3M断电时，电枢3222能够沿与箭头 DD和FF所示方向相反的方向行进，直到电枢与壳体4240的第二端部4244接触。在一些实施例中，阀致动器4210包括偏压构件，该偏压构件构造为迫使电枢3222与壳体4240的第
二端部接触。推杆3212的第一端部3213设置在壳体3240的外部。更具体地，当壳体3240联接至气缸盖3132时，推杆3212的第一端部3213与阀3160的第二端部3177相邻地设置在阀套3138内。更具体地，如图40和图42所示，当阀3160处于关闭位置中且螺线管线圈 3242未通电时，推杆3212的第一端部3213与阀3160的第二端部3177间隔开。介于推杆 3212的第一端部3213与阀3160的第二端部3177之间的距离称为阀隙(标识为图40中的L1和图42中的L2)。设置介于推杆3212与阀3160之间的间隙(S卩，阀隙)能够确保阀 3160将正确地操作(例如，当处于关闭位置中时完全落座)，而无论阀系部件的热膨胀、阀系部件的制造公差、和/或类似情况如何。在使用中，当螺线管线圈3242被通电且推杆3212如箭头DD所示地移动时，推杆 3212的第一端部3213与阀3160的第二端部3177接触。当由推杆3212对阀3160施加的力大于由弹簧3118施加的偏压力时，阀3160从关闭位置(例如，图40)移动至打开位置(例如，图41)。如上述，因为阀致动器3210电操作，所以阀3160能够独立于发动机3100的凸轮轴或曲轴的旋转位置在关闭位置与打开位置之间移动。可变行程致动器3250构造为使壳体3240(以及由此阀致动器3210)相对于气缸盖3132移动。以该方式，如下述，可变行程致动器3250能够选择地改变阀3160在关闭位置与打开位置之间移动时行进的距离。更具体地，阀行程与螺线管冲程Sd和阀隙相关，如等式⑶所示(3) Travel = Sd-L由此，能够通过改变螺线管冲程Sd和/或阀隙L来调节阀行程。如图40所示，当致动器组件3200处于第一(或完全打开)构造中时，壳体3240 相对于气缸盖3132设置，以使阀隙设定值具有值U。因此，当致动器组件3200处于第一构造中时，阀3160的行程由等式(4)表示。G) Travel1 = Sd-L1 = dcl_dopl如图42所示，当致动器组件3200处于第二(或部分打开)构造中时，壳体3240 相对于气缸盖3132定位，以使阀隙设定值具有值L2, L2大于Lp类似表述，当致动器组件 3200处于第二(或部分打开)构造中时，壳体3240相对于气缸盖3132如由图42中的箭头 EE所示地移动，由此将阀隙设定值增大至值L2。因此，当致动器组件3200处于第二构造中时，阀3160的行程由等式(5)表示。(5) Travel2 = Sd-L2 = dcl_dop2可变行程致动器3250能够包括任意合适的机构，该机构用于使阀致动器3210相对于气缸盖3132如图42中的箭头EE所示地移动。例如，在一些实施例中，可变行程致动器3250能够包括电致动器，该电致动器使阀致动器3210相对于气缸盖3132线性地移动。 类似表述，在一些实施例中，可变行程致动器3250能够包括电致动器，该电致动器使阀致动器3210相对于气缸盖3132平移。在其他实施例中，可变行程致动器3250能够使阀致动器3210相对于气缸盖旋转。例如，在一些实施例中，壳体3240能够包括螺纹部分，该螺纹部分构造为与气缸盖3132中的对应的螺纹部分配合，以使壳体3240相对于气缸盖3132的旋转导致如图42中的箭头EE所示的运动。CN
如上述，可变行程致动器3250通过选择地改变阀隙L同时维持恒定的螺线管冲程 Sd来改变阀行程。以该方式，当致动器组件3200在第一构造与第二构造之间移动时，阀致动器3210的电-机械特性保持基本恒定。因此，激活螺线管线圈3242的电流不需要根据致动器组件3200的构造变化。如图40-图43所示，弹簧3118设置为接近阀3160的与致动器组件3200相对的端部(即，第一端部3176)。该布置允许致动器组件3200的可变行程致动器3250使阀致动器 3210相对于气缸盖3132移动而不改变弹簧3118的功能特性。更具体地，致动器组件3200 的可变行程致动器3250能够使阀致动器3210相对于气缸盖3132移动而不改变弹簧3118 在阀3160处于关闭位置中时的长度(即，弹簧3118的初始长度)。在所示的实施例中，弹簧3118的初始长度对应于介于端板3123与阀3160的第一端部3176之间的距离del。通过维持弹簧3118的基本恒定的初始长度，致动器组件3200的可变行程致动器3250能够使阀致动器3210相对于气缸盖3132移动而不改变由弹簧3118对阀3160施加的偏压力。因此，阀3160能够以可重复的和/或精确的方式致动而无论致动器组件3200的构造如何。除了减小阀行程之外，选择地增大阀隙(例如，从Ll至L2)能够导致在螺线管 3242被激活后阀3160开始移动的时间较长。因此，在一些实施例中，致动正时能够作为阀隙的函数进行调节和/或偏移。例如，在一些实施例中，发动机3100能够包括电子控制单元或ECU(未示出)，其构造为当致动组件3200在第一构造与第二构造之间移动时，根据阀隙变化(例如，!^至！^)来自动调节致动正时。在一些实施例中，例如E⑶能够构造为当致动组件处于第一构造(例如，完全打开构造)中时接收对应于阀的阀隙设定值的输入，并且根据阀隙设定值的实际变化来调节致动正时。以该方式，ECU能够控制用于特定发动机的致动正时，而非基于用于通用发动机设计的标称值。尽管致动器组件3200示出为具有仅一个部分打开构造(例如，图42和图43)，但是致动器组件3200能够在完全打开构造与任意数量的部分打开构造之间移动。例如，致动器组件3200能够在完全打开构造、第一部分打开构造(其中，阀行程为完全打开阀行程的大约3/4)、第二部分打开构造(其中阀行程为完全打开阀行程的大约1/2)以及第三部分打开构造(其中阀行程为完全打开阀行程的大约1/4)之间移动。在另一示例中，致动器组件3200能够在完全打开构造与无限数量的部分打开构造之间移动。例如，在一些实施例中，致动器组件3200能够将介于关闭位置与打开位置之间的距离调节为介于大约0英寸与 0. 090英寸之间的任意值。通过选择地改变介于打开位置与关闭位置之间的距离(例如，阀行程)，致动器组件3200能够准确地和/或精确地控制进入和/或离开气缸3103的气体流动的量和/或流速。更具体地，阀行程能够与阀打开动作的正时和持续时间相关联地改变， 以根据发动机操作条件(例如，低怠速、路面巡航条件等)来提供期望的气体流动特性。在一些实施例中，由该布置提供的控制允许仅使用阀3160和致动器组件3200来控制发动机气体交换过程，由此消除了对于气缸盖3132上游的节流阀的需求。尽管图40-图43中所示的俯视示意图示出了阀3160沿与气缸3103的中心线(未示出)基本垂直的方向在关闭位置与打开位置之间移动，但是在其他实施例中，阀3160能够沿相对于气缸3103和/或气缸盖3132的任意合适的方向移动。例如，在一些实施例中， 阀3160能够与气缸3103的中心线基本平行地移动。在其他实施例中，阀3160能够沿与气缸3103的中心线不平行且不垂直的方向移动。
尽管可变行程致动器3250在上面示出和描述为通过选择地改变阀隙L同时维持恒定的螺线管冲程Sd来改变阀行程，但是在其他实施例中，可变行程致动器能够通过选择地改变螺线管冲程同时维持阀隙设定值恒定来改变阀行程。例如，图44和图45是根据一实施例的具有可变行程阀致动器组件4200的发动机4100的一部分的俯视示意图。发动机 4100包括发动机本体(图44和图45中未示出)、气缸盖4132、阀4160和致动器组件4200。 发动机本体限定有能够在其中设置活塞(图44和图45中未示出)的气缸4103(以虚线示出)。气缸盖4132联接至发动机本体，以使气缸盖4132的一部分覆盖气缸4103的上部分， 由此形成燃烧室。气缸盖4132限定有阀套4138和四个气缸流动通道(图44和图45中未示出)。气缸流动通道与阀套4138和气缸4103流体连通。以该方式，如上述，气体(例如， 排气或进气)能够经由气缸盖4132在发动机4100外部的区域与气缸4103之间流动。阀4160具有第一端部4176和第二端部4177，并且限定有四个流动开口 4168(图 44和图45中仅标出了一个流动开口)。流动开口 4168对应于气缸盖4132的气缸流动通道。尽管阀4160示出为限定有四个流动开口 4168，但是在其他实施例中，阀4160能够限定有任意数量的流动开口(例如，一个、两个、三个或更多个)。在一些实施例中，阀4160能够为与以上示出和描述的阀360相似的锥形阀。阀4160可移动地设置在气缸盖4132的阀套4138内。更具体地，阀4160能够在阀套4138内在关闭位置(如图44和图45所示)与多个不同的打开位置(图44和图45 中未示出)之间移动。如上述，当阀4160处于关闭位置中时，气缸流动通道与气缸4103流体隔离。弹簧4118设置在阀4160的第一端部4176与端板4123之间。如上述，弹簧4118 对阀4160施加力以将阀4160偏压在关闭位置中。与以上参照发动机3100描述的布置相似，阀4160能够在关闭位置(图44和图4 与任意数量的不同打开位置之间移动。当阀 4160处于打开位置中时，气缸流动通道与气缸4103流体连通。由此，当阀4160处于打开位置中时，气体(例如，排气或进气)能够经由气缸盖4132在发动机4100外部的区域与气缸 4103之间流动。致动器组件4200包括阀致动器4210和可变行程致动器4250。阀致动器4210包括壳体4240、螺线管线圈4242、推杆4212和电枢4222。壳体4240的第一端部4243固定地联接至气缸盖4132。螺线管线圈4242可移动地设置在壳体4240的第一端部4243内。以该方式，如下面更详细描述的，螺线管线圈4242能够选择地移动以改变螺线管冲程、及由此的阀行程。推杆4212具有第一端部4213和第二端部4214。推杆4212的第二端部4214设置在壳体4240内并且联接至电枢4222。更具体地，推杆4212的第二端部4214联接至电枢 4222，以使电枢4222的运动导致推杆4212的运动。推杆4212的一部分可移动地设置在螺线管线圈4242内。以该方式，电枢4222和推杆4212能够相对于螺线管线圈4242移动。在使用中，当螺线管4242通电时，电枢4222和推杆4212相对于螺线管线圈4242(以及壳体 4240)移动，直到电枢4222与螺线管4242接触。类似表述，当螺线管线圈4242通电时，电枢4222和推杆4212相对于螺线管线圈4242移动一距离(即，螺线管冲程)。当螺线管线圈4242断电时，电枢4222能够沿相反的方向移动，直到电枢与壳体4240的第二端部4244 接触。在一些实施例中，阀致动器4210包括偏压构件，该偏压构件构造为迫使电枢4222与壳体4240的第二端部接触。
推杆4212的第一端部4213设置在壳体4240的外部。更具体地，当壳体4240联接至气缸盖4132时，推杆4212的第一端部4213与阀4160的第二端部4177相邻地设置在阀套4138内。如图44和图45所示，当阀4160处于关闭位置且螺线管线圈4242未通电时， 推杆4212的第一端部4213与阀4160的第二端部4177间隔开距离L(阀隙)。在使用中， 当螺线管线圈4242被通电且推杆4212移动时，推杆4212的第一端部4213与阀4160的第二端部4177接触。当由推杆4212对阀4160施加的力大于由弹簧4118施加的偏压力时， 阀4160从关闭位置(例如，图44和图45)移动至打开位置(未示出)。可变行程致动器4250构造为使螺线管线圈4242在壳体4240内相对于电枢4222 和/或推杆4212移动，如图45中的箭头HH所示。以该方式，致动器组件4200能够在如图 44所示的第一(或完全打开)构造与如图45所示的第二(或部分打开)构造之间移动。 尽管示出为具有仅一个部分打开构造，但是如上述，致动器组件4200能够具有任意数量的不同的部分打开构造。如图44所示，当致动器组件4200处于第一构造中时，电枢4222在螺线管断电时与螺线管4242间隔开距离、(即，当致动器组件4200处于第一构造中时的螺线管冲程)。如图45所示，当致动器组件4200处于第二构造中时，电枢4222在螺线管断电时与螺线管4242间隔开距离即，当致动器组件4200处于第二构造中时的螺线管冲程)，该距离Sd2小于距离Sdl。如上述，阀行程与螺线管冲程和阀隙相关。因此，致动器组件4200能够通过调节螺线管冲程来选择地改变阀行程。此外，因为壳体4240固定地联接至气缸盖4132，所以当螺线管4242断电时，在致动器组件4200从第一构造移动至第二构造时推杆4212相对于阀 4160的位置保持基本恒定。类似表述，当致动器组件4200从第一构造移动至第二构造时， 阀隙L保持基本恒定。如图44和图45所示，可变行程致动器4250经由连接器4251联接至螺线管线圈 4242。以该方式，由可变行程致动器4250产生的运动和/或力能够导致螺线管4242在壳体4240内运动。更具体地，当可变行程致动器4250如图45中的箭头GG所示地旋转时，螺线管线圈4242在壳体4240内如图45中的箭头HH所示地移动。连接器4251能够为任何合适的连接器，例如杆、线缆、带等等。此外，可变行程致动器4250能够包括用于使螺线管线圈4242在壳体4240内移动的任意合适的机构，例如步进马达、电致动器、液压致动器、气动致动器和/或类似物。图46和图47是根据一实施例的发动机5100的透视图，其具有可变行程进气阀致动器组件5200和可变行程排气阀致动器组件5300。发动机5100包括发动机本体5102、气缸盖组件5130、进气阀致动器组件5200和排气阀致动器组件5300。发动机本体5102限定有能够在其中设置活塞(未示出)的气缸5103 (图51、图52、图59和图60中以虚线示出)。气缸盖组件5130联接至发动机本体5102，以使气缸盖组件5130的一部分覆盖气缸 5103的上部分以形成燃烧室。气体歧管5110联接至气缸盖组件5130的上表面。气体歧管 5110限定有排气路径5112和进气路径5111。在使用中，排气能够经由气缸盖组件5130从气缸5103传送并且送入到排气路径5112内。类似地，进气(和/或任意合适的进入填充物)能够经由气缸盖组件5130从进气路径5113送入到气缸5103内。气缸盖组件5130包括气缸盖5132、进气阀51601和排气阀5160E。参照图51-图 53，气缸盖5132限定有进气阀51601可移动地设置在其中的进气阀套51381。气缸盖5132限定有一组气缸流动通道51481和一组进气歧管流动通道51441。气缸流动通道51481中的每一个均与气缸5103 (以虚线示出)及进气阀套51381流体连通。类似地，进气歧管流动通道51441中的每一个均与气体歧管5110的进气路径5111及气缸盖5132的进气阀套51381 流体连通。如此处更详细描述的，在该布置中，当进气阀51601处于关闭位置(例如，图51) 中时，气体歧管5110的进气路径5111与气缸5103流体隔离。相反地，当进气阀51601处于打开位置(例如，图52和图53)中时，气体歧管5110的进气路径5111与气缸5103流体连通。因此，能够通过改变进气阀51601的打开和关闭动作来控制传送到气缸5103内的进气的正时和/或量。尽管进气阀51601示出为具有两个打开位置(图52和图53)，但是如在下面更详细描述的，进气阀致动器组件5200能够选择地改变进气阀51601在关闭位置与打开位置之间移动时行进的距离。以该方式，进气阀51601能够在关闭位置与任意数量的不同的部分打开位置之间移动。参照图59-图61，气缸盖5132限定有排气阀5160可移动地设置在其中的排气阀套5138E。气缸盖5132限定有一组气缸流动通道5148E和一组排气歧管流动通道5144E。 气缸流动通道5148E中的每一个均与气缸5103(以虚线示出)及排气阀套5138E流体连通。 类似地，排气歧管流动通道5144E中的每一个均与气体歧管5110的排气路径5112及气缸盖5132的排气阀套5138E流体连通。如此处更详细描述的，在该布置中，当排气阀5160E 处于关闭位置(例如图59)中时，气体歧管5110的排气路径5112与气缸5103流体隔离。 相反地，当排气阀5160E处于打开位置(例如，图60-图61)中时，气体歧管5110的排气路径5112与气缸5103流体连通。因此，能够通过改变排气阀5160E的打开和关闭动作来控制从气缸5103送出的排气的正时和/或量。尽管排气阀5160E示出为仅具有两个打开位置(图60和图61)，但是如在下面更详细描述的，排气阀致动器组件5300能够选择地改变排气阀5160E在关闭位置与打开位置之间移动时行进的距离。以该方式，排气阀5160E能够在关闭位置与任意数量的不同的部分打开位置之间移动。参照56，进气阀51601具有锥形部分51621、第一端部51761和第二端部 51771，并且限定有中心线CL115如图55所示，第二端部51771限定有螺纹开口 51781，进气拉杆5212在该螺纹开口 51781内螺纹地啮合。第二端部51771包括弹簧接合表面5179，进气阀簧51181抵靠该弹簧接合表面5179设置(参见例如图51-图5 。以该方式，进气阀 51601能够在进气阀套51381内被偏压到关闭位置中。进气阀51601的锥形部分51621包括第一表面51641和第二表面51651。如图56 所示，第一表面51641和第二表面51651均为弯曲表面，其具有绕与中心线CL1平行的轴线的曲率半径民。尽管第一表面51641和第二表面51651示出为具有相同的曲率半径，但是在其他实施例中，第一表面51641的曲率半径能够与第二表面51651的曲率半径不同。类似表述，在一些实施例中，进气阀51601的锥形部分51621能够在从与中心线CL1基本垂直的平面中看去时不对称。曲率半径民能够具有任意合适的值。在一些实施例中，曲率半径 R1能够为大约114mm(4. 5英寸)。如图M所示，其示出了进气阀51601的俯视图，进气阀51601的锥形部分51621 具有第一锥角θΙΟ类似表述，锥形部分51621的沿与中心线CL1垂直的第一轴线测量的宽度沿着中心线CL1线性地减小。如图55所示，其展示了进气阀51601的侧视图，第一表面 51641和第二表面51651彼此以第二锥角^工角偏移。类似表述，锥形部分51621的沿与中心线CL1垂直的第二轴线测量的厚度沿着中心线CL1线性地减小。以该方式，进气阀51601 的锥形部分51621为二维锥形。第一锥角和第二锥角Ci1能够具有任意合适的值。例如，在一些实施例中，第一锥角 工具有介于大约3度与大约10度之间的值，而第二锥角Ci1 具有大约10度(对于每一侧均为5度)的值。进气阀51601的锥形部分51621限定有穿过其中的一组流动通道51681 (图讨和图55中仅标出了一个流动通道)。如图55所示，流动通道51681与进气阀51601的中心线 CL1以大于90度的角度^角偏移。类似表述，每个流动通道51681的纵向轴线Afp不与中心线CL1垂直。以该方式，如图51-图53所示，当进气阀51601设置在进气阀套51381内以使进气阀51601的中心线CL1不与气缸的中心线CLeyl垂直时，每个流动通道51681的纵向轴线Afp与气缸的中心线CL。yl基本垂直。如图M所示，每个通道51681均不具有与其他流动通道51681相同的形状和/或尺寸。相反，较靠近锥形部分51621的端部的流动通道51681的尺寸比在锥形部分51621 的中心处的流动通道51681的尺寸小。以该方式，流动通道51681的尺寸(例如长度)能够对应于气缸5103的尺寸和/或形状。锥形部分51621的第一表面51641和锥形部分51621的第二表面51651均包括与流动通道5168相对应的一组密封部分(56中未示出)。如上述，密封部分基本界定出第一表面51641的开口和第二表面51651的开口。由此，当进气阀51601处于关闭位置中时，密封部分与气缸盖5132的限定出进气阀套51381的表面接合和/或接触，以使气缸流动通道51481和进气歧管流动通道51441与进气阀套51381流体隔离。参照图62-图64，排气阀5160E具有锥形部分5162E、第一端部5176E和第二端部 5177E，并且限定有中心线CLe。如图63所示，第二端部5177E限定有螺纹开口 5178E，排气拉杆5312在该螺纹开口 5178E内螺纹地啮合。排气阀5160E的锥形部分5162E包括第一表面5164E和第二表面5165E。如图64所示，第一表面5164E和第二表面5165E均为弯曲表面，其具有绕与中心线CL1平行的轴线的曲率半径&。尽管第一表面5164E和第二表面 5165E示出为具有相同的曲率半径，但是在其他实施例中，第一表面5164E的曲率半径能够与第二表面5165E的曲率半径不同。类似表述，在一些实施例中，排气阀5160E的锥形部分 5162E能够在从与中心线CL1基本垂直的平面中看去时不对称。曲率半径&能够具有任意合适的值。在一些实施例中，曲率半径&能够大致为大约47mm(l. 85英寸)。如图62所示，其示出了排气阀5160E的俯视图，排气阀5160E的锥形部分5162E 具有第一锥角Θε。类似表述，锥形部分5162Ε的沿与中心线CLe垂直的第一轴线测量的宽度沿着中心线CLe线性地减小。如图63所示，其展示了排气阀5160Ε的侧视图，第一表面 5164Ε和第二表面5165Ε彼此以第二锥角(^角偏移。类似表述，锥形部分5162Ε的沿与中心线CLe垂直的第二轴线测量的厚度沿着中心线CLe线性地减小。以该方式，排气阀5160Ε 的锥形部分5162Ε为二维锥形。第一锥角ΘΕ和第二锥角ciE能够具有任意合适的值。例如，在一些实施例中，第一锥角 E具有介于大约3度与大约10度之间的值，而第二锥角ciE 具有大约10度(对于每一侧均为5度)的值。排气阀5160Ε的锥形部分5162Ε限定有贯穿其中的一组流动通道5168Ε(图62和图63中仅标出了一个流动通道)。如图63所示，流动通道5168Ε与排气阀5160Ε的中心线 CLe以大于90度的角度^^角偏移。类似表述，每个流动通道5168Ε的纵向轴线Afp不与中心线CLe垂直。以该方式，如图59-图61所示，当排气阀5160E设置在排气阀套5138E内， 以使排气阀5160E的中心线CLe不与气缸的中心线CLeyl垂直时，每个流动通道5168E的纵向轴线Afp与气缸的中心线CL。yl基本垂直。如图62所示，每个流动通道5168E均不具有与其他流动通道5168E相同的形状和/或尺寸。相反，较靠近锥形部分5162E的端部的流动通道5168E的尺寸比在锥形部分 5162E的中心处的流动通道5168E的尺寸小。以该方式，流动通道5168E的尺寸(例如，长度)能够对应于气缸5103的尺寸和/或形状。锥形部分5162E的第一表面5164E和锥形部分5162E的第二表面5165E均包括与流动通道5168E相对应的一组密封部分(图62-图64中未示出)。如上述，密封部分基本界定出第一表面5164E的开口和第二表面5165E的开口。由此，当排气阀5160E处于关闭位置中时，密封部分与气缸盖5132的限定出排气阀套5138E的表面接合和/或接触，以使气缸流动通道5148E和排气歧管通道5144E与排气阀套5138E流体隔离。参照图49和图51-图53，进气阀51601可移动地设置在气缸盖5132的进气阀套 51381内。塞5182与进气阀51601的第二端部51771相邻地设置在进气阀套51381内。塞 5182具有与进气阀套51381的形状相对应的锥形外表面。以该方式，塞5182的外表面以及限定出进气阀套51381的表面能够形成基本不透流体的密封。此外，塞5182的锥形外表面在塞5182设置在进气阀套51381内时塞5182防止进一步向内运动。间隔件5184至少部分地设置在进气阀套51381内而与塞5182接触。间隔件5184提供了塞5182能够通过其固定地联接在进气阀套5138内的机构。间隔件5184能够通过固定螺丝、由壳体5270施加的夹持力等等联接在阀套51381内。如图52所示，当进气阀51601处于完全打开位置中时，进气阀51601的弹簧接合表面5179与塞5182的端部间隔开。由此，塞5182不提供对进气阀51601在阀套51381内的行程进行限制的积极阻挡(positivestop)。相反，如下面更详细描述的，进气阀51601的行程被进气阀致动器组件5200控制。此外，如图51-图53所示，套筒5182限定有在其中设置进气阀簧51181的一端部的弹簧槽5183。进气阀簧51181的相对端部与进气阀51601 的弹簧接合表面5179接触。以该方式，进气阀51601在进气阀套51381内被偏压在关闭位置中。参照图49、图59-图61，排气阀5160E可移动地设置在气缸盖5132的排气阀套 5138E内。塞5180与排气阀51601的第二端部5177E相邻地设置在排气阀套5138E内。塞 5180具有与排气阀套51381的形状相对应的锥形外表面。以该方式，塞5180的外表面以及限定排气阀套5138E的表面能够形成基本不透流体的密封。此外，当塞5180设置在排气阀套51381内时，锥形布置防止塞5182进一步运动。间隔件5181至少部分地设置在排气阀套5138E内而与塞5180接触。如上述，间隔件5181提供了塞5180能够通过其固定地联接在排气阀套51381内的机构。如图60所示，当排气阀5160E处于完全打开位置中时，排气阀5160E的肩部与塞 5182的端部间隔开。以该方式，塞5182不提供对排气阀5160E在阀套51381内的行程进行限制的积极阻挡。相反，如下面更详细描述的，排气阀5160E的行程由排气阀致动器组件 5300控制。与进气阀系对比，如图59-图61所示，排气阀簧5118E设置在排气阀套5138E 的外部。以该方式，排气阀簧5118E不暴露于与排气相关联的高温。如此处更详细描述的，排气阀簧5118E设置在排气阀致动器组件5300内。如下面更详细描述的，进气致动器组件5200构造为使进气阀51601在其关闭位置与其打开位置之间移动，并且选择地改变进气阀51601在其关闭位置与打开位置之间移动时行进的距离。类似表述，进气致动器组件5200构造为使进气阀51601在其关闭位置(图 51)与任意数量的不同的打开位置之间移动。参照图50，进气致动器组件5200包括壳体 5270，该壳体5270容纳阀致动器5210和可变行程致动器5250。更具体地，壳体5270限定有在其中设置阀致动器5210的第一空腔5272、和在其中设置可变行程致动器5250的一部分的第二空腔5275。如图46和图47所示，壳体5270联接至气缸盖5132，以使第一空腔5272 的至少一部分与进气阀套51381对准。以该方式，如下面更详细描述的，阀致动器5210能够接合和/或致动进气阀51601。注意到，出于清楚的目的，图51-图53示出了壳体5270 与气缸盖5132间隔开。阀致动器5210是构造为使进气阀51601在其关闭位置与其打开位置之间移动的电致动器。阀致动器5210包括螺线管组件5230、拉杆5212和电枢5222。螺线管组件5230 包括螺线管外壳5240、螺线管线圈5242和端部止动件5231。螺线管外壳5240具有螺纹部分5246，该螺纹部分5246与壳体5270的限定有第一空腔5272的侧壁的螺纹部分5273相对应。类似表述，螺线管外壳5240的外表面包括阳螺纹，该阳螺纹构造为与位于壳体5270 的第一空腔5272内的阴螺纹5273相配。以该方式，螺线管组件5230能够螺纹地啮合在壳体5270的第一空腔5272内。由此，螺线管组件5230相对于壳体5270的旋转导致螺线管组件5230在第一空腔5272内的轴向运动，如图53中的箭头II所示。以该方式，如在下面更详细描述的，螺线管冲程(即，当螺线管未通电时介于螺线管组件5230与电枢5222之间的距离)能够被选择地调节。螺线管线圈5242设置在螺线管外壳5240内，以使螺线管线圈5242的引线5241 能够从螺线管外壳5240外部的区域接近。此外，螺线管线圈5242固定地设置在螺线管外壳5240内。类似表述，螺线管线圈5242设置在壳体5240内，以使螺线管线圈5242相对于壳体5240的运动被阻止。端部止动件5231具有凸缘部分5237和端表面5235。凸缘部分5237联接至螺线管外壳5240，以使螺线管线圈5242被包封和/或容纳在螺线管外壳5240内。凸缘部分5237 能够以任意合适的方式联接至螺线管外壳5240，例如使用带帽螺栓、卡环、焊接接合、粘结剂和/或类似方式。当端部止动件5231联接至螺线管外壳5240时，端表面5235设置在螺线管线圈5242的中央开口内(参见例如图51-图53)。端部止动件5231的端表面5235限定有电枢弹簧5232的一端部设置在其中的槽5236。如在下面更详细描述的，当螺线管组件 5230通电时，端表面5235与电枢5222接触。参照图57，电枢5222限定有穿过其中的腔5225，并且包括凸缘5221和接触表面 52观。腔5225是埋头孔，以使电枢5222的内表面具有肩部52沈。如在下面更详细描述的， 肩部52 构造为与拉杆5212的头部5218接合以限制电枢5222相对于拉杆5212的轴向运动。凸缘5221具有比壳体5270的第一空腔5272的内表面5274的直径小的直径(参见例如图50)。以该方式，当螺线管组件5240被通电和/或断电时，电枢5222能够在壳体5270 的第一空腔5272内移动。电枢5222的接触表面52 限定有在其中设置电枢弹簧5232的一端部的槽5227。
拉杆5212具有第一端部5213和第二端部5214。拉杆5212的第二端部5214联接至电枢5222。更具体地，如图57所示，拉杆5212的第二端部5214具有头部5218，并且限定有在其中设置保持环5220的保持环槽5219。拉杆5212的第二端部5214设置在电枢 5222的腔5225内，以使拉杆5212的头部5218能够与电枢5222的肩部52 接合和/或接触，以限制电枢5222相对于拉杆5212沿图57中的箭头JJ所示方向的轴向运动。当拉杆5212的第二端部5214联接至电枢5222时，保持环5220构造为与电枢5222 的凸缘5221接触，以限制电枢5222相对于拉杆5212沿图57中的箭头KK所示方向的轴向运动。如图57所示，介于头部51 与卡环5220之间的距离dl大于介于电枢5222的肩部 52 与电枢的凸缘5221之间的距离d2。以该方式，当拉杆5212的第二端部5214联接至电枢5222时，电枢5222能够相对于拉杆5212轴向地移动预定量(即，dl与d2之间的差异)。此外，如上述，电枢弹簧5232的第一端设置在端部止动件5231的槽5236内，而电枢弹簧5232的第二端设置在电枢5222的槽5227内。由此，当螺线管组件5230未通电时，电枢5222被偏压在一位置中，以使凸缘5221与卡环5220接触。因此，当螺线管组件5230通电时，电枢5222 —开始相对于拉杆5212沿图57中的箭头JJ所示方向行进。当电枢5222 的肩部52 与拉杆5212的头部5218接触时，电枢5222和拉杆5212 —起移动，直到电枢的接触表面52 与端部止动件5231的端表面5235接合和/或接触。通过在螺线管组件 5230通电时允许电枢5222相对于拉杆5212移动，电枢5222能够加速并且由此在与拉杆 5212接合之前产生冲力。该布置能够提供更加可重复的和/或更可靠的阀打开性能。电枢5222能够相对于拉杆5212轴向移动的距离(S卩，dl与d2之间的差)能够为任意合适的量。在一些实施例中，例如，头部5218和槽5219的间距(dl)与电枢5222的厚度(d2)之间的差介于0. 015英寸与0. 050英寸之间。在其他实施例中，dl与d2之间的差为大约0. 030英寸。如上述，拉杆5212的第一端部5213联接至进气阀51601的第二端部51771。更具体地，拉杆5212的第一端部5213包括设置在进气阀51601的阴螺纹开口 51781内的阳螺纹部分。因此，拉杆5212的轴向运动导致进气阀51601的轴向运动。在一些实施例中，锁定螺母能够围绕拉杆5212的第一端部5213设置，以限制拉杆5212相对于进气阀51601的旋转运动(即，阻止拉杆5212从进气阀51601的螺纹开口 51781 “退出”)。在使用中，当螺线管线圈5242通电流激活时，产生磁场，该磁场对电枢5222沿图 52中的箭头LL所示方向施加力。磁力导致电枢5222相对于(和朝向)螺线管线圈5242 移动，如图52中的箭头LL和图57中的箭头JJ所示。如上述，电枢5222 —开始相对于拉杆5212行进。当电枢5222的肩部52 与拉杆5212的头部5218接触并且由拉杆5212对进气阀51601施加的力大于由弹簧51181施加的偏压力时，电枢5222和拉杆5212 —起移动，由此导致进气阀51601从关闭位置(图51)朝向打开位置(图52)移动。电枢5222和拉杆5212 —起行进，直到电枢5222的接触表面52 与端部止动件5231的端表面5235接合和/或接触。当螺线管线圈5242通电时，电枢5222行进距离Sd(即，图51中所述的螺线管冲程)。拉杆5212(及由此进气阀51601)行进的距离为dl和d2间的差与螺线管冲程之间的差，如等式(6)给出的。(6)Travel = Sd-(dl_d2)由此，能够通过改变螺线管冲程Sd来调节进气阀51601的行程。
当螺线管线圈5242断电时，由进气阀簧51181施加的力导致进气阀51601、拉杆 5212和电枢5222沿与图52中的箭头LL所示方向相反的方向行进。另外，由电枢弹簧5232 施加的力使电枢5222相对于拉杆5212移动，以使电枢5222的凸缘5221与卡环5220接触。可变行程致动器5250构造为选择地改变进气阀51601在关闭位置与打开位置之间移动时行进的距离。更具体地，可变行程致动器5250构造为选择地调节螺线管组件5230 的冲程。以该方式，进气阀51601能够在关闭位置与任意数量的不同的部分打开位置之间移动。此外，因为阀致动器5210为电操作，所以阀5160能够独立于发动机5100的凸轮轴或曲轴的旋转位置在关闭位置与打开位置之间移动。如图50所示，可变行程致动器5250包括马达5262、传动带5260和从动环5252。如此处所述，可变行程致动器5250构造为选择地使螺线管组件5230在壳体5270内旋转，以调节螺线管冲程Sd(参见例如图51)。马达5262包括驱动轴5263和驱动构件5265。马达 5262能够为例如步进马达，比如从Anaheim Automation公司可得到的型号为23Y104S-LWB 2A/phase系列步进马达。马达5262经由马达壳体5264联接至壳体5270。马达壳体5264 使马达5262相对于壳体5270对准，以使驱动构件5265设置在壳体5270的第二空腔5275 内。从动环5252包括具有一系列突起部(例如，齿或滚花)的外表面52M。从动环 5252联接至螺线管组件5230的端部止动件5231，以使从动环5252的旋转导致螺线管组件 5230的旋转。从动环5252能够以任意合适的方式联接至端部止动件5231。例如，在一些实施例中，从动环5252能经由带帽螺栓、焊接接合、粘结剂、卡环和/或类似方式联接至端部止动件5231。传动带5260围绕驱动构件5265和从动环5252的外表面52M设置。以该方式，驱动轴5263的旋转运动能够经由传动带5260传递给螺线管组件5230。定位环5257联接至从动环5252，以使定位环与从动环5252 —起旋转。定位环 5257包括构造为与传感器5266接合的突起部5258 (参见例如图58)。以该方式，螺线管组件5230的旋转位置能够被电测量。尽管传感器5266示出为经由与突起部5258的接触来感测螺线管组件5230的旋转位置，但是在其他实施例中，传感器5266能够使用用于感测螺线管组件5230的位置的任意合适的机构。例如，在一些实施例中，传感器5266能够包括构造为提供与螺线管组件5230的旋转位置相关联的电输出的光轴编码器。可变行程致动器5250构造为通过使进气阀致动器组件5200在任意数量的不同构造之间移动来选择地改变阀行程，这些构造对应于螺线管组件5130在壳体5270内的位置。 例如，图51和图52示出了处于第一(或完全打开)构造中的进气阀致动器组件5200，而图 53示出了处于第二(或部分打开)构造中的进气阀致动器组件5200。当进气阀致动器组件 5200处于完全打开构造中时，端部止动件5231的端表面5235与壳体5270的肩部以距离d3 间隔开。肩部识别为仅作为用于示出螺线管组件5230在壳体5270内的位置的参考点。由此，当进气阀致动器组件5200处于完全打开构造中时，螺线管冲程Sd为其最大值。因此， 当螺线管组件5230通电时，进气阀51601从关闭位置(图51)朝向完全打开位置(图52) 移动。当进气阀51601处于完全打开位置中时，进气阀51601的每个流动开口 51681与对应的进气歧管流动通道51441和气缸流动通道51481基本对准。为了使进气阀致动器组件5200移动至另一构造(例如，如图53所示的部分打开构造)，马达5262被通电，由此导致驱动轴5263旋转运动。驱动轴5263的旋转运动经由带5260传递给从动环5252，由此导致螺线管组件5230在壳体5270内旋转，如图53中的箭头 MM所示。因为螺线管组件5230螺纹地啮合到壳体5270内，所以螺线管组件5230的旋转导致螺线管组件5230在壳体5270内的轴向运动，如图53中的箭头NN所示。当进气阀致动器组件5200处于部分打开构造中时，端部止动件5231的端表面 5235与壳体5270的肩部以距离d4间隔开，该距离d4小于距离d3。由此，当进气阀致动器组件5200处于部分打开构造中时，螺线管冲程(图53中未示出)比最大值Sd小。因此， 当螺线管组件5230通电时，进气阀51601从关闭位置(图51)向部分打开位置(图53)移动。当进气阀51601处于部分打开位置中时，进气阀51601的每个流动开口 51681均与对应的进气歧管流动通道51441和气缸流动通道51481对准。由此，当进气阀51601处于部分打开位置中时，通过气缸盖组件5130的进入空气流动速率小于当进气阀51601处于完全打开位置中时通过气缸盖组件5130的空气流动速率。以与上述参照进气致动器组件5200相似的方式，排气致动器组件5300构造为使排气阀5160E在其关闭位置与其打开位置之间移动并且选择地改变排气阀5160E在其关闭位置与打开位置之间移动时所行进的距离。类似表述，排气致动器组件5300构造为使排气阀5160E在其关闭位置(图59)与任意数量的不同的打开位置(例如，图60和图61)之间移动。参照图58，排气致动器组件5300包括容纳阀致动器5210和可变行程致动器5250的壳体5370。壳体5370限定有第一空腔5372、第二空腔5375以及第三空腔5376。第一空腔 5372由侧壁限定，侧壁包括与位于螺线管外壳5240上的阳螺纹5246相对应的阴螺纹部分 5373。以该方式，阀致动器5210的一部分可移动地设置在第一空腔5372内。如以上参照进气致动器组件5200描述的，可变提升致动器5250的一部分设置在第二空腔5375内。如图58-图61所示，第三空腔5376容纳有排气阀簧5118E。限定第三空腔5376的侧壁包括弹簧肩部5377，排气阀簧5118E的第一端抵靠该肩部5377设置。排气阀簧5118E 的第二端设置在锁定螺母5316的槽5317内，该锁定螺母5316联接至拉杆5212的第一端 5213。以该方式，排气阀5160E在排气阀套5138E内被偏压在关闭位置中。通过将排气阀簧5118E设置在排气阀套5138E的外部，排气阀簧5118E不直接暴露于热的排气。另外，与第三空腔5376相邻的侧壁限定有冷却剂通道5378，冷却剂能够在该冷却剂通道5378内流动以进一步将排气阀簧5118E和相关的部件维持在期望的温度之下。如图46和图47所示，壳体5370联接至气缸盖5132，以使第一空腔5372的至少一部分和第三空腔5376的至少一部分与排气阀套5138E对准。以该方式，如上述，阀致动器 5210能够接合和/或致动排气阀5160E。如图58所示，壳体5370经由冷却板5380联接至气缸盖5132。冷却板5380包括一组冷却通道5382 (图58中仅标识了一个)，这些冷却通道 5382中的至少一个与壳体5370的冷却剂通道5378流体连通。以该方式，冷却板5380能够进一步促使热远离排气阀簧5118E、阀致动器组件5210和/或排气阀系的部件传递。注意到，出于清楚的目的，图59-图61示出了壳体5270和冷却板5380与气缸盖5132间隔开。排气阀致动器组件5300的阀致动器5210与上面示出和描述的设置在进气阀致动器组件5200内的阀致动器5210相同。类似地，排气阀致动器组件5300的可变行程致动器 5250与上面示出和描述的设置在进气阀致动器组件5200内的可变行程致动器5250相同。 因此，在阀致动器5210和可变行程致动器5250内的部件及它们的操作不在下面进行描述。在其他实施例中，排气阀致动器组件5300能够包括分别与阀致动器5210和/或可变行程致动器5250不同的阀致动器和/或可变行程致动器。例如，在一些实施例中，排气阀致动器的螺线管组件能够产生与螺线管组件5230不同的打开力。排气阀致动器组件5300与进气阀致动器组件5200之间的唯一明显的不同在于， 如上述，排气阀簧5118E设置在壳体5370内而非在排气阀套5138E内。更具体地，如图 59-图61所示，锁定螺母5316围绕拉杆5212的第一端部5213设置。在一些实施例中，锁定螺母5216能够限制拉杆5212相对于排气阀5160E的旋转运动(S卩，阻止拉杆5212从排气阀5160E的螺纹开口 5178E“退出”)。锁定螺母5316包括在其中设置排气阀簧5118E的一端部的弹簧槽5317。以该方式，如上述，排气阀5160E被偏压在关闭位置中(参见例如图 59)。可变行程致动器5250构造为通过使排气阀致动器组件5300在任意数量的不同构造之间移动来选择地改变排气阀行程，这些不同构造与螺线管组件5130在壳体5370内的位置相对应。例如，图59和图60示出了处于第一(或完全打开)构造中的排气阀致动器组件5300，而图61示出了处于第二(或部分打开)构造中的排气阀致动器组件5300。当排气阀致动器组件5300处于完全打开构造中时，端部止动件5231的端表面5235与壳体5370 的肩部以距离d5间隔开。肩部标识为仅作为用于示出螺线管组件5230在壳体5370内的位置的参考点。由此，当排气阀致动器组件5300处于完全打开构造中时，螺线管冲程Sd为其最大值。因此，当螺线管组件5230通电时，排气阀5160E从关闭位置(图59)朝向完全打开位置(图60)移动。当排气阀5160E处于其完全打开位置中时，排气阀5160E的每个流动开口 5168E均与对应的排气歧管流动通道5144E和气缸流动通道5148E基本对准。当排气阀致动器组件5300处于部分打开构造中时，端部止动件5231的端表面 5235与壳体5370的肩部以距离d6间隔开，该距离d6小于距离d5。由此，当排气阀致动器组件5300处于部分打开构造中时，螺线管冲程(图61中未示出)比最大值Sd小。因此， 当螺线管组件5230通电时，排气阀5160E从关闭位置(图59)朝向部分打开位置(图61) 移动。当排气阀5160E处于部分打开位置中时，排气阀5160E的每个流动开口 5168E与对应的排气歧管流动通道5144E及气缸流动通道5148E部分对准。由此，当排气阀5160E处于部分打开位置中时，通过气缸盖组件5130的排气流动速率小于在排气阀5160E处于完全打开位置中时通过气缸盖组件5130的排气流动速率。尽管进气阀致动器组件5200和排气阀致动器组件5300示出为仅具有一个部分打开构造(分别例如是图53和图61)，但是进气阀致动器组件5200和排气阀致动器组件5300 能够在完全打开构造与任意数量的部分打开构造之间移动。例如，在一些实施例中，进气阀致动器组件5200和/或排气阀致动器组件5300能够分别将介于进气阀51601和/或排气阀5160E的关闭位置与打开位置之间的距离调节到介于大约零英寸与0. 090英寸之间的任意值。通过选择地改变在打开位置与关闭位置之间的距离(例如，阀行程)，进气阀致动器组件5200和/或排气阀致动器组件5300能够准确地和/或精确地控制进入和/或离开气缸5103的气体流动的量和/或流动速率。更具体地，进气阀和/或排气阀行程能够与相应的阀打开动作的正时和持续时间关联地改变，以根据发动机操作条件(例如，低怠速、路面巡航条件等)来提供期望的气体流动特性。此外，因为当进气阀51601和排气阀5160E处于它们相应的部分打开和/或完全打开位置中时进气阀51601和排气阀5160E未设置在气缸5103内，所以能够调节阀打开的正时而不需要考虑阀-活塞接触的可能性。在一些实施例中，由这种布置提供的控制允许仅利用进气阀51601和排气阀5160E来控制发动机气体交换过程，由此消除了对在气缸盖5132上游的节流阀的需求。这种布置允许使阀动作和/或发动机节流适合于特定的发动机操作条件、以及特定的发动机性能评级或“包”。例如，在某些情况下，特定的基础发动机设计(例如，2. 2升、 V6)被使用在许多不同的市场(例如，欧洲、加州、美国其他州、高海拔市场等等)中，每个市场均具有不同的性能和/或排放需求。为了满足不同的市场，制造者可以通过改变某些硬件(例如，凸轮轴、活塞、燃料喷射系统等等)来改变基础发动机的评级或性能“包”。在一些实施例中，此处描述的阀系统和控制方法能够用于提供多种不同的发动机评级或性能 “包”而不需要改变发动机硬件。例如，图65是根据一实施例的发动机6100的示意图。发动机6100包括限定有至少一个气缸(图65中未示出)的发动机本体6102。气缸盖组件6130联接至发动机本体 6102。气缸盖组件6130能够为以上示出和描述的气缸盖组件中的任一个，并且能够包括例如锥形阀，比如上面示出和描述的阀51601和5160E。发动机6100包括进气阀致动器组件 6200和排气阀致动器组件6300。如上述，进气阀致动器组件6200构造为以预定的时间、预定的持续时间和/或预定量的阀行程打开发动机6100的进气阀。如上述，排气阀致动器组件6300构造为以预定的时刻、预定的持续时间和/或预定量的阀行程打开发动机6100的排气阀。发动机6100包括与进气阀致动器组件6200和排气阀致动器组件6300通信的电子控制单元(ECU)6196。ECU 6196是本领域中已知类型的处理器，其构造为从不同的传感器(例如，发动机速度传感器、排出氧气传感器、进气歧管温度传感器等)接收输入，确定期望的发动机操作条件并且将信号传送至不同的致动器以相应地控制发动机。如下述，E⑶ 6196构造为确定期望的阀动作(例如，打开时间、打开的持续时间和/或阀行程)并且将电信号提供给进气阀致动器组件6200和排气阀致动器组件6300，以使进气阀和排气阀如期望地打开和关闭。ECU 6196包括在其中存储一系列校准表的存储器部件。校准表也能够称为校准图和/或数据阵列。校准表能够包括例如指定作为节流阀位置的函数的用于发动机6100的目标燃料供给水平的表格、指定作为发动机操作条件的函数(例如，速度和燃料供给水平) 的目标燃料喷射正时和持续时间的表格、指定作为发动机操作条件的函数的目标点火正时的表格、和/或类似表格。ECU 6196的存储器还包括与进气阀和/或排气阀相关联的校准表。图66-图68是用于进气阀的校准表的表格表示。尽管图66-图68中所示的校准表是用于进气阀，但是ECU 6196的存储器能够包括用于排气阀的类似的表格。图66是阀行程校准表6410。阀行程校准表6410是“三维表”，其包括指定目标发动机速度(例如，每分钟转数)的第一轴6412。阀行程校准表6410包括指定每个操作循环的目标发动机燃料供给水平(例如，每个发动机循环的燃料立方毫米数)的第二轴6414。尽管第一轴6412和第二轴6414分别指定目标速度和燃料供给水平，但是在其他实施例中，阀行程校准表6410的轴能够指定任意合适的目标发动机操作参数(例如，目标功率输出、环境温度、排出氧气水平等)。阀行程校准表6410的主体6416包括对于每个发动机速度(来自第一轴641 和每个目标燃料供给水平(来自第二轴6414)的目标阀行程设定值(以最大行程的百分数为单位)。在其他实施例中，校准表6410的主体6416能够指定以行程长度 (例如，英寸)为单位的目标阀行程、在给定阀行程处的稳态空气流动、等等。阀行程校准表单位6410中提供的数据值仅作为示例提供，并且并非意在限制在阀行程校准表6410中能够包括的数据。图67是阀打开校准表6420。阀打开校准表6420是“三维表格”，其包括指定目标发动机速度(例如，每分钟转数)的第一轴6422。阀打开校准表6420包括指定每个操作循环的目标发动机燃料供给水平(例如，每个发动机循环的燃料立方毫米数)的第二轴6似4。 尽管第一轴6422和第二轴64M分别指定目标速度和燃料供给水平，但是在其他实施例中， 阀打开校准表6420的轴能够指定任意合适的目标发动机操作参数(例如，目标功率输出、 环境温度、排出氧气水平、等等)。阀打开校准表6240的主体6似6包括对于每个发动机速度(来自第一轴642 和每个目标燃料供给水平(来自第二轴64M)的目标阀打开正时 (以曲轴的角位置的度数为单位)。在其他实施例中，阀打开校准表6420的主体6似6能够指定以时间(例如，毫秒)为单位的目标打开正时、相对曲轴位置(例如，在燃料喷射器切断之后)、等等。阀打开校准表6420中提供的数据值仅作为示例提供，并且并非意在限定在阀打开校准表6420中能够包括的数据。图68是阀持续时间校准表6430。阀打开校准表6420是“三维表格”，其包括指定目标发动机速度(例如，每分钟转数)的第一轴6432。阀持续时间校准表6430包括指定每个操作循环的目标发动机燃料供给水平(例如，每个发动机循环的燃料立方毫米数)的第二轴6434。尽管第一轴6432和第二轴6434分别指定目标速度和燃料供给水平，但是在其他实施例中，阀持续时间校准表6420的轴能够指定任意合适的目标发动机操作参数(例如，目标功率输出、环境温度、排出氧气水平、等等)。阀持续时间校准表6430的主体6436包括对于每个发动机速度(来自第一轴643 和每个目标燃料供给水平(来自第二轴6434) 的目标阀关闭正时(以曲轴的角位置的度数为单位)。在其他实施例中，阀持续时间校准表 6430的主体6436能够指定以阀打开的曲柄角周期为单位的目标阀打开持续时间(以时间为单位，例如毫秒)、等等。阀持续时间校准表6430中提供的数据值仅作为示例提供，并且并非意在限定在阀持续时间校准表6430中能够包括的数据。在发动机6100的操作期间，ECU 6196能够利用校准表6410、6420和/或6430来控制阀动作(例如，进气阀和/或排气阀的打开时间、打开的持续时间和/或阀行程)。更具体地，当发动机以特定组的操作条件(例如，发动机速度和燃料供给水平)进行操作时， ECU 6196能够通过基于目标发动机速度和目标燃料供给水平而在阀行程校准表6410中内插(或“找寻到”)目标阀行程来确定目标阀行程。目标发动机速度能够为例如通过发动机速度传感器测量的发动机速度。在某些条件(例如瞬态条件)下，目标发动机速度能够为基于当前测量的发动机速度和所测量的发动机速度的时间历史(例如，发动机速度的变化速率)计算出的目标。类似地，目标燃料供给水平能够为例如从另一校准表测量确定的燃料供给水平。在某些条件(例如，瞬态条件)下，目标燃料供给水平能够为基于用于燃料供给水平的当前值和燃料供给水平的时间历史(例如，燃料供给水平的变化速率)计算出的目标。类似地，E⑶6196能够通过基于目标发动机速度和目标燃料供给水平而在阀打开校准表6420中内插(或“找寻到”)目标阀打开正时来确定目标阀打开正时。类似地，E⑶
426196能够通过基于目标发动机速度和目标燃料供给水平而在阀持续时间校准表6430中内插(或“找寻到”)目标阀持续时间来确定目标阀打开持续时间。以该方式，E⑶6四6、进气阀致动器组件6200和/或排气阀致动器组件6300能够共同地控制在发动机操作期间进入和/或离开气缸的气体的量和/或流动速率。更具体地， 进气阀和/或排气阀正时、持续时间和/或行程能够改变以根据发动机操作条件(例如，低怠速，路面巡航条件等)来提供期望的气体流动特性。在一些实施例中，由这种布置提供的控制允许仅利用进气阀和/或排气阀来控制发动机气体交换过程，由此消除了对气缸盖上游的节流阀的需求。在这种实施例中，以上引用的“节流位置”不是指节流阀的位置，而是指加速踏板的位置，该位置对应于期望的发动机燃料供给水平。在一些实施例中，E⑶6196能够包括一个或更多个“冷起动”校准表，其包括用于在发动机起动时使用的目标阀行程、时刻和/或持续时间值。在一些实施例中，例如，ECU 6196能够构造为在起动动作期间较早打开排气阀(例如，在燃烧冲程的上止点之后的小于 140曲柄角度数的曲轴角位置处)。以该方式，离开气缸的排气的温度能够被增大，由此比利用标准排气阀动作更快地加热催化转化器。在一些实施例中，E⑶6196能够包括一个或更多个海拔校准表，其包括用于在发动机以高海拔进行操作时使用的目标阀行程、正时和/或持续时间值。例如，在一些实施例中，海拔校准表能够包括指定大气压力的第一轴。在一些实施例中，E⑶6196能够包括怠速稳定性规则，其独立于多气缸发动机的相邻气缸的阀的目标阀行程、正时和/或持续时间值来调节用于多气缸发动机的一个气缸的阀的目标阀行程、正时和/或持续时间值。以该方式，第一气缸的进气阀能够具有与第二气缸的进气阀不同的升程、打开正时和/或持续时间。这种布置能够允许发动机以非常低的速度维持怠速稳定性。例如，在一些实施例中，这种怠速稳定性规则能够允许发动机在发动机速度低于每分钟500转的情况下维持怠速稳定性。尽管发动机6100示出和描述为包括E⑶6196，但是在一些实施例中，发动机6100 能够包括呈处理器可读代码形式的软件，该软件指示处理器执行此处描述的功能。在其他实施例中，发动机6100能够包括固件，该固件执行此处描述的功能。虽然已经在上面描述了不同的实施例，但是应当理解，它们仅作为示例被展示而非限制。虽然上述方法指出了某些动作以一定的顺序发生，但是某些动作的顺序可以被修改。另外，某些动作可以在可能时以并行过程同时执行，以及以如上述的次序执行。虽然已经具体地示出和描述了实施例，但是应当理解，可以进行形式和细节上的多种改变。例如，尽管阀51601和5160E在上面示出和描述为具有锥形部分，但是在其他实施例中，阀51601和/或5160E能够为基本非锥形。尽管阀51601和5160E在上面示出和描述为当在它们相应的关闭位置与打开位置之间移动时设置在气缸5103的外部，但是在其他实施例中，进气阀51601的一部分和/或排气阀5160E的一部分能够在处于打开(或部分打开)位置中时设置在气缸5103内。尽管发动机5100示出和描述为包括单个气缸，但是在一些实施例中，发动机能够包括任意布置的任意数量的气缸。例如，在一些实施例中，发动机能够包括串联布置的任意数量的气缸。在其他实施例中，任意数量的气缸能够布置为V构造、相对构造或放射状构造。
尽管驱动轴5263的运动示出为经由传动带5260传递给螺线管组件5230，但是在其他实施例中，驱动轴5263的旋转运动能够经由任意合适的机构传递给螺线管组件5230， 例如液压地、经由齿轮传动、等等。尽管不同的实施例已经被描述为具有特定的特征和/或部件的组合，但是其他实施例可能具有如上述的实施例中的任一个的任意特征和/或部件的组合。例如，在一些实施例中，可变行程致动器能够通过与可变行程致动器3250相似地改变阀隙和与可变行程致动器4250相似地改变螺线管冲程来选择地改变阀行程。
权利要求
1.一种设备，包括阀，所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的阀套内的一部分，所述阀的所述部分限定有流动开口，所述阀构造为相对于所述气缸盖在关闭位置与打开位置之间移动一距离，当所述阀处于打开位置中时，所述流动开口与发动机的气缸流体连通；以及致动器，所述致动器构造为选择地改变所述关闭位置与所述打开位置之间的距离。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述致动器是第一致动器，所述设备还包括第二致动器，所述第二致动器构造为使所述阀独立于所述发动机的曲轴的旋转位置在所述关闭位置与所述打开位置之间移动。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述致动器构造为使所述距离在最小值与最大值之间改变；以及在所述阀处于打开位置且所述距离处于最大值时所述阀设置在所述发动机的气缸的外部。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述阀的所述部分为锥形的，以使所述部分的宽度或厚度中的至少一个沿着所述阀的纵向轴线线性地减小。
5.一种设备，包括阀，所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的流动通道内的一部分，所述阀构造为相对于所述气缸盖在关闭位置与打开位置之间移动一距离，所述阀构造为独立于发动机的曲轴的旋转移动；偏压构件，所述偏压构件构造为将所述阀朝向所述关闭位置偏压，所述偏压构件构造为当所述阀处于所述关闭位置中时对所述阀施加力；以及致动器，所述致动器构造为选择地改变介于所述关闭位置与所述打开位置之间的所述距离，当所述阀处于所述关闭位置中时，由所述偏压构件对所述阀施加的力维持在基本恒定的值。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述阀的所述部分构造为在所述流动通道内沿所述阀的纵向轴线移动，所述阀的纵向轴线与所述发动机的气缸的纵向轴线基本垂直。
7.如权利要求5所述的设备，其中，在所述阀处于所述打开位置且所述距离处于最大值时所述阀设置在所述发动机的气缸的外部。
8.如权利要求5所述的设备，其中，所述偏压构件为弹簧，所述弹簧的长度在所述阀处于所述关闭位置中时独立于所述关闭位置与所述打开位置之间的所述距离。
9.如权利要求5所述的设备，其中，所述致动器为电致动器。
10.如权利要求5所述的设备，其中，所述致动器构造为使螺线管相对于所述气缸盖移动。
11.如权利要求5所述的设备，其中，所述致动器为第一致动器，所述设备还包括第二致动器，所述第二致动器构造为使所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动。
12.如权利要求5所述的设备，其中，所述致动器是第一致动器，所述设备还包括第二致动器，所述第二致动器构造为使所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动，所述第二致动器构造为与所述阀的第一端部接触；偏压构件，所述偏压构件构造为与所述阀的第二端部接触，所述第二端部与所述第一端部相对。
13.如权利要求5所述的设备，其中，所述致动器是第一致动器，所述设备还包括第二致动器，所述第二致动器使所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动，所述第二致动器包括螺线管，所述第一致动器构造为使所述螺线管相对于所述气缸盖移动；以及电枢，所述电枢设置在所述螺线管与所述阀的密封部分之间。
14.一种设备，包括阀，所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的流动通道内的一部分，所述阀构造为相对于所述气缸盖在关闭位置与打开位置之间移动一距离；以及致动器组件，所述致动器组件构造为使所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动，所述致动器构造为选择地改变当所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动时所述阀所移动的距离，所述致动器组件包括螺线管，所述螺线管构造为当所述致动器改变所述关闭位置与所述打开位置之间的距离时相对于所述气缸盖移动；以及电枢，所述电枢设置在所述螺线管与所述阀的密封部分之间。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述螺线管是第一螺线管，所述致动器没有第二螺线管。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述螺线管构造为相对于所述气缸盖在第一位置与第二位置之间移动，当所述螺线管在所述第一位置与所述第二位置之间移动时，由偏压构件对所述阀施加的力在所述阀处于关闭位置中时基本恒定。
17.如权利要求14所述的设备，还包括弹簧，所述弹簧构造为将在所述气缸盖内的所述阀朝向所述关闭位置偏压，所述弹簧的长度在所述阀处于所述关闭位置中时独立于所述关闭位置与所述打开位置之间的距离。
18.如权利要求14所述的设备，其中，所述阀构造为沿第一方向从所述关闭位置朝向所述打开位置移动；以及当所述致动器增大所述关闭位置与所述打开位置之间的距离时，所述螺线管构造为沿与所述第一方向基本相反的第二方向移动。
19.如权利要求14所述的设备，其中，当所述阀处于所述打开位置且所述距离为最大值时，所述阀设置在所述发动机的气缸的外部。
20.如权利要求14所述的设备，其中，所述致动器构造为选择地使所述关闭位置与所述打开位置之间的所述距离从大约0. 000英寸的最小值到大约0. 090英寸的最大值改变。
21.一种设备，包括阀，所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的流动通道内的一部分，所述阀构造为相对于所述气缸盖在关闭位置与打开位置之间移动一距离，所述阀构造为独立于所述发动机的曲轴的旋转移动，当所述阀处于所述打开位置中时，所述阀设置在所述发动机的气缸的外部；以及致动器，所述致动器构造为选择地改变所述关闭位置与所述打开位置之间的所述距1 O
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述致动器是第一致动器，所述设备还包括第二致动器，所述第二致动器构造为使所述阀在所述关闭位置与所述打开位置之间移动，所述第二致动器包括螺线管，所述第一致动器构造为使所述螺线管相对于所述气缸盖移动；以及电枢，所述电枢设置在所述阀的密封部分与所述螺线管之间。
23.如权利要求21所述的设备，其中，所述致动器是电致动器。
24.如权利要求21所述的设备，还包括偏压构件，所述偏压构件构造为当所述阀处于所述关闭位置中时对所述阀施加力，当所述致动器改变在所述关闭位置与所述打开位置之间的所述距离时，由所述偏压构件对所述阀施加的所述力维持为基本恒定的值。
25.一种方法，包括确定与目标发动机速度和目标发动机燃料供给相关联的阀打开正时；确定对于所述目标发动机速度和所述目标发动机燃料供给的阀行程；以及当所述发动机以大致所述目标发动机速度和所述目标发动机燃料供给进行操作时，在所述阀打开正时打开发动机的所述阀，以使所述阀移动与所述阀行程相关联的距离。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述确定所述阀打开正时包括从存储在发动机控制单元的存储器内的校准表内插所述阀打开正时。
27.如权利要求25所述的方法，其中，所述确定所述阀行程包括从存储在发动机控制单元的存储器内的校准表内插所述阀行程。
28.如权利要求25所述的方法，还包括在所述打开之前确定对于所述目标发动机速度和所述目标发动机燃料供给的阀打开持续时间。
全文摘要
一种设备包括阀和致动器。所述阀具有可移动地设置在由发动机的气缸盖限定的阀套内的一部分。所述阀构造为相对于所述气缸盖在关闭位置与打开位置之间移动一距离。所述阀的所述部分限定有流动开口，所述流动开口在所述阀处于打开位置中时与发动机的气缸流体连通。所述致动器构造为选择地改变关闭位置与打开位置之间的距离。
文档编号F01L5/00GK102395761SQ201080016285
公开日2012年3月28日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年2月27日
发明者C·E·普赖斯, H·E·摩尔, K·E·史蒂芬森 申请人:Jp领域有限责任公司