气门正时系统的制作方法

本发明涉及由液压系统操作的可调整发动机气门。

背景技术：

在常规的气门正时系统中，摇臂围绕固定的摇臂轴枢转。这些系统使由凸轮上的轮廓所控制的仅一个气门的开启和关闭成为可能。近来，已开发出了通过改变正时和/或气门升程而实现不同的气门致动的各种系统。这些系统的一个例子是由Fiat开发的“Multi Air”系统。国际专利文件WO 9834014A1中给出了对所述系统的详细说明。Jacobs制造公司也具有液压致动的可变气门致动与发动机制动系统。此外，Ostfalia大学也具有类似的可变气门致动系统。该系统采用了压电致动器和行程比。这些系统由于它们具有大体积、数量多且复杂的部件因而是非常昂贵的。

现有技术中的申请国际专利文件WO 9706355公开了一种由液压系统致动的发动机气门结构。发动机气缸阀（30）与发动机凸轮（40）经由电控液压系统彼此连接。通过停用液压流体而允许空转。电控系统通过改变液压通道中的流体的量而优化发动机性能，这有助于调整气门开启的持续时间和程度。专利文件WO 9706355中所公开的方法是一种决定期望被除去的凸轮轮廓的部分的系统。因此，它实际上是“可变空转”系统。其主要优点是可以增加空转的量达到与所需的一样多。利用此方法，不能开启气门达到超过由凸轮轮廓所决定量的程度或者在由凸轮轮廓所决定的时间之前开启气门。因此，它不是全可变气门致动系统。

本领域中已知的一个申请国际专利文件WO 2007142724公开了一种由液压系统所致动的排气门。该系统还包括制动控制阀。本发明根据气门开启的程度来调整气门致动器的操作。在本发明中存在两个凸轮机构。在这些凸轮机构中的一个（172）调整气门开度时，另一个凸轮机构（126）调整向发动机气缸的燃料供给的正时。基于专利文件WO 2007142724，除始终是起作用的凸轮轮廓之外，已存在的用于调整发动机中的喷射正时的另一个凸轮轮廓（126）当需要时能够被致动。在此方法中，凸轮172始终与气门相互作用。因此，该系统与本发明申请中所提及系统的主要差异是第二种凸轮轮廓当被启用时不停用主凸轮轮廓。因为这使得二冲程发动机制动无法实施，在此专利中所获得的制动功率将低于本申请的方法。换句话说，因为排气门在使用凸轮172的主排气事件中被开启，所以将不能够允许气缸中的气体压缩，因此制动功率将是较低的。

一个在现有技术中的申请国际专利文件WO 200400567公开了一种控制气缸进气门和排气门的系统。该系统通过采用凸轮机构而实现气门的致动。控制机构（21-25、26）控制进气门和排气门的运动。当这些气门进入关闭位置时（当从凸轮凸角尖到达基圆时），独立于凸轮轮廓而调整气门的开度。在某些情况下，可以通过预调整此控制机构而利用由液压系统所提供的反作用力延迟气门的关闭时间。专利文件WO 200400567中所公开的系统并非是全可变气门致动系统。它仅减慢气门的关闭或者当需要时能够将气门固定在某个程度的开度。此系统也不能使气门能够被更早地开启或者以更长的持续时间开启。该申请中所给出的系统提供了用于两个问题的解决方案。因为所提出的系统是全可变气门致动系统，所以完全独立于目前的气门开启轮廓的新轮廓可以被启用。

上述申请中所采用的可变气门正时系统由于增加目前使用的气门机构部件的数量（例如，Jacobs车辆系统公司的功率密度发动机制动系统需要2倍多的部件）或者由于使用高速电致动器（如在由Fiat Power Train公司开发的Multi Air系统中）因而到达非常高的成本。

当对Jacobs车辆系统的功率密度发动机制动系统进行检查时，因为被设计用于制动的凸轮需要2倍多的气门机构部件，所以它显著地受限于目前系统的几何形状和布置。在这种系统中，在发动机上需要大的设计区。此外，其另一个缺点是替代的凸轮轮廓可以仅驱动进气门或排气门中的一个。另一方面，已知的是该系统在运行期间产生高噪音。

由Ostfalia大学开发的该系统过度复杂，这是因为它针对每2个气门需要闭环控制系统和特殊的压电致动器。此外，当发动机被停止并且油从间隙中泄漏时，因为不使用气门弹簧，气门将下落到活塞上。因此，应理解的是该系统只是为了研究目的而开发的。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种不要求空转的气门正时系统。

本发明的另一个目的是做出用于进气门并且类似地用于排气门的多个独立的凸轮设计，由此提供使凸轮能够被交替地启用的气门正时系统。

本发明的另一个目的是提供一种是低成本和轻质的可变气门正时系统。

本发明的另一个目的是提供一种不要求气门间隙调整的可变气门正时系统。

本发明的另一个目的是提供一种不需要使用随时间易受到磨损的气门机构部件的可变气门正时系统。

附图说明

附图中图解说明了为实现本发明目的而开发的“气门正时系统”，在附图中：

图1是在气门正时系统中的第二凸轮的作用状态（发动机制动）的示意图。

图2是在气门正时系统中的第一凸轮的作用状态（正常循环）的示意图。

图3是当在气门正时系统中正在启用第二凸轮时的第一凸轮的液压管线的示意图。

图4是当在气门正时系统中正在启用第二凸轮时的第二凸轮的液压管线的示意图。

给附图中所给出的各部件赋予如下的附图标记：

1. 气门正时系统

2. 电磁阀

3. 主油路

4. 出口通道

5. 上通道

6. 进口通道

7. 第一活塞

8. 第一弹簧

9. 安全阀

10. 第二通道

11. 第二活塞

12. 第二弹簧

13. 主体

14. 腔体

15. 开口

16. 第三通道

17. 第一主活塞

18. 第一凸轮

19. 第四通道

20. 第二主活塞

21. 第二凸轮

22. 第五通道

23. 第六通道

24. 止回阀

25. 气门机构

26. 气缸

27. 推进活塞

28. 气门组件

29. 销

30. 气门

31. 气门弹簧。

在内燃发动机压缩制动中所采用的本发明的气门正时系统（1）主要包括：

至少一个电磁阀（2）；

至少一个主油路（3），经过该主油路而泵送油；

至少一个出口通道（4）；

至少一个上通道（5）；

至少一个进口通道（6），将电磁阀（2）安装到该进口通道并且将油从主油路（3）输送至该进口通道；

至少一个第一活塞（7），该第一活塞位于进口通道（6）内；

至少一个第一弹簧（8），该第一弹簧位于进口通道（6）内并且第一活塞（5）向其施加压力；

至少一个安全阀（9），该安全阀位于进口通道（6）的端部；

至少一个第二通道（10），安全阀（9）的开放端部连接到该第二通道；

至少一个第二活塞（11），第二活塞（11）在第二通道（10）内运动；

至少一个第二弹簧（12），第二活塞（11）向该第二弹簧施加压力；

至少一个主体（13），第二通道（10）装配到该主体中并且第二活塞（11）和第二弹簧（12）位于其中；

至少一个腔体（14），该腔体位于主体（13）表面上；

开口（15），该开口在第二活塞（11）的结构中；

至少一个第三通道（16），位于主体（13）表面上的腔体（14）从主体（13）经由该第三通道向外开放；

至少一个第一主活塞（17），不装配到腔体（14）中的第三通道（16）的端部开放到该第一主活塞；

至少一个第一凸轮（18），该第一凸轮关联第一主活塞（17）而操作；

至少一个第四通道（19），位于主体（13）表面上的另一个腔体（14）从主体（13）中经由该第四通道向外开放；

至少一个第二主活塞（20），不装配到腔体（14）中的第四通道（19）的端部向外开放至该第二主活塞；

至少一个第二凸轮（21），该第二凸轮关联第二主活塞（20）而操作；

至少一个第五通道（22），该第五通道从主体（13）的表面向外开放；

至少一个第六通道（23），该第六通道从第五通道（22）中分支出；

至少一个止回阀（24），该止回阀位于第六通道（23）上；

至少一个气门机构（25），该气门机构位于止回阀（24）的后方并且第六通道（23）向外开放到该气门机构；

至少一个气缸（26），该气缸位于不连接到主体（13）第五通道（22）的端部；

至少一个推进活塞（27），该推进活塞位于气缸（26）中；

至少一个气门组件（28），推进活塞（27）的端部向外开放到该气门组件；

至少一个销（29），该销位于气门组件（28）与气门机构（25）之间；

构成气门组件（28）的气门；

气门弹簧（31），该气门弹簧使气门（30）能够开启和关闭。

在本发明的气门正时系统（1）中，电磁阀（2）当正在被启用时使来自主油路（3）的油流能够向外开放到进口通道（6）并且推挤位于进口通道（6）中的第一活塞（7）使其抵接第一弹簧（8）。这允许油从安全阀（9）流动到第二通道（10）。第二通道（10）中的油压推挤第二活塞（11）使其抵接第二弹簧（12）。在此位置，第二活塞（11）可以不在第二通道（10）中运动，因为流动被安全阀（9）和第一活塞（7）阻止。在这种情况下，由于高气缸内压力（30）而将气门（30）打开，由此实现压缩放松制动。无论室中的压力有多高，所形成的液压锁紧将防止第二活塞（11）的运动。在第一活塞（11）的此（静止）位置，第二凸轮（21）被启用，并且通过推挤第二主活塞（20）而将油从气缸（26）泵送至第五通道（22）并且推挤推进活塞（27）由此使气门（30）运动。提供气门弹簧（31）用以维持第二主活塞（20）与第二凸轮（21）之间的连续接触并且使气门（30）能够关闭。因此，抵抗气门弹簧（31）而发生由第二凸轮（21）所提供的气门（30）的开启动作。第二凸轮（21）构造成执行发动机制动循环，因此它是在与主循环相比更高的压力下工作。在第二活塞（11）的此位置，第一凸轮（18）将不被启用，除非第三通道（16）完全被油充满。由于腔体（14）与位于第二活塞（11）上的开口（15）的对准、以及开放到曲轴箱的在第三通道（16）与腔体（14）之间的间隙，因而第一凸轮（18）的运动被终止。

为了启用第一凸轮（18），而停用电磁阀（22）从而使进口通道（6）中的压力降低。第一活塞（7）在第一弹簧（8）的作用下向下运动，由此通过使上通道（5）与出口通道（4）对准而排放第二通道（10）中的加压油。当第二弹簧（12）的压缩弹簧弹力开始克服第二通道（10）中的油压时，第二活塞（11）开始向上运动。在此位置，第三通道（16）与第五通道（22）彼此连接；并且第二活塞（11）利用它从第一凸轮（18）所接收的运动而开始将油泵送进入气缸（26）中。这样，第一凸轮（18）被启用。第一凸轮（18）执行主循环，并且也如上所述，与发动机制动循环相比，在主循环期间气门需要低得多的气门开启压力。油压（其是由使得气门（30）当与第三通道（16）和第五通道（22）组合时能够开启的液压锁紧所形成的）在第一活塞（7）内的通道和间隙处施加相等的压力，因此在第一活塞（7）中不存在净力并且使第一活塞（7）能够借助于由第一弹簧（8）所施加的力而保持其位置。

对第二活塞（11）和第二活塞（11）位于其上的主体（13）的尺寸进行调整，使得当腔体（14）开始被第二活塞（11）关闭时第三通道（16）将开始打开，并且第三通道（16）将与腔体（14）相互作用从而当从第二凸轮（21）转换到第一凸轮（18）时防止在第四通道（19）内的液压锁紧（参见图3）。同样地，位于主体（13）表面上的腔体（14）的尺寸是使得其在被第二活塞（11）关闭之前将提供与开口（15）的相互作用（参见图4）。

采用气门机构（25）从而当气门（30）处在关闭位置时能够补充正在减少的油。当气门（30）处在开启位置时，止回阀（24）防止气缸（26）中的油回流到主油路。当气门（30）接近关闭位置时，销（29）推挤气门机构（25）中的气门并因此使在发动机主油路内的油能够在气门正时系统（1）内提供油。

本发明的气门正时系统（1）可以以完全相同的方式并入进气门系统侧。这样，可以实现二冲程发动机制动并且可以获得远高于目前发动机制动系统的发动机制动功率。在这种情况下，以与进气门（30）系统侧完全相同的方式将电磁阀（2）和气门机构（25）加入到气门正时系统（1）中。同样地，通过致动单个电磁阀（2），可以同时驱动用于进气侧和排出侧的两个第二活塞（11）。

因为在气门正时系统（1）中可以启用独立于其它轮廓的全新的凸轮轮廓，所以能够将气门（30）开度增加到大于由第一凸轮（18）轮廓所提供的程度并且更早地将气门（30）开启。

由于本发明的气门正时系统（1），因而不要求空转，优选地用于彼此独立的各进气门和排气门的两个独立的凸轮设计可以进行并且布置在目前的设计区中，可以提供成本和重量小得多的可变气门（30）的正时致动器，并且不需要气门（30）间隙调整。不使用在磨损方面至关重要的气门机构部件。因此，显著地减少气门（30）系统中的过度磨损问题。

通过使用所开发的气门正时系统（1），借助于凸轮（第一凸轮（18）和第二凸轮（21））可以改变气门（30）的开启关闭高度和正时，根据各气缸（26）的需要凸轮被设计成2个或更多个。所设计凸轮（第一凸轮（18）和第二凸轮（21））中的一个凸轮具有气门（30）的标准开启关闭轮廓同时其它的一个凸轮（或多个凸轮）（第一凸轮（18）和第二凸轮（21））具有发动机制动系统所必需的轮廓。如果该系统是单独地被开发用于进气门和排气门，那么借助于二冲程压缩放松发动机制动（示于图1）可以获得高发动机制动功率。