连控轨道阀系统及其操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及连控轨道阀致动机构中的用于将阀杆联接到致动器的致动构件的组件，涉及具有这种组件的连控轨道阀致动机构，并且涉及具有这种连控轨道阀致动机构的内燃机。本发明还涉及装配有这种内燃机的车辆，例如汽车。
【背景技术】
[0002]用于发动机进气阀和排气阀的连控轨道阀系统是众所周知的，利用组合的推拉杆来致动阀的这些机构的子集也是历史悠久的。传统上，这些机构在机构的打开和关闭部分之间留有一定量的余隙，以避免由于公差或者温度引起的部件尺寸变化而导致的两个动作之间的可能的“冲突”。这样的可能性可能由于机构锁定而导致机构快速磨损或重大损伤。在全负荷的情况下，排气阀可以非常容易地“增长”0.15mm。
[0003]过去通用的做法是将阀明确地关闭到座部的千分之几英寸内，然后允许汽缸压力完成剩余部分。图1示出了已知的连控轨道系统的例子。该图示出了两个阀，每个阀通过相应的一对摇臂而打开和关闭，所述一对摇臂继而由通用凸轮轴上的打开和关闭凸轮来驱动。从该图中可以看到，关闭摇臂装配有扭转弹簧，该扭转弹簧绕关闭摇臂的轴线作用。然而，这些弹簧有助于用来抑制咔嗒的噪声，并不在阀上提供任何显著的关闭偏压力。
[0004]最近，排放法规使得这种方法不可实施，现在必须利用弹簧力来关闭阀。杜卡迪发动机设计(使用连控轨道阀系统)为此使用的弹簧在弹簧力方面与常规弹簧并不相异。这里的问题在于，这些弹簧与凸轮力平行作用，因此打开凸轮必须提供足够的力来压缩弹簧以及加速阀质量块(参见图2)。这是不利的，原因在于增大了系统中的负荷，并且因此增大了应力、系统质量块和附加损失。
[0005]该方法也不适用于独立的阀致动机构，该阀致动机构不采用发动机输出之间的机械连接，而是采用电磁致动器。
[0006]例如，在本发明人的电磁阀致动系统(如W02004/097184和W02011/061528中所述)的情况下，致动器用以压缩与阀质量块平行的弹簧所需的额外转矩是双倍地不期望的。不仅其需要非常大的电致动器，而且电能需求也将显著增大，以装配有这种机构的发动机的整体效率为代价。
[0007]EP2198129 (Pattakos)示出了一种连控轨道阀致动机构，其中阀致动器通过弹性垫圈在阀杆上施加关闭力，该弹性垫圈有助于确保阀在关闭时抵靠其座部密封。垫圈承载在致动器上，使得致动器仅仅当阀关闭时在垫圈上操作。然而，该机构采用复杂的连接件以用于将致动器连接到发动机输出，并且在该机构中利用各种公差，阀实际上浮置在垫圈上的事实意味着必须紧紧地约束致动器的运动。
[0008]为此，发动机的汽缸盖形成有用于致动器的整体引导件，从而进一步增加了系统的重量和复杂度。
【发明内容】
[0009]根据本发明的第一个方面，提供一种连控轨道阀致动机构中的用于将阀杆联接到致动器的致动构件的组件，该组件包括:
[0010]球形支承件，该球形支承件具有两个部分，每个部分都限定了相应的支承表面，一个部分的支承表面与另一个部分限定的支承表面互补，至少一个支承表面是部分球形的，一个部分被布置成联接到致动构件，另一个部分被布置成联接到阀杆；以及
[0011]弹性结构，该弹性结构在一个支承部分上施加偏压力，并且在通过阀杆和致动构件之间的组装而提供的联接部中提供弹性。
[0012]球形支承件提供适应公差和包装约束的轻量化的紧凑装置，公差和包装约束可能导致例如阀杆轴线和凸轮轴线之间的不对准，以及平移偏移和角度误差。
[0013]因为在阀杆和致动构件之间的联接部中提供了将阀推压到其关闭位置中的弹性，所以当阀处于未座置位置时，该组件不必在弹性结构上做大量的功。
[0014]因此，优选地，该组件被构造成在使用中，阀通过该组件沿打开方向的运动而打开且通过该组件沿关闭方向的运动而关闭，当阀座置时，该联接部允许克服弹性结构的作用而沿着关闭方向进一步运动。
[0015]因此，该组件还在阀和致动器之间提供适应阀余隙的弹性损失运动联接部。
[0016]优选地，弹性结构包括弹性构件，在使用中，当阀座置时，该弹性构件通过所述关闭运动而被压缩。
[0017]优选地，弹性构件包括压缩弹簧。
[0018]球形支承件可以被构造成使得在使用中，致动构件通过支承件进行作用，以引起打开运动和关闭运动。
[0019]例如，如果致动构件包括摇臂，那么支承件可以包括摇臂中的部分球形承窝以及连接杆上的球部分，该连接杆在使用中连接到阀杆。
[0020]作为另外一种选择，该组件可以包括另一个球形支承件，在使用中，致动构件经由所述另一个球形支承件作用在阀杆上以打开阀。
[0021]在这种情况下，所述另一个球形支承件优选地包括具有凹入的部分球形(优选地大致半球形)表面的第一支承部分以及在阀杆的与阀头部相对的端部处具有互补表面的第二支承部分。
[0022]这使得第二部分能够与阀杆一体地形成，因此便于组件的轻量化、低惯性构造。
[0023]优选地，该组件还包括用于附接到致动构件的连接杆和安装在该连接杆上的支架，该支架承载所述第一球形支承件的一个部分，所述支架布置成当所述连接杆通过致动构件进行运动时所述支架相对于阀杆摆动。
[0024]弹性结构可以便利地包括盘簧，该盘簧定位成用以在使用中围绕阀杆。例如，盘簧可以是Bellville垫圈。
[0025]支架允许杆可枢转地连接到为摇臂形式的致动构件，原因在于摇臂和杆的枢转运动可以接下来将线性运动传递到阀杆。
[0026]优选地，该组件包括调节元件，该调节元件用于调节连接杆上的支架的位置，并由此调节当阀未座置时弹性结构中的预载。
[0027]这可以借助于例如杆和支架之间的螺纹连接来实现，并且提供在支架较易于触及的情况下能够较为容易地调节预载的结构。
[0028]作为另外一种选择，在组件具有在一个端部处连接到阀杆的杆的情况下，弹性结构可以在使用中在杆的相对端部区域处插置在杆和致动构件之间，使得致动构件通过弹性结构作用在杆上，以引起该组件的关闭运动。
[0029]优选地，在这种情况下，弹性结构包括压缩弹簧。
[0030]弹性结构的位置允许预载调节器位于易于触及的位置处(也就是在杆的与阀杆相对的区域处)。
[0031]根据本发明的第二个方面，提供如上所述的组件，以及为摇臂形式的致动构件，其中该组件包括连接杆，该连接杆用于将阀杆连接到致动构件，并且其中该连接杆通过所述组件联接到致动构件。
[0032]根据本发明的第三个方面，提供一种用于内燃机的连控轨道阀致动机构，该机构包括:进气阀或排气阀；致动器，该致动器用于打开和关闭阀，致动器具有致动构件，该致动构件通过根据本发明第一个方面所述的组件联接到阀。
[0033]本发明还涉及具有这种连控轨道阀致动机构的内燃机，并且涉及装配有这种发动机的汽车。
[0034]本发明还提供一种连控轨道阀致动机构中的用于将阀杆联接到致动器的致动构件的组件，该组件包括:
[0035]球形支承件，该球形支承件具有限定了相应的支承表面的两个部分，一个部分联接到致动构件，另一个部分联接到阀杆，其中支承件允许阀杆和致动构件之间的相对转动运动；以及
[0036]弹性结构，该弹性结构在一个支承部分上施加偏压力，并且在通过阀杆和致动构件之间的组装而提供的联接部中提供弹性。
[0037]提供一种组件，其在阀处于关闭位置时提供所需的座置力，但是在阀不处于座部上时不会将与阀座置力相关的力施加到整个阀机构上。其包括补偿部件中的尺寸公差以及由于热膨胀和收缩而导致的尺寸变化的装置。
[0038]与弹簧负荷“地接”到发动机结构的已知结构相比，在机构中提供有余隙以及弹簧加载。
【附图说明】
[0039]现在将参考附图，借助仅仅实例描述本发明的实施例，其中:
[0040]图1为用于内燃机的汽缸的两个阀以及已知类型的用于打开和关闭该阀的连控轨道阀致动机构的透视图；
[0041]图2为示出了另一个已知类型的连控轨道阀致动机构上的各种载荷的示意图；
[0042]图3为根据本发明的阀致动机构的第一实施例的两个例子的前正视图；
[0043]图4为图3所示的机构之一的侧正视图；
[0044]图5为图3和4的机构沿图4的线A_A截取的截面图；
[0045]图6为根据本发明的阀致动机构的第二实施例的截面侧视图；
[0046]图7为图6的机构的一部分的更详细的视图；
[0047]图8为根据本发明的控轨道阀致动机构的第三实施例的部分切除前正视图，还示出了汽缸盖的一部分(包括阀座)，机构的阀在该部分中工作，该