可变阀致动器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种可变阀致动器。具体地，提供一种阀致动系统。流体致动器配置为选择性地防止阀移动至特定位置。流体源和该流体致动器流体连通。双向控制阀配置为控制该流体源和该流体致动器之间的流体流动。流体管路连接该双向控制阀和该流体致动器。安全阀与该流体管路流体连通，并且能够在关闭位置和开启位置之间移动，在关闭位置，阻止流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生高压回路，在开启位置，允许流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生低压回路。
【专利说明】
可变阀致动器
技术领域
[0001 ]本申请整体涉及一种阀致动系统，更具体地，涉及一种与内燃发动机相关联的阀致动系统。
【背景技术】
[0002]内燃发动机(诸如例如，柴油、汽油、天然气发动机)的运转可导致产生不想要的排放物。这些排放物(可能包括颗粒物和氮氧化物(NOx))产生于燃料在发动机的燃烧室内燃烧时。发动机活塞的排气冲程推动排出气体，这些气体可能包含来自发动机的这些排放物。若没有减排措施处于适当的位置，那么这些排放物将排出至环境中。
[0003]现今的研究指向减少在发动机运转期间排向环境的某些排放物的量。期望改进的发动机设计和对于发动机运转的改进控制可使得这些排放物的产生得以减少。已经发现许多不同的手段(诸如例如发动机的气体再循环和后处理)可减少发动机运转期间产生的排放物量。不幸的是，这些减排手段的实施通常会导致发动机的总体效率的下降。
[0004]其他一些努力集中在改善发动机效率，以补偿因减排系统而导致的效率损失。一种改进发动机效率的手段包括调节发动机阀的致动正时。例如，修改进气阀和排气阀的致动正时以便在典型的狄塞尔循环或奥托循环(称为米勒循环)上进行变型。在“晚进气”类型的米勒循环中，发动机的进气阀在活塞的压缩冲程的一部分期间保持开启。
[0005]内燃发动机中的发动机阀通常由操作地连接至发动机的曲轴的凸轮布置驱动。曲轴的转动使得凸轮相应转动，从而驱动一个或更多个凸轮从动件。凸轮从动件的移动导致发动机阀的致动。凸轮的形状决定了阀致动的正时和持续时间。如2 O OI年5月2 9日授权的Macor等人的美国专利N0.6,237,551中所描述的，通过变更凸轮的形状以使得进气阀的致动和活塞的压缩冲程的开始重叠，在这样一种凸轮布置中可实施“晚进气”的米勒循环。
[0006]然而，晚进气的米勒循环在一定的运转条件下可能是不想要的。例如，运行在晚进气的米勒循环的柴油发动机将会在发动机冷的时候难以启动。这一困难的出现是由于空气燃料混合物加压至一定程度时才可实现柴油燃料的燃烧。晚进气的米勒循环的实施减少了每个燃烧室内的空气量和压缩量。降低了的压缩导致降低的压强，继而导致发动机的降低的温度和空气燃料混合物的较低的最大压强水平。因此，在以晚进气的米勒循环运转的冷发动机中实现燃烧可证明是困难的。
[0007]如上所述，由凸轮布置驱动的阀系统的驱动正时由驱动凸轮的形状决定。由于凸轮的形状是固定的，这一布置是不可变的且在发动机的运转期间不可改变。也就是说，常规的凸轮驱动阀致动系统不可因发动机的不同运转条件的原因而进行修改。
[0008]作为另一个例子，美国专利N0.7,004,122及N0.7,258,088描述了具有控制阀的进气阀致动系统，该控制阀用于控制至流体致动器的流体流动。除该控制阀外，美国专利N0.7,004,122及N0.7,258,088描述了一种在控制阀和流体致动器之间的平行流体管道的配置。具体地，方向控制阀和止回阀沿着平行流体管道的各个流体管道配置，以产生进一步地对至流体致动器及自流体致动器的流体控制。但是，在阀致动系统中的改进是需要的，例如，为降低大型双燃料柴油和天然气发动机内的压缩比和峰值气缸压强，以允许最大的气体置换，同时符合排放标准。因此，现有技术的这些和其他缺陷由本发明来解决。
【发明内容】
[0009]在一方面，本发明描述了一种阀致动系统，包括能够在阻止流体流动的第一位置和允许流体流动的第二位置之间移动的阀、配置为在第一位置和第二位置之间移动该阀的凸轮组件，其中该凸轮组件机械连接至该阀、以及配置为选择性地防止该阀移动至第一位置并且还配置为选择性地将该阀保持在第一位置和第二位置之间的位置的流体致动器。流体源可和该流体致动器流体连通。双向控制阀可配置为控制该流体源和该流体致动器之间的流体流动。流体管路可连接该双向控制阀和该流体致动器。蓄能器可与该流体管路流体连通，限流孔可设于该蓄能器和该流体管路之间，以限制该蓄能器和该流体管路之间的流体流动。安全阀可与该流体管路流体连通，并能够在关闭位置和开启位置之间移动，在关闭位置，阻止流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生高压回路，在开启位置，允许流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生低压回路，其中该安全阀至少根据该流体管路内的压强于该关闭位置和该开启位置之间被致动，其中该高压回路使得流体得以流动通过该流体管路以致动该流体致动器，以及其中该低压回路使得流体的至少一部分得以从该流体管路排出至外部环境。
[0010]在另一方面，本发明描述了一种控制具有活塞的发动机的方法，该活塞能够移动经过进气冲程，随后经过压缩冲程。该方法可包括在该活塞的进气冲程期间，转动凸轮以在阻止流体流动的第一位置和允许流体流动的第二位置之间移动进气阀，其中该凸轮机械连接至该进气阀，在进气阀自第一位置移动之后，引导流体通过双向控制阀和流体管路至和该进气阀相关联的流体致动器，其中该流体致动器配置为选择性地将该进气阀保持在第一位置和第二位置之间的位置;致动该双向控制阀以选择性地阻止流体自该流体致动器流动通过该流体管路，从而阻止该进气阀移动至第一位置，以及允许流体管路内的压强下降至阈值压强以下，以使得设置为和该流体管路流体连通的安全阀得以开启，以及该流体管路内的流体的至少一部分得以排出至外部环境。
[0011 ]在另一方面，本发明描述了一种包括发动机缸体的发动机，该发动机缸体限定至少一个气缸以及具有延伸至该至少一个气缸的至少一个进气管路的气缸盖，能够在阻止流体流动穿过该至少一个进气管路的第一位置和允许流体流动穿过该至少一个进气管路的第二位置之间移动的至少一个进气阀，连接至该进气阀以在第一位置和第二位置之间移动该进气阀的凸轮组件，其中该凸轮组件机械连接至该进气阀，配置为选择性地防止该进气阀移动至第一位置并且还配置为选择性地将该进气阀保持在第一位置和第二位置之间的位置的流体致动器，和该流体致动器流体连通的流体源，配置为控制该流体源和该流体致动器之间的流体流动的双向控制阀，连接该双向控制阀和该流体致动器的流体管路，与该流体管路流体连通的蓄能器，设于该蓄能器和该流体管路之间以限制该蓄能器和该流体管路之间的流体流动的限流孔，与该流体管路流体连通、并能够在阻止流体流动经此穿过的关闭位置和允许流体流动经此穿过的开启位置之间移动的安全阀，其中该安全阀至少根据该流体管路内的压强于该关闭位置和该开启位置之间被致动，其中该安全阀的关闭位置使得流体得以流动通过该流体管路以致动该流体致动器，并且其中该安全阀的开启位置使得流体的至少一部分得以从该流体管路排出至外部环境。
【附图说明】
[0012]图1为根据本发明不同方面的内燃发动机的概略横截面图。
[0013]图2为根据本发明不同方面的气缸和阀致动组件的概略横截面图。
[0014]图3为根据本发明不同方面的用于流体致动器的流体供给系统的示意及概略表不O
[0015]图4为根据本发明不同方面的用于流体致动器的安全阀的示例性方面的横截面图。
[0016]图5为根据本发明不同方面的用于流体致动器的蓄能器的示例性方面的横截面图。
[0017]图6为根据本发明不同方面的流体供给系统的透视图，并示出低压回路。
[0018]图7为根据本发明不同方面的流体供给系统的透视图，并示出高压回路。
[0019]图8为根据本发明不同方面的活跃状态的升程对时间的图形表示。
[0020]图9为根据本发明不同方面的不活跃状态的升程对时间的图形表示。
【具体实施方式】
[0021]在一方面，可变阀致动器配置为保持阀(例如，气缸进气阀、制动系统阀等等)开启超过阀凸轮设计提供的标准正时。作为一个例子，本发明的可变阀致动器包括活塞、蓄能器、双向常开控制阀和低压安全阀。在一些方面，当发动机的阀被致动时，发动机油可进入该致动器，通过该控制阀并使该活塞延伸。该控制阀可关闭，进而以液压将该活塞锁定于延伸的位置。液压锁定的活塞保持发动机阀开启直至该控制阀被开启而油压被释放。当关闭发动机阀时，该活塞缩回。为了控制落座速度，刚好在落座事件之前，通过小孔限制离开该活塞的油。该低压安全阀在压强达到低于一定的裂压(crack pressure)时立即开启，并且当压强升高超过裂压时立即重新关闭。当发动机运转时该低压安全阀保持关闭，并仅在发动机被停用以使得在致动器中余下的任何油流出时开启。为了说明，可变阀致动器与发动机相结合地描述，并配置为控制发动机的进气阀。但是，其他阀和系统也可以如此处描述的相似方式使用该可变阀致动器。
[0022]参考附图，发动机20(例如，内燃发动机)的示例性方面如图1所示。为了本发明的目的，该发动机20绘制及描述为四冲程柴油发动机。然而，本领域技术人员应当理解，该发动机20可以为其他任何类型的内燃发动机，诸如例如，汽油、多燃料或天然气发动机。
[0023]如图1所示，该发动机20可包括发动机缸体28，缸体限定多个气缸22。每一气缸22内可滑动地设有活塞24。在图示的方面，该发动机20包括六个气缸22和六个相关联的活塞24。本领域技术人员可容易地认识到，该发动机20可包括更多或更少数量的活塞24和气缸22。并且，活塞24和气缸22可以设置为“直列”配置、“V”形配置或任何其他常规配置。
[0024]同样如图1所示，发动机20可包括可转动地设于发动机缸体28内的曲轴27。连接杆26可配置为将各个活塞24连接至该曲轴27。每个活塞27可连结至该曲轴27，以使得活塞24在对应的气缸22内的滑动运动导致该曲轴27的转动。相似地，该曲轴27的转动将引起活塞24的滑动运动。
[0025]发动机20还可包括气缸盖30。该气缸盖30可为各个气缸22限定进气管路41，该进气管路41通往至少一进气端口 36。气缸盖30可进一步限定用于每个气缸22的两个或更多个进气端口 36。
[0026]进气阀32可设于每一进气端口36内。进气阀32可包括阀元件40，阀元件40可选地阻塞相应进气端口 36。进气阀32能够在阻止流体流动的第一位置和允许流体流动的第二位置之间移动。以下更具体地进行描述，每一进气阀32可被致动以移动或“抬起”相应的阀元件40以由此开启相应的进气端口 36。作为一个例子，在具有一对进气阀32和一对进气端口36的气缸22中的一个中，该对进气阀32可由单个阀致动组件或由一对阀致动组件致动。
[0027]气缸盖30还可限定用于每个气缸22的至少一个排气端口 38。每一排气端口 38可由相应气缸22通往排气管路43。气缸盖30还可限定用于每个气缸22的两个或更多个排气端口38 ο
[0028]在每个排气端口38内可设有排气阀34。排气阀34可包括阀元件48，阀元件48配置为可选地阻塞相应的排气端口 38。以下更具体地进行描述，每一排气阀34可被致动以移动或“抬起”相应的阀元件48以由此开启相应的排气端口 38。作为一个例子，在具有一对排气阀34和一对排气端口 38的气缸22中的一个中，该对排气阀34可由单个阀致动组件或由一对阀致动组件致动。
[0029]图2示出了发动机20的气缸22中的一个的示例性方面。如图所示，气缸盖30限定了将进气管路41连接至气缸22的一对进气端口 36。每一进气端口 36包括阀座50。每个进气端口 36内设有一个进气阀32。进气阀32的阀元件40配置为接合阀座50。当进气阀32处于关闭位置时，阀元件40与阀座50接合以关闭进气端口 36并相对于气缸22阻塞流体流动。当进气阀32从关闭位置抬起时，进气阀32使得流体得以相对于气缸22流动。
[0030]相似地，气缸盖30可限定两个或更多个排气端口38(仅其中的一个在图1中示出)，排气端口 38将气缸22与排气管路43连接。每个排气端口 38内设有一个排气阀34。每个排气阀34的阀元件48配置为当排气阀34处于关闭位置时关闭相应的排气端口 38并相对于气缸22阻塞流体流动。当排气阀34从关闭位置抬起时，排气阀34使得流体得以相对于气缸22流动。
[0031 ] 还是如图2所示，阀致动组件44操作地与进气阀32相关联。阀致动组件44可包括桥接器54，桥接器54经由一对阀杆46连接至各个阀元件40。弹簧56可在气缸盖30和桥接器54之间围绕阀杆46中的每一个设置。弹簧56作用以使得两个阀元件40均偏置成与相应阀座50相接合，进而关闭每个进气端口 36。
[0032]阀致动组件44可包括摇臂64。摇臂64可配置为绕枢轴66枢转。摇臂64的一端68可连接至该桥接器54。摇臂64的相对端可连接至凸轮组件52。在图2的示例性方面中，凸轮组件52包括具有安装在凸轮轴上的凸轮凸角的凸轮60、推杆61和凸轮从动件62。本领域技术人员应当理解，凸轮组件52也可具有其他配置，诸如例如，凸轮60直接作用于摇臂64上(例如上凸轮配置)的情况。
[0033]阀致动组件44可由凸轮60驱动。凸轮60可连接至曲轴27，从而曲轴27的转动引起凸轮60的相应的转动。凸轮60可通过任何对于本领域技术人员来说显见的手段连接至曲轴27，例如，通过齿轮减速组件(未示出)。如本领域技术人员所理解地，凸轮60的转动将导致凸轮从动件62和相关联的推杆61在上下位置之间做周期性的往复运动。
[0034]推杆61的往复运动使得摇臂64绕枢轴66枢转。当推杆61沿箭头58所示方向移动时，摇臂64将枢转并以相反方向移动桥接器54。桥接器54的移动致使每个进气阀32抬起并开启相关联的进气端口 36。随着凸轮60继续转动，弹簧56将作用于桥接器54以使得各个进气阀32回到关闭位置。
[0035]以这种方式，凸轮60的形状和朝向控制着进气阀32的致动正时。如本领域技术人员所理解的，凸轮60可配置为使得进气阀32的致动与活塞24的移动相协同。举例来说，当活塞24正在气缸22内退回时，进气阀32可被致动以开启进气端口 36，从而使得空气得以从进气管路41流入气缸22内。
[0036]排气阀34可连接有相似的阀致动组件。第二凸轮(未示出)可连接至曲轴27以控制排气阀34的致动正时。当活塞24正在气缸内推进时，排气阀34可被致动以开启排气端口 38，从而使得排气得以从气缸22流入排气管路43。
[0037]如图2所示，阀致动组件44可包括流体致动器70。流体致动器70可包括限定致动器腔室76的致动器气缸72。在致动器气缸72内可滑动地设置有致动器活塞74，致动器活塞74可连接至致动器杆78。作为一个例子，偏置装置(例如复位弹簧)可作用于致动器活塞74以使得致动器活塞74复位至初始位置。致动器杆78可与摇臂64的一端68接合。
[0038]在一方面，流体线路80可连接至致动器腔室76。加压流体可被引导穿过流体线路80进入致动器腔室76以在致动器气缸72内移动致动器活塞74。致动器活塞74的移动致使致动器杆78与摇臂64的一端68接合。当进气阀32处于开启位置时可将流体引导至致动器腔室76，以将致动器杆78移动至与摇臂64相接合从而将进气阀32保持在开启位置。作为一个例子，流体致动器70、流体线路80、和/或系统的其他部件可与根据其他实施方式的系统部件(诸如摇臂64)集成。
[0039]如图1和3所示，可连接至容器87的流体源84可配置为向流体致动器70供给加压流体。容器87可储存本领域技术人员熟知的任何种类的流体，诸如例如液压流体、燃料、发动机油、或传动流体。流体源84可以是诸如通常伴随内燃发动机的润滑系统的一部分。这样的润滑系统可提供具有压强的加压油，举例来说，该压强小于700KPa(100psi)，或者具体地，在约210KPa至620KPa(30psi至90psi)之间。可选地，流体源可以是配置为以更高压强供油的栗，举例来说，在约1MPa和35MPa(1450psi和5000psi)之间。
[0040]在一方面，流体供给系统79可将流体源84与流体致动器70连接。在图3的示例性方面中，流体源84连接至流体线路86(例如，流体管路)，例如通过流体线路。在流体线路86内设有控制阀82 ο控制阀82可以为双向控制阀。控制阀82可通常被偏置至一位置并被致动以禁止流体流动通过控制阀82。本领域技术人员将理解，控制阀82可以是任何类型的可控阀，诸如例如，两线圈闭锁阀。控制阀82可开启以使得加压流体得以自流体源84流动通过流体线路86。控制阀82可关闭以防止加压流体从流体源84流动通过流体线路86的至少一部分。
[0041]如图3所示，流体线路86可配置为自流体源84将加压流体供给至一个或更多个流体致动器70。在一方面，每个流体致动器70可与特定的发动机气缸22(参见图1)的一个或更多个进气阀32和排气阀34或其他阀系统相关联。作为一个例子，一个或更多个流体线路80可配置为将加压流体自流体线路86引导进入各个流体致动器70的致动器腔室76中。
[0042]本领域技术人员应理解，流体供给系统79可具有多种不同的配置。在一些方面，如图3所示，流体供给系统79可包括安全阀90，安全阀90设置为与流体线路86流体连通。作为一个例子，安全阀90可以为或包括低压安全阀，低压安全阀配置为当流体线路86中的压强高于预设压强时关闭并在当流体线路86中的压强低于该预设压强(例如，O-1OOkPa的表压)时开启。这一预设压强可以为或包括为了流体供给系统79而设立的裂压阈值。本领域技术人员应理解，对于不同的系统的该裂压可根据目标系统需要的运转参数所设立。在一些方面，当安全阀90关闭时，可致使加压流体经由流体线路86流动，例如，至流体致动器70。当安全阀90开启时，保留在流体线路86内的流体可被允许经由安全阀90排出至环境中(例如流体供给系统79的外部)，并可从流体供给系统79冲洗出碎肩。如图所示，安全阀90可以流体地设于控制阀82和流体致动器70之间。安全阀90可设置成与控制阀82以及一个或更多个流体致动器70串联流体连通。
[0043]如图4所示，安全阀90可以为提升式阀。安全阀90可包括壳体121，壳体121限定入口管路123并包括座124。阀芯(Poppet) 122配置为密封地与座124相接合。弹簧120作用于阀芯122以使得阀芯122脱离座124。阀芯122可从座124脱离以产生入口管路123和一个或更多个流体出口 125之间的流体管道。
[0044]当阀芯122受到足以克服弹簧120的开启力的压强差时，安全阀90将关闭。当由入口管路123内的加压流体施加的力大于流体出口 125内的流体施加的力和弹簧120的力的组合时，阀芯122将与座124相接合。然而，如果流体出口 125内的流体施加的力和弹簧120的力的组合大于入口管路123内的加压流体施加的力时，阀芯122将脱离座124。
[0045]回到图3，制动阀98(例如，可变限流器)可设为与通向致动器腔室76的流体线路80流体连通。在一些方面，制动阀98可以和流体致动器70—体(例如，容纳于活塞74内)ο制动阀98配置为限制通过流体线路80或经过流体致动器70的流体流动。例如，制动阀98可配置为降低流体流动出致动器腔室76的速率，从而减缓进气阀32关闭的速率。这一配置可用于控制各种系统中的各种阀的阀落座速度。
[0046]如图3所示，流体供给系统79可包括蓄能器95。蓄能器95可设为和流体线路86及流体线路80流体连通。在一些方面，蓄能器95设于控制阀82和流体致动器70之间。作为一个例子，蓄能器95流体地设于安全阀和流体致动器70之间。作为另一例子，控制阀82、安全阀90、蓄能器95和流体致动器70串联设置。
[0047]图5中示出蓄能器95的示例性方面。如图所示，蓄能器95包括限定腔室128的壳体126。活塞130可滑动地设置于腔室128内。弹簧132设于壳体126内，并作用于活塞130以相对于壳体126移动活塞130，从而使得腔室128的尺寸最小。本领域技术人员应当理解，也可采用其他类型的蓄能器，诸如例如，囊状蓄能器。
[0048]同样如图3和7所示，限流孔93可设于至蓄能器95的入口134内。限流孔93可配置为限制流体在蓄能器腔室128和入口 134之间的流速。蓄能器95和限流孔93中的一个或两者可作用以抑制致动器腔室76和流体线路80中的压强波动，这一压强波动可能导致致动器活塞74振动。
[0049]回到图1，控制器100连接至阀致动组件44以及控制阀82中的每个。控制器100可包括具有微处理器和存储器的电子控制模块。如本领域技术人员所知，存储器连接至微处理器并存储指令集以及变量。与微处理器以及电子控制模块的部分相关联的是各种其他的已知电路，诸如例如，尤其是电源电路、信号调制电路、电磁驱动电路。
[0050]控制器100可编程为控制发动机20的运转的一个或更多个方面。例如，控制器100可编程为控制阀致动组件、燃料注入系统以及其他本领域技术人员所熟知的功能。控制器100可根据发动机当前的运行状态和/或从操作者接收的指令控制发动机20。
[0051]控制器100还可编程为从和发动机20操作地连接的一个或更多个传感器接收信息。每一传感器可配置为感测发动机20的一个或更多个运行参数。例如，参考图3，一个或更多个传感器102可连接至流体供给系统79以感测参数，诸如流体供给系统79内的流体的温度。本领域技术人员应当理解，许多其他类型的传感器可同传感器102相结合使用或是独立于传感器102使用。举例来说，发动机20可装有配置为感测以下的一个或更多个参数的传感器:发动机冷却剂的温度、发动机的温度、发动机油的温度、周围空气的温度、发动机速度、发动机负载、进气压强等等。发动机20还可装有传感器，其配置为监测曲轴27的曲柄角，从而确定活塞24在它们各自的气缸22内的位置。曲轴27的曲柄角还和进气阀32及排气阀34的致动正时相关。
[0052]工业实用性
[0053]根据发动机传感器提供的信息，控制器100可操作各个阀致动组件44以选择性实施用于发动机20的各个气缸22的阀控制(诸如晚进气的米勒循环)。在正常的运转条件下，实施晚进气的米勒循环将提高发动机20的总体效率。在一些运转条件下，诸如例如，当发动机20是冷的时，控制器100可以常规狄塞尔循环运转发动机20。
[0054]以下讨论描述了在发动机20的单个气缸22中的晚进气的米勒循环的实施。本领域技术人员应当理解，本发明的系统可用于选择性地以相同或相似方式在发动机20的所有气缸中实施晚进气的米勒循环。
[0055]当发动机20运转于正常的运转条件下，控制器100通过选择性地致动流体致动器70以在活塞24的压缩冲程的第一部分保持进气阀32开启，以实施晚进气的米勒循环。这可以通过在活塞24开始进气冲程时允许控制阀82停留在开启位置来实现。这使得加压流体得以从流体源84流动通过流体线路86并进入流体致动器70的致动器腔室76。作为一个例子，加压流体可以超出预设压强(例如裂压)，这会致使安全阀90关闭并形成引导加压流体经由流体线路80流入流体致动器70内的高压回路。术语“回路”可指流体的流动路径和/或方向。正在进入致动器腔室76的流体的力移动致动器活塞74，以使得当摇臂64枢转以开启进气阀32时致动器杆78跟随摇臂64的一端68。致动器杆78的移动的距离和速率依赖于致动器腔室76和流体供给系统79的配置。当致动器腔室76填充流体，并且摇臂64使得进气阀32从开启位置回复至关闭位置时，致动器杆78与摇臂64的一端68接合。
[0056]在一些方面，流体供给系统79可配置为在凸轮60使得进气阀32返回到关闭位置之前供给一流速的流体至流体致动器70以填充致动器腔室76。作为一个例子，当致动器腔室76填充流体时，控制器100可关闭控制阀82以使从致动器腔室76中逃逸的流体的量最小。随着凸轮60继续转动以及弹簧56朝着关闭位置驱使进气阀32，致动器杆78将和摇臂64的一端68接合并防止进气阀32关闭。只要控制阀82停留在关闭位置，收集于致动器腔室76内的流体将防止弹簧56将进气阀32返回到关闭位置。因此，独立于凸轮组件52的动作，流体致动器70将把进气阀32保持在开启位置。作为一个例子，图8示出正常运转(例如20°C以上的温度)的进气阀升程200(进气阀32的位移)关于流体致动器70的活塞升程202(致动器活塞74的位移)以及施加于控制阀82以控制控制阀82的致动的电流204的图形表示。
[0057]当致动器杆78与摇臂64接合以防止进气阀32关闭时，弹簧56通过摇臂64作用的力可致使流体供给系统79内的流体压强增大。响应于增大的压强，流体流动将通过限流孔93节流至蓄能器95的腔室128内。通过限流孔93对流体节流将使得能量从流体供给系统79中的流体消散。
[0058]正在进入蓄能器95的流体的力将作用以压缩弹簧132并移动活塞130，从而增大腔室128的大小。当流体供给系统79内的压强下降时，弹簧132将作用于活塞130以迫使腔室128中的流体回流通过限流孔93。通过限流孔93的流体的流动也将使得能量从流体供给系统79消散。
[0059]随着流体流入及流出蓄能器95，限流孔93和蓄能器95将因而使得能量从流体供给系统79中消散。以这种方式，限流孔93和蓄能器95可吸收或减少流体供给系统79内的压强波动的冲击，压强波动诸如可由摇臂64冲击于致动器杆78造成。通过吸收或减少压强波动，限流孔93和蓄能器95可作用以禁止致动器杆78中的振动或使之最小。
[0060]作为示意性的例子，高压回路如图6中所示。
[0061]在一方面，控制器100可允许通过开启控制阀82关闭进气阀32。这使得加压流体得以流出致动器腔室76。弹簧56的力压迫来自致动器腔室76的流体，从而使得致动器活塞74得以在致动器气缸72中移动。这使得摇臂64得以枢转，从而进气阀32被移动至关闭位置。制动阀98可限制流体离开致动器腔室76的速率，从而降低进气阀32关闭的速度。这可在关闭进气端口 36时防止阀元件40损坏。
[0062]当流体供给系统79内的压强下降至预设阈值(例如，裂压)以下时，安全阀90可开启以形成低压回路以使得流体线路86中的流体得以排出至流体供给系统之外。作为一示例性例子，图7示出这样的低压回路，其允许残留在流体线路内的流体经由安全阀排出。这样的排出可从流体供给系统79中移除碎肩。
[0063]如前面提到的，一定的运转条件可需要发动机20以传统的狄塞尔循环而非上述的晚进气的米勒循环运转。这些类型的运转条件可例如在发动机20在冷的条件下首先启动或以其他方式运转时经历到。描述的阀致动系统44允许选择性地脱离晚进气的米勒循环。
[0064]参考图1和3，控制器100可通过关闭控制阀82脱离晚进气的米勒循环。当控制器100接收到表示发动机20在冷的状态下启动或运转的传感输入时，控制阀82可被关闭。关闭控制阀82防止了流体从流体源84流入致动器腔室76。在不引入流体至致动器腔室76内的情况下，流体致动器70将不会防止进气阀32响应于弹簧56的力返回到关闭位置。因此，当控制阀82关闭时，进气阀32将遵循如凸轮60所控制的常规的狄塞尔循环。如图5所示，进气阀致动器106将遵循常规的关闭110。在常规的关闭110，进气阀32的关闭大致和活塞24的进气冲程的终点同时发生。当进气阀32在进气冲程的终点关闭时，在压缩冲程期间将不会有空气被驱使从气缸22流出。这就致使活塞24将燃料和空气混合物压缩至更高的压强，其促进柴油燃料的燃烧。这对于发动机20在冷的状态下的运转是特别有利的。作为一个例子，图9示出了不活跃运转(例如，以20°C以下的温度冷启动)的进气阀升程200(进气阀32的位移)关于流体致动器70的活塞升程202(致动器活塞74的位移)以及施加于控制阀82以控制控制阀82的致动的电流204的图形表示。
[0065]应当理解，前述说明提供了公开的系统和技术的例子。然而，可以想到本公开内容的其他实施方式可以在细节上和前述例子有所不同。所有参考本公开内容或其中的例子，均试图在参考处参照被讨论的特定例子，而并非暗示对于本发明的更宽泛的保护范围的任何限制。所有对于某些特征的表示差异和贬低的用语，意在表示这些特征并非优选，而非意在将这些特征从本发明的保护范围中排除出去，除非另有明示。
[0066]在此的数值范围的叙述仅仅作为表示落入范围的每个独立的数值的速记方法，除非其中另有明示，并且每个独立的数值就如同其被独立地记述于此地被包含于本说明书中。在此描述的所有方法可以以任何适当顺序执行，除非在此另有明示或清楚地由上下文看是矛盾的。
【主权项】
1.一种阀致动系统，包括: 阀，所述阀能够在阻止流体流动的第一位置和允许流体流动的第二位置之间移动； 凸轮组件，所述凸轮组件配置为在第一位置和第二位置之间移动阀，其中凸轮组件机械连接至阀； 流体致动器，所述流体致动器配置为选择性地防止阀移动至第一位置，还配置为选择性地将阀保持在第一位置和第二位置之间的位置； 流体源，所述流体源和流体致动器流体连通； 双向控制阀，所述双向控制阀配置为控制流体源和流体致动器之间的流体流动； 流体管路，所述流体管路连接双向控制阀和流体致动器； 蓄能器，所述蓄能器与流体管路流体连通； 限流孔，所述限流孔设于蓄能器和流体管路之间，以限制蓄能器和流体管路之间的流体流动；以及 安全阀，所述安全阀与流体管路流体连通，并能够在关闭位置和开启位置之间移动，在关闭位置，阻止流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生高压回路，在开启位置，允许流体流动经此穿过以在阀致动系统内产生低压回路， 其中安全阀至少根据流体管路内的压强于关闭位置和开启位置之间被致动， 其中高压回路使得流体得以流动通过流体管路以致动流体致动器，以及 其中低压回路使得流体的至少一部分得以从流体管路排出至外部环境。2.如权利要求1所述的阀致动系统，还包括控制器，所述控制器配置为在开启位置和关闭位置之间致动双向控制阀以控制流体源和流体致动器之间的流体流动。3.如权利要求1所述的阀致动系统，其中双向控制阀通常偏置于开启位置。4.如权利要求1所述的阀致动系统，其中安全阀包括座、阀芯以及作用于该阀芯以使得该阀芯脱离座的弹簧。5.如权利要求1所述的阀致动系统，其中流体致动器包括操作地与阀相关联的活塞。6.如权利要求1所述的阀致动系统，还包括液压制动阀，所述液压制动阀配置为控制自流体致动器的流体流速。7.如权利要求1所述的阀致动系统，其中蓄能器包括腔室、活塞和弹簧，该活塞能够在第一位置和第二位置间移动，该活塞在第一位置时该腔室的体积达到最小、该活塞在第二位置时该腔室的体积达到最大，该弹簧作用于该活塞以使得该活塞朝第一位置偏置。8.如权利要求1所述的阀致动系统，其中双向控制阀、安全阀、和蓄能器串联地连接至流体管路。9.一种控制具有活塞的发动机的方法，该活塞能够移动经过进气冲程，随后经过压缩冲程，该方法包括: 在活塞的进气冲程期间，转动凸轮以在阻止流体流动的第一位置和允许流体流动的第二位置之间移动进气阀，其中凸轮机械连接至进气阀； 在进气阀自第一位置移动之后，引导流体通过双向控制阀和流体管路至和该进气阀相关联的流体致动器，其中该流体致动器配置为选择性地将进气阀保持在第一位置和第二位置之间的位置； 致动双向控制阀以选择性地阻止流体自流体致动器流动通过流体管路，从而阻止进气阀移动至第一位置；以及 允许流体管路内的压强下降至阈值压强以下，以使得设置为和流体管路流体连通的安全阀得以开启，以及流体管路内的流体的至少一部分得以排出至外部环境。10.如权利要求9的方法，还包括: 检测发动机的至少一个运转参数；以及 根据检测到的发动机的运转参数，将双向控制阀移动至关闭位置，以阻止流体流至流体致动器。
【文档编号】F01L9/02GK106014522SQ201610188148
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】K·耶格尔, V·雅各布, K·施雷德
【申请人】卡特彼勒公司