專利名稱：可變發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于致動發(fā)動機閥(氣門)的系統(tǒng)和方法，更具體地 涉及一種可變發(fā)動機閥致動系統(tǒng)。
背景技術：
內燃機如柴油機、汽油機或氣體燃料動力發(fā)動機的工作可導致不期望 的排放物的產生。當燃料在發(fā)動機的燃燒室中燃燒時，將產生這些可能包
含顆?；虻趸?NOx)的排放物。發(fā)動機活塞的排氣沖程迫使可能包 括這些排放物的排氣(廢氣)從燃燒室排放到大氣中。
由于對環(huán)境的日益關注，排氣排放標準變得越來越嚴格，并且可根據(jù) 發(fā)動機的類型、發(fā)動機的尺寸和/或發(fā)動機的等級來規(guī)定從發(fā)動機排入大氣 的排》丈物的量。在1988年9月16日授權給Ikemura的美國專利No. 4,768,475 (，475專利)中描述了 一種發(fā)動機制造商用來遵照排氣排放規(guī)定 的方法。所述，475專利描述了改變發(fā)動機的通常固定的閥正時(定時， timing)以改善燃燒過程。具體地，，475專利公開了一種具有第一凸輪和 第二凸輪的閥機構。所述第一和第二凸輪中的每一個都具有共同的基圓， 但凸角(lobe)升程量和打開/關閉角度不同。第一搖臂與第一凸輪接合， 第二搖臂與第二凸輪接合。所述搖臂具有孔，三個銷與所述孔接合，以將 所述第 一和第二搖臂與致動臂選擇性地連接而與所述致動臂一起搖動。在 低發(fā)動機速度狀況下，所述銷移動而使第一搖臂與致動臂接合。在高發(fā)動 機速度狀況下，所述銷移動而使第二搖臂與致動臂接合。這樣，在低發(fā)動 機速度下選擇閥升程低和打開角度小的第一凸輪來控制進氣閥的動作，而 在高發(fā)動機速度下選擇閥升程高和打開角度大的第二凸輪來控制進氣閥的動作。
盡管，475專利的閥機構可通過提供可變的閥正時來改善燃燒過程，但 它是有限制的。特別地，由于，475專利只提供了兩個等級的閥致動(例如， 兩個固定的閥升程和兩個固定的打開/關閉角)，它不能在整個發(fā)動機操作 范圍內實現(xiàn)有效燃燒。此外，由于，475專利的閥機構僅僅與進氣閥相關， 因此一些減少排放物的方法如內部排氣再循環(huán)將無法實現(xiàn)。
本發(fā)明的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)和方法可解決上述一個或多個問題。

發(fā)明內容
一方面，本發(fā)明涉及一種閥致動系統(tǒng)，該閥致動系統(tǒng)具有發(fā)動機閥， 該發(fā)動機閥可運動以選擇性地阻止或允許流體相對于所述發(fā)動機閥流動。 所述閥致動系統(tǒng)包括具有第一凸輪凸角和第二凸輪凸角的凸輪組件。所述 閥致動系統(tǒng)還包括具有第一挺桿突起(tappet protrusion )和第二挺桿突起 的凸輪隨動件。所述凸輪隨動件的選擇性轉動使所述第一挺桿突起與所述 第一凸輪凸角接合以通過第一閥動作(valve event)移動所述發(fā)動機閥， 或者使所述第二挺桿突起與所述笫二凸輪凸角接合以通過第二閥動作移動 所述發(fā)動機閥。
另一方面，本發(fā)明涉及一種致動發(fā)動機閥以選擇性地阻止和允許流體 相對于所述發(fā)動^i閥流動的方法。該方法包括使具有第一凸輪凸角和第二 凸輪凸角的凸輪組件旋轉。該方法還包括使凸輪隨動件轉動，以選擇性地 使第 一挺桿突起與所述第 一 凸輪凸角接合以通過第 一閥動作移動所述發(fā)動 機閥，或者使第二挺桿突起與所述第二凸輪凸角接合以通過第二閥動作移 動所述發(fā)動機閥。


圖i是所公開的示例性動力系統(tǒng)的示意圖2是所公開的用于圖1的動力系統(tǒng)的示例性發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的示 意性側視圖和剖視圖；圖3是所公開的用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的示例性凸輪的圖示； 圖4是所公開的用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的示例性凸輪隨動件的 剖視圖5是圖4的凸輪隨動件的端浮見圖6是圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的示意性俯視圖和剖視圖； 圖7是示出圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的操作的曲線圖； 圖8是用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的可替換的凸輪隨動件的剖視圖； 圖9是用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的另一種可替換的凸輪隨動件的 端視圖IO是圖9的凸輪隨動件的剖視圖11是用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的另 一種可替換的凸輪隨動件的 剖視圖12A是圖11的凸輪隨動件的端視圖12B是圖11的凸輪隨動件的另一個端視圖，但具有可替換的致動
器；
圖13是用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的另一種可替換的凸輪隨動件的 側視圖14是圖13的凸輪隨動件的斜視圖；和
圖15是用于圖2的發(fā)動機閥致動系統(tǒng)的可替換的閥致動器的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出具有流體處理系統(tǒng)10的動力系統(tǒng)5，流體處理系統(tǒng)10構造 成將壓縮空氣導入動力源12以及從動力源12中導出排氣。流體處理系統(tǒng) 10可包括進氣系統(tǒng)14和排氣系統(tǒng)16。可想到，流體處理系統(tǒng)10可包括附 加的子系統(tǒng)，例如排氣后處理系統(tǒng)、外部排氣再循環(huán)系統(tǒng)和本領域已知的 其它系統(tǒng)。
進氣系統(tǒng)14可包括用于將增壓空氣導入動力源12的部件。例如，進 氣系統(tǒng)14可包括進氣閥18, —個或多個壓縮機20，和空氣冷卻器22?？?br> 想到，在進氣系統(tǒng)14中還可包括其它部件，例如附加的閥， 一個或多個空 氣濾清器， 一個或多個廢氣門，控制系統(tǒng)，和用于將增壓空氣導入動力源 12的其它裝置。還可想到，如果需要的話，動力源12可選地為自然吸入 式的，而非渦輪增壓式的。
進氣閥18可經流體通路24流體地連接到壓縮機20并且構造成調節(jié)進 入動力源12的大氣流。進氣閥18可具體表現(xiàn)為瓣狀閥、蝶形閥、膜片閥、 閘門閥或本領域已知的任意其它類型的閥。進氣閥18可響應于一個或多個 預定條件而被電磁致動、液壓致動、氣壓致動或以任意其它方式致動。
壓縮機20可構造成將流入動力源12的空氣壓縮到預定的壓力水平。 如果進氣系統(tǒng)14中包含不止一個壓縮機20,則它們可以成串聯(lián)或并聯(lián)關 系地設置并且經流體通路30流體地連接到動力源12。壓縮機20可具體表 現(xiàn)為固定幾何形狀壓縮機、可變幾何形狀壓縮機或本領域中已知的任意其 它類型的壓縮機?？上氲?，如果需要的話，可將壓縮空氣可從流體通路30
轉移以作其它用途。
如果采用空氣冷卻器22,則它可具體表現(xiàn)為空氣-空氣熱交換器、空氣
-液體熱交換器或這兩者的組合，并且構造成有利于熱能傳遞到被導入動力 源12的空氣或從所述空氣中傳遞出去。例如，空氣冷卻器22可包括殼-管式熱交換器、波紋板式熱交換器、管-翅片式熱交換器，或本領域中已知 的任意其它類型的熱交換器?？諝饫鋮s器22可與流體通路30 —起設置在 壓縮機20和動力源12之間。
排氣系統(tǒng)16可包括用于將排氣流從動力源12中導出的裝置。例如， 排氣系統(tǒng)16可包括一個或多個以串聯(lián)或并聯(lián)關系連接的渦輪機26?？上?到，排氣系統(tǒng)16可包括其它部件，例如顆粒捕集器、NOx吸收劑或其它 催化裝置、稀釋裝置，和本領域中已知的用于將排氣流從動力源12中導出 的其它裝置。
各個渦輪機26可通過共同的軸28連接到進氣系統(tǒng)14的一個或多個壓 縮機20，并且構造成驅動所連接的壓縮機20。特別地，隨著離開動力源200780007084.X
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片(未示出)，渦輪機26可旋轉并驅動所連接的壓縮機20。還可想到， 渦輪機26可省略，并且如果需要的話，壓縮機20可由動力源12機械地、 液壓地、電力地或以本領域已知的任意其它方式驅動。
出于公開的目的，動力源12被示出和描述為四沖程柴油發(fā)動機。然而 本領域的技術人員應認識到，動力源12可以是任意其它類型的內燃機，例 如汽油機或氣體燃料動力的發(fā)動機。動力源12可包括限定有多個氣缸36 (在圖2中描繪了其中一個氣缸)的發(fā)動機體34。如圖2所示，活塞38 可滑動地設置在各個氣缸36中，以在上死點位置和下死點位置之間往復運 動，并且氣缸蓋40可聯(lián)接在各個氣缸36上。
氣缸36、活塞38和氣釭蓋40可形成燃燒室42。在所描繪的實施例中， 動力源12包括六個燃燒室42 (參見圖1)。然而可想到，動力源12可包 括更多或更少數(shù)目的燃燒室42并且燃燒室42可布置成"直列"構型、"V" 構型或任意其它適當?shù)臉嬓?。動力?2還可包括可旋轉地設置在發(fā)動機體34中的曲軸(未示出)。 連桿44可將各個活塞38連接到所述曲軸，使得活塞38在各個相應氣缸 36中在上死點和下死點位置之間的滑動運動引起所述曲軸的旋轉。類似 地，曲軸的旋轉可引起活塞38在上死點和下死點位置之間的滑動運動。在 四沖程柴油發(fā)動機中，活塞38可在上死點和下死點位置之間往復運動而經 歷進氣沖程、壓縮沖程、燃燒或動力沖程以及排氣沖程。
氣缸蓋40可限定有進氣通路46和排氣通路(未示出)。進氣通路46 可引導來自流體通路30的壓縮空氣流過進氣口 48并進入燃燒室42。排氣 通路可將排氣從燃燒室42引導到排氣通路29。
具有閥元件52的進氣閥50可設置在進氣口 48中并且構造成選擇性地 接合閥座54。具體地，閥元件52可在閥元件52與閥座54接合以阻止流 體相對于進氣口 48流動的第一位置與閥元件52移離閥座54以允許流體相 對于進氣口 48流動的第二位置之間移動。
一系列閥致動組件56 (圖2中描繪了其中一個)與動力源12可操作 地接合，以使閥元件52在第一和第二位置之間移動。如果需要的話，還可
設置另一個閥致動組件56，以使排氣閥元件(未示出)在第一和第二位置 之間移動。應當注意，各個氣缸蓋40可包括多個進氣口 48和多個排氣口 (未示出)。每個這種開口可具有相應的閥元件52。動力源12可包括用 于各個氣缸蓋40的閥致動組件56，其構造成致動該氣缸蓋40的所有進氣 閥50或所有排氣閥。還可想到，如果需要的話，可用單個閥致動組件56 致動與多個氣缸蓋40相關的進氣閥50。每個閥致動組件56可包括搖臂58、 閥彈簧60、共同凸輪組件62、凸輪隨動件70和致動裝置80。
搖臂58可構造成使閥元件52在第一和第二位置之間移動。具體地， 搖臂58可包括第一端部64、第二端部66和樞轉點68。搖臂58的第一端 部64與凸輪隨動件70可操作地接合，而第二端部66經閥桿72與閥元件 52可操作地接合。搖臂58繞樞轉點68的轉動可使閥元件52從第一位置 移動到第二位置。
閥彈簧60可通過鎖定螺母74作用于閥桿72。特別地，閥彈簧60可 將閥元件52偏壓到第一位置，在該第一位置閥元件52與閥座54接合，以 防止流體相對于進氣口 48流動。
凸輪組件62以本領域技術人員容易想到的任意方式與動力源12的曲 軸可操作地接合，其中曲軸的旋轉將導致凸輪組件62的相應旋轉。例如， 凸輪組件62可通過齒輪系(未示出)連接到所述曲軸，所述齒輪系將凸輪 組件62的轉速降低到大約為曲軸轉速的一半。如圖3所示，凸輪組件62 可包括主凸輪凸角76和一對相對的副凸輪凸角78。如下文將更詳細地描 述，主凸輪凸角76的形狀可至少部分地確定閥元件52在動力源12的第一 操作過程中的致動正時和升程。與^M目對，副凸輪凸角78可至少部分地確 定閥元件52在動力源12的第二操作過程中的致動正時和升程。
隨著凸輪組件62旋轉，凸輪隨動件70適于沿循凸輪組件62的輪廓運 動，并將相應的往復運動傳遞至搖臂58。特別地，凸輪隨動件70可從凸 輪組件62延伸至搖臂58的第一端部64，并且如圖4的截面所示，可包括 至少一個主挺桿突起82和至少一個副挺桿突起84。主挺桿突起82可與主 凸輪凸角76的輪廓接合并隨之運動，而副挺桿突起84可延伸越過主挺桿
突起82以與副凸輪凸角78的輪廓接合并隨之運動。隨著凸輪組件62旋轉， 主和副凸輪凸角76、 78的輪廓可使凸輪隨動件70升高和降低，從而產生 搖臂58繞樞轉點68的樞轉運動。因此，凸輪組件62的旋轉可使閥元件 52從第一位置移動到第二位置，以建立至少兩種不同的升程型式， 一種與 主凸輪凸角76相關， 一種與副凸輪凸角78相關。副挺桿突起84延伸越過 主挺桿突起82的距離可影響閥元件52離開閥座54的升程?？上氲?，如果 需要的話，可使一推桿(未示出)可與凸輪隨動件70相聯(lián)，并設置在凸輪 隨動件70和搖臂58之間。
如圖5所示，主和副挺桿突起82、 84可繞凸輪隨動件70的周緣等間 距地布置。也就是說，主挺桿突起82可被間隔地設置成與副挺桿突起84 大致正交。傾斜過渡區(qū)域86可連接主和副挺桿突起82， 84。這樣，凸輪 隨動件70在處于第一位置時可使主挺桿突起82與主凸輪凸角76接合，并 且在轉過一個角度(例如，大約卯度)而到達第二位置時，可使副挺桿突 起84與副凸輪凸角78接合。轉動的正時可影響閥元件52的打開和關閉正 時。轉動杠桿臂88可促進凸輪隨動件70從第一位置轉到第二位置，這將 在下文中更詳細地描述。
致動裝置80可以是用于與轉動杠桿臂88接合并使凸輪隨動件70從第 一位置運動到第二位置的部件的組合。在一個實施例中，致動裝置80可包 括通過聯(lián)動系統(tǒng)92連接到轉動杠桿臂88的致動器90。
致動器卯可被氣動地操作，以通過聯(lián)動系統(tǒng)92和凸輪隨動件70促使 閥元件52運動。具體地，致動器90可包括設置在壓力室中并固定地連接 到活塞桿94的彈簧偏置的活塞部件(未示出)。經入口 96導入壓力室的 加壓空氣可將所述彈簧偏置的活塞部件從第一位置遠離壓力室推向第二位 置。相反地，允許所述加壓空氣從壓力室排出可使所述彈簧偏置的活塞部 件返回到第一位置。隨著活塞桿94在第一和第二位置之間平移，所連接的 聯(lián)動部件98可繞樞轉點100樞轉。聯(lián)動部件98的樞轉可引起所連接的聯(lián) 動部件102的平移運動。聯(lián)動部件102可通過連接器104連接到轉動杠桿 臂88，從而聯(lián)動部件102的平移使凸輪隨動件70轉動。這樣，活塞桿94從第一位置到第二位置的平移將使主挺桿突起82被接合以沿循主凸輪凸 角76的輪廓，或者使副挺桿突起84被接合以沿循副凸輪凸角78的輪廓。 可想到，致動器卯可選地為機械操作的、液壓操作的、電力操作的或以任 意其它適當方式操作的，使得凸輪隨動件70選擇性地轉過一定角度(例如， 大約90度)從笫一位置到達第二位置。可想到，如果需要的話，凸輪隨動 件可轉到第一和第二位置之間的任意位置，從而提供多于兩級的致動。
圖7是示出可能與動力系統(tǒng)5結合的不同岡動作的一些例子的曲線圖。 具體地，所述曲線圖示出了表示排氣閥的第一操作的第一曲線106,表示 進氣閥50的第一操作的第二曲線108，和表示進氣閥50的第二操作的第 三曲線110。如第一曲線106所示，在活塞38的排氣沖程中，當活塞38 從下死點位置向上死點位置行進而將排氣從燃燒室42推出時，排氣閥可打 開，以經由排氣通路29將氣體導向大氣。如第二曲線108所示，在進氣沖 程中，當活塞38從上死點位置朝下死點位置行進時，閥元件52可移動離 開閥座54以將新鮮空氣和燃料吸入燃燒室42。如第三曲線110所示，在 非常規(guī)的排氣沖程中，凸輪隨動件70可轉動，使得副挺桿突起84與副凸 輪凸角78接合并使閥元件52移離閥座54。在這種情況下，從燃燒室42 中被推出的一部分排氣可沿反方向被推入流體通路30。在緊隨的進氣沖程 中，除新鮮的吸入空氣外， 一部分排氣也被吸回到燃燒室42中用于后續(xù)的 燃燒。再循環(huán)的排氣可降低燃燒室中的氧濃度，導致更低溫度的燃燒。更 低溫度的燃燒又會減少NOx的產生?？上氲剑绻枰脑?，動力系統(tǒng)5 可替換地或附加地實現(xiàn)其它可變閥正時動作，例如發(fā)動機制動、提前或延 遲關閉動作如米勒循環(huán)(Miller Cycle)，和本領域已知的其它可變閥正時 動作。
圖8示出凸輪隨動件70的替換實施例。與圖4的凸輪隨動件70類似， 圖8的凸輪隨動件70包括主挺桿突起82、副挺桿突起84、過渡區(qū)域86 和轉動杠桿臂88。然而，與圖4不同，副挺桿突起84、過渡區(qū)域86和轉 動杠桿臂88可包括在與具有主挺桿突起82的主體部分114分離的一體部 件112中。在圖8的實施例中， 一體部件112可轉動以選擇性地使副挺桿
突起84與副凸輪凸角78接合，而不會使主體部分114轉動。
圖9和10示出凸輪隨動件70的其它替換實施例。與圖8的凸輪隨動 件70類似，圖9和10的凸輪隨動件70包括與主體部分114分離的一體部 件112。然而，與圖8不同的是，圖9和10的主挺桿突起82可設置在中 央，而副挺桿突起84繞主挺桿突起82形成為連續(xù)的環(huán)形表面。此外，副 挺桿突起84可通過杠桿臂88的轉動而降低到與副凸輪凸角78接合。具體 地， 一體部件112可螺紋連接到主體部分114并且構造成隨著轉動杠桿臂 88被致動裝置80移動而相對于主體部分114軸向地平移。鎖定臂116可 固定地連接到主體部分114上并且與發(fā)動機體34或動力源12的其它適當 的結構部件可滑動地連接，使得主體部分114在一體部件112的轉動和隨 后的平移過程中保持轉動固定。在該實施例中，鎖定臂116的轉動量可至 少部分地確定一體部件112的軸向平移量和閥元件52的對應升程。
圖11、 12A和12B示出凸輪隨動件70的其它替換實施例。與圖9和 10的凸輪隨動件70類似，圖11、 12A和12B的凸輪隨動件70可包括與 主體部分114分離但螺紋連接到主體部分114的一體部件112,和鎖定臂 116。然而，與圖9和10不同，圖11、 12A和12B的凸輪隨動件70可包 括代替轉動杠桿臂88的外齒輪齒118。外齒輪齒118可由旋轉蝸輪機構120
(參見圖12A)或平移齒條機構122 (參見圖12B)接合并轉動。如圖12A 所示，可想到，如果需要的話，進氣凸輪隨動件70和排氣凸輪隨動件70 可由同一個旋轉蝸輪機構或齒條機構120、 122致動。可采用旋轉型致動器
(未示出)來驅動圖12A的蝸輪機構120，而致動器90可用于提供齒條機 構122的驅動平移。
圖13和14示出凸輪隨動件70的其它替換實施例。與圖9和10的凸 輪隨動件70類似，圖13和14的凸輪隨動件70可包括與主體部分114分 離但螺紋連接到主體部分114的具有副挺桿突起84和轉動杠桿臂88的一 體部件112,和鎖定臂116。然而，與圖9和10的凸輪隨動件70不同，圖 13和14的凸輪隨動件70可纟皮設計成用于頂置凸輪式發(fā)動機。特別地，凸 輪隨動件70并不通過搖臂58起作用，而是圖13和14的凸輪隨動件70
可直接作用于進氣閥50。
圖15示出致動裝置80的替換實施例。圖15的致動裝置80可以是構 造成與轉動杠桿臂88接合以使凸輪隨動件70在至少三個不同位置之間運 動的部件組合。特別地，致動裝置80可包括第一致動器124和第二致動器 126，它們都通過聯(lián)動系統(tǒng)92連接到轉動杠桿臂88。
與致動器90類似，第一和第二致動器124、 126的每一個都可被氣動 地操作，以通過聯(lián)動系統(tǒng)92引起閥元件52的運動。具體地，第一和第二 致動器124、 126的每一個都可包括設置在壓力室中并且固定地連接到活塞 桿94的彈簧偏置的活塞部件(未示出)。經入口 96導入壓力室的加壓空 氣可將所述彈簧偏置的活塞部件從第 一位置遠離壓力室推向第二位置。相 反地，允許所述加壓空氣從壓力室排出可使所述彈簧偏置的活塞部件返回 到第一位置。隨著活塞桿94在第一和第二位置之間移動，所連接的聯(lián)動部 件98 (參見圖6 )可繞樞轉點100樞轉。聯(lián)動部件98的樞轉可引起所連接 的聯(lián)動部件102的平移運動。如上所述，聯(lián)動部件102的平移會使杠桿臂 88和所連接的閥元件52轉動。
第一致動器124的平移距離可與第二致動器126的平移距離不同。也 就是"^兌，響應于經由入口 96it^第一致動器124的壓力室的空氣，與處于 相同空氣壓力下的第二致動器126相關的活塞桿94行進的距離相比，第一 致動器124的活塞桿94可平移更大或更小的距離。這樣，與第一致動器 124相關的活塞桿94從第一位置向第二位置的平移將4吏杠桿臂88產生第 一角度轉動，而與第二致動器126相關的活塞桿94從第 一位置向第二位置 的平移將使杠桿臂88產生與所述第 一角度轉動不同的第二角度轉動。當與 圖9-14的實施例結合時，這些不同的角度轉動有利于閥元件52產生更大 或更小的升程量。還可想到，可調節(jié)供給到第一和/或第二致動器124、 126 的空氣的壓力和/或流量，以改變各個相關活塞桿94可平移的距離及其速 度。
工業(yè)適用性
本文公開的閥致動系統(tǒng)可應用于需要改善燃料效率、排氣排放、動力 輸出和/或發(fā)動機制動的任意動力系統(tǒng)。特別地，所公開的系統(tǒng)可通過在單 個發(fā)動機循環(huán)內促動多個選擇性可變的閥動作來改善燃料效率、排氣排放、
動力輸出和/或發(fā)動機制動?，F(xiàn)在將解釋動力系統(tǒng)5的操作。
大氣中的空氣由壓縮機20經進氣閥18吸入進氣系統(tǒng)10，空氣在進入 動力源12的燃燒室42之前在進氣系統(tǒng)10中被加壓至預定水平。在進入燃 燒室42之前或以后，燃料可與加壓空氣混合。然后該燃料-空氣混合物可 被動力源12燃燒以產生機械功和包含氣體化合物和固體顆粒物質的排氣 流。所述排氣流可從動力源12被導向渦輪機26，在那里熱排氣的膨脹可 使渦輪機26旋轉，從而使所連接的壓縮機20旋轉并壓縮進入的空氣。在 離開渦輪機26后，排氣流可被導向大氣。
燃料和空氣在動力源12內的燃燒可使凸輪組件62旋轉。凸輪組件62 可通過凸輪隨動件70和搖臂58起作用，以移動閥元件52離開閥座54, 從而引起閥動作，例如由圖7的第二曲線108所示的閥動作。常規(guī)閥動作 的起動可與活塞38將空氣和燃料吸入燃燒室42的向下運動相符。隨著凸 輪組件62繼續(xù)旋轉，閥彈簧60可起作用以使閥元件52返回到流動阻止位 置，從而結束所述閥動作。常規(guī)閥動作的結束在時間上可設定成與活塞38 在進氣沖程結束時到達下死點位置的運動相符。類似地，排氣閥(未示出) 可移動以允許活塞38在其從下死點到上死點的常規(guī)排氣沖程中將排氣推 出燃燒室42。
非常規(guī)的閥動作可通過凸輪隨動件70的轉動而變得可能。也就是說， 如果需要非常規(guī)的岡動作如內部排氣再循環(huán)動作，則致動器90可平移，以 使凸輪隨動件70轉過大約90度，從而使副挺桿突起84與副凸輪凸角78 接合。在這種情況下，由活塞38從燃燒室42中推出的排氣的一部分可進 入進氣系統(tǒng)10以用于后續(xù)的燃燒。致動器卯使凸輪隨動件70轉動的時刻 可與排氣再循環(huán)動作的啟動時刻對應，同時凸輪隨動件70的轉角可與閥提 升高度對應。
本文公開的可變閥致動系統(tǒng)具有若干優(yōu)點。特別地，由于凸輪隨動件
70可在活塞38運動過程中的任意時刻轉動，并且由于在非常規(guī)的閥動作 中凸輪隨動件70的轉角可與閥元件52的提升高度相關，因此多種不同的 閥動作都是可行的，包括可變的開始和結束正時、可變的閥升程、閥升程 變化曲線(profile)，和其它可響應于一個或多個感測參數(shù)而啟動和/或改 變的類似動作。此外，由于凸輪隨動件70可正好應用于排氣閥，因此使用 所公開的閥致動系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)動機制動。最后，由于可用同一個致動器使 進氣閥和排氣閥運動，因此采用了本文公開的閥致動系統(tǒng)的動力系統(tǒng)的成 本將會變低。
對于本領域技術人員來說，對所公開的可變閥致動系統(tǒng)作出各種修改 和變化是顯而易見的。鑒于本說明書和對所公開的可變閥致動系統(tǒng)的實踐， 其它實施方式對于本領域技術人員來說也是顯而易見的。應當認為，本說 明書和示例僅僅是示例性的，本發(fā)明的真正范圍由所附權利要求及其等同 物表示。
權利要求
1. 一種閥致動系統(tǒng)(56)，包括發(fā)動機閥(50)，該發(fā)動機閥可運動以選擇性地阻止或允許流體相對于所述發(fā)動機閥流動；具有第一凸輪凸角(76)和第二凸輪凸角(78)的凸輪組件(62)；和具有第一挺桿突起(82)和第二挺桿突起(84)的凸輪隨動件(70)，其中所述凸輪隨動件的選擇性轉動使所述第一挺桿突起與所述第一凸輪凸角接合以通過第一閥動作移動所述發(fā)動機閥，或者使所述第二挺桿突起與所述第二凸輪凸角接合以通過第二閥動作移動所述發(fā)動機閥。
2. 根據(jù)權利要求l所述的閥致動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第 二挺桿突起環(huán)狀地設置成彼此大致正交。
3. 根據(jù)權利要求1所述的閥致動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二挺桿 突起環(huán)狀地圍繞所述第 一挺桿突起。
4. 根據(jù)權利要求l所述的閥致動系統(tǒng)，其特征在于，所述凸輪隨動 件直接地接觸所述發(fā)動機岡。
5. 根據(jù)權利要求l所述的閥致動系統(tǒng)，其特征在于，還包括構造成 使所述凸輪隨動件轉動的致動器(90)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的閥致動系統(tǒng)使所述凸輪隨動件轉動的第二致動器(124 )使所述凸輪隨動件轉動第一角度，所述第二致動器構造成使所述凸輪隨動 件轉動與所述第一角度不同的第二角度。
7. 根據(jù)權利要求l所述的閥致動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一挺桿 突起螺紋連接到所述第二挺桿突起，使得所述第二挺桿突起的轉動引起該 第二挺桿突起相對于所述第一挺桿突起的軸向平移。
8. —種致動發(fā)動機閥(50)的方法，包括使具有第一凸輪凸角(76)和第二凸輪凸角(78)的凸輪組件(62)其特征在于 其中所述第還包括構造成 一致動器構造成 旋轉；和使凸輪隨動件(70)轉動，以選擇性地使第一挺桿突起(82)與所述 第一凸輪凸角接合以通過第一閥動作移動所述發(fā)動機閥，或者使第二挺桿 突起(84)與所述笫二凸輪凸角接合以通過第二閥動作移動所述發(fā)動機閥。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，還包括 啟動第一線性致動器(122)以起動所述凸輪隨動件的第一轉動；和 啟動第二線性致動器(124 )以起動所述凸輪隨動件的與所述第一轉動不同的第二轉動。
10. —種動力系統(tǒng)(5)，包括 具有燃燒室并且構造成產生動力輸出的動力源(12); 構造成將進氣導入所述燃燒室的進氣系統(tǒng)(14); 構造成將排氣從所述燃燒室導向大氣的排氣系統(tǒng)(16);和 與所述進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)中的至少一個相聯(lián)的如權利要求1-7中任一項所述的閥致動系統(tǒng)(56)。
全文摘要
提供了一種用于動力系統(tǒng)(5)的閥致動系統(tǒng)(56)。該閥致動系統(tǒng)具有發(fā)動機閥(50)，該發(fā)動機閥可運動以選擇性地阻止或允許流體相對于所述發(fā)動機閥流動。該閥致動系統(tǒng)還包括具有第一凸輪凸角(76)和第二凸輪凸角(78)的凸輪組件(62)。該閥致動系統(tǒng)還包括具有第一挺桿突起(82)和第二挺桿突起(84)的凸輪隨動件(70)。所述凸輪隨動件的選擇性轉動使所述第一挺桿突起與所述第一凸輪凸角接合以通過第一閥動作移動所述發(fā)動機閥，或者使所述第二挺桿突起與所述第二凸輪凸角接合以通過第二閥動作移動所述發(fā)動機閥。
文檔編號F01L1/14GK101395345SQ200780007084
公開日2009年3月25日 申請日期2007年2月15日 優(yōu)先權日2006年2月28日
發(fā)明者D·迪恩 申請人:珀金斯發(fā)動機有限公司