用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的、包括收縮和延伸機(jī)構(gòu)的裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的、包括收縮和延伸機(jī)構(gòu)的裝置和系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求序列號為61/912,535、名稱為“集成搖臂系統(tǒng)”并且于2013-12-05日提交的美國臨時專利申請以及序列號為62/052，100、名稱為“帶有凸角無效和輔助氣門運(yùn)動拾取的雙滾輪搖臂”并且于2014-09-18日提交的美國臨時專利申請的權(quán)益，其教導(dǎo)通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開大體上涉及內(nèi)燃機(jī)，并且特別地涉及用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的裝置和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]內(nèi)燃機(jī)一般使用機(jī)械的、電的或者液壓機(jī)械的氣門驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門。這些系統(tǒng)可以包括由發(fā)動機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動的凸輪軸、搖臂和推桿的組合。當(dāng)使用凸輪軸來驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門時，氣門驅(qū)動的正時可以由凸輪軸上的凸角(即，凸輪)的尺寸和位置固定。
[0005]對于凸輪軸的每個360度的旋轉(zhuǎn)來說，發(fā)動機(jī)完成由四個沖程(S卩，膨脹、排氣、進(jìn)氣和壓縮)組成的全部循環(huán)。在活塞遠(yuǎn)離汽缸蓋行進(jìn)(即，汽缸蓋和活塞頭之間的體積增大)的膨脹沖程的大部分期間，進(jìn)氣門和排氣門兩者可被關(guān)閉并保持關(guān)閉。在正功工作期間，燃料在膨脹沖程期間燃燒并且正功被發(fā)動機(jī)輸出。膨脹沖程在下止點(diǎn)結(jié)束，此時，活塞反向并且排氣門可為了主排氣動作而打開。在活塞向上行進(jìn)并且迫使燃燒氣體從汽缸中排出時，凸輪軸上的凸角可被同步以為了主排氣動作而打開排氣門。
[0006]雖然不是必需，但是附加的輔助氣門動作可能是期望的，并且已知其提供通過內(nèi)燃機(jī)的氣體的可選流量控制，以便例如提供汽車發(fā)動機(jī)制動。例如，可能期望為了壓縮-釋放(CR)發(fā)動機(jī)制動、泄氣式發(fā)動機(jī)制動、廢氣再循環(huán)(EGR)、制動氣再循環(huán)(BGR)或者其他輔助氣門動作而驅(qū)動排氣門。此外，也可能期望大體上被分類為可變氣門驅(qū)動(VVA)動作的其他正功氣門運(yùn)動，例如但不限于進(jìn)氣門提前打開(EIVC)、進(jìn)氣門延遲關(guān)閉(LIVC)、排氣門提前打開(EEVO)。更進(jìn)一步地，為了在相對較低的負(fù)載條件下提高發(fā)動機(jī)工作效率，可能期望停缸(或者可變排量)，此時發(fā)動機(jī)氣門保持關(guān)閉并且燃料未被提供至給定汽缸，從而將所述汽缸從正功生產(chǎn)中有效地移除。
[0007]在固定凸輪輪廓的情況下，調(diào)整氣門正時和升程的一個方法是將空動(Iο s tmot1n)裝置結(jié)合在氣門和凸輪之間的配氣機(jī)構(gòu)聯(lián)動裝置中?？談邮菓?yīng)用于某一類技術(shù)方案的術(shù)語，所述技術(shù)方案通過可變長度的機(jī)械、液壓或其他聯(lián)動裝置總成來改變由固定的凸輪輪廓決定的氣門運(yùn)動。在空動系統(tǒng)中，凸輪凸角可以提供在全范圍的發(fā)動機(jī)工況上所需的最長駐留(時間)和最大升程運(yùn)動。進(jìn)而，可變長度系統(tǒng)可以包含在待打開氣門和提供最大運(yùn)動的凸輪中間的配氣機(jī)構(gòu)聯(lián)動裝置中，以將凸輪賦予氣門的運(yùn)動的一部分或全部減去或“遺失”。該可變長度系統(tǒng)或者空動系統(tǒng)在完全膨脹時可以將所有凸輪運(yùn)動傳遞給氣門，而在完全壓縮時不將凸輪運(yùn)動或者將最少量的凸輪運(yùn)動傳遞給氣門。
[0008]這種已知的傳統(tǒng)系統(tǒng)不能提供期望水平的發(fā)動機(jī)制動功率，特別是在比傳統(tǒng)壓縮釋放發(fā)動機(jī)當(dāng)前可獲得的制動功率需要更多制動功率的縮小尺寸發(fā)動機(jī)和/或較重負(fù)載的情況下。已知，具有第二壓縮釋放動作(即，兩沖程發(fā)動機(jī)制動)的發(fā)動機(jī)制動氣門運(yùn)動可以提供來自發(fā)動機(jī)制動的必要制動功率。然而遺憾的是，許多發(fā)動機(jī)不具有足夠的空間來包含必要的部件，從而不能實(shí)現(xiàn)上述各種輔助氣門動作，特別是有關(guān)兩沖程發(fā)動機(jī)制動的那些輔助氣門動作。為了克服這種空間問題，可以將這種部件結(jié)合在相對大(并且因此昂貴)的頂置殼體中。
[0009]因此，提供克服傳統(tǒng)系統(tǒng)局限的、用于發(fā)動機(jī)制動和其他輔助氣門移動體系的方案將會是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本公開描述了一種基于搖臂來驅(qū)動至少一個發(fā)動機(jī)氣門的裝置和系統(tǒng)，其中所述搖臂具有收縮機(jī)構(gòu)和延伸機(jī)構(gòu)。所述搖臂可以被配置成排氣搖臂或進(jìn)氣搖臂。所述收縮機(jī)構(gòu)被設(shè)置在所述搖臂的運(yùn)動接收端并且被配置成接收來自主氣門驅(qū)動運(yùn)動源的運(yùn)動。所述收縮機(jī)構(gòu)可以包括接觸表面以接收來自所述主氣門驅(qū)動運(yùn)動源的主氣門驅(qū)動運(yùn)動。所述延伸機(jī)構(gòu)被設(shè)置在所述搖臂中并且被配置成將輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動傳遞至所述至少一個發(fā)動機(jī)氣門。在第一實(shí)施例中，所述延伸機(jī)構(gòu)被設(shè)置在所述搖臂的氣門驅(qū)動端，而在第二實(shí)施例中，所述延伸機(jī)構(gòu)被設(shè)置在所述搖臂的運(yùn)動接收端。第一流體通道與所述延伸機(jī)構(gòu)連通，并且第二流體通道與所述收縮機(jī)構(gòu)連通。所述第一流體通道和所述第二流體通道的流體供應(yīng)分別控制所述延伸機(jī)構(gòu)和所述收縮機(jī)構(gòu)的操作。
[0011]在第一實(shí)施例中，所述延伸機(jī)構(gòu)可以被配置成根據(jù)輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動驅(qū)動所述至少一個發(fā)動機(jī)氣門的僅僅第一發(fā)動機(jī)氣門，而在所述搖臂的氣門驅(qū)動端的主氣門驅(qū)動器可被配置成根據(jù)所述主氣門驅(qū)動運(yùn)動驅(qū)動所述至少一個發(fā)動機(jī)氣門。進(jìn)一步根據(jù)第一實(shí)施例，所述搖臂可以包括固定構(gòu)件，所述固定構(gòu)件被設(shè)置在所述搖臂的運(yùn)動接收端并且包括接觸表面以接收來自輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動源的所述輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動。在第二實(shí)施例中，所述延伸機(jī)構(gòu)可以包括接觸表面以接收來自輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動源的所述輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動。
[0012]在第一或第二實(shí)施例中，控制閥可以被設(shè)置以向所述第一流體通道供應(yīng)流體和阻止流體流向所述第一流體通道，以及在通向所述控制閥的流體源被移除時從所述第一流體通道中排出流體。另外，所述控制閥可以被用于向所述第二流體通道供應(yīng)流體，所述供應(yīng)可以定時或分期以處于向所述第一流體通道供應(yīng)流體之后。以此方式，單個流體供應(yīng)源可以與所述控制閥聯(lián)合使用，以供應(yīng)所述第一流體通道和所述第二流體通道兩者?？蛇x地，第一和第二流體供應(yīng)源可分別被用于向所述第一流體通道和所述第二流體通道供應(yīng)流體。在第一實(shí)施例中，所述控制閥還可以被配置成向所述固定構(gòu)件的接觸表面供應(yīng)流體。
【附圖說明】
[0013]本公開中描述的特征在所附權(quán)利要求中以技術(shù)特征的形式闡述。通過考慮以下詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，這些特征將變得顯而易見?，F(xiàn)在參考附圖并僅僅以實(shí)例的方式描述一個或多個實(shí)施例，在所述附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，并且其中:
[0014]圖1是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的裝置和系統(tǒng)的示意性方框圖；
[0015]圖2是根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的裝置和系統(tǒng)的示意性方框圖；
[0016]圖3和圖4分別是根據(jù)本公開的第一實(shí)施例的搖臂的實(shí)施方式的俯視立體圖和仰視立體圖；
[0017]圖5和圖6分別是圖3和圖4的實(shí)施方式的側(cè)視圖，其示出了所述搖臂的操作；
[0018]圖7是圖3和圖4的實(shí)施方式的部分橫截面?zhèn)纫晥D，并且進(jìn)一步示出了延伸機(jī)構(gòu)以及流體供應(yīng)部件的實(shí)例；
[0019]圖8和圖9是根據(jù)此處所描述的各種實(shí)施例可以被用作流體供應(yīng)部件的控制閥的放大橫截面圖；
[0020]圖10是根據(jù)此處所描述的各種實(shí)施例可以被用作流體供應(yīng)部件的可選控制閥的放大橫截面圖；
[0021]圖11是根據(jù)本公開的第二實(shí)施例的排氣搖臂和進(jìn)氣搖臂的實(shí)施方式的俯視立體圖；
[0022]圖12和圖13分別是圖11的實(shí)施方式的俯視立體圖和部分橫截面圖，并且進(jìn)一步示出了收縮機(jī)構(gòu)的實(shí)例；以及
[0023]圖14和圖15分別示出了根據(jù)本公開的凸輪輪廓和氣門運(yùn)動的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出了根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣門的裝置102和系統(tǒng)100的示意性方框圖。特別地，系統(tǒng)100可以包括搖臂102、主氣門驅(qū)動運(yùn)動源104、輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動源106、至少一個發(fā)動機(jī)氣門108以及一個或多個流體供應(yīng)源110。如此處所使用的，描述詞“主”是指本公開的涉及所謂主發(fā)動機(jī)氣門運(yùn)動(即涉及在正功生成期間所使用的氣門運(yùn)動)的特征，而描述詞“輔助”是指本公開的涉及輔助發(fā)動機(jī)氣門運(yùn)動的特征，即涉及在除正功生成以外的發(fā)動機(jī)工作期間(例如，發(fā)動機(jī)制動)所使用的氣門運(yùn)動或者結(jié)合至正功生成的氣門運(yùn)動(例如，內(nèi)部EGR)的特征?？梢员慌渲贸膳艢鈸u臂或者進(jìn)氣搖臂的搖臂102包括運(yùn)動接收端112和氣門驅(qū)動端114，其中各端112、114根據(jù)搖臂102圍繞其往復(fù)運(yùn)動的軸線的兩側(cè)來限定。如本領(lǐng)域中已知的，搖臂102根據(jù)在運(yùn)動接收端112處接收的、來自主氣門驅(qū)動運(yùn)動源104和/或輔助氣門驅(qū)動運(yùn)動源106的氣門運(yùn)動來往復(fù)運(yùn)動，并且將所述接收的氣門運(yùn)動經(jīng)由氣門驅(qū)動端114傳遞至一個或多個發(fā)動機(jī)氣門108。
[0025]氣門驅(qū)動運(yùn)動源104、106可以包括被用于提供所需的發(fā)動機(jī)氣門運(yùn)動的、如本領(lǐng)域中已知的任何類型的運(yùn)動源。例如，在一個實(shí)施例中，氣門驅(qū)動運(yùn)動源104、106可以包括在一個或多個頂置凸輪軸上安置的凸輪?？蛇x地，氣門驅(qū)動運(yùn)動源104、106可以包括如頂置氣門配置情況下的推桿。無論如何，所述至少一個發(fā)動機(jī)氣門108是具有合適的氣門彈簧以將氣門偏壓至關(guān)閉位置的典型提升式氣門。如本領(lǐng)域中已知的，氣門橫臂可以被采用，以對氣門運(yùn)動通過單個搖臂施加至多個