帶有自動(dòng)復(fù)位的集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】帶有自動(dòng)復(fù)位的集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)
[0001]對(duì)相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求享有2012年9月24日提交的，標(biāo)題為“帶有自動(dòng)復(fù)位的集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器”的第61/704742號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實(shí)用新型涉及用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)中的氣門的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]內(nèi)燃機(jī)通常使用機(jī)械式、電子式或液壓機(jī)械式氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。這些系統(tǒng)可以包括由曲軸的旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)的凸輪軸、搖臂和推桿。當(dāng)凸輪軸被用來驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門時(shí)，閥驅(qū)動(dòng)的時(shí)刻可以通過凸輪上的凸塊的大小和位置來固定。
[0005]對(duì)于凸輪軸每360°旋轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)完成由四個(gè)沖程(S卩，膨脹、排氣、進(jìn)氣、和壓縮)構(gòu)成的循環(huán)。進(jìn)氣閥和排氣閥可以在膨脹沖程的大部分時(shí)間中關(guān)閉并保持關(guān)閉，在所述膨脹沖程中活塞遠(yuǎn)離氣缸頭(即，氣缸頭與活塞頭之間的容量增加)。在做正功運(yùn)行期間，燃料在膨脹沖程期間燃燒，并且由發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞正功。膨脹沖程在下止點(diǎn)處結(jié)束，在這時(shí)活塞反向運(yùn)動(dòng)并且排氣閥可以打開以用于主排氣升程。凸輪軸上的凸塊可以在活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)同步以打開用于主排氣升程的排氣閥并且迫使燃燒廢氣離開氣缸。在接近排氣沖程結(jié)束時(shí)，凸輪軸上的另一個(gè)凸塊打開用于主要進(jìn)氣事件的進(jìn)氣閥，在這時(shí)活塞遠(yuǎn)離氣缸頭運(yùn)動(dòng)。當(dāng)進(jìn)氣沖程末了，進(jìn)氣閥關(guān)閉，活塞靠近下止點(diǎn)。當(dāng)進(jìn)排氣閥全部關(guān)閉時(shí)，活塞再次向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)入壓縮沖程。
[0006]上述提到的主進(jìn)氣和主排氣升程是內(nèi)燃機(jī)正功所必需的。對(duì)于其他輔助閥升程，是不必要的，但值得有。舉例來說，對(duì)于壓縮釋放式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，泄氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，部分循環(huán)泄氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，廢氣再循環(huán)(EGR)，制動(dòng)廢氣再循環(huán)(BGR)需要在為正功或則其他發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式驅(qū)動(dòng)進(jìn)排氣閥，或則其他輔助進(jìn)排氣閥升程。圖12例舉了主排氣升程600，和輔助閥升程，例如壓縮釋放發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)升程610，泄氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)升程620，廢氣再循環(huán)升程640，制動(dòng)廢氣再循環(huán)升程630，這些閥升程需要本實(shí)用新型的不同實(shí)例通過驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門來實(shí)現(xiàn)主閥和輔助閥升程。
[0007]關(guān)于輔助閥升程，內(nèi)燃機(jī)通過控制廢氣氣流來得到發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)。壓縮釋放式制動(dòng)，廢氣循環(huán)，廢氣壓力控制，泄氣式制動(dòng)這些發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)一般都是通過控制廢氣氣流的原理來實(shí)現(xiàn)的。
[0008]壓縮釋放式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，排氣閥會(huì)選擇性地被打開，從而短暫性地將內(nèi)燃機(jī)變成空氣壓縮機(jī)。在壓縮沖程，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣缸中的氣體在氣缸內(nèi)被壓縮，這部分壓縮氣體阻止活塞向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)，至少一個(gè)排氣閥被打開釋放氣缸中被壓縮的氣體到排氣管中，從而防止儲(chǔ)存在壓縮氣體中能量返回到發(fā)動(dòng)機(jī)接下來的膨脹沖程。這樣一來，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了制動(dòng)能幫助車輛減速?，F(xiàn)有技術(shù)的壓縮釋放式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器的一個(gè)實(shí)例在康明斯的序號(hào)3220392的美國專利(1965年11月)公開中提供，在此引為參考。
[0009]泄氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，除了在排氣沖程時(shí)有正常的主排氣升程，排氣閥在其他三個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)沖程(全循環(huán)泄氣式制動(dòng)器)會(huì)保持微小的打開，或(部分循環(huán)泄氣式制動(dòng)器)會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)其余三個(gè)沖程的部分時(shí)間段保持排氣閥微小打開。這部分從氣缸中泄漏的氣體使得發(fā)動(dòng)機(jī)減速。通常，在泄氣式制動(dòng)階段制動(dòng)閥打開是在壓縮釋放上止點(diǎn)之前(早于閥驅(qū)動(dòng))，然后升程在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)保持不變。如此，因?yàn)殚y的提前打開，使得泄氣式發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器要求打開閥的力小，持續(xù)泄氣比壓縮釋放式制動(dòng)的急速放氣產(chǎn)生的噪音也小。
[0010]廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)做正功時(shí)，允許一部分廢氣回流到內(nèi)燃機(jī)氣缸中。EGR是用來降低發(fā)動(dòng)機(jī)正功階段所產(chǎn)生的部分氮氧化物(NOx)。EGR系統(tǒng)也可以用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)階段排氣管和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的壓力和溫度。一般來說，有兩種EGR系統(tǒng)，內(nèi)部和外部。外部EGR系統(tǒng)通過進(jìn)氣閥來使廢氣循環(huán)到氣缸內(nèi)。內(nèi)部EGR通過排氣閥或進(jìn)排氣使廢氣循環(huán)到氣缸內(nèi)。本實(shí)用新型實(shí)例考慮內(nèi)部EGR系統(tǒng)。
[0011]制動(dòng)氣體再循環(huán)(BGR)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)允許一部分廢氣流回發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。在進(jìn)氣沖程時(shí)再循環(huán)的廢氣流入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，氣缸內(nèi)增加的氣體質(zhì)量可以用于壓縮釋放制動(dòng)。結(jié)果就是，制動(dòng)氣體再循環(huán)系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)將會(huì)增加制動(dòng)效果。
[0012]在許多內(nèi)燃機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥和排氣閥的打開和關(guān)閉是由固定的凸輪型線決定的，更具體的說是每個(gè)凸輪上的一個(gè)或多個(gè)固定的凸塊和凸塊組成。如果進(jìn)氣閥和排氣閥的開閉時(shí)間和升程是可變的將可以得到提高性能，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，低排放和好的駕駛性能等好處。而固定凸輪型線的使用，使得調(diào)節(jié)閥正時(shí)和閥升程以適于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況變的困難。
[0013]在固定的凸輪型線下，可以通過可變閥來調(diào)節(jié)閥正時(shí)和閥升程，此可變閥驅(qū)動(dòng)合并閥和凸輪之間的閥機(jī)構(gòu)失動(dòng)裝置。失動(dòng)裝置這個(gè)術(shù)語用于一類技術(shù)解決方案由凸輪型線禁止改變閥運(yùn)動(dòng)，在可變長度的機(jī)械，液壓或其他連桿機(jī)構(gòu)的情況下。在失動(dòng)裝置中，凸輪凸塊在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況下提供所需最大運(yùn)動(dòng)。可變長度的系統(tǒng)將會(huì)被納入閥機(jī)構(gòu)中，作為打開的閥和提供最大運(yùn)動(dòng)的凸輪的媒介，減少部分或所有的凸輪傳給閥的運(yùn)動(dòng)。
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，正功和廢氣再循環(huán)運(yùn)行時(shí)，使用失動(dòng)裝置時(shí)適當(dāng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和閥正時(shí)可以增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)，由于系統(tǒng)的閥間隙，排氣閥會(huì)形成一個(gè)附加的閥升程。這個(gè)附加的閥升程可能會(huì)增大在排氣閥和進(jìn)氣閥之間的閥重疊，并且造成過量排氣流回氣缸和進(jìn)氣歧管。這個(gè)結(jié)果會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)和廢氣再循環(huán)功能出問題，例如較高的噴油嘴溫度和較低的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)功率。此外，額外的閥升程會(huì)引起可靠性問題，包括閥門和活塞接觸的可能性的增加。相應(yīng)的，減少或消除發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的附加閥升程可以提高制動(dòng)性能和發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性。這個(gè)計(jì)劃應(yīng)該在此次實(shí)用新型具體體現(xiàn)出來。
[0015]在正功時(shí)適當(dāng)?shù)目刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程和正時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)正功也能得到改善。例如進(jìn)氣正時(shí)改變，進(jìn)氣閥比標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣閥要早關(guān)閉，這個(gè)過程叫米勒循環(huán)?？刂七M(jìn)氣正時(shí)會(huì)改善燃油經(jīng)濟(jì)性和廢氣排放。
[0016]成本，包裝和尺寸經(jīng)常是決定發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器或閥驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是否令人滿意的因素。附加系統(tǒng)添加到現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)常需要高昂的成本和額外的空間需求。已有的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)可以避免高成本或額外的包裝，但是這些系統(tǒng)的尺寸和附加組件的數(shù)量經(jīng)常導(dǎo)致較低的可靠性和尺寸問題。因此提供完整的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)可以降低成本，提供高性能和可靠性，而且不存在空間或包裝問題。
[0017]本實(shí)用新型的系統(tǒng)和方法可以體現(xiàn)在:特別適于此種發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)需要實(shí)現(xiàn)正功的閥驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥升程和廢氣再循環(huán)閥升程。本實(shí)用新型的一些但不必是全部實(shí)例通過失動(dòng)裝置，特別是失動(dòng)裝置整合到搖臂內(nèi)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來選擇性地驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門。本實(shí)用新型的一些但不必是全部實(shí)例可以在發(fā)動(dòng)機(jī)做正功時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)和廢氣再循環(huán)運(yùn)行時(shí)會(huì)增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和效率。本實(shí)用新型的實(shí)施例的另外有點(diǎn)部分再下文的說明書中闡述，并且部分優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說根據(jù)說明書和本實(shí)用新型的實(shí)踐將是顯而易見的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0018]針對(duì)上述挑戰(zhàn)，申請(qǐng)人已開發(fā)出一種帶有自動(dòng)復(fù)位的集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)，其包括:搖臂，其具有遠(yuǎn)離氣門橋的第一端和靠近氣門橋的第二端，所述搖臂在第二端處具有作用于氣門橋中部上的第一表面；配置在在所述氣門橋內(nèi)靠近中部的滑動(dòng)銷或配置在所述氣門橋上靠近中部的接觸面，所述氣門橋在所述滑動(dòng)銷或接觸面下方具有適于接觸發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的下表面；驅(qū)動(dòng)活塞，其在搖臂內(nèi)可滑動(dòng)地放置在搖臂第一端與第二端之間的點(diǎn)處并且在搖臂第一端與第二端之間的點(diǎn)處從搖臂延伸，所述驅(qū)動(dòng)活塞具有適于接觸氣門橋的滑動(dòng)銷或接觸面的下表面；放置在所述搖臂中的液壓驅(qū)動(dòng)型機(jī)械鎖定組件，所述機(jī)械鎖定組件接觸所述驅(qū)動(dòng)活塞；以及液壓流體通道，其穿過搖臂延伸到機(jī)械鎖定組件。
[0019]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括相對(duì)于搖臂偏壓驅(qū)動(dòng)活塞的一個(gè)或多個(gè)彈簧。
[0020]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括配置在所述搖臂中的控制閥。
[0021]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，機(jī)械鎖定組件包括:可滑動(dòng)地放置在驅(qū)動(dòng)活塞內(nèi)的內(nèi)柱塞；與內(nèi)柱塞和驅(qū)動(dòng)活塞接觸的一個(gè)或多個(gè)球形、滾子形、或楔形鎖定元件；以及配置在圍繞驅(qū)動(dòng)活塞的壁上的適于接收所述一個(gè)或多個(gè)球形、滾子形、或楔形鎖定元件的一個(gè)或多個(gè)凹部。
[0022]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，內(nèi)柱塞包括適于接合所述一個(gè)或多個(gè)球形、滾子形、或楔形鎖定元件的傾斜部分。
[0023]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括相對(duì)于驅(qū)動(dòng)活塞偏壓內(nèi)柱塞的一個(gè)或多個(gè)彈簧。
[0024]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，機(jī)械鎖定組件包括:可滑動(dòng)地放置在搖臂中的靠近驅(qū)動(dòng)活塞的鎖定活塞，所述鎖定活塞具有與驅(qū)動(dòng)活塞接觸的下部不平坦表面；以及可滑動(dòng)地放置在搖臂中的靠近鎖定活塞的復(fù)位活塞，所述復(fù)位活塞具有適于以這樣的方式接合鎖定活塞的接觸面，以便作為復(fù)位活塞的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果而相對(duì)于復(fù)位活塞移動(dòng)鎖定活塞。
[0025]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括穿過搖臂延伸到孔的液壓流體通道，復(fù)位活塞放置在所述孔中。
[0026]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括配置在孔中的彈簧，復(fù)位活塞放置在所述孔中。
[0027]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括在鎖定活塞與驅(qū)動(dòng)活塞之間放置在鎖定活塞的下部不平坦表面中的球或滾子。
[0028]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，鎖定活塞的下部不平坦表面呈階梯形以提供兩級(jí)凹部。
[0029]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，集成失動(dòng)式搖臂制動(dòng)器系統(tǒng)還包括在復(fù)位活塞的上方延伸到搖臂中的復(fù)位活塞間隙調(diào)整螺釘。