專利名稱：用于實(shí)現(xiàn)氣閥可變驅(qū)動的緊湊型空動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種用于驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)中氣閥的系統(tǒng)和方法。更具體 來講，本發(fā)明涉及這樣一種系統(tǒng)和方法其能為內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣閥、排氣 閥、以及輔助氣閥提供可變的驅(qū)動。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)中，需要對氣閥執(zhí)行驅(qū)動，以便于使發(fā)動機(jī)輸出正的功率。 在產(chǎn)生正功的過程中，可開啟一個或多個進(jìn)氣閥，以便于將空氣和燃料吸 入到氣缸中進(jìn)行燃燒。 一個或多個排氣閥可被開啟，以允許燃燒氣體從氣 缸中排出。在產(chǎn)生正功的過程中，進(jìn)氣閥、排氣閥、和/或輔助氣閥可在各 個時刻開啟，以便于使氣體實(shí)現(xiàn)再循環(huán)，從而可改善發(fā)動機(jī)的排放。在不使用發(fā)動機(jī)產(chǎn)生正功時，還可利用對發(fā)動機(jī)氣閥的驅(qū)動來產(chǎn)生發(fā) 動機(jī)阻滯制動作用，并實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)(EGR)。在由發(fā)動機(jī)實(shí)施制動的過 程中，排氣閥可被選擇性地開啟，以便于將發(fā)動機(jī)變換成空氣壓縮機(jī)一至 少是臨時性的。在此情況下，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生出制動馬力，有利于減慢車輛的 速度。這可提高駕駛員對車輛的控制能力，并能顯著減輕車輛常規(guī)制動器 的磨損。在許多內(nèi)燃機(jī)中，進(jìn)氣閥和排氣閥是由型廓恒定的凸輪進(jìn)行開閉的， 更具體來講，氣閥是由一個或多個固定的凸角進(jìn)行驅(qū)動的，這些凸角是凸 輪上的整體組成部分。如果進(jìn)氣閥和排氣閥的正時和升程是可變的，則可 獲得很多益處，這些益處例如是發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)提高、燃油經(jīng)濟(jì)性改善、 排放降低、車輛具有更好的駕駛性能。但是，采用型廓恒定的凸輪卻很難 調(diào)整發(fā)動機(jī)氣閥的正時和/或升程量，從而無法根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種工況來優(yōu) 化氣閥的正時和/或升程，其中的各種工況例如是不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。人們已提出了一種在凸輪型廓固定的情況下、調(diào)整氣閥正時和升程的 方法，在該方法中，通過在氣闊和凸輪之間的氣閥連桿機(jī)構(gòu)中設(shè)置一 "空動(lost motion)"裝置來對氣閥實(shí)現(xiàn)可變的驅(qū)動。"空動"這一術(shù)語是指 這樣一類技術(shù)方案利用長度可變的機(jī)械、液壓或其它的連桿組件來改變 由凸輪型廓規(guī)定的氣閥運(yùn)動規(guī)律。在空動系統(tǒng)中，凸輪的凸角可提供發(fā)動 機(jī)整個工況范圍內(nèi)所需要的"最大"(最長的停駐時間和最大升程)運(yùn)動量。 然后，可將長度可變的系統(tǒng)設(shè)置在氣閥連桿機(jī)構(gòu)中，使其位于要被開啟的 氣閥與提供最大運(yùn)動量的凸輪之間，以便于削減或消耗凸輪向氣閥施加的 部分或全部運(yùn)動。該可變長度系統(tǒng)(或空動系統(tǒng))在完全擴(kuò)張開時能將凸輪的全部運(yùn)動 都傳遞給氣閥，而在完全回縮時，則不向氣閥傳遞凸輪的任何運(yùn)動、或只 是傳遞最小量的運(yùn)動。這種系統(tǒng)和方法的一個實(shí)例公開在第5537976和 5680841號美國專利中，這兩個專利的發(fā)明人為Hu,且其受讓人與本申請 的受讓人相同，兩專利的內(nèi)容被接合到本申請中作為參考資料。在第5680841號美國專利所公開的空動系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)凸輪軸可帶動 一主活塞，該活塞可將流體從其液壓腔排擠到一從動活塞的液壓腔中。從 動活塞反過來再作用在發(fā)動機(jī)的氣閥上，以將氣閥開啟。該空動系統(tǒng)包括 一個由電磁線圈觸動的閥門，其與連接著主活塞和從動活塞的液壓回路相 連通。當(dāng)主活塞受到凸輪上某些凸角的作用時，為了將液壓流體保持在回 路中，可將電磁閥維持在關(guān)閉狀態(tài)。只要電磁閥保持關(guān)閉狀態(tài)，從動活塞 和發(fā)動機(jī)氣閥的運(yùn)動就直接對應(yīng)于由主活塞的運(yùn)動所排出的液壓流體，此 時，主活塞相應(yīng)于凸輪凸角對其的作用而往復(fù)運(yùn)動。如果電磁閥被打開， 則回路就處于泄流狀態(tài)，主活塞產(chǎn)生的全部或部分液壓壓力被回路吸收掉 了，而未被作用于從動活塞和發(fā)動機(jī)氣閥上使它們產(chǎn)生位移。盡管上述的'841號美國專利的確考慮到了采用高速觸發(fā)閥的情況，但 上述的空動系統(tǒng)一般并未采用高速機(jī)構(gòu)來快速地改變空動系統(tǒng)的作用長 度。尤其是對于氣閥可變驅(qū)動(VVA)的情形，需要采用高速空動系統(tǒng)。真 正的高速氣閥可變驅(qū)動技術(shù)被理解為具有足夠快的動作速度，從而使空動 系統(tǒng)能在凸輪一個凸角的運(yùn)動過程中具有多于一個的作用長度。通過利用 高速機(jī)構(gòu)來改變空動系統(tǒng)的長度，可在整個氣閥動作期間獲得足夠精確的控制，從而使氣閥在發(fā)動機(jī)的全工況范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)化的動作規(guī)律。盡 管現(xiàn)有技術(shù)中已提出了多種裝置來使氣閥正時和升程實(shí)現(xiàn)各種程度的柔性 化，但空動型液壓可變氣閥驅(qū)動技術(shù)優(yōu)異的應(yīng)用前景已獲得了越來越廣泛 的認(rèn)可，這種技術(shù)的前景在于能使靈活性、低耗能性、以及可靠性獲得最 佳的組合。通過設(shè)計出更為復(fù)雜的凸輪型廓，就能使發(fā)動機(jī)獲得空動VVA系統(tǒng)所 能帶來的益處，其中的凸輪型廓上帶有額外的凸角或突起，從而除了正常 的主進(jìn)氣工作和主排氣工作之外，還能使氣閥具有其它的輔助升程。利用 帶有多凸角凸輪的VVA系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)的氣閥能實(shí)現(xiàn)許多獨(dú)特的運(yùn)動模式。 舉例來講，可在進(jìn)氣凸輪上為EGR設(shè)置一個另外的凸角，該凸角位于主進(jìn) 氣凸角之前，和/或排氣凸輪上也為EGR設(shè)置一個另外的凸角，其位于主排 氣凸角之后。還可在凸輪上設(shè)置其它的凸角，這些凸角例如是為了促進(jìn)氣 缸充氣和/或壓縮漏氣。空動型VVA系統(tǒng)可被用來選擇性地取消或激化部分 或全部可行的氣閥升程組合形式，這些可行的組合形式來源于設(shè)置在進(jìn)氣 凸輪和排氣凸輪上的凸角的種類。結(jié)果就是，發(fā)動機(jī)的正功率輸出和制動 作用都能獲得顯著的改善。上述的優(yōu)點(diǎn)并非必須要局限在排氣閥和進(jìn)氣閥方面。本發(fā)明人也考慮 了將空動VVA技術(shù)應(yīng)用于發(fā)動機(jī)其它輔助性氣閥的可能性，這些其它的氣 閥是專為進(jìn)氣、排氣之外的其它目的而設(shè)置的一例如為發(fā)動機(jī)制動或EGR 而設(shè)置的。通過設(shè)置一具有所有可能的所需驅(qū)動作用的發(fā)動機(jī)輔助氣閥凸 輪、以及一空動型VVA系統(tǒng)，就可根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和工況改變對輔 助氣閥的作用以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化?？紤]到上述的條件，本發(fā)明中關(guān)于空動系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式將尤其 適用于這樣的發(fā)動機(jī)其需要采用氣閥可變驅(qū)動技術(shù)來優(yōu)化正功率輸出、 發(fā)動機(jī)氣閥制動動作(例如實(shí)施壓縮漏氣制動)、以及廢氣再循環(huán)氣閥動作。上述每一類關(guān)于氣閥動作(主進(jìn)氣、主排氣、發(fā)動機(jī)制動、以及廢氣 再循環(huán))的發(fā)生都是如下動作的結(jié)果某一氣閥被頂入到發(fā)動機(jī)氣缸中， 以允許氣體流入或流出氣缸。每一動作都必然具有一開始(氣閥開啟)時 刻和一結(jié)束(關(guān)閉)時刻，這兩個時刻共同限定了動作的持續(xù)時長。在各 個動作發(fā)生時，可利用發(fā)動機(jī)的位置(通常為曲軸的位置)來標(biāo)記所述開始時刻和結(jié)束時刻。這些氣閥動作還必然包括一個時間點(diǎn)，在該時間點(diǎn)上， 發(fā)動機(jī)氣閥在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)到達(dá)最大延伸位置處，該最大延伸長度通常被 稱為氣閥升程。因而，至少在基本意義的層面上，每一種氣閥動作都可由 其開始時刻、結(jié)束時刻、以及氣閥升程來限定。如果用于將發(fā)動機(jī)凸輪與發(fā)動機(jī)氣閥連接起來的空動系統(tǒng)每次受到某 一特定凸角作用時都具有固定的長度，則由該凸角代表的每次氣閥動作的 開始時刻、結(jié)束時刻、以及升程都將是恒定的。另外，對于在凸輪整圈轉(zhuǎn) 動過程中長度固定的空動系統(tǒng)，假定在空動系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)氣閥之間不存在 任何的間隙空間，則該空動系統(tǒng)將對凸輪上的任何一個凸角都作出響應(yīng)而 產(chǎn)生一個氣閥動作。但是發(fā)動機(jī)氣閥最佳的開始時刻、結(jié)束時刻、以及升 程并不是"固定的"，而是對于不同的發(fā)動機(jī)工作模式(例如發(fā)動機(jī)工作負(fù) 載不同、不同的供油、停缸等)、不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、以及不同的環(huán)境條件 而具有很大的區(qū)別。因此，希望能有這樣一種空動系統(tǒng)其長度是不固定 的，而是在短期內(nèi)"可變的"，其中的"短期"可短到某一凸輪凸角經(jīng)過某 一固定點(diǎn)所用的時間長(即短到凸輪軸幾度轉(zhuǎn)角的時間)、或至少不長于凸 輪軸轉(zhuǎn)動一圈的時間。還希望能在發(fā)動機(jī)輸出正功率的過程中獲得最大的功率和最好的燃油 經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明各個實(shí)施方式的一個優(yōu)點(diǎn)在于這些實(shí)施方式可被用來改 變進(jìn)氣閥和排氣閥的正時和/或升程，以便于獲得最佳的動力和燃油經(jīng)濟(jì) 性一如果希望這樣的話。采用空動VVA系統(tǒng)則能響應(yīng)于發(fā)動機(jī)工況、負(fù)荷、以及轉(zhuǎn)速的變化而改變氣閥正時和/或升程?？筛鶕?jù)對發(fā)動機(jī)工況的檢測和 /或預(yù)先編程設(shè)定的指令實(shí)時地進(jìn)行這些改變。還希望能降低內(nèi)燃機(jī)一尤其是柴油機(jī)尾氣中的N0x和/或其它污染排放 物。本發(fā)明各實(shí)施方式的一個優(yōu)點(diǎn)在于通過采用可變氣閥正時技術(shù)和為 進(jìn)氣閥、排氣閥和/或輔助氣閥設(shè)置輔助升程，以執(zhí)行內(nèi)部廢氣再循環(huán)或俘 集殘余廢氣，可應(yīng)用這些實(shí)施方式來降低NOx和其它污染排放物。通過將廢 氣攙入到來自于進(jìn)氣歧管的新鮮空氣中，就能在不過大地增加燃油消耗的 前提下降低峰值燃燒溫度，這將使污染物的產(chǎn)生量變少，并使碳?xì)浠衔?實(shí)現(xiàn)更充分的燃燒。對于柴油機(jī)而言，還極為關(guān)注發(fā)動機(jī)執(zhí)行制動模式的能力。本發(fā)明各個實(shí)施方式的另一個優(yōu)點(diǎn)在于使發(fā)動機(jī)制動性能在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)獲得 優(yōu)化，并能響應(yīng)于駕駛員的要求而對發(fā)動機(jī)制動作用進(jìn)行調(diào)整。還希望能有這樣的發(fā)動機(jī)其通過采用特殊的氣閥正時規(guī)律，在發(fā)動 機(jī)起動后的很短時間內(nèi)就能快速地升溫。駕駛員的舒適感以及后序處理裝 置的效率將取決于發(fā)動機(jī)能多快地升溫到正常的工作溫度。本發(fā)明各實(shí)施方式的再一個優(yōu)點(diǎn)在于其能改善發(fā)動機(jī)的加溫。可通過采用不同的技術(shù)來 實(shí)現(xiàn)這一效果，其中技術(shù)包括(但不限于此)進(jìn)氣閥提早關(guān)閉、EGR技術(shù)、 排氣閥/進(jìn)氣閥重疊角的改變、某些氣缸停缸、甚至于在輸出正功的過程中 對某些氣缸執(zhí)行壓縮漏氣制動以使得發(fā)動機(jī)在實(shí)際上自我抵消地工作。執(zhí)行停缸作業(yè)的能力并非僅對于發(fā)動機(jī)的加溫過程和柴油機(jī)而言是有 意義的。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，空動VVA系統(tǒng)可被改造成解除與某 一發(fā)動機(jī)氣閥一甚至某一氣缸相關(guān)的所有凸輪運(yùn)動。結(jié)果就是，該空動VVA系統(tǒng)可被用來有效地"切斷"或關(guān)停發(fā)動機(jī)中一個或多個氣缸的工作。這 一能力可被用來改變正功輸出過程中發(fā)火氣缸的數(shù)目，從而增加對燃油經(jīng) 濟(jì)性和功率范圍的控制程度。停缸操作還能提高仍然工作的氣缸的廢氣溫度，由此能提高廢氣后處理裝置的效率。還可考慮這樣的應(yīng)用在起動發(fā) 動機(jī)和/或使發(fā)動機(jī)熄火時，可對各個氣缸依次執(zhí)行停缸，以減輕發(fā)動機(jī)起 動和熄火期間產(chǎn)生的非平衡沖擊力量。對發(fā)動機(jī)制造廠商而言，空間和重量也是需要考慮的因素。因而，希 望能減小發(fā)動機(jī)上負(fù)責(zé)氣閥驅(qū)動的分系統(tǒng)的尺寸和重量。本發(fā)明的某些實(shí) 施方式致力于通過為空動VVA系統(tǒng)提供一種緊湊的主-輔活塞殼體而滿足這 些需求。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過減小空動VVA系統(tǒng)的尺寸，還可獲得一些未被預(yù)料到的優(yōu)點(diǎn)。由于系統(tǒng)的總體尺寸被減小，所以系統(tǒng)所附帶的液壓 通道的容積也減小了，因而能改善液壓隨動響應(yīng)性。本發(fā)明其它優(yōu)點(diǎn)的一部分被下文的描述所揭示，而另一部分對于那些 閱讀了本文描述和/或?qū)嵺`了本發(fā)明的本領(lǐng)域技術(shù)人員來講則是很顯然的。發(fā)明內(nèi)容申請人研制了一種經(jīng)過革新的空動系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)氣閥可變驅(qū)動。 系統(tǒng)可包括一主-輔活塞回路，該回路與一高速觸發(fā)閥相連通?？赏ㄟ^選擇 性地啟動所述觸發(fā)閥來為不同的時間段提供范圍寬廣的氣閥動作行為、以及多種可能的氣閥升程。申請人還研制了一種革新的空動型氣閥驅(qū)動系統(tǒng)，其包括 一殼體， 其具有一主活塞腔和一從動活塞腔，其中，主活塞腔和從動活塞腔是相交 貫的； 一主活塞，其可滑動地布置在主活塞腔中，其中，該主活塞適合接 受輸入的運(yùn)動；以及一從動活塞，其可滑動地布置在從動活塞腔中，其中， 該從動活塞適于促動一個或多個發(fā)動機(jī)氣闊。申請人還已研制出一種革新性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于使發(fā)動機(jī)氣閥的各 種氣閥動作獲得可變的驅(qū)動作用，所述系統(tǒng)包括 一殼體，其具有一主活 塞腔和一從動活塞腔； 一主活塞，其可滑動地布置在主活塞腔中； 一凸輪， 其與主活塞保持工作連接，所述凸輪專用于對主活塞執(zhí)行操作； 一從動活 塞，其可滑動地布置在從動活塞腔中，其中，該從動活塞可選擇性地與主 活塞保持液壓連接關(guān)系，并適于促動一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥； 一氣閥落座 組件，其被包含在從動活塞中；以及一觸發(fā)閥，其與從動活塞腔保持工作 連接。申請人也研制出一種革新性的空動氣閥驅(qū)動系統(tǒng)，其包括 一殼體， 其具有一主活塞腔和從動活塞腔，其中，主活塞腔和從動活塞腔的軸向延 伸方向大體上是相互垂直的； 一主活塞，其可滑動地布置在主活塞腔中， 其中的主活塞適于接受輸入運(yùn)動；以及一從動活塞，其可滑動地布置在從 動活塞腔，其中，從動活塞適于促動一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥。申請人還研制出了一種革新性的方法，該方法采用與一主活塞保持液 壓連接的從動活塞，對于內(nèi)燃機(jī)氣閥所執(zhí)行的所有非故障性氣閥驅(qū)動模式 都實(shí)現(xiàn)了氣閥可變驅(qū)動，所述方法包括步驟使主活塞響應(yīng)于一個凸輪的 運(yùn)動而在一主活塞腔中移動；響應(yīng)于主活塞的移位，將液壓流體從主活塞 腔直接輸送到一從動活塞腔中；響應(yīng)于向從動活塞腔輸送液壓流體的操作， 從動活塞在從動活塞腔中移動；響應(yīng)于從動活塞的移動而驅(qū)動發(fā)動機(jī)的氣 閥；以及選擇性地釋放或增加從動活塞腔中的液壓流體，以實(shí)現(xiàn)對氣閥的 可變驅(qū)動。應(yīng)當(dāng)理解上文的概括性描述和下文的詳細(xì)描述都是(也僅是)示例 性的，并不構(gòu)成對權(quán)利要求所界定發(fā)明的限制。文中的描述是參照附圖進(jìn) 行的，這些附圖構(gòu)成了本說明書的一個組成部分，其表示了本發(fā)明特定的實(shí)施方式，并與文字描述一道來解釋本發(fā)明的原理。


為了便于對本發(fā)明的理解，下文將參照附圖進(jìn)行描述，在附圖中，相 同的附圖標(biāo)號指代同類元件。附圖僅是示例性的，不應(yīng)被理解為對本發(fā)明 的限定。圖1中的原理框圖表示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的氣閥驅(qū)動系統(tǒng)；圖2中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的氣閥驅(qū)動系統(tǒng)；圖3中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的氣閥驅(qū)動系統(tǒng)；圖4是一凸輪的示意圖，該凸輪帶有多個凸角，其用于與本發(fā)明的各 種實(shí)施方式配套使用；圖5中的示意圖表示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的氣閥驅(qū)動系統(tǒng)；圖6中的示意圖表示了本發(fā)明一種備選的實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中， 系統(tǒng)殼體的下部中結(jié)合有一泄放制動液壓柱塞；圖7中的示意圖表示了本發(fā)明的另一種備選實(shí)施方式，其包括用于限 制蓄液器容積的裝置，以實(shí)現(xiàn)跛行歸站工作模式；圖8中的示意圖表示了從動活塞的上部區(qū)域，更具體來講，其表示了 圖7中的氣閥落座組件；圖9中的示意圖表示了本發(fā)明的另一備選實(shí)施方式，該實(shí)施方式為從 動活塞設(shè)置了限幅通道；圖10中的圖線表示了發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，表示了 在通常輸出正功的過程中主進(jìn)氣和主排氣時的氣閥運(yùn)動情況；圖11中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了輸出正 功時以中間升閥形式執(zhí)行主進(jìn)氣和主排氣運(yùn)動的情形；圖12中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了在輸出 正功的過程中進(jìn)氣閥提早關(guān)閉的情況；圖13中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了在輸出 正功的工作過程中進(jìn)氣閥和排氣閥的EGR動作，其中，EGR動作伴隨著進(jìn)氣 閥的提早關(guān)閉；圖14中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了泄放制 動工作模式；圖15中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了在發(fā)動 機(jī)執(zhí)行壓縮漏氣制動時氣閥的運(yùn)動規(guī)律；以及圖16中關(guān)于發(fā)動機(jī)氣閥升程與曲軸轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖線表示了在執(zhí)行 正功率工作過程中排氣閥提早開啟的情況。
具體實(shí)施方式
如本文具體描述的那樣，本發(fā)明即包括系統(tǒng)、也包括方法，系統(tǒng)和方 法都用于控制發(fā)動機(jī)氣閥的動作。下面將詳細(xì)地介紹本發(fā)明的第一實(shí)施方 式，該實(shí)施方式的一個示例被表示在附圖中。在圖1中，本發(fā)明的第一實(shí) 施方式被表示為氣閥驅(qū)動系統(tǒng)10。氣閥驅(qū)動系統(tǒng)10包括一個用于施加運(yùn)動 的裝置IOO (運(yùn)動裝置)，其與空動系統(tǒng)200相連接，而空動系統(tǒng)200反過 來再與一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥300相連接。運(yùn)動施加裝置100向空動系統(tǒng) 200提供一個輸入運(yùn)動?？談酉到y(tǒng)200可在兩種狀態(tài)之間選擇性地進(jìn)行切 換(1)將運(yùn)動裝置IOO輸入的運(yùn)動消減掉以及(2)將輸入運(yùn)動傳遞給 發(fā)動機(jī)氣閥300。傳遞給發(fā)動機(jī)氣閥300的運(yùn)動可被用來產(chǎn)生各種發(fā)動機(jī)氣 閥動作，例如包括(但不限于此)主進(jìn)氣動作、主排氣動作、壓縮漏氣制 動、泄放制動、外部和/或內(nèi)部廢氣再循環(huán)、排氣閥提早開啟、進(jìn)氣提前關(guān) 閉、中間升閥等。氣閥驅(qū)動系統(tǒng)10包括空動系統(tǒng)200，系統(tǒng)10可響應(yīng)于控 制器400發(fā)出的信號或輸入指令而在空動模式與不損失運(yùn)動模式之間進(jìn)行 切換。發(fā)動機(jī)氣閥300可以是排氣閥、進(jìn)氣閥、或輔助氣閥。運(yùn)動施加裝置100可包括一些凸輪、挺桿、和/或搖臂的任何組合形式。 空動系統(tǒng)200包括任何能將運(yùn)動施加裝置100與氣閥300連接起來、且能 將運(yùn)動施加裝置100的運(yùn)動選擇性地傳遞給氣閥300的結(jié)構(gòu)。在一方面的 意義上，空動系統(tǒng)200可以是能選擇性地實(shí)現(xiàn)多于一種恒定行程長度的結(jié) 構(gòu)。空動系統(tǒng)200例如可包括一機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)、液壓回路、液壓一機(jī)械連 接機(jī)構(gòu)、機(jī)電連接機(jī)構(gòu)、和/或任何其它的連接機(jī)構(gòu)，只要其適于連接運(yùn)動 施加裝置100、且能實(shí)現(xiàn)多個工作長度即可。如果空動系統(tǒng)200包括一液壓 回路，則其將包括用于調(diào)節(jié)回路中壓力或流體量的裝置，例如可包括觸發(fā) 閥、逆止閥、蓄液器、和/或用于向回路增加或釋放液壓流體的其它裝置。 空動系統(tǒng)200可被布置在氣閥機(jī)構(gòu)的任意位置點(diǎn)上，只要能將運(yùn)動施加裝 置100與氣閥300連接起來即可?？刂破?00可包括任何電子或機(jī)械裝置，其用于與空動系統(tǒng)200保持 通訊，并能促使空動系統(tǒng)消減掉全部或部分輸入運(yùn)動、或者不消減該輸入 運(yùn)動?？刂破?00可包括一微處理器，其與其它發(fā)動機(jī)部件相連接，用于 為空動系統(tǒng)200選擇和確定合適的瞬時長度。通過基于由微處理器從各個 發(fā)動機(jī)部件收集來的信息對空動系統(tǒng)200即時長度進(jìn)行控制，就可實(shí)現(xiàn)氣 閥驅(qū)動在多個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和工況上的優(yōu)化。優(yōu)選地是，控制器400適于對 空動系統(tǒng)200執(zhí)行高速控制(對于發(fā)動機(jī)的每一圈轉(zhuǎn)動可執(zhí)行一次或多次 控制)。本發(fā)明的另一實(shí)施方式表示在圖2中。參見該附圖，運(yùn)動施加裝置100 可包括一凸輪110、 一搖臂120、以及一推管130。參見圖4，凸輪110可 選地帶有一個或多個凸角，例如包括一主(進(jìn)氣或排氣)動作凸角112、 一 發(fā)動機(jī)制動凸角114、以及一EGR凸角116。對凸輪110上各個凸角的描繪 只是為了進(jìn)行說明，并不具有限定的作用。可以領(lǐng)會在不悖離本發(fā)明所 要求保護(hù)范圍的前提下，可對凸角的數(shù)目、尺寸、位置、以及形狀作顯著 的改動。繼續(xù)參見圖2，凸輪110作用在搖臂120上。搖臂120包括一用于容納 一搖臂軸的中心孔122、以及一凸輪隨動輪124。搖臂120適于繞中心孔122 前后擺轉(zhuǎn)?？衫貌迦氲街行目?22中的搖臂軸來向搖臂120供應(yīng)潤滑油。 搖臂120還可包括一承窩126，其用于容納推管130的一個端部。承窩可被 設(shè)計成允許隨著搖臂120對推管130的作用而產(chǎn)生一定的擺轉(zhuǎn)運(yùn)動?？談酉到y(tǒng)200可包括一殼體202、一主活塞210、一主-從液壓回路220、 一從動活塞230、 一蓄液器250、以及一觸發(fā)閥260。殼體202可包括一用 于接納主活塞210的腔室、 一用于接納從動活塞230的腔室、 一用于容納 蓄液器的腔室254、以及一用于容納觸發(fā)閥260的腔室。液壓回路220被設(shè) 置在殼體202中，且連接著主活塞210、從動活塞230、觸發(fā)閥260、以及 蓄液器250。可利用觸發(fā)閥260來控制蓄液器250與空動系統(tǒng)中其它元件之 間的液壓連通關(guān)系，以便于選擇性地開啟和切斷液壓回路220與通道222 之間的連通，其中的通道222延伸在觸發(fā)閥與蓄液器之間。主活塞210可被布置在殼體202中的某個腔室內(nèi)，以使得其能在該腔 室內(nèi)往復(fù)地滑動，且同時還能保持與殼體的液壓密封。不難理解該密封結(jié)構(gòu)附近的一定量泄漏將不會影響空動系統(tǒng)200的工作。主活塞210內(nèi)部 帶有一個內(nèi)承窩214，用于接納推管130的第二端。推管130的這一端部和 主活塞210中承窩的形狀可被設(shè)計成相互配合，并能相互之間產(chǎn)生微小的 擺轉(zhuǎn)運(yùn)動。主活塞210還可包括一外凸緣216，其適于與一主活塞彈簧212 相配合。主活塞彈簧212可作用在凸緣216上，從而利用推管130將主活 塞210偏置向搖臂。反過來，搖臂120又被偏置向凸輪110。主活塞210在殼體202中的布置方向基本上正交或垂直于發(fā)動機(jī)氣閥 300和從動活塞230的定向方向。在本發(fā)明的各個實(shí)施方式中，主活塞210 的腔室與從動活塞230腔室之間的流體管線長度很短或者為零。如圖2所 示，流體管線長度很短或?yàn)榱愕闹骰钊?、從活塞?shí)際上是相互交叉的。主 活塞210具有正交定向方向、以及主活塞與從動活塞之間流體管線長度為 零或接近于零的設(shè)計使得空動系統(tǒng)200要比不這樣進(jìn)行設(shè)計的情況緊湊的 多。由于可通過采用較小的液壓容積來解決有關(guān)液壓響應(yīng)性方面的要求， 因而，主活塞210與從動活塞230之間的正交關(guān)系將帶來獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)既 能"節(jié)省"發(fā)動機(jī)室的空間，又能使主活塞與從動活塞非?？拷?。從動活塞230被可滑動地布置在殼體202的一個腔室內(nèi)，且其定向方 向基本上平行于發(fā)動機(jī)氣閥300。如圖2所示，從動活塞230作用在與發(fā)動 機(jī)氣閥300相關(guān)聯(lián)的氣閥橋連件310上。可以理解，在本發(fā)明的備選實(shí)施 方式中，從動活塞230可直接作用在一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥上。從動活塞230的直徑可被選擇成與主活塞210的直徑成選定的比例。 這兩個直徑之間的關(guān)系會影響主活塞210的線性位移與從動活塞230受該 位移影響而產(chǎn)生的線性位移之間的關(guān)系(假如連接兩活塞的液壓回路保持 封閉的情況下)。主活塞210線性位移與從動活塞230所產(chǎn)生的線性位移之 間的比值可被稱為兩活塞的液壓比率。不難理解可根據(jù)配備該空動系統(tǒng) 200的發(fā)動機(jī)的具體指標(biāo)改變最佳的液壓比值。系統(tǒng)10可采用直徑等于、 大于、或小于從動活塞230直徑的主活塞210。如果從動活塞的直徑較小，則其行程就將長于相關(guān)主活塞的行程。主活塞與從動活塞之間的優(yōu)選液壓 比可在0.5到2的范圍內(nèi)。從動活塞230可包括一氣閥落座組件，該組件也被稱為氣閥限位機(jī)構(gòu)。 該氣閥落座組件包括一外活塞232、 一內(nèi)活塞234、 一下部彈簧236、 一氣閥落座銷240、 一落座盤238、以及一上部彈簧242,其中的下部彈簧236 施加偏置作用而使內(nèi)外活塞相分離，上部彈簧242施加的偏置作用則使內(nèi) 活塞與落座盤238相分離。外活塞232適于相對于其所在的腔室滑動，且 與此同時與該腔室構(gòu)成一密封結(jié)構(gòu)?？梢岳斫庠撁芊饨Y(jié)構(gòu)的一定量泄漏 不會影響空動系統(tǒng)200的工作。內(nèi)活塞234適于在外活塞232中滑動，以 便于在兩活塞之間形成一個小的流體腔(下部彈簧236位于該腔室內(nèi))。該 小流體腔緩慢的滲漏和滲入將在從動活塞230與氣閥橋連件310實(shí)現(xiàn)自動 間隙調(diào)整。因而，優(yōu)選地是在內(nèi)活塞234與外活塞232之間設(shè)置足夠的 泄漏空間，以實(shí)現(xiàn)自動間隙吸收。落座銷240與落座盤238的組合體可減慢從動活塞的向上運(yùn)動，從而 在發(fā)動機(jī)氣閥300接近于各自的閥座(圖中未示出)時能逐漸地減慢氣閥 的運(yùn)動。落座銷240的下端延伸到內(nèi)活塞234中，上端則延伸到液壓回路 240中。落座銷240可包括帶有一個或多個側(cè)向延伸部，這些延伸部能確定 落座銷相對于落座盤238的位置。在本發(fā)明的備選實(shí)施方式(見圖7和圖8) 中，在落座銷240上制有凹槽，以便于對流經(jīng)落座銷/落座盤之間分界面的 流體逐步地執(zhí)行節(jié)流，從而在氣閥最終落座前的1-2ram范圍內(nèi)，能保持較 為恒定的落座力。制有凹槽的落座銷的實(shí)例公開在由Vanderpoel等人設(shè)計 的第6474277號美國專利(授權(quán)公告日2002年11月5日)中，該專利也 被轉(zhuǎn)讓給本申請的申請人，且被結(jié)合到本文中作為參考。落座盤238可滑動地布置在從動活塞腔中。可在落座盤238與從動活 塞腔之間設(shè)置一小間隙，以允許少量的液壓流體流過落座盤。落座盤238 的向上運(yùn)動、以及液體繞流過其外邊緣的流動可受到一凸肩244的阻擋， 凸肩244是由從動活塞腔與液壓回路之間的結(jié)合部形成的。還可在落座盤 238與落座銷240之間留有一定的間隙，以允許少量的液壓流體流過。落座 銷240向上的運(yùn)動會由于其上端與殼體202相接觸而被停止。落座銷與殼 體之間的接觸可自動地設(shè)定系統(tǒng)的間隙，并具有對氣閥進(jìn)行限位的功能。通過將氣閥落座組件設(shè)置在從動活塞230中，本發(fā)明的某些實(shí)施方式 能將受液壓響應(yīng)性影響的三個部件布置在非常狹小的空間內(nèi)，因而改善了 隨動響應(yīng)性指標(biāo)。結(jié)果就是，本發(fā)明的各個實(shí)施方式能減小一甚至于最小 化高壓管路中的"無效容積"，其中，該高壓管路是由主活塞210、從動活塞230、以及觸發(fā)閥260圍成的?？談酉到y(tǒng)200還可包括一觸發(fā)閥260。該觸發(fā)閥260可包括一內(nèi)柱塞 262，其受彈簧偏置而處于關(guān)閉或開啟位置。彈簧的偏置作用決定了觸發(fā)閥 260的常態(tài)是開啟還是關(guān)閉。本發(fā)明的某些實(shí)施方式可采用常開或常閉的觸 發(fā)閥260。例如，如果觸發(fā)閥260的常態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)，則其阻止液壓流體從 液壓回路220釋放到蓄液器250中，直至其受到驅(qū)動而開啟為止。這一啟 動過程的發(fā)生速度很快，使得液壓回路220中的液壓流體能在凸輪每一圈 轉(zhuǎn)動的過程中泄放和充入一次或多次。如果觸發(fā)閥260是開啟的，則管路220中的液壓流體就能自由地流向 蓄液器250。蓄液器250可包括一蓄液器活塞252,其被安裝在一蓄液器腔 254中，還包括一蓄液器彈簧256和一保持裝置258。保持裝置258可被用 來保持著彈簧256，以使得彈簧將蓄液器活塞252向上偏置到腔室254中。 可通過供液通道257將液壓流體重新注入到蓄液器中。供液通道257可選 地包括一局部逆止閥，該逆止閥用于防止液壓流體從蓄液器回流向供液通 道。從蓄液器250泄漏出的液壓流體可流經(jīng)保持裝置258中的開孔259?？?將蓄液器彈簧256的彈力選擇為小于氣閥復(fù)位彈簧302的作用力，但卻足 夠大，以便于在需要時能快速地回充液壓回路220。蓄液器250還形成了對空動系統(tǒng)200中液壓流體進(jìn)行冷卻的裝置。蓄 液器活塞252可包括一延伸穿過活塞252頂面的泄放孔或一個沿活塞側(cè)壁 延伸的平面。泄放孔或平面允許少量液壓流體在蓄液器250工作時能泄漏 出去。該少量泄漏始終能被來自于供液通道257的、冷而新的液壓流體所 補(bǔ)充。該恒定泄漏和補(bǔ)充的凈效果在于冷卻了輸送到空動系統(tǒng)200中的液 壓流體。還可將一個局部化的低壓液壓流體源與液壓回路220連通。盡管未在 圖中示出，但可以理解可通過一逆止閥將本地液壓流體源與液壓回路220 連通起來。該本地液壓流體源可被用來向液壓回路220中充注開始時為冷 態(tài)的流體?？梢岳斫庖簤毫黧w的該局部儲器可被集成到殼體202中。下文將繼續(xù)參照圖2對空動系統(tǒng)10的功能進(jìn)行描述。隨著凸輪110的 轉(zhuǎn)動，搖臂120上的隨動件124將擬合凸輪的表面，使得搖臂可繞中心孔 112樞轉(zhuǎn)。隨著搖臂120的轉(zhuǎn)動，其將凸輪110的運(yùn)動傳遞給推管130，該推管反過來再將運(yùn)動傳遞給空動系統(tǒng)200。當(dāng)運(yùn)動經(jīng)空動系統(tǒng)200進(jìn)行轉(zhuǎn)移 時，氣閥300就被驅(qū)動而產(chǎn)生發(fā)動機(jī)氣閥的一次動作?？蓪?shí)現(xiàn)上文討論的 發(fā)動機(jī)氣閥動作中的任一種。利用空動系統(tǒng)200的即時長度來控制從凸輪 110傳遞給氣閥300的運(yùn)動量?？談酉到y(tǒng)200的即時長度是由觸發(fā)閥260和蓄液器250進(jìn)行控制的。 當(dāng)觸發(fā)閥260處于關(guān)閉狀態(tài)時，液壓流體首先將充滿(流經(jīng)圖中未示出的 一個可選的逆止閥)管路220，然后被保留在管路220中。在主活塞210 被彈簧212從其腔室中頂出時，液壓流體可將管路220充滿。隨著主活塞 210向外移動，其可將流體抽吸到管路220中。另外，液壓流體也可被泵送 到液壓回路220中。處于管路220中的流體將使得外從動活塞232克服氣 閥橋連件310的作用而向下移動。隨著外從動活塞232向下移動，落座盤 238也會略微地向下移動，以允許流體填充落座盤238與外從動活塞232 之間的空間。但落座盤238的向下移動不會太遠(yuǎn)，原因在于其受到上部彈 簧242向上的偏置作用。外從動活塞232的向下運(yùn)動還會使內(nèi)從動活塞234 產(chǎn)生一定量的向下運(yùn)動，并使落座銷240產(chǎn)生一定的相對運(yùn)動。實(shí)質(zhì)上， 從動活塞中負(fù)責(zé)控制氣閥落座的各個元件一即落座盤238、落座銷240、以 及內(nèi)從動活塞234能分隔開、并保持著它們之間的流體。在氣閥落座的過 程中，可利用流體從這些元件之間流出時受到控制和限制的作用來減慢氣 閥向下的運(yùn)動，在氣閥向下運(yùn)動過程中，各個元件實(shí)際上被擠壓到一起。在從動活塞與氣閥橋連件310之間的間隙消失之后，主活塞210的運(yùn) 動(受凸輪IIO、搖臂120、以及推管130作用而產(chǎn)生)通過空動系統(tǒng)200 傳遞給從動活塞230。結(jié)果就是，當(dāng)主活塞210被頂入到其腔室中時，從動 活塞230向下運(yùn)動而推動氣閥300。在此操作過程中，外從動活塞232、內(nèi) 從動活塞234、落座盤238、以及落座銷240都基本上一起運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)氣 閥的升閥動作。只要觸發(fā)閥260保持關(guān)閉，從動活塞230和氣閥300就能 直接響應(yīng)于主活塞210的運(yùn)動。主活塞210的泵壓作用將有助于確保液壓流體滲入到外從動活塞232 與內(nèi)從動活塞234之間的小腔室內(nèi)，從而可吸收從動活塞與氣閥橋連件310 之間的任何間隙。內(nèi)外從動活塞的這一間隙自調(diào)節(jié)特性可補(bǔ)償氣閥機(jī)構(gòu)各 部件之間的熱膨脹/收縮，并能在發(fā)動機(jī)的整個工作壽命期間對部件的磨損進(jìn)行調(diào)整。如果希望消減凸輪110上任意凸角的部分或全部運(yùn)動，則可開啟觸發(fā)閥，以使從動活塞230與主活塞210脫離聯(lián)接。當(dāng)觸發(fā)闊260開啟時，液 壓回路220可向蓄液器250部分地泄流，從動活塞230將在氣閥彈簧302 的作用下復(fù)位。液壓回路220中由于主活塞210泵壓作用而產(chǎn)生的全部或 部分液壓壓力將被蓄液器250和供液通道257所吸收。結(jié)果就是，從動活 塞230不會響應(yīng)于主活塞210的運(yùn)動而產(chǎn)生移動，或者從動活塞將塌縮向 主活塞。由于管路220中的液壓流體被泄流，氣閥復(fù)位彈簧302的作用力 將向上頂推從動活塞230。隨著外從動活塞向上運(yùn)動，由于在內(nèi)外從動活塞 之間封夾著流體，外從動活塞將向內(nèi)從動活塞234施加作用。外從動活塞 的向上運(yùn)動還將迫使流體在落座盤238的內(nèi)外側(cè)之間流動。但是內(nèi)外從動 活塞向上的組合運(yùn)動將迫使落座盤238向上頂接著凸肩244，其中的原因在 于存在上部彈簧242的偏置作用。這將減小從動活塞腔的的出流流量，將 流量減小到可從落座盤238與落座銷240之間的小空間逃逸出來的流量。 可選的設(shè)計是沿落座銷240的側(cè)面制有凹槽(見圖7和圖8)，以利于流 體的流過。作為上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果，隨著從動活塞230的向上運(yùn)動，從 動活塞腔的出流將受到節(jié)制。這反過來將在發(fā)動機(jī)氣閥300接近其閥座時 能減慢從動活塞230的下落速度。繼續(xù)參見圖2，可能特別希望設(shè)計這樣一種空動系統(tǒng)200:在該系統(tǒng)中， 觸發(fā)閥260的故障將始終導(dǎo)致主-從活塞間管路220與蓄液器250之間的液 壓流路保持連通。希望觸發(fā)閥故障時處于開啟位置的原因在于另一種選擇 (即故障時處于關(guān)閉位置)將會造成發(fā)動機(jī)氣閥300與發(fā)動機(jī)活塞發(fā)生頂 觸(圖中未示出)。如果觸發(fā)閥260的故障態(tài)為關(guān)閉位置，則就無法釋放主 -從管路220中的液壓流體。結(jié)果就是，從動活塞230的位移可能會超過凸 輪110上各個凸角的最大位移量。如果從動活塞230與氣閥橋連件310之 間的間隙不足，則完全的主氣閥動作112將會造成從動活塞向下的行程過 長，從而帶來發(fā)動機(jī)氣閥300與發(fā)動機(jī)活塞相頂?shù)娘L(fēng)險。盡管優(yōu)選地是將觸發(fā)閥260設(shè)計成在故障過程中保持開啟，但可以理 解在本發(fā)明的一種備選實(shí)施方式中，觸發(fā)閥260可被設(shè)計成在失效時保 持關(guān)閉。圖3表示了本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，采用相同的標(biāo)號指代同類的元件。圖3所示實(shí)施方式與圖2所示實(shí)施方式的區(qū)別在于其從動活塞230中并不帶有氣閥落座元件。實(shí)體的從動活塞230被一彈簧 231向下偏置。取決于彈簧231的強(qiáng)度，該彈簧可提供一定的氣閥落座對抗 力?？梢岳斫庠诒景l(fā)明的備選實(shí)施方式中，可在液壓回路220上連接其 它的氣閥落座元件，也可如此處的情況那樣，不連接落座元件。圖5表示了本發(fā)明的又一實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中， 一硬化的杯帽 體246被壓入到殼體202中，且位于落座銷240的上方。硬化杯帽體246 可被用來緩沖落座銷240與殼體202內(nèi)部之間的任何沖擊作用。相比于殼 體202的制造材料，杯帽體246被認(rèn)為是"堅硬的"。采用硬化的杯帽體246 則就允許使用相對較軟的材料制造殼體202,因而能更為容易地制出殼體， 且能降低機(jī)加工成本。不難理解硬化杯帽體246并非對本發(fā)明所有的實(shí) 施方式都是必要的，而是一個在某些特定環(huán)境中需要的可選部件。圖6中示意性的剖面圖表示了從動活塞230下部的周圍區(qū)域，該從動 活塞例如是圖2、 3、 5、 7和圖9中所示的從動活塞，其另外還帶有一個液 壓泄放制動柱塞239。圖14表示了氣閥泄放制動驅(qū)動模式的一種實(shí)例。通 過使一個或多個排氣閥呈縫隙開放狀態(tài)，并使這些排氣閥在發(fā)動機(jī)制動模 式下對于大多數(shù)或全部工作循環(huán)都保持開啟狀態(tài)，就能實(shí)現(xiàn)泄放制動。結(jié) 果就是，在排氣沖程和壓縮沖程的過程中，廢氣從氣缸中泄放到排氣總管 內(nèi)。相比于壓縮漏氣制動所產(chǎn)生的噪音，與泄放制動相關(guān)的噪音是較輕的。 如與排氣節(jié)流裝置相配合，則能增強(qiáng)泄放制動的效果。繼續(xù)參見圖6，泄放制動液壓柱塞239被布置在殼體的一個下腔248 中。液壓柱塞239被一柱塞止擋249可滑動地保持在殼體下腔248中。柱 塞止擋249可以是一個嵌入到殼體202壁面中的環(huán)圈。 一低壓液壓供液口 245可向殼體腔248輸送液壓流體，以驅(qū)動液壓柱塞239?？刹捎靡簤嚎刂?閥來控制供液口 245的流體輸送。當(dāng)控制閥被啟動時，液壓流體將充注腔 室248，從而將液壓柱塞239鎖定在其最下位置上。如果解除對控制閥的作 用，腔室248中的流體將經(jīng)供液口 245泄走。彈簧247有助于在控制閥被 解除動作時使液壓柱塞回縮到腔室248中。圖2、 3、 5、 7以及圖9所示的空動系統(tǒng)200在正常的工作(非泄放制動模式)過程中，泄放制動液壓柱塞239將完全塌縮到殼體下部腔室248 中。在此期間，氣閥的動作將響應(yīng)于主-從活塞的運(yùn)動。如果希望執(zhí)行泄放制動，則液壓流體將被從主一從活塞回路220中釋 放掉。從主-從回路220中釋放流體將造成外從動活塞塌縮到其腔室中?？?從低壓液壓供液口 245向殼體腔室248輸送液壓流體，以此使液壓柱塞239 向下延伸。反過來，液壓柱塞239的向下延伸將使一個或多個排氣閥開縫， 從而開始執(zhí)行泄放制動操作。在希望中止泄放制動時，可切斷低壓供液口 245的液壓流體供應(yīng)，從而使液壓柱塞239再次塌縮到殼體腔室248中。圖7表示了本發(fā)明的再一種備選實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，主活塞 腔延伸貫穿了從動活塞腔。主活塞腔貫穿從動活塞腔的定位關(guān)系能進(jìn)一步 提高系統(tǒng)的緊湊性。如圖所示， 一很短的液壓回路將主活塞腔與從動活塞 腔連接起來。當(dāng)主活塞210在其腔室內(nèi)處于最深位置時，其部分地封閉了 短的液壓通道。圖7所示的空動系統(tǒng)200還包括一止擋500，用于選擇性地限制蓄液器 活塞252相對于孔腔254的運(yùn)動范圍。如果觸發(fā)閩260被設(shè)計成在發(fā)生故 障時保持開啟，則本發(fā)明的該實(shí)施方式將尤其適用。止擋500的工作將使 得空動系統(tǒng)200具有在觸發(fā)閥260失效時實(shí)現(xiàn)一定程度氣閥動作的能力(即 失效保障模式)。止擋500可包括一升高表面510和一凹陷表面520。升高表面和凹陷表 面適于選擇性地限制蓄液器活塞252向下的行程，由此可限制蓄液器的最 大容積。如圖7所示，當(dāng)凹陷表面520位于蓄液器活塞252的下方時，蓄 液器活塞可在一定范圍內(nèi)自由移動，該范圍即為空動系統(tǒng)在非故障模式下 工作時所需的全部范圍。在故障模式的執(zhí)行過程中，移動止擋500使升高表面510位于蓄液器 活塞252的下方。升高表面510可將蓄液器活塞252保持在升高的位置上， 從而減小了蓄液器250的流體容積。蓄液器容積的減小使得主活塞210更 易于與從動活塞230實(shí)現(xiàn)液壓鎖連一甚至在觸發(fā)閥260出現(xiàn)故障而保持在 開啟狀態(tài)的條件下。升高表面510的高度一進(jìn)而蓄液器活塞252的升高位 置可被選擇成這樣在觸發(fā)閥出現(xiàn)故障而處于接通位置時，使從動活塞只 能提供低程度的驅(qū)動作用(例如主進(jìn)氣或主排氣)、或者完整程度的氣閥驅(qū)動作用。按照這種方式，止擋500使空動系統(tǒng)200具有這樣的能力能降 低效率進(jìn)行工作，從而能"跛行歸站(limphome)"，以對觸發(fā)閥進(jìn)行修理?？梢岳斫庵箵?00可采用除圖7所示結(jié)構(gòu)之外多種其它的形式，圖7 中的形式只是作為示例。止擋500只需要具有這樣的功能即可選擇性地 將蓄液器活塞252固定在最下方的位置上，以便于在故障模式中減小蓄液 器的最大容積。可利用任何合適的機(jī)械、電氣、液壓、氣動或其它裝置來 實(shí)現(xiàn)該止擋的功能。圖7所示的本發(fā)明實(shí)施方式也帶有氣閥落座元件，但其與圖2、 3和圖 5所示的元件略有區(qū)別。圖8是圖7中氣閥落座元件的放大視圖。氣閥落座 元件可包括一內(nèi)從動活塞234、 一落座盤238、 一落座銷240、 一上部彈簧 242、以及一硬化杯帽體246。圖中所示的氣閥落座元件處于當(dāng)發(fā)動機(jī)氣閥 300被關(guān)閉或落座時的狀態(tài)。落座銷240被布置在內(nèi)從動活塞234與硬化杯 帽體246之間。落座銷240可隨著內(nèi)從動活塞234上下移動。落座盤238 受彈簧的偏置作用而壓向硬化杯帽體246?？稍诼渥N240上設(shè)置一個或多 個凹槽，以便于在落座銷接近于硬化杯帽體246時能對在落座銷與落座盤 之間流動的流體執(zhí)行節(jié)流。硬化杯帽體246可被壓入到殼體中，并設(shè)置有 一個偏心孔，該偏心孔用于在發(fā)動機(jī)氣閥關(guān)閉過程中對流經(jīng)杯帽體的流體 執(zhí)行節(jié)流。圖9表示了本發(fā)明的另一種備選實(shí)施方式。圖9所示的實(shí)施方式與圖7 所示實(shí)施方式類似。在圖9中，采用了額外的一項(xiàng)設(shè)計特征來防止從動活 塞230延伸超過預(yù)定的下限。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，可在從動活塞腔 的壁面上設(shè)置一個限幅端口 204。一限幅通道206將限幅端口 204與蓄液器 250連接起來。每當(dāng)從動活塞230向下運(yùn)動的行程足夠大、從而使從動活塞 的上邊緣接近于限幅端口 204時，主一從回路220中的高壓流體就會經(jīng)限 幅通道206泄流到蓄液器250中。這將有效地限制或"鉗固"從動活塞230 的向下行程。相對于從動活塞230的尺寸有選擇地布置限幅端口 204能防 止從動活塞和發(fā)動機(jī)氣閥300的行程超限。圖9所示的實(shí)施方式尤其適于在系統(tǒng)處于正功率工作過程中執(zhí)行排氣 閥提前開啟操作。利用圖16中的排氣閥運(yùn)動圖線606表示了排氣閥的提前 開啟?？衫门艢忾y的提前開啟來模擬渦輪增壓的效果，尤其是在低速范圍內(nèi)。這將能提升發(fā)動機(jī)的低速扭矩。參見圖9和圖16，可通過設(shè)置一個主排氣凸角擴(kuò)大的排氣凸輪110來 實(shí)現(xiàn)排氣閥的提早開啟。擴(kuò)大的主排氣凸角將使得主從活塞組合體能在發(fā) 動機(jī)工作循環(huán)過程中比不帶有該設(shè)計的情況更早^k驅(qū)動排氣閥300。結(jié)果就是，排氣閥300存在比普通情況更易于過量延伸到發(fā)動機(jī)氣缸中的風(fēng)險， 具有頂撞氣缸中發(fā)動機(jī)活塞的可能性。限幅端口 204和限幅通道206則通 過限制從動活塞在其所處腔室中的延伸行程，防止排氣閥300的行程超限。與排氣閥提早開啟的動作相反，如果希望執(zhí)行正常的排氣閥動作，則 可如圖11所示那樣將空動系統(tǒng)200操作為能完成居中升閥動作。排氣閥和 進(jìn)氣閥的居中升閥過程被表示為主排氣動作602和主進(jìn)氣動作702。與圖 10所示的通常主排氣動作600和主進(jìn)氣動作700進(jìn)行比較，圖11所示的居 中升閥開始得較晚，但結(jié)束的較早，且升程降低。在主活塞開始在凸輪上 主動作凸角作用下運(yùn)動時，通過使空動系統(tǒng)的觸發(fā)閥保持開啟就能實(shí)現(xiàn)居 中升閥。在主動作凸角的部分作用期間保持觸發(fā)閥的開啟將使得一些液壓 流體不會像通常那樣推動從動活塞，而是流到蓄液器中。在觸發(fā)閥被關(guān)閉 而觸發(fā)主動作之后，從動活塞重新開始執(zhí)行由凸輪上主動作凸角規(guī)定的運(yùn) 動。這樣就可以延遲從動活塞的移動，進(jìn)而延遲了發(fā)動機(jī)氣閥的運(yùn)動，但 是，由于主-從活塞回路中的液壓流體變少，運(yùn)動的幅度會減低。圖12表示了在正功率輸出工作中提早關(guān)閉進(jìn)氣閥的情況以及主排氣驅(qū) 動操作。相比于圖IO中對應(yīng)的主進(jìn)氣動作，主進(jìn)氣動作704的結(jié)束時刻提 前了，因而該模式被稱為進(jìn)氣提早關(guān)閉模式。通過在主活塞完成由對應(yīng)凸 輪上的主進(jìn)氣凸角規(guī)定的運(yùn)動之前釋放空動系統(tǒng)主-從回路中的高壓流體， 就能實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣閥的提早關(guān)閉。釋放流體將使得從動活塞和發(fā)動機(jī)氣閥在主 活塞受凸輪的控制將它們推回之前就已開始回縮。參見圖13，圖中表示了采用本發(fā)明各種系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式所能實(shí) 現(xiàn)的各種發(fā)動機(jī)氣閥驅(qū)動以及相關(guān)的改型。具體來講，圖中表示了在實(shí)現(xiàn) 可選的進(jìn)氣閥EGR動作710和可選的排氣閥EGR動作620時所執(zhí)行的進(jìn)氣 提早關(guān)閉事件704。前述的各個氣閥運(yùn)動過程是為了舉例說明。可以理解 本發(fā)明各種實(shí)施方式的系統(tǒng)可被用來執(zhí)行正時和升程可變的、多種不同的 氣閥動作。舉例來講，本發(fā)明上述的實(shí)施方式可被用來減輕柴油機(jī)在熄火時通常 要出現(xiàn)的"抖動"現(xiàn)象。可利用該氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)一次關(guān)閉一個發(fā)動機(jī) 氣缸的氣閥驅(qū)動，由此可減輕所有氣缸被同時停機(jī)時所產(chǎn)生的抖動現(xiàn)象。很顯然在不悖離本發(fā)明設(shè)計思想或保護(hù)范圍的前提下可對本發(fā)明作 多種改型和變動。例如，圖2、 3、 5、 7以及圖9所示空動系統(tǒng)200的部件 和結(jié)構(gòu)設(shè)置僅是例示性的。可以考慮為了使空動系統(tǒng)正確地工作而設(shè)置其 它必要的部件，且可根據(jù)各種因素(例如發(fā)動機(jī)的技術(shù)規(guī)格)改變主活塞、 從動活塞、觸發(fā)閥、以及蓄液器的布置。因而，只要這些改型和變動落入 所附權(quán)利要求書及其等效表達(dá)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明就將涵蓋這些改型和變 動。
權(quán)利要求
1. 一種用于使發(fā)動機(jī)氣閥的各種氣閥動作獲得可變的驅(qū)動作用的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括殼體，其具有一主活塞腔和一從動活塞腔；主活塞，其可滑動地布置在主活塞腔中；凸輪，其與主活塞保持工作連接，所述凸輪專用于對主活塞執(zhí)行操作；從動活塞，其可滑動地布置在從動活塞腔中，其中，該從動活塞選擇性地與主活塞保持液壓連接關(guān)系，并適于促動一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥；氣閥落座組件，其被包含在從動活塞中；以及觸發(fā)閥，其與從動活塞腔保持工作連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于凸輪包括 至少兩個凸角，這兩個凸角是從如下的集合中選出的主動作凸角、再循 環(huán)凸角、以及制動凸角。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于凸輪包括 一壓縮漏氣制動凸角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于凸輪包括 一廢氣再循環(huán)凸角。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于還包括 用于驅(qū)動發(fā)動機(jī)氣閥以實(shí)現(xiàn)泄放制動的裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于還包括 一短通道，其延伸在主活塞腔與從動活塞腔之間，其中，該短通道的容積 遠(yuǎn)小于主活塞腔的容積。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于主活塞腔 與從動活塞腔相交。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于主活塞腔 和從動活塞腔的延伸方向基本上相互垂直。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于還包括 一流體蓄液器，其通過一液壓通道與觸發(fā)閥相連通。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于還包括:用于限制蓄液器最大容積的裝置。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于氣閥落 座組件包括外從動活塞；內(nèi)從動活塞，其可滑動地布置在外從動活塞中；下部彈簧，其施加偏置作用而使內(nèi)、外從動活塞分離開；氣閥落座銷，其被布置在內(nèi)從動活塞的上方；落座盤，其被布置成可滑動地套繞著氣閥落座銷；以及上部彈簧，其施加偏置作用而使內(nèi)從動活塞與落座盤分離開。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于 一杯帽 體，其被布置在氣閥落座銷的上端上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于氣閥落 座組件適于實(shí)現(xiàn)自動間隙調(diào)整。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于還包括 一泄放制動液壓柱塞，其被結(jié)合到殼體的下部中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)適 于選擇性地消減掉主活塞的所有運(yùn)動，從而不會開啟與該系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的發(fā) 動機(jī)氣閥。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣閥可變驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于凸輪通 過一個或多個氣閥機(jī)構(gòu)元件可動作地向主活塞施加作用，其中的氣閥機(jī)構(gòu) 元件是從如下的集合中選出的搖臂、推管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空動系統(tǒng)，其用于使發(fā)動機(jī)氣閥的各種氣閥動作獲得可變的驅(qū)動作用。系統(tǒng)可包括一主活塞，其與一從動活塞保持液壓連接，一專用凸輪，其與主活塞保持工作連接。從動活塞被布置成基本與處于同一殼體內(nèi)的主活塞相垂直。從動活塞適于促動一個或多個發(fā)動機(jī)氣閥。從動活塞的上端中可帶有一可選的氣閥落座組件。一觸發(fā)閥與主-從活塞之間的液壓回路保持工作連接，用于向液壓回路選擇性地增加或釋放液壓流體。
文檔編號F01L1/18GK101270693SQ20081009623
公開日2008年9月24日 申請日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者史蒂文·歐內(nèi)斯特, 杰弗里·莫斯伯格, 理查德·E·范德普爾, 約翰·A·施沃布爾, 黃勝強(qiáng) 申請人:柴油發(fā)動機(jī)減震器有限公司