用于左側(cè)和右側(cè)方位的定制vva搖臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于左側(cè)和右側(cè)方位的定制VVA搖臂。一種改進(jìn)的搖臂組件，它具有偏移端并且設(shè)計為用在具有阻礙的發(fā)動機(jī)缸蓋中，該阻礙將不允許切換搖臂使用。該改進(jìn)的搖臂組件具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)。該搖臂組件具有包括第一端的外結(jié)構(gòu)和裝配在該外結(jié)構(gòu)中的內(nèi)結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有第一端。該改進(jìn)的搖臂組件具有樞轉(zhuǎn)地連接內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端到外結(jié)構(gòu)的第一端的軸，從而內(nèi)結(jié)構(gòu)可以在外結(jié)構(gòu)中圍繞該軸旋轉(zhuǎn)。至少一個扭力彈簧安裝在該軸的一側(cè)，并相對于外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)。外結(jié)構(gòu)，在阻礙側(cè)上當(dāng)其從第一端朝向第二端伸出時，朝向無阻礙側(cè)偏移而產(chǎn)生第一偏移部分，以在阻礙側(cè)上提供額外的間隙。這種設(shè)計允許該改進(jìn)的搖臂組件裝配在具有阻礙發(fā)動機(jī)缸蓋中并處在其阻礙側(cè)。
【專利說明】用于左側(cè)和右側(cè)方位的定制VVA搖臂
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年2月22日提交的名稱為“Custom VVA Rocker Armsfor Left Hand and Right Hand Orientat1ns” (EATN-0100-P01)的美國臨時專利申請N0.61/768214的權(quán)益。本申請還是以下申請的延續(xù)申請并要求它們的權(quán)益:2013年4月22日提交的美國專利申請N0.13/868025 (EATN-0201-U01),2013 年 4 月 22 日提交的美國專利申請 N0.13/868035 (EATN-0201-U01-C01),2013年4月22日提交的美國專利申請N0.13/868045 (EATN-0202-U01), 2013年4 月 22 日提交的美國專利申請 N0.13/868054 (EATN-0202-U01-C01)，2013 年 4月22日提交的國際專利申請PCT/US2013/037667(EATN-0204-TO)，2013年4月22日提交的美國專利申請N0.13/868061 (EATN-0206-U01)，2013年4月22日提交的國際專利申請 PCT/US2013/037665(EATN-0206-TO)，2013 年 4 月 22 日提交的美國專利申請N0.13/868067 (EATN-0209-U01)，2013年4月22日提交的美國專利申請N0.13/868068 (EATN-0210-U01)，2013年4月30日提交的美國專利申請N0.13/873774 (EATN-0207-U01) ,2013年4月30日提交的美國專利申請N0.13/873797 (EATN-0208-U01)，2013年4月30日提交的國際專利申請PCT/US2013/038896 (EATN-0210-W0), 2013 年 11 月 5 日提交的國際專利申請 PCT/US20I3/068503(EATN-02I1-W0)。
[0003]美國非臨時申請N0.l3/868025(EATN-0201-U01)、N0.13/868035 (ΕΑΤΝ-02O 1-UO 1-CO I)、N0.13/868045 (ΕΑΤΝ-02O2-UO I)、N0.13/868054 (ΕΑΤΝ-02O 2-UO 1-CO I)、N0.13/86806 1 (ΕΑΤΝ-02O 6-UO I)、N0.13/868067 (EATN-0209-U01)和 N0.13/868068(EATN-0210-U01)都要求以下美國臨時專利申請的權(quán)益:2012年4月20日提交的N0.61/636277 (EATN-0205-P01)、2012 年 4 月 24 日提交的 N0.61/637786 (EATN-0206-P01) ,2012 年 4 月 30 日提交的N0.61/640709 (EATN-0209-P01) ,2012 年 4 月 30 日提交的 N0.61/640713 (EATN-0210-P01)以及 2013 年 3 月 I 日提交的 N0.61/777769 (EATN-0202-P01)。
[0004]美國非臨時申請N0.l3/868025(EATN-0201-U01)、N0.13/868035 (ΕΑΤΝ-02O 1-UO 1-CO I)、N0.13/868045 (ΕΑΤΝ-02O2-UO I)、N0.13/868054 (ΕΑΤΝ-02O 2-UO 1-CO I)、N0.13/86806 1 (ΕΑΤΝ-02O 6-UO I)、N0.13/868067(EATN-0209-U01)和 N0.13/868068(EATN-0210-U01)是美國專利申請N0.13/051839 和 N0.13/051848 的延續(xù)申請。
[0005]美國非臨時專利申請N0.13/873774 (EATN-0207-U01)、N0.13/873797 (EATN-0208-U01)以及國際專利申請 PCT/US2013/038896 (EATN-0210-W0)要求以下美國臨時專利申請的權(quán)益:2012年4月20日提交的N0.61/636277 (EATN-0205-P01)、2012 年 4 月 24 日提交的 N0.61/637786 (EATN-0206-P01)、2012 年 4 月 30 日提交的 N0.61/640705 (EATN-0207-P01) ,2012 年 4 月 30 日提交的N0.61/640707 (EATN-0208-P01)、2012 年 4 月 30 日提交的 N0.61/640709 (EATN-0209-P01)、2012年4月30日提交的N0.61/640713 (EATN-0210-P01)以及2013年3月I日提交的N0.61/771769(EATN-0202-P01)。
[0006]國際專利申請 PCT/US2013/068503(EATN-0211-TO)要求 2012 年 5 月 11 日提交的美國臨時專利申請N0.61/722765 (EATN-2011-POI)的權(quán)益。
[0007]美國非臨時專利申請N0.13/873774 (EATN-0207-U01)、N0.13/873797(EATN-0208-U01)和國際專利申請 PCT/US2013/038896(EATN-0210-W0)是以下美國專利申請的延續(xù)申請:N0.13/051839和N0.13/051848。美國非臨時專利申請N0.13/051839和N0.13/051848要求2010年3月19日提交的美國臨時專利申請N0.61/315464的權(quán)益。所有上述申請在此通過引用整體引入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0008]本申請涉及搖臂設(shè)計，它用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，特別是用于更高效的新型可變氣門致動切換搖臂系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0009]有關(guān)汽油消耗增長和溫室氣體排放的全球環(huán)境和經(jīng)濟(jì)焦點、全球范圍的能源成本上升和較低運行成本的需求正在使立法規(guī)定和消費需求產(chǎn)生改變。隨著這些規(guī)定和需求變得越來越迫切，必須要發(fā)展先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)并且實現(xiàn)所需的優(yōu)點。
[0010]圖1B描述了現(xiàn)在使用的一些氣門機(jī)構(gòu)裝置。在型號1(21)和型號11(22)兩種裝置中，帶有一個或多個閥致動凸角30的凸輪軸位于發(fā)動機(jī)氣門29之上(上凸輪)。在型號1(21)氣門機(jī)構(gòu)中，上凸輪凸角30通過液壓間隙調(diào)節(jié)器(HLA)812直接驅(qū)動氣門。在型號II (22)氣門機(jī)構(gòu)中，上凸輪凸角30驅(qū)動搖臂25，并且搖臂第一端在HLA812上樞轉(zhuǎn)，同時第二端致動氣門29。
[0011]在型號III (23)中，搖臂28的第一端騎在并且位于凸輪凸角30之上，同時搖臂28的第二端致動氣門29。當(dāng)凸輪凸角30轉(zhuǎn)動時，搖臂圍繞固定軸31樞轉(zhuǎn)。HLA812可以安置在氣門29頂端和搖臂28之間。
[0012]在型號V(24)中，凸輪凸角30利用推桿27直接驅(qū)動搖臂26的第一端。示出的HLA812安置在凸輪凸角30和推桿27之間。搖臂26的第二端致動氣門29。當(dāng)凸輪凸角30旋轉(zhuǎn)時，搖臂圍繞固定軸31樞轉(zhuǎn)。
[0013]還如圖1A所示，汽車發(fā)動機(jī)中型號11(22)氣門機(jī)構(gòu)的工業(yè)預(yù)測-顯示為整個市場的百分比-預(yù)示截至2019年制造的最普遍的構(gòu)造。
[0014]技術(shù)重點在型號11(22)氣門機(jī)構(gòu)，其通過減少摩擦、泵送來提高汽油發(fā)動機(jī)的整體效率，熱損失被引入以最佳使用發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃油。這些可變氣門驅(qū)動(VVA)技術(shù)中的一些已經(jīng)被引入并且有文件證明。
[0015]VVA裝置可以是可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)、停缸(CDA)系統(tǒng)，如2012年7月25日提交的美國專利申請 N0.13/532777“Single Lobe Deactivating Rocker Arm”中描述的-該文獻(xiàn)整體在此納入引用，還可以是其他氣門致動系統(tǒng)。正如所指，改進(jìn)這些機(jī)構(gòu)以提高性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和/或減少發(fā)動機(jī)排放。一些型號的VVA搖臂組件包括在外搖臂之內(nèi)的內(nèi)搖臂，它們通過扭力彈簧被一起偏壓。閂鎖當(dāng)在卡鎖位置時使內(nèi)外搖臂兩者以一個單元移動。當(dāng)在未卡鎖位置時，搖臂可以相互獨立地移動。
[0016]切換搖臂可以通過在卡鎖和未卡鎖狀態(tài)之間切換來控制氣門致動，如上所述，通常包括內(nèi)臂和外臂。在某些情況中，這些臂接觸不同的凸輪凸角，例如低升程凸角、高升程凸角和無升程凸角。機(jī)構(gòu)需要以適合內(nèi)燃機(jī)運行的方式切換搖臂模式。搖臂通過凸輪軸驅(qū)動以致動通常安裝在氣缸蓋上的氣缸吸氣或排氣氣門。設(shè)有從氣缸蓋伸出的機(jī)構(gòu)、例如凸輪塔，以確保凸輪軸為上凸輪設(shè)計。還有火花塞管從每個氣缸的頂部向上伸出穿過蓋以容納火花塞。
[0017]如上所述，一些實施方式的VVA切換搖臂組件包括在搖臂內(nèi)的搖臂，它們通過任意側(cè)的彈簧被一起偏壓。由于內(nèi)/外臂設(shè)計通常在中心使用滾輪以接觸凸輪凸角，有利的是保持滾輪與凸輪凸角同樣的寬度。因此，滾輪任意一端的結(jié)構(gòu)給搖臂組件增加了寬度導(dǎo)致其比起初的非VVA搖臂更寬，并且太寬而不能適合特定的氣缸蓋設(shè)計。
[0018]例如，一些型號II發(fā)動機(jī)缸蓋使用具有靠近蓋中心線的液壓間隙調(diào)節(jié)器(HLA)的凸輪塔以及阻礙寬VVA切換搖臂組件的一端的火花塞管。
[0019]許多發(fā)動機(jī)部件被制造者設(shè)計為與特定的氣缸蓋配合工作，使得氣缸蓋很難變化，由于變化可能影響一些內(nèi)部相關(guān)組件，可能增加成本或?qū)е卵b配間隙問題。
[0020]型號II燃油發(fā)動機(jī)中用于改變運行并提高燃油經(jīng)濟(jì)性的VVA技術(shù)的一個例子是離散可變氣門升程(DVVL)，有時也稱作DVVL切換搖臂。DVVL通過使用離散可變氣門升程狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)“部分節(jié)流”對比的發(fā)動機(jī)氣門來限制發(fā)動氣缸進(jìn)氣流工作。第二個例子是停缸(CDA)。在部分負(fù)荷條件下通過使用CDA可提高燃油經(jīng)濟(jì)性，以在高負(fù)荷下運行選擇的燃燒氣缸同時關(guān)閉其他氣缸。
[0021]美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)顯示當(dāng)DVVL應(yīng)用于各種轎車發(fā)動機(jī)時燃油經(jīng)濟(jì)性提高4%。由美國能源機(jī)構(gòu)發(fā)起的更早的一項報告指出，DVVL的益處是提高了 4.5%的燃油經(jīng)濟(jì)性。由于在正常巡航運行中汽車大部分的壽命消耗在“部分節(jié)流”，當(dāng)這些節(jié)流損失最小化時可以認(rèn)作大大提高燃油經(jīng)濟(jì)性。對于CDA，研究顯示燃油經(jīng)濟(jì)性增加，在考慮到由于關(guān)閉氣缸導(dǎo)致局部阻力之后，平均在2和14%之間。當(dāng)前，需要適合特定氣缸蓋設(shè)計的VVA搖臂用于增加性能，經(jīng)濟(jì)性和/或降低排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]用于活塞型內(nèi)燃機(jī)的先進(jìn)的VVA系統(tǒng)結(jié)合了氣門升程控制裝置-例如CDA或DVVL切換搖臂、氣門升程致動方法一例如使用加壓發(fā)動機(jī)油液(潤滑油)的液壓致動、軟件和硬件控制系統(tǒng)以及使能技術(shù)。使能技術(shù)可以包括傳感檢測和設(shè)置儀表、OCV設(shè)計、DFHLA設(shè)計、扭力彈簧、專門的涂層、算法、物理布置等。
[0023]在一個實施方式中，公開了一種改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)(被阻礙的一側(cè))和無阻礙側(cè)(不被阻礙的一側(cè))，并且包括具有第一端的外結(jié)構(gòu)、裝配在該外結(jié)構(gòu)中的內(nèi)搖臂結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有第一端。該改進(jìn)的搖臂組件具有軸，該軸樞轉(zhuǎn)連接內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端到外結(jié)構(gòu)，以使內(nèi)結(jié)構(gòu)可以在外結(jié)構(gòu)內(nèi)圍繞該軸旋轉(zhuǎn)。至少一個扭力彈簧在該軸的一側(cè)上，并相對于外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)。外結(jié)構(gòu)當(dāng)在阻礙側(cè)上從第二端向第一端延伸時朝向無阻礙側(cè)偏移而產(chǎn)生第一偏移部分，以便在阻礙側(cè)提供附加的間隙。這種設(shè)計使改進(jìn)的搖臂能在具有阻礙的發(fā)動機(jī)缸蓋的阻礙側(cè)裝配入該發(fā)動機(jī)缸蓋中。
[0024]在一個實施方式中，公開了一種改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)，并且包括具有第一端的外結(jié)構(gòu)、裝配在該外結(jié)構(gòu)中的內(nèi)搖臂結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有第一端。一軸使內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端樞轉(zhuǎn)地連接到外結(jié)構(gòu)，這樣內(nèi)結(jié)構(gòu)可以在外結(jié)構(gòu)內(nèi)圍繞該軸旋轉(zhuǎn)。至少一個扭力彈簧安裝在該軸的無阻礙側(cè)，該扭力彈簧相對于外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)。當(dāng)阻礙側(cè)上的外結(jié)構(gòu)從第二端朝向第一端延伸時，該外結(jié)構(gòu)朝向無阻礙側(cè)偏移而產(chǎn)生第一偏移部分。該第一偏移部分在阻礙側(cè)上提供附加的間隙。
[0025]在一個實施方式中，公開了一種改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)。該改進(jìn)的搖臂組件包括具有帶偏移部分的第一端的外結(jié)構(gòu)，裝配在外結(jié)構(gòu)中的內(nèi)搖臂結(jié)構(gòu)。該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有第一端。軸使內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端樞轉(zhuǎn)連接到外結(jié)構(gòu)，以使內(nèi)結(jié)構(gòu)可以在外結(jié)構(gòu)內(nèi)圍繞該軸旋轉(zhuǎn)。該改進(jìn)的搖臂組件在該軸的一側(cè)上具有至少一個扭力彈簧，以便相對于外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地偏壓內(nèi)結(jié)構(gòu)。當(dāng)在阻礙側(cè)上外結(jié)構(gòu)從第二端朝向第一端延伸時，該外結(jié)構(gòu)朝向無阻礙側(cè)平滑地彎曲。這產(chǎn)生第一偏移部分，該第一偏移部分在阻礙側(cè)上提供附加的間隙。這使得該實施方式可以在阻礙側(cè)裝配到具有阻礙的發(fā)動機(jī)缸蓋中。
[0026]在一個實施方式中，公開了一種改進(jìn)的離散可變氣門升程(DVVL)系統(tǒng)。該改進(jìn)的離散可變氣門升程(DVVL)系統(tǒng)設(shè)計為在單個搖臂中提供兩個離散的氣門升程狀態(tài)。所提出的方法的實施方式涉及上面描述并在圖1B中示出的型號II氣門機(jī)構(gòu)。在此提出的系統(tǒng)的實施方式可以應(yīng)用到轎車發(fā)動機(jī)(在實施例中具有四個氣缸)中，該發(fā)動機(jī)具有電動液壓式油液控制閥、雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)和DVVL切換搖臂。在此描述的DVVL切換搖臂實施例聚焦于切換滾柱指輪隨動器(SRFF)搖臂系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)，它使得在端部樞軸滾柱指輪隨動器氣門機(jī)構(gòu)上能進(jìn)行雙模式離散可變氣門升程。這種切換搖臂構(gòu)型包括用于低升程事件的低摩擦滾柱軸承界面，并對免維護(hù)氣門機(jī)構(gòu)操作保持正常的液壓間隙調(diào)難
iF.0
[0027]模式切換(S卩，從低到高升程或反之)在一個凸輪旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動一圈)內(nèi)完成，使得駕駛者更明確。SRFF防止現(xiàn)有發(fā)動機(jī)設(shè)計中安裝所需頂板的較大改變。凸輪界面的承載表面可以包括用于低升程操作的滾柱軸承和用于高升程操作的類金剛石碳涂層滑塊(滑墊)。本申請的教導(dǎo)可以減少質(zhì)量和慣性矩，同時增大剛度以完成在低和高升程模式中所需的動力性能。
[0028]類金剛石碳涂層(DLC涂層)允許緊湊包裝中的較高滑塊界面應(yīng)力。測試結(jié)果顯示，該技術(shù)是穩(wěn)健的并且滿足所有壽命需要，在一些方面延長到六倍的使用壽命需求。篩選了替代性的材料和表面處理方法，結(jié)果顯示DLC涂層是最可行。本申請?zhí)岢龅募夹g(shù)進(jìn)步在于在DVVL切換搖臂的滑塊上使用類金剛石碳(DLC)涂層。
[0029]系統(tǒng)驗證測試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)滿足動力和耐久性需求。本專利申請還致力于SRFF設(shè)計的耐久性，以用于滿足轎車耐久性需求。對高速、低速、切換和冷起動操作進(jìn)行了大量的耐久性測試。高發(fā)動機(jī)速度測試結(jié)果顯示在發(fā)動機(jī)7000rpm以上有穩(wěn)定的氣門機(jī)構(gòu)動態(tài)。系統(tǒng)耐磨性需求滿足用于切換、滑動、滾動和扭力彈簧界面的壽命終止標(biāo)準(zhǔn)。用于評估磨損的一個重要計量法是監(jiān)視氣門間隙中的變化。耐磨性需要的壽命顯示間隙變化在可接受窗口內(nèi)。機(jī)械方面在包括含有類金剛石碳(DLC)涂層的滑塊界面的所有測試上表現(xiàn)出穩(wěn)健的性能。
[0030]由于柔性且緊湊的包裝，這種DVVL系統(tǒng)可以實施在多氣缸發(fā)動機(jī)中。DVVL布置可以應(yīng)用于活塞驅(qū)動式內(nèi)燃機(jī)上的任何進(jìn)氣或排氣氣門的組合。使能技術(shù)包括OCV、DFHLA、DLC涂層。
[0031]在第二實施方式中，描述了一種改進(jìn)的單凸角停缸(cylinder deactivation)(CDA-1L)系統(tǒng)。該改進(jìn)的單凸角停缸(CDA-1L)系統(tǒng)設(shè)計為停止一個或多個氣缸。在此提出的實施例涉及上述并在圖22中示出的型號II氣門。在此提出的系統(tǒng)的實施方式可以應(yīng)用到轎車發(fā)動機(jī)(在實施方式中具有2的倍數(shù)個氣缸，例如2、4、6、8個)中，該發(fā)動機(jī)具有電動液壓式油液控制閥、雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)和CDA-1L切換搖臂。在此描述的CDA-1L切換搖臂實施例聚焦于切換滾柱指輪隨動器(SRFF)搖臂系統(tǒng)的設(shè)計和改進(jìn)，該系統(tǒng)使得針對端部滾柱指輪隨動器氣門能進(jìn)行升程/無升程操作。這種切換搖臂構(gòu)型包括用于停缸事件的低摩擦滾柱軸承界面，并對免維護(hù)氣門機(jī)構(gòu)操作保持正常液壓間隙調(diào)整。
[0032]用于CDA-1L系統(tǒng)的模式切換在一個凸輪旋轉(zhuǎn)內(nèi)完成，以便對駕駛者更透明。SRFF防止現(xiàn)有發(fā)動機(jī)設(shè)計中安裝所需頂板的較大改變。本申請的教導(dǎo)可以減少質(zhì)量和慣性矩，同時增加剛度以便在升程或無升程模式中實現(xiàn)所需的動力性能。
[0033]CDA-1L系統(tǒng)驗證測試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)滿足動力和耐久性需求。本專利申請還致力于滿足轎車耐久性需求所需的SRFF設(shè)計的耐久性需求。對高速、低速、切換和冷起動操作進(jìn)行大量耐久性測試。高發(fā)動機(jī)速度測試結(jié)果顯示在發(fā)動機(jī)7000rpm以上有穩(wěn)定的氣門機(jī)構(gòu)動力。系統(tǒng)耐磨性需求滿足用于切換、滾動和扭力彈簧界面的壽命終止標(biāo)準(zhǔn)。用于評估磨損的一個重要計量法是監(jiān)視氣門間隙的變化。耐磨性需要的壽命顯示，間隙變化在可接受窗口內(nèi)。機(jī)械方面在全部測試上表現(xiàn)出穩(wěn)健的性能。
[0034]通過柔性且緊湊的包裝，這種CDA-1L系統(tǒng)可以實施在多氣缸發(fā)動機(jī)中。使能技術(shù)包括OCV、DFHLA和專門的扭力彈簧設(shè)計。
[0035]搖臂被描述為用于接合針對每個氣門具有一個升程凸角的凸輪。該搖臂包括外臂、內(nèi)臂、樞轉(zhuǎn)軸、接觸軸承的升程凸角、軸承軸和至少一個軸承軸彈簧。外臂具有第一和第二外側(cè)臂以及構(gòu)造為安裝樞轉(zhuǎn)軸的外樞轉(zhuǎn)軸孔。內(nèi)臂位于第一和第二外側(cè)臂之間，并且第一內(nèi)側(cè)臂和第二內(nèi)側(cè)臂。第一和第二內(nèi)側(cè)臂具有用以容納和保持樞轉(zhuǎn)軸的內(nèi)樞轉(zhuǎn)軸孔以及用于安裝軸承軸的內(nèi)軸承軸通孔。
[0036]樞轉(zhuǎn)軸裝配在內(nèi)樞轉(zhuǎn)軸孔和外樞轉(zhuǎn)軸孔中。
[0037]軸承軸安裝在內(nèi)臂的軸承軸孔中。
[0038]軸承軸彈簧固定到外臂并且與軸承軸偏壓接觸。升程凸角接觸安裝到第一和第二內(nèi)側(cè)臂之間的軸承軸上的軸承。
[0039]另一個實施方式可以描述為用于接觸每個發(fā)動機(jī)氣門具有單升程凸角的凸輪的搖臂。該搖臂包括外臂、內(nèi)臂、構(gòu)造成可以從凸輪的單個升程凸角傳送移動到搖臂的凸輪接觸組件以及至少一個偏壓彈簧。
[0040]搖臂還包括第一外側(cè)臂和第二外側(cè)臂。
[0041]內(nèi)臂置于第一和第二外側(cè)臂之間，并具有第一內(nèi)側(cè)臂和第二內(nèi)側(cè)臂。
[0042]內(nèi)臂通過構(gòu)造為允許內(nèi)臂相對于外臂圍繞樞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動的樞轉(zhuǎn)軸固定到外臂。
[0043]凸輪接觸組件置于第一和第二內(nèi)側(cè)臂之間。
[0044]至少一個偏壓彈簧固定到外臂并且偏壓接觸凸輪接觸組件。
[0045]另一個實施方式可以描述為用于接觸具有單升程凸角的凸輪的停止搖臂。該停止搖臂包括第一端和第二端、外臂、內(nèi)臂、樞轉(zhuǎn)軸、構(gòu)造為可以從凸輪的升程凸角傳送移動到搖臂的升程凸角接觸組件、構(gòu)造為可以選擇性停止搖臂的閂鎖以及至少一個偏壓彈簧。
[0046]外臂包括第一外側(cè)臂和第二外側(cè)臂、用于安裝樞轉(zhuǎn)軸的外樞轉(zhuǎn)軸孔、用于接納升程凸角接觸組件的軸槽，以允許升程凸角接觸元件的空轉(zhuǎn)運行。
[0047]內(nèi)臂置于第一個第二外側(cè)臂之間，并具有第一內(nèi)側(cè)臂和第二內(nèi)側(cè)臂。第一內(nèi)側(cè)臂和第二內(nèi)側(cè)臂具有用于安裝樞轉(zhuǎn)軸的內(nèi)樞轉(zhuǎn)軸孔以及用于安裝升程凸角接觸元件的內(nèi)升程凸角接觸元件孔。
[0048]樞轉(zhuǎn)軸鄰近搖臂的第一端安裝并且置于內(nèi)樞轉(zhuǎn)軸孔和外樞轉(zhuǎn)軸孔中。
[0049]閂鎖設(shè)置成鄰近搖臂的第二端。
[0050]升程凸角接觸元件安裝在內(nèi)臂的升程凸角接觸元件孔和外臂的軸槽中，并處于樞轉(zhuǎn)軸和閂鎖之間。
[0051]偏壓彈簧固定到外臂并且偏壓接觸升程凸角接觸元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]可以理解，圖中所示元件的范圍僅代表范圍中的一個例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是單個元件可以設(shè)計為多個元件或多個元件可以設(shè)計為單個元件。表示為內(nèi)部特征的元件可以實現(xiàn)為外部特征，反之亦然。
[0053]此外，在以下的附圖和說明書中，整個附圖和說明書分別使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件。相應(yīng)地，附圖可能沒有依比例繪制并且某些部件的比例為了方便描述而被放大。
[0054]圖1A示出2012年和2019年發(fā)動機(jī)型號的相關(guān)百分比。
[0055]圖1B示出型號1、型號I1、型號III和型號V氣門機(jī)構(gòu)的一般裝置和市售尺寸。
[0056]圖2不出進(jìn)氣和排氣氣門系布置。
[0057]圖3示出包括DVVL系統(tǒng)的主要部件,包括液壓致動器。
[0058]圖4示出在運行中可以設(shè)置具有三個凸角凸輪的示例性切換搖臂的透視圖。
[0059]圖5是表示針對用于示例DVVL實施例的進(jìn)氣和排氣氣門的凸輪軸曲軸溫度的氣門升程狀態(tài)圖表。
[0060]圖6是用于液壓致動DVVL搖臂組件的系統(tǒng)控制圖表。
[0061]圖7示出搖臂油道和控制閥布置。
[0062]圖8示出用于示例DVVL切換搖臂系統(tǒng)在低升程(未卡鎖)操作期間的液壓致動系統(tǒng)和條件。
[0063]圖9示出用于示例DVVL切換搖臂系統(tǒng)在高升程(卡鎖)操作期間的液壓致動系統(tǒng)和條件。
[0064]圖10示出具有雙液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)的示例切換搖臂組件的側(cè)截面圖。
[0065]圖11是DFHLA的截面圖。
[0066]圖12示出類金剛石碳涂層。
[0067]圖13示出用于感應(yīng)DFHLA球柱塞的位置或相對運動的儀器。
[0068]圖14示出與氣門桿結(jié)合使用以測量氣門相對于已知狀態(tài)移動的儀器。
[0069]圖14A和14B示出使用三個線圈以測量氣門桿運動的第一線性可變差動變換器的剖面圖。
[0070]圖14C和14D示出使用兩個線圈以測量氣門桿運動的第二線性可變差動變換器的剖面圖。
[0071]圖15示出示例切換搖臂的另一個透視圖。
[0072]圖16示出設(shè)計為感應(yīng)位置和/或運動的儀器。
[0073]圖17是描述在高升程和低升程狀態(tài)間的過渡期間，OCV致動電流、致動油壓和氣門升程狀態(tài)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0074]圖17A是描述在閂鎖轉(zhuǎn)換期間，OCV致動電流、致動油壓和閂鎖狀態(tài)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0075]圖17B是描述在另一個閂鎖轉(zhuǎn)換期間，OCV致動電流、致動油壓和閂鎖狀態(tài)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0076]圖17C是描述氣門升程曲線和用于高升程和低升程狀態(tài)的致動油壓之間的關(guān)系的曲線圖。
[0077]圖18是DVVL系統(tǒng)的控制邏輯圖。
[0078]圖19示出示例切換搖臂的分解視圖。
[0079]圖20是描述用于DVVL搖臂組件的低升程和高升程操作的油壓條件和油液控制閥(OCV)狀態(tài)的圖表。
[0080]圖21-22示出表示油溫和閂鎖響應(yīng)時間之間關(guān)系的曲線圖。
[0081]圖23是用于示例DVVL切換搖臂的已有的可變切換窗口的時間圖，在4氣缸發(fā)動機(jī)中，通過兩個OCV的每個控制兩個氣缸致動油壓控制。
[0082]圖24是描述在從高升程到低升程切換之前的閂鎖預(yù)加載的DVVL切換搖臂的側(cè)截面圖。
[0083]圖25是描述在從低升程到高升程切換之前的閂鎖預(yù)加載的DVVL切換搖臂的側(cè)截面圖。
[0084]圖25A是描述當(dāng)在低升程和高升程之間切換時臨界檔位的DVVL切換搖臂的側(cè)截面圖。
[0085]圖26是用于示例DVVL切換搖臂的可變切換窗口和構(gòu)成機(jī)構(gòu)切換時間的擴(kuò)大時間圖，在4氣缸發(fā)動機(jī)中，通過兩個OCV各自控制兩個氣缸的致動油壓控制。
[0086]圖27示出示例切換搖臂的透視圖。
[0087]圖28示出示例切換搖臂的頂視圖。
[0088]圖29示出從圖28中的線29_29截取的截面圖。
[0089]圖30A-30B示出示例扭力彈簧的截面圖。
[0090]圖31示出外臂的底視圖。
[0091]圖32示出閂鎖機(jī)構(gòu)在卡鎖狀態(tài)沿著圖28中線32，33_32，33的截面圖。
[0092]圖33示出閂鎖機(jī)構(gòu)在未卡鎖狀態(tài)的截面圖。
[0093]圖34示出替代性閂鎖銷設(shè)計。
[0094]圖35A-35F示出用于定位銷的數(shù)個阻擋裝置。
[0095]圖36示出示例閂鎖銷設(shè)計。
[0096]圖37示出替代性閂鎖機(jī)構(gòu)。
[0097]圖38-40示出組裝切換搖臂的示例方法。
[0098]圖41示出銷的替代實施方式。
[0099]圖42示出銷的替代實施方式。
[0100]圖43示出切換搖臂的各種間隙測量結(jié)果。
[0101]圖44示出切換搖臂的示例內(nèi)臂的透視圖。
[0102]圖45示出切換搖臂的內(nèi)臂從下方看去的透視圖。
[0103]圖46示出切換搖臂的示例外臂的透視圖。
[0104]圖47示出示例切換搖臂的閂鎖組件的截面圖。
[0105]圖48是切換搖臂的間隙-凸輪軸角度的曲線圖。
[0106]圖49示出示例切換搖臂組件的側(cè)截面圖。
[0107]圖50示出在負(fù)載條件下具有最大偏斜確定區(qū)域的外臂的透視圖。
[0108]圖51示出示例切換搖臂和三凸角凸輪的頂視圖。
[0109]圖52示出示例切換搖臂沿著圖51的線52-52的截面圖。
[0110]圖53示出示例切換搖臂的分解視圖，顯示示例切換搖臂組件的影響慣性的主要部件。
[0111]圖54示出優(yōu)化示例切換搖臂組件的慣性和剛性之間關(guān)系的設(shè)計流程。
[0112]圖55示出用于示例切換搖臂組件設(shè)計迭代的慣性與剛性的特征曲線。
[0113]圖56示出表示示例切換搖臂組件的壓力、偏差、負(fù)載和剛度相對于位置的特征曲線。
[0114]圖57示出表示一些示例切換搖臂組件的剛度相對于慣性的特征曲線。
[0115]圖58示出多DVVL切換搖臂組件的組成部件的剛度和慣性的離散值的可接受范圍。
[0116]圖59是包括DFHLA和氣門的示例切換搖臂組件的側(cè)截面圖。
[0117]圖60示出表示示例切換搖臂組件的組成部件的一些剛度值相對于位置的特征曲線。
[0118]圖61示出示例切換搖臂組件的組成部件的一些質(zhì)量分布相對于位置的特征曲線。
[0119]圖62示出用于測量閂鎖位移的測試臺。
[0120]圖63是用于測試切換搖臂組件的非點火測試臺的視圖。
[0121]圖64是氣門位移相對于凸輪軸角度的曲線。
[0122]圖65示出用于測試切換滾柱指輪隨動器(SRFF)搖臂組件的耐久性的關(guān)鍵測試的層級。
[0123]圖66表示在評估SRFF中經(jīng)過加速老化系統(tǒng)測試周期的測試協(xié)議。
[0124]圖67是表示SRFF耐久性測試的相關(guān)測試時間的餅狀圖。
[0125]圖68表示在測試期間連接并監(jiān)測SRFF的應(yīng)變計。
[0126]圖69是低升程模式的氣門關(guān)閉速率的曲線。
[0127]圖70是氣門下落高度分布。
[0128]圖71顯示臨界檔位相對于凸輪軸角度的分布。
[0129]圖72表示使用前的新外臂的一端。
[0130]圖73示出使用后的外臂的典型磨損。
[0131]圖74示出壽命終止測試中平均扭力彈簧負(fù)載損耗。
[0132]圖75示出加速老化系統(tǒng)測試的總機(jī)械間隙變化。
[0133]圖76示出具有DLC涂層的滑塊的壽命終止，具有最小磨損。
[0134]圖77是采用冠形的凸輪軸表面實施例。
[0135]圖78示出連接到試樣上的支撐搖臂上的一對滑塊。
[0136]圖79A示出DLC涂層在試樣測試中的早期損耗。
[0137]圖79B表示在具有0.2度坡口角度的最大設(shè)計下測試的一個試樣的典型示例。
[0138]圖80是具有DLC涂層測試試樣的測試壓力水平相對于發(fā)動機(jī)壽命的曲線。
[0139]圖81是表示在覆蓋DLC涂層之前具有拋光或未拋光表面的滑塊在增加發(fā)動機(jī)壽命中的曲線。
[0140]圖82是描述與測試同時進(jìn)行的產(chǎn)品磨削和拋光工藝進(jìn)展的流程圖。
[0141]圖83表示滑塊角度控制相對于三種不同磨具的結(jié)果。
[0142]圖84示出對于三種不同磨具的表面光潔度測量。
[0143]圖85示出在滑塊磨削操作期間六個不同夾具保持外臂的結(jié)果。
[0144]圖86是高升程模式氣門關(guān)閉速率的曲線。
[0145]圖87示出耐久性測試階段。
[0146]圖88示出示例CDA-1L設(shè)計的透視圖。
[0147]圖89A示出具有閂鎖機(jī)構(gòu)和滾柱軸承的示例SRFF-1L系統(tǒng)的部分截面?zhèn)日晥D。
[0148]圖89B示出圖89A的示例SRFF-1L系統(tǒng)的前視圖。
[0149]圖90是表示示例SRFF-1L搖臂組件在排氣或進(jìn)氣氣門的發(fā)動機(jī)設(shè)計。
[0150]圖91示出液壓流體控制系統(tǒng)。
[0151]圖92示出運行中的示例SRFF-1L系統(tǒng)，表現(xiàn)出正常升程發(fā)動機(jī)氣門操作。
[0152]圖93A、93B和93C示出運行中的示例SRFF-1L系統(tǒng)，表現(xiàn)出無升程發(fā)動機(jī)氣門操作。
[0153]圖94示出示例切換窗口。
[0154]圖95示出凸輪軸調(diào)相在切換窗口的作用。
[0155]圖96示出用于SRFF-1系統(tǒng)實施例的閂鎖響應(yīng)時間。
[0156]圖97是示出用于示例SRFF-1系統(tǒng)的在40攝氏度以上的切換窗口時間的曲線。
[0157]圖98是表示用于示例SRFF-1系統(tǒng)的考慮到凸輪軸調(diào)相和油溫的切換窗口時間的曲線。
[0158]圖99示出示例SRFF-1L搖臂組件。
[0159]圖100示出圖99的示例SRFF-1L搖臂組件的分解視圖。
[0160]圖101示出包括DFHLA、氣門桿和凸輪凸角的示例SRFF-1L搖臂組件的側(cè)視圖。
[0161]圖102示出包括DFHLA、氣門桿和凸輪凸角的示例SRFF-1L搖臂組件的端視圖。
[0162]圖103表示在壓力損失情況下的閂鎖再接合特征。
[0163]圖104表示示例SRFF-1L系統(tǒng)的凸輪軸對齊。
[0164]圖105表示施加在使用液壓間隙調(diào)整器的RFF上的力。
[0165]圖106表示在無升程模式中示例SRFF-1L系統(tǒng)的力平衡。
[0166]圖107是表示示例SRFF-1系統(tǒng)的油壓需求的圖表。
[0167]圖108表示示例SRFF-1系統(tǒng)的機(jī)械間隙。
[0168]圖109表示用于三凸角CDA系統(tǒng)以及用于示例SRFF-1L系統(tǒng)的凸輪軸升降型線。
[0169]圖110是表示多搖臂設(shè)計的剛度相對于慣性矩的曲線圖。
[0170]圖111示出示例SRFF-1L系統(tǒng)的進(jìn)氣氣門的產(chǎn)生的底部關(guān)閉速度。
[0171]圖112是表不扭力彈簧測試總結(jié)的圖表。
[0172]圖113是表示泵送測試期間位移和壓力的曲線。
[0173]圖114表示示例SRFF-1L系統(tǒng)經(jīng)過特定測試階段的耐久性和間隙變化。
[0174]圖115是為了清晰移除了部件的現(xiàn)有技術(shù)氣缸蓋的透視圖。
[0175]圖116是圖115的氣缸蓋的正視截面圖。
[0176]圖117是現(xiàn)有技術(shù)的可變氣門升程(VVL)搖臂組件的透視圖。
[0177]圖118是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個方面的、提供可變氣門升程的左(改進(jìn))搖臂組件的透視圖。
[0178]圖119是圖118的改進(jìn)搖臂組件的頂視平面圖。
[0179]圖120是圖118-119的改進(jìn)的搖臂組件400的側(cè)視圖。
[0180]圖121是圖118-120的改進(jìn)的搖臂組件從其鉸鏈(第一)端觀察的端視圖。
[0181]圖122是圖118-121的改進(jìn)的搖臂組件從其閂鎖(第二)端觀察的端視圖。
[0182]圖123是從示出第一和第二偏移區(qū)域的外結(jié)構(gòu)上方看去的平面圖。
[0183]圖124是圖123的外結(jié)構(gòu)的從下方看去的平面圖。
[0184]圖125是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個方面的外結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0185]圖126是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一方面的內(nèi)結(jié)構(gòu)的頂端的視圖。
[0186]圖127是圖126的內(nèi)結(jié)構(gòu)的底端的視圖。
[0187]圖128是圖126-127的內(nèi)結(jié)構(gòu)從頂端看去的視圖。
[0188]圖129是圖126-128的內(nèi)結(jié)構(gòu)從底端看去的視圖。
[0189]圖130是圖126-129的內(nèi)結(jié)構(gòu)從鉸鏈(第一)端觀察的端視圖。
[0190]圖131是圖126-130的內(nèi)結(jié)構(gòu)從閂鎖(第二)端觀察的端視圖。
[0191]圖132是圖118-122的改進(jìn)的搖臂組件被安裝在氣缸蓋中所呈現(xiàn)的透視圖。
[0192]圖133是從另一個視點的、圖118-122的改進(jìn)搖臂組件400的透視圖，其顯示被安裝在氣缸蓋中。

【具體實施方式】
[0193]在此使用的詞語具有它們常規(guī)和普通的含義，除非在本說明書中重新定義，如此在新定義將會取代普通的含義。
[0194]可以理解，在此使用的措辭和術(shù)語目的是說明而不應(yīng)該認(rèn)定為限制。涉及單復(fù)數(shù)形式不是為了限制本公開的系統(tǒng)或方法、它們的組成、行為或元件。此處使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”及它們的變形意思是包括之后列出的事物或等同物以及其他事物。涉及“或”可以理解為包括在內(nèi)，從而任何使用“或”描述的詞組可以理解為單個、多于一個和所有描述詞組。任何涉及前和后、左和右、上和下、高和低是為了方便描述，而不是限制本系統(tǒng)或方法或它們組成為任何一個位置或特定方向。
[0195]如在不同附圖中所述，為了描述的目的結(jié)構(gòu)或部分的一些尺寸相對于其他結(jié)構(gòu)或部分放大，從而，提供描述本發(fā)明主題的一般結(jié)構(gòu)。此外，本發(fā)明主題的各個方面參考在其他結(jié)構(gòu)、部分上成型的結(jié)構(gòu)或部分描述，或者兩者同時。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的，涉及結(jié)構(gòu)形成在另一個結(jié)構(gòu)或部分“之上”或“上”理解為可以涉及另外的構(gòu)件或部分。在此描述的涉及結(jié)構(gòu)或部分形成在另一個結(jié)構(gòu)或部分“上”而沒有中間結(jié)構(gòu)或部分描述為“直接”到構(gòu)件或部分上。類似的，可以理解，當(dāng)元件涉及“連接”、“附裝”、“耦接(聯(lián)接)”到另一個元件時，它可直接連接、附裝、耦接到另一個元件，或存在中間元件。相反，當(dāng)元件涉及“直接連接”、“直接附裝”、“直接耦接”到另一個元件時，不存在中間元件。
[0196]此外，在此使用的相對術(shù)語例如“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下”、“下部”用以描述附圖所示的一個結(jié)構(gòu)或部分與另一個結(jié)構(gòu)或部分的關(guān)系?？梢岳斫?，相對術(shù)語例如“上”、“之上”、“上部”、“頂部”、“下”、“下部”目的是除了圖中所指的方向之外包括裝置的不同方向。例如，如果圖中的裝置旋轉(zhuǎn)，描述為在其他結(jié)構(gòu)或部分“之上”的結(jié)構(gòu)或部分將會改變方向為在其他結(jié)構(gòu)或部分“之下”。類似的，如果圖中的裝置沿著軸旋轉(zhuǎn)，描述為在其他結(jié)構(gòu)或部分“之上”的結(jié)構(gòu)或部分將會改變方向為或其他結(jié)構(gòu)或部分“相鄰”或“左側(cè)”。全文相似的附圖標(biāo)記涉及相似的元件。
[0197]VVA系統(tǒng)實施方式:VVA系統(tǒng)實施方式表示切換裝置、致動方法、分析和控制系統(tǒng)以及共同生成VVA系統(tǒng)的使能技術(shù)的獨特組合。VVA系統(tǒng)實施方式可以包括一種或多種使能技術(shù)。
[0198]1.離散可變氣門升程(DVVL)系統(tǒng)實施方式的說明
[0199]1.DVVL系統(tǒng)概述
[0200]下面將描述凸輪驅(qū)動的、離散可變氣門升程(DVVL)的切換搖臂裝置，該切換搖臂裝置被使用雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)和油壓控制閥(OCV)的組合液壓致動，它將被安裝在型號II氣門機(jī)構(gòu)中的進(jìn)氣氣門上。在可替代實施方式中，這種布置可以應(yīng)用于活塞驅(qū)動式內(nèi)燃機(jī)上的任何進(jìn)氣或排氣氣門的組合。
[0201]如圖2所示，本實施方式中的排氣氣門機(jī)構(gòu)包括固定搖臂810、單凸角凸輪軸811、標(biāo)準(zhǔn)液壓間隙調(diào)整器(HLA)812和排氣氣門813。如圖2和圖3中所示，進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)的部件包括三凸角凸輪軸102、切換搖臂組件100、具有上流體口 506和下流體口 512的雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)IOO以及電液螺線管油壓控制閥組件(OCV)820。0CV820具有入口821以及第一控制口 822和第二控制口 823。
[0202]參考圖2，進(jìn)氣和排氣氣門機(jī)構(gòu)共有某些幾何形狀，包括與HLA812間隔開的氣門813和與DFHLA110間隔開的氣門112。保持共同的幾何形狀使DVVL系統(tǒng)能與現(xiàn)有的或稍稍改進(jìn)的型號II氣缸蓋空間一起組裝，同時使用標(biāo)準(zhǔn)鏈條驅(qū)動系統(tǒng)。如圖4所示，進(jìn)氣和排氣氣門機(jī)構(gòu)兩者共有的另外的部件包括氣門112、氣門彈簧114、氣門彈簧保持器116。氣門鍵和氣門桿密封件(未示出)對于進(jìn)氣和排氣也是共有的。通過保持共同幾何形狀、使用共同部件使得DVVL系統(tǒng)的實施成本最小化。
[0203]圖3所示進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)元件一起工作以開啟具有高升程凸輪軸凸角104、106或低升程凸輪軸凸角108的進(jìn)氣氣門112。高升程凸輪軸凸角104、106設(shè)計為提供相當(dāng)于固定進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)的性能，并且包括沒有升程產(chǎn)生的大致圓形部分、可包括線性升程過度部分的升程部分以及對應(yīng)于最大升程的突出部分。低升程凸輪軸凸角108允許較低氣門升程和早期進(jìn)氣氣門關(guān)閉。低升程凸輪軸凸角108也包括沒有升程產(chǎn)生的大致圓形部分、作為升程過渡的大致線性部分和對應(yīng)于最大升程的突出部分。圖5中的圖片示出氣門升程818相對于曲軸轉(zhuǎn)角817的曲線。凸輪軸高升程曲線814和固定排氣氣門升程曲線815與低升程曲線816形成對比。由曲線816表示的低升程事件在部分節(jié)流操作期間降低進(jìn)氣事件的升程和持續(xù)時間，以便減少節(jié)流損耗并實現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性的改進(jìn)。這也稱為早期進(jìn)氣氣門關(guān)閉，或EIVC。當(dāng)需要全動力運行時，DVVL系統(tǒng)變回高升程曲線814，其與標(biāo)準(zhǔn)固定升程事件相似。從低升程到高升程的轉(zhuǎn)變和反向轉(zhuǎn)變在一個凸輪軸轉(zhuǎn)動周期內(nèi)產(chǎn)生。由曲線815表示的排氣升程事件被固定并以低升程或高升程進(jìn)氣事件相同的方式運行。
[0204]用于控制DVVL切換的系統(tǒng)使用液壓致動。在圖6中示出了本申請教導(dǎo)的實施方式使用的液壓控制和致動系統(tǒng)800。液壓控制和致動系統(tǒng)800設(shè)計為由控制邏輯指揮，輸送液壓流體到機(jī)械閂鎖組件，該機(jī)械閂鎖組件為高升程狀態(tài)和低升程狀態(tài)之間提供切換。當(dāng)機(jī)械切換過程初始化時由發(fā)動機(jī)控制單元825控制。所示液壓控制和致動系統(tǒng)800用于前文所述進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)上的四氣缸直列II型發(fā)動機(jī)中，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚的是，控制和致動系統(tǒng)可以應(yīng)用于其他“型號”的發(fā)動機(jī)和不同數(shù)量的氣缸。
[0205]前文提及的用于在此描述的DVVL系統(tǒng)中的一些使能技術(shù)可以和在此描述的DVVL系統(tǒng)部件組合使用，從而打破唯一的組合，其中的一些將在此描述:
[0206]2.DVVL系統(tǒng)使能技術(shù)
[0207]用于該系統(tǒng)中的一些技術(shù)以不同的應(yīng)用具有多種用途，它們在此被描述為在此公開的DVVL系統(tǒng)的部件。這些包括:
[0208]2.1油壓控制閥(OCV)和油壓控制閥組件
[0209]現(xiàn)在參見圖7-9，OCV是一種控制裝置，它引導(dǎo)或不引導(dǎo)加壓液壓流體以引發(fā)搖臂100在高升程模式和低升程模式之間切換。OVC的致動和停止(使之不活動)通過控制裝置信號866引發(fā)。一個或多個OVC可以包裝在一個模塊中以形成組件。在一個實施方式中，OVC組件820包括包裝在一起的兩個螺線管型0VC。在這個實施方式中，控制裝置提供信號866到OVC組件820，引發(fā)該組件提供高壓(在實施方式中，至少2巴的油壓)或低壓(在實施方式中，0.2-0.4巴)油至油壓控制通道(廊道)802、803，以使切換搖臂100處于低升程或高升程模式，分別如圖8和9所示。這種OCV組件820實施方式的進(jìn)一步描述包含在以下段落中。
[0210]2.2雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)
[0211]一些液壓間隙調(diào)節(jié)裝置的存在是為了保持發(fā)動機(jī)中的間隙。對于DVVL切換搖臂100(圖4)，需要傳統(tǒng)的間隙管理，但傳統(tǒng)HLA裝置不足以為切換提供必須的油流需求、經(jīng)受在運行期間由組件100施加的相關(guān)側(cè)面負(fù)載以及裝配到受限制的包裝空間。描述了一種與切換搖臂100 —起使用的緊湊雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)，它具有用以提供低消耗的優(yōu)化油流壓力的一系列參數(shù)和形狀以及用以管理側(cè)面負(fù)載的一系列參數(shù)和形狀。
[0212]如圖10所示，球柱塞端601裝配在球座502中，該球座在所有方向上允許自由旋轉(zhuǎn)。在某些運行模式中這允許球柱塞端601的側(cè)面和可能的不對稱負(fù)載，例如當(dāng)從高升程到低升程切換時或反之亦然。與用于HLA裝置的典型球端柱塞相比，DFHLAl 10球柱塞端601由更薄的材料構(gòu)建以經(jīng)受側(cè)面負(fù)載，圖11中示出柱塞厚度510。
[0213]為球柱塞端601選擇的材料還可以具有更高許用動力應(yīng)力負(fù)載，例如鉻釩合金。
[0214]DFHLAl 10中的液壓流動路徑設(shè)計為高流動和低壓降，以確保恒定液壓切換和減小的泵送損耗。如圖11中所示，DFHLA安裝在發(fā)動機(jī)中的尺寸設(shè)計成密封外表面511的圓柱容納座中。圓柱容納座結(jié)合第一油流通道504以形成具有特定截面區(qū)域的閉合流體路徑。
[0215]如圖11中所示，優(yōu)選實施方式包括四個油流口 506(只示出兩個)，它們以等間距方式圍繞第一油流通道504的基部布置。此外,兩個第二油流通道508以等間距方式圍繞球柱塞端601布置，并且通過油流口 506流體連通第一油流通道504。油流口 506和第一油流通道504的尺寸設(shè)計成具有特定區(qū)域(面積)，并且圍繞DFHLAl 10的體部隔開，以確保從第一油流通道504到第三油流通道509的均勻油液流動并且使壓降最小化。第三油流通道509的尺寸設(shè)計成聯(lián)合從多個第二油流通道508來的油流。
[0216]2.3類金剛石碳涂層(DLCC)
[0217]描述一種類金剛石碳涂層(DLCC)涂覆，該涂覆可以降低已處理部分之間的摩擦，并且同時提供必要的耐磨和負(fù)載特性。已知類似的涂覆材料和方法，當(dāng)與VVA系統(tǒng)一起使用時它們都不足以滿足一些需求。例如，I)足夠的硬度，2)具有適合的負(fù)荷承載能力，3)在運行環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定，4)應(yīng)用于溫度不超過部件退火溫度的工藝中，5)滿足發(fā)動機(jī)壽命需求，和6)相比于鋼界面上的鋼提供降低的摩擦。
[0218]描述一種滿足上述需求的獨特的DLC涂層工藝。選擇的DLC涂層來自含氫非晶碳或類似材料。DLC涂層包括圖12所示的數(shù)個層。
[0219]1.第一層是鉻附著層701，它作為金屬接收表面700和下一層702之間的結(jié)合劑。
[0220]2.第二層702是氮化鉻，它為基體金屬接收表面700和DLC涂層之間的界面增加了延展性。
[0221]3.第三層703是碳化鉻和含氫非晶碳的組合，它使DLC涂層結(jié)合到氮化鉻層702。
[0222]4.第四層704包括含氫非晶碳，它提供硬質(zhì)功能磨損界面。
[0223]層701-704的組合厚度在2_6微米之間。DLC涂層不能直接施加到金屬接收表面700。為了滿足耐久性需求并且為了第一鉻附著層701適當(dāng)附著到金屬接收表面700，向基體接收表面700機(jī)械地施加非常專門的表面精整(拋光)。
[0224]2.4感應(yīng)和測量
[0225]可使用利用傳感器進(jìn)行的信息采集來核實切換模式、識別錯誤條件或提供所分析并用于切換邏輯和正時的信息。以下描述可被使用的一些傳感裝置。
[0226]2.4.1雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA)移動
[0227]可變氣門致動器(VVA)技術(shù)設(shè)計為在發(fā)動機(jī)運行期間使用切換裝置例如DVVL切換搖臂或停缸(CDA)搖臂改變氣門升程曲線。當(dāng)使用這些裝置時，氣門升程的狀態(tài)是確認(rèn)成功的切換操作或檢測錯誤條件/故障的重要信息。
[0228]使用DFHLA在采用切換搖臂組件例如DCA或DVVL的VVA系統(tǒng)中管理間隙和為切換供給液壓流液體。如圖10的截面圖所示，對DVVL搖臂組件100的常規(guī)間隙調(diào)整(詳細(xì)說明在以下段落中)使得球柱塞601在高升程以及低升程操作期間保持與內(nèi)臂122容納座接觸。球柱塞601設(shè)計為當(dāng)負(fù)載在高升程狀態(tài)和低升程狀態(tài)之間變化時根據(jù)需要移動。圖13中與已知運行狀態(tài)對比的移動的測量結(jié)果514可以確定間隙位置狀態(tài)。在一個實施方式中，非接觸開關(guān)513位于HLA外體部和球柱塞圓柱體部之間。第二示例可以包括霍爾效應(yīng)傳感器，該霍爾效應(yīng)傳感器安裝成允許測量由某些移動514產(chǎn)生的磁場變化。
[0229]2.4.2氣門桿移動
[0230]可變氣門致動器(VVA)技術(shù)設(shè)計為在發(fā)動機(jī)運行期間使用切換裝置例如DVVL切換搖臂改變氣門升程曲線。氣門升程的狀態(tài)是確認(rèn)成功的切換操作或檢測錯誤條件/故障的重要信息。為了此功能可使用氣門桿位置和相對移動傳感器。
[0231]圖14、14A中示出監(jiān)測VVA切換的狀態(tài)以及確定是否出現(xiàn)切換故障的一個實施方式。根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的一個方面，線性可變差動變換器(LVDT)型轉(zhuǎn)換器可以將它所機(jī)械耦接的氣門872的直線運動轉(zhuǎn)換為對應(yīng)電信號。LVDT線性位置傳感器容易獲得，它可以測量小到百萬分之幾英寸到幾英寸的移動。
[0232]圖14A示出安裝在氣門桿引導(dǎo)件871中的典型LVDT的部件。LVDT內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括初級線圈(繞組)899，該初級線圈處于一對相同纏繞的二級線圈897、898之間。在實施方式中，線圈897、898、899纏繞在形成于氣門弓丨導(dǎo)件體部871中的中空凹陷中，該中空凹陷由薄壁段878、第一端壁895和第二端壁896界定。在這個實施方式中，氣門引導(dǎo)件體部871是位置固定的。
[0233]現(xiàn)在參見圖14、14A和14B，該LVDT裝置的活動元件是獨立的可透磁材料的管狀銜鐵，也稱為芯體873。在實施方式中，芯體873使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ê图庸げ牧侠玷F制造成氣門872桿。
[0234]芯體873在初級線圈899和二級線圈897、898內(nèi)部軸向自由移動，并且機(jī)械地耦接到氣門872，該氣門的位置被測量。芯體873和氣門引導(dǎo)件871在孔內(nèi)沒有物理接觸。
[0235]在操作中，LVDT的初級線圈899被施加適當(dāng)幅度和頻率的交變電流來供能，已知為初級激勵。由此產(chǎn)生的磁通量通過芯體873耦合到相鄰的二級線圈897和898。
[0236]如圖14A中所示，如果芯體873位于二級線圈897、898之間的中途，則相等的磁通量耦合到每個二級線圈，使各線圈897、898中感生的電壓相等。在該基準(zhǔn)中途芯體873位置-它稱為零點，差值電壓輸出基本是零。
[0237]芯體873布置成延伸經(jīng)過線圈899的兩端。如圖14B所示，如果芯體873移動距離870以便與線圈898相比更靠近線圈897，則更多磁通量耦合到線圈897并且更少磁通量耦合到線圈898，從而導(dǎo)致不為零的差值電壓。以這種方式測量差值電壓可以指示氣門872的移動方向和位置。
[0238]在圖14C和14D所示的第二實施方式中，上述LVDT裝置通過去除第二線圈898 (圖14A)而修改。當(dāng)線圈898去除后，線圈897中感應(yīng)的電壓將會相對于芯體873的端部位置874改變。在其中已知氣門872的移動方向和時機(jī)的實施方式中，僅需要一個二級線圈897來測量移動量。如上所述，氣門的芯體873部分可以使用多種方法制作和定位。例如，端部位置874的焊接可以將鎳基非芯體材料接合到鐵基芯體材料，使用直徑的物理減小來定位端部位置874以改變特定位置的磁通量，或可以插入鐵基材料的坯件并將其定位在端部位置 874。
[0239]可以理解，按照公開內(nèi)容，LVDT傳感器部件在一個實例中可以靠近氣門引導(dǎo)件871頂部定位，以允許溫度耗散在該點之下。而這個位置可以高于用于氣門桿制作的典型焊接點，焊縫可以移動或如上所述。芯體873相對于二級線圈897的位置與感生多少電壓成比例。
[0240]LVDT傳感器的在發(fā)動機(jī)運行中上述使用具有一些優(yōu)點，包括I)無摩擦運行-在正常使用中，LVDT的芯體873和線圈組件之間沒有機(jī)械接觸。無摩擦還導(dǎo)致更長的機(jī)械壽命。2)接近無限的分辨率-由于LVDT以電磁耦合原理在無摩擦結(jié)構(gòu)中運行，因此可以測量芯體位置的極小變化，僅受限于LVDT信號調(diào)節(jié)器中的噪音和輸出顯示的分辨率。該特征還導(dǎo)致顯著的可重復(fù)性。3)環(huán)境穩(wěn)健性-用于組裝LVDT的材料和構(gòu)造技術(shù)產(chǎn)生穩(wěn)健、耐用的傳感器，該傳感器適于不同的環(huán)境條件。線圈897、898、899接合后可以用環(huán)氧樹脂封裝入氣門引導(dǎo)件體部871中，產(chǎn)生較好的防潮和防濕性，同樣可以進(jìn)行較大振動載荷和高振動水平。此外，該線圈組件可以密封以防油和防腐蝕環(huán)境。4)零點可重復(fù)性-前文所述，LVDT的零點的位置是非常穩(wěn)定和可重復(fù)的，即使在它的非常寬的操作溫度范圍內(nèi)。5)快的動態(tài)響應(yīng)-常規(guī)運行期間摩擦的消失允許LVDT非常快的響應(yīng)以改變芯體位置。LVDT傳感器的動態(tài)響應(yīng)僅受限于由芯體組件質(zhì)量導(dǎo)致的較小慣性效應(yīng)。在多數(shù)情況下，LVDT傳感系統(tǒng)的響應(yīng)由信號調(diào)節(jié)器的特征決定。6)絕對輸出-LVDT是絕對輸出裝置，而不是增量輸出裝置。這意味著在能量的損失的情況下，從LVDT輸出的位置數(shù)據(jù)不會丟失。當(dāng)測量系統(tǒng)重啟時，LVDT的輸出值會和在發(fā)生電源斷電之前一樣。
[0241]上述氣門桿位置傳感器使用LVDT型轉(zhuǎn)換器以確定氣門桿在發(fā)動機(jī)運行期間的位置。傳感器可以是任何已知的傳感器技術(shù)，包括霍爾效應(yīng)傳感器、可以追蹤氣門桿位置和將監(jiān)視位置報道到E⑶的電子、光學(xué)和機(jī)械傳感器。
[0242]2.4.3部件位置/移動
[0243]可變氣門致動(VVA)技術(shù)設(shè)計為在發(fā)動機(jī)運行期間使用切換裝置例如DVVL切換搖臂改變氣門升程曲線。切換狀態(tài)的變化還可改變VVA組件中組成部件的位置，所述位置為在組件中的絕對位置或彼此相對的位置。可以設(shè)計和實現(xiàn)位置變化測量以監(jiān)視VVA切換的狀態(tài)，并可能地確定是否存在切換故障。
[0244]現(xiàn)在參考圖15-16，示例DVVL切換搖臂組件100可以構(gòu)造為具有用于測量相對移動、動作或距離的精密非接觸傳感器828。
[0245]在一個實施方式中，移動傳感器828靠近第一端101 (圖15),以便針對高升程或低升程模式評估外臂120相對于已知位置的移動。在這個實施例中，移動傳感器828包括圍繞永磁芯體的線圈，并且定位和定向成通過測量當(dāng)鐵材料經(jīng)過其已知磁場時磁通量的變化來檢測移動。例如，當(dāng)磁性(鐵材料)的外臂系桿875經(jīng)過位置傳感器828的永磁場時，磁通量密度被調(diào)整，包括線圈中的感生AC電壓和與對系桿875的接近成比例的電輸出。調(diào)整電壓被輸入到發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)(以下段落中描述)，其中處理器使用邏輯和計算起動搖臂組件10切換操作。在實施方式中，電壓輸出可以是二進(jìn)制的，即電壓信號的不存在或存在指示高升程或低升程。
[0246]可以看到，位置傳感器828可以安放成測量搖臂組件100中其他部件的移動。在第二實施方式中，傳感器828可以置于DVVL搖臂組件100(圖15)的第二端103以評估內(nèi)臂122相對于外臂120的位置。
[0247]第三實施方式可以放置傳感器828以直接評估DVVL搖臂組件100中閂鎖200的位置。閂鎖200和傳感器828可以在處于卡鎖狀態(tài)(高升程模式)時相對于彼此接合和固定，并在未卡鎖(低升程)操作時分開。
[0248]也可使用感應(yīng)傳感器來檢測移動。傳感器877可以是霍爾效應(yīng)傳感器，該傳感器安裝成允許測量移動或不移動，例如氣門桿112的移動或不移動。
[0249]2.4.4壓力特征
[0250]可變氣門致動(VVA)技術(shù)設(shè)計為在發(fā)動機(jī)運行期間使用切換裝置例如DVVL切換搖臂改變氣門升程曲線。由于閂鎖狀態(tài)是ECU的重要輸入-該ECU可以使它執(zhí)行不同的功能例如調(diào)節(jié)燃油/空氣混合以增加耗油里程、減少污染或調(diào)節(jié)怠速和爆振，所以為了正確控制需要用于確認(rèn)成功的切換操作或檢測錯誤狀況或故障的測量裝置或系統(tǒng)。在一些情況中，為了遵守法規(guī)，需要切換狀態(tài)報告和錯誤通知。
[0251]在包括液壓致動DVVL系統(tǒng)800的實施方式中-如圖6中所示，切換狀態(tài)的改變提供有區(qū)別的液壓切換流體壓力特征。由于需要流體壓力以產(chǎn)生起動切換的必要液壓剛度，并且由于液壓流體路徑由具體通道和腔室?guī)缀蔚叵薅?，所以產(chǎn)生可以用于可預(yù)期地確定卡鎖或未卡鎖狀態(tài)或切換故障的特征壓力特征。可描述一些測量壓力并將測量結(jié)果與已知且可接受的運行參數(shù)相比較的實施例?？梢酝ㄟ^檢查數(shù)個切換周期上的流體壓力或評估持續(xù)數(shù)毫秒的單個切換事件而在宏觀層面分析壓力測量結(jié)果。
[0252]現(xiàn)在參照圖6、7和17，示例圖表(圖17)示出當(dāng)切換搖臂100以高升程或低升程運行并在高升程和低升程之間切換時，氣缸I隨時間的氣門升程高度變化882。用于液壓切換系統(tǒng)的對應(yīng)數(shù)據(jù)示為相同時間比例(圖17)，包括使用壓力變換器890測量的上通道802、803中的油壓880，和用于打開和關(guān)閉OVC組件820中螺線管閥822、823的電流881?？梢钥吹?，這種宏觀層面的分析層面清楚地示出OCV切換電流881、控制壓力880和升程882之間在所有狀態(tài)運行期間的相互關(guān)系。例如，在時間0.1，0CV被指令切換，如增大的電流881所示。當(dāng)OCV切換時，增大的控制壓力880導(dǎo)致高升程向低升程切換事件。當(dāng)在一個或多個完整的切換周期上評估操作時，包括OCV和針對搖臂組件100的加壓流體輸送系統(tǒng)的子系統(tǒng)的適當(dāng)操作可被評估?？墒褂闷渌毩y量結(jié)果例如上述氣門桿移動來增強(qiáng)切換故障的確定?？梢钥吹剑@些分析可以針對任何數(shù)量的用于控制一個或多個氣缸的進(jìn)氣和/或排氣氣門的OCV來執(zhí)行。
[0253]使用類似方法，但使用在切換期間在微秒級上測量和分析的數(shù)據(jù)，可提供足夠的詳細(xì)控制壓力信息(圖17A、17B)以獨立評估成功的切換或切換故障，而不必直接測量氣門升程或閂鎖銷移動，在使用該方法的實施例中，通過比較測量壓力瞬態(tài)和在測試期間發(fā)展的已知運行狀態(tài)壓力瞬態(tài)來確定切換狀態(tài)，并且存入E⑶以用于分析。圖17A和17B示出用于產(chǎn)生在DVVL系統(tǒng)中用于切換搖臂的已知運行壓力瞬態(tài)的示例測試數(shù)據(jù)。
[0254]測試系統(tǒng)包括四個如圖3中所示的切換搖臂組件100、OCV組件820 (圖3)、兩個上油壓控制通道802、803(圖6-7)和用以控制控制通道802、803中液壓致動流體的溫度和壓力的閉合回路系統(tǒng)。每個控制通道以規(guī)則的壓力提供液壓流體以控制兩個搖臂組件100。圖17A示出當(dāng)OCV螺線管閥通電以起動從高升程到低升程狀態(tài)的切換時的有效單一測試運行顯示數(shù)據(jù)。安裝測量儀器以測量閂鎖移動1003、控制通道802、803中的壓力880、0CV電流881、液壓流體供給804(圖6-7)中的壓力1001和閂鎖間隙及凸輪間隙。事件的順序如下所述:
[0255].0ms-ECU開啟電流881切換以向OCV螺線管閥通電。
[0256].IOms-如壓力曲線880所示，到OCV螺線管的切換電流881足以將控制通道中的壓力調(diào)節(jié)變高。
[0257].10-13ms-隨著液壓流體從供給804 (圖6_7)流入上控制通道802、803，供給壓力曲線1001減小到由OCV調(diào)節(jié)的壓力以下。作為響應(yīng)，壓力880在控制通道802、803中快速增加。如閂鎖銷移動曲線1003所示，閂鎖銷開始移動。
[0258].13-15ms-當(dāng)流體穩(wěn)定時供給壓力曲線1001回到穩(wěn)定未調(diào)節(jié)狀態(tài)?？刂仆ǖ?02、803中的壓力880增大到通過OCV調(diào)節(jié)的更高壓力。
[0259].15-20ms-當(dāng)加壓液壓流體推動閂鎖完全回位(閂鎖銷移動曲線1002)時，在控制通道802、803中產(chǎn)生壓力880增大/減小瞬態(tài)，并且在OCV未調(diào)節(jié)壓力下液壓流和壓力穩(wěn)定。壓力尖峰1003是這種瞬態(tài)的特征。
[0260]?在12ms和17ms的特定壓力瞬態(tài)可以參見壓力曲線880，該壓力曲線與閂鎖位置1002的突然變化重合。
[0261]圖17B示出當(dāng)OCV螺線管閥失電以起動從低升程到高升程狀態(tài)切換時的有效單一測試運行顯示數(shù)據(jù)。事件的順序如下所述:
[0262].0ms-ECU關(guān)閉電流881以使OCV螺線管閥失電。
[0263].5ms-0CV螺線管移動足夠遠(yuǎn)以引起已調(diào)節(jié)的較低壓力，液壓流體進(jìn)入控制通道802,803中(壓力曲線880)。
[0264].5-7ms-當(dāng)OCV調(diào)節(jié)為更低的壓力時，壓力通道802、803中的壓力如曲線880所示快速減小。
[0265].7-12ms-當(dāng)與低壓力點1005重合時，壓力通道802、803中較低的壓力起動閂鎖移動，如閂鎖移動曲線1002所示。當(dāng)閂鎖彈簧230(圖19)壓縮并且移動閂鎖接合空間內(nèi)的液壓流體時壓力曲線880瞬態(tài)被起動。
[0266].12-15πι8-當(dāng)由閂鎖銷移動曲線1002示出的閂鎖銷移動完成時，重新引入如壓力曲線880中所示的壓力瞬態(tài)。
[0267].15-30ms-控制通道802、803中的壓力穩(wěn)定在OCV調(diào)節(jié)壓力下，如壓力曲線880所示。
[0268]?如上所述，在7-10ms和13_20ms特定壓力瞬態(tài)可以從壓力曲線880中看出，這與閂鎖位置1002的突然變化一致。
[0269]如前文及以下段落中所述，液壓通道、孔、間隙和腔室的固定幾何形狀構(gòu)型以及閂鎖彈簧的剛度是可變的，這與用于改變所調(diào)節(jié)的液壓流壓力的液壓響應(yīng)和機(jī)械切換速度相關(guān)。圖17A和17B中的壓力曲線880描述了一種在可接受范圍內(nèi)運行的DVVL切換搖臂系統(tǒng)。在運行中，壓力增大或減小的特定速率(曲線斜率)是以上述事件的時間為特征的適當(dāng)運行特征。錯誤狀況的例子包括:壓力事件的時間位移示出閂鎖響應(yīng)時間的緩慢惡化，事件發(fā)生速率的變化(壓力曲線斜率變化)，或壓力事件幅度的整個減小。例如，在15-20ms時段中低于預(yù)期壓力增加表示閂鎖沒有完全縮回，可能導(dǎo)致危急的轉(zhuǎn)變。
[0270]這些實施例中的測試數(shù)據(jù)以50psi的油壓和70攝氏度的油溫測量。不同運行環(huán)境中的一系列測試可以提供特征曲線的數(shù)據(jù)庫，以便被ECU用于切換診斷。
[0271]下面描述使用壓力測量結(jié)果來診斷切換狀態(tài)的附加實施例。如圖3所示的DFHLA110用于既管理間隙又供給液壓流體，該液壓流體用于致動使用切換搖臂組件例如CDA或DVVL的VVA系統(tǒng)。如圖52的截面圖所示，用于DVVL搖臂組件100的常規(guī)間隙調(diào)整使得球柱塞601在高升程和低升程運行期間保持與內(nèi)臂組件622的容納座接觸。當(dāng)完全組裝在發(fā)動機(jī)中時，DFHLA110處在固定位置，同時內(nèi)搖臂組件622存在圍繞球頭接觸點611的旋轉(zhuǎn)運動。當(dāng)在高升程和低升程狀態(tài)之間切換時，內(nèi)搖臂組件622的旋轉(zhuǎn)運動和球柱塞負(fù)載615在大小上變化。球柱塞601設(shè)計為當(dāng)負(fù)載和移動變化時補(bǔ)償移動。
[0272]當(dāng)下控制通道805連通下口 512和腔室905 (圖11)時，由該下控制通道中的液壓流體壓力提供用于球柱塞負(fù)載615的補(bǔ)償力。如圖6-7中所示，處于未調(diào)節(jié)壓力的液壓流體從發(fā)動機(jī)氣缸蓋通入下控制通道805中。
[0273]在實施方式中，壓力轉(zhuǎn)換器置于液壓通道805中，該液壓通道供給DFHLAl 10的間隙調(diào)整器部件。壓力轉(zhuǎn)換器可以用于監(jiān)視液壓通道805中的瞬態(tài)壓力變化，該液壓通道當(dāng)從高升程狀態(tài)向低升程狀態(tài)轉(zhuǎn)變或從低升程狀態(tài)向高升程狀態(tài)轉(zhuǎn)變時供給間隙調(diào)整器。通過當(dāng)從一種模式切換到另一種模式時監(jiān)視壓力特征，可以當(dāng)可變氣門致動系統(tǒng)在任何一個位置發(fā)生故障時檢測該系統(tǒng)。壓力特征曲線-在實施例中圖示為壓力相對于毫秒的時間一提供包括幅度、斜率和/或其他參數(shù)的特性形狀。
[0274]例如，圖17C示出進(jìn)氣氣門升程型線曲線814、816相對于毫秒的時間的圖表，加上液壓通道壓力曲線1005、1005相對于相同時間比例的圖表。壓力曲線1006和氣門升程型線曲線816對應(yīng)于低升程狀態(tài)，并且壓力曲線1005和氣門升程型線曲線814對應(yīng)于高升程狀態(tài)。
[0275]在穩(wěn)定狀態(tài)操作期間，壓力特征曲線1005、1006存在周期性特點，具有當(dāng)DFHLA補(bǔ)償交替球柱塞負(fù)載615時導(dǎo)致的獨特峰值1007、1008，所述交替球柱塞負(fù)載是當(dāng)凸輪向下推動搖臂組件以壓縮氣門彈簧(圖3)并且隨著氣門彈簧延伸以關(guān)閉氣門而提供氣門升程時以及當(dāng)凸輪在沒有升程產(chǎn)生的基圓上時形成的。如圖17C所示，瞬態(tài)壓力峰值1006、1007分別對應(yīng)于低升程和高升程型線816、814的頂點。當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定時，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)壓力特征曲線1005、1006。
[0276]如前文和以下段落中所述，DFHLA液壓通道、孔、間隙和腔室的固定幾何形狀構(gòu)型是可變的，這與用于給定液壓流體壓力和溫度的液壓響應(yīng)和壓力瞬態(tài)相關(guān)。圖17C中的壓力特征曲線1005、1006描述了一種在可接受范圍內(nèi)運行的DVVL切換搖臂系統(tǒng)。在操作中，壓力增大或減小的某些速率(曲線斜率)、頂點壓力值和頂點壓力相對于最大升程的時間同樣是以切換事件的時間為特征的適當(dāng)操作的特征。錯誤狀況的例子可以包括壓力事件的時間位移，事件發(fā)生比率的變化(壓力曲線斜率變化)，突然的不期望的壓力瞬態(tài)或壓力事件幅度的整個減小。
[0277]不同運行環(huán)境中的一系列測試可以提供由ECU用于切換診斷的特征曲線的數(shù)據(jù)庫?；谙到y(tǒng)構(gòu)型和車輛指令可以使用壓力的一個或幾個值。所監(jiān)視的壓力軌跡可以與標(biāo)準(zhǔn)軌跡相比較以確定何時系統(tǒng)出現(xiàn)故障。
[0278]3.切換控制和邏輯
[0279]3.1發(fā)動機(jī)實施
[0280]下面描述DVVL液壓流體系統(tǒng)，該系統(tǒng)以受控的壓力輸送發(fā)動機(jī)油液到圖4所示的DVVL切換搖臂100，該系統(tǒng)可安裝在四氣缸發(fā)動機(jī)中型號II氣門機(jī)構(gòu)中的進(jìn)氣氣門上。在替代性實施方式中，該液壓流體輸送系統(tǒng)可以應(yīng)用于活塞驅(qū)動內(nèi)燃機(jī)上進(jìn)氣或排氣氣門的任何組合。
[0281]3.2通向搖臂組件的液壓流體輸送系統(tǒng)
[0282]參考圖3、6和7，液壓流體系統(tǒng)以受控的壓力向DVVL切換搖臂100 (圖4)輸送發(fā)動機(jī)油液。在該布置中，來自氣缸蓋801的非壓力調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)油液供給入HLA下供給通道805。如圖3所示，該油液總是與DFHLA的下供給入口 512流體連通，在該處它用于執(zhí)行正常的液壓間隙調(diào)整。從氣缸蓋801而來的非壓力調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)油液還供給到油壓控制閥組件入口 821。如前所述，用于該DVVL實施方式的OCV組件820包括兩個獨立致動的螺線管閥，該螺線管閥調(diào)節(jié)來自共同入口 821的油壓。從OCV組件820第一控制出口 822而來的液壓流體供給到第一上通道802，從第二控制口 823而來的液壓流體供給到第二上通道803。第一 OCV針對氣缸一和二確定升程模式，第二 OCV針對氣缸三和四確定升程模式。如圖18中所示和以下段落中描述的，OCV組件820中的氣門的致動由發(fā)動機(jī)控制單元825指引，該單元使用這樣的邏輯，該邏輯基于針對特別物理構(gòu)型、切換窗口和操作條件組所檢測和存儲的信息，例如一定數(shù)量的氣缸和特定的油溫。從上通道802、803而來的經(jīng)壓力調(diào)節(jié)的液壓流體被引入DFHLA上口 506，在該處通過通道509被傳遞到切換搖臂組件100。如圖19中所示，液壓流體通過第一油液通道144連通切換搖臂組件100，并通過第二油液通道146連通閂鎖銷組件201，在該處被用于起動高升程和低升程狀態(tài)之間的切換。
[0283]清除上通道802、803中積累的空氣對在壓力上升時段保持液壓剛度和最小化振動是很重要的。壓力上升時間直接影響切換操作期間的閂鎖移動時間。圖6中所示的被動式放氣口 832、833添加到上通道802、803中的高點，以將積累的空氣排放入氣門蓋下方的氣缸蓋空氣空間。
[0284]3.2.1用于低升程模式的液壓流體輸送
[0285]現(xiàn)在參見圖8，DVVL系統(tǒng)設(shè)計為在低升程模式中從怠速運行到3500rpm。搖臂組件100和三凸角凸輪102的截面圖顯示低升程運行。圖8和19中示出的組件的主要部件包括內(nèi)臂122、滾柱軸承128、外臂120、滑塊130、132、閂鎖200、閂鎖彈簧230、樞轉(zhuǎn)軸118和空轉(zhuǎn)扭力彈簧(lost mot1n tors1n spring) 134、136。對于低升程運行，當(dāng)OCV組件820中的螺線管閥通電時，≥2.0巴的未調(diào)節(jié)油壓經(jīng)過控制通道802、803和DFHLA110供給到切換搖臂組件100。該壓力導(dǎo)致閂鎖200縮回，解鎖內(nèi)臂122和外臂120，并且允許它們獨立移動。高升程凸輪軸凸角104、106(圖3)保持接觸外臂120上的滑塊130、132。這通常稱作空轉(zhuǎn)。由于低升程凸輪型線816(圖5)用于早期氣門關(guān)閉，切換搖臂組件100必須設(shè)計成吸收從高升程凸輪軸凸角104、106 (圖3)而來的所有動作。從空轉(zhuǎn)扭力彈簧134、136 (圖15)而來的力確保外臂120與高升程凸角104、106(圖3)保持接觸。低升程凸角108(圖3)接觸內(nèi)臂122上的滾柱軸承128，在每個低升程早期氣門關(guān)閉型線816(圖5)氣門被打開。
[0286]3.2.2用于高升程模式的液壓流體輸送
[0287]參照圖9，DVVL系統(tǒng)設(shè)計為在高升程模式中從怠速至7300rpm運行。搖臂組件100和三凸角凸輪102的截面圖顯示高升程運行。組件的主要部件示出在圖9和19中，包括內(nèi)臂122、滾柱軸承128、外臂120、滑塊130、132、閂鎖200、閂鎖彈簧230、樞轉(zhuǎn)軸118和空轉(zhuǎn)扭力彈簧134、136。
[0288]OCV組件820中的螺線管閥失電以能夠高升程運行。閂鎖彈簧230使閂鎖200伸出，鎖閉內(nèi)臂122和外臂120。被鎖閉的臂類似固定搖臂起作用。對稱的高升程凸角104、106 (圖3)接觸外臂120上的滑塊130 (132沒有示出)，使內(nèi)臂122圍繞DFHLA100球端601旋轉(zhuǎn)，并在每個高升程型線814(圖5)打開氣門112 (圖4)。在這段時間內(nèi)，從0.2-0.4巴的已調(diào)節(jié)油壓被經(jīng)過控制通道802、803供給到切換搖臂100。維持在0.2-0.4巴的油壓保持油液通道充滿但不使閂鎖200縮回。
[0289]在高升程模式中，DFHLA的雙供給功能對確保氣門機(jī)構(gòu)在最大發(fā)動機(jī)速度下的適當(dāng)間隙補(bǔ)償是重要的。圖9中的下通道805使氣缸蓋油壓連通到下DFHLA 口 512 (圖11)。DFHLA的下部部分設(shè)計作為正常液壓間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。DFHLA110機(jī)構(gòu)設(shè)計為確保液壓具有足夠壓力，以避免充氣并保持在所有發(fā)動機(jī)速度下充滿油液。在該系統(tǒng)中保持液壓剛度和適當(dāng)?shù)臍忾T功能。
[0290]圖20的表格概述了高升程和低升程模式中的壓力狀態(tài)。還示出了從搖臂組件切換功能到DFHLA正常間隙補(bǔ)償功能的液壓分離。在高升程模式(閂鎖伸出并接合)中發(fā)動機(jī)被起動，由于這是默認(rèn)模式。
[0291]3.3運行參數(shù)
[0292]運行DVVL系統(tǒng)中的一個重要因素是從高升程模式向低升程模式切換的可靠控制。DVVL氣門致動系統(tǒng)僅可以在預(yù)定窗口的時間內(nèi)在模式之間切換。如上所述，從高升程模式向低升程模式切換和相反操作由來自使用邏輯的發(fā)動機(jī)控制單元(ECU) 825 (圖18)的信號起動，該邏輯分析存儲的信息，例如用于特定物理構(gòu)型的切換窗口、存儲運行條件和由傳感器收集的處理數(shù)據(jù)。切換窗口時長通過DVVL系統(tǒng)物理構(gòu)型確定，包括氣缸數(shù)量、由單個OCV控制的氣缸數(shù)量、氣缸升程時長、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和液壓控制及機(jī)械系統(tǒng)中固有的閂鎖響應(yīng)時間。
[0293]3.3.1收集的數(shù)據(jù)
[0294]實時傳感器信息包括來自任何數(shù)量傳感器的輸入，如圖6所不的不例DVVL系統(tǒng)800。傳感器可以包括I)氣門桿位移829，它如上文所述的在一個實施方式中使用線性可變差動變換器(LVDT)測量，2)使用霍爾效應(yīng)傳感器或運動檢測器的動作/位置828和閂鎖位置827，3)使用接近開關(guān)、霍爾效應(yīng)傳感器或其他裝置的DFHLA位移826，4)油壓830，5)油溫890。凸輪軸旋轉(zhuǎn)位置和速度可以直接收集或從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器推斷。
[0295]在液壓致動的VVA系統(tǒng)中，油溫影響用于在系統(tǒng)中切換的液壓系統(tǒng)的剛度，例如CDA和VVL。如果油溫過冷，它的粘度減慢切換時間，導(dǎo)致故障。這種關(guān)系在圖21-22中針對示例DVVL切換搖臂系統(tǒng)示出。準(zhǔn)確的油溫提供最準(zhǔn)確的信息，該油溫取自圖6中所示的傳感器890，該傳感器靠近使用點而不是發(fā)動機(jī)油液曲軸箱。在一個實施例中，VVA系統(tǒng)中的在油壓控制閥(OCV)附近監(jiān)視的油溫必須大于或等于20攝氏度，以便以需要的液壓剛度起動低升程(未卡鎖)操作。測量結(jié)果可以取自任何數(shù)量的市場上可買到的部件，例如熱電偶。油壓控制閥在2010年4月15日公開的美國專利申請US2010/0089347和2010年I月28日公開的US2010/0018482中被進(jìn)一步描述，這兩個文獻(xiàn)在此整體納入?yún)⒖肌?br> [0296]傳感器信息被送到發(fā)動機(jī)控制單元(E⑶)825以作為實時運行參數(shù)(圖18)。
[0297]3.3.2儲存的信息
[0298]3.3.2.1切換窗口算法
[0299]機(jī)械切換窗口:
[0300]圖4中所示三凸角凸輪的每個凸角的形狀包括沒有升程產(chǎn)生的基圓部分605、607、609，用于在升程事件之前產(chǎn)生機(jī)械間隙的過渡部分，和使氣門112移動的升程部分。對于安裝在系統(tǒng)800 (圖6)中的示例DVVL切換搖臂100，當(dāng)閂鎖上沒有阻止其運動的負(fù)載時，高升程和低升程之間的切換可以僅發(fā)生在基圓運行期間。在以下段落中對該機(jī)構(gòu)進(jìn)一步描述?；鶊A運行的無升程部分863在圖5中圖示出。DVVL系統(tǒng)800在油溫為20°C及以上以3500發(fā)動機(jī)rpm以內(nèi)的速度在單次凸輪軸轉(zhuǎn)動中切換。在正時窗口或預(yù)定油液條件之外的切換可能導(dǎo)致危急的轉(zhuǎn)換事件，該事件為當(dāng)氣門致動器切換部件或發(fā)動機(jī)氣門上的負(fù)載高于結(jié)構(gòu)設(shè)計的切換承受能力時，在發(fā)動機(jī)周期的某點時發(fā)動機(jī)氣門位置的轉(zhuǎn)變。危急的轉(zhuǎn)換事件可能導(dǎo)致氣門機(jī)構(gòu)和/或其他發(fā)動機(jī)部件的損壞。切換窗口可以進(jìn)一步定義為改變在控制通道中的壓力和從伸出到縮回位置移動閂鎖和相反操作時所需的凸輪軸曲柄角的持續(xù)時間。
[0301]如前所述和圖7所示，DVVL系統(tǒng)具有單個OCV組件820，該組件包括兩個獨立控制的螺線管閥。第一閥控制第一上通道802壓力和為氣缸一和二確定升程模式。第二閥控制第二上通道803壓力和為氣缸三和四確定升程模式。圖23相對于用于氣缸起動順序為(2-1-3-4)的直列四氣缸發(fā)動機(jī)的凸輪軸角示出用于這種OCV組件820(圖3)構(gòu)型的進(jìn)氣氣門正時(升程順序)。氣缸二 851、氣缸一 852、氣缸三853和氣缸四854的高升程進(jìn)氣氣門型線在圖示頂部示出為升程與曲柄角度的比。對應(yīng)氣缸的氣門升程時間繪制在下部中作為升程時間區(qū)域855、856、867和858升程與曲柄角度的比。還示出用于個體氣缸的無升程基圓運行區(qū)域863。前述切換窗口必須確定為在一個凸輪軸轉(zhuǎn)動中移動閂鎖，其中每個OCV構(gòu)造為一次控制兩個氣缸。
[0302]機(jī)械切換窗口可以通過熟悉和改進(jìn)閂鎖移動被優(yōu)化。參照圖24-25，切換搖臂組件100的機(jī)械構(gòu)型提供兩個允許增大有效切換窗口的不同狀況。稱為高升程閂鎖限制的第一狀況當(dāng)通過為打開氣門112而施加的載荷將閂鎖200鎖閉就位時在高升程模式中發(fā)生。稱為低升程閂鎖限制的第二狀況當(dāng)外臂120阻止閂鎖200延伸到外臂120以下時在未卡鎖低升程模式中發(fā)生。這些狀況描述如下:
[0303]高升程閂鎖限制:
[0304]圖24示出其中閂鎖200接合外臂120的高升程事件。當(dāng)氣門克服由氣門彈簧114施加的力而打開時，閂鎖200將力從內(nèi)臂122傳遞到外臂120。當(dāng)彈簧114力通過閂鎖傳遞時，閂鎖200變?yōu)殒i閉在伸出位置。在這種情況下，當(dāng)試圖從高升程模式切換到低升程模式時，由切換OCV施加的液壓壓力不足以克服鎖閉閂鎖200的力，從而防止該閂鎖縮回。這種情況通過在高升程事件結(jié)束和卸載閂鎖200的基圓863 (圖23)操作開始之前允許施加壓力來擴(kuò)大總的切換窗口。當(dāng)力在閂鎖200上釋放時，切換事件可以立即開始。
[0305]低升程閂鎖限制:
[0306]圖25示出其中閂鎖200縮回到低升程模式中的低升程操作。在事件的升程部分中，外臂120阻止閂鎖200，防止其伸出，即使OCV切換，液壓流體壓力降低以回到高升程卡鎖狀態(tài)。這種狀況通過在高升程事件結(jié)束和基圓863 (圖23)操作開始之前允許釋放壓力來擴(kuò)大總的切換窗口。一旦到達(dá)基圓，閂鎖彈簧230可以使閂鎖200延伸。通過在基圓之前釋放壓力來增加總的切換窗口。當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)到基圓時，切換可以立即開始。
[0307]圖26描述與圖23所示相同的信息，但還疊加了在低升程和高升程狀態(tài)間轉(zhuǎn)換期間機(jī)械切換過程完成每個步驟需要的時間。這些步驟代表切換搖臂組件中固有的機(jī)械切換的元件。如圖23所示,發(fā)動機(jī)的起動順序顯示在上部并對應(yīng)于參照氣缸二沿著進(jìn)氣氣門型線851、852、853、854的曲柄角度。在進(jìn)氣凸輪凸角處于基圓863上時閂鎖200必須被移動(被稱為機(jī)械切換窗口 )。由于OCV組件820中每個螺線管閥控制兩個氣缸,切換窗口必須定時以在它們的基圓上時接受兩個氣缸。氣缸二在285度曲柄角回到基圓。閂鎖在氣缸二的下一個升程之前通過690曲柄角度必須完成移動。相似的，氣缸一在465度回到基圓并且必須通過150度完成切換。可以看到，氣缸一和二的切換窗口略微不同。可以看到，第一OCV電觸發(fā)器在氣缸一進(jìn)氣升程事件之前起動切換，第二 OCV電觸發(fā)器在氣缸四進(jìn)氣升程事件之前起動。
[0308]進(jìn)行最壞情況分析以定義在圖26中最大切換速度為3500rpm的切換時間。注意發(fā)動機(jī)可以在更高的7300rpm速度下運行，然而，在3500rpm以上不允許模式切換。氣缸二的總切換窗口為26毫秒，并且分為兩部分:7毫秒高升程/低升程閂鎖限制時間861，和19毫秒機(jī)械切換時間864。10毫秒機(jī)械響應(yīng)時間862對所有氣缸是一致的。15毫秒閂鎖限制時間861對氣缸一來說太長，因為在氣缸一的進(jìn)氣升程事件時OCV切換被起動，并且閂鎖被限制移動。
[0309]一些機(jī)械和液壓制約因素必須適合以滿足總切換窗口。首先，必須避免由在下一個進(jìn)氣升程事件開始之前未完成的切換引起的臨界轉(zhuǎn)變860。其次，試驗數(shù)據(jù)顯示，在最低限度發(fā)動機(jī)油溫20°C下移動閂鎖的最大切換時間為10毫秒。如圖26所示，有19毫秒可用于基圓上的機(jī)械切換864。由于所有測試數(shù)據(jù)都顯示切換機(jī)械響應(yīng)862會在前10毫秒中發(fā)生，不需要全部19毫秒的機(jī)械切換時間864。機(jī)械和液壓制約因素的組合定義了 17毫秒的最壞情況切換時間，它包括閂鎖限制時間861加上閂鎖機(jī)械響應(yīng)時間862。
[0310]DVVL切換搖臂系統(tǒng)設(shè)計為具有裕度以便在9毫秒裕度完成切換。此外，9毫秒裕度可以允許高于3500rpm的速度下的模式切換。氣缸三和四對應(yīng)于氣缸一和二的相同切換時間，不同的是圖26所示的階段。由于從OCV通電到控制通道油壓開始改變的時間保持可預(yù)測，盡管E⑶可以容易地校準(zhǔn)以考慮此變量，但致動OCV組件中螺線管閥所需的電切換時間不計入這次分析。
[0311]如圖4和25A，如果凸輪軸旋轉(zhuǎn)和閂鎖200移動正時與在一個邊緣加載閂鎖200-其中它僅部分接合在外臂120上-的正時一致，則可能產(chǎn)生臨界轉(zhuǎn)換。一旦高升程事件開始，閂鎖200可以滑動并且與外臂120脫離接合。當(dāng)這樣發(fā)生時，由氣門彈簧114的力加速的內(nèi)臂122導(dǎo)致在滾柱軸承128和低升程凸輪凸角108之間的沖擊。臨界轉(zhuǎn)換是不被期望的，因為它會導(dǎo)致?lián)u臂組件100和氣門運動的瞬間失控以及對系統(tǒng)的沖擊。DDVL切換搖臂設(shè)計成滿足值得發(fā)生臨界切換的壽命。
[0312]3.3.2.2存儲的運行參數(shù)
[0313]運行參數(shù)包括存儲的信息，該信息被ECU825(圖18)用于切換邏輯控制，并基于以下段落描述的擴(kuò)展測試期間收集的數(shù)據(jù)。描述已知運行數(shù)據(jù)的一些例子:在實施例中，I)從高升程狀態(tài)向低升程狀態(tài)切換需要20攝氏度的最小油溫，2)大于2巴的最小油壓應(yīng)該存在于發(fā)動機(jī)底殼以用于切換操作，3)閂鎖響應(yīng)切換時間根據(jù)圖21-22繪制數(shù)據(jù)隨油溫變化，4)如圖17所示和前文所述，由液壓切換操作導(dǎo)致的可預(yù)計壓力變化發(fā)生在上通道802、803 (圖6)中并由壓力傳感器890確定,5)如圖5所不和前文所述,相對于曲柄角度(時間)并基于升程型線814、816的已知氣門移動可以被預(yù)設(shè)并存儲。
[0314]3.3控制邏輯
[0315]如上所示，DVVL切換可以僅發(fā)生在一定運行條件下的小預(yù)定窗口時間期間，在正時窗口之外切換DVVL系統(tǒng)可能導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)換事件，該事件可導(dǎo)致氣門機(jī)構(gòu)和/或其他發(fā)動機(jī)部件損壞。由于發(fā)動機(jī)狀況例如油壓、溫度、排放和負(fù)載可能快速變化，可使用高速處理器來分析實時狀況，將它們和已知運行參數(shù)比較來表征工作系統(tǒng)，根據(jù)結(jié)果以確定何時切換，并且發(fā)送切換信號。這些操作可以每秒進(jìn)行數(shù)百或數(shù)千次。在實施方式中，這種計算功能可以由專用處理器或由稱為發(fā)動機(jī)控制單元(ECU)的現(xiàn)有的多功能汽車控制系統(tǒng)進(jìn)行。典型ECU具有用于模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入段，包括微處理器、可編程存儲器和隨機(jī)存儲器的處理段，以及可能包括繼電器、開關(guān)和警示燈致動的輸出段。
[0316]在一個實施方式中，圖6和18中所的發(fā)動機(jī)控制單兀(ECU) 825從多個傳感器接收輸入，例如氣門桿位移829、動作/位置828、閂鎖位置827、DFHLA移動826、油壓830和油溫890。諸如對給定發(fā)動機(jī)速度允許的運行溫度和壓力(圖20)和切換窗口(圖26并且在其他段中所述)的數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。實時收集的信息隨后與存儲的信息對比并且分析以便為E⑶825切換正時和控制提供邏輯。
[0317]在輸入被分析以后，控制信號通過E⑶825輸出到0CV820以初始化切換操作，這可以定時以避免臨界轉(zhuǎn)換同時滿足發(fā)動機(jī)性能目標(biāo)，例如提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。如果需要，E⑶825還提醒駕駛員錯誤狀況。
[0318]4.DVVL切換搖臂組件
[0319]4.1組件說明
[0320]公開了一種切換搖臂，它由加壓流體液壓地致動并用于接合凸輪。外臂和內(nèi)臂配置為傳輸動作到內(nèi)燃機(jī)的氣門。閂鎖機(jī)構(gòu)包括閂鎖、套管和定向構(gòu)件。套管接合閂鎖和內(nèi)臂中的孔，并且還為定向構(gòu)件提供開口，該定向構(gòu)件用于為閂鎖相對于套管和內(nèi)臂提供正確的定向。套管、閂鎖和內(nèi)臂具有用于確定閂鎖的最佳定向的參考標(biāo)記。
[0321]示例切換搖臂100可以在運行期間構(gòu)造成與如圖4所示的三凸角凸輪10—起?？商娲?，相似搖臂實施方式可以構(gòu)造為與諸如兩凸角凸輪的其他凸輪設(shè)計一起工作。切換搖臂100與用于保持液壓間隙調(diào)整的機(jī)構(gòu)和用于供給液壓切換流體到內(nèi)臂122的機(jī)構(gòu)一起構(gòu)造。在實施方式中，雙供給液壓間隙調(diào)節(jié)器(DFHLA) 110執(zhí)行兩種功能。氣門112、彈簧114和彈簧保持器116也同樣與組件一起配置。凸輪102具有第一和第二高升程凸角104、106和低升程凸角108。切換搖臂具有外臂120和內(nèi)臂122，如圖27所示。在運行期間，高升程凸角104、106接觸外臂120,而低升程凸角接觸內(nèi)臂122。凸角導(dǎo)致外臂120和內(nèi)臂122的周期性向下運動。向下的動作通過內(nèi)臂122傳遞到氣門112，從而打開氣門。搖臂100在高升程模式和低升程模式之間可切換。在高升程模式，外臂120卡鎖到內(nèi)臂122。在發(fā)動機(jī)運行期間，高升程凸角周期性地向下推動外臂120。由于外臂120卡鎖到內(nèi)臂122，高升程動作從外臂120傳送到內(nèi)臂122并且進(jìn)一步到氣門112。當(dāng)搖臂100在其低升程模式中時，外臂120未卡鎖到內(nèi)臂122，因此由外臂120呈現(xiàn)的高升程運動未傳遞到內(nèi)臂122。取而代之，低升程凸角接觸外臂120并且產(chǎn)生傳遞到氣門112的低升程動作。當(dāng)從內(nèi)臂122解鎖時，外臂120圍繞軸118樞轉(zhuǎn)，但是不傳遞動作到氣門112。
[0322]圖27示出示例切換搖臂100的透視圖。切換搖臂100僅以示例方式給出，可以理解，本公開主題的切換搖臂100的構(gòu)型不限于在此圖中所示的切換搖臂100的構(gòu)型。
[0323]如圖27中所示，切換搖臂100包括具有第一外側(cè)臂124和第二外側(cè)臂126的外臂120。內(nèi)臂122置于第一外側(cè)臂124和第二外側(cè)臂126之間。內(nèi)臂122和外臂120都安裝在樞轉(zhuǎn)軸118上，該樞轉(zhuǎn)軸鄰近搖臂100的第一端101，它將內(nèi)臂122固定到外臂120，同時還允許內(nèi)臂122相對于外臂120圍繞樞轉(zhuǎn)軸118的旋轉(zhuǎn)自由度。除了具有安裝到外臂120和內(nèi)臂122上的獨立樞轉(zhuǎn)軸118的所示實施方式外，樞轉(zhuǎn)軸118可以是外臂120或內(nèi)臂122的一部分。
[0324]圖27中所示搖臂100具有滾柱軸承128，該滾柱軸承構(gòu)造為接合三凸角凸輪的中心低升程凸角。外臂120的第一和第二滑塊130、132構(gòu)造為接合圖4所示第一和第二高升程凸角104、106。第一和第二扭力彈簧134、136功能為在被高升程凸角104、106移位后向上偏壓外臂120。該搖臂設(shè)計提供彈簧過大扭矩特征。
[0325]外臂的第一和第二超程限制器140、142防止扭力彈簧134、136的過度卷繞，并限制彈簧134、136上的過度應(yīng)力。當(dāng)?shù)蜕棠Ｊ街型獗?20達(dá)到其最大旋轉(zhuǎn)時，超程限制器140、142在第一和第二油道144、146上接觸內(nèi)臂122。在該點，超程限制器140、142和油道144,146之間的干涉阻止外臂120的任何進(jìn)一步向下旋轉(zhuǎn)。圖28表示搖臂100的頂視圖。如圖28所示，超程限制器140、142從外臂120向內(nèi)壁122伸出以與內(nèi)壁122的油道144、146重疊，由此確保超程限制器140、142和油道144、146之間的干涉。如圖29所示，該圖示出沿線29-29截取的截面圖，限制器140的接觸表面143的輪廓設(shè)計成匹配油道144的截面形狀。這在限制器140、142與油道144、146接觸時有助于力的平均分布。
[0326]當(dāng)外臂120如上所述在低升程模式中到達(dá)其最大旋轉(zhuǎn)，在圖15中示出的閂鎖停止件90防止閂鎖伸出以及不正確的鎖閉。此特征可以構(gòu)造為根據(jù)需要、適合于外臂120的形狀。
[0327]圖27示出從搖臂組件100上方看去的透視圖，其中示出根據(jù)本申請教導(dǎo)的一個實施方式的扭力彈簧134、136。圖28是圖27的搖臂組件100的平面視圖。這種設(shè)計示出了具有扭力彈簧134、136的搖臂組件100，扭力彈簧134、136各自圍繞軸118卷繞。
[0328]切換搖臂組件100必須足夠緊湊以裝配在有限的發(fā)動機(jī)空間中而不犧牲性能或耐久性。由其尺寸滿足該設(shè)計的力矩需求的圓形金屬絲卷繞的傳統(tǒng)扭力彈簧在一些實施方式中太寬而不能裝配在外臂120和內(nèi)壁122之間允許的彈簧空間121內(nèi)，如圖28所示。
[0329]4.2扭力彈簧
[0330]現(xiàn)在描述扭力彈簧134、136的設(shè)計和制造工藝,它形成具有由選擇的結(jié)構(gòu)材料制成的大致矩形的金屬絲的緊湊設(shè)計。
[0331]現(xiàn)在參照圖15、28、30A和30B，扭力彈簧134、136由大致梯形的金屬絲397構(gòu)造。該梯形形狀設(shè)計為當(dāng)卷繞加工期間施加力時允許金屬絲397變形為大致矩形形狀。扭力彈簧134、136被卷繞之后，生成金屬絲的形狀可以描述為類似于具有大致矩形截面的第一金屬絲396。圖28中沿著線8的截面示出兩個扭力彈簧134、136實施方式，在截面中描述為多個線圈398、399。在優(yōu)選實施方式中，金屬絲396具有矩形截面形狀，它具有兩個伸長偵牝在此表示為豎直側(cè)402、404和底部403。線卷的豎直側(cè)402和豎直側(cè)403的平均長度與頂部401和底部403的平均長度比值可以是小于I的任何值。這種比率沿著線卷彎曲軸線400比由直徑等于線卷398的頂部401和底部403平均長度的圓形金屬絲卷繞的彈簧線圈產(chǎn)生更大剛度。在替代性實施方式中，截面金屬絲形狀為具有較大上部401和較小底部403的大致梯形的形狀。
[0332]在這種構(gòu)型中，當(dāng)線卷被卷繞時，每個線卷的伸長側(cè)402抵靠前一個線卷的伸長側(cè)402，從而使扭力彈簧134、136保持穩(wěn)定。上述形狀和設(shè)置保持所有線卷在豎直位置，防止它們在壓力下時相互越過或形成角度。
[0333]當(dāng)搖臂組件100運行時，大致矩形或梯形的扭力彈簧134、136-當(dāng)它們?nèi)鐖D30A、30B和圖19所示圍繞軸400彎曲時-產(chǎn)生高的部件應(yīng)力，特別是在上部表面401的拉伸應(yīng)力。
[0334]為滿足耐久性要求，材料和技術(shù)的組合一起被應(yīng)用。例如，扭力彈簧134、136可以由包括鉻釩合金鋼的材料制成，采用這種設(shè)計以改善強(qiáng)度和耐久性。
[0335]扭力彈簧134、136可被加熱并快速冷卻以回火所述彈簧。這降低了剩余應(yīng)力。
[0336]用彈射體沖擊制造扭力彈簧134、136所用的金屬絲396、397的表面，或“噴丸加工(shot peening) ”以將殘余壓縮應(yīng)力加入金屬絲396、397的表面。金屬絲396、397隨后卷繞成扭力彈簧134、136。由于它們被噴丸加工，制造出的扭力彈簧134、136可以比由未進(jìn)行噴丸處理的同樣彈簧承受更大的拉伸應(yīng)力。
[0337]4.3扭力彈簧座
[0338]切換搖臂組件100可以足夠緊湊以便對周圍結(jié)構(gòu)有最小影響地裝配在有限的發(fā)動機(jī)空間內(nèi)。
[0339]切換搖臂100提供扭力彈簧座，該扭力彈簧座具有由所述相鄰組件形成的保持特征。
[0340]參照圖27、19、28和31，如圖31所示，外臂120和內(nèi)臂122的組件形成彈簧座119。該座包括對圖19中的扭力彈簧134、136的端部的整體保持特征119。
[0341]扭力彈簧134、136可以沿著樞轉(zhuǎn)軸118的軸線自由移動。當(dāng)完全組裝時，內(nèi)臂122上的第一和第二凸耳405、406分別保持扭力彈簧134、136的內(nèi)端409、410。外臂120上的第一和第二超程限制器140、142組裝為防止旋轉(zhuǎn)并且分別保持扭力彈簧134、136的外端407、408，而沒有過度的約束或增加材料和部件。
[0342]4.4 外臂
[0343]外臂120的設(shè)計針對運行期間預(yù)期的特定載荷優(yōu)化，而且它對由其他裝置施加或來自其他方向的力矩和彎曲的抵抗可能導(dǎo)致它偏差出其規(guī)格。非運行載荷的示例可以是由處理或機(jī)加工導(dǎo)致。夾緊特征或表面構(gòu)建到部件中，設(shè)計為在磨削滑塊時輔助夾緊和保持工藝，當(dāng)滑塊保持部件固定沒有變形時需要關(guān)鍵的步驟以保持滑塊之間平行。圖15示出另一個搖臂100的透視圖。第一夾緊凸耳150從第一滑塊130的下面凸出。類似地，第二夾緊凸耳(未示出)位于第二滑塊132的下面。在制造過程中，在磨削滑塊130、132期間通過夾具接合夾緊凸耳150。作用力施加到夾緊凸耳150，該力將外臂120限制在適當(dāng)位置，就像作為搖臂組件100的一部分的組裝狀態(tài)。磨削這些表面需要滑塊130、132保持相互平行并且外臂120不變形。在夾緊凸耳150處的夾緊防止在其他夾緊設(shè)置之下時可能發(fā)生在外臂120的變形。例如，在夾緊凸耳150處夾緊，優(yōu)選整體夾緊到外臂120，有助于消除在夾緊時互相擠壓外端臂124、126產(chǎn)生的任何機(jī)械壓力。在另一個實施例中，夾緊凸耳150的位置直接在滑塊130、132之下，導(dǎo)致在外臂120上由研磨機(jī)接觸力產(chǎn)生的力矩幾乎為零至最小力矩。在某些應(yīng)用中，可能需要在外臂120中的其它部分施加壓力，以便最小化變形。
[0344]4.5DVVL 組件運行
[0345]圖19示出圖27和15的切換搖臂100的分解圖。參照圖19和28，當(dāng)組裝時，滾柱軸承128是針滾式組件129的一部分，針滾式組件129可以具有安裝在滾柱軸承128和滾軸182之間的針180。滾軸182通過滾軸通孔183、184安裝到內(nèi)臂122。
[0346]滾柱組件129用于傳送低升程凸輪108的旋轉(zhuǎn)動作到內(nèi)搖臂122，并且繼而傳送動作到未卡鎖狀態(tài)的氣門112。樞轉(zhuǎn)軸118在搖臂100的第一端101處通過軸環(huán)123安裝到內(nèi)臂122并通過樞轉(zhuǎn)軸通孔160、162安裝到外臂120。外臂120相對于內(nèi)臂122在未卡鎖狀態(tài)的空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圍繞樞轉(zhuǎn)軸118產(chǎn)生。在這種情況下空轉(zhuǎn)運動表示外臂120相對于內(nèi)臂122在未卡鎖狀態(tài)的運動。在未卡鎖狀態(tài)中這種動作不向氣門112傳遞凸輪102的第一和第二高升程凸角104、106的旋轉(zhuǎn)動作。
[0347]除滾柱組件129和滑塊130、132以外的其他構(gòu)型也允許從凸輪102傳送動作到搖臂100。例如，光滑不旋轉(zhuǎn)表面(未示出)如滑塊130、132可以放在內(nèi)臂122上以接合低升程凸角108，滾柱組件可以安裝到搖臂100以從高升程凸角104、106傳送動作到搖臂100的外臂120。
[0348]現(xiàn)在參照圖4、19和12，如上所述，示例的切換搖臂100使用三凸角凸輪102。
[0349]為使設(shè)計緊湊，使動態(tài)負(fù)載盡可能靠近無切換搖臂設(shè)計，高升程模式運行期間滑塊130、132用作表面以接觸凸輪凸角104、106?；瑝K在運行期間產(chǎn)生的摩擦比其它設(shè)計例如滾柱軸承多，第一滑塊表面130和第一高升程凸角104之間的摩擦，加上第二滑塊132和第二高升程凸角106之間的摩擦，造成發(fā)動機(jī)效率損失。
[0350]當(dāng)搖臂組件100在高升程模式中，氣門打開事件的全負(fù)載施加到滑塊130、132。當(dāng)搖臂組件100在低升程模式中，氣門打開事件施加到滑塊130、132的負(fù)載很小，但存在。示例切換搖臂100的包裝約束要求每個滑塊130、132的如通過滑塊邊緣長度710、711與凸輪凸角104、106接觸描述的寬度比大多數(shù)現(xiàn)有滑塊界面設(shè)計更窄。這導(dǎo)致比大多數(shù)滑塊界面設(shè)計更高的部件負(fù)載和壓力。摩擦導(dǎo)致對凸輪凸角104、106和滑塊130、132的過度磨損，當(dāng)結(jié)合更高的負(fù)載時可能導(dǎo)致部件過早失效。在示例的切換搖臂組件中，例如類金剛石涂層的涂層用在外臂120上的滑塊130、312上。
[0351]類金剛石涂層(DLC)使示例的切換搖臂100的運行降低摩擦，并且同時為滑塊表面130、132提供必須的磨損和負(fù)載特征?？梢匀菀椎乜闯觯珼LC涂層的優(yōu)點可以應(yīng)用于此組件或其他組件的任何部件表面，例如圖19所示外臂120上的樞轉(zhuǎn)軸表面160、162。
[0352]雖然存在相似的涂層材料和工藝，但它們都不足以滿足以下DVVL搖臂組件的需求:1)足夠的硬度，2)具有合適的負(fù)荷承載能力，3)在運行環(huán)境中化學(xué)穩(wěn)定，4)適合于其中溫度不超過外臂120的退火溫度的工藝，5)滿足發(fā)動機(jī)壽命需求，和6)與鋼界面上的鋼相比提供減小的摩擦。之前所述的DLC涂層工藝滿足以上所列需求，并且應(yīng)用到滑塊表面130、132，所述滑塊表面使用為DLC涂層應(yīng)用研發(fā)的磨輪材料和速度將滑塊表面130、132研磨到最終精度?；瑝K表面130、132同樣被拋光到特定的表面粗糙度，使用幾種技術(shù)中的一種，例如蒸汽珩磨或微粒噴砂。
[0353]4.5.1液壓流體系統(tǒng)
[0354]用于搖臂組件100的液壓閂鎖必須構(gòu)建為裝配到緊湊空間中，滿足切換響應(yīng)時間需求和最小化油泵送損耗。油液在受控的壓力下沿著流體路徑被引導(dǎo)，并且以提供起動閂鎖銷切換所需力和速度的方式應(yīng)用受控的體積。液壓通道需要特定的間隙和尺寸，以使系統(tǒng)具有合適的液壓剛度和產(chǎn)生的切換響應(yīng)時間。液壓系統(tǒng)的設(shè)計必須與包括切換機(jī)構(gòu)例如偏壓彈簧230的其他元件協(xié)作。
[0355]在切換搖臂100中，油液輸送經(jīng)過一系列流體連通腔室并且到達(dá)閂鎖銷組件201，或任何其他液壓致動閂鎖銷機(jī)構(gòu)。如上所述，液壓傳動系統(tǒng)從DFHLAl 10中的油流口 506開始，在該口油液或其他液壓流體以受控的壓力被引入?？墒褂们袚Q裝置例如螺線管閥調(diào)節(jié)壓力。在離開球柱塞端部601后，油或其它加壓流體被從該單一位置引導(dǎo)經(jīng)過上述內(nèi)臂的第一油液通道144和第二油液通道146，該內(nèi)臂具有當(dāng)油液從球座502流過時尺寸為最小化壓力下降的孔-如圖10所示，到達(dá)圖19中的閂鎖銷組件201。
[0356]圖19中示出用于將內(nèi)臂122卡鎖到外臂120的閂鎖銷組件201，在所述實施方式中該閂鎖銷組件201靠近搖臂組件100的第二端103，該閂鎖銷組件201示出為包括在高升程模式中伸出并將內(nèi)臂122固定到外臂120的閂鎖銷200。在低升程模式中，閂鎖200縮回到內(nèi)臂122中，允許外臂120的空轉(zhuǎn)運動。油壓用于控制閂鎖銷200的移動。
[0357]如圖32所示，閂鎖銷組件的一個實施方式顯示,油液通道144、146(圖19所示)與腔室250通過油液開口 280流體連通。
[0358]視運行模式的需要而定，油液被以一定范圍的壓力供給到油液開口 280和閂鎖銷組件201。
[0359]如圖33可以看出，一旦加壓油液被引入到腔室250中，閂鎖200縮回到孔240中，允許外臂120相對于內(nèi)臂122進(jìn)行空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。油液可以在第一整體圓柱表面205和表面241之間傳輸，從第一腔室250到第二腔室420，如圖32所示。
[0360]一些油液通過孔209排出回到發(fā)動機(jī)，進(jìn)入內(nèi)臂122。當(dāng)偏壓彈簧回到卡鎖的高升程狀態(tài)時，隨著該偏壓彈簧230的伸展，剩余油液通過液壓路徑被推回?？梢悦靼?，相似的流動路徑可以用于偏壓正常未卡鎖運行的卡鎖機(jī)構(gòu)。
[0361]通過間隙、公差、孔尺寸、腔室尺寸、彈簧設(shè)計和控制油流的相似標(biāo)準(zhǔn)的組合，閂鎖銷組件設(shè)計管理閂鎖銷響應(yīng)時間。例如，閂鎖銷設(shè)計可以包括一些特征，如具有主動液壓區(qū)域以在給定壓力范圍內(nèi)的公差內(nèi)運行的雙直徑銷、設(shè)計為限制油泵損耗的密封面、或進(jìn)油倒角。
[0362]現(xiàn)在參照圖32-34，閂鎖200包括在有限空間中提供多種功能的設(shè)計特征:
[0363]1、円鎖200使用第一大致圓柱表面205和第二大致圓柱表面206。第一大致圓柱表面205具有的直徑比第二大致圓柱表面206的直徑大。當(dāng)銷200和套管210在孔240中組裝在一起，在不使用任何附加部件的情況下形成腔室250。注意的是，這個空間與油液開口 280流體連通。另外，加壓表面422的區(qū)域-結(jié)合所傳遞的油壓-可被控制以提供必須的力，以便使銷200移動、壓縮偏壓彈簧230并且切換到低升程模式(未卡鎖)。
[0364]2、第一大致圓柱表面205和相鄰孔壁241之間的空間用于使從腔室250流入第二腔室420的油液量最小化。當(dāng)油液在第一大致圓柱表面205和表面241之間從腔室250向第二腔室420輸送時，第一大致圓柱表面205和表面241之間的間隙必須被接近地控制以允許銷200自由移動，而沒有油液泄露和相關(guān)油液泵送損耗。
[0365]3、包裝限制要求沿著銷200的移動軸線的距離最小化。在一些運行環(huán)境中，現(xiàn)有的油液密封面424可能不足以控制在第一大致圓柱表面205和表面241之間從腔室250向第二腔室420輸送的油液的流量。一種環(huán)形密封表面被描述。當(dāng)閂鎖200縮回時，它在它的后表面203觸碰孔壁208。在一個優(yōu)選實施方式中，閂鎖200的后表面203具有平環(huán)形或密封表面207，該表面大致垂直于第一和第二大致圓柱形孔壁241、242并且平行于孔壁208。平環(huán)形表面207抵靠孔壁208形成密封，這減少了通過密封從腔室250的油液泄漏，該密封由円鎖200的第一大致圓柱形表面205和第一大致圓柱形孔壁241形成。密封表面207的區(qū)域尺寸設(shè)計為使由圖32所示密封表面207和孔壁208之間的油膜導(dǎo)致的分離阻力最小，同時保持密封以防止加壓油液在密封表面207和孔壁208之間流動并流出孔209。
[0366]4、在一個閂鎖銷200的實施方式中，進(jìn)油表面426，例如倒角部，提供初始加壓表面區(qū)域，以允許加快切換起動和克服由加壓表面422和套管端427之間的油膜導(dǎo)致的分離阻力。倒角部的尺寸和角度使切換容易起動，而不會由于正常運行期間發(fā)生的油壓變化意外起動。在第二個閂鎖銷200的實施方式中，一系列城堡狀部分428-如圖34所示徑向設(shè)置-提供初始加壓表面區(qū)域，其尺寸設(shè)計為允許加快切換起動和克服由加壓表面422和套管端427之間的油膜導(dǎo)致的分離阻力。
[0367]進(jìn)油表面426還可以通過降低對加壓表面422和套管端427之間分開作用力的需求來減小切換所需的壓力和泵送損耗。這些關(guān)系可以表示為對切換響應(yīng)和泵送損耗的增量改進(jìn)。
[0368]當(dāng)油液流過先前所述的切換搖臂組件100液壓系統(tǒng)時，油壓和油流路徑區(qū)域(面積)和長度之間的關(guān)系大大限制了液壓系統(tǒng)的反應(yīng)時間，這還直接影響了切換響應(yīng)時間。例如，如果高壓油液以高速度進(jìn)入較大空間，其速度立刻降低，從而減小其液壓反應(yīng)時間或強(qiáng)度。這些特別用于操作切換搖臂組件100的關(guān)系的范圍是可以計算的。一種關(guān)系例如可以描述如下:2巴壓力的油液供給到腔室250，在該腔室處油壓-被加壓表面區(qū)域來除-傳遞一個力，該力克服偏壓彈簧230力，并且在10毫秒內(nèi)起動從卡鎖到未卡鎖操作的切換。
[0369]導(dǎo)致適合的液壓強(qiáng)度和響應(yīng)時間-其中最小化的泵送損耗可以從系統(tǒng)設(shè)計變量計算-的特征關(guān)系的范圍可以限定如下:
[0370].油液通道144、146的內(nèi)徑和從球座502到孔280的長度
[0371]?孔280直徑和長度
[0372].加壓表面422的面積
[0373].腔室250在所有運行狀態(tài)中的體積
[0374].第二腔室420在所有運行狀態(tài)中的體積
[0375].由第一大致圓柱形表面205和表面241間的空間產(chǎn)生的截面面積
[0376].密封面424的長度
[0377].平環(huán)形表面207的面積
[0378].孔209的直徑
[0379].由DFHLAl 10供給的油壓
[0380].偏壓彈簧230的剛度
[0381].流動通道504、508、509的截面面積和長度
[0382].進(jìn)油表面426的面積和數(shù)量
[0383].城堡狀部分428的數(shù)量和截面面積。
[0384]前文所述切換搖臂100中液壓裝置的閂鎖響應(yīng)時間被描述為用于一定范圍的條件，例如:
[0385]油溫:1(TC到 12(TC
[0386]油液類型:5w_20weight
[0387]這些條件導(dǎo)致影響閂鎖響應(yīng)時間的一定范圍的油液粘度。
[0388]4.5.2閂鎖銷機(jī)構(gòu)
[0389]搖臂組件100的閂鎖銷機(jī)構(gòu)201提供從高升程到低升程和反之的機(jī)械切換方式。閂鎖銷機(jī)構(gòu)可以設(shè)置為通常處于未卡鎖或卡鎖狀態(tài)。可以描述一些優(yōu)選實施方式。
[0390]在一個實施方式中，用于將內(nèi)臂122卡鎖到外臂120-可在搖臂100的第二端103附近看到-的閂鎖銷組件201在圖19中示出，它包括閂鎖銷200、套管210、定位銷220和閂鎖彈簧230。閂鎖銷組件201設(shè)置為在孔240中安裝在內(nèi)臂122的內(nèi)側(cè)。如下所述，在已組裝的搖臂100中，閂鎖200在高升程模式伸出，以便將內(nèi)臂122固定到外臂120。在低升程模式，閂鎖200縮回到內(nèi)臂122中，允許外臂120的空轉(zhuǎn)運動。如前文所述，通過第一和第二油液通道144、146提供切換油壓，以控制閂鎖200是否卡鎖。塞170插入通道孔172中，以形成靠近第一和第二油液通道144、146的緊壓密封并且允許它們流過油液到卡鎖機(jī)構(gòu) 201。
[0391]圖32示出沿著圖28中的線32、33_32、33的處于卡鎖狀態(tài)的卡鎖機(jī)構(gòu)201的截面圖。閂鎖200置于孔240內(nèi)。閂鎖200具有彈簧孔202，其中插入偏壓彈簧230。閂鎖200具有后表面203和前表面204。円鎖200還具有第一大致圓柱形表面205和第二大致圓柱形表面206。第一大致圓柱形表面205具有比第二大致圓柱形表面206大的直徑。彈簧孔202與表面205、206大致同心。
[0392]套管210具有一個與第一大致圓柱形孔壁241交界的大致圓柱形的外表面211和一個大致圓柱形內(nèi)表面215?？?40具有第一大致圓柱形孔壁241和直徑比第一大致圓柱形孔壁241大的第二大致圓柱形孔壁242。套管210的大致圓柱形外表面211和閂鎖200的第一大致圓柱形表面205接合第一大致圓柱形孔壁241以形成緊壓密封。此外，套管210的大致圓柱形內(nèi)表面215還與閂鎖200的第二大致圓柱形表面206形成緊壓密封。在運行中，這些密封使油壓在腔室250中形成，該腔室圍繞閂鎖200的第二大致圓柱形表面206。
[0393]閂鎖200的默認(rèn)位置-在圖32中示出-是卡鎖位置。彈簧230從孔240向外偏壓閂鎖200到卡鎖位置中。施加到腔室250的油壓使閂鎖200縮回并且使之移動到未卡鎖位置。其他構(gòu)型也是可能的，例如彈簧230在未卡鎖位置中偏壓閂鎖200，孔壁208和后表面203之間油壓的施加導(dǎo)致閂鎖200從孔240向外伸出到卡鎖外臂120。
[0394]在卡鎖狀態(tài)，閂鎖200使外臂120的卡鎖表面214接合臂接合表面213。如圖32所示，外臂120被阻止向下移動并且通過閂鎖200傳動動作到內(nèi)臂122。定向特征部212采用通道的形式，定位銷221通過第一銷開口 217并且隨后通過套管210中第二銷開口 218在外側(cè)從內(nèi)壁122伸入該通道。定位銷221通常是實心和平滑的。保持器222使銷221固定就位。定位銷221防止閂鎖200在孔240內(nèi)過度旋轉(zhuǎn)。
[0395]如前文所述，并參見圖33，一旦引入加壓油液到腔室250中，閂鎖200就縮回到孔240中，允許外臂120相對于內(nèi)臂122進(jìn)行空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。外臂120隨后不再被閂鎖200阻止向下移動，并且具有空轉(zhuǎn)運動。加壓油液通過油液開口 280引入到腔室250，該油液開口與油液通道144、146流體連通。
[0396]圖35A-35F示出用于定位銷221的一些保持裝置。在圖35A中，銷221是具有均勻厚度的圓柱形。如圖35C所示的推緊環(huán)910設(shè)置在位于套管210上的凹陷224中。銷221插入環(huán)910中，導(dǎo)致齒912變形并固定銷221到環(huán)910。然后由于環(huán)910被內(nèi)臂122封閉在凹陷224中，銷22被固定就位。在另一實施例中，如圖35B所示，銷221具有槽902，環(huán)910的齒912壓入該槽內(nèi)以將環(huán)910固定至銷221。在圖3?所示的另一實施方式中，銷221具有槽904，如圖35E所示的E形夾子914或如圖35F所示的弓形E形夾子914可以插入該槽中，以便相對于內(nèi)臂122將銷221固定就位。在另一個實施方式中，金屬絲圈可以用于代替沖壓環(huán)。在組裝期間，E形夾子914置于凹陷224中，并處于套管210插入到內(nèi)臂122的點處，隨后定位銷221穿過夾子910插入。
[0397]圖36中示出示例的閂鎖200。閂鎖200大致分為頭部部分290和體部部分292。前表面204是伸出凸形曲面。這種表面形狀朝向外臂120延伸并且增加閂鎖200的臂接合表面213與外臂120適當(dāng)接合的機(jī)會。臂接合表面213包括大致平坦的表面。臂接合表面213從具有第二大致圓柱形表面206的第一邊界285延伸到第二邊界286并且從具有前表面的邊界287延伸到具有表面232的邊界233。臂接合表面213的在閂鎖200的縱軸A的方向上從表面232延伸最遠(yuǎn)的部分基本等距的位于第一邊界285和第二邊界286之間。相反，臂接合表面213的在円鎖200的縱軸A的方向上從表面232延伸最近的部分基本位于第一邊界285和第二邊界286處。前表面204不必是凸形曲面，而可以是V形表面，或某些其他形狀。該設(shè)置允許閂鎖200在孔240內(nèi)更大的旋轉(zhuǎn)，同時提高閂鎖200的臂接合表面213和外臂120的適當(dāng)接合的可能性。
[0398]替代形式的卡鎖機(jī)構(gòu)201示出在圖37中。中空杯形塞形式的定位塞(定向塞)1000壓配合入套管孔1002中，并且通過伸入定位特征部212中來定位閂鎖200，以防止閂鎖200相對于套管210過度旋轉(zhuǎn)。如以下進(jìn)一步討論的，通過提供使閂鎖200可以在套管200內(nèi)轉(zhuǎn)動的特征部，調(diào)整槽(對齊槽)1004有助于閂鎖200定位在套管210內(nèi)并且最終定位在內(nèi)臂122內(nèi)。調(diào)整槽1004可以作為一種特征部，利用該特征部使閂鎖200旋轉(zhuǎn)，并且還測量它的相對方向。
[0399]參照圖38-40，組裝切換搖臂100的示例方法如下:使定位塞1000壓配合入套管孔1002中，并將閂鎖插入套管210的大致圓柱形內(nèi)表面215。
[0400]閂鎖銷210隨后順時針旋轉(zhuǎn)直到定位特征部212到達(dá)塞1000，在該點特征部212和塞1000之間的干涉防止進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。然后測量角度Al，如圖38所示，它對應(yīng)于臂接合表面213和套筒基準(zhǔn)1010、1012之間的角度，該套筒基準(zhǔn)垂直于套管孔1002對齊。調(diào)整槽1004還可以作為閂鎖200的基準(zhǔn)線，鍵槽1014還可以作為位于套管210上的參照。閂鎖銷200隨后逆時針旋轉(zhuǎn)直到定位特征部212到達(dá)塞1000，從而防止進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。圖39中可見，測量第二角度A2，它對應(yīng)于臂接合表面213和套管基準(zhǔn)1010、1012之間的角度。為了得到Al和A2,逆時針并隨后順指針旋轉(zhuǎn)也是允許的。如圖40所示,一旦插入到內(nèi)臂122中，套管210和銷子組件1200旋轉(zhuǎn)一在內(nèi)臂基準(zhǔn)1020和套管基準(zhǔn)1010、1012之間測量的角度A，從而導(dǎo)致臂接合表面213相對于內(nèi)臂122水平定向，如內(nèi)臂基準(zhǔn)1020所示。旋轉(zhuǎn)的量A應(yīng)當(dāng)選定為使得閂鎖200接合外臂120的可能性最大化。一個這樣的實施例是當(dāng)從內(nèi)臂基準(zhǔn)1020測量時，以A2和Al之差的一半角度旋轉(zhuǎn)子組件1200。在本公開的范圍內(nèi)調(diào)整A的其他量也是可能的。
[0401]銷1000的替代實施方式的剖面在圖41中示出。在此，銷1000是中空的，部分包圍內(nèi)部體積1050。銷具有基本圓柱形的第一壁1030和基本圓柱形的第二壁1040?；緢A柱形的第一壁1030具有直徑Dl,該直徑Dl大于第二壁1040的直徑D2。在圖41所不的一個實施方式中，邊緣1025用于限制銷1000向下移動通過套管210中銷開口 218。在圖42所示第二實施方式中，壓配合限制銷1000向下移動通過套管210中銷開口 218。
[0402]4.6DVVL組件間隙管理
[0403]描述一種管理圖4所示的DVVL切換搖臂組件100的三個或多個間隙值或設(shè)計空隙的方法。該方法可以包括一定范圍制造公差、磨損公差和凸輪凸角/搖臂接觸表面的設(shè)計輪廓。
[0404]DVVL組件間隙說明
[0405]圖4所示的示例搖臂組件100具有一個或多個間隙值,這些必須在組件中的一個或多個位置處被保持。圖4所示的三凸角凸輪102包括三個凸輪凸角、第一高升程凸角104、第二高升程凸角106和低升程凸角108。凸輪凸角104、106、108具有分別包含基圓605、607,609的型線，所述基圓示出為大致圓形并且與凸輪軸同心。
[0406]圖4所示的切換搖臂100設(shè)計為在兩個位置具有小間隙。第一位置-示出在圖43中-是閂鎖間隙602，它是閂鎖墊表面214和臂接合表面213之間的距離。閂鎖間隙602保證閂鎖200不受載荷并且當(dāng)在高升程和低升程模式之間切換時可以自由移動。如圖4、27、43和49所示，間隙的第二示例是第一滑塊130和第一高升程凸輪凸角基圓605之間的距離，它表示為凸輪軸間隙610。當(dāng)在低升程運行期間如圖49所示的滾柱軸承128接觸低升程凸輪基圓609時，凸輪軸間隙610消除滑塊130、132和它們各自的高升程凸輪凸角基圓605,607之間接觸以及相關(guān)摩擦損耗。
[0407]在低升程模式中，在基圓609運行期間凸輪軸間隙610還防止扭力彈簧134、136的力傳送到DFHLAl 10。這允許DFHLAl 10像具有正常液壓間隙補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)搖臂組件一樣運行，其中DFHLA的間隙補(bǔ)償部分是直接從發(fā)動機(jī)油壓通道提供的。如圖47所示，這種動作被切換搖臂組件100內(nèi)的旋轉(zhuǎn)止擋件621、623所促進(jìn)，所述止擋件防止外臂120由于扭力彈簧134、136的力接觸高升程凸角104、106而旋轉(zhuǎn)地足夠遠(yuǎn)。
[0408]如圖43和48所示，總機(jī)械間隙是凸輪軸間隙610和閂鎖間隙602之和。該和影響氣門動作。高升程凸輪軸型線包括打開和關(guān)閉坡面661以補(bǔ)償總機(jī)械間隙612?？倷C(jī)械間隙612中的最小變動在整個發(fā)動機(jī)壽命中對保持性能目標(biāo)是重要的。在特定范圍保持間隙，在生產(chǎn)中嚴(yán)格控制總機(jī)械間隙612的誤差。由于部件磨損涉及總機(jī)械間隙的變化，在整個機(jī)構(gòu)的壽命中允許低程度的部件磨損。大量的耐久性表明通過所分配的磨損余量和總機(jī)械間隙直至測試結(jié)束仍然在特定的極限內(nèi)。
[0409]參照圖48所示圖表，以毫米計的間隙在縱軸，以度計的凸輪軸角設(shè)置在橫軸。氣門升程型線660的線性部分661示出相對于給定凸輪軸角變化的以毫米計的距離的恒定變化，并示出其中接觸表面間的閉合速度恒定的區(qū)域。例如，在氣門升程型線曲線660的線性部分661，當(dāng)搖臂組件100(圖4)從低升程模式向高升程模式切換時，第一滑塊130和第一高升程凸角104(圖43)之間的閉合距離代表恒定速度。使用恒定速度區(qū)域減少了由于加速的沖擊載荷。
[0410]如圖48所示，在恒定速度期間在氣門升程型線曲線660的無升程部分661中沒有氣門升程發(fā)生。如果通過改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計、制造或組裝工藝來減少或嚴(yán)格控制總間隙，則氣門升程型線的線性速度部分的時間需求量降低，這提供了發(fā)動機(jī)管理優(yōu)勢，例如允許氣門更早地打開或發(fā)動機(jī)之間一致的氣門操作。
[0411]如圖43、47和48，個體部件或子組件的設(shè)計和組裝變化可以產(chǎn)生間隙值矩陣，這些值滿足切換正時規(guī)范并降低前文所述需要的恒定速度切換區(qū)域。例如，一個閂鎖銷200自動對準(zhǔn)實施方式可以包括需要10微米的最小化閂鎖間隙602以便起作用的特征部。構(gòu)造為無自動對準(zhǔn)特征部的改進(jìn)的閂鎖200可以設(shè)計為需要5微米的閂鎖間隙602。這種設(shè)計變化減少了 5微米的總間隙，并且減少氣門升程型線660需要的無升程661部分。
[0412]圖43中所示的閂鎖間隙602和凸輪軸間隙610可以以針對圖4中使用其他方式接觸三凸角凸輪102的切換搖臂組件100的任何設(shè)計變化相似的方式被描述。在一個實施方式中，使用類似130的滑塊替代滾柱軸承128 (圖15和27)。在第二實施方式中，類似于128的滾柱用于替代滑塊130和滑塊132。還有其他實施方式具有滾柱和滑塊的組合。
[0413]間隙管理，測試
[0414]如以下段落描述的，用于管理間隙的設(shè)計和制造方法針對期望運行環(huán)境的一定范圍被測試和驗證，以模擬正常運行和代表高應(yīng)力環(huán)境的運行。
[0415]DVVL切換搖臂的耐久性通過持續(xù)性能(例如氣門適當(dāng)?shù)拇蜷_和關(guān)閉)結(jié)合磨損測試來評估。磨損通過量化DVVL切換搖臂上的材料特別是DLC涂層的損失以及系統(tǒng)中機(jī)械間隙的相對量來評估。如以上所述，閂鎖間隙602 (圖43)必需以允許閂鎖銷在內(nèi)外臂之間移動，以便能在由發(fā)動機(jī)電子控制單元(ECU)命令時使高和低升程運行。DVVL切換搖臂上出于任何原因的間隙的增大都會減少有效無升程坡面661 (圖48)，導(dǎo)致氣門機(jī)構(gòu)高的加速度。相對于機(jī)械間隙的磨損規(guī)范設(shè)定為允許限制構(gòu)造部件以在壽命后期保持所需動態(tài)性倉泛。
[0416]例如，如圖43所示，搖臂組件中接觸表面之間的磨損會改變閂鎖間隙602、凸輪軸間隙610及產(chǎn)生的總間隙。影響這些各個值的磨損可以如下描述:1)滾柱軸承128(圖15)和凸輪凸角108(圖4)之間的界面磨損降低總間隙，2)滑塊130、132(圖15)和凸輪凸角104,106(圖4)之間滑動界面的磨損增大總間隙，3)閂鎖200和閂鎖墊表面214之間的磨損增加總間隙。由于軸承界面磨損減小總間隙而閂鎖和滑塊的界面磨損增大總間隙，故在搖臂組件的整個壽命中全部磨損導(dǎo)致最小化的凈總間隙變化。
[0417]4.7DVVL 組件動態(tài)
[0418]傳統(tǒng)搖臂的慣性、重量分布和剛度已被優(yōu)化，以用于涉及運行期間的動態(tài)穩(wěn)定性、氣門桿頭加載和氣門彈簧壓縮的特定范圍的運行速度和作用力。圖4所示的示例切換搖臂100具有與傳統(tǒng)搖臂相同的設(shè)計要求，其中由組件的增加的質(zhì)量和切換功能施加了附加限制。其他因素也必須考慮，包括由于模式切換錯誤導(dǎo)致的沖擊載荷和子組件功能性要求。減少質(zhì)量和慣性但不能有效地進(jìn)行保持結(jié)構(gòu)剛度和抵抗關(guān)鍵區(qū)域中應(yīng)力所需材料分配的設(shè)計導(dǎo)致部件偏離規(guī)范或變得過應(yīng)力，這兩者都是導(dǎo)致較差切換性能和過早部件失效的狀況。圖4所示的DVVL搖臂組件100必須在低升程模式穩(wěn)定在3500rpm并在高升程模式中穩(wěn)定在7300rpm以滿足性能要求。
[0419]如圖4、15、19和27，DVVL搖臂組件100強(qiáng)度在低升程和高升程模式中均被評估。在低升程模式，內(nèi)臂122傳送力以開啟氣門112。內(nèi)臂112的發(fā)動機(jī)包裝空間余量和功能參數(shù)不需要高優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，因為內(nèi)臂剛度大于相同應(yīng)用中的固定搖臂的剛度。在高升程模式，外臂120與內(nèi)臂122—起工作以傳遞作用力來開啟氣門112。有限元分析(FEA)技術(shù)顯示，外臂120是最順從的部件，如圖50中以示例圖中示出垂直偏差670的最大區(qū)域。對這個部件的質(zhì)量分布和剛度優(yōu)化集中在增加滑塊130、132和閂鎖200之間外臂120的垂直段高度上。外臂120的上型線的設(shè)計限制是基于外臂120和高升程凸角104、106的掃描型線之間的間隙。外臂120的下型線的設(shè)計限制基于低升程模式中到氣門彈簧保持器116的間隙。在所述設(shè)計內(nèi)優(yōu)化材料分布約束條件減少垂直偏差和增加剛度，在一個實施例中，大于初始設(shè)計的33%。
[0420]如圖15和52所示，DVVL搖臂組件100設(shè)計為，當(dāng)它圍繞DFHLA110的球柱塞接觸點611樞轉(zhuǎn)時通過盡可能朝向側(cè)部101偏壓組件的質(zhì)量來使慣性最小化。這導(dǎo)致設(shè)置有兩個較大質(zhì)量的組件，樞轉(zhuǎn)軸118和扭力彈簧134、136位于DFHLA110的側(cè)部101附近。通過處于該位置的樞轉(zhuǎn)軸118，閂鎖200位于DVVL搖臂組件100的末端103。
[0421]圖55是比較高升程模式中DVVL搖臂組件100剛度和其他標(biāo)準(zhǔn)搖臂的圖表。對于本申請DVVL搖臂組件100具有比固定搖臂低的剛度；然而，它的剛度在現(xiàn)今生產(chǎn)的相似氣門機(jī)構(gòu)構(gòu)型中使用的搖臂的現(xiàn)有范圍內(nèi)。DVVL搖臂組件100的慣性大約是固定搖臂的慣性的兩倍，然而，它的慣性僅稍高于現(xiàn)今生產(chǎn)的相似氣門機(jī)構(gòu)設(shè)置中使用的搖臂的中值。進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)的全部有效質(zhì)量-包括多DVVL搖臂組件100-比固定進(jìn)氣氣門機(jī)構(gòu)大28%。這些剛度、質(zhì)量和慣性值需要優(yōu)化每個部件和子組件以確保最小化慣性和最大剛度，同時滿足運行設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
[0422]4.7.1DVVL組件動態(tài)詳述
[0423]搖臂組件100的包括總慣性的主要部件在圖53中示出。它們是內(nèi)臂組件622、外臂120和扭力彈簧134、136。正如所指，內(nèi)臂組件622的功能需求，例如它的液壓流體傳遞路徑和它的閂鎖銷機(jī)構(gòu)殼，對于相同的應(yīng)用需要比固定搖臂更硬的結(jié)構(gòu)。在以下描述中，內(nèi)臂組件622被認(rèn)為是單個部件。
[0424]參照圖51-53，圖51示出圖4中搖臂組件100的俯視圖。圖52是沿著圖51中線52-52的截面圖，示出搖臂組件100的負(fù)載接觸點。轉(zhuǎn)動的三凸角凸輪102分配凸輪負(fù)載616到滾柱軸承128或-視運行模式而定-到滑塊130、132。球柱塞端601和氣門桿頭613提供相反的力。
[0425]在低升程模式中，內(nèi)臂組件622傳遞凸輪負(fù)載616到氣門桿頭613，擠壓彈簧114(圖4)，并且開啟氣門112。在高升程模式，外臂120和內(nèi)臂組件622卡鎖在一起。在這種情況中，外臂120傳遞凸輪負(fù)載616到氣門桿頭613，擠壓彈簧114，并且開啟氣門112。
[0426]現(xiàn)在參考圖4和52，搖臂100的總慣性由它的主要部件的慣性之和確定，并當(dāng)它們圍繞球柱塞接觸點611旋轉(zhuǎn)時計算。在示例的搖臂組件100中，主要部件可以限定為扭力彈簧134、136、內(nèi)臂組件622和外臂120。當(dāng)總慣性增加時，氣門桿頭613上的動態(tài)負(fù)載增加，系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性下降。為了最小化氣門桿頭負(fù)載和最大化動態(tài)穩(wěn)定性，所有搖臂組件100的質(zhì)量被朝向球柱塞接觸點611偏壓。可被偏壓質(zhì)量的量由搖臂組件100需要對給定凸輪負(fù)載616、氣門桿頭614和球柱塞負(fù)載615的所需強(qiáng)度限定。
[0427]現(xiàn)在見圖4和52，當(dāng)它們在高升程或低升程狀態(tài)時，搖臂組件100的剛度由內(nèi)臂組件622和外臂120的組合剛度決定。對搖臂組件100上任何給定部位的剛度值可以使用有限元分析(FEA)或其他分析方法計算和形象化，其特征在于剛度相對于沿著測量軸618的位置的圖表。以相似的方式，外臂120和內(nèi)臂組件622的剛度可以使用有限元分析(FEA)或其他分析方法分別計算和形象化。示例描述106示出了剛度相對于沿著測量軸618的位置的一系列特征圖表的這些分析的結(jié)果。正如之前另外的描述，圖50示出外臂120的最大偏斜的圖表。
[0428]現(xiàn)在參照圖52和56，對搖臂組件100上任何給區(qū)域的壓力和偏差可以使用有限元分析(FEA)或其他分析方法計算，并且特征是針對給定凸輪負(fù)載616、氣門桿頭614和球柱塞負(fù)載615的壓力和偏差相對于沿著測量軸618的位置的圖表。以類似的方式，外臂120和內(nèi)臂組件622的壓力和偏差可以使用有限元分析(FEA)或其他分析方法分別計算。圖56中不例性描述不出了針對給定凸輪負(fù)載616、氣門桿頭614和球柱塞負(fù)載615的壓力和偏差相對于沿著測量軸618的位置的一系列特征圖表分析結(jié)果。
[0429]4.7.2DVVL組件動態(tài)分析
[0430]對于壓力和偏差分析，就圖52中所示的負(fù)載位置和量值來描述負(fù)載情況。例如，在高升程模式中的卡鎖搖臂組件100中，凸輪負(fù)載616施加到滑塊130、132。凸輪負(fù)載616由氣門桿頭負(fù)載614和球柱塞負(fù)載615反作用。第一距離632是沿著測量軸618在氣門桿頭負(fù)載614和球柱塞負(fù)載615之間測量的距離。第二距離634是沿著測量軸618在氣門桿頭負(fù)載614和凸輪軸負(fù)載616之間測量的距離。負(fù)載比例是第二距離634除以第一距離632。為了動態(tài)分析，考慮多個值和運行條件用于分析和可能的優(yōu)化。這些可包括三凸角凸輪軸界面參數(shù)、扭力彈簧參數(shù)、總機(jī)械間隙、慣性、氣門彈簧參數(shù)和DFHLA參數(shù)。
[0431]用于評估的設(shè)計參數(shù)可以描述為:
[0432]

【權(quán)利要求】
1.改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)并且包括: 外結(jié)構(gòu)，該外結(jié)構(gòu)具有一第一端； 內(nèi)結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)裝配在該外結(jié)構(gòu)中，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有一第一端； 其中，該內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端樞轉(zhuǎn)地連接到該外結(jié)構(gòu)的第一端，以使該內(nèi)結(jié)構(gòu)能在該外結(jié)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)； 位于該搖臂組件的一側(cè)上的至少一個扭力彈簧，該扭力彈簧相對于該外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)； 其中，該外結(jié)構(gòu)朝向靠近第二端的無阻礙側(cè)偏移，從而產(chǎn)生第一偏移部分以便在該阻礙側(cè)上提供額外間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的改進(jìn)的搖臂組件，其中，當(dāng)外結(jié)構(gòu)在無阻礙側(cè)從第二端朝向第一端伸出時，該外結(jié)構(gòu)向外彎曲遠(yuǎn)離該改進(jìn)的搖臂組件，以便為額外的扭力彈簧提供額外的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個相鄰的扭力彈黃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧施加大約兩倍于傳統(tǒng)VVL或CDA搖臂組件所用的標(biāo)準(zhǔn)扭力彈簧的力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的改進(jìn)的搖臂組件，其中，第一偏移部分的外結(jié)構(gòu)朝向靠近其第二端的無阻礙側(cè)彎曲，以在阻礙側(cè)提供額外間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個扭力彈簧，這兩個扭力彈簧都處在該搖臂組件的相同側(cè)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的改進(jìn)的搖臂組件，其中，這些扭力彈簧以相反的方向卷繞。
8.改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)并且包括: 外結(jié)構(gòu)，該外結(jié)構(gòu)具有一第一端； 內(nèi)結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)裝配在該外結(jié)構(gòu)中，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有一第一端； 軸，該軸使該內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端樞轉(zhuǎn)地連接到該外結(jié)構(gòu)的第一端，以使該內(nèi)結(jié)構(gòu)能在該外結(jié)構(gòu)中圍繞該軸旋轉(zhuǎn)； 至少一個扭力彈簧，該至少一個扭力彈簧安裝在該軸的無阻礙側(cè)上，并且相對于該外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)； 其中，該外結(jié)構(gòu)朝向鄰近其第二端的無阻礙側(cè)偏移，由此產(chǎn)生第一偏移部分以便在阻礙側(cè)上提供額外的間隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)的搖臂組件，其中，當(dāng)外結(jié)構(gòu)在無阻礙側(cè)上從第二端朝向第一端伸出時，該外結(jié)構(gòu)向外彎曲遠(yuǎn)離該改進(jìn)的搖臂組件，以便為額外的扭力彈簧提供額外的間隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個相鄰的扭力彈黃。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧施加大約兩倍于傳統(tǒng)VVL或CDA搖臂組件所用的標(biāo)準(zhǔn)扭力彈簧的力。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該第一偏移部分的外結(jié)構(gòu)朝向鄰近該外結(jié)構(gòu)的第二端的無阻礙側(cè)彎曲，以便在阻礙側(cè)提供額外的間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個扭力彈簧，這兩個扭力彈簧都在搖臂的相同側(cè)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的改進(jìn)的搖臂組件，其中，這些扭力彈簧以相反的方向卷繞。
15.改進(jìn)的搖臂組件，它具有阻礙側(cè)和無阻礙側(cè)并且包括: 外結(jié)構(gòu)，該外結(jié)構(gòu)具有包括偏移部分的第一端； 內(nèi)結(jié)構(gòu)，該內(nèi)結(jié)構(gòu)裝配在該外結(jié)構(gòu)中，該內(nèi)結(jié)構(gòu)也具有第一端； 軸，該軸使該內(nèi)結(jié)構(gòu)的第一端樞轉(zhuǎn)地連接到該外結(jié)構(gòu)，從而該內(nèi)結(jié)構(gòu)能在該外結(jié)構(gòu)中圍繞該軸旋轉(zhuǎn)； 至少一個扭力彈簧，該至少一個扭力彈簧位于該軸的無阻礙側(cè)，并且相對于該外結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)地偏壓該內(nèi)結(jié)構(gòu)； 其中，該外結(jié)構(gòu)朝向該無阻礙側(cè)平滑地彎曲以鄰近該外結(jié)構(gòu)的第二端產(chǎn)生第一偏移部分，由此在該阻礙側(cè)上提供額外的間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的改進(jìn)的搖臂組件，其中，當(dāng)外結(jié)構(gòu)在無阻礙側(cè)上從第二端朝向第一端伸出時，該外結(jié)構(gòu)向外彎曲遠(yuǎn)離該改進(jìn)的搖臂組件以便為額外的扭力彈簧提供額外的間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求 15的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個相鄰的扭力彈簧。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧施加大約兩倍于傳統(tǒng)VVL或CDA搖臂組件所用的標(biāo)準(zhǔn)扭力彈簧的力。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該第一偏移部分的外結(jié)構(gòu)具有彎曲的區(qū)段，該彎曲的區(qū)段朝向外結(jié)構(gòu)的無阻礙側(cè)延伸，以便在阻礙側(cè)上提供額外的間隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的改進(jìn)的搖臂組件，其中，該至少一個扭力彈簧包括兩個扭力彈簧，這兩個扭力彈簧都處在該搖臂組件的相同側(cè)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的改進(jìn)的搖臂組件，其中，這些扭力彈簧以相反的方向卷繞。
【文檔編號】F01L1/18GK104047655SQ201410200602
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月22日
【發(fā)明者】J·E·小麥卡錫 申請人:伊頓公司