[发明专利]用于实现气阀可变驱动的紧凑型空动系统

说明书

本申请是申请号为03813277.x、申请日为2003年4月8日、名称为“用于实现气阀可变驱动的紧凑型空动系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于驱动内燃机中气阀的系统和方法。更具体来讲，本发明涉及这样一种系统和方法：其能为内燃机中的进气阀、排气阀、以及辅助气阀提供可变的驱动。

背景技术

在内燃机中，需要对气阀执行驱动，以便于使发动机输出正的功率。在产生正功的过程中，可开启一个或多个进气阀，以便于将空气和燃料吸入到气缸中进行燃烧。一个或多个排气阀可被开启，以允许燃烧气体从气缸中排出。在产生正功的过程中，进气阀、排气阀、和/或辅助气阀可在各个时刻开启，以便于使气体实现再循环，从而可改善发动机的排放。

在不使用发动机产生正功时，还可利用对发动机气阀的驱动来产生发动机阻滞制动作用，并实现废气再循环(EGR)。在由发动机实施制动的过程中，排气阀可被选择性地开启，以便于将发动机变换成空气压缩机-至少是临时性的。在此情况下，发动机产生出制动马力，有利于减慢车辆的速度。这可提高驾驶员对车辆的控制能力，并能显著减轻车辆常规制动器的磨损。

在许多内燃机中，进气阀和排气阀是由型廓恒定的凸轮进行开闭的，更具体来讲，气阀是由一个或多个固定的凸角进行驱动的，这些凸角是凸轮上的整体组成部分。如果进气阀和排气阀的正时和升程是可变的，则可获得很多益处，这些益处例如是发动机性能指标提高、燃油经济性改善、排放降低、车辆具有更好的驾驶性能。但是，采用型廓恒定的凸轮却很难调整发动机气阀的正时和/或升程量，从而无法根据发动机的各种工况来优化气阀的正时和/或升程，其中的各种工况例如是不同的发动机转速。

人们已提出了一种在凸轮型廓固定的情况下、调整气阀正时和升程的方法，在该方法中，通过在气阀和凸轮之间的气阀连杆机构中设置一“空动(lost motion)”装置来对气阀实现可变的驱动。“空动”这一术语是指这样一类技术方案：利用长度可变的机械、液压或其它的连杆组件来改变由凸轮型廓规定的气阀运动规律。在空动系统中，凸轮的凸角可提供发动机整个工况范围内所需要的“最大”(最长的停驻时间和最大升程)运动量。然后，可将长度可变的系统设置在气阀连杆机构中，使其位于要被开启的气阀与提供最大运动量的凸轮之间，以便于削减或消耗凸轮向气阀施加的部分或全部运动。

该可变长度系统(或空动系统)在完全扩张开时能将凸轮的全部运动都传递给气阀，而在完全回缩时，则不向气阀传递凸轮的任何运动、或只是传递最小量的运动。这种系统和方法的一个实例公开在第5537976和5680841号美国专利中，这两个专利的发明人为Hu，且其受让人与本申请的受让人相同，两专利的内容被接合到本申请中作为参考资料。

在第5680841号美国专利所公开的空动系统中，发动机凸轮轴可带动一主活塞，该活塞可将流体从其液压腔排挤到一从动活塞的液压腔中。从动活塞反过来再作用在发动机的气阀上，以将气阀开启。该空动系统包括一个由电磁线圈触动的阀门，其与连接着主活塞和从动活塞的液压回路相连通。当主活塞受到凸轮上某些凸角的作用时，为了将液压流体保持在回路中，可将电磁阀维持在关闭状态。只要电磁阀保持关闭状态，从动活塞和发动机气阀的运动就直接对应于由主活塞的运动所排出的液压流体，此时，主活塞相应于凸轮凸角对其的作用而往复运动。如果电磁阀被打开，则回路就处于泄流状态，主活塞产生的全部或部分液压压力被回路吸收掉了，而未被作用于从动活塞和发动机气阀上使它们产生位移。

尽管上述的’841号美国专利的确考虑到了采用高速触发阀的情况，但上述的空动系统一般并未采用高速机构来快速地改变空动系统的作用长度。尤其是对于气阀可变驱动(VVA)的情形，需要采用高速空动系统。真正的高速气阀可变驱动技术被理解为具有足够快的动作速度，从而使空动系统能在凸轮一个凸角的运动过程中具有多于一个的作用长度。通过利用高速机构来改变空动系统的长度，可在整个气阀动作期间获得足够精确的控制，从而使气阀在发动机的全工况范围内实现更为优化的动作规律。尽管现有技术中已提出了多种装置来使气阀正时和升程实现各种程度的柔性化，但空动型液压可变气阀驱动技术优异的应用前景已获得了越来越广泛的认可，这种技术的前景在于能使灵活性、低耗能性、以及可靠性获得最佳的组合。