[发明专利]发动机气门致动系统

说明书

本发明涉及一种发动机气门致动系统，包括：具有多个凸轮的凸轮轴、第一控制轴、第二控制轴和多个气门致动单元，每个致动单元进一步包括：（i）至少一套发动机气门和发动机气门回位弹簧；（ii）失动模块，进一步包括可收缩的高压腔，将一个凸轮廓线和高压腔的收缩运动可操作地转换为至少一个发动机气门的相应运动；（iii）液压回路，进一步包括分别受第一控制轴和第二控制轴控制的第一触发阀和第二触发阀。

技术领域

本申请整体涉及发动机气门致动器及相应的方法，特别地利用精确和鲁棒的正时控制的失动机构的致动器。

背景技术

许多系统都可以用于有效地控制发动机气门的正时和升程，以改善发动机性能、燃油经济性、喷射及其他特性。一类系统被称之为失动（lost-motion）系统，在美国专利4,671,221、5,193,494、5,839,400、6,053,136、6,553,950、6,918,364、6,981,476、7,819,100、8,578,901、8,820,276和8,776,738中已有披露。上述每一个失动系统都包括凸轮、主活塞、高压腔、发动机气门驱动机构、起到释放阀或触发阀作用的开/关或两通电磁阀、发动机气门和发动机气门回位弹簧。这些系统中的大部分，如美国专利4,671,221、5,193,494、5,839,400、6,053,136、6,553,950、6,918,364、6,981,476、7,819,100和8,578,901所披露的那样，进一步包括至少一个从动活塞，其通过高压腔中的一腔或一柱液体与主活塞分开，并可操作地连接到发动机气门。还可以增加第二从动活塞以驱动第二发动机气门。凸轮在打开的方向上通过可选的挺筒、主活塞、高压腔和从动活塞驱动发动机气门。发动机气门回位弹簧在关闭方向上将发动机气门回位。凸轮廓线通常限定了气门的位移或升程廓线或升程。典型地，电磁阀为常开阀；必须处于关闭状态才可以维持高压腔的高压，并将凸轮凸角转换成发动机气门位移。当电磁阀关闭得不够早，发动机气门将延迟打开，并损失一些总的可获得的气门运动。当电磁阀在凸轮凸角之前打开，高压腔内流体的快速渗出会导致发动机气门坍塌并提早关闭，损失一些运动或升程。

美国专利4,8,820,276和8,776,738中披露的其他系统进一步包括机械运动传递系统，其进一步包括气门摇臂、枢轴、推杆、杠杆推杆和枢接桥（pivoting bridge）。凸轮通过机械运动传递系统可操作地驱动发动机气门，并与主活塞一起作为可调节的参照点或基础。当主活塞位于其完全伸展的位置时，发动机气门实现其完全升程廓线。当电磁阀关闭太晚或打开太早，发动机气门将损失一些潜在运动。

当发出如图1所示的控制信号19时，电磁阀的实际阀芯位移20并没有准确地跟随该信号。图1中的控制信号19为了便于呈现进行了理想化，而且电磁阀的实际输入电流会有更多的内含和动态，例如为了更快的响应和低能耗而采用峰值-保持（peak-and-hold）控制方式。对于常开阀来说，当其受到激励就会有效且完全关闭，同时其位移20分别达到关闭阈值Xo和最大值Xmax。对于提升阀（poppet valve）来说，阀头完全入座才能形成有效关闭，即Xo=Xmax。对于滑阀来说，通常会包括重叠量以降低泄漏，因此Xo<Xmax。气门在关闭延时T1之后实现有效关闭。在控制气门回位弹簧的操作下，电磁阀关闭后气门以打开延时T2再次打开。延时T1和T2来源于电磁感应、所有运动体的惯性、粘性力、液压力等。对于失动系统的典型电磁阀来说，电磁感应通常是常温（即暖和热）状态下最主要的因素。粘性力在越冷温度下所起到的作用越重要，甚至在极冷温度下起到最主要作用。电磁感应同时还受线圈温度的影响。粘性力也会随着两个运动部件之间的间隙、磨损和动态偏心而变化。液压力随系统条件而变化，在低温时变化更大。

对于失动系统的典型电磁阀来说，T1和T2通常约为几毫秒或更短，取决于设计方案，通常要求较短以具有更好的可控性。在极冷温度下，如零下20℃，T1和T2可能大于10毫秒。