首页 / 专利库 / 驱动系统 / 凸轮控制机构 / 内燃机气门机构

内燃机机构

阅读:121发布:2023-02-16

专利汇可以提供内燃机机构专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且在此披露了一种用于 内燃机 的内燃机气 门 机构。该内燃机包括一个或多个汽缸,这一个或多个汽缸具有一个或多个进气门、一个或多个泄放排气门、以及一个或多个清扫排气门。在一个实例中,该内燃机气门机构包括一个第一气门致动机构以便打开和关闭这些泄放排气门,并且包括一个第二气门致动机构以便打开和关闭这些清扫排气门。,下面是内燃机机构专利的具体信息内容。

1.一种用于发动机的气系统,包括:
用于一个内燃机的一个内燃机气门机构,该内燃机具有至少一个汽缸,该至少一个汽缸具有至少一个进气门、至少一个泄放排气门、以及至少一个清扫排气门;该内燃机气门机构包括一个第一气门致动机构,该第一气门致动机构被构造和安排成致动该至少一个泄放排气门;并且包括一个第二气门致动机构,该第二气门致动机构被构造和安排成致动该至少一个清扫排气门,其中该第一气门致动机构是与该第二气门致动机构相独立并且相异的一个部件,并且其中该第一气门致动机构是第一凸轮轴。
2.如权利要求1所述的气门系统,其中该第一气门致动机构进一步包括一个摇臂,并且其中该第一凸轮轴和该摇臂被构造和安排成致动该至少一个泄放排气门并且被构造和安排成致动该至少一个进气门。
3.如权利要求2所述的气门系统,其中该第二气门致动机构包括一个第二凸轮轴,该第二凸轮轴被构造和安排成致动该至少一个清扫排气门,并且其中该内燃机气门机构进一步包括可操作地装备到该第二凸轮轴上的一个可变气门正时机构。
4.如权利要求3所述的气门系统,其中该可变气门正时机构包括一个可变凸轮轴相位器。
5.如权利要求4所述的气门系统,其中该内燃机气门机构进一步包括可操作地装备到该第一凸轮轴上的一个第二可变气门正时机构。
6.如权利要求1所述的气门系统,其中该第二气门致动机构包括一个第二凸轮轴,并且其中该内燃机气门机构进一步包括具有一个第三凸轮轴的一个第三气门致动机构,该第三凸轮轴被构造和安排成致动该至少一个进气门。
7.如权利要求1所述的气门系统,其中该第二气门致动机构包括一个第一无凸轮的气门致动机构,并且其中该内燃机气门机构进一步包括一个第二无凸轮的气门致动机构,该第二无凸轮的气门致动机构被构造和安排成致动该至少一个进气门。
8.如权利要求1所述的气门系统,其中该第二气门致动机构还致动该至少一个进气门,其中该第二气门致动机构包括一个第二凸轮轴,并且其中该内燃机气门机构进一步包括可操作地装备到该第二凸轮轴上的一个可变气门正时机构,该可变气门正时机构包括一个油室和一个电磁,该电磁阀可以在气门致动过程中选择性地与该油室相互作用。
9.一种用于发动机的气门系统,包括:
用于一个内燃机的一个内燃机气门机构,该内燃机具有至少一个汽缸,该至少一个汽缸具有至少一个进气门、至少一个泄放排气门、以及至少一个清扫排气门;该内燃机气门机构包括一个第一致动装置,该第一致动装置被构造和安排成致动该至少一个泄放排气门并且被构造和安排成致动该至少一个进气门;该内燃机气门机构包括一个第二致动装置,该第二致动装置被构造和安排成致动该至少一个清扫排气门。
10.如权利要求9所述的气门系统,其中该内燃机气门机构包括可操作地装备到该第二致动装置上的一个可变凸轮轴相位器
11.如权利要求10所述的气门系统,其中该第一致动装置包括一个第一凸轮轴和一个第一摇臂,并且其中该第二致动装置包括一个第二凸轮轴。
12.一种用于控制气门系统的方法,包括:
致动一个内燃机的一个泄放排气门;并且
独立地并且相异地致动该内燃机的一个清扫排气门;
其中致动该泄放排气门进一步包括经由一个第一气门致动机构来致动该内燃机的该泄放排气门,并且其中致动该清扫排气门进一步包括经由一个第二气门致动机构来致动该内燃机的该清扫排气门,该第二气门致动机构是与该第一气门致动机构相独立的并且相异的一个部件;并且
其中该第一气门致动机构是第一凸轮轴。
13.如权利要求12所述的方法,进一步包括:
经由该第一气门致动机构来致动该内燃机的一个进气门。

说明书全文

内燃机机构

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2011年8月4日提交的美国临时申请序号61/515,089的权益。

技术领域

[0003] 技术领域总体上涉及内燃机气门机构。
[0004] 背景
[0005] 汽车内燃机经常装备有换气系统以便减少排放物并提高发动机效率。这些换气系统可以包括一个或多个涡轮增压器、一个或多个排气再循环(EGR)组件、以及其他部件。这些内燃机本身通常包括通过气门机构来打开和关闭的进气门和排气门。离开这些内燃机的排气在一些情况下可以被送到这些涡轮增压器、到这些EGR组件、或到二者。
[0006] 说明性实施例的概述
[0007] 一个说明性实施例包括一种用于内燃机的内燃机气门机构。该内燃机可以具有一个或多个汽缸。这些汽缸可以具有一个或多个进气门、一个或多个泄放排气门、以及一个或多个清扫排气门。该内燃机气门机构可以包括被构造和安排成致动这些泄放排气门的一个第一气门致动机构。该内燃机气门机构可以包括被构造和安排成致动这些清扫排气门的一个第二气门致动机构。该第一气门致动机构可以是与该第二气门致动机构相独立的并且相异的一个部件。
[0008] 一个说明性实施例包括一种用于内燃机的内燃机气门机构。该内燃机可以具有一个或多个汽缸。这些汽缸可以具有一个或多个进气门、一个或多个泄放排气门、以及一个或多个清扫排气门。该内燃机气门机构可以包括一个第一致动装置,该第一致动装置可以被构造和安排成致动这些泄放排气门并且可以被构造和安排成致动这些进气门。该内燃机气门机构可以包括可以被构造和安排成致动这些清扫排气门的一个第二致动装置。
[0009] 一个说明性实施例包括一种方法,该方法可以包括致动一个内燃机的一个泄放排气门。该方法还可以包括独立地和不同地致动该内燃机的一个清扫排气门。
[0010] 附图的简要说明
[0011] 从详细说明以及附图中将更全面地理解本披露的说明性实施例,在附图中:
[0012] 图1是一种内燃机的一个实施例的示意图。
[0013] 图2是一种内燃机气门机构的一个实施例的示意图。
[0014] 图3是一种内燃机气门机构的一个实施例的示意图。
[0015] 图4是一种内燃机气门机构的一个实施例的示意图。
[0016] 图5是一种内燃机气门机构的一个实施例的示意图。
[0017] 图6是一种内燃机气门机构的一个实施例的示意图。
[0018] 图7是一种可变气门正时机构的一个实施例的示意图。
[0019] 图8是一种对在至少一个涡轮增压器与至少一个排气再循环通道之间分开的排气流进行控制的方法的一个实施例的流程图
[0020] 图9是在低发动机速度和负载下泄放和清扫排气门正时的一个实施例的图表。
[0021] 图10是用于涡轮增压器的高增压要求的泄放和清扫排气门正时的一个实施例的图表。
[0022] 图11是在中等发动机速度和负载下用于可变涡轮增压器增压要求的泄放和清扫排气门正时的一个实施例的图表。
[0023] 图12是在中等发动机速度和负载下用于增加的或突然的涡轮增压器增压要求的泄放和清扫排气门正时的一个实施例的图表。
[0024] 图13是在中等发动机速度和负载下用于增加的或突然的涡轮增压器增压要求的泄放和清扫排气门正时的另一个实施例的图表。
[0025] 图14是在高发动机速度和负载下用于可变涡轮增压器增压要求的泄放和清扫排气门正时的一个实施例的图表。
[0026] 说明性实施例的详细说明
[0027] 以下对一个或多个实施例的说明在本质上仅是说明性的,而决非旨在限制本发明、其应用、或其用途。
[0028] 这些图图解了一个内燃机气门机构10的多个实施例,该内燃机气门机构可以装备在一个内燃机12中,该内燃机被构造和设计用于分开的排气流——即,泄放排气流和清扫排气流。在这些实施例的至少一些中,内燃机气门机构10可以提供对进气门14、泄放排气门16、清扫排气门18、或其组合的致动的独立控制。在一些情况下,提供对内燃机12的不同气门14、16、18的致动的独立控制有助于优化发动机操作,包括(例如)提高发动机功率和改进发动机效率。
[0029] 参考图1,内燃机(ICE)12可以用一种化剂(例如,空气)来燃烧燃料并且之后可以排出流体(如可以包括气体、液体、以及其他物质的排气)到一个ICE换气系统(未图示)。ICE12可以是一种火花点火式发动机(例如,汽油,甲醇)、一种柴油发动机、一种替代燃料发动机、或另一种类型的发动机。ICE12可以是具有不同安排和不同数量的汽缸的多种不同类型(即,直列式、I-2、I-4、I-6、V型、V-6、V-8、等等)。一个汽缸体可以位于一个汽缸盖下方并且可以具有多个圆柱形孔来容纳多个往复运动的活塞。ICE12可以在一种四冲程发动机操作循环下用具有一个泄放排气阶段和一个清扫排气阶段的所谓的分开的排气流起作用。在该泄放排气阶段中,这些泄放排气门16可以正好在相关联的活塞到达一个下止点(BDC)位置之前打开。排气于是在相对增加的压下进入多个泄放排气口20。在该清扫排气阶段中,这些清扫排气门18可以在相关联的活塞从BDC位置向上扫过返回并且朝向上止点(TDC)位置时打开,以便将大部分的(如果不是全部的话)剩余排气移位。剩余的排气于是在相对减小的压力下进入多个清扫排气口22。在一些实施例中,可以为ICE12提供一个进气歧管排气歧管、或二者;该排气歧管可以包括一个泄放排气歧管和一个清扫排气歧管,它们可以作为多个单独的部件或是作为一个一件式的部件来提供。
[0030] 在图1的实施例中,ICE12可以包括一个汽缸盖24,在所示的实例中,ICE12可以包括直列安排的四个汽缸26。每个汽缸26可以具有与一个进气口28相联通的一对进气门14、一个单一泄放排气门16、以及一个单一清扫排气门18。在其他实施例中,泄放排气口20、清扫排气口22、或二者可以在离开汽缸盖24的主体之前朝向彼此汇聚成一个或多个单一的且共用的端口。朝向彼此汇聚的排气口的一个实例被披露于具有国际申请日2011年1月20日、标题为直接联通的涡轮增压器(Directly Communicated Turbocharger)、并且以申请人博格华纳公司(BorgWarner Inc)名义的国际申请号PCT/US11/21846之中。国际申请号PCT/US11/21846还披露了可以与本披露的内燃机气门机构10的实施例一起应用的一个汽缸盖和一个内燃汽缸换气系统的多个实施例。
[0031] 在泄放排气口20和清扫排气口22的下游,一个内燃机换气系统可以包括(除其他部件之外)一对涡轮增压器、一个排气后处理装置、一个或多个排气再循环(EGR)子系统或组件、以及一个增压空气冷却器。一种内燃机换气系统的一个实例被披露于国际申请号PCT/US11/21846中;一种内燃机换气系统的另一个实例被披露于具有国际申请日2009年2月18日、标题为对分开在涡轮增压与排气再循环之间的排气流进行控制(Controlling Exhaust Gas Flow Divided Between Turbocharging and Exhaust Gas Recirculating)、并且以博格华纳公司名义的国际公开号WO2009/105463之中,并且其中所披露的实施例可以与在此所披露的多个实施例一起使用。
[0032] 图2至图6示意性地示出内燃机气门机构10的几个实施例。在图2至图6中所示的所有实施例中,泄放排气门16和清扫排气门18是经由独立的且相异的气门致动机构来进行独立操作和控制的。这些图是示意性的并且不必意味着要示出这些气门和这些气门致动机构的具体安排和构造——例如,在应用中这些气门相对于彼此的确切位置可以不同于图2至图6中所示出的。这些气门致动机构独立于彼此独立地且相异地打开和关闭泄放排气门16和清扫排气门18。在一些实施例中,这可意味着泄放排气门16和清扫排气门18不经由一个单一和相同的凸轮轴获得它们的打开和关闭运动。这还可意味着一个凸轮轴物理地引起该泄放排气门而不是该清扫排气门的打开和关闭,并且另一个凸轮轴物理地引起该清扫排气门而不是该泄放排气门的打开和关闭。在一些情况下,提供泄放排气门16和清扫排气门18的独立的和相异的打开和关闭功能性可以提供多用途发动机操作,该多用途发动机操作可以有助于优化发动机性能,包括例如提高的发动机功率和改进的发动机效率。
[0033] 在图2的实施例中,进气门14、泄放排气门16、以及清扫排气门18可以包括一种提升30,该提升阀可以在一个燃烧室32中抵靠着一个弹簧34并且在该弹簧的偏置力作用下线性地上下往复运动。这些气门的其他构造、安排、以及部件都是可能的。一个第一气门致动机构36可以被构造和安排成打开和关闭进气门14与泄放排气门16二者,并且一个第二气门致动机构38可以被构造和安排成单独地、相异地并且独立于该进气门和泄放排气门打开和关闭清扫排气门18。第一气门致动机构36可以是所谓的第三类型,并且可以包括具有多个凸叶42的一个第一凸轮轴40,并且还可以包括一个第一摇臂44和一个第二摇臂46。在使用中,第一凸轮轴40可以旋转和转动,同时这些凸叶42撞击第一摇臂44和第二摇臂46,该第一摇臂和第二摇臂然后可以自身绕它们各自的枢轴运动并且撞击进气门14与泄放排气门16二者的提升阀30。作为响应,这些提升阀30可以被打开和关闭。在第一凸轮轴40的不同度旋转程度下可以有不同的凸叶42撞击第一摇臂44和第二摇臂46,这可以引起进气门14和泄放排气门16在不同时刻致动,并且可以引起该进气门和泄放排气门相对于彼此具有不同的特征,如不同的正时和升程。
[0034] 此外,第二气门致动机构38可以是所谓的第一类型,并且可以包括具有多个凸叶50的一个第二凸轮轴48。在使用中,第二凸轮轴48可以旋转和转动,同时这些凸叶50可以直接地撞击清扫排气门18的提升阀30,这可以引起该清扫排气门的提升阀打开和关闭。
[0035] 仍然参考图2的实施例,一个可变气门正时机构52可以是可操作地装备到第二凸轮轴48上以便连续地控制清扫排气门18的致动。在一个实施例中,可变气门正时机构52可以是一个可变凸轮轴相位器,该可变凸轮轴相位器可以控制事件相位调节。事件相位调节描述关于一个活塞冲程相对于一个上止点位置来提前或延迟一个气门的致动相位(以从一个气门打开至它关闭时的曲柄角度来测量)的一种方式。可变气门正时机构52的操作可以由一个相关联的发动机控制单元或模来指示。并且在一个实施例中,可变气门正时机构52可以包括(除其他部件外)一个可变力螺线管和一个滑阀。在其他实施例中,该可变气门正时机构可以具有不同的类型;可以具有不同的构造;可以具有更多、更少、和/或不同的部件;并且可以具有不同的安排。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第一凸轮轴40上以便连续地控制进气门14和泄放排气门16的致动。在一个实施例中,第一凸轮轴40的可变气门正时机构可以是如以上刚刚描述的一个可变凸轮轴相位器。
[0036] 在以上描述的实施例中,可以根据国际公开号WO2009/105463中所披露的方法对泄放排气门16、清扫排气门18、或二者进行控制——相位提前、相位延迟、或二者,该方法在以下用从‘463公开选取的部分进行描述。例如,当第二凸轮轴48装备有可变气门正时机构52并且第一凸轮轴40未装备有一个可变气门正时机构时,国际公开号WO2009/105463的控制方法可以根据一个说明性实施例用于控制清扫排气门18的致动。使用该控制方法,或使用另一种适合的控制方法,可以将排气以一种选择性方式递送到相关联的涡轮增压器以便控制涡轮增压器的增压;在一些实施例中,可以免除这些涡轮增压器的一个涡轮机旁路。此外,使用该控制方法,或使用另一种适合的控制方法,可以将排气以一种选择性方式递送到相关联的EGR子系统以便改进发动机操作。在一个实例中,当第一凸轮轴40与第二凸轮轴48两者均装备有一个可变气门正时机构(如以上所描述的可变气门正时机构)时,可以对气门
14、16、18进行控制以便优化在重负载发动机操作条件下的发动机功率,并且以便优化在轻度至中度负载发动机操作条件下的发动机效率。在这个实例中,该控制方法可以包括以下指令中的一个或多个指令:i)在轻度至中度负载和较低速度下,使进气门14和泄放排气门
16的相位提前以便优化发动机功率;ii)在重负载和高速度下,延迟进气门14和泄放排气门
16的相位以便优化发动机功率;以及iii)在轻负载和低速度下,延迟进气门14和泄放排气门16的相位以便优化发动机效率,包括燃料消耗效率。
[0037] 在图3的实施例中,一个第一气门致动机构54可以被构造和安排成打开和关闭进气门14与泄放排气门16二者,并且一个第二气门致动机构56可以被构造和安排成单独地、相异地并且独立于该进气门和泄放排气门而打开和关闭清扫排气门18。第一气门致动机构54可以是所谓的第三类型,并且可以包括具有多个凸叶60的一个第一凸轮轴58,并且还可以包括一个第一摇臂62和一个第二摇臂64。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。同样,第二气门致动机构56可以是所谓的第三类型,并且可以包括具有多个凸叶68的一个第二凸轮轴66,并且还可以包括一个第三摇臂70。同样,之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。仍然参考图3,一个可变气门正时机构72可以是可操作地装备到第二凸轮轴66上以便连续地控制清扫排气门18的致动。在一个实施例中,可变气门正时机构72可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。在其他实施例中,该可变气门正时机构可以具有不同的类型;可以具有不同的构造;可以具有更多、更少、和/或不同的部件;并且可以具有不同的安排。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第一凸轮轴58上以便连续地控制进气门14和泄放排气门
16的致动。在一个实施例中,第一凸轮轴58的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,在图3的实施例中,可以根据结合图2的实施例所描述的方法来控制这些可变气门正时机构,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0038] 在图4的实施例中,一个第一气门致动机构74可以被构造和安排成打开和关闭进气门14与泄放排气门16二者,并且一个第二气门致动机构76可以被构造和安排成单独地、相异地并且独立于该进气门和泄放排气门打开和关闭清扫排气门18。第一气门致动机构74可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶80的一个第一凸轮轴78,并且还可以包括一个第一摇臂82和一个第二摇臂84。在使用中,第一凸轮轴78可以旋转和转动,同时这些凸叶80撞击第一摇臂82和第二摇臂84,该第一摇臂和第二摇臂然后可以自身绕它们各自的枢轴运动并且撞击进气门14与泄放排气门16二者的提升阀30。同样,第二气门致动机构76可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶88的一个第二凸轮轴86,并且还可以包括一个第三摇臂90。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。
仍然参考图4,一个可变气门正时机构92可以是可操作地装备到第二凸轮轴86上以便连续地控制清扫排气门18的致动。在一个实施例中,可变气门正时机构92可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。在其他实施例中,该可变气门正时机构可以具有不同的类型;可以具有不同的构造;可以具有更多、更少、和/或不同的部件;并且可以具有不同的安排。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第一凸轮轴
78上以便连续地控制进气门14和泄放排气门16的致动。在一个实施例中,第一凸轮轴78的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,在图4的实施例中,可以根据结合图2的实施例所描述的方法来控制这些可变气门正时机构,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0039] 在图5的实施例中,一个第一气门致动机构94可以被构造和安排成打开和关闭进气门14,一个第二气门致动机构96可以被构造和安排成打开和关闭泄放排气门16,并且一个第三气门致动机构98可以被构造和安排成打开和关闭清扫排气门18。该第一气门致动机构94、第二气门致动机构96、以及第三气门致动机构98可以单独地、相异地、并且独立于其他两个气门致动它们各自的气门。第一气门致动机构94可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶102的一个第一凸轮轴100,并且还可以包括一个第一摇臂104。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。同样,第二气门致动机构96可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶108的一个第二凸轮轴106,并且还可以包括一个第二摇臂110。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。并且类似地,第三气门致动机构98可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶114的一个第三凸轮轴112,并且还可以包括一个第三摇臂116。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。
[0040] 仍然参考图5,一个可变气门正时机构118可以是可操作地装备到第三凸轮轴112上以便连续地控制清扫排气门18的致动。在一个实施例中,可变气门正时机构118可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。在其他实施例中,该可变气门正时机构可以具有不同的类型;可以具有不同的构造;可以具有更多、更少、和/或不同的部件;并且可以具有不同的安排。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第一凸轮轴100上以便连续地控制进气门14的致动。在一个实施例中,第一凸轮轴100的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备至第二凸轮轴106上以便连续地控制泄放排气门16的致动。在一个实施例中,第二凸轮轴106的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,在图5的实施例中,可以根据结合图2的实施例所描述的方法来控制这些可变气门正时机构,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0041] 在图6的实施例中,一个第一气门致动机构120可以被构造和安排成打开和关闭进气门14,一个第二气门致动机构122可以被构造和安排成打开和关闭泄放排气门16,并且一个第三气门致动机构124可以被构造和安排成打开和关闭清扫排气门18。该第一气门致动机构120、第二气门致动机构122、以及第三气门致动机构124可以单独地、相异地、并且独立于其他两个气门致动它们各自的气门。第一气门致动机构120可以是所谓的第一类型,并且可以包括具有多个凸叶128的一个第一凸轮轴126。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。另一方面,第二气门致动机构122可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶132的一个第二凸轮轴130,并且还可以包括一个第二摇臂134。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。并且类似地,第三气门致动机构124可以是所谓的第二类型,并且可以包括具有多个凸叶138的一个第三凸轮轴136,并且还可以包括一个第三摇臂140。之前已经描述了这种类型的气门致动机构的一般用途和功能性。
[0042] 仍然参考图6,一个可变气门正时机构142可以是可操作地装备到第三凸轮轴136上以便连续地控制清扫排气门18的致动。在一个实施例中,可变气门正时机构142可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。在其他实施例中,该可变气门正时机构可以具有不同的类型;可以具有不同的构造;可以具有更多、更少、和/或不同的部件;并且可以具有不同的安排。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第一凸轮轴126上以便连续地控制进气门14的致动。在一个实施例中,第一凸轮轴126的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,虽然未图示,一个独立的且相异的可变气门正时机构可以可操作地装备到第二凸轮轴130上以便连续地控制泄放排气门16的致动。在一个实施例中,第二凸轮轴130的可变气门正时机构可以是如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,在图6的实施例中,可以根据结合图2的实施例所描述的方法来控制这些可变气门正时机构,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0043] 内燃机气门机构10可以具有未在附图中示出的其他实施例。例如,在一个实施例中,一个第一气门致动机构可以被构造和安排成打开和关闭进气门与泄放排气门二者,并且一个第二气门致动机构可以被构造和安排成单独地、相异地并且独立于进气门和泄放排气门打开和关闭清扫排气门。该第一气门致动机构可以是如之前所描述的所谓的第三类型;并且该第二气门致动机构可以是如之前所描述的所谓的第二类型。在这个实施例中,该第二气门致动机构可以装备有可变气门正时功能性,像如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。此外,该第一气门致动机构可以装备有可变气门正时功能性,像如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。并且,在这个实施例中,该可变气门正时功能性可以是根据结合图2的实施例所描述的方法的,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0044] 在未在附图中示出的另一个实施例中,一个第一气门制动机构可以是一个第一无凸轮的气门致动机构并且可以被构造和安排成打开和关闭该进气门,并且一个第二气门致动机构可以是一个第二无凸轮的气门致动机构并且可以被构造和安排成打开和关闭该清扫排气门。在一个示例性无凸轮的气门致动机构中,可以在每个单独的提升阀处装备单独的致动器,并且可以是电磁控制的、液压控制的、气动控制的、其组合、或另一种方式控制的。在这个实施例中,一个第三气门致动机构可以被构造和安排成打开和关闭该泄放排气门。该第三气门致动机构可以包括具有多个凸叶的一个凸轮轴,并且可以是如所有之前所描述的所谓的第一类型、第二类型、或第三类型。该第一气门致动机构、第二气门致动机构、以及第三气门致动机构可以单独地、相异地、并且独立于其他两种气门而致动它们各自的气门。另外,在这个实施例中,该第三气门致动机构可以装备有可变气门正时功能性,像如之前所描述的一个可变凸轮轴相位器。该可变气门正时功能性可以是根据结合图2的实施例所描述的方法,该方法包括国际公开号WO2009/105463中所披露的方法。
[0045] 仍然在未在附图中示出的其他实施例中,图2至图6中所示的这些实施例的这些气门致动机构可以改为被构造和安排成构成所谓的第四类型。例如,在图5的实施例中,第一气门致动机构94可以是第四类型,并且可以包括具有多个凸叶的一个凸轮轴、一个摇臂、以及一个挺杆;在其他实例中,该第四类型可以包括其他部件和/或不同的部件。
[0046] 在未在附图中示出的另外多个实施例中,与图2至图4中所示的那些类似、具有独立的且彼此相异的两个凸轮轴的实施例可以包括这些所谓的第一类型、第二类型、第三类型、以及第四类型的任何组合的气门致动机构。例如,一个实施例可以包括一个第一类型和一个第二类型;另一个实施例可以包括一个第三类型和一个第四类型;另一个实施例可以包括一个第二类型和一个第四类型;并且存在其他实例。在未在附图中示出的另外多个实施例中,与图5和图6中所示的那些类似、具有独立的且彼此相异的三个凸轮轴的实施例可以包括这些所谓的第一类型、第二类型、第三类型、以及第四类型的任何组合的气门致动机构。例如,一个实施例可以包括一个第一第三类型、一个第二第三类型、以及一个第二类型;另一个实施例可以包括一个第一类型、一个第三类型、以及一个第四类型;另一个实施例可以包括一个第一第一类型、一个第二第一类型、以及一个第三类型;并且存在其他实例。
[0047] 在其他实施例中,图1至图6中所示的这些实施例和未图示的其他实施例的气门致动机构可以可操作地装备有可变气门正时功能性,如通常所谓的多重空气可变气门正时(multiair variable valve timing),或通常所谓的单空气可变气门正时(uniair variable valve timing)。参考图7,在一个实例中,具有多个凸叶146的一个凸轮轴144可以撞击一个凸轮从动件148(如一个滚针式摇臂或一个活塞)。凸轮从动件148可以与一个油室150联通,该油室可以引起一个液压气门致动机构152打开和关闭对应的提升阀30。可以经由一个相关联的发动机控制单元或模块指示的一个电磁阀154可以与油室150相互作用以便改变气门正时和升程。在其他实例中,这些可变气门正时功能性可以包括比在此所示和所描述的更多、更少、或与其不同的部件。
[0048] 现在将参考图8至图14并且用从‘463公开选取的部分来描述以上所提及的国际公开号WO2009/105463的控制方法总体上讲,泄放气门和清扫气门的最佳气门正时应是针对应用而专用的,并且因此将随发动机的不同而不同。但是,这些泄放气门与这些清扫门相比可以具有相对提前的正时、具有较长的气门打开持续时间、而具有更高的升程。在一个实例中,这些泄放气门的升程可以是在大致180度的曲柄角可获得的最大升程,而这些清扫气门的升程可以是在大致160度的曲柄角可获得的最大升程。
[0049] 包括这个或这些泄放气门的持续时间和/或升程在内的示例性气门正时可以是在装备有常规排气门的相同或相似的发动机的气门正时的约70%至100%的数量级上。用于这个或这些泄放气门24的更具体的示例性气门正时可以是用于装备有常规排气门的相同的或相似的发动机的气门持续时间正时的约85%-95%(例如90%)的持续时间并且是气门升程正时的约90%-100%(例如95%)的升程。在最小涡轮增压器的增压条件下这个或这些泄放气门的气门打开正时总体上可以是类似的或者被滞后,并且可被提前以便加大增压。在约2000与5500RPM之间用于这个或这些泄放气门的示例性相位授权(authority)可以是在约
25至40度(例如28度)的曲轴角的数量级上。
[0050] 包括这个或这些清扫气门的持续时间和/或升程在内的示例性气门正时可以是在装备有常规排气门的相同或相似的发动机的气门正时的约60%至90%的数量级上。用于这个或这些清扫气门的更具体的示例性气门正时可以是装备有常规排气门的相同的或相似的发动机的气门持续时间正时的约75%-85%(例如80%)的持续时间并且升程正时是约80%-90%(例如85%)的升程。这个或这些气门的气门关闭正时总体上可以类似于装备有常规排气门的相同的或相似的发动机的气门关闭正时。在约2000与5500RPM之间这个或这些清扫气门的示例性相位授权可以是在约30至60度(例如40度)的曲轴角的数量级上。
[0051] 现在参见图8,以流程图的形式图解了一种示例性方法300。作为方法300的进程说明,将参考图9至图14的正时图。如步骤305所示,方法300可以用任何适当的方式开始。例如,方法300可以在ICE12的启动时开始。在步骤310,新鲜空气可以被抽入发动机系统的一个吸气子系统中,并且吸气可以通过该吸气子系统被吸入发动机系统的一台发动机之中。在步骤315,排气可以通过发动机系统的一个排气子系统从一个发动机排出。例如,排气可以通过相关联的一个或多个排气歧管从ICE12排出。排气门16、18可以彼此独立地致动,以便在一个或多个涡轮增压器与这个或这些EGR子系统之间按比例分配排气流。
[0052] 在步骤320,当一台发动机以空转速度或接近空转速度并且以低负载或无负载运行时,可以对排气门进行控制以使内部剩余气体减少或最小化。在一个实例中,并且还参见图9,打开泄放排气门16和清扫排气门18可以被控制以用于使重叠增大或最大化。在一个更具体的实例中,这些泄放排气门16中的一个或多个可以是完全滞后的24a并且这些清扫气门18中的一个或多个可以是完全提前的25a。根据一个具体的实例,这些泄放排气门16中的至少一个可以被滞后约10至20度,而这些清扫排气门18中的至少一个可以被提前约20至30度。如图9所示,这些泄放排气门16中的至少一个可以被滞后,以使得这个或这些气门刚好在BDC之前开始打开,如在BDC之前约0至45(例如15至25)度之内,并且这些清扫排气门18中的至少一个可以被提前,以使得这个或这些气门刚好在TDC之后开始关闭,如在TDC之后约10至45(例如15至20)度之内。
[0053] 在步骤325,当对发动机要求高负载或最大瞬时响应时,如发动机以空转速度或接近空转速度并且在无负载或低负载时运行时,可以控制排气门以使递送到涡轮增压器涡轮机的能量增加或最大化。在一个实例中,并且参见图10,可以控制泄放排气门16和清扫排气门18的打开而达到最小的重叠。在一个更具体的实例中,这些泄放排气门16中的一个或多个可以被完全提前,而这些清扫排气门18中的一个或多个可以被完全滞后。根据一个具体的实例,这些泄放排气门16中的至少一个可以被提前约10至40(例如15至20)度,而这些清扫排气门18中的至少一个可以被滞后约20至60(例如25至30)度。如图10所示,这些泄放排气门16中的至少一个可以被提前,以使得这个或这些气门的打开刚好是在BDC之前(如在BDC之前40至50度之内),并且这些清扫排气门18中的至少一个可以被滞后,以使得这个或这些气门的关闭是刚好在TDC之后,如在TDC之后约45至80(例如50至60)度之内。
[0054] 在步骤330,当一台发动机实质上以一个或多个中等速度和/或负载运行时,并且其中对于发动机负载要求(即,涡轮增压器的增压)未提出任何希望或要求,可以控制排气门而在所希望的内部剩余气体部分(或内部EGR)与涡轮增压器速度之间折衷或提供一种所希望的或要求的平衡。在一个实例中,并且还参见图11,可以控制泄放排气门16和清扫排气门18的正时用于气门正时中的可变的重叠。在一个更具体的实例中,可以为最佳的发动机效率而最佳地定位这些泄放排气门16中的一个或多个,并且这些清扫排气门18中的一个或多个可以被可变地提前或滞后到完全提前25a或完全滞后25b的位置或者它们之间的任何位置,以便在内部EGR与涡轮增压器速度之间实现一种所希望的平衡。在一个具体的情况中,这些泄放排气门16中的一个或多个可以被单方向地或完全滞后24a。根据一个具体的实例,这些泄放排气门16中的至少一个可以被滞后约10至20度,而这些清扫排气门18中的至少一个可以在约40至60度的整个范围内被提前或滞后约20至30度。这些泄放排气门16中的至少一个可以被滞后,以使得这个或这些气门刚好在BDC之前开始打开,如在BDC之前约15至25度之内。这些清扫排气门18中的至少一个可以在一个提前的极限值(以使得这个或这些气门在TDC之后0至10度之内开始关闭)与一个滞后的极限值(以使得这个或这些气门在TDC之后50至60度之内开始关闭)之间被改变。
[0055] 在步骤335,当一台发动机基本上以一个或多个中等速度和/或负载(其中至少一些涡轮增压器的增压是所希望的或要求的)运行时,可以可变地控制排气门以便获得良好的发动机效率。参见图12,在根据多步骤可变控制的一个实例中,首先,这些清扫气门18中的一个或多个可以被滞后以增加用于增压的泄放排气能量,并且基本上同时地,可以增加这个或这些清扫气门18以及这个或这些进气门14的TDC重叠,以便增加内部EGR。例如,可通过至少维持这个或这些进气门14的正时或者提前这个或这些进气门14正时而实现该TDC重叠。其次,当实现一个所希望的或要求的内部EGR平时,可以提前这个或这些泄放气门16中的一个或多个而用于另外的增压。根据一个具体的例子,这些清扫排气门18中的至少一个可以被滞后20至30度,而这些进气门14中的至少一个被保持稳定或者被提前5至30度。然后,这些泄放排气门16中的至少一个可以被提前约10至20度的范围。这些清扫排气门18中的至少一个可以被滞后,以使得这个或这些气门在TDC之后约50至60度之内开始打开,而这些进气门14中的至少一个可以被保持或者被提前,以使得这个或这些气门14在TDC之前约30度至TDC之后约30度之内开始打开。这些泄放排气门16中的至少一个可以被提前,以使得这个或这些气门在BDC之前约40至50度之内开始打开。在另一个实例中,根据步骤335,并且参见图13,这个或这些泄放气门16中的一个或多个可以被可变地控制,这基本上与这个或这些清扫排气门18的可变控制是同时的,并且不管特定的内部EGR水平何时实现或是否实现而将这个或这些进气门14提前,以便获得增压与发动机效率的良好平衡。
[0056] 在步骤340,当发动机基本上以一个或多个高速或最大速度和/或负载运行时,例如,可以控制排气门来保护一个或多个涡轮增压器。在一个实例中,并且还参见图14,可以控制泄放排气门16和清扫排气门18的打开以用于类似于图9的重叠的增加,但也许是较小的度数,并且以用于类似于图11的可变的重叠,但它是相反的。在一个更具体的实例中,这些清扫排气门18中的一个或多个可以基本上(如果不完全的话)提前,并且这些泄放气门16中的一个或多个可以被可变地提前或滞后,以例如调节涡轮增压器的增压水平并且使PMEP最小化。根据一个具体的实例,这些清扫排气门18中的至少一个可以被提前约20至30度并且这些泄放排气门16中的至少一个可以在约20至40度的整体范围内被提前或滞后约10至20度的范围。如图14所示,这些清扫排气门18中的至少一个可以被提前,以使得这个或这些气门刚好在TDC之后(如在TDC之后约15至25度之内)开始关闭。同样如图14所示,可以在一个提前的极限值(以使得这个或这些气门在BDC之前约40至50度之内开始打开)与一个滞后的极限值(以使得这个或这些气门在BDC之前约15至25度之内开始打开)之间改变这些泄放排气门16中的至少一个。用于全负载的一个示例性整体策略可以调节泄放凸轮与清扫凸轮二者的相位,以便在一个目标增压水平下优化发动机效率。
[0057] 在步骤345,排气可以通过高压EGR通道和/或低压EGR通道之一或二者而从一个排气子系统再循环到发动机系统的一个吸气子系统。在步骤346,作为默认设置,清扫排气可以确定为优先于EGR的泄放排气而用于相对较冷的清扫排气的再循环。换言之,通过EGR子系统按比例分配的清扫排气可以多于泄放排气。例如,作为默认设置,EGR可以使用100%的清扫排气来执行。在步骤347,根据步骤346的默认设置的一个或多个例外,EGR可以通过至少一些泄放EGR来补充。一个示例性的例外包括在冷启动之后发动机热机以便使发动机和/或催化转化器的温度快速上升。另一个示例性的例外包括以下情形,其中发动机上的压力降不足以单独由清扫排气提供一个所希望的或所要求的EGR速率。
[0058] 在步骤348,可以完全由泄放排气来提供EGR,以此来防止从泄放排气歧管到清扫排气歧管的反向的排气流动。在这样一种情况下,清扫气体可以与EGR完全阻断。在步骤349,EGR可以被LP EGR所取代或者也可以由LP EGR来提供。在步骤350,来自排气的能量可以被提取并且被转化为压缩吸气的能量。在步骤351,可以控制VTG涡轮增压器的增压水平。
在步骤352,可通过一个泄放歧管来驱动多个涡轮增压器。
[0059] 在一种第一模式中,在步骤353,例如在相对低的发动机速度和负载(如在发动机空转)具有高的或最大的涡轮增压器要求的情况下,可以按步骤325中给出的方式控制这些排气门16、18,并且第一涡轮增压器可以执行大部分且也许是全部的涡轮增压,而第二涡轮增压器可以执行很少到没有涡轮增压。在这种第一模式中,来自从一个泄放排气歧管流出的排气的大部分(如果不是全部的话)能量用于运行一个第一涡轮机,并且因此在一个第一压缩机中压缩空气。在一种第二模式中,在步骤354,例如在相对高或最大发动机速度和负载下,可以按如步骤340中给出的方式控制排气门16、18,并且一个第二涡轮增压器可以执行大部分(如果不是全部的话)涡轮增压,而一个第一涡轮增压器可以执行很少到没有涡轮增压。
[0060] 在一种第三模式中,在步骤355,例如在相对中等的发动机速度和负载下,可以调节排气门16、18的控制并且可以在第一涡轮增压器与第二涡轮增压器之间调节涡轮增压,以实现相对低的PMEP水平。最后,在步骤360,可以用任何适合的方式将方法300中止。例如,方法300可以在ICE12停机时中止。
[0061] 以下是在本发明的范围之内选择说明性实施例的一个说明。然而,本发明不限于该说明;并且每个实施例和每个实施例内的部件、元件、以及步骤可以单独地使用或与任何其他实施例和这些其他实施例内的部件、元件、以及步骤组合使用。
[0062] 实施例一可以包括用于内燃机的一个内燃机气门机构。该内燃机可以包括一个或多个汽缸,这一个或多个汽缸可以具有一个或多个进气门、一个或多个泄放排气门、以及一个或多个清扫排气门。该内燃机气门机构可以包括一个第一气门致动机构,该第一气门致动机构可以被构造和安排成致动该一个或多个泄放排气门。该内燃机气门机构还可以包括一个第二气门致动机构,该第二气门致动机构可以被构造和安排成致动该一个或多个清扫排气门。该第一气门致动机构可以是与该第二气门致动机构相独立的且相异的一个的部件。
[0063] 实施例二(其可以与实施例一相组合)可以进一步将该第一气门致动机构描述为包括一个凸轮轴和一个摇臂,该凸轮轴和该摇臂可以被构造和安排成致动该一个或多个泄放排气门,并且可以被构造和安排成致动该一个或多个进气门。
[0064] 实施例三(其可以与实施例一至实施例二中的任何一个相组合)可以进一步将该第二气门致动机构描述为包括一个第二凸轮轴,该第二凸轮轴可以被构造和安排成致动该一个或多个清扫排气门。该内燃机气门机构可以进一步包括可以可操作地装备到该第二凸轮轴上的一个可变气门正时机构。
[0065] 实施例四(其可以与实施例一至实施例三中的任何一个相组合)可以进一步将该可变气门正时机构描述为包括一个可变凸轮轴相位器。
[0066] 实施例五(其可以与实施例一至实施例四中的任何一个相组合)可以将该内燃机气门机构描述为进一步包括可以可操作地装备到该第一凸轮轴上的第二可变气门正时机构。
[0067] 实施例六(其可以与实施例一至实施例五中的任何一个相组合)可以将该第一气门致动机构描述为包括一个第一凸轮轴。该第二气门致动机构可以包括一个第二凸轮轴。并且该内燃机气门机构可以包括可以具有一个第三凸轮轴的一个第三气门致动机构,该第三凸轮轴可以被构造和安排成致动该一个或多个进气门。
[0068] 实施例七(其可以与实施例一至实施例六中的任何一个相组合)可以进一步将该第一气门致动机构描述为包括一个凸轮轴。该第二气门致动机构可以包括一个第一无凸轮的气门致动机构。该内燃机气门机构可以包括一个第二无凸轮的气门致动机构,该第二无凸轮的气门制动机构可以被构造和安排成致动该一个或多个进气门。
[0069] 实施例八(其可以与实施例一至实施例七中的任何一个相组合)可以进一步将该第一气门致动机构描述为包括一个第一凸轮轴。该第二气门致动机构可以致动该一个或多个进气门。该第二气门致动机构可以包括一个第二凸轮轴。该内燃机气门机构可以包括可以可操作地装备到该第二凸轮轴上的一个可变气门正时机构。该可变气门正时机构可以包括一个油室和一个电磁阀,该电磁阀可以在气门致动过程中选择性地与该油室相互作用。
[0070] 实施例九可以包括用于内燃机的一个内燃机气门机构。该内燃机可以包括一个或多个汽缸,这一个或多个汽缸可以具有一个或多个进气门、一个或多个泄放排气门、以及一个或多个清扫排气门。该内燃机气门机构可以包括一个第一致动装置,该第一致动装置可以被构造和安排成致动该一个或多个泄放排气门并且可以被构造和安排成致动该一个或多个进气门。该内燃机气门机构可以包括一个第二致动装置,该第二致动装置可以被构造和安排成致动该一个或多个清扫排气门。
[0071] 实施例十(其可以与实施例九相组合)可以进一步将该内燃机气门机构描述为包括一个可变凸轮轴相位器,该可变凸轮轴相位器可以可操作地装备到该第二致动装置上。
[0072] 实施例十一(其可以与实施例九至实施例十中的任何一个相组合)可以进一步将该第一致动装置描述为包括一个第一凸轮轴和一个第一摇臂。该第二致动装置可以包括一个第二凸轮轴。
[0073] 实施例十二可以包括致动内燃机的一个泄放排气门,并且可以包括独立地和相异地致动该内燃机的一个清扫排气门。
[0074] 实施例十三(其可以与实施例十二相组合)可以进一步描述通过一个第一气门致动机构来致动该内燃机的泄放排气门。该实施例还可以进一步描述通过一个第二气门致动机构来致动该内燃机的清扫排气门,该第二气门致动机构可以是与该第一气门致动机构相独立的且相异的一个部件。
[0075] 实施例十四(其可以与实施例十二至十三中的任何一个相组合)可以包括通过该第一气门致动机构来致动该内燃机的一个进气门。
[0076] 本发明的实施例的以上说明在本质上仅仅是说明性的,并且因此其多种变化不应被认为是脱离了本发明的精神和范围的。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈