往复式内燃发动机的汽缸气门操作系统.pdf

本发明涉及往复式内燃发动机的汽缸气门操作系统。提供一种内燃发动机的汽缸气门操作系统，包括驱动多个进气门操作器和排气门操作器的凸轮轴，通过包括集成于凸轮轴且至少在高压油源和进气门操作器之间连接的液压移相器的配流系统的操作可以选择性地停用进气门操作器和排气门操作器。液压移相器允许如排气门的一组气门在通常为进气门的另一组气门之前停用。本发明的系统可以用最少量的硬件，更具体地每汽缸组使用单个电磁操作阀来实现汽缸停用。

1.  一种内燃发动机的汽缸气门操作系统，包括：
具有多个凸角的凸轮轴；
所述凸角驱动的多个液压控制的进气门操作器；
所述进气门操作器驱动的多个进气门；
所述凸角驱动的多个液压控制的排气门操作器；
所述排气门操作器驱动的多个排气门；
高压油源；及
选择性地供应高压油到所述进气门操作器和所述排气门操作器的配流系统，所述配流系统包括集成于所述凸轮轴且在所述高压油源和所述进气门操作器及排气门操作器之间连接，以便相对于所述排气门操作器定相所述进气门操作器的液压控制的液压移相器。

2.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述配流系统还包括连接所述高压油源到所述液压移相器的供应阀。

3.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述液压移相器包括：
阀体，所述阀体具有装备有从所述高压油源接收油的供应通道的中心孔和多个出口通道，其中第一出口通道与所述进气门操作器连接，第二出口通道与所述排气门操作器连接；及
在所述凸轮轴上形成的计量表面，所述计量表面在所述阀体的中心孔中延伸，所述计量表面包括具有用于以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的多个计量槽的基本上圆柱形表面。

4.  如权利要求3所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述阀体包括集成于汽缸盖的凸轮轴安装架。

5.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，还包括设置在所述液压移相器与所述进气门操作器和所述排气门操作器中的至少一个之间的液压蓄能器。

6.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述配流系统还包括从所述高压油源直接输送油到所述进气门操作器及所述排气门操作器中的至少一个，而不通过所述液压移相器的旁路。

7.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述进气门操作器和所述排气门操作器承载在安装到发动机的汽缸盖的至少一个轴上。

8.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述进气门操作器和所述排气门操作器承载在安装到发动机汽缸盖的分离的轴上。

9.  如权利要求2所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述供应阀还包括从所述高压油源直接输送油到所述进气门操作器及所述排气门操作器中的至少一个，而不通过所述液压移相器的旁路。

10.  如权利要求1所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述进气门操作器和所述排气门操作器在液压控制下选择性地停用所述进气门操作器驱动的进气门和所述排气门操作器驱动的排气门。

11.  如权利要求10所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述液压移相器与所述进气门操作器及所述排气门操作器协作以停用至少一个进气门和至少一个排气门，在停用所述至少一个进气门之前停用所述至少一个排气门，从而使排气限制在发动机的汽缸中。

12.  如权利要求3所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的所述多个计量槽包括连接所述供应通道与可操作地连接到至少一个排气门操作器的出口通道的连续圆周槽，和间歇地连接所述供应通道与所述至少一个进气门操作器的邻近所述连续圆周槽的不连续半圆周槽。

13.  一种内燃发动机的汽缸气门操作系统，包括：
具有多个凸角的凸轮轴；
所述凸角驱动的多个液压控制的进气门操作器；
所述进气门操作器驱动的多个进气门；
所述凸角驱动的多个液压控制的排气门操作器；
所述排气门操作器驱动的多个排气门；
高压液压油源；及
选择性地供应高压停用信号到所述进气门操作器和所述排气门操作器的配流系统，所述配流系统包括集成于所述凸轮轴且在所述高压液压油源与所述进气门操作器和排气门操作器之间连接的液压移相器，所述液压移相器包括：
阀体，所述阀体具有装备有从所述高压液压油源接收油的供应通道的中心孔和多个出口通道，其中第一出口通道与所述进气门操作器连接，第二出口通道与所述排气门操作器连接；及
在所述凸轮轴上形成的计量表面，所述计量表面在所述阀体的中心孔中延伸，所述计量表面包括具有以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的至少一个计量槽的基本上圆柱形表面。

14.  如权利要求13所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的所述至少一个计量槽包括连续地连接所述供应通道与可操作地连接到至少一个排气门操作器的出口通道的槽，所述槽还用来不连续地连接所述供应通道与至少一个进气门操作器，从而发动机的任何具体汽缸的排气门在停用相同汽缸的进气门之前停用。

15.  如权利要求13所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述液压控制的进气门操作器和液压控制的排气门操作器每个包括：
凸轮轴从动件；
气门接触指杆；及
滑动地位于在所述凸轮轴从动件和所述气门接触指杆之间的液压锁销，所述液压锁销响应于连接到所述液压移相器的通道中的压力。

16.  如权利要求13所述的汽缸气门操作系统，其特征在于，所述计量表面形成在所述凸轮轴的轴颈上。

17.  一种选择性地停用多汽缸内燃发动机的汽缸的汽缸气门操作系统，包括：
具有多个凸角的凸轮轴；
所述凸角的第一部分驱动的多个液压控制的进气门操作器，所述进气门操作器可以在控制下选择性地停用所述进气门操作器驱动的进气门；
所述进气门操作器驱动的多个进气门；
所述凸角的第二部分驱动的多个液压控制的排气门操作器，所述排气门操作器可以在控制下选择性地停用所述排气门操作器驱动的排气门；
所述排气门操作器驱动的多个排气门；
通过供应高压油到所述进气门操作器和所述排气门操作器以选择性地停用发动机的汽缸的配流系统，所述配流系统包括集成于所述凸轮轴且在高压油源和所述进气门操作器及排气门操作器之间连接的液压移相器，所述液压移相器包括：
阀体，所述阀体具有装备有从所述高压油源接收油的供应通道的中心孔和多个出口通道，其中第一出口通道与所述进气门操作器连接，第二出口通道与所述排气门操作器连接；及
在所述凸轮轴上形成的计量表面，所述计量表面在所述阀体的孔中延伸，所述计量表面包括具有用于以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的至少一个计量槽的基本上圆柱形表面，从而任何具体汽缸的排气门在停用相同汽缸的进气门之前停用，以便使排气限制在停用的汽缸中。

18.  一种内燃发动机的汽缸气门操作系统，包括：
具有多个凸角的凸轮轴；
所述凸角驱动的多个液压控制的进气门操作器；
所述进气门操作器驱动的多个进气门；
所述凸角驱动的多个液压控制的排气门操作器；
所述排气门操作器驱动的多个排气门；
高压液压油源；及
选择性地供应高压停用信号到所述进气门操作器和所述排气门操作器的配流系统，所述配流系统包括集成于所述凸轮轴且在所述高压液压油源和所述进气门操作器及排气门操作器之间连接的液压移相器，所述液压移相器包括：
阀体，所述阀体具有装备有从所述高压液压油源接收油的供应通道的中心孔和多个出口通道，其中第一出口通道与所述进气门操作器及排气门操作器中的第一组连接，第二出口通道与所述进气门操作器及排气门操作器中的第二组连接；及
在所述凸轮轴上形成的计量表面，所述计量表面在所述阀体的中心孔中延伸，所述计量表面包括具有以定相关系连接所述供应通道与所述出口通道的至少一个计量槽的基本上圆柱形表面，从而相对于进气门操作器和排气门操作器中的第二组的停用定相所述进气门操作器和排气门操作器中的第一组的停用。

往复式内燃发动机的汽缸气门操作系统
技术领域
本发明涉及具有凸轮轴驱动的菌形气门(poppet valve)的往复式内燃发动机，具体涉及可以在往复式内燃发动机中选择性地停用气门以便有效地改变发动机的排量的汽缸气门操作系统。
背景技术
现有技术所知的双排量发动机以能够停用具体汽缸的进气门和排气门以便增加燃料经济性为特征。一种停用气门的方法涉及气门执行系统的液压控制。然而不利的是，进行液压控制较昂贵，因为需要提供用于进气门和排气门的包括控制阀的单独的控制回路。换言之，必须提供电子控制阀以计量或限制进入用于进气门和排气门两者的气门操作器(valve operator)的油量。在V型发动机中，这通常意味着必须使用四个电子控制阀以停用发动机的各个气门。
期望提供对于每组汽缸仅要求单个阀，同时保留适当地停用和重新启用汽缸所需要的定相的停用系统。总之，通过首先停用任何具体汽缸的排气门，之后停用相同汽缸的进气门可以最佳地实现定相。以此顺序停用进气门和排气门使燃烧废气限制在发动机汽缸中，防止汽缸中产生过量真空而吸进曲轴箱气体。当重新启用汽缸时，该排气门和进气门的定相的停用可以避免喷出未燃的碳氢化合物。在此之前，如上所述实现这样的定相要求多个控制阀。本发明可免除对发动机中任何具体汽缸组使用多个停用控制阀的需要。
发明内容
一种内燃发动机的汽缸气门操作系统包括具有多个凸角和相应分组的液压控制进气门操作器及液压控制排气门操作器的凸轮轴。所有的各种操作器通过凸轮轴凸角驱动。多个进气门由进气门操作器驱动，多个排气门由排气门操作器驱动。高压油源配流到进气门操作器和排气门操作器。配流系统(valving system)包括集成于凸轮轴且在高压油源和进气门操作器及排气门操作器之间连接，以便相对于排气门操作器定相进气门操作器的液压控制的液压移相器。这可以延迟特定进气门的停用直到每个相应汽缸的排气门已停用。
根据本发明的另一方面，控制进入进气门操作器和排气门操作器的高压油流的配流系统还包括连接高压油源到液压移相器的供应阀。
根据本发明的另一方面，液压移相器包括具有装备有从高压油源接收油的供应通道的中心孔和多个出口通道的阀体，其中第一出口通道与进气门操作器连接，第二出口通道与排气门操作器连接。计量表面形成在凸轮轴的轴颈上，以便计量表面在阀体的中心孔中延伸。计量表面包括具有以定相关系连接供应通道与出口通道的多个计量槽的基本上圆柱形表面。
根据本发明的另一方面，凸轮轴的计量槽优选地包括连接供应通道与可操作地连接到至少一个排气门操作器的出口通道的连续圆周槽，和间歇地连接供应通道与至少一个进气门操作器的邻近连续圆周槽的不连续半圆周槽。根据本发明的另一方面，阀体可以配置为集成于发动机汽缸盖的凸轮轴安装架。
为了促进本发明系统的平滑操作，配流系统还包括从高压油源直接输送油到进气门操作器和排气门操作器的至少一个中，而不通过液压移相器的间歇旁路(intermittent bypass)。该系统还可以包括设置在液压移相器与进气门操作器和排气门操作器的至少一个之间的液压蓄能器。
本发明的系统提供选择性地停用系统的进气门操作器驱动的进气门和排气门操作器驱动的排气门的液压控制。液压移相器与进气门操作器及排气门操作器协作以停用至少一个进气门和至少一个排气门，在特定汽缸上停用进气门之前停用排气门以便使燃烧废气限制在发动机的至少一个汽缸中。
根据本发明的另一方面，进气门操作器和排气门操作器可以每个包括凸轮轴从动件、气门接触指杆(valve actuating finger)、及滑动地位于凸轮轴从动件和气门接触指杆之间的液压锁销，其中液压锁销响应于摇臂轴或其他油道中的油压，该摇臂轴或其他油道连接到集成于凸轮轴的液压移相器。
根据本发明的汽缸气门操作系统的优点是可以用最少量的硬件，更具体地每汽缸组使用单个电磁操作阀来实现汽缸停用。
根据本发明的系统的又一个优点是在系统中仅使用单个电子开关阀定相汽缸停用，因为本发明的液压移相器利用凸轮轴的移动以实现进气门相对于排气门的移相(intake-to-exhaust phase shifting)，而不需要插入电子装置。
阅读本说明书，本发明的其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一方面的汽缸气门操作系统的部分的示意图；
图2是具有根据本发明的汽缸气门操作系统的发动机的剖视图；
图3示出根据本发明的一方面的气门操作器；
图4A和图4B示出根据本发明的一方面的旁路阀。
具体实施方式
如图2所示，发动机10具有容纳凸轮轴14的汽缸盖12。图1示出通过链轮16驱动的凸轮轴14。如图1和图2所示，凸轮轴14具有提供开启进气门30和排气门34的推力(force impulse)的多个凸轮凸角18。进气门30由安装在进气门摇臂轴24上的进气门操作器22驱动。排气门34由安装在排气门摇臂轴28上的排气门操作器26驱动。进气门操作器22包括气门接触器35，排气门操作器26包括排气门接触器32。
发动机10为往复式内燃发动机，还包括安装在连杆40上的活塞36以及燃烧室44。气门30和气门34为常规的菌形气门，当气门30和气门34保持在稳态关闭位置时能够有效地停用发动机动力汽缸。在汽缸停用期间，期望使一定量燃烧废气限制在燃烧室44中，如图1中示意性地所示的系统可实现这种操作。
现具体参考图1，凸轮轴14如图所示具有形成为基本上圆柱形的轴颈20的计量表面，计量表面上具有环绕轴颈20的连续计量槽13以及具有至少一个槽脊15a的间歇计量槽或不连续计量槽15，其中槽脊15a形成槽15的不连续性。轴颈20在阀体52中形成的中心孔55之内延伸。本领域技术人员根据本公开应理解阀体52可以配置为独立阀块或所示的结合阀块和凸轮轴鞍座(saddle)两者的功能的凸轮轴安装架。在任意一种情况中，计量槽13连接在供应阀48下游的供应通道62到出口通道54，出口通道54进而与图2和图3中所示的排气门摇臂轴28连接。摇臂轴28具有输送高压油以停用排气门操作器26的轴向通道29。
结合图3如下文所述，当来自油泵42的高压油流过阀48并进入供应通道62，通过连续计量槽13传递的压力立刻在出口通道54累积，从而停用排气门34。然而，因为槽脊15a是间歇槽15的部分，仅在槽脊15a移动越过出口通道58之后，来自供应通道62的压力信号才会传递到与进气门摇臂轴24连接的出口通道58。因此，凸轮轴轴颈20与阀体52的组合有效地充当集成于凸轮轴14的液压移相器以便定相、或延迟进入到进气门操作器22的液压信号，从而相比较于排气门操作器26延迟进气门操作器22的停用。这使一定量的燃烧废气限制在发动机10的燃烧室44中。本领域技术人员根据本公开应理解泵42可以配置为用于发动机10的润滑油泵、或专门的液压泵、或本公开间接表明的另一类型的泵。
在图3中，排气门操作器26如图所示具有在凸轮轴从动件78中延伸，且与摇臂轴28中的通道66连通的油道70。活塞74和锁销76选择性地使从动件78锁紧到排气门接触指杆(valve contacting finger)32，响应于从动件78的移动促使指杆32移动。在油道29和油道70中的油压作用在活塞74上。油道70中的高油压迫使活塞74克服通常作用在锁紧的锁销76上的弹簧力80离开图3的静止位置。当作用在活塞74上的高压油完全地移开通常锁紧的锁销76时，锁销76停止在从动件78不再锁紧到排气门接触指杆32的位置，排气门34因此停用。当操作器26在停用状态时，凸轮轴从动件78仅随着凸轮凸角18中的一个的运动摇动，而排气门34和指杆32保持静止在关闭位置。本领域技术人员根据本公开应理解油道70和活塞74可以落座在指杆32中，其中锁销76和活塞74容纳在凸轮轴从动件78中。
由于不连续计量槽15的槽脊15a的动作引起油供应的间歇中断，出口通道58中的压力信号倾向于进行脉动，因此在优选的实施例中，液压蓄能器46(图1)可以插入在出口通道58和进气门操作器22之间的通道中。附加地或替代地，可以提供如图4A和图4B所示的旁路阀98。在图4A中，旁路阀98如图所示在关闭位置，以便来自出口通道58的压力自由通向进气门操作器供应通道100。注意在图4A中，来自通道62的油流被滑阀108的位置阻止。然而，一旦通过控制阀48施加压力，且允许压力在进气门操作器供应通道100中累积时，滑阀108将被推动到开启位置，如图4B所示。当阀98位于图4B中所示的位置，通常为发动机油的高压液压液从通道62流过控制通道116进入进气门操作器22以便减弱集成于凸轮轴14的液压移相器造成的脉动的影响。
本领域技术人员根据本公开应理解在使用所示的安装在轴上的摇臂的情况下，可操作地与进气门操作器22连接的气门操作器通道100可以例如合并为在中空摇臂轴24中的通道25。或者，若使用安装在底座上的摇臂时，可以在铸造的汽缸盖中挖孔或钻孔以形成通道。
根据本发明的另一方面，可以通过连接出口通道54和出口通道58中的一个到第一汽缸的两个操作器以同时控制第一汽缸的进气门操作器和排气门操作器两者。若第二汽缸的进气门操作器和排气门操作器与出口通道54和出口通道58中的另一个连接，结果为第二汽缸的进气门和排气门两者的停用和重新启用将相对于第一汽缸定相。实质上，本发明的系统有助于相对于关联于第二汽缸的第二组气门操作器，定相关联于第一汽缸的第一组气门操作器的停用和重新启用。
虽然结合具体的实施例描述了本发明，但应理解本领域技术人员可以进行各种修正、改造、及改变，而不脱离本发明的权利要求所限定的本发明的精神和范围。