專利名稱：用于內(nèi)部廢氣再循環(huán)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種用于致動發(fā)動機(jī)中一個或多個氣門的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明特別地涉及致動一個或多個發(fā)動機(jī)氣門來產(chǎn)生內(nèi)部廢氣再循環(huán)事件的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實施方案可以提供內(nèi)部廢氣再循環(huán)、主氣門事件(排氣和/或進(jìn)氣)，包括或不包括其他輔助氣門事件(例如發(fā)動機(jī)制動事件)。
背景技術(shù)：
廢氣再循環(huán)(EGR)的基本原理是公知的。在適當(dāng)操作的發(fā)動機(jī)對其燃燒室內(nèi)的燃料和進(jìn)入空氣的混合物作功之后，發(fā)動機(jī)從發(fā)動機(jī)缸體中排出殘余氣體。EGR系統(tǒng)允許這些廢氣的一部分流回到發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)。這種進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸體的氣體再循環(huán)可以在正功操作過程中使用，和/或在發(fā)動機(jī)制動循環(huán)過程中使用，以發(fā)揮顯著的作用。
在正功操作過程中，EGR系統(tǒng)主要用于改進(jìn)發(fā)動機(jī)的排放物。在發(fā)動機(jī)正功過程中，一個或多個進(jìn)氣氣門可以被開啟，以允許燃料和環(huán)境空氣進(jìn)入，其中空氣含有使缸體中的燃料燃燒所需的氧氣。然而，空氣還含有大量的氮氣。發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)的高溫，使得氮氣與未利用的氧氣起反應(yīng)而形成氮氧化物(NOx)。氮氧化物是柴油發(fā)動機(jī)所排放的主要污染物之一。EGR系統(tǒng)提供的再循環(huán)氣體已被發(fā)動機(jī)使用過，并僅包含少量的氧氣。通過將這些氣體與新鮮空氣混合，可以減少進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氧氣量，且形成更少的氮氧化物。此外，再循環(huán)氣體可以降低發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)的燃燒溫度，使其低于氮氣與氧氣化合形成NOx的溫度。從而，EGR系統(tǒng)可以產(chǎn)生作用來降低所產(chǎn)生的NOx量，并改進(jìn)發(fā)動機(jī)排放物。美國和其他國家對柴油發(fā)動機(jī)的現(xiàn)行環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)及所提議的規(guī)章都表明，改進(jìn)排放物的需求在未來將變得更加重要。
通常有兩類EGR系統(tǒng)，即內(nèi)部的和外部的EGR系統(tǒng)。許多常規(guī)EGR系統(tǒng)是外部系統(tǒng)，其通過外部管道從排氣歧管向進(jìn)氣端口再循環(huán)氣體。通過在進(jìn)氣沖程過程中打開管道中通常關(guān)閉的EGR控制氣門，許多這種系統(tǒng)使廢氣經(jīng)過外部管道進(jìn)行再循環(huán)。
例如，授予Sheridan等并轉(zhuǎn)讓給Cummins Engine Co.，Inc的美國專利5,617,726(申請日為1997年4月8日)公開了一種EGR系統(tǒng)，其包括連接發(fā)動機(jī)排氣管和進(jìn)氣管的EGR管、用于冷卻廢氣再循環(huán)部分的冷卻裝置、使冷卻裝置旁通的旁通管、以及用于引導(dǎo)廢氣再循環(huán)部分流動的氣門裝置。
授予Nagano并轉(zhuǎn)讓給Toyota的美國專利4,147,141(申請日為1979年4月3日)公開了一種EGR系統(tǒng)，其包括使發(fā)動機(jī)的排氣管和進(jìn)氣管相互連接的EGR管、沿EGR管安置的EGR冷卻器、與EGR冷卻器平行安置的旁通管、用于控制流經(jīng)冷卻器旁通管的廢氣的選擇氣門、以及安置于EGR管上并用于控制流經(jīng)EGR管的廢氣的EGR氣門。
為使系統(tǒng)能正常操作，許多外部EGR系統(tǒng)需要一些附加元件，如外部管道、旁通管和相關(guān)的冷卻機(jī)構(gòu)。然而，這些附加元件會大大增加車輛的成本，且會增加系統(tǒng)所需的空間，從而引起包裝和制造方面的問題。此外，廢氣和水分在外部管道中的混合會加快系統(tǒng)元件的腐蝕，并引發(fā)可靠性的問題。本發(fā)明的各種實施方案較為簡單，且成本較低，且比許多已知需要這些附加元件的外部EGR系統(tǒng)更為可靠。
許多常規(guī)的內(nèi)部EGR系統(tǒng)通過在進(jìn)氣沖程過程中使廢氣經(jīng)開口的排氣氣門進(jìn)入燃燒室來提供EGR。由于沒有適當(dāng)?shù)目刂疲@種技術(shù)因缸體內(nèi)氧氣量減少而產(chǎn)生性能方面的問題。即使在輕負(fù)荷操作范圍內(nèi)可以獲得令人滿意的燃燒狀態(tài)(其中空氣的量自然地較為充裕)，但在高負(fù)荷操作范圍內(nèi)還是會產(chǎn)生問題(其中空氣相對于燃料的比例較低或缺乏)。這些燃燒條件可以產(chǎn)生欠佳的功率，此外還會產(chǎn)生含有大量煙灰的黑煙。
因此，需要提供用于產(chǎn)生內(nèi)部EGR事件的系統(tǒng)和方法，同時沒有許多常規(guī)EGR系統(tǒng)所具有的功率和排放物方面的問題。本發(fā)明各種實施方案的優(yōu)點在于當(dāng)在進(jìn)氣沖程過程中致動排氣氣門時，可以提供必要的控制以避免這些缺陷。此外，通過在排氣沖程過程中致動一個或多個進(jìn)氣氣門，本發(fā)明各種實施方案可以提供EGR。
通過控制排氣歧管和發(fā)動機(jī)缸體中的壓力和溫度，EGR系統(tǒng)還可以用于在發(fā)動機(jī)制動操作中最優(yōu)化減速功。在發(fā)動機(jī)制動過程中，一個或多個排氣氣門可以選擇性地開啟，至少臨時地將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)變成空氣壓縮機(jī)。在此過程中，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生減速馬力，來幫助交通工具減速。這能提高操作者對交通工具的控制，并顯著地降低交通工具的工作制動器的磨損。通過使用EGR控制發(fā)動機(jī)的壓力和溫度，可在各種操作條件下最優(yōu)化制動水平。
EGR可以設(shè)置有減壓式(compression release type)發(fā)動機(jī)制動器和/或放氣式制動器(bleeder brake)。減壓式發(fā)動機(jī)制動器或減速器的操作是公知的。當(dāng)活塞在壓縮沖程中向上運行時，缸體內(nèi)聚集的氣體被壓縮。該壓縮氣體對抗著活塞的向上運動。在發(fā)動機(jī)制動操作過程中，當(dāng)活塞接近上止點(TDC)時，至少一個排氣氣門打開，以將缸體中的壓縮氣體排放進(jìn)排氣歧管，從而阻止貯存在壓縮氣體中的能量經(jīng)隨后的膨脹下行沖程返回到發(fā)動機(jī)。在此過程中，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生了減速能量，以幫助交通工具減速。Cummins的美國專利3,220,392(1965年11月)公開了現(xiàn)有技術(shù)中減壓式發(fā)動機(jī)制動器的例子，該專利在此作為參考。
放氣式發(fā)動機(jī)制動器的操作也是早已公知的。在發(fā)動機(jī)制動過程中，除了正常的排氣氣門升程之外，在整個其余的發(fā)動機(jī)循環(huán)(全循環(huán)放氣式制動)或在部分循環(huán)過程中(部分循環(huán)放氣式制動)中，排氣氣門可以持續(xù)地保持輕微開啟。部分循環(huán)放氣式制動和全循環(huán)放氣式制動的主要區(qū)別在于，前者在大部分進(jìn)氣沖程過程中不具有排氣氣門升程。受讓人的美國專利6,594,996(2003年7月22日)公開了使用放氣式發(fā)動機(jī)制動的系統(tǒng)和方法的例子，該專利在此引為參考。
許多已知的EGR系統(tǒng)不適合于現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng)。許多這些系統(tǒng)(1)與減壓式制動、放氣式制動或其二者不相容；和/或(2)為使EGR和制動系統(tǒng)一起正常工作，需要對現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)進(jìn)行較大的改動。本發(fā)明各種實施方案的優(yōu)點之一在于它們可以與減壓式制動系統(tǒng)和/或放氣式制動系統(tǒng)聯(lián)用，并且為使這兩種系統(tǒng)正常地工作，對現(xiàn)有發(fā)動機(jī)不需或僅需很少的改動。
EGR系統(tǒng)可以包括附加的特征以提高性能。本發(fā)明實施方案可以包括例如氣門捕獲裝置、氣門升程限幅機(jī)構(gòu)、EGR間隙、選擇性液壓比和重置機(jī)構(gòu)，以提高該系統(tǒng)的可靠性和性能。
本發(fā)明其他優(yōu)點的一部分將在隨后的說明書中描述；且對于本領(lǐng)域所屬人員而言，另一部分的內(nèi)容通過本發(fā)明的描述和/或?qū)嵤⑹秋@而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
響應(yīng)于前述的挑戰(zhàn)，申請人研發(fā)了用于致動一個或多個發(fā)動機(jī)氣門的嶄新系統(tǒng)和方法。在一個實施方案中，本發(fā)明是一種在多缸體發(fā)動機(jī)中提供廢氣再循環(huán)EGR的方法。所述方法包括如下步驟向該氣門致動器施加運動；響應(yīng)于所施加的運動，致動第一發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)氣門；確定第一發(fā)動機(jī)和第二發(fā)動機(jī)的參數(shù)水平；以及響應(yīng)于第一發(fā)動機(jī)參數(shù)水平和第二發(fā)動機(jī)參數(shù)水平，修正所施加的運動，以產(chǎn)生廢氣再循環(huán)事件。
申請人還研發(fā)出了用于在多缸體發(fā)動機(jī)中提供廢氣再循環(huán)(EGR)的嶄新系統(tǒng)，該發(fā)動機(jī)包括外殼。該系統(tǒng)包括置于發(fā)動機(jī)殼體上的EGR殼體，所述EGR殼體包括形成于其中的液壓通道；用于致動第一發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)氣門的裝置；用于向所述氣門致動裝置施加運動的裝置；以及用于修正施加于所述氣門致動裝置的運動的運動修正裝置，以產(chǎn)生具有較早氣門關(guān)閉時間的EGR事件。
可以理解，前述的一般說明和下述詳細(xì)說明都僅是說明和解釋性的，而不是用于限制所要求保護(hù)的本發(fā)明。附圖作為參考并作為說明書的一部分，與詳細(xì)說明一起解釋本發(fā)明的某些實施方案，并用于闡明本發(fā)明的原理。
附圖簡要說明為有助于理解本發(fā)明，現(xiàn)在參考附圖，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同元件。這些附圖僅是示例性的，不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明第一實施方案氣門致動系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明第二實施方案氣門致動系統(tǒng)的示意圖。
圖3是本發(fā)明實施方案的氣門升程分布圖，闡明在進(jìn)氣沖程中致動一個或多個發(fā)動機(jī)排氣氣門。
圖4是本發(fā)明實施方案的氣門升程分布圖，闡明在排氣沖程中致動一個或多個發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣門。
圖5是可以用于本發(fā)明實施方案中的凸輪。
圖6是本發(fā)明實施方案的主動和從動活塞對的操作示意圖。
圖7是本發(fā)明另一個實施方案的主動和從動活塞對的操作示意圖。
圖8是本發(fā)明實施方案的廢氣脈動圖和相應(yīng)的氣門升程分布圖。
圖9是本發(fā)明實施方案的、用于四(4)缸體發(fā)動機(jī)的主動和從動活塞對的操作示意圖。
圖10是本發(fā)明第三實施方案的氣門致動系統(tǒng)。
圖11是可以與圖10的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用的凸輪。
圖12是本發(fā)明第四實施方案的氣門致動系統(tǒng)。
圖13是氣門升程限幅機(jī)構(gòu)的第一實施方案，其可以與本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用。
圖14是本發(fā)明實施方案包括修正的EGR氣門事件的氣門升程分布圖。
圖15a和圖15b表明氣門升程限幅機(jī)構(gòu)的第二實施方案，其可以與本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用。
圖16a和圖16b表明氣門升程限幅機(jī)構(gòu)的第三實施方案，其可以與本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用。
圖17a和圖17b表明從動活塞重置機(jī)構(gòu)，其可以與本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用。
圖18a是現(xiàn)有技術(shù)中的氣門捕獲組件的示意圖。
圖18b是用于降低發(fā)動機(jī)氣門回位速度的改進(jìn)裝置的示意圖，其可以與本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)聯(lián)用。
發(fā)明優(yōu)選實施方案詳細(xì)說明現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明系統(tǒng)和方法的實施方案，其實施例由附圖闡明。如實施例所示，本發(fā)明包括控制發(fā)動機(jī)氣門致動的系統(tǒng)和方法。
圖1示意性地表明本發(fā)明的第一實施方案的氣門致動系統(tǒng)10。該氣門致動系統(tǒng)10包括用于施動的施動裝置100，其可操作地連接于氣門致動器300，該氣門致動器依次可操作地連接于一個或多個發(fā)動機(jī)氣門200。該施動裝置100適合于向該氣門致動器300施加運動。該氣門致動器300可選擇地控制向氣門200(1)傳遞；或(2)不傳遞運動。該氣門致動器300還可以適合于修正傳遞到該發(fā)動機(jī)氣門200的運動量和運動正時。
當(dāng)在運動傳遞模式操作時，該氣門致動器300可以致動該發(fā)動機(jī)氣門200，來產(chǎn)生廢氣再循環(huán)氣門事件。該氣門致動器300還可致動該發(fā)動機(jī)氣門200，以產(chǎn)生其他發(fā)動機(jī)氣門事件，例如但不限于主進(jìn)氣、主排氣、減壓式制動和/或放氣式制動。響應(yīng)于來自控制器400的信號或輸入，包括該氣門致動器300的氣門致動系統(tǒng)10可以在傳遞運動和不傳遞運動之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。該發(fā)動機(jī)氣門200可以是一個或多個排氣氣門、進(jìn)氣氣門或輔助氣門。
該施動裝置100可以包括凸輪、推管和/或搖臂或其等價物的任何組合，其適合于向該氣門致動器300施加運動。在本發(fā)明至少一個實施方案中，該施動裝置100包括凸輪110。該凸輪110可以包括排氣凸輪、進(jìn)氣凸輪、噴油器凸輪和/或?qū)Ｓ猛馆?。該凸?10可以包括一個或多個凸輪凸部，用于產(chǎn)生發(fā)動機(jī)氣門事件。參考圖5，該凸輪110可以包括凸部，例如主(排氣或進(jìn)氣)事件凸部112、發(fā)動機(jī)制動凸部114和EGR凸部116。對凸輪110上的凸部的描述僅用于示例說明，且不限于此。可以理解的是，凸部的數(shù)量、組合、尺寸、位置和形狀在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)可以顯著地變化。
還可以理解的是，通過該凸輪110所施加的運動來產(chǎn)生發(fā)動機(jī)氣門主事件，可以用于提供EGR氣門事件。例如，主事件(例如進(jìn)氣或排氣)凸部112可附加地用于致動EGR氣門事件用的一個或多個氣門200。因為主事件的全部運動可提供比EGR氣門事件所需的更多氣門升程，所以通過結(jié)合例如系統(tǒng)間隙、該氣門致動器300的各元件之間的選擇性液壓比、重置機(jī)構(gòu)和/或氣門升程限幅機(jī)構(gòu)，可以修正運動。
可通過不同氣門來實現(xiàn)EGR氣門事件，所述不同氣門不同于用于實現(xiàn)主發(fā)動機(jī)氣門事件的那些氣門。這些“不同氣門”與主氣門事件用的氣門可以是相同或不同類型(進(jìn)氣與排氣)的，并可以結(jié)合有與主氣門事件用的氣門的不同或相同的缸體。
該氣門致動器300可以包括任何使施動裝置100與該氣門200連接的結(jié)構(gòu)，且能夠選擇性地傳遞施動裝置100所產(chǎn)生的運動以致動該氣門200。該氣門致動器300可以例如包括機(jī)械連桿、液壓連桿、液壓-機(jī)械連桿、電動連桿、電磁連桿、空氣連桿和/或任何其他適合于選擇性地傳遞運動的連桿。
參考圖10，當(dāng)包括有液壓回路時，該氣門致動器300可以包括主動活塞組件310和從動活塞組件320。該氣門致動器300可操作地連接于這樣一個供應(yīng)裝置，該供應(yīng)裝置用于向該致動裝置300供應(yīng)液壓流體或從中得到液壓流體。該供應(yīng)裝置可以包括用于調(diào)整回路中的流體壓力或量的裝置，例如一個或多個觸發(fā)氣門、一個或多個控制氣門、一個或多個積聚器、一個或多個止回氣門、一個或多個流體供應(yīng)源，和/或用于從回路排放液壓流體、向回路添加液壓流體或控制回路中流體流動的其他裝置。該氣門致動器300可適合于固定正時(開/關(guān))和/或可變正時。該氣門致動器300可置于氣門機(jī)構(gòu)中的任何位置，其中該氣門機(jī)構(gòu)連接著該施動裝置100和該氣門200。
該控制器400可以包括任何電子或機(jī)械裝置，用于與該氣門致動器300連通，并使其向該發(fā)動機(jī)氣門200傳遞或不傳遞運動。該控制器400可以包括連接于其他發(fā)動機(jī)元件的微處理器，以確定和選擇該氣門致動器300的適當(dāng)操作?；谖⑻幚砥鲝陌l(fā)動機(jī)元件收集的信息而控制該氣門致動器300，可以在多個發(fā)動機(jī)操作條件下(例如速度、負(fù)載等)實現(xiàn)且最優(yōu)化EGR。收集的信息可以包括但不限于發(fā)動機(jī)速度、車速、油溫、歧管(或端口)溫度、歧管(或端口)壓力、缸體溫度、缸體壓力、微粒信息和/或曲柄角。
該氣門致動系統(tǒng)10可適合于任何內(nèi)燃機(jī)。例如，該氣門致動系統(tǒng)10可用于柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、雙燃料發(fā)動機(jī)和/或天然氣發(fā)動機(jī)。在一個實施方案中，如圖1所示，該氣門致動系統(tǒng)10可用于不帶有發(fā)動機(jī)制動裝置的發(fā)動機(jī)。因此，該氣門致動系統(tǒng)10可與固定發(fā)電器、海上運輸工具、農(nóng)業(yè)運輸工具和設(shè)備和/或任何其他需要EGR但不需要發(fā)動機(jī)制動裝置的系統(tǒng)一起使用。
在本發(fā)明另一個實施方案中，該氣門致動系統(tǒng)10適合于和發(fā)動機(jī)制動裝置一起提供EGR氣門事件。如圖2所示，該氣門致動系統(tǒng)10還可以包括發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng)500。還可預(yù)期的是，除了提供EGR氣門事件外，該氣門致動器300可以適合于提供發(fā)動機(jī)制動。
在本發(fā)明一個實施方案中，如圖3所示，在主進(jìn)氣事件235過程中，該氣門致動器300致動一個或多個排氣氣門來產(chǎn)生EGR事件220。由于在進(jìn)氣沖程中發(fā)動機(jī)缸體中的活塞向下運動所產(chǎn)生的壓力差和排氣歧管中的壓力脈沖，通過發(fā)動機(jī)排氣端口排出的一部分燃燒氣體經(jīng)打開的排氣氣門被吸回到發(fā)動機(jī)缸體。然后，在進(jìn)氣主事件過程中，再循環(huán)氣體與引入到發(fā)動機(jī)缸體中的進(jìn)氣相結(jié)合。
該控制器400控制一個或多個發(fā)動機(jī)排氣氣門的精確開關(guān)時間(EGR事件220的持續(xù)時間)，并可基于跨過排氣氣門的壓力差來確定上述精確開關(guān)時間。該控制器400從適當(dāng)?shù)陌l(fā)動機(jī)元件處接收輸入，并向該氣門致動器300輸入信號。響應(yīng)于該信號，該氣門致動器300可以切換為運動傳遞模式，并致動所述一個或多個排氣氣門。該氣門的關(guān)閉時間可以發(fā)生在發(fā)動機(jī)缸體壓力大于排氣歧管壓力之前，以阻止再循環(huán)氣體迅速向后逸出并進(jìn)入該排氣歧管。圖3所示的氣門升程分布圖僅是示例性的。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員是顯而易見的是，EGR事件220的尺寸、形狀和正時可以因各種因素而變化，包括但不限于發(fā)動機(jī)缸體壓力、排氣歧管壓力、該氣門致動器300和該氣門200之間的間隙、該氣門致動器300的各種元件之間的相對尺寸(或液壓比)、和/或由該施動裝置100所提供的其他任何運動修正。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，如圖4所示，在主進(jìn)氣事件215過程中，該氣門致動器300致動一個或多個發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣門，以產(chǎn)生EGR事件220。一部分的燃燒氣體被排氣沖程從發(fā)動機(jī)缸體(燃燒室)經(jīng)發(fā)動機(jī)進(jìn)氣端口導(dǎo)向進(jìn)氣歧管。然后，在主進(jìn)氣事件過程中，其中的一些氣體與入口空氣一起被再次引入發(fā)動機(jī)缸體。
該控制器400控制該發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣門的精確開關(guān)時間(EGR事件220的持續(xù)時間)，并優(yōu)選基于跨過進(jìn)氣氣門的壓力差來確定上述精確開關(guān)時間。該控制器400從適當(dāng)?shù)陌l(fā)動機(jī)元件處接收輸入，并向該氣門致動器300輸入信號。響應(yīng)于該信號，該氣門致動器300可以切換為運動傳遞模式并致動所述一個或多個進(jìn)氣氣門。較高的缸體壓力(為EGR事件提前打開進(jìn)氣氣門，且接近膨脹沖程)將允許更多廢氣收集于進(jìn)氣端口和/或歧管中以進(jìn)行再循環(huán)，但可以引起膨脹功降低(無效功)。該氣門的關(guān)閉時間可以發(fā)生在發(fā)動機(jī)缸體壓力降低至低于進(jìn)氣歧管壓力之前，以阻止再循環(huán)氣體迅速向后逸出并進(jìn)入該發(fā)動機(jī)缸體。發(fā)動機(jī)進(jìn)氣氣門的精確開關(guān)時間可以依據(jù)系統(tǒng)需求而變化。圖4所示的氣門升程分布圖僅是示例性的。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員是顯而易見的是，EGR事件220的尺寸、形狀和正時可以因各種因素而變化，包括但不限于發(fā)動機(jī)缸體壓力、進(jìn)氣歧管壓力、該氣門致動器300和該氣門200之間的間隙、該氣門致動器300的各種元件之間的相對尺寸(或液壓比)、和/或由該施動裝置100所提供的其他任何運動修正。
圖6和圖7描述了氣門致動器300的各個元件之間關(guān)系的實施例，用以提供廢氣再循環(huán)氣門事件。在本發(fā)明一個實施方案中，如圖6所示，該主動活塞組件310和從動活塞組件320可以對與相同缸體相連的發(fā)動機(jī)氣門產(chǎn)生作用。例如，該主動活塞組件310可以從用于缸體1的進(jìn)氣凸輪處接受運動。然后，該運動被傳遞至該從動活塞組件320，以致動缸體1中的發(fā)動機(jī)氣門。可選擇地，如圖7所示，該主動活塞組件310和該從動活塞組件320可以針對不同的缸體產(chǎn)生作用。例如，該主動活塞組件310可以從用于缸體1的進(jìn)氣凸輪處接受運動。然后，這種運動將被傳遞至該從動活塞組件320，以致動缸體3中的發(fā)動機(jī)氣門?？梢灶A(yù)期的是，本發(fā)明的各種實施方案可以提供任何交叉缸體致動排列方式，以適合于提供EGR事件的適當(dāng)正時。
本發(fā)明的實施方案可以適合于利用在排氣歧管中由一個發(fā)動機(jī)缸體所產(chǎn)生的廢氣脈沖，以在所需時間將再循環(huán)氣體引入另一個發(fā)動機(jī)缸體。例如，在主進(jìn)氣事件過程中，該氣體脈沖可以用于將再循環(huán)氣體引入發(fā)動機(jī)缸體。這些氣體脈沖可以使用在具有拼合式、非拼合式排氣歧管的發(fā)動機(jī)中。下面表1和表2解釋了實例操作方案，分別利用了拼合式歧管(split manifold)發(fā)動機(jī)和非拼合式歧管(non-split manifold)發(fā)動機(jī)用的廢氣脈沖。
表1 EGR-拼合式歧管

表2 EGR-非拼合式歧管

圖8是取樣廢氣脈沖圖，顯示帶有拼合式歧管的6缸體發(fā)動機(jī)用的缸體1排氣端口中的壓力，以及缸體1的發(fā)動機(jī)氣門用的相應(yīng)氣門升程分布圖。如果在主進(jìn)氣事件235過程中需要EGR事件220，那么可以在曲柄角約為360度～500度的過程中將再循環(huán)氣體引入發(fā)動機(jī)缸體。如圖8所示，缸體3和缸體6在此范圍內(nèi)提供脈沖。來自缸體6的脈沖源于拼合式歧管的另一側(cè)(bank)，因此沒有提供足夠的壓力來驅(qū)動EGR事件。然而，在此時，來自缸體3的脈沖提供了比缸體1中的缸體壓力更高的壓力，因此便于將再循環(huán)氣體引入缸體。如上表1所示，其他缸體中的排氣端口可以產(chǎn)生類似的廢氣脈沖圖，且可以利用適當(dāng)?shù)臍怏w脈沖。
施加于氣門致動器300以產(chǎn)生EGR事件220的運動可被修正，以使得發(fā)動機(jī)氣門的關(guān)閉時間可以發(fā)生在發(fā)動機(jī)缸體壓力大于排氣歧管壓力之前，從而阻止再循環(huán)氣體迅速向后逸出并進(jìn)入該排氣歧管。這可由修正的EGR事件221所示例說明。圖8所示的氣門升程分布圖僅是示例性的。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員是顯而易見的是，EGR事件221的尺寸、形狀和正時可以因用于修正施加于該氣門致動器300的運動的裝置而變化，包括但不限于該氣門致動器300和該氣門200之間的間隙、該氣門致動器300的各種元件之間的相對尺寸(或液壓比)、氣門升程限幅機(jī)構(gòu)、重置機(jī)構(gòu)和/或由該施動裝置100所提供的其他任何運動修正。
對于具有非拼合式歧管的發(fā)動機(jī)而言，來自排氣歧管另一側(cè)(bank)的脈沖還可以有足夠的壓力以驅(qū)動EGR事件。因此，來自缸體#3和/或缸體#6的脈沖可以用于驅(qū)動EGR事件。如上表2所示，非拼合式歧管的其他缸體中的排氣端口，可以產(chǎn)生類似的廢氣脈沖圖，并可以利用適當(dāng)?shù)臍怏w脈沖。
為說明起見，將描述本發(fā)明的各種實施方案用于6缸體發(fā)動機(jī)中。然而，可預(yù)期的是，本發(fā)明的各種實施方案可以用于具有任何缸體排列方式或數(shù)量的發(fā)動機(jī)。例如，本發(fā)明的實施方案可以適合于4缸體發(fā)動機(jī)。如同上述關(guān)于6缸體發(fā)動機(jī)所討論的，用于4缸體發(fā)動機(jī)的本發(fā)明實施方案可以采用交叉-缸體致動排列方式。例如，在圖9所示的實施方案中，點火順序為1-3-4-2的4缸體發(fā)動機(jī)可以具有1-4、2-3、3-2、4-1的交叉-缸體致動排列方式。
現(xiàn)在參考圖10描述本發(fā)明的氣門致動系統(tǒng)10的第三實施方案。參考圖10，氣門致動器300包括栓接的內(nèi)部EGR系統(tǒng)。該氣門致動器300從施動裝置100處接收運動。該施動裝置100可以包括進(jìn)氣凸輪110，該進(jìn)氣凸輪110包括一個或多個凸輪凸部，用于產(chǎn)生發(fā)動機(jī)氣門事件。在一個實施方案中，如圖11所示，該進(jìn)氣凸輪包括主進(jìn)氣事件凸部112。如前所述，該施動裝置100可以包括對該氣門致動器300施加運動所需的凸輪、推動管和/或搖臂或其等價物的任何組合。
參考圖10，該氣門致動器300可以包括主動活塞組件310，其可滑動地置于形成在殼體302中的第一孔311中，使得該主動活塞組件310可在該孔中前后滑動，同時保持與殼體302液壓密封。該氣門致動器300還可以包括從動活塞組件320，其可置于形成在殼體302中的第二孔321中，使得該從動活塞組件320可在該孔中前后滑動，同時保持與殼體302液壓密封。該從動活塞組件320通過形成在殼體302中的液壓通道304與該主動活塞組件310流體相通。該從動活塞組件320置于滑動銷330之上。在一個實施方案中，如圖10所示，EGR間隙Z存在于該從動活塞組件320和該滑動銷330之間?？蛇x擇地，該從動活塞組件320可以與滑動銷330接觸。
該氣門致動器300可操作地連接于向該氣門致動器300供應(yīng)液壓流體的供應(yīng)裝置315上。該供應(yīng)裝置315適合于控制通向和來自液壓通道304的液壓流體的供應(yīng)，并基于從該控制器400接收到的信號相應(yīng)地在傳遞和不傳遞來自凸輪110的運動輸入模式之間切換該氣門致動器300。在一個實施方案中，該供應(yīng)裝置315包括流體供應(yīng)源和一個或多個控制氣門(圖未示)。可以在使液壓流體從流體供應(yīng)源到液壓通道304連通和不連通的模式之間選擇性地切換所述一個或多個控制氣門。如前所述，可預(yù)期的是，該供應(yīng)裝置315可以包括使液壓流體供應(yīng)至氣門致動器300和從該氣門致動器300供應(yīng)液壓流體所需要的任何裝置的組合。
來自凸輪110的運動被傳遞至主動活塞組件310，然后該主動活塞組件310通過通道304中的液壓壓力將運動傳遞至從動活塞組件320。該液壓壓力使該從動活塞組件320向下平移，并作用于該滑動銷330。然后，這使得滑動銷330通過氣門跨接件250作用于單個氣門200或多個氣門200(如圖10所示)，以產(chǎn)生EGR事件。
參考圖10，該氣門致動系統(tǒng)10還可以包括發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng)500。該發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng)500可結(jié)合到排氣搖桿510中。該排氣搖桿510可以包括接收搖桿軸的中心開口505及形成于其中的液壓制動通道515。搖桿臂510適合于繞中心開口505前后樞轉(zhuǎn)。該排氣搖桿510還可以包括用于容納滑動銷330的孔530。該制動系統(tǒng)500還可以包括制動活塞組件520，其置于形成在排氣搖桿510中的孔中。該制動活塞組件520與制動通道515相通。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員是顯而易見的是，基于運動施加力所輸入的運動(例如通過排氣凸輪，圖未示)，該發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng)500可以適合于提供減壓式制動和/或放氣式制動。
在一個實施方案中，該滑動銷330還可以包括搖桿接觸表面334和用于接觸氣門跨接件250的底腳部336。如圖10所示，制動間隙L可以形成于排氣搖桿510和搖桿接觸表面334之間。
在發(fā)動機(jī)制動過程中，排氣凸輪上的發(fā)動機(jī)制動凸部可以使液壓壓力作用于制動活塞組件520。然后，這可以使制動活塞組件520通過制動銷540作用于排氣氣門200，以產(chǎn)生發(fā)動機(jī)制動氣門事件。當(dāng)排氣凸輪持續(xù)旋轉(zhuǎn)時，主排氣事件凸部所施加的運動使排氣搖桿510繞中心開口505旋轉(zhuǎn)，使得制動間隙L消除。這使排氣搖桿510接觸搖桿接觸表面334，并致動一個或多個發(fā)動機(jī)氣門200，以產(chǎn)生主排氣事件。相似地，在正功操作過程中，排氣凸輪使排氣搖桿510繞中心開口505旋轉(zhuǎn)，接觸搖桿接觸表面334，并致動一個或多個發(fā)動機(jī)氣門200，以產(chǎn)生主排氣事件。因此，該氣門致動器300可以獨立于制動系統(tǒng)500進(jìn)行操作。此外，EGR間隙Z可以獨立于制動間隙L。
該從動活塞組件320可以包括從動活塞彈簧324，其在從動活塞組件320底部處置于殼體302中。該彈簧324在孔321中向上遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)氣門200地推壓從動活塞組件320。當(dāng)該排氣搖桿510接觸滑動銷330并致動該發(fā)動機(jī)氣門200時，該從動活塞組件320與滑動銷330分離。逆著在通道304中源于供應(yīng)裝置315的任何較低液壓壓力(其可作用于活塞)，該彈簧324向上保持著從動活塞組件320。這防止從動活塞組件320“頂推”，所述“頂推”是一種破壞系統(tǒng)的情況。
在本發(fā)明另一個實施方案中，如圖12所示，該氣門致動器300可以致動一個或多個進(jìn)氣氣門200，以在主排氣事件過程中產(chǎn)生EGR事件。在該實施方案中，該施動裝置100可以包括具有主排氣凸部112的排氣凸輪110。如圖所示，該從動活塞組件320可適合于通過氣門跨接件250直接作用于單個發(fā)動機(jī)氣門200或多個發(fā)動機(jī)氣門200?？蛇x擇地，該從動活塞組件320可以適合于作用在進(jìn)氣搖桿(圖未示)，然后使搖桿致動該氣門200。
該氣門致動器300還可以包括用于修正施動裝置100所輸入運動的修正裝置，以提供所需的EGR氣門事件關(guān)閉時間。在一個實施方案中，如圖13所示，該氣門致動器300還包括在主動活塞組件310中形成的限幅(clip)通道314和置于主動活塞組件310中的止回氣門312。該限幅通道314與主動活塞孔311及通道304相連通。積聚器活塞350置于形成于殼體302的孔中。如圖13所示，當(dāng)該凸輪110位于基圓時，該主動活塞組件310處于其最低位置。在該位置處，該止回氣門312與形成于殼體302中的排放通道306對齊。如圖13所示，該限幅通道314的開口和排放通道306的開口間隔開可變距離Xr。
該氣門致動器300按如前所述操作。當(dāng)凸輪110從基圓旋轉(zhuǎn)時，該凸輪110向該主動活塞組件310傳遞運動，然后該主動活塞組件310通過通道304中的液壓壓力將運動傳遞至該從動活塞組件320。該液壓壓力使該從動活塞組件320向下平移，并作用于滑動銷330(如果有的話)，然后該滑動銷330致動該發(fā)動機(jī)氣門200。
當(dāng)該主動活塞組件310在孔311中平移距離Xr時，該限幅通道314暴露于該排放通道306。此時，該通道304中的部分液壓流體通過排放通道306排出，并進(jìn)入積聚器活塞350。在彈簧324和氣門彈簧的推壓作用下，這降低了通道304中的壓力，并使從動活塞組件320縮回。當(dāng)該從動活塞組件320不再作用于該發(fā)動機(jī)氣門200時，該氣門提前關(guān)閉。如圖14中虛線所示，這產(chǎn)生了縮短或“限幅(clipped)”的EGR氣門事件221。圖14所示的氣門升程分布圖僅是示例性的；可以預(yù)期的是，氣門關(guān)閉的精確正時和相對應(yīng)的EGR事件持續(xù)期間可以變化。例如，該排放通道306的尺寸和位置可以適合于修正EGR氣門事件221的持續(xù)期間。
當(dāng)該主動活塞組件310從其升程最高點返回至在凸輪基圓的最低位置時，該止回氣門312與排放通道306對齊。允許該積聚器活塞350中的流體流經(jīng)止回氣門312，流進(jìn)該主動活塞孔311和通道304。與向外釋放流體并需要恒定地將流體供應(yīng)至該系統(tǒng)相反，這種排列方式促進(jìn)了流體的再利用。這可以減少了系統(tǒng)補(bǔ)足流體的需要，并可以減少系統(tǒng)流體中的“泡沫”。
參考圖15a和圖15b，顯示了氣門致動器300的另一個實施方案，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同的元件。該主動活塞310包括置于其中的止回氣門組件。該止回氣門組件包括球狀物360和彈簧362。該彈簧362抵靠著基座推壓該球狀物360，并覆蓋著形成于該主動活塞310中的限幅孔(clip hole)361?？梢愿淖冊搹椈?62的尺寸，使得該主動活塞310上方的液壓壓力不會使該球狀物360離位。可選擇地，可以改變該彈簧362的尺寸，使得該球狀物360在所需的壓力下離位?？梢栽谠撝鲃踊钊?10的外壁上設(shè)置環(huán)形鎖止件(detent)364，且該環(huán)形鎖止件364可以與形成在該主動活塞310中的通道363相連通。該環(huán)形鎖止件364可選擇性地與傾泄端口306相連通。
限幅(clip)調(diào)節(jié)組件370可以設(shè)置于該主動活塞310之上。該限幅調(diào)節(jié)組件370包括柱塞372和鎖緊螺絲374，所述柱塞372穿過該殼體302延伸進(jìn)該主動活塞孔311。該鎖緊螺絲374可進(jìn)行調(diào)整，以使該柱塞372在該孔311內(nèi)延伸所需距離。該主動活塞彈簧318朝遠(yuǎn)離該柱塞372的方向推壓該主動活塞310。
可以如下所述來操作圖15a和圖15b所示的本發(fā)明實施方案，以修正施動裝置100所輸入的運動，從而提供所需的EGR氣門事件關(guān)閉時間。在操作過程中，將低壓的液壓流體供應(yīng)至該通道304。流體經(jīng)過該通道304并流至該主動活塞孔311處的該通道終點。當(dāng)該凸輪110位于基圓時，該主動活塞310到達(dá)其在該主動活塞孔311中的最低位置。此時，環(huán)形鎖止件364可以不與傾泄端口365對齊。當(dāng)對該主動活塞310施加運動時，該主動活塞310在該孔311中向上移動。該主動活塞的運動通過該通道304中的液壓壓力傳遞至該從動活塞320。這使得該從動活塞320向下平移，從而致動了該發(fā)動機(jī)氣門200。
參考圖15b，當(dāng)該主動活塞310在該主動活塞孔311內(nèi)持續(xù)向上平移時，該柱塞372的梢端接觸到該球狀物360，且使其從限幅孔361處離位。此時，該環(huán)形鎖止件364與傾泄端口365對齊。該主動活塞310上方和通道304中的高壓流體流經(jīng)未被覆蓋的限幅孔361和該通道363，且通過該傾泄端口365排出。流體可以被傾卸出來，返回至該供應(yīng)裝置315或積聚器。
通過傾泄端口365排出流體，可降低該液壓通道304中的壓力，使得該從動活塞320在彈簧324和/或氣門彈簧的推壓下縮回。隨著該從動活塞320不再作用于該發(fā)動機(jī)氣門200，氣門提前關(guān)閉。參考圖14，這引起縮短或限幅的EGR氣門事件221。修正所施加運動時所處的點222可以變化。該鎖緊螺絲374可以被擰松或擰緊，以調(diào)整該柱塞272的位置和相應(yīng)的限幅高度。
參考圖16a和圖16b，表明氣門致動器300的另一個實施方案，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同元件。該氣門致動器300包括主動活塞套筒380，其可滑動地置于該主動活塞孔311中。第一環(huán)形鎖止件384和第二環(huán)形鎖止件382可以設(shè)置在該套筒380的外壁中，且固定槽385可以設(shè)置在該套筒380的內(nèi)壁中。形成于該套筒380中的供應(yīng)通道381與環(huán)形鎖止件382對齊，且形成于該套筒380中的限幅通道383與環(huán)形鎖止件384對齊。
該主動活塞310可滑動地置于套筒380內(nèi)的腔體366中。固定環(huán)387可滑動地置于固定槽385中。彈簧386包括與套筒380相接觸的第一端，及與固定環(huán)387相接觸的第二端。該彈簧386抵靠著該主動活塞310向下推壓固定環(huán)387。
間隙通道388可以設(shè)置在該殼體302中。該間隙通道388可以在該通道304之上的位置處終止于主動活塞孔311的頂部。如圖16a所示，該間隙通道388連接著恒定低壓的液壓流體供應(yīng)。止回氣門389可以置于間隙通道388中，從而基本上僅允許流體從該間隙通道388單向地流向該主動活塞孔311。
可以按以下所述來操作圖16a所示的本發(fā)明實施方案，來修正施動裝置100所輸入的運動，從而提供所需的EGR氣門事件關(guān)閉時間。恒定的低壓流體供應(yīng)在孔311內(nèi)向下推壓套筒380和主動活塞310。因為彈簧386的力大于該套筒上方的低壓所產(chǎn)生的力，所以該套筒380和該主動活塞310一起移動。該套筒380和該主動活塞310被向下推壓，直到該主動活塞311接觸該施動裝置100，從而消除了系統(tǒng)中的間隙。如圖16a所示，在該位置，該環(huán)形鎖止件382與該通道304對齊，且該環(huán)形鎖止件384與該傾泄端口365對齊。
在操作過程中，低壓流體被供應(yīng)至該通道304。通過環(huán)形鎖止件382和供應(yīng)通道381，流體經(jīng)過該通道304流向腔體366。當(dāng)運動被施加至該主動活塞310時，該主動活塞310在腔體366內(nèi)向上移動。因為該止回氣門389不允許流體朝向低壓供應(yīng)回流，所以此時該套筒380上方的該間隙通道388中的流體不能逸出。從而，該套筒380相對于該主動活塞310被液壓鎖緊，并且不會移動。
主動活塞運動通過該通道304中的液壓壓力被傳遞至該從動活塞320。這使該從動活塞320沿向下方向平移，從而致動該發(fā)動機(jī)氣門200。該主動活塞310在該主動活塞孔311內(nèi)持續(xù)向上平移，直到該主動活塞環(huán)形鎖止件364與環(huán)形鎖止件384及傾泄端口365對齊。在腔體366和通道304中的高壓流體流經(jīng)限幅孔361和通道363，并通過傾泄端口365排出。流體可以被傾卸出來，返回至該低壓供應(yīng)或積聚器。
流體通過該傾泄端口365排出，可降低該液壓通道304中的壓力，使得該從動活塞320在彈簧324和/或氣門彈簧的推壓下縮回。隨著該從動活塞320不再作用于所述一個或多個發(fā)動機(jī)氣門200，所述一個或多個氣門提前關(guān)閉。參考圖14，這引起縮短或限幅的EGR氣門事件221。
參考圖16b，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同元件，該氣門致動器300提供了與圖16a所示系統(tǒng)稍微不同的間隙機(jī)構(gòu)。該間隙通道388在通道304上方的位置處(但不位于該孔311頂部)終止于該主動活塞孔311。低壓流體通過該間隙通道388供應(yīng)至該套筒380上方的間隙腔367中。該流體可以通過主動活塞310和該主動活塞孔311之間的間隙緩慢地填滿間隙腔367。間隙腔367中的流體在該孔311內(nèi)向下推壓該套筒380和該主動活塞310，從而消除系統(tǒng)中的間隙。當(dāng)系統(tǒng)關(guān)閉時，間隙腔367中的流體可以緩慢地從主動活塞孔311中漏出。可以按上述對圖16a所示的系統(tǒng)的操作方式，來操作圖16b所示的系統(tǒng)，從而提供所需的EGR氣門事件關(guān)閉時間。
參考圖17a和圖17b，表明氣門致動器300的另一個實施方案，其中相同的附圖標(biāo)記代表相同元件。該氣門致動器300可以包括置于殼體302中的重置裝置390。該重置裝置390延伸至該從動活塞320上方的從動活塞孔321中。在其中形成有放泄孔326的密封板325置于該從動活塞320上方。該從動活塞320可以包括形成于其中的積聚器328和減壓孔329。
參考圖17b，重置裝置390包括殼體391和重置柱塞392，其中該殼體391可調(diào)地安置于該殼體302中。上部彈簧393抵靠著該密封板325向下推壓該重置柱塞392。該柱塞392的底腳部覆蓋著該放泄孔326。下部彈簧394倚靠在該殼體391上。
可以按下述方式來操作圖17a和圖17b所示的本發(fā)明實施方案，以修正施加于氣門致動器300的運動，從而提供所需的EGR氣門事件關(guān)閉時間。當(dāng)該主動活塞320在凸輪基圓上且沒有運動傳遞至該從動活塞320時，該從動活塞被從動活塞彈簧324抵靠著該密封板325和重置裝置390向上進(jìn)行推壓。該柱塞392被上部彈簧393抵靠著該密封板325進(jìn)行推壓，從而覆蓋該放泄孔326。隨著運動被施加于該主動活塞310，該主動活塞310向上移動，并對該通道304中的液壓流體加壓。主動活塞運動通過該通道304內(nèi)的液壓壓力被傳遞至從動活塞320。該液壓流體進(jìn)入從動活塞孔321，并作用于該從動活塞320和該密封板325。經(jīng)形成于殼體391中的環(huán)形槽396，該液壓流體可以進(jìn)入殼體391和密封板325之間的空間397。當(dāng)液壓流體開始向下推動從動活塞320和密封板325時，該柱塞392在上部彈簧393的推壓下跟隨。隨著柱塞392向下移動，該柱塞392接觸下部彈簧394。上部彈簧393的力和作用于柱塞392的液壓壓力的合力足以克服下部彈簧394的力。因此，柱塞392的腳底部持續(xù)向下移動，并保持與放泄孔326的密封。
該柱塞392持續(xù)跟隨著從動活塞320的向下移動，直到柱塞392碰到形成于殼體391中的擋塊395，并開始與密封板325分離。作用于柱塞392的液壓壓力被降低。此時，下部彈簧394的力足以克服作用于柱塞392上的上部彈簧393的力和任何殘余的液壓壓力。該下部彈簧394迫使柱塞392向上移至其最初位置，從而打開放泄孔326。此時，來自通道304的高壓流體通過放泄孔326傾卸到積聚器328。該積聚器328和減壓孔329的組合吸收了主動活塞310所提供的運動。因為高壓流體不再作用于從動活塞320，所以在從動活塞彈簧324或氣門彈簧的推壓下，該從動活塞320在從動活塞孔321內(nèi)縮回。隨著從動活塞320不再作用于一個或多個發(fā)動機(jī)氣門200，所述一個或多個氣門提前關(guān)閉。參考圖14，這引發(fā)縮短的EGR氣門事件221。
積聚器328允許傾泄的油通過放泄孔326再填充返回到從動活塞孔321。形成于密封板325中的環(huán)形槽可以便于流體返回到該孔321?？深A(yù)期的是，可以設(shè)置不帶積聚器的從動活塞310，從而高壓流體通過減壓孔329直接地傾泄。
在可選擇的實施方案中，該氣門致動器300還可以包括控制發(fā)動機(jī)氣門200的回位速度的控制裝置(氣門捕獲組件)340。在本發(fā)明一個實施方案中，如圖18a所示，氣門捕獲組件340包括氣門捕獲主體341，其置于從動活塞組件320上方的殼體302中，從而主體341的一部分延伸進(jìn)從動活塞孔321中。該氣門捕獲組件340還包括置于主體341中的氣門捕獲柱塞343及氣門捕獲彈簧342，其中該彈簧342包括與柱塞343接觸的第一端和與主體341接觸的第二端。交叉通道344形成于氣門捕獲柱塞343中，且其方向基本上垂直于從動活塞孔321的方向。交叉通道344與從動活塞孔321相連通。放泄通道345形成于氣門捕獲柱塞343中，并與交叉通道344相連通，其中所述放泄通道345的方向基本上平行于從動活塞孔321的方向。放泄通道345的尺寸可進(jìn)行調(diào)整，使得從增壓室322或從動活塞孔321進(jìn)入放泄通道345的流體流動受到限制。
參考圖18a，該從動活塞組件320還可以包括形成于其中的增壓室322。該增壓室322與通道304和從動活塞孔321相連通。該柱塞343被彈簧342推壓到從動活塞孔321中。該從動活塞組件320在從動活塞孔321中被從動活塞彈簧324向上推壓，且遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)氣門200。當(dāng)沒有流體壓力作用于從動活塞組件320時，因為從動活塞彈簧324的推壓作用大于彈簧342的推壓作用，所以該從動活塞組件320被強(qiáng)迫抵靠著柱塞343。在該位置，柱塞343堵塞了增壓室322以防止與從動活塞孔321相連通，但將增壓室322放置成與放泄通道345相連通。然后，如圖18a所示，柱塞343的外邊緣被強(qiáng)迫抵靠著主體341。
現(xiàn)在說明圖18a所示的氣門捕獲組件340的操作。當(dāng)主動活塞組件310被凸輪110的運動向上推動時，高壓液壓流體通過流體通道304流向從動活塞組件320并進(jìn)入增壓室322。因為柱塞343不可以縮回到主體341，所以該從動活塞組件320臨時地保持抵靠著柱塞343。這樣，流體從增壓室322流經(jīng)放泄通道345并流進(jìn)交叉通道344中。然后，從交叉通道344處，流體被排空進(jìn)入從動活塞孔321內(nèi)。從動活塞孔321中流體所產(chǎn)生的壓力作用于從動活塞組件320的頂部，使得其開始向下平移。柱塞343跟隨從動活塞組件320一定距離，然后與其脫離。一旦從動活塞組件320與柱塞343脫離，流體就更容易地從增壓室322釋放到孔321中，從而產(chǎn)生作用于從動活塞組件320頂部上的額外壓力。如上所述，從動活塞組件320跟隨主動活塞組件310的運動，并在孔321中向下平移，從而致動發(fā)動機(jī)氣門200。
當(dāng)發(fā)動機(jī)氣門200開始復(fù)位時，從動活塞組320在孔321中向上移動。孔中的流體流經(jīng)通道304，直到從動活塞組件320碰到柱塞343。此時，從動活塞組件320持續(xù)向上平移，迫使孔321中的流體流經(jīng)放泄通道345和交叉洞344。然而，放泄通道345的較小尺寸限制了離開孔321的液壓流體流動。這種限制流動所產(chǎn)生的壓力產(chǎn)生作用以減慢了發(fā)動機(jī)氣門200的復(fù)位。
因為柱塞不可以縮回到主體341內(nèi)，所以從動活塞組件320不可以脫離柱塞343，直到足量的液壓壓力通過放泄通道345和交叉通道344被釋放。因為放泄通道345相對于增壓室322較小，所以脫離所需的壓力可以不立即就產(chǎn)生。因此，從動活塞組件320可以不跟隨主動活塞組件310的運動，直到在增壓室322內(nèi)聚集出高壓。當(dāng)這種情況發(fā)生時，在從動活塞承受主動活塞組件310的更多漸近運動之前，高壓可以引發(fā)從動活塞組件320的極快向下最初位移。從動活塞組件320的這種不均勻運動，可以引起發(fā)動機(jī)氣門200的不平穩(wěn)氣門升程。
參考圖18b，其中相同的附圖標(biāo)記代表與圖18a中相同的元件，這里將討論氣門捕獲組件340的優(yōu)選實施方案。氣門捕獲組件340還包括形成于主體341中的狹槽346。柱塞343保持由彈簧342進(jìn)行推壓，且從主體341的開口處延伸；然而，該柱塞343適合于退回至主體341中。因此，當(dāng)沒有流體壓力作用于從動活塞組件320時，從動活塞組件320被保持直接抵靠著主體341。當(dāng)對其施加額外壓力時，該柱塞343可以超過狹槽346退到主體341中。
這里將討論如圖18b所示的氣門捕獲組件340的操作。如前所述，主動活塞310的運動使高壓液壓流體經(jīng)流體通道304流向從動活塞組件320并進(jìn)入增壓室322。高壓流動使柱塞超過狹槽346退進(jìn)主體341中。然后，高壓流動可以作用于從動活塞組件320頂部的較大表面積，使其較早地脫離主體341，并允許從動活塞320跟隨最初主動活塞運動。這產(chǎn)生用于EGR氣門事件的平穩(wěn)氣門升程分布圖。
本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員顯而易見的是，可在不脫離本發(fā)明范圍或精神內(nèi)對本發(fā)明做出變化和修改。例如，可以預(yù)期的是，主動活塞組件310、從動活塞組件320和氣門捕獲組件340的實施方案可以一起使用或分開使用。此外，主動活塞組件310、從動活塞組件320和氣門捕獲組件340的實施方案可以與其他氣門致動系統(tǒng)(如發(fā)動機(jī)制動系統(tǒng))聯(lián)用。從而，本發(fā)明意圖涵蓋本發(fā)明所有的變化和修改，只要其落于所附的權(quán)利要求及其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在多缸體發(fā)動機(jī)中提供廢氣再循環(huán)EGR的方法，其中每個發(fā)動機(jī)缸體包括至少一個發(fā)動機(jī)氣門、進(jìn)氣歧管和排氣歧管及氣門致動器，所述方法包括如下步驟向該氣門致動器施加運動；響應(yīng)于所施加的運動，致動第一發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)氣門；確定第一發(fā)動機(jī)和第二發(fā)動機(jī)的參數(shù)水平；響應(yīng)于第一發(fā)動機(jī)參數(shù)水平和第二發(fā)動機(jī)參數(shù)水平，修正所施加的運動，以產(chǎn)生廢氣再循環(huán)事件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，修正所施加的運動的步驟還包括如下步驟在該第二發(fā)動機(jī)參數(shù)水平超過該第一發(fā)動機(jī)參數(shù)水平之前關(guān)閉該發(fā)動機(jī)氣門。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該發(fā)動機(jī)氣門包括排氣氣門。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，該第一發(fā)動機(jī)參數(shù)值包括排氣歧管壓力，該第二發(fā)動機(jī)參數(shù)值包括發(fā)動機(jī)缸體壓力。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該發(fā)動機(jī)氣門包括進(jìn)氣氣門。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，該第一發(fā)動機(jī)參數(shù)值包括發(fā)動機(jī)缸體壓力，該第二發(fā)動機(jī)參數(shù)值包括進(jìn)氣歧管壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，施加運動的步驟還包括如下步驟對應(yīng)于第二發(fā)動機(jī)缸體的主氣門事件來施加運動。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，該主氣門事件包括主進(jìn)氣事件。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，修正所施加的運動的步驟還包括如下步驟使用來自第二發(fā)動機(jī)缸體的廢氣脈沖，用于便于氣體再循環(huán)進(jìn)入該第一發(fā)動機(jī)缸體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，該排氣歧管包括拼合式排氣歧管。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，修正所施加的運動的步驟還包括如下步驟使用來自第二發(fā)動機(jī)缸體或第三發(fā)動機(jī)缸體之一的廢氣脈沖，用于便于氣體再循環(huán)進(jìn)入該第一發(fā)動機(jī)缸體。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該排氣歧管包括非拼合式排氣歧管。
13.一種在多缸體發(fā)動機(jī)中提供廢氣再循環(huán)EGR的系統(tǒng)，該發(fā)動機(jī)包括殼體，每個發(fā)動機(jī)缸體包括至少一個發(fā)動機(jī)氣門、進(jìn)氣歧管和排氣歧管，所述系統(tǒng)包括置于發(fā)動機(jī)殼體上的EGR殼體，所述EGR殼體包括形成于其中的液壓通道；用于致動第一發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)氣門的裝置；用于向所述氣門致動裝置施加運動的裝置；以及用于修正施加于所述氣門致動裝置的運動的修正裝置，以產(chǎn)生具有較早氣門關(guān)閉時間的EGR事件。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣門致動裝置包括主動活塞組件，其可滑動地置于形成在所述EGR殼體中的第一孔中；及從動活塞組件，其可滑動地置于形成在所述EGR殼體中的第二孔中，所述從動活塞組件通過液壓通道與所述主動活塞組件相連通。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動修正裝置放置在所述主動活塞組件中。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述運動修正裝置放置在所述從動活塞組件中。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所施加的運動對應(yīng)于第二發(fā)動機(jī)缸體的主氣門事件。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，該主氣門事件包括主進(jìn)氣事件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種致動一個或多個發(fā)動機(jī)氣門以產(chǎn)生一個或多個內(nèi)部廢氣再循環(huán)事件的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的方法是一種在多缸體發(fā)動機(jī)中提供廢氣再循環(huán)EGR的方法，其中每個發(fā)動機(jī)缸體包括至少一個發(fā)動機(jī)氣門、進(jìn)氣歧管和排氣歧管及氣門致動器。所述方法包括如下步驟向該氣門致動器施加運動；響應(yīng)于所施加的運動，致動第一發(fā)動機(jī)缸體的發(fā)動機(jī)氣門；確定第一發(fā)動機(jī)和第二發(fā)動機(jī)的參數(shù)水平；以及響應(yīng)于第一發(fā)動機(jī)參數(shù)水平和第二發(fā)動機(jī)參數(shù)水平，修正所施加的運動，以產(chǎn)生廢氣再循環(huán)事件。
文檔編號F02D41/00GK1695004SQ03825091
公開日2005年11月9日 申請日期2003年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者楊周, 布賴恩·魯杰羅, 黃勝強(qiáng) 申請人:柴油發(fā)動機(jī)減震器有限公司