專利名稱：用于活塞式發(fā)動機中的進氣閥的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于活塞式發(fā)動機中的進氣閥的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在四沖程內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中有這樣的情形，S卩，在壓縮沖程期間，氣缸沒有足夠的空氣來發(fā)生自點火。對于高壓充氣的發(fā)動機(諸如二級渦輪增壓發(fā)動機)，在發(fā)動機啟動以及負載變化期間尤其如此。在這種發(fā)動機中，利用了與較銳利的或較短的凸輪尖形式相結(jié)合的較高的壓力，相應(yīng)地導(dǎo)致了充氣動作在較短的時間內(nèi)發(fā)生。因此，對于這種特殊情形來說，進氣閥在發(fā)動機的正常負載下的打開時間不夠長。另一方面，為了使來自柴油發(fā)動機的排放最小，進氣閥的正時需要使得進氣閥在活塞的下死點之前被及早地閉合，同時，增壓壓力相應(yīng)地升高，以便得到用于氣缸的足量的空氣。然而，對于渦輪增壓器的增壓壓力仍然相對低的低發(fā)動機載荷來說，這種裝置是有問題的。一種解決方案是，在這種特殊情形下，在進氣閥的打開階段，加強進氣的供給。另一種解決方案是，當(dāng)需要時，為進氣閥的閉合提供延遲，以延長進氣閥的打開時間。在專利公告WO 2008/000899中公開了用于這種可變進氣閥閉合(VIC)的一個解決方案，以為進氣閥的閉合提供一定的延遲。本發(fā)明的一個目的是提供一種被進一步改進的用于使活塞式發(fā)動機中的進氣閥的閉合延遲的控制設(shè)備。具體目的是使得能夠選擇不同的延遲時間以符合不同的情形，尤其是當(dāng)燃燒發(fā)動機是在低的發(fā)動機載荷下運轉(zhuǎn)時以及在發(fā)動機啟動期間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的可以大體上如權(quán)利要求1以及呈現(xiàn)本發(fā)明的不同實施方式的更多細節(jié)的其它權(quán)利要求中所公開的來滿足。根據(jù)本發(fā)明，主體部設(shè)置有兩個或更多個流動管道，以為從第一室流向第二室的液壓介質(zhì)的流動布置不同的路線。此外，設(shè)置有控制裝置， 以選擇待在每種情況下使用的流動路線，以便提供不同的閉合延遲。此處路線可根據(jù)每種情況中的應(yīng)用而包括一個或更多個流動管道。由此，可以獲得一種易于實施、可靠并且可以根據(jù)需要來使用的解決方案。所述兩個或更多個流動管道被有利地布置成在共同的室或類似連接管道中打開， 該共同的室或類似連接管道被布置成與所述第一室連通。于是，所述控制裝置被布置成在所述共同的室或類似連接管道中操作。在實踐中，有利的是，所述第二室被設(shè)置在導(dǎo)向構(gòu)件內(nèi)，該導(dǎo)向構(gòu)件被布置在凸輪裝置和活塞裝置之間，以能夠響應(yīng)于所述凸輪裝置的運動而運動。由此，所述兩個或更多個流動管道被布置成在沿著所述導(dǎo)向構(gòu)件的運動軌跡的不同位置處通向所述第二室。這提供了一種可靠的構(gòu)造。此外，所述導(dǎo)向構(gòu)件被布置成當(dāng)利用延遲功能時，僅沿打開所述進氣閥的方向直接作用于所述活塞裝置上。根據(jù)一個實施方式，所述液壓介質(zhì)的流動被布置成一次通過其中一個所述流動管道，并且所述控制裝置包括具有可動的閥構(gòu)件的控制閥，所述可動的閥構(gòu)件設(shè)置有待被布置在其中一個所述流動管道的位置處的釋放裝置。所述釋放裝置可以是狹窄部，該狹窄部的尺寸被確定成一次僅允許流過一個管道。根據(jù)另一實施方式，所述控制設(shè)備包括用于所述流動管道中的每一個的單獨的控制閥以提供縮短的延遲時間。所述控制裝置有利地被布置成通過利用被包括在所述發(fā)動機中的控制系統(tǒng)來氣動地操作。具體地，來自所述活塞式發(fā)動機的渦輪增壓器的充氣空氣可被用于控制所述控制裝置。操作壓力有利地被布置成抵抗彈簧的力而發(fā)生，從而提供了簡單的構(gòu)造和控制。


在下文中將參照示意性的附圖，僅通過實施例來描述本發(fā)明，附圖中圖1示出了活塞式發(fā)動機及其閥機構(gòu)的概略圖；圖2至圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的處于單獨的連續(xù)工作階段的控制設(shè)備的概要圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的第一實施方式的放大圖；圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的處于兩個不同操作位置的控制裝置的第二實施方式的放大圖；圖7示出了關(guān)于圖6a的實施方式的進氣閥的相對的打開曲線；以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的第三實施方式的放大圖。
具體實施例方式圖1示出了與對本發(fā)明的理解有關(guān)的活塞式發(fā)動機1的示意圖?；钊桨l(fā)動機1 中的氣缸(未示出)的氣體交換是在位于氣缸蓋2上的氣體交換閥(S卩，進氣閥和排氣閥) 的控制下進行的。只示出了進氣閥3，并且這些進氣閥是借助于通常由布置在發(fā)動機的凸輪軸4上的凸輪裝置5的凸輪輪廓5’引導(dǎo)的閥機構(gòu)6來操作的。每個閥機構(gòu)6與對應(yīng)的凸輪裝置5之間的力傳遞連接由控制設(shè)備7來實現(xiàn)。在圖2至圖4中更詳細地示出了控制設(shè)備7，其中的圖2示出該控制設(shè)備處于不工作狀態(tài)，由此與其相連接的進氣閥3是閉合的?？刂圃O(shè)備7包括通常被附接到發(fā)動機主體的主體部8。在主體部8內(nèi)可動地布置有活塞裝置9。活塞裝置9的上端被布置成與閥機構(gòu)6力傳遞連接。該連接在該情況下是機械的，但其也可以是液壓的?；钊b置9的運動由布置在主體部8內(nèi)的活塞裝置的下端處的導(dǎo)向構(gòu)件10控制。導(dǎo)向構(gòu)件10與彈簧11接合，并被該彈簧11朝著輥子12推動，所述輥子接收其來自凸輪裝置5的凸輪輪廓5’的引導(dǎo)。因此，當(dāng)凸輪軸4轉(zhuǎn)動時，在圖2至圖4中沿按順時針方向，輥子12跟隨凸輪裝置5的凸輪輪廓5’，并且凸輪輪廓5’中的變化被傳遞，以便影響進氣閥3的打開和閉合。主體部8和活塞裝置9 一起限定第一室13，如箭頭所示的，液壓介質(zhì)可以經(jīng)由進給管道14被選擇性地進給到所述第一室中，以便為進氣閥3的閉合提供延遲。在實踐中，進給管道有利地設(shè)置有未示出的關(guān)閉閥和單向閥。借助于關(guān)閉閥，可以根據(jù)目的是否是使用用于進氣閥3的延遲閉合的延遲功能來連接或斷開通向第一室13的進料管線。由于單向閥，控制設(shè)備不會引起液壓介質(zhì)源中的任何脈動。這在潤滑油被用作液壓介質(zhì)時是非常重要的。主體部8另外還設(shè)置有管道15和18，借助于這些管道，第一室13可以與位于導(dǎo)向構(gòu)件10中的第二室19相連接。為此目的，導(dǎo)向構(gòu)件10設(shè)置有孔10a。當(dāng)該孔IOa位于管道18的下端開口的位置時，就建立了室13和19之間的流動連接。此外，在管道15和18 之間存在有包括根據(jù)本發(fā)明的控制裝置17的室16或類似的管道，將在下面詳細描述其構(gòu)造和操作。因此，在圖2中，控制設(shè)備7處于不工作狀態(tài)，并且輥子12位于凸輪輪廓5’的基圓上。在圖3中，凸輪裝置5已被順時針旋轉(zhuǎn)，以使得在該圖中，凸輪輪廓5’中的突出部已將輥子12向上提升。因此，導(dǎo)向構(gòu)件10和活塞裝置9也向上移動，結(jié)果，對應(yīng)的進氣閥3(未示出)被打開。同時，第一室13被填充有通過進給管道14進給的液壓介質(zhì)。在圖4中，輥子12已回到凸輪輪廓5’的基圓上。由于第一室13中的液壓介質(zhì)， 活塞裝置9首先保持處于其頂部位置，從而也保持進氣閥打開。如可在圖4中看到的，活塞裝置9和導(dǎo)向構(gòu)件10之間的接合由此被斷開。此后，當(dāng)導(dǎo)向構(gòu)件10的孔IOa移動到管道 18的開口的位置時，第一室13中的壓力被釋放，并且，在該圖中，活塞裝置9開始向下移動， 從而還允許進氣閥閉合。于是，還重新建立了活塞裝置9和導(dǎo)向構(gòu)件10之間的接觸。液壓介質(zhì)進一步從室19流到為凸輪軸和與其相連的部件提供潤滑的油槽。在不使用與室13有關(guān)的可變進氣閥閉合(VIC)功能的情況下，活塞裝置9與導(dǎo)向構(gòu)件10連續(xù)連接，并且室13和室19之間的連通被以常規(guī)的方式建立。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備17的第一實施方式。室16設(shè)置有三個管道 18a、18b和18c，這三個管道中的每個均可布置成借助于控制設(shè)備17經(jīng)由孔IOa與室19連通，所述控制設(shè)備包括可在位于主體部8中的室20中移動的控制閥17a?？刂崎y17a設(shè)置有閥構(gòu)件17b和釋放裝置17c，該釋放裝置17c在該情況下是圍繞閥構(gòu)件17b的凹槽。在圖 5中，釋放裝置17c位于管道18b的位置，由此，室13和19之間的連通通過該管道18b而建立。如從圖明顯看出的，管道18a、18b和18c的端部開口處于不同的高度。這意味著，在導(dǎo)向構(gòu)件10的運動期間，這些管道的端部開口將在不同的時間位于孔IOa的位置處，由此，室 13中壓力的釋放將分別在不同的時間發(fā)生。因此，這就需要根據(jù)在每種情況下所選擇的管道而為進氣閥的閉合提供不同的延遲。閥裝置17的操作能有利地通過氣動地將壓力空氣進給到室20中來實現(xiàn)，如由箭頭所示出的，這將導(dǎo)致抵抗彈簧21的力而將具有閥構(gòu)件17b的控制閥17a推動到圖中的左邊。因此，控制閥17a的運動以及對相應(yīng)的管道18a、18b和18c的選擇取決于待被進給到室20中的空氣的壓力。優(yōu)選地，發(fā)動機的控制系統(tǒng)應(yīng)被利用為使得可以使用例如來自發(fā)動機的渦輪增壓器的充氣空氣。由此，可以根據(jù)取決于每種情況下的發(fā)動機的負載的充氣空氣壓力來或多或少地自動地實現(xiàn)進氣閥閉合中的變化。圖6a和圖6b公開了控制裝置17’的另一實施方式。在該情況下，形成為連接管道的室16’與控制閥17’ a可操作地連接，控制閥的控制構(gòu)件17’ b控制室16’和第二管道 18’b之間的連通?？刂崎y17’a位于室20’中，壓力空氣被進給到室20’中，以抵抗彈簧 21’的力來推動控制閥。如圖6b所示，當(dāng)室16’和管道18’b之間的連接被關(guān)閉時，室13和 19之間的連通經(jīng)由管道18’ a而建立。另一方面，如圖6a所示，當(dāng)室16’和管道18’ b之間的連接被打開時，室13和19之間的連通較早地經(jīng)由管道18’ b而建立，該管道18’ b的端部開口高于管道18’ a的端部開口。然而，還在該情況下，管道18’ a保持打開，并且不需要具有用于閉合管道18’ a的單獨的控制閥。在圖7中示出了圖6a和圖6b的實施方式的操作及其對發(fā)動機的進氣閥的閉合的延遲的作用，該圖7示出了進氣閥的作為發(fā)動機的凸輪角的函數(shù)的相對的打開曲線。曲線C示出了這樣一種情形，在這種情形中，液壓介質(zhì)完全不被引導(dǎo)到室13中，由此，進氣閥的控制僅僅由凸輪輪廓5’所確定的那樣來進行。曲線A和曲線B涉及液壓介質(zhì)被引導(dǎo)到室13中而活塞裝置9在進氣閥的打開方向移動的情形。因此，可以相對于進氣閥的常規(guī)操作，例如，在發(fā)動機的不同的負載情形中，為進氣閥的閉合提供延遲。曲線A涉及這樣一種情形，在這種情形中，當(dāng)通過選擇經(jīng)由管道18’ a的室13和19之間連通而影響延遲時，控制閥17’ a因此處于閉合管道18’ b的位置，如圖6b所示。而曲線B代表了對應(yīng)于圖6a的情形，根據(jù)該曲線B，控制閥17’ a是打開的，并且允許經(jīng)由管道18’ b進行連通。由此，室 13中的壓力的釋放較早地發(fā)生，并且進氣閥因此也較早地閉合，但是與由曲線A表示的常規(guī)情形相比，閉合仍被延遲。圖8公開了根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的第三實施方式。這是圖6a和圖6b的實施方式的變型，除了管道18”a和18"b之外，該控制裝置還包括第三管道18”c。如可以看到的， 這些管道中的每一個的端部開口都位于不同的高度，也就是說，沿著導(dǎo)向構(gòu)件10的返回運動位于不同位置，從而提供了改變進氣閥的閉合的延遲的可能性。原則上，分別根據(jù)對每種情況中所討論的進氣閥的閉合可用到的延遲的更接近的變型的需要以及發(fā)動機中主體部8 中的可用空間，還可以設(shè)置更多數(shù)量的管道18”。在圖6a、圖6b以及圖8的實施方式的情況下，控制閥17、17’和17”可以借助于任何壓力介質(zhì)來操作，優(yōu)選地是發(fā)動機中可利用的任何壓力介質(zhì)，即，氣壓的、液壓的或者還有電力的。在每種情況中，對控制閥的控制以及對流動管道的選擇可以通過利用用于每個控制閥的壓力傳感器以及預(yù)期的控制邏輯來安排，以便確定每種情況中所需要的延遲，并相應(yīng)地確保控制閥的正確操作。本發(fā)明并不限于以上所述實施例，而是可以在本發(fā)明的構(gòu)思以及所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種其它不同的實施方式來實施。
權(quán)利要求
1.一種用于活塞式發(fā)動機中的進氣閥的控制設(shè)備，該控制設(shè)備適于位于所述發(fā)動機 (1)的凸輪軸(4)的凸輪裝置(5)與進氣閥機構(gòu)(6)之間，該進氣閥機構(gòu)被布置成與所述發(fā)動機的氣缸相關(guān)聯(lián)地打開和閉合進氣閥(3)，所述控制設(shè)備(7)包括主體部(8)，在該主體部中，活塞裝置(9)可移動地布置成與所述凸輪軸(4)和所述閥機構(gòu)(6)力傳遞連接，所述主體部(8)和所述活塞裝置(9) 一起限定第一室(1 和第二室(19)，液壓介質(zhì)能被選擇性地進給到所述第一室中，所述第二室經(jīng)由管道裝置(18，18’，18”)連接到所述第一室，所述液壓介質(zhì)從所述第一室(1 到所述第二室(19)的流動受到控制以為所述進氣閥(3)的閉合提供延遲，所述控制設(shè)備的特征在于，所述主體部(8)設(shè)置有兩個或更多個流動管道 (18a, 18b, 18c ；18，a, 18' b ；18” a，18”b，18” c)，以為從所述第一室(13)流向所述第二室 (19)的液壓介質(zhì)的流動布置不同的路線，并且設(shè)置有控制裝置(17，17’，17”)，以選擇待在每種情況中使用的流動路線，以便提供不同的閉合延遲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述兩個或更多個流動管道(18a， 18b, 18c ；18，a, 18' b ；18”a，18”b，18”c)被布置成在共同的室(16，16，，16”)或類似連接管道中打開，該共同的室或類似連接管道被布置為與所述第一室(1 連通，并且，所述控制裝置(17，17’，17”)被布置成在所述共同的室(16，16，，16，，)或類似連接管道中操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述第二室(19)被設(shè)置在導(dǎo)向構(gòu)件(10)內(nèi)，該導(dǎo)向構(gòu)件被布置在所述凸輪裝置( 和所述活塞裝置(9)之間，以能夠響應(yīng)于所述凸輪裝置(5)的運動而運動，并且，所述兩個或更多個流動管道(18a，18b，18c ； 18，a, 18' b ;18”a，18”b，18”c)被布置成在沿著所述導(dǎo)向構(gòu)件(10)的運動軌跡的不同位置處通向所述第二室(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)向構(gòu)件(10)被布置成僅沿用于打開所述進氣閥(3)的方向直接作用在所述活塞裝置(9)上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述液壓介質(zhì)的流動被布置成一次通過其中一個所述流動管道(18a，18b，18c)，并且所述控制裝置(17)包括具有可動的閥構(gòu)件(17b)的控制閥(17a)，所述閥構(gòu)件(17b)設(shè)置有待被布置在其中一個所述流動管道(18a，18b，18c)的位置處的釋放裝置(17c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述釋放裝置(17c)是狹窄部，該狹窄部的尺寸被確定為一次僅允許流過一個管道(18a，18b，18c)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制設(shè)備包括用于所述流動管道(18’b ;18”b，18”c)中的每一個的單獨的控制閥(17’a，17”a)，以提供縮短的延遲時間。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述控制裝置(17，17’， 17”)被布置成通過利用被包括在所述發(fā)動機中的控制系統(tǒng)來氣動地操作，優(yōu)選地抵抗彈簧的力來氣動地操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備，其特征在于，來自所述活塞式發(fā)動機的渦輪增壓器的充氣空氣被布置成用于控制所述控制裝置(17，17’，17”)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于活塞式發(fā)動機中的進氣閥的控制設(shè)備，該控制設(shè)備適于位于所述發(fā)動機(1)的凸輪軸(4)的凸輪裝置(5)與進氣閥機構(gòu)(6)之間，該進氣閥機構(gòu)被布置成與所述發(fā)動機的氣缸相關(guān)聯(lián)地打開和閉合進氣閥(3)，所述控制設(shè)備(7)包括主體部(8)，在該主體部中，活塞裝置(9)可移動地布置成待與所述凸輪軸(4)和所述閥機構(gòu)(6)力傳遞連接，所述主體部(8)和所述活塞裝置(9)一起限定第一室(13)和第二室(19)，液壓介質(zhì)能被選擇性地進給到所述第一室中，所述第二室經(jīng)由管道裝置(18，18’，18”)連接到所述第一室，所述液壓介質(zhì)從所述第一室(13)到所述第二室(19)的流動受到控制以為所述進氣閥(3)的閉合提供延遲。所述主體部(8)設(shè)置有兩個或更多個流動管道(18a，18b，18c；18’a，18’b；18”a，18”b，18”c)，以為從所述第一室(13)流向所述第二室(19)的液壓介質(zhì)的流動布置不同的路線。設(shè)置有控制裝置(17，17’，17”)，以選擇待在每種情況中使用的流動路線，以便提供不同的閉合延遲。
文檔編號F01L1/255GK102414402SQ201080018262
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者利夫·克尼普斯特羅姆, 馬格努斯·松德斯滕 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司