本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)中的進(jìn)氣閥和排氣閥致動的方法和裝置。

背景技術(shù)：

內(nèi)燃機(jī)通過在燃燒室中燃燒燃料來產(chǎn)生動力。當(dāng)前進(jìn)氣閥和排氣閥可以由位于發(fā)動機(jī)中的凸輪軸和凸輪控制和操作?？梢源蜷_進(jìn)氣閥以便允許燃料和空氣進(jìn)入汽缸用于燃燒，同時可以打開排氣閥以允許燃燒氣體從汽缸逸出。凸輪可以是固定輪廓凸輪，其可能難以調(diào)節(jié)為優(yōu)化用于改變發(fā)動機(jī)操作的閥打開時間和升程所需的發(fā)動機(jī)閥升程的定時或量?？梢栽陂y與凸輪軸上的凸輪之間使用空動裝置，用于將凸輪運動的改變量傳遞到閥。當(dāng)前位于凸輪軸上的凸輪與閥之間的空動系統(tǒng)使用主活塞，其將流體從液壓室轉(zhuǎn)移到從動活塞的液壓室中。從動活塞可以作用在發(fā)動機(jī)閥上以打開閥。液壓系統(tǒng)通常包括諸如凸輪傳感器、油控制閥、相位器、引導(dǎo)件、定時鏈、張緊器、鏈輪、軸承蓋以及各種螺栓和緊固件的添加的部件。需要添加的部件以便操作空動系統(tǒng)可以增加閥機(jī)構(gòu)慣性，這在高發(fā)動機(jī)速度下可能有問題。添加的部件還可以增加復(fù)雜性和成本。在美國專利第8,365,691號、美國專利第6,997,148號、美國專利第6,425,357號、美國專利第5,645,031號、美國專利第4,716,3號、美國專利第2,072,437號、美國專利申請第2011/0197833號，以及國際專利申請第2007/142724號中已經(jīng)公開了閥致動系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

可以期望通過完全消除各種部件(例如但不限于凸輪軸、軸承、定時鏈、引導(dǎo)件、鏈輪、張緊器和相位器)來最小化附加部件。由于凸輪軸添加到閥機(jī)構(gòu)的增加的尺寸和重量，還可以期望消除作為附加部件的凸輪軸。為了克服當(dāng)前技術(shù)的限制，所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)消除了凸輪軸并且使用至少一個連接桿，該連接桿通過位于曲軸上的曲軸銷安裝成相對于曲軸旋轉(zhuǎn)。該至少一個連接桿可以可操作以使主活塞往復(fù)運動，用于加壓流體以驅(qū)動在曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)內(nèi)的往復(fù)流體流動。使用連接桿可以消除當(dāng)前在閥致動系統(tǒng)中使用的諸如凸輪傳感器、油控制閥、相位器、引導(dǎo)件、定時鏈、張緊器、鏈輪、軸承蓋以及各種螺栓和緊固件的添加的部件。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)可以控制多個液壓致動閥(進(jìn)氣閥和排氣閥之一或者進(jìn)氣閥和排氣閥兩者)的打開和關(guān)閉。閥可以與內(nèi)燃機(jī)的多個汽缸相關(guān)聯(lián)。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)可以包括至少一個蓄能器，用于在需要修改閥致動時以空動方式交替地接收和釋放流體，并且用于維持曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)中的流體壓力和體積。

曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)可包括由發(fā)動機(jī)驅(qū)動并可圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸，以及連接至曲軸的至少一個流體活塞泵，其用于響應(yīng)于曲軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生往復(fù)流體流動。該系統(tǒng)可以包括至少一個控制閥，其可操作以在至少一個蓄能器和至少一個流體活塞泵之間隔離和提供流體流動。流體活塞泵可以包括主活塞、流體泵室以及對應(yīng)于多個液壓致動閥中的至少一個的至少一個流體通道。主活塞可以可操作以相對于流體泵室往復(fù)驅(qū)動流體進(jìn)出至少一個流體通道。該系統(tǒng)可以包括連接在曲軸與主活塞之間的連接桿，該連接桿可操作以使主活塞往復(fù)運動，用于朝向至少一個流體通道往復(fù)驅(qū)動流體并且用于往復(fù)地從至少一個流體通道抽出流體。連接桿可以推動或拉動流體泵室內(nèi)的主活塞，產(chǎn)生足夠的工作流體壓力和體積，以便當(dāng)流體在曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)流體通道內(nèi)往復(fù)流動時，響應(yīng)于由對應(yīng)于所述曲軸的旋轉(zhuǎn)的連接桿驅(qū)動的主活塞的往復(fù)運動，可操作地致動與曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)流體連通的多個閥中的一個或多個。所述至少一個蓄能器可提供空動功能，用于在往復(fù)流體流動期間修改液壓致動閥的閥定時致動曲線，同時在操作循環(huán)期間維持工作流體體積和壓力，并補(bǔ)償操作循環(huán)期間由于正常泄漏引起的工作流體體積損失和壓力損失。當(dāng)主活塞通過連接桿的旋轉(zhuǎn)被曲軸驅(qū)動時，作為基本上不可壓縮的工作流體的工作流體可以允許工作流體響應(yīng)于主活塞的往復(fù)運動而通過曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)的往復(fù)流動運動。主活塞在內(nèi)燃機(jī)操作期間與曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)流體通道連續(xù)流體連通。

本發(fā)明公開了一種操作與內(nèi)燃機(jī)的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)中的多個汽缸中的一個相關(guān)聯(lián)的常閉閥的方法。曲軸驅(qū)動閥致動可以包括用于維持系統(tǒng)中的流體壓力和體積的至少一個蓄能器。該方法可以包括圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的曲軸。曲軸可以通過連接桿連接至至少一個流體活塞泵。該方法還可以包括響應(yīng)于曲軸的旋轉(zhuǎn)通過至少一個流體活塞泵產(chǎn)生往復(fù)流體流動，選擇性地提供至少一個流體活塞泵的流體泵室與待控制的閥之間的流體連通以及在流體通道內(nèi)的往復(fù)流體流動，用于響應(yīng)于往復(fù)流體流動在常閉位置和打開位置之間驅(qū)動閥，以及選擇性地連通至少一個控制閥，用于選擇性地提供至少一個蓄能器與至少一個流體活塞泵之間的流體流動，以當(dāng)在往復(fù)流體流動期間需要修改或消除閥定時致動曲線時，用作空動機(jī)構(gòu)。

組裝用于控制多個液壓致動閥(進(jìn)氣閥和排氣閥之一或者進(jìn)氣閥和排氣閥兩者)的打開和關(guān)閉的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)的方法可用于與內(nèi)燃機(jī)中對應(yīng)的多個汽缸相關(guān)聯(lián)的閥。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)可包括由發(fā)動機(jī)驅(qū)動并可圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸，以及至少一個用于重定向加壓流體往復(fù)流體流動的蓄能器，以當(dāng)需要時，用作空動機(jī)構(gòu)來修改閥致動。該方法可以包括將連接桿連接至曲軸以相對于曲軸旋轉(zhuǎn)，組裝至少一個流體活塞泵，用于響應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)連接桿而往復(fù)運動，將至少一個流體壓力泵連接至至少一個流體通道，用于引導(dǎo)來自所述至少一個流體壓力泵的往復(fù)流體流動與至少一個待控制的閥流體連通，以及插入至少一個控制閥，該至少一個控制閥可操作以提供至少一個蓄能器與至少一個流體活塞泵之間的空動流體流動以在往復(fù)流體流動期間修改閥定時致動曲線。該方法可以包括在至少一個流體壓力活塞泵的流體泵室內(nèi)往復(fù)地組裝主活塞，用于響應(yīng)于連接桿的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生往復(fù)流體流動。該方法可以包括在至少一個流體活塞泵和連接桿之間連接連桿機(jī)構(gòu)，用于傳遞連接桿的往復(fù)運動，以朝向至少一個流體通道驅(qū)動流體并從至少一個流體通道抽吸流體。

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀對實施本發(fā)明的最佳模式的以下描述時，本發(fā)明的其他應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。

附圖說明

本文參考附圖進(jìn)行描述，其中在幾個視圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且其中：

圖1是用于選擇性地控制四個進(jìn)氣閥和四個排氣閥的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)的示意圖，包括曲軸、包括進(jìn)氣閥和排氣閥的內(nèi)燃機(jī)閥組件以及曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)，其示出了連接至曲軸以由內(nèi)燃機(jī)的曲軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的兩個連接桿，用于驅(qū)動第一主活塞和第二主活塞在第一位置和第二位置之間往復(fù)運動，以在兩個分離的閉合流體流動路徑內(nèi)產(chǎn)生往復(fù)流體流動，四個控制閥，每個控制閥可在第一位置和至少一個切換閥之間移動，第一位置可操作以允許主活塞室與蓄能器之間流體連通，至少一個切換閥用于選擇性地允許和阻止與待致動的每個閥相關(guān)聯(lián)的可膨脹流體室與閉合流體流動路徑之間的流體連通；

圖2是用于選擇性地控制單個閥的打開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)的示意圖，其示出了可在第一關(guān)閉位置和第二打開位置之間操作的第一控制閥，用于當(dāng)需要修改閥致動時選擇性地控制主活塞室與蓄能器之間的流體連通用于空動流體流動；

圖3為示出具有用于驅(qū)動主活塞的連桿機(jī)構(gòu)的連接桿的詳細(xì)示意圖；以及

圖4為示出根據(jù)本發(fā)明的直接驅(qū)動主活塞的連接桿的詳細(xì)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在參考圖1至圖4，示出了用于控制對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的多個汽缸的多個液壓致動閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d(進(jìn)氣閥和排氣閥之一或者進(jìn)氣閥和排氣閥兩者)的打開和關(guān)閉的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30。該系統(tǒng)可以包括對應(yīng)于多個閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d的多個從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d。多個從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d中的每一個通?？梢员粡椈?8a、48b、48c、48d、148a、148b、148c、148d朝向常閉閥位置偏置并且可以用足夠高的流體壓力液壓驅(qū)動，以克服彈簧朝向打開的閥位置的偏置力。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以包括至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d，其可操作以接收和釋放流體體積，用于在需要修改閥致動時提供空動流體流動，并且用于維持曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30中的流體壓力和體積。作為實例而非限制，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以用在具有多個液壓致動閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d(進(jìn)氣閥和排氣閥之一或者進(jìn)氣閥和排氣閥兩者)的四沖程內(nèi)燃機(jī)中。

現(xiàn)在參考圖1，示出了對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的多個汽缸的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30，其使用一對連接桿62、162控制打開和關(guān)閉多個液壓致動進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d以及多個液壓致動排氣閥134a、134b、134c、134d。每個汽缸可以包括進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d和對應(yīng)的排氣閥134a、134b、134c、134d。多個閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d中的每一個可以具有對應(yīng)的從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d。每個從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d通常可以被彈簧48a、48b、48c、48d、148a、148b、148c、148d朝向第一位置偏置。第一位置可以由處于關(guān)閉位置的閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d限定。每個從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d可以用足夠高的流體壓力液壓驅(qū)動，以克服彈簧48a、48b、48c、48d、148a、148b、148c、148d朝向第二位置的偏置力。第二位置可以由處于打開位置的閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d限定。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以包括至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d，其可操作以接收和釋放流體體積，用于在需要修改閥致動時提供空動流體流動，并且用于維持曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30中的流體壓力和體積。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，如果需要，則空動流體流動可用于修改閥定時曲線或完全丟棄閥致動。作為示例而非限制，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以用在具有第一、第二、第三和第四汽缸的四沖程內(nèi)燃機(jī)中。每個汽缸可以具有對應(yīng)的液壓致動進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d以及對應(yīng)的液壓致動排氣閥134a、134b、134c、134d?？捎砷y致動系統(tǒng)30操作的液壓致動閥可以是進(jìn)氣閥和排氣閥之一或者進(jìn)氣閥和排氣閥兩者。

曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以包括具有主活塞38、38a、38b的至少一個流體活塞泵36、36a、36b，用于在限定至少一個流體泵室40、40a、40b、40c、40d的殼體內(nèi)的運動。流體泵室可以提供通過限定往復(fù)流體流動路徑的流體通道與多個閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d和蓄能器46、46a、46b、46c、46d流體連通的加壓流體源。閥致動系統(tǒng)30可以包括可由發(fā)動機(jī)圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸50和位于曲軸50上且相對于彼此成角度地偏移的曲軸銷65a、65b。作為示例而非限制，曲軸銷65a、65b可以相對于彼此偏移大約220°，用于控制進(jìn)氣閥關(guān)閉曲軸銷65a的旋轉(zhuǎn)，并且用于控制排氣閥關(guān)閉曲軸銷65b的旋轉(zhuǎn)。閥致動系統(tǒng)30可以包括在曲軸50和主活塞38、38a、38b之間相關(guān)聯(lián)的至少一個連接桿62、162。至少一個連接桿62、162可以通過至少一個桿軸承166a、166b安裝成相對于曲軸50在曲軸銷165a、165b上旋轉(zhuǎn)，并且可操作以使主活塞38、38a、38b在至少一個流體泵室40、40a、40b、40c、40d中的第一位置和至少一個流體泵室40、40a、40b、40c、40d中的第二位置之間旋轉(zhuǎn)。主活塞38、38a、38b可以加壓位于至少一個流體泵室40、40a、40b、40c、40d中的工作流體，用于通過位于曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30中的多個流體通道72、72a、72b、172a、172b往復(fù)流動。主活塞38、38a、38b在處于第一位置時可以朝向第一流體通道72、72a、72b加壓流體，并且在第二位置時可以朝向第二流體通道172a、172b加壓流體。第一和第二位置可以用于打開不同組的閥34a、34b；34c、34d；134a、134b；134c、134d。作為示例而非限制，當(dāng)主活塞38a、38b處于第一位置時，根據(jù)控制閥64a、64c的位置，加壓流體與第一流體通道72a、72b流體連通，使得加壓流體能夠被引導(dǎo)到從動活塞48a、48b、148c、148d，并且當(dāng)主活塞38a、38b處于第二位置時，根據(jù)控制閥64b、64d的位置，加壓流體與第二流體通道172、172b流體連通，使得加壓流體能夠被引導(dǎo)到從動活塞48c、48d、148a、148b。

致動系統(tǒng)30可包括至少一個控制閥56、56a、56b、56c、56d，其可由致動器58、58a、58b、58c、58d在第一位置60a、60b、60c、60d和第二位置62a、62b、62c、62d之間操作。作為示例而非限制，控制閥56、56a、56b、56c、56d可以具有致動器58、58a、58b、58c、58d，諸如螺線管操作致動器、壓電操作致動器或任何其他用于控制閥的機(jī)械或電操作致動器。至少一個控制閥56、56a、56b、56c、56d可以提供至少一個流體活塞泵36、36a、36b與至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d之間的流體連通。第一位置60a、60b、60c、60d可以通過防止至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d與流體通道72、72a、72b、172a、172b之間的流體連通來限定。第二位置56c，156c可以通過提供流體通道72、72a、72b、172a、172b與至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d之間的流體連通或提供至少一個流體活塞泵36、36a、36b與至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d之間的流體連通來限定。

作為示例而非限制，四沖程-四汽缸循環(huán)可以指發(fā)動機(jī)活塞在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、點火/燃燒/動力沖程和排氣沖程之間的行程，使得至少一個連接桿62、162可使主活塞38在流體泵室40、40a、40b、40c、40d內(nèi)在第一位置與第二位置之間做往復(fù)運動，以迫使流體進(jìn)入第一或第二流體通道72、72a、72b、172a、172b，以便基于對應(yīng)的至少一個切換閥64a、64b、64c、64d的位置來打開多個閥中的34a、34b；34c、34d；134a、134b；134c、134d兩個中的一個。作為示例而非限制，閥34a、34b、134c、134d可對應(yīng)于四缸內(nèi)燃機(jī)的兩個與第一和第四汽缸相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣閥34a、34b以及兩個與第二和第三汽缸相關(guān)聯(lián)的排氣閥134c、134d，同時閥34c、34d、134a、134b可對應(yīng)于四缸內(nèi)燃機(jī)的兩個與第二和第三汽缸相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣閥34c、34d以及兩個與第一和第四汽缸相關(guān)聯(lián)的排氣閥134a、134b。換言之，第一汽缸可與進(jìn)氣閥34a和排氣閥134a相關(guān)聯(lián)，第四汽缸可與進(jìn)氣閥34b和排氣閥134b相關(guān)聯(lián)，第二汽缸可與進(jìn)氣閥34c和排氣閥134c相關(guān)聯(lián)，并且第三汽缸可與進(jìn)氣閥34d和排氣閥134d相關(guān)聯(lián)。

如圖2中所示，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可直接操作來打開單個閥34a(進(jìn)氣閥或排氣閥)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，多個連接桿62可設(shè)置成安裝在曲軸50上，以用于驅(qū)動往復(fù)流體流動穿過單獨的閉合流體流動路徑，以單獨地打開任一個閥(進(jìn)氣閥和/或排氣閥)。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步認(rèn)識到，單個連接桿62可驅(qū)動一個主活塞泵36來為一個閉合流體流動路徑72中的往復(fù)流動提供加壓流體源，或可驅(qū)動一個主活塞泵36來為多個閉合流體流動路徑72a、172a；72b、172b中的往復(fù)流動提供加壓流體源。作為示例而非限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，用于內(nèi)燃機(jī)的不同汽缸的兩個閥34a、34b(進(jìn)氣閥或排氣閥)的打開和關(guān)閉可使用單個主活塞泵38進(jìn)行致動，該主活塞泵通過單個控制閥56來驅(qū)動單個閉合流體流動路徑72內(nèi)的往復(fù)加壓流體流動，該控制閥選擇性地允許與蓄能器46連通，從而在無需閥致動或需要修改閥致動時提供空動加壓流體往復(fù)運動?？蛇x地，如圖1中所示，可添加單個切換閥64a、64b、64c、64d來選擇性地將往復(fù)流體流動引導(dǎo)至待控制的兩個閥34a、34b；34c、34d；134a、134b；134c、134d中的一個。

如圖1中所示，所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可用于四缸內(nèi)燃機(jī)。圖1示出了對應(yīng)于四個汽缸的八個控制閥。每個汽缸都可具有進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d和排氣閥134a、134b、134c、134d。連接桿62、162可與由八個控制閥中的四個閥組成的各組，或由八個控制閥中的兩個閥組成的各組，或由八個控制閥中的各閥或其任何組合相關(guān)聯(lián)。所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可用于具有四沖程循環(huán)的汽缸，但可以設(shè)想，該系統(tǒng)可用于二沖程發(fā)動機(jī)。可以設(shè)想，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可與具有任何需要數(shù)量的汽缸的內(nèi)燃機(jī)一起使用，作為示例而非限制，諸如單缸、雙缸、三缸、四缸、六缸或八缸發(fā)動機(jī)?？梢栽O(shè)想，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可在內(nèi)燃機(jī)中使用來控制如圖1-圖2中所示的進(jìn)氣閥和排氣閥兩者。

作為示例而非限制，如圖1中所示，第一切換閥64a可選擇性地控制加壓流體通道72a與第一閥34a或第二閥34b之間的流體連通；第二切換閥64b可選擇性地控制加壓流體通道172a與第三閥34c或第四閥34d之間的流體連通；第三切換閥64c可選擇性地控制加壓流體通道72b與第五閥134c或第六閥134d之間的流體連通；并且第四切換閥64d可選擇性地控制加壓流體通道172b與第七閥134a或第八閥134b之間的流體連通。換言之，該系統(tǒng)可包括第一、第二、第三和第四切換閥64a、64b、64c、64d，它們用于選擇性地控制第一和第二閥34a、34b；34c、34d；134c、134d；134a、134b中的對應(yīng)的一對。第一、第二、第三和第四切換閥64a、64b、64c、64d中的每一個都可在第一位置68a、68b、68c、68d與第二位置70a、70b、70c、70d之間進(jìn)行移動，以分別切換第一從動活塞44a、44d、144c、144a與第二從動活塞44b、44c、144d、144b之間的流體連通。第一、第二、第三和第四切換閥64a、64b、64c、64d中的每一個都可由對應(yīng)的致動器66a、66b、66c、66d從第一位置驅(qū)動至第二位置。作為示例而非限制，切換閥64a、64b、64c、64d可具有致動器66a、66b、66c、66d，諸如螺線管操作致動器、壓電操作致動器或任何其他用于切換閥的機(jī)械或電操作致動器。

圖1的簡化示意圖示出了同步運動中的主活塞38a、38b，為了簡化，它們的同步運動相對于彼此的曲軸旋轉(zhuǎn)存在大約360°的偏移，同時本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，排氣閥主活塞38b以與進(jìn)氣閥主活塞38a的曲軸旋轉(zhuǎn)存在大約220°的偏移進(jìn)行往復(fù)運動，并且這里的描述應(yīng)當(dāng)被相應(yīng)地閱讀和解釋。換言之，作為示例而非限制，對于第一汽缸，進(jìn)氣閥34a和排氣閥134a可以相對彼此以大約220°的偏移來致動；對于第四汽缸，進(jìn)氣閥34b和排氣閥134b可以相對彼此以大約220°的偏移來致動；對于第二汽缸，進(jìn)氣閥34c和排氣閥134c可以相對彼此以大約220°的偏移來致動；并且對于第三汽缸，進(jìn)氣閥34d和排氣閥134d可以相對彼此以大約220°的偏移來致動。作為示例而非限制，為了實現(xiàn)進(jìn)氣閥和排氣閥的致動所需的偏移，曲軸銷165a可以相對于曲軸銷165b偏移大約220°。

第一和第二主活塞38a、38b的第一位置可以由從流體室40a、40c驅(qū)動流出到對應(yīng)的第一流體通道72a、72b中的加壓流體來限定，用于根據(jù)控制閥64a和64c的位置來選擇性地打開進(jìn)氣閥34a或34b和排氣閥134c或134d，或用于根據(jù)控制閥56a、56c的位置來選擇性地轉(zhuǎn)移到蓄能器46a或46c用于空動。當(dāng)?shù)谝缓偷诙骰钊?8a、38b驅(qū)動到第一位置時，流體從流體通道172a、172b吸入泵室40b、40d，用于根據(jù)控制閥64b、64d的位置來選擇性地關(guān)閉進(jìn)氣閥34c或34d和排氣閥134a或134b，或用于根據(jù)控制閥56b、56d的位置來選擇性地轉(zhuǎn)移到蓄能器46b、46d用于空動。

主活塞38a、38b的第二位置可以由從流體室40b、40d驅(qū)動流出到對應(yīng)的第二流體通道172a、172b中的加壓流體來限定，用于根據(jù)控制閥64b和64d的位置來選擇性地打開進(jìn)氣閥34c或34d和排氣閥134a或134b，或用于根據(jù)控制閥56b、56d的位置來選擇性地轉(zhuǎn)移到蓄能器46b或46d用于空動。當(dāng)?shù)谝缓偷诙骰钊?8a、38b驅(qū)動到第二位置時，流體從流體通道72a、72b吸入泵室40a、40c，用于根據(jù)控制閥64a、64c的位置來選擇性地關(guān)閉進(jìn)氣閥34a或34b和排氣閥134c或134d，或用于根據(jù)控制閥56a、56c的位置來選擇性地轉(zhuǎn)移到蓄能器46a、46c用于空動。

如圖1中所示，為了本文的描述的目的，作為示例而非限制，曲軸50示出為處于本文中標(biāo)識為0°位置或曲軸50的初始配置的第一旋轉(zhuǎn)位置。連接桿62、162可以圍繞曲軸銷165a、165b旋轉(zhuǎn)，使得連接桿62、162可以將流體泵室40a、40b中的主活塞38a、38b推向第一位置。在第一位置中，主活塞38a、38b可將加壓流體從泵室40a、40c排出到對應(yīng)的第一流體通道72a、72b中，同時將流體從對應(yīng)的第二流體通道172a、172b抽吸到泵室40b、40d中。在第二位置中，主活塞38a、38b可將加壓流體從腔室40b、40d排出到對應(yīng)的第二流體通道172a、172b中，同時將流體從對應(yīng)的第一流體通道72a、72b抽吸到泵室40a、40c中。

作為示例而非限制，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以如下表所示進(jìn)行操作。

↓＝閥打開

↑＝閥關(guān)閉

(其中閥指代如下：汽缸#1＝進(jìn)氣34a、排氣134a；汽缸#4＝進(jìn)氣34b、排氣134b；汽缸#2＝進(jìn)氣34c、排氣134c；并且汽缸#3＝進(jìn)氣34d、排氣134d)

當(dāng)曲軸處于0°位置并且切換閥64a、64b、64c處于第一位置68a、68b、68c并且切換閥64d處于第二位置70d時，第一進(jìn)氣閥34a可以處于打開位置并且排氣閥134b可以關(guān)閉，同時其余的閥34b、34c、34d、134a、134c、134d保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于40°位置并且切換閥64a、64b、64d處于第一位置并且切換閥64c處于第二位置70c時，第四排氣閥134d可以處于打開位置并且進(jìn)氣閥34a可以關(guān)閉，同時其余的閥34b、34c、34d、134a、134b、134c保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于180°位置并且切換閥64a、64b、64d處于第一位置68a、68b、68d并且切換閥64c處于第二位置70c時，第三進(jìn)氣閥34c可以處于打開位置并且排氣閥134d可以關(guān)閉，同時其余的閥34a、34b、34d、134a、134b、134c保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于220°位置并且切換閥64a、64b、64c、64d處于第一位置68a、68b、68c、68d時，第一排氣閥134a可以處于打開位置并且進(jìn)氣閥34c可以關(guān)閉，同時其余的閥34a、34b、34d、134b、134c、134d保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于360°位置并且切換閥64b、64c、64d處于第一位置68b、68c、68d并且切換閥64a處于第二位置70a時，第一進(jìn)氣閥34b可以處于打開位置并且排氣閥134a可以關(guān)閉，同時其余的閥34a、34c、34d、134b、134c、134d保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于400°位置并且切換閥64b、64c、64d處于第一位置68b、68c、68d并且切換閥64a處于第二位置70a時，第三排氣閥134c可以處于打開位置并且第二進(jìn)氣閥34b可以關(guān)閉，同時其余的閥34a、34c、34d、134a、134b、134d保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于540°位置并且切換閥64a、64c、64d處于第一位置68a、68c、68d并且切換閥64b處于第二位置70b時，第四進(jìn)氣閥34d可以處于打開位置并且第三排氣閥134c可以關(guān)閉，同時其余的閥34a，34b，34c，134a，134b，134d保持關(guān)閉。當(dāng)曲軸處于580°位置并且切換閥64a、64c處于第一位置68a、68c并且切換閥64b、64c處于第二位置70b、70c時，第二排氣閥134b可處于打開位置并且第四進(jìn)氣閥34d可以關(guān)閉，同時其余的閥34a、34b、34c、134a、134c、134d保持關(guān)閉。

多個進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d可響應(yīng)于第一連接桿62的旋轉(zhuǎn)而操作，并且可對應(yīng)于與四缸內(nèi)燃機(jī)的每個汽缸相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣閥。多個排氣閥134a、134b、134c、134d可響應(yīng)于第二連接桿162的旋轉(zhuǎn)而操作，并且可對應(yīng)于與四缸內(nèi)燃機(jī)的每個汽缸相關(guān)聯(lián)的排氣閥134a、134b、134c、134d。主活塞38a、38b可響應(yīng)于曲軸的旋轉(zhuǎn)而在第一位置和第二位置之間旋轉(zhuǎn)，該曲軸通過對應(yīng)的桿軸承166a、166b使連接桿62、162圍繞曲軸銷165a、165b旋轉(zhuǎn)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，單個切換閥64a、64b、64c、64d可以被兩個單獨的開/關(guān)閥代替，其中為每個進(jìn)氣閥提供單獨的切換閥，而不脫離本發(fā)明的公開內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以提供聯(lián)接到曲軸上對應(yīng)的曲軸銷的附加連接桿和桿軸承，來用與上述類似的方式控制附加汽缸的閥的操作，而不脫離本發(fā)明的公開內(nèi)容。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步認(rèn)識到，類似于上述公開內(nèi)容可以提供附加主活塞/腔室和閉合流體流動路徑，來單獨地或成對地提供閥的液壓閥致動，而不脫離本發(fā)明的公開內(nèi)容。最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，四沖程-四缸發(fā)動機(jī)循環(huán)是作為示例而非限制的，因為曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)可以被修改以適應(yīng)不同的發(fā)動機(jī)配置，諸如作為示例而非限制，兩個或更多個汽缸的發(fā)動機(jī)配置，諸如三缸、六缸、八缸或多于八缸的發(fā)動機(jī)配置，而不脫離本發(fā)明的公開內(nèi)容。

如圖1中所示，曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可進(jìn)一步包括用于操作的控制系統(tǒng)或電子控制單元(ECU)98。如虛線所示，ECU 98可以與至少一個控制閥56a、56b、56c、56d和至少一個切換閥64a、64b、64c、64d電連通。電子控制單元98可以包括根據(jù)存儲在存儲器中的控制程序操作的微處理器。作為示例而非限制，ECU 98可以根據(jù)上面的詳細(xì)描述來控制至少一個第一控制閥56a、56b、56c、56d和至少一個切換閥64a、64b、64c、64d的致動。

在發(fā)動機(jī)中實現(xiàn)所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30的優(yōu)點可以包括通過去除諸如凸輪軸、凸輪傳感器、油控制閥、相位器、導(dǎo)向器、正時鏈、張緊器、鏈輪、軸承蓋以及各種螺栓和緊固件的附加部件來節(jié)省重量。所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30還可以減少由于附加部件的使用和磨損導(dǎo)致的發(fā)動機(jī)中的寄生損失。特別通過移除凸輪軸也可以顯著減小發(fā)動機(jī)的包裝尺寸。所公開的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以通過減小與發(fā)動機(jī)相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)成本(由于去除了附加部件的成本)而提供顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。多個控制閥和連接桿的使用還可通過選擇需要數(shù)量的獨立往復(fù)加壓流體流往復(fù)路徑來為進(jìn)氣閥和排氣閥的運動控制提供靈活性。

現(xiàn)在參照圖2至圖4，示出了在曲軸50和主活塞38之間可操作的連接桿62。連接桿62和主活塞38可以相對于發(fā)動機(jī)活塞80構(gòu)造在各種位置，如圖3至圖4所示。從動活塞44a可以打開對應(yīng)的排氣閥34a。從動活塞44a可以由液壓地連接至從動活塞44a的主活塞38致動。主活塞38可以通過連接桿62機(jī)械致動，連接桿62可以與發(fā)動機(jī)活塞80的行程同步，如圖3至圖4所示。作為示例而非限制，閥致動系統(tǒng)30可以包括用于操作與四缸發(fā)動機(jī)相關(guān)聯(lián)的八個閥中的一個閥的單個連接桿62。如圖3最佳所示，連接桿62可包括第一和第二端62a、62b。第一端62a可以通過桿軸承166安裝成相對于曲軸50在曲軸銷165上旋轉(zhuǎn)。桿軸承166可以圍繞第二縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。第二縱向旋轉(zhuǎn)軸線可以從曲軸50的主縱向旋轉(zhuǎn)軸線偏移。第二端62b可以與主活塞38接合。主活塞38可以包括用于驅(qū)動主活塞38往復(fù)運動的活塞銷82。如圖4所示，連接桿62可以包括介于連接桿62與主活塞38之間的連桿機(jī)構(gòu)168，用于將往復(fù)運動傳遞到主活塞38。第一端62a可以安裝成用于旋轉(zhuǎn)至桿軸承166，并且第二端162b可以通過樞軸銷86與連桿機(jī)構(gòu)168樞轉(zhuǎn)地連接。連桿機(jī)構(gòu)168可包括樞轉(zhuǎn)地安裝的搖臂連桿74用于角往復(fù)運動。搖臂連桿74可以包括第一樞軸銷84和第二樞軸銷86，用于在搖臂連桿74的一端處樞轉(zhuǎn)地連接至連桿構(gòu)件88，并且用于在搖臂連桿74的另一端處樞轉(zhuǎn)地連接至連接桿62。連桿構(gòu)件88可以通過第三樞軸銷90連接至主活塞38，使得搖臂連桿74可樞轉(zhuǎn)，以使主活塞38在行程第一和第二終點限制之間往復(fù)運動。如圖4所示，主活塞38還可包括至少一個偏壓彈簧76，該偏壓彈簧76可與主活塞38接合，以容納主活塞38相對于連桿機(jī)構(gòu)68在流體泵室40中的非循環(huán)運動。至少一個偏壓彈簧76可以與主活塞38平行或串聯(lián)。偏壓彈簧76可以位于流體泵室40的內(nèi)部或外部。至少一個偏壓彈簧76可消除用于改善閥致動系統(tǒng)30中的噪聲和振動的后沖。

在操作中，圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的曲軸50使曲軸銷165a、165b圍繞從主縱向軸線偏移的第二縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。曲軸銷165a、165b的旋轉(zhuǎn)可以將運動傳遞到連接桿62、162，以使主活塞38a、38b在對應(yīng)的流體泵室40a、40b、40c、40d內(nèi)往復(fù)運動。流體泵室40a、40b、40c、40d在流體通道72a、72b、172a、172b內(nèi)提供往復(fù)流體流動，以通過控制閥56a、56b、56c、56d、64a、64b、64c、64d選擇性引導(dǎo)往復(fù)流體流動，控制閥56a、56b、56c、56d、64a、64b、64c、64d與位于曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30中的對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d和閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d相關(guān)聯(lián)，用于在常開位置和關(guān)閉位置之間驅(qū)動閥34a、34b、34c、34d、134a、134b，34c、34d中的每一個。主活塞38a、38b的往復(fù)運動可以往復(fù)地驅(qū)動流體流出并將工作流體抽回流體泵室40a、40b、40c、40d中，用于在與控制閥56a、56b、56c、56d、64a、64b、64c、64d流體連通的閉合流體流動路徑內(nèi)提供往復(fù)流體流動。

流體貯存器或貯槽90a、90b、90c、90d可以向流體泵92a、92b、92c、92d提供流體，以通過止回閥96a、96b、96c、96d輸送至蓄能器46a、46b、46c、46d。當(dāng)控制閥56a、56b、56c、56d處于第一位置時，對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d與對應(yīng)的往復(fù)流體流動通道72a、72b、172a、172b隔離。當(dāng)控制閥56a、56b、56c、56d處于第二位置62a、62b、62c、62d時，對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d設(shè)置成與對應(yīng)的往復(fù)流體流動通道72a、72b、172a、172b流體連通。在來自對應(yīng)的流體泵36a、36b的特定流體泵室40a、40b、40c、40d的往復(fù)流體流動期間當(dāng)需要修改或消除閥致動曲線時，蓄能器46a、46b、46c、46d可用作損失流體運動蓄能器，同時還用作用于維持處于壓力下的一定體積的流體并用于維持曲軸驅(qū)動閥致動組件30中的流體壓力和體積的加壓流體貯存器。換句話說，蓄能器46a、46b、46c、46d可用于修改閥定時曲線的形狀，并且通過減小閥的運動來允許液壓系統(tǒng)中的空動運動，同時將流體流引導(dǎo)到對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d。在系統(tǒng)中包括蓄能器46a、46b、46c、46d可以允許與蓄能器流體連通的閥較晚打開、及早關(guān)閉、部分打開或防止閥一起打開。蓄能器46a、46b、46c、46d可包括蓄能器彈簧47a、47b、47c、47d，用于在沒有泵92a、92b、92c、92d運行的情況下維持預(yù)定體積的流體的壓力。當(dāng)對應(yīng)的控制閥56a、56b、56c、56d處于第二閥位置62a、62b、62c、62d中時，蓄能器46a、46b、46c、46d可以向液壓閥致動組件30提供流體流動。

流體可以流過高速切換閥64a、64b、64c、64d，用于提供主活塞38a、36b與分別對應(yīng)于閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d的多個從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d中對應(yīng)的一個之間的選擇性流體連通。切換或跳過功能可以用于利用損失流體運動，否則在用曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30控制單個發(fā)動機(jī)閥功能時會發(fā)生損失流體運動。可以設(shè)想，多于一個的切換閥64a、64b、64c、64d可以與具有附加汽缸和閥的內(nèi)燃機(jī)一起使用?？刂崎y56a、56b、56c、56d可以處于第二閥位置62a、62b、62c、62d中，用于提供流體活塞泵36a、36b與對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d之間的流體流動。控制閥56a、56b、56c、56d可以處于第一閥位置60a、60b、60c、60d中，使對應(yīng)的蓄能器46a、46b、46c、46d與往復(fù)流體流動通道72a、72b、172a、172b隔離，同時提供流體活塞泵36a、36b與對應(yīng)的控制閥64a、64b、64c、64d之間的流體連通，用于根據(jù)控制閥64a、64b、64c、64d的位置與一對閥34a或34b；34c或34d；134a或134b；134c或134d中的一個選擇性流體連通。每個閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d可包括對應(yīng)的從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d。從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d可以通過對應(yīng)的偏壓彈簧48a、48b、48c、48d、148a、148b、148c、148d通常朝向閥關(guān)閉位置偏置。當(dāng)從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d響應(yīng)于與加壓流體的流體連通而移動時，加壓流體可克服彈簧力以移動對應(yīng)的從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d并打開對應(yīng)的閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d。通過返回通過對應(yīng)的控制閥64a、64b、64c、64d或通過可選的對應(yīng)止回閥80b、80c、80d、80e、180b、180c、180d、180e，流體可以從從動活塞44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d的汽缸返回到對應(yīng)的流體泵室40a、40b、40c、40d。可以通過對應(yīng)的止回閥80b、80c、80d、80e、180b、180c、180d、180e防止流向切換閥64a、64b、64c、64d的流體流到從動閥的汽缸。

組裝用于控制打開和關(guān)閉多個液壓致動閥(進(jìn)氣閥34a、34b、34c、34d或排氣閥134a、134b、134c、134d)的曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30的方法可以對應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)中的多個汽缸。曲軸驅(qū)動閥致動系統(tǒng)30可以包括由發(fā)動機(jī)驅(qū)動并且可圍繞主縱向旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸50，由曲軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的流體活塞泵36a、36b，用于提供具有往復(fù)流動的源或加壓流體，發(fā)動機(jī)響應(yīng)于加壓流體的往復(fù)流動從常閉位置移動到打開位置的閥并且用于維持加壓流體的預(yù)定體積的至少一個蓄能器46、46a、46b、46c、46d。該方法可以包括將連接桿62、62a、62b連接至曲軸50，用于將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成由曲軸50的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的往復(fù)運動，組裝至少一個流體活塞泵36、36a、36b，以響應(yīng)于由曲軸50往復(fù)運動連接桿62、62a、62b，將至少一個流體壓力泵36、36a、36b流體連接至至少一個流體通道72a、72b、172a、172b，用于引導(dǎo)來自至少一個流體壓力泵36、36a、36b、36c、36d的加壓流體的往復(fù)流體流動與對應(yīng)的發(fā)動機(jī)閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d的至少一個從動活塞致動器44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d流體連通；以及插入至少一個控制閥56a、56b、56c、56d，用于選擇性地提供至少一個活塞泵36、36a、36b與至少一個蓄能器46a、46b、46c、46d之間的流體連通，用于加壓流體的空動往復(fù)流體流動。

該方法還可以包括在流體活塞泵36與連接桿62之間連接連桿機(jī)構(gòu)168，用于傳遞連接桿62的往復(fù)運動，以朝向至少一個流體通道72a、72b、172a、172b驅(qū)動流體并從至少一個流體通道72a、72b、172a、172b抽吸流體，產(chǎn)生加壓流體的往復(fù)流動。該方法還可以包括在具有至少一個從動活塞致動器44a、44b、44c、44d、144a、144b、144c、144d的至少一個流體通道72a、72b、172a、172b內(nèi)的往復(fù)流體流動期間選擇性地提供流體連通，以致動對應(yīng)的發(fā)動機(jī)閥34a、34b、34c、34d、134a、134b、134c、134d。該方法還可以包括組裝主活塞38、38a、38b，用于響應(yīng)于連接桿62、162的旋轉(zhuǎn)在流體壓力活塞泵36、36a、36b的流體泵室40、40a、40b內(nèi)往復(fù)運動，以產(chǎn)生往復(fù)流體流動。

雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是最實用和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，旨在以覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置，該范圍符合最寬泛的解釋，以包括法律允許的所有這樣的修改和等同結(jié)構(gòu)。