連控軌道閥系統(tǒng)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)中的用于將閥桿聯(lián)接到致動(dòng)器的致動(dòng)構(gòu)件的組件，涉及具有這種組件的連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)，并且涉及具有這種連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明還涉及裝配有這種內(nèi)燃機(jī)的車輛，例如汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]用于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣閥和排氣閥的連控軌道閥系統(tǒng)是眾所周知的，利用組合的推拉桿來(lái)致動(dòng)閥的這些機(jī)構(gòu)的子集也是歷史悠久的。傳統(tǒng)上，這些機(jī)構(gòu)在機(jī)構(gòu)的打開(kāi)和關(guān)閉部分之間留有一定量的余隙，以避免由于公差或者溫度引起的部件尺寸變化而導(dǎo)致的兩個(gè)動(dòng)作之間的可能的“沖突”。這樣的可能性可能由于機(jī)構(gòu)鎖定而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)快速磨損或重大損傷。在全負(fù)荷的情況下，排氣閥可以非常容易地“增長(zhǎng)”0.15mm。
[0003]過(guò)去通用的做法是將閥明確地關(guān)閉到座部的千分之幾英寸內(nèi)，然后允許汽缸壓力完成剩余部分。圖1示出了已知的連控軌道系統(tǒng)的例子。該圖示出了兩個(gè)閥，每個(gè)閥通過(guò)相應(yīng)的一對(duì)搖臂而打開(kāi)和關(guān)閉，所述一對(duì)搖臂繼而由通用凸輪軸上的打開(kāi)和關(guān)閉凸輪來(lái)驅(qū)動(dòng)。從該圖中可以看到，關(guān)閉搖臂裝配有扭轉(zhuǎn)彈簧，該扭轉(zhuǎn)彈簧繞關(guān)閉搖臂的軸線作用。然而，這些彈簧有助于用來(lái)抑制咔嗒的噪聲，并不在閥上提供任何顯著的關(guān)閉偏壓力。
[0004]最近，排放法規(guī)使得這種方法不可實(shí)施，現(xiàn)在必須利用彈簧力來(lái)關(guān)閉閥。杜卡迪發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(使用連控軌道閥系統(tǒng))為此使用的彈簧在彈簧力方面與常規(guī)彈簧并不相異。這里的問(wèn)題在于，這些彈簧與凸輪力平行作用，因此打開(kāi)凸輪必須提供足夠的力來(lái)壓縮彈簧以及加速閥質(zhì)量塊(參見(jiàn)圖2)。這是不利的，原因在于增大了系統(tǒng)中的負(fù)荷，并且因此增大了應(yīng)力、系統(tǒng)質(zhì)量塊和附加損失。
[0005]該方法也不適用于獨(dú)立的閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)不采用發(fā)動(dòng)機(jī)輸出之間的機(jī)械連接，而是采用電磁致動(dòng)器。
[0006]例如，在本發(fā)明人的電磁閥致動(dòng)系統(tǒng)(如W02004/097184和W02011/061528中所述)的情況下，致動(dòng)器用以壓縮與閥質(zhì)量塊平行的彈簧所需的額外轉(zhuǎn)矩是雙倍地不期望的。不僅其需要非常大的電致動(dòng)器，而且電能需求也將顯著增大，以裝配有這種機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的整體效率為代價(jià)。
[0007]EP2198129 (Pattakos)示出了一種連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中閥致動(dòng)器通過(guò)彈性墊圈在閥桿上施加關(guān)閉力，該彈性墊圈有助于確保閥在關(guān)閉時(shí)抵靠其座部密封。墊圈承載在致動(dòng)器上，使得致動(dòng)器僅僅當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)在墊圈上操作。然而，該機(jī)構(gòu)采用復(fù)雜的連接件以用于將致動(dòng)器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，并且在該機(jī)構(gòu)中利用各種公差，閥實(shí)際上浮置在墊圈上的事實(shí)意味著必須緊緊地約束致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)。
[0008]為此，發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋形成有用于致動(dòng)器的整體引導(dǎo)件，從而進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的重量和復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)中的用于將閥桿聯(lián)接到致動(dòng)器的致動(dòng)構(gòu)件的組件，該組件包括:
[0010]球形支承件，該球形支承件具有兩個(gè)部分，每個(gè)部分都限定了相應(yīng)的支承表面，一個(gè)部分的支承表面與另一個(gè)部分限定的支承表面互補(bǔ)，至少一個(gè)支承表面是部分球形的，一個(gè)部分被布置成聯(lián)接到致動(dòng)構(gòu)件，另一個(gè)部分被布置成聯(lián)接到閥桿；以及
[0011]彈性結(jié)構(gòu)，該彈性結(jié)構(gòu)在一個(gè)支承部分上施加偏壓力，并且在通過(guò)閥桿和致動(dòng)構(gòu)件之間的組裝而提供的聯(lián)接部中提供彈性。
[0012]球形支承件提供適應(yīng)公差和包裝約束的輕量化的緊湊裝置，公差和包裝約束可能導(dǎo)致例如閥桿軸線和凸輪軸線之間的不對(duì)準(zhǔn)，以及平移偏移和角度誤差。
[0013]因?yàn)樵陂y桿和致動(dòng)構(gòu)件之間的聯(lián)接部中提供了將閥推壓到其關(guān)閉位置中的彈性，所以當(dāng)閥處于未座置位置時(shí)，該組件不必在彈性結(jié)構(gòu)上做大量的功。
[0014]因此，優(yōu)選地，該組件被構(gòu)造成在使用中，閥通過(guò)該組件沿打開(kāi)方向的運(yùn)動(dòng)而打開(kāi)且通過(guò)該組件沿關(guān)閉方向的運(yùn)動(dòng)而關(guān)閉，當(dāng)閥座置時(shí)，該聯(lián)接部允許克服彈性結(jié)構(gòu)的作用而沿著關(guān)閉方向進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。
[0015]因此，該組件還在閥和致動(dòng)器之間提供適應(yīng)閥余隙的彈性損失運(yùn)動(dòng)聯(lián)接部。
[0016]優(yōu)選地，彈性結(jié)構(gòu)包括彈性構(gòu)件，在使用中，當(dāng)閥座置時(shí)，該彈性構(gòu)件通過(guò)所述關(guān)閉運(yùn)動(dòng)而被壓縮。
[0017]優(yōu)選地，彈性構(gòu)件包括壓縮彈簧。
[0018]球形支承件可以被構(gòu)造成使得在使用中，致動(dòng)構(gòu)件通過(guò)支承件進(jìn)行作用，以引起打開(kāi)運(yùn)動(dòng)和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。
[0019]例如，如果致動(dòng)構(gòu)件包括搖臂，那么支承件可以包括搖臂中的部分球形承窩以及連接桿上的球部分，該連接桿在使用中連接到閥桿。
[0020]作為另外一種選擇，該組件可以包括另一個(gè)球形支承件，在使用中，致動(dòng)構(gòu)件經(jīng)由所述另一個(gè)球形支承件作用在閥桿上以打開(kāi)閥。
[0021]在這種情況下，所述另一個(gè)球形支承件優(yōu)選地包括具有凹入的部分球形(優(yōu)選地大致半球形)表面的第一支承部分以及在閥桿的與閥頭部相對(duì)的端部處具有互補(bǔ)表面的第二支承部分。
[0022]這使得第二部分能夠與閥桿一體地形成，因此便于組件的輕量化、低慣性構(gòu)造。
[0023]優(yōu)選地，該組件還包括用于附接到致動(dòng)構(gòu)件的連接桿和安裝在該連接桿上的支架，該支架承載所述第一球形支承件的一個(gè)部分，所述支架布置成當(dāng)所述連接桿通過(guò)致動(dòng)構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)所述支架相對(duì)于閥桿擺動(dòng)。
[0024]彈性結(jié)構(gòu)可以便利地包括盤(pán)簧，該盤(pán)簧定位成用以在使用中圍繞閥桿。例如，盤(pán)簧可以是Bellville墊圈。
[0025]支架允許桿可樞轉(zhuǎn)地連接到為搖臂形式的致動(dòng)構(gòu)件，原因在于搖臂和桿的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以接下來(lái)將線性運(yùn)動(dòng)傳遞到閥桿。
[0026]優(yōu)選地，該組件包括調(diào)節(jié)元件，該調(diào)節(jié)元件用于調(diào)節(jié)連接桿上的支架的位置，并由此調(diào)節(jié)當(dāng)閥未座置時(shí)彈性結(jié)構(gòu)中的預(yù)載。
[0027]這可以借助于例如桿和支架之間的螺紋連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且提供在支架較易于觸及的情況下能夠較為容易地調(diào)節(jié)預(yù)載的結(jié)構(gòu)。
[0028]作為另外一種選擇，在組件具有在一個(gè)端部處連接到閥桿的桿的情況下，彈性結(jié)構(gòu)可以在使用中在桿的相對(duì)端部區(qū)域處插置在桿和致動(dòng)構(gòu)件之間，使得致動(dòng)構(gòu)件通過(guò)彈性結(jié)構(gòu)作用在桿上，以引起該組件的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。
[0029]優(yōu)選地，在這種情況下，彈性結(jié)構(gòu)包括壓縮彈簧。
[0030]彈性結(jié)構(gòu)的位置允許預(yù)載調(diào)節(jié)器位于易于觸及的位置處(也就是在桿的與閥桿相對(duì)的區(qū)域處)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供如上所述的組件，以及為搖臂形式的致動(dòng)構(gòu)件，其中該組件包括連接桿，該連接桿用于將閥桿連接到致動(dòng)構(gòu)件，并且其中該連接桿通過(guò)所述組件聯(lián)接到致動(dòng)構(gòu)件。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括:進(jìn)氣閥或排氣閥；致動(dòng)器，該致動(dòng)器用于打開(kāi)和關(guān)閉閥，致動(dòng)器具有致動(dòng)構(gòu)件，該致動(dòng)構(gòu)件通過(guò)根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)方面所述的組件聯(lián)接到閥。
[0033]本發(fā)明還涉及具有這種連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，并且涉及裝配有這種發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。
[0034]本發(fā)明還提供一種連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)中的用于將閥桿聯(lián)接到致動(dòng)器的致動(dòng)構(gòu)件的組件，該組件包括:
[0035]球形支承件，該球形支承件具有限定了相應(yīng)的支承表面的兩個(gè)部分，一個(gè)部分聯(lián)接到致動(dòng)構(gòu)件，另一個(gè)部分聯(lián)接到閥桿，其中支承件允許閥桿和致動(dòng)構(gòu)件之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)；以及
[0036]彈性結(jié)構(gòu)，該彈性結(jié)構(gòu)在一個(gè)支承部分上施加偏壓力，并且在通過(guò)閥桿和致動(dòng)構(gòu)件之間的組裝而提供的聯(lián)接部中提供彈性。
[0037]提供一種組件，其在閥處于關(guān)閉位置時(shí)提供所需的座置力，但是在閥不處于座部上時(shí)不會(huì)將與閥座置力相關(guān)的力施加到整個(gè)閥機(jī)構(gòu)上。其包括補(bǔ)償部件中的尺寸公差以及由于熱膨脹和收縮而導(dǎo)致的尺寸變化的裝置。
[0038]與彈簧負(fù)荷“地接”到發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的已知結(jié)構(gòu)相比，在機(jī)構(gòu)中提供有余隙以及彈簧加載。
【附圖說(shuō)明】
[0039]現(xiàn)在將參考附圖，借助僅僅實(shí)例描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0040]圖1為用于內(nèi)燃機(jī)的汽缸的兩個(gè)閥以及已知類型的用于打開(kāi)和關(guān)閉該閥的連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的透視圖；
[0041]圖2為示出了另一個(gè)已知類型的連控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)上的各種載荷的示意圖；
[0042]圖3為根據(jù)本發(fā)明的閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例的兩個(gè)例子的前正視圖；
[0043]圖4為圖3所示的機(jī)構(gòu)之一的側(cè)正視圖；
[0044]圖5為圖3和4的機(jī)構(gòu)沿圖4的線A_A截取的截面圖；
[0045]圖6為根據(jù)本發(fā)明的閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D；
[0046]圖7為圖6的機(jī)構(gòu)的一部分的更詳細(xì)的視圖；
[0047]圖8為根據(jù)本發(fā)明的控軌道閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的部分切除前正視圖，還示出了汽缸蓋的一部分(包括閥座)，機(jī)構(gòu)的閥在該部分中工作，該