氣缸蓋組件和油液控制系統的制作方法

氣缸蓋組件和油液控制系統的制作方法
【專利摘要】一種用于直列四缸或八缸發動機的新穎的氣缸蓋裝置，每個氣缸蓋都具有兩個端部氣缸和兩個中間氣缸。該裝置容許用于安裝較寬搖臂組件的額外空間，該搖臂組件用于可變升程氣門(VVL)、停缸(CDA)和這些現有氣缸蓋設計中的其它類型的可變氣門致動(VVA)。在第一實施例中，未使用鄰近兩個端部氣缸的常規設計的凸輪塔。使用了至少一個端部支承件，它可以是用于各端部的凸輪軸上的外側軸承。然后可以安裝該較寬的搖臂組件。在另一實施例中，消除了鄰近內部兩個氣缸的凸輪塔，將具有支承軸承的單個凸輪軸支承件安裝在內部氣缸之間以便為凸輪軸提供支承。然后可將該較寬搖臂組件安裝在至少一個中間氣缸上。該系統還包括在切換搖臂組件中運行閂鎖的新穎的油液控制閥。
【專利說明】氣缸蓋組件和油液控制系統

【技術領域】
[0001] 本申請涉及用于內燃發動機的新穎的可變氣門致動系統，更具體地涉及具有相容 的發動機氣缸蓋裝置（布置結構）的新穎的可變氣門致動系統。

【背景技術】
[0002] 有關汽油消耗增長和溫室氣體排放的全球環境和經濟焦點、全球范圍的能源成本 上升和較低運行成本的需求正在使立法規定和消費需求產生改變。隨著這些規定和需求變 得越來越迫切，必須要發展先進的發動機技術并且實現所需的優點。
[0003] 圖IBl至圖1B4描述了現在使用的一些氣門機構裝置。在型號1(21)和型號 11(22)兩種裝置中，帶有一個或多個閥致動凸角30的凸輪軸位于發動機氣門29之上（上 凸輪）。在型號1(21)氣門機構中，上凸輪凸角30通過液壓間隙調節器（HLA)812直接驅動 氣門。在型號11(22)氣門機構中，上凸輪凸角30驅動搖臂25,并且搖臂第一端在HLA812 上樞轉，同時第二端致動氣門29。
[0004] 在型號III (23)中，搖臂28的第一端騎在并且位于凸輪凸角30之上，同時搖臂28 的第二端致動氣門29。當凸輪凸角30轉動時，搖臂圍繞固定軸31樞轉。HLA812可以安置 在氣門29頂端和搖臂28之間。
[0005] 在型號V(24)中，凸輪凸角30利用推桿27直接驅動搖臂26的第一端。示出的 HLA812安置在凸輪凸角30和推桿27之間。搖臂26的第二端致動氣門29。當凸輪凸角30 旋轉時，搖臂圍繞固定軸31樞轉。
[0006] 還如圖IAl和1A2所示，汽車發動機中型號II (22)氣門機構的工業預測一顯示為 整個市場的百分比一預示截至2019年制造的最普遍的構造。
[0007] 技術重點在型號11(22)氣門機構，其通過減少摩擦、泵送來提高汽油發動機的整 體效率，熱損失被引入以最佳使用發動機內的燃油。這些可變氣門驅動（WA)技術中的一 些已經被引入并且有文件證明。
[0008] VVA裝置可以是可變氣門升程（VVL)系統、停缸（CDA)系統，如2012年7月25日 提交的美國專利申請 NO. 13/532777"Single Lobe Deactivating Rocker Arm"中描述的一 該文獻整體在此納入引用，還可以是其他氣門致動系統。正如所指，改進這些機構以提高性 能、燃油經濟性和/或減少發動機排放。一些型號的WA搖臂組件包括在外搖臂之內的內 搖臂，它們通過扭力彈簧被一起偏壓。閂鎖當在卡鎖位置時使內外搖臂兩者以一個單元移 動。當在未卡鎖位置時，搖臂可以相互獨立地移動。
[0009] 切換搖臂可以通過在卡鎖和未卡鎖狀態之間切換來控制氣門致動，如上所述，通 常包括內臂和外臂。在某些情況中，這些臂接觸不同的凸輪凸角，例如低升程凸角、高升程 凸角和無升程凸角。機構需要以適合內燃機運行的方式切換搖臂模式。
[0010] 搖臂通過凸輪軸驅動以致動通常安裝在氣缸蓋上的氣缸吸氣或排氣氣門。
[0011] 設有從氣缸蓋伸出的機構、例如凸輪塔，以確保和支承凸輪軸為上凸輪設計。還有 火花塞管從每個氣缸的頂部向上伸出穿過蓋以容納火花塞。可以設有從氣缸蓋伸出并支承 氣門機構的元件的其它結構。
[0012] 如上所述，一些實施方式的VVA切換搖臂組件包括在搖臂內的搖臂，它們通過任 意側的彈簧被一起偏壓。由于內/外臂設計通常在中心使用滾輪以接觸凸輪凸角，有利的 是保持滾輪與凸輪凸角同樣的寬度。因此，滾輪任意一端的結構給搖臂組件增加了寬度導 致其比起初的非WA搖臂更寬，并且太寬而不能適合特定的氣缸蓋設計。
[0013] 例如，一些型號II發動機缸蓋使用具有靠近蓋中心線的液壓間隙調節器（HLA)的 凸輪塔以及阻礙寬WA切換搖臂組件的一端的火花塞管。
[0014] 許多發動機部件被制造者設計為與特定的氣缸蓋配合工作，使得氣缸蓋很難變 化，由于變化可能影響一些內部相關組件，可能增加成本或導致裝配間隙問題。在某些情 況下，VVA切換系統不裝配在由現有氣缸蓋設計限定的空間中。
[0015] 型號II燃油發動機中用于改變運行并提高燃油經濟性的VVA技術的一個例子是 離散可變氣門升程（DVVL)，有時也稱作DVVL切換搖臂。DVVL通過使用離散可變氣門升程 狀態與標準"部分節流"對比的發動機氣門來限制發動氣缸進氣流工作。第二個例子是停 缸（CDA)。在部分負荷條件下通過使用CDA可提高燃油經濟性，以在高負荷下運行選擇的燃 燒氣缸同時關閉其他氣缸。
[0016] 美國環境保護署（EPA)顯示當DVVL應用于各種轎車發動機時燃油經濟性提高 4%。由美國能源機構發起的更早的一項報告指出，DVVL的益處是提高了 4. 5%的燃油經濟 性。由于在正常巡航運行中汽車大部分的壽命消耗在"部分節流"，當這些節流損失最小化 時可以認作大大提高燃油經濟性。對于CDA，研究顯示燃油經濟性增加，在考慮到由于關閉 氣缸導致局部阻力之后，平均在2和14%之間。當前，需要適合特定氣缸蓋設計的VVA搖臂 用于增加性能，經濟性和/或降低排放。
[0017] 切換搖臂已經用于改變發動機的運轉和性能。例如，可以使用提供可變氣門致 動（WA) -例如可變氣門升程（VVL)和停缸（CDA) -的特定搖臂。美國臨時專利申請 61/636, 277 (EATN-0205-P01，待審）詳細描述了 VVL切換搖臂的結構和功能，并且讀者針對 整個描述參考這個文件。已經對改善發動機的性能、燃料經濟和/或降低排放進行了研發。 一些類型的VVA搖臂組件包括位于外搖臂內的內搖臂，它們通過扭力彈簧偏壓在一起。當 閂鎖處于鎖定位置時引起內搖臂和外搖臂兩者作為一體單元移動。解鎖時，允許搖臂相互 獨立地移動。內搖臂的閂鎖緊靠在外搖臂的閂鎖座上（或者，閂鎖可以在外搖臂上）。
[0018] 過去認為，為了利用圓的搖臂閂鎖，需要組件中的外搖臂的配合面具有經研磨的 彎曲的配合面。這種配合面可以稱為閂鎖座。
[0019] 所述閂鎖座需要具有與閂鎖半徑非常嚴格匹配的半徑。略微過小的閂鎖座引起卡 緊和延遲的釋放。還導致在閂鎖接合過程中閂鎖撞擊閂鎖座的角部。較大的閂鎖座或較 小的閂鎖座會引起不期望的磨損。
[0020] 由于公差，將需要借助研磨來進行處理。這會要求更精確且昂貴的制造工藝。另 夕卜，不應當限制閂鎖適當地延伸和收縮。
[0021] 另一閂鎖設計包含形成多個閂鎖，測量每個閂鎖，并通過閂鎖寬度對它們進行分 類。從各式各樣的閂鎖中選擇適合的、具有特定的架高度的閂鎖，其中可變化的架高度形成 適合的間隙。這是耗時的，且需要大量部件。
[0022] 如上所述，至少一些VVA搖臂組件比常規的搖臂寬。增加的寬度往往會干擾火花 塞管、凸輪塔和氣缸蓋的其它結構。在不做出修改的情況下，WA搖臂組件不能適配現有的 氣缸蓋設計，因而不能使用。可能需要對氣缸蓋設計做出改變，以容納VVA搖臂組件。然而， 對氣缸蓋做出的較大改變可能對由其它制造商制造的、與氣缸蓋配合的部件產生影響。因 此，提供具有可允許使用WA搖臂組件的小的修改的氣缸蓋將是有益的。
[0023] 當前，需要可以容納VVA系統并且同時仍與氣缸蓋相配合的其它裝備相容的氣缸 蓋裝置。 實用新型內容
[0024] 用于活塞型內燃機的先進的VVA系統結合了氣門升程控制裝置一例如CDA或DVVL 切換搖臂、氣門升程致動方法一例如使用加壓發動機油液（潤滑油）的液壓致動、軟件和硬 件控制系統以及使能技術。使能技術可以包括傳感檢測和設置儀表、OCV設計、DFHLA設計、 扭力彈簧、專門的涂層、算法、物理布置等。對氣缸蓋組件進行新穎的修改以滿足VVA系統 的空間要求。
[0025] 在一實施例中，公開了一種搖臂組件，該搖臂組件包括多個搖臂和連接在一起的 附加結構一它們具有引起機械間隙的制造公差，還包括帶有閂鎖銷和閂鎖座的閂鎖，該閂 鎖座適于接納和固定閂鎖銷。該閂鎖座包括具有與閂鎖銷的形狀互補的形狀的凹部，所述 凹部具有選擇成與機械間隙的至少一部分互補的深度，以形成預先確定的間隙。
[0026] 在多個實施例中，公開了一種經濟的切換搖臂組件，該組件即使在與具有比現有 設計更大的公差的部件構造在一起時也能提供預先確定的間隙。以比現有技術設計更大的 公差制造出來的搖臂組件的第一搖臂具有第一端部和第二端部。還具有以比現有技術設計 更大的公差制造出來的第二搖臂，該第一搖臂具有與第一搖臂的第一端部樞轉地連接的第 一端部，位于第一搖臂上的滾子軸承適于騎放在凸輪上并致動第一搖臂。該搖臂組件具有 閂鎖，該閂鎖具有位于第一和第二搖臂中的一個的第二端部上的閂鎖銷，位于另一搖臂的 第二端部上的閂鎖座，閂鎖運行以在鎖定時引起搖臂相對于彼此固定，并在解鎖時容許相 互獨立地樞轉。閂鎖座具有凹部，該凹部的形狀用于接納閂鎖銷，該凹部的尺寸與因增加的 制造公差形成的增加間隙的至少一部分互補，并且形成預先確定的間隙。
[0027] 在一個實施方式中，公開了一種改進的搖臂組件，它具有阻礙側（被阻礙的一側） 和無阻礙側（不被阻礙的一側），并且包括具有第一端的外結構、裝配在該外結構中的內搖 臂結構，該內結構也具有第一端。該改進的搖臂組件具有軸，該軸樞轉連接內結構的第一端 到外結構，以使內結構可以在外結構內圍繞該軸旋轉。至少一個扭力彈簧在該軸的一側上， 并相對于外結構旋轉偏壓該內結構。外結構當在阻礙側上從第二端向第一端延伸時朝向無 阻礙側偏移而產生第一偏移部分，以便在阻礙側提供附加的間隙。這種設計使改進的搖臂 能在具有阻礙的發動機缸蓋的阻礙側裝配入該發動機缸蓋中。
[0028] 在一個實施方式中，公開了一種改進的搖臂組件，它具有阻礙側和無阻礙側，并且 包括具有第一端的外結構、裝配在該外結構中的內搖臂結構，該內結構也具有第一端。一軸 使內結構的第一端樞轉地連接到外結構，這樣內結構可以在外結構內圍繞該軸旋轉。至少 一個扭力彈簧安裝在該軸的無阻礙側，該扭力彈簧相對于外結構旋轉偏壓該內結構。當阻 礙側上的外結構從第二端朝向第一端延伸時，該外結構朝向無阻礙側偏移而產生第一偏移 部分。該第一偏移部分在阻礙側上提供附加的間隙。
[0029] 在一個實施方式中，公開了一種改進的搖臂組件，它具有阻礙側和無阻礙側。該改 進的搖臂組件包括具有帶偏移部分的第一端的外結構，裝配在外結構中的內搖臂結構。該 內結構也具有第一端。軸使內結構的第一端樞轉連接到外結構，以使內結構可以在外結構 內圍繞該軸旋轉。該改進的搖臂組件在該軸的一側上具有至少一個扭力彈簧，以便相對于 外結構旋轉地偏壓內結構。當在阻礙側上外結構從第二端朝向第一端延伸時，該外結構朝 向無阻礙側平滑地彎曲。這產生第一偏移部分，該第一偏移部分在阻礙側上提供附加的間 隙。這使得該實施方式可以在阻礙側裝配到具有阻礙的發動機缸蓋中。
[0030] 在一個實施方式中，公開了一種改進的離散可變氣門升程（DVVL)系統。該改進 的離散可變氣門升程（DVVL)系統設計為在單個搖臂中提供兩個離散的氣門升程狀態。所 提出的方法的實施方式涉及上面描述并在圖1B1-1B4中示出的型號II氣門機構。在此提 出的系統的實施方式可以應用到轎車發動機（在實施例中具有四個氣缸）中，該發動機具 有電動液壓式油液控制閥、雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)和DVVL切換搖臂。在此描述的 DVVL切換搖臂實施例聚焦于切換滾柱指輪隨動器（SRFF)搖臂系統的設計和改進，它使得 在端部樞軸滾柱指輪隨動器氣門機構上能進行雙模式離散可變氣門升程。這種切換搖臂構 型包括用于低升程事件的低摩擦滾柱軸承界面，并對免維護氣門機構操作保持正常的液壓 間隙調整。
[0031] 模式切換（即，從低到高升程或反之）在一個凸輪旋轉（轉動一圈）內完成，使得 駕駛者更明確。SRFF防止現有發動機設計中安裝所需頂板的較大改變。凸輪界面的承載 表面可以包括用于低升程操作的滾柱軸承和用于高升程操作的類金剛石碳涂層滑塊（滑 墊）。本申請的教導可以減少質量和慣性矩，同時增大剛度以完成在低和高升程模式中所需 的動力性能。
[0032] 類金剛石碳涂層（DLC涂層）允許緊湊包裝中的較高滑塊界面應力。測試結果顯 示，該技術是穩健的并且滿足所有壽命需要，在一些方面延長到六倍的使用壽命需求。篩選 了替代性的材料和表面處理方法，結果顯示DLC涂層是最可行。本申請提出的技術進步在 于在DVVL切換搖臂的滑塊上使用類金剛石碳（DLC)涂層。
[0033] 系統驗證測試結果顯示，該系統滿足動力和耐久性需求。本專利申請還致力于 SRFF設計的耐久性，以用于滿足轎車耐久性需求。對高速、低速、切換和冷起動操作進行了 大量的耐久性測試。高發動機速度測試結果顯示在發動機7000rpm以上有穩定的氣門機構 動態。系統耐磨性需求滿足用于切換、滑動、滾動和扭力彈簧界面的壽命終止標準。用于評 估磨損的一個重要計量法是監視氣門間隙中的變化。耐磨性需要的壽命顯示間隙變化在可 接受窗口內。機械方面在包括含有類金剛石碳（DLC)涂層的滑塊界面的所有測試上表現出 穩健的性能。
[0034] 由于柔性且緊湊的包裝，這種DVVL系統可以實施在多氣缸發動機中。DVVL布置可 以應用于活塞驅動式內燃機上的任何進氣或排氣氣門的組合。使能技術包括〇CV、DFHLA、 DLC涂層。在某些情況下，需要與DVVL切換搖臂相結合的新穎的氣缸蓋組件和裝置，以便滿 足空間和成本要求。例如，凸輪塔和凸輪軸支承軸承可被省略、移動或添加，以用于某些具 有有限空間的氣缸，尤其是在直列四氣缸和八氣缸發動機中。
[0035] 在第二實施方式中，描述了一種改進的單凸角停缸（cylinder deactivation) (CDA)系統。該改進的單凸角停缸CDA系統設計為停止一個或多個氣缸。在此提出的實施 例涉及上述并在圖22中示出的型號II氣門。在此提出的系統的實施方式可以應用到轎車 發動機（在實施方式中具有2的倍數個氣缸，例如2、4、6、8個）中，該發動機具有電動液壓 式油液控制閥、雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)和CDA搖臂組件。在此描述的CDA搖臂組 件實施例聚焦于切換滾柱指輪隨動器（SRFF)搖臂系統的設計和改進，該系統使得針對端 部滾柱指輪隨動器氣門能進行升程/無升程操作。這種切換搖臂構型包括用于停缸事件的 低摩擦滾柱軸承界面，并對免維護氣門機構操作保持正常液壓間隙調整。
[0036] 用于CDA系統的模式切換在一個凸輪旋轉內完成，以便對駕駛者更透明。SRFF防 止現有發動機設計中安裝所需頂板的較大改變。本申請的教導可以減少質量和慣性矩，同 時增加剛度以便在升程或無升程模式中實現所需的動力性能。
[0037] CDA系統驗證測試結果顯示，該系統滿足動力和耐久性需求。本專利申請還致力 于滿足轎車耐久性需求所需的SRFF設計的耐久性需求。對高速、低速、切換和冷起動操作 進行大量耐久性測試。高發動機速度測試結果顯示在發動機7000rpm以上有穩定的氣門機 構動力。系統耐磨性需求滿足用于切換、滾動和扭力彈簧界面的壽命終止標準。用于評估 磨損的一個重要計量法是監視氣門間隙的變化。耐磨性需要的壽命顯示，間隙變化在可接 受窗口內。機械方面在全部測試上表現出穩健的性能。
[0038] 通過柔性且緊湊的包裝，這種CDA系統可以實施在多氣缸發動機中。使能技術包 括OCV、DFHLA和專門的扭力彈簧設計。在某些情況下，需要與CDA切換搖臂相結合的新穎 的氣缸蓋組件和裝置，以便滿足空間和成本要求。例如，凸輪塔和凸輪軸支承軸承可被省 略、移動或添加，以用于某些具有有限空間的氣缸，尤其是在直列四缸和八缸發動機中。
[0039] 搖臂被描述為用于接合針對每個氣門具有一個升程凸角的凸輪。該搖臂包括外 臂、內臂、樞轉軸、接觸軸承的升程凸角、軸承軸和至少一個軸承軸彈簧。外臂具有第一和第 二外側臂以及構造為安裝樞轉軸的外樞轉軸孔。內臂位于第一和第二外側臂之間，并且第 一內側臂和第二內側臂。第一和第二內側臂具有用以容納和保持樞轉軸的內樞轉軸孔以及 用于安裝軸承軸的內軸承軸通孔。
[0040] 樞轉軸裝配在內樞轉軸孔和外樞轉軸孔中。
[0041] 軸承軸安裝在內臂的軸承軸孔中。
[0042] 軸承軸彈簧固定到外臂并且與軸承軸偏壓接觸。升程凸角接觸安裝到第一和第二 內側臂之間的軸承軸上的軸承。
[0043] 另一個實施方式可以描述為用于接觸每個發動機氣門具有單升程凸角的凸輪的 搖臂。該搖臂包括外臂、內臂、構造成可以從凸輪的單個升程凸角傳送移動到搖臂的凸輪接 觸組件以及至少一個偏壓彈簧。
[0044] 搖臂還包括第一外側臂和第二外側臂。
[0045] 內臂置于第一和第二外側臂之間，并具有第一內側臂和第二內側臂。
[0046] 內臂通過構造為允許內臂相對于外臂圍繞樞轉軸進行旋轉運動的樞轉軸固定到 外臂。
[0047] 凸輪接觸組件置于第一和第二內側臂之間。
[0048] 至少一個偏壓彈簧固定到外臂并且偏壓接觸凸輪接觸組件。
[0049] 另一個實施方式可以描述為用于接觸具有單升程凸角的凸輪的停止搖臂。該停止 搖臂包括第一端和第二端、外臂、內臂、樞轉軸、構造為可以從凸輪的升程凸角傳送移動到 搖臂的升程凸角接觸組件、構造為可以選擇性停止搖臂的閂鎖以及至少一個偏壓彈簧。
[0050] 外臂包括第一外側臂和第二外側臂、用于安裝樞轉軸的外樞轉軸孔、用于接納升 程凸角接觸組件的軸槽，以允許升程凸角接觸元件的空轉運行。
[0051] 內臂置于第一個第二外側臂之間，并具有第一內側臂和第二內側臂。第一內側臂 和第二內側臂具有用于安裝樞轉軸的內樞轉軸孔以及用于安裝升程凸角接觸元件的內升 程凸角接觸元件孔。
[0052] 樞轉軸鄰近搖臂的第一端安裝并且置于內樞轉軸孔和外樞轉軸孔中。
[0053] 閂鎖設置成鄰近搖臂的第二端。
[0054] 升程凸角接觸元件安裝在內臂的升程凸角接觸元件孔和外臂的軸槽中，并處于樞 轉軸和閂鎖之間。
[0055] 偏壓彈簧固定到外臂并且偏壓接觸升程凸角接觸元件。
[0056] -方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相 配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被 稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在這些氣缸上經過 的至少一個頂置的凸輪軸；用于支承所述凸輪軸的第一端部的、在所述發動機的最左部上 的端部支承件；用于支承所述凸輪軸的第二端部的、在所述發動機的最右部上的端部支承 件；在至少一個中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸；其特征在于，在每 個端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由所述端部支承件和中間氣缸的凸輪塔支承，由此提 供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在左端部氣缸和右端部氣缸上的額外空隙。
[0057] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0058] -所述尺寸過大的搖臂組件是停缸（CDA)搖臂組件；
[0059] -所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程（VVL)搖臂組件；
[0060] -每個端部氣缸上方的未受支承的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的 140% ;以及
[0061] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，氣缸上方的最大 未受支承的跨度具有122mm(+/-10mm)的最佳長度。
[0062] 另一方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機 相配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右 被稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在左端部氣缸上 經過的至少一個頂置的凸輪軸；在所述發動機的最左部上的端部支承件，該端部支承件用 于支承所述凸輪軸的第一端部；在左中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪 軸；其特征在于，在左端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由左端部支承件和左中間氣缸的 凸輪塔支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在左端部氣缸上的額外空隙。
[0063] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0064] -所述尺寸過大的搖臂組件是停缸搖臂組件；
[0065]-所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程搖臂組件；
[0066] -每個端部氣缸上方的未受支承的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的距離的140%; 以及
[0067] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的 最大未受支承的跨度具有小于122mm(+/-10mm)的長度。
[0068] 另一方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機 相配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右 被稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在這些氣缸上經 過的至少一個頂置的凸輪軸；在所述發動機的最右部上的端部支承件，該端部支承件用于 支承所述凸輪軸；在右中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸；其特征在 于，在右端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由右中間氣缸的凸輪塔和右端部支承件支承， 借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在右端部氣缸上的額外空隙。
[0069] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0070]-所述尺寸過大的搖臂組件是停缸搖臂組件；
[0071] -所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程搖臂組件；
[0072] -每個端部氣缸上方的未受支承的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的距離的140%; 以及
[0073] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的 最大未受支承的跨度具有122mm(+/-10mm)的最佳長度。
[0074] 另一方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機 相配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右 被稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在這些氣缸上經 過的至少一個頂置的凸輪軸；用于支承所述凸輪軸的、在左端部氣缸上方的凸輪塔；用于 支承所述凸輪軸的、在右端部氣缸上方的凸輪塔；安裝在中間氣缸之間以用于支承凸輪軸 的凸輪軸支承件；其特征在于，在左中間氣缸和右中間氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由相 鄰端部氣缸的凸輪塔和所述凸輪軸支承件支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝 在這些中間氣缸上的額外空隙。
[0075] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0076]-所述尺寸過大的搖臂組件是停缸搖臂組件；
[0077] -所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程搖臂組件；
[0078] -每個端部氣缸上方的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140% ;
[0079] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的 最大未受支承的跨度具有122mm(+/-IOmm)的最佳長度；
[0080] -所述氣缸蓋組件還包括用于油液控制閥（OCV)的安裝表面。
[0081] 另一方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機 相配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右 被稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在這些氣缸上方 經過的至少一個頂置的凸輪軸；在左端部氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪 軸；安裝在中間氣缸之間以用于支承所述凸輪軸的凸輪軸支承件；其中，在左中間氣缸上 方延伸的凸輪軸的部分僅由左端部氣缸的凸輪塔和所述凸輪軸支承件支承，借此提供用于 將尺寸過大的搖臂組件安裝在左中間氣缸上的額外空隙。
[0082] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0083] -所述尺寸過大的搖臂組件是停缸搖臂組件；
[0084] -所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程搖臂組件；
[0085] -每個端部氣缸上方的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140% ;
[0086] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的 最大未受支承的跨度具有122mm(+/-IOmm)的最佳長度；
[0087]-所述氣缸蓋組件還包括用于油液控制閥的安裝表面。
[0088] 另一方面，公開了一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機 相配，所述發動機具有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右 被稱為左中間氣缸和右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括：在這些氣缸上經 過的至少一個頂置的凸輪軸；在右端部氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 安裝在中間氣缸之間以用于支承所述凸輪軸的凸輪軸支承件；其中，在右中間氣缸上延伸 的凸輪軸的部分僅由右端部氣缸的凸輪塔和所述凸輪軸支承件支承，借此提供用于將尺寸 過大的搖臂組件安裝在右中間氣缸上的額外空隙。
[0089] 該氣缸蓋組件具有如下有利的特征：
[0090]-所述尺寸過大的搖臂組件是停缸搖臂組件；
[0091]-所述尺寸過大的搖臂組件是可變氣門升程搖臂組件；
[0092] -每個端部氣缸上方的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140% ;
[0093] -對于其中相鄰氣缸的中心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方 的最大未受支承的跨度具有122mm(+/-IOmm)的最佳長度；
[0094]-所述氣缸蓋組件還包括用于油液控制閥的安裝表面。
[0095] 再一方面，公開了一種油液控制系統，它能提供足以在可變氣門致動系統中運行 閂鎖銷的快速壓力變化，所述油液控制系統包括：供應處于壓力P1的油液的油液供應通道； 適于接收來自所述油液供應通道的油液流的第一腔室；具有處于可變壓力P2下的油液的 控制通道；流體地聯接至所述控制通道的第二腔室；第三腔室；控制所述第一腔室和第二 腔室之間的油液流的提升氣門；介于所述第二腔室和第三腔室之間的膜，該膜直接聯接至 所述提升氣門，以便控制該提升氣門，從而調節從第一腔室到第二腔室的油液流；其特征在 于，當該膜的鄰近第三腔室的一側上的力超過該膜的鄰近第二腔室的一側上的力時，通過 所述提升氣門的流增大；流體地連接所述第一腔室和第三腔室的旁路；連接至該旁路的螺 線管閥，該螺線管閥選擇性地允許或阻止通過所述旁路的流；其中，當螺線管閥初始允許通 過所述旁路至所述第三腔室的流時，在所述第三腔室中形成較高的壓力，使得所述提升氣 門打開得更寬，引起進入所述第二腔室和控制通道中的附加流，引起所述第二腔室和所述 控制通道中的快速壓力增大，在控制通道壓力P 2中形成瞬時壓力峰值，該壓力峰值顯著高 于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷脫離接合所要求的壓力Pdis ;和其中，當所述螺線管閥 允許通過所述旁路的流所持續的時間段比初始時間段長時，所述油液控制系統在所述控制 通道中達到第一平衡壓力，該第一平衡壓力高于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷脫離接 合所要求的壓力。
[0096] 該油液控制系統具有如下有利的特征：
[0097] -它還包括處于第三腔室中的彈簧，該彈簧用于朝向所述第二腔室偏壓所述膜，使 得所述提升氣門在休止狀態下處于部分地打開位置；
[0098]-當所述螺線管閥初始起作用以阻止通過所述旁路的流時，所述控制通道內部的 壓力P2迅速下降至使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷接合所要求的壓力Penc ;
[0099]-當所述螺線管閥起作用以阻止通過所述旁路的流所持續的時間比初始時間段 長時，形成所述控制通道內部的第二平衡壓力，該第二平衡壓力低于使可變氣門致動搖臂 組件的閂鎖銷接合所要求的壓力Penc ;
[0100]-所述瞬時壓力峰值具有充分的陡坡，以在預定的時間段內完全起動所述可變氣 門致動搖臂組件的閂鎖銷；
[0101]-所述瞬時壓力峰值足夠高，以提供在預定的時間段內完全起動所述可變氣門致 動搖臂組件的閂鎖銷所要求的壓力；
[0102] -所述預定的時間段是用于氣門起動的時間窗；
[0103] -所述預定的時間段是用于氣門起動的時間窗；
[0104] -所述瞬時壓力峰值具有大于兩倍Pdis的高度；
[0105] -所述第二平衡壓力在為發動機部件提供潤滑所需的最小壓力以上。
[0106] 又一方面，公開了一種油液控制系統，它能夠提供快速壓力變化，該油液控制系統 包括：用于調節到達控制通道的油液流的提升氣門；偏壓彈簧；用于控制該提升氣門的膜， 該膜根據施加到該膜的兩側上的力移動；其特征在于，所施加的力是因油液壓力導致的力 以及由所述偏壓彈簧提供的機械力；用于為從所述膜的一側至所述膜的第二側的油液流提 供路線的旁路；螺線管閥，該螺線管閥用于控制通過所述旁路的油液流，使得控制通道壓力 P2在初始瞬時時間段期間從休止壓力水平增大至瞬時壓力峰值。
[0107] 該油液控制系統具有如下有利的特征：
[0108] -當所述旁路在所述初始瞬時時間段之后打開時所述膜上的力達到平衡狀態，所 述控制通道壓力P2引起比使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷脫離接合所要求的壓力P dis大 的第一平衡壓力；
[0109] -當螺線管閥初始起作用以阻止通過所述旁路的流時，該控制通道內部的壓力P2 迅速下降至一顯著低于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷接合所要求的壓力PENe的壓力； 以及
[0110] -當螺線管閥起作用以阻止通過所述旁路的流所持續的時間比初始時間段長時， 形成所述控制通道內部的第二平衡壓力，該第二平衡壓力低于使可變氣門致動搖臂組件的 閂鎖銷接合所要求的壓力P ENC。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0111] 可以理解，圖中所示元件的范圍僅代表范圍中的一個例子。本領域技術人員可以 理解的是單個元件可以設計為多個元件或多個元件可以設計為單個元件。表示為內部特征 的元件可以實現為外部特征，反之亦然。
[0112] 此外，在以下的附圖和說明書中，整個附圖和說明書分別使用相同的附圖標記表 示相似的部件。相應地，附圖可能沒有依比例繪制并且某些部件的比例為了方便描述而被 放大。
[0113] 圖1A1-1A2示出2012年和2019年發動機型號的相關百分比。
[0114] 圖1B1-1B4示出型號I、型號II、型號III和型號V氣門機構的一般裝置和市售尺 寸。
[0115] 圖2示出進氣和排氣氣門系布置。
[0116] 圖3A-3B示出包括DVVL系統的主要部件，包括液壓致動器。
[0117] 圖4示出在運行中可以設置具有三個凸角凸輪的示例性切換搖臂的透視圖。
[0118] 圖5是表示針對用于示例DVVL實施例的進氣和排氣氣門的凸輪軸曲軸溫度的氣 門升程狀態圖表。
[0119] 圖6是用于液壓致動DVVL搖臂組件的系統控制圖表。
[0120] 圖7示出搖臂油道和控制閥布置。
[0121] 圖8示出用于示例DVVL切換搖臂系統在低升程（未卡鎖）操作期間的液壓致動 系統和條件。
[0122] 圖9示出用于示例DVVL切換搖臂系統在高升程（卡鎖）操作期間的液壓致動系 統和條件。
[0123] 圖10示出具有雙液壓間隙調節器（DFHLA)的示例切換搖臂組件的側截面圖。
[0124] 圖11是DFHLA的截面圖。
[0125] 圖12示出類金剛石碳涂層。
[0126] 圖13示出用于感應DFHLA球柱塞的位置或相對運動的儀器。
[0127] 圖14示出與氣門桿結合使用以測量氣門相對于已知狀態移動的儀器。
[0128] 圖14A和14B示出使用三個線圈以測量氣門桿運動的第一線性可變差動變換器的 剖面圖。
[0129] 圖14C和14D示出使用兩個線圈以測量氣門桿運動的第二線性可變差動變換器的 剖面圖。
[0130] 圖15示出示例切換搖臂的另一個透視圖。
[0131] 圖16示出設計為感應位置和/或運動的儀器。
[0132] 圖17是描述在高升程和低升程狀態間的過渡期間，OCV致動電流、致動油壓和氣 門升程狀態之間的關系的曲線圖。
[0133] 圖17A是描述在閂鎖轉換期間，OCV致動電流、致動油壓和閂鎖狀態之間的關系的 曲線圖。
[0134] 圖17B是描述在另一個閂鎖轉換期間，OCV致動電流、致動油壓和閂鎖狀態之間的 關系的曲線圖。
[0135] 圖17C是描述氣門升程曲線和用于高升程和低升程狀態的致動油壓之間的關系 的曲線圖。
[0136] 圖18是DVVL系統的控制邏輯圖。
[0137] 圖19示出示例切換搖臂的分解視圖。
[0138] 圖20是描述用于DVVL搖臂組件的低升程和高升程操作的油壓條件和油液控制閥 (OCV)狀態的圖表。
[0139] 圖21-22示出表示油溫和閂鎖響應時間之間關系的曲線圖。
[0140] 圖23是用于示例DVVL切換搖臂的已有的可變切換窗口的時間圖，在4氣缸發動 機中，通過兩個OCV的每個控制兩個氣缸致動油壓控制。
[0141] 圖24是描述在從高升程到低升程切換之前的閂鎖預加載的DVVL切換搖臂的側截 面圖。
[0142] 圖25是描述在從低升程到高升程切換之前的閂鎖預加載的DVVL切換搖臂的側截 面圖。
[0143] 圖25A是描述當在低升程和高升程之間切換時臨界檔位的DVVL切換搖臂的側截 面圖。
[0144] 圖26是用于示例DVVL切換搖臂的可變切換窗口和構成機構切換時間的擴大時 間圖，在4氣缸發動機中，通過兩個OCV各自控制兩個氣缸的致動油壓控制。
[0145] 圖27示出示例切換搖臂的透視圖。
[0146] 圖28示出示例切換搖臂的頂視圖。
[0147] 圖29示出從圖28中的線29-29截取的截面圖。
[0148] 圖30A-30B示出示例扭力彈簧的截面圖。
[0149] 圖31示出外臂的底視圖。
[0150] 圖32示出閂鎖機構在卡鎖狀態沿著圖28中線32, 33-32, 33的截面圖。
[0151] 圖33示出閂鎖機構在未卡鎖狀態的截面圖。
[0152] 圖34示出替代性閂鎖銷設計。
[0153] 圖35A-35F示出用于定位銷的數個阻擋裝置。
[0154] 圖36示出示例閂鎖銷設計。
[0155] 圖37示出替代性閂鎖機構。
[0156] 圖38-40示出組裝切換搖臂的示例方法。
[0157] 圖41示出銷的替代實施方式。
[0158] 圖42示出銷的替代實施方式。
[0159] 圖43示出切換搖臂的各種間隙測量結果。
[0160] 圖44示出切換搖臂的示例內臂的透視圖。
[0161] 圖45示出切換搖臂的內臂從下方看去的透視圖。
[0162] 圖46示出切換搖臂的示例外臂的透視圖。
[0163] 圖47示出示例切換搖臂的閂鎖組件的截面圖。
[0164] 圖48是切換搖臂的間隙-凸輪軸角度的曲線圖。
[0165] 圖49示出示例切換搖臂組件的側截面圖。
[0166] 圖50示出在負載條件下具有最大偏斜確定區域的外臂的透視圖。
[0167] 圖51示出示例切換搖臂和三凸角凸輪的頂視圖。
[0168] 圖52示出示例切換搖臂沿著圖51的線52-52的截面圖。
[0169] 圖53示出示例切換搖臂的分解視圖，顯示示例切換搖臂組件的影響慣性的主要 部件。
[0170] 圖54示出優化示例切換搖臂組件的慣性和剛性之間關系的設計流程。
[0171] 圖55示出用于示例切換搖臂組件設計迭代的慣性與剛性的特征曲線。
[0172] 圖56示出表示示例切換搖臂組件的壓力、偏差、負載和剛度相對于位置的特征曲 線。
[0173] 圖57示出表示一些示例切換搖臂組件的剛度相對于慣性的特征曲線。
[0174] 圖58A-58C示出多DVVL切換搖臂組件的組成部件的剛度和慣性的離散值的可接 受范圍。
[0175] 圖59是包括DFHLA和氣門的示例切換搖臂組件的側截面圖。
[0176] 圖60示出表示示例切換搖臂組件的組成部件的一些剛度值相對于位置的特征曲 線。
[0177] 圖61示出示例切換搖臂組件的組成部件的一些質量分布相對于位置的特征曲 線。
[0178] 圖62示出用于測量閂鎖位移的測試臺。
[0179] 圖63是用于測試切換搖臂組件的非點火測試臺的視圖。
[0180] 圖64是氣門位移相對于凸輪軸角度的曲線。
[0181] 圖65示出用于測試切換滾柱指輪隨動器（SRFF)搖臂組件的耐久性的關鍵測試的 層級。
[0182] 圖66表示在評估SRFF中經過加速老化系統測試周期的測試協議。
[0183] 圖67是表示SRFF耐久性測試的相關測試時間的餅狀圖。
[0184] 圖68表示在測試期間連接并監測SRFF的應變計。
[0185] 圖69是低升程模式的氣門關閉速率的曲線。
[0186] 圖70是氣門下落高度分布。
[0187] 圖71顯示臨界檔位相對于凸輪軸角度的分布。
[0188] 圖72表示使用前的新外臂的一端。
[0189] 圖73示出使用后的外臂的典型磨損。
[0190] 圖74示出壽命終止測試中平均扭力彈簧負載損耗。
[0191] 圖75示出加速老化系統測試的總機械間隙變化。
[0192] 圖76示出具有DLC涂層的滑塊的壽命終止，具有最小磨損。
[0193] 圖77是采用冠形的凸輪軸表面實施例。
[0194] 圖78示出連接到試樣上的支撐搖臂上的一對滑塊。
[0195] 圖79A示出DLC涂層在試樣測試中的早期損耗。
[0196] 圖79B表示在具有0. 2度坡口角度的最大設計下測試的一個試樣的典型示例。
[0197] 圖80是具有DLC涂層測試試樣的測試壓力水平相對于發動機壽命的曲線。
[0198] 圖81是表示在覆蓋DLC涂層之前具有拋光或未拋光表面的滑塊在增加發動機壽 命中的曲線。
[0199] 圖82是描述與測試同時進行的產品磨削和拋光工藝進展的流程圖。
[0200] 圖83表示滑塊角度控制相對于三種不同磨具的結果。
[0201] 圖84示出對于三種不同磨具的表面光潔度測量。
[0202] 圖85示出在滑塊磨削操作期間六個不同夾具保持外臂的結果。
[0203] 圖86是高升程模式氣門關閉速率的曲線。
[0204] 圖87示出耐久性測試階段。
[0205] 圖88示出示例CDA設計的透視圖。
[0206] 圖89A示出具有閂鎖機構和滾柱軸承的示例SRFF系統的部分截面側正視圖。
[0207] 圖89B示出圖89A的示例SRFF系統的前視圖。
[0208] 圖90是表示示例SRFF搖臂組件在排氣或進氣氣門的發動機設計。
[0209] 圖91示出液壓流體控制系統。
[0210] 圖92示出運行中的示例SRFF系統，表現出正常升程發動機氣門操作。
[0211] 圖93A、93B和93C示出運行中的示例SRFF系統，表現出無升程發動機氣門操作。
[0212] 圖94示出示例切換窗口。
[0213] 圖95示出凸輪軸調相在切換窗口的作用。
[0214] 圖96示出用于SRFF-I系統實施例的閂鎖響應時間。
[0215] 圖97是示出用于示例SRFF-I系統的在40攝氏度以上的切換窗口時間的曲線。
[0216] 圖98是表示用于示例SRFF-I系統的考慮到凸輪軸調相和油溫的切換窗口時間的 曲線。
[0217] 圖99示出示例SRFF搖臂組件。
[0218] 圖100示出圖99的示例SRFF搖臂組件的分解視圖。
[0219] 圖101示出包括DFHLA、氣門桿和凸輪凸角的示例SRFF搖臂組件的側視圖。
[0220] 圖102示出包括DFHLA、氣門桿和凸輪凸角的示例SRFF搖臂組件的端視圖。
[0221] 圖103表示在壓力損失情況下的閂鎖再接合特征。
[0222] 圖104A-104B表示示例SRFF系統的凸輪軸對齊。
[0223] 圖105表示施加在使用液壓間隙調整器的RFF上的力。
[0224] 圖106A表示在無升程模式中示例SRFF系統的力平衡。
[0225] 圖106B是圖106A的局部放大圖。
[0226] 圖107是表示示例SRFF-I系統的油壓需求的圖表。
[0227] 圖108表示示例SRFF-I系統的機械間隙。
[0228] 圖109表示用于三凸角CDA系統以及用于示例SRFF系統的凸輪軸升降型線。
[0229] 圖110是表示多搖臂設計的剛度相對于慣性矩的曲線圖。
[0230] 圖111示出示例SRFF系統的進氣氣門的產生的底部關閉速度。
[0231] 圖112是表示扭力彈簧測試總結的圖表。
[0232] 圖113是表示泵送測試期間位移和壓力的曲線。
[0233] 圖114表示示例SRFF系統經過特定測試階段的耐久性和間隙變化。
[0234] 圖115是為了清晰移除了部件的現有技術氣缸蓋的透視圖。
[0235] 圖116是圖115的氣缸蓋的正視截面圖。
[0236] 圖117是現有技術的可變氣門升程（VVL)搖臂組件的透視圖。
[0237] 圖118是根據本實用新型教導的一個方面的、提供可變氣門升程的左（改進）搖 臂組件的透視圖。
[0238] 圖119是圖118的改進搖臂組件的頂視平面圖。
[0239] 圖120是圖118-119的改進的搖臂組件400的側視圖。
[0240] 圖121是圖118-120的改進的搖臂組件從其鉸鏈（第一）端觀察的端視圖。
[0241] 圖122是圖118-121的改進的搖臂組件從其閂鎖（第二）端觀察的端視圖。
[0242] 圖123是從示出第一和第二偏移區域的外結構上方看去的平面圖。
[0243] 圖124是圖123的外結構的從下方看去的平面圖。
[0244] 圖125是根據本實用新型教導的一個方面的外結構的側視圖。
[0245] 圖126是根據本實用新型教導的一方面的內結構的頂端的視圖。
[0246] 圖127是圖126的內結構的底端的視圖。
[0247] 圖128是圖126-127的內結構從頂端看去的視圖。
[0248] 圖129是圖126-128的內結構從底端看去的視圖。
[0249] 圖130是圖126-129的內結構從鉸鏈（第一）端觀察的端視圖。
[0250] 圖131是圖126-130的內結構從閂鎖（第二）端觀察的端視圖。
[0251] 圖132是圖118-122的改進的搖臂組件被安裝在氣缸蓋中所呈現的透視圖。
[0252] 圖133是從另一個視點的、圖118-122的改進搖臂組件400的透視圖，其顯示被安 裝在氣缸蓋中。
[0253] 圖134示出已部分組裝的切換搖臂和外臂配合面的底部。
[0254] 圖135示出圖1中的搖臂組件，其中示出就在銷被壓入到配合面中以前處于閂鎖 凹部中的碳化物銷。
[0255] 圖136示出用于在配合面中形成凹部的固定裝置。
[0256] 圖137示出用于將銷壓入到配合面中的按壓步驟。
[0257] 圖138示出僅外臂的一部分，圖示了閂鎖座中的凹部。
[0258] 圖139是常規四缸直列發動機的平面圖，為了清楚已將其氣門蓋移除。
[0259] 圖140是根據本實用新型教導的一個實施例的經修改的四缸發動機的實施例的 平面圖。
[0260] 圖141是圖140中示出的實施例的氣缸蓋的立面截面圖。
[0261] 圖142是圖140中示出的實施例的氣缸蓋的立面截面圖。
[0262] 圖143是另一常規四缸直列發動機的氣缸蓋的平面圖。
[0263] 圖144是從切換滾子指狀從動件停缸（CDA)搖臂組件下方看的側視立面圖和平面 圖。
[0264] 圖145是圖143的氣缸蓋的平面圖，其中CDA搖臂組件已安裝在兩個端部氣缸上。
[0265] 圖146是圖143的氣缸蓋的平面圖，其中CDA搖臂組件已安裝在兩個中間氣缸上。

【具體實施方式】
[0266] 在此使用的詞語具有它們常規和普通的含義，除非在本說明書中重新定義，如此 在新定義將會取代普通的含義。
[0267] 可以理解，在此使用的措辭和術語目的是說明而不應該認定為限制。涉及單復數 形式不是為了限制本公開的系統或方法、它們的組成、行為或元件。此處使用的"包含"、"包 括"、"具有"、"含有"及它們的變形意思是包括之后列出的事物或等同物以及其他事物。涉 及"或"可以理解為包括在內，從而任何使用"或"描述的詞組可以理解為單個、多于一個和 所有描述詞組。任何涉及前和后、左和右、上和下、高和低是為了方便描述，而不是限制本系 統或方法或它們組成為任何一個位置或特定方向。術語"沖壓"、"壓印"、"壓痕"是同義的。 另外，"碳化物銷"和"碳化物桿"也是同義的。
[0268] 如在不同附圖中所述，為了描述的目的結構或部分的一些尺寸相對于其他結構或 部分放大，從而，提供描述本實用新型主題的一般結構。此外，本實用新型主題的各個方面 參考在其他結構、部分上成型的結構或部分描述，或者兩者同時。正如本領域技術人員能夠 理解的，涉及結構形成在另一個結構或部分"之上"或"上"理解為可以涉及另外的構件或 部分。在此描述的涉及結構或部分形成在另一個結構或部分"上"而沒有中間結構或部分 描述為"直接"到構件或部分上。類似的，可以理解，當元件涉及"連接"、"附裝"、"耦接（聯 接）"到另一個元件時，它可直接連接、附裝、耦接到另一個元件，或存在中間元件。相反，當 元件涉及"直接連接"、"直接附裝"、"直接耦接"到另一個元件時，不存在中間元件。
[0269] 此外，在此使用的相對術語例如"上"、"之上"、"上部"、"頂部"、"下"、"下部"用以描 述附圖所示的一個結構或部分與另一個結構或部分的關系。可以理解，相對術語例如"上"、 "之上"、"上部"、"頂部"、"下"、"下部"目的是除了圖中所指的方向之外包括裝置的不同方 向。例如，如果圖中的裝置旋轉，描述為在其他結構或部分"之上"的結構或部分將會改變 方向為在其他結構或部分"之下"。類似的，如果圖中的裝置沿著軸旋轉，描述為在其他結構 或部分"之上"的結構或部分將會改變方向為或其他結構或部分"相鄰"或"左側"。全文相 似的附圖標記涉及相似的元件。
[0270] WA系統實施方式：WA系統實施方式表示切換裝置、致動方法、分析和控制系統 以及共同生成VVA系統的使能技術的獨特組合。VVA系統實施方式可以包括一種或多種使 能技術。
[0271] I.離散可變氣門升程（DVVL)系統實施方式的說明
[0272] I. DWL系統概述
[0273] 下面將描述凸輪驅動的、離散可變氣門升程（DVVL)的切換搖臂裝置，該切換搖臂 裝置被使用雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)和油壓控制閥（OCV)的組合液壓致動，它將被 安裝在型號II氣門機構中的進氣氣門上。在可替代實施方式中，這種布置可以應用于活塞 驅動式內燃機上的任何進氣或排氣氣門的組合。
[0274] 如圖2所示，本實施方式中的排氣氣門機構包括固定搖臂810、單凸角凸輪軸811、 標準液壓間隙調整器（HLA)812和排氣氣門813。如圖2和圖3A-3B中所示，進氣氣門機構 的部件包括三凸角凸輪軸102、切換搖臂組件100、具有上流體口 506和下流體口 512的雙 供給液壓間隙調節器（DFHLA) 100以及電液螺線管油壓控制閥組件（OCV)820。0CV820具有 入口 821以及第一控制口 822和第二控制口 823。
[0275] 參考圖2,進氣和排氣氣門機構共有某些幾何形狀，包括與HLA812間隔開的氣門 813和與DFHLA110間隔開的氣門112。保持共同的幾何形狀使DVVL系統能與現有的或稍 稍改進的型號II氣缸蓋空間一起組裝，同時使用標準鏈條驅動系統。如圖4所示，進氣和 排氣氣門機構兩者共有的另外的部件包括氣門112、氣門彈簧114、氣門彈簧保持器116。氣 門鍵和氣門桿密封件（未示出）對于進氣和排氣也是共有的。通過保持共同幾何形狀、使 用共同部件使得DVVL系統的實施成本最小化。
[0276] 圖3A和圖3B所示進氣氣門機構元件一起工作以開啟具有高升程凸輪軸凸角104、 106或低升程凸輪軸凸角108的進氣氣門112。高升程凸輪軸凸角104U06設計為提供相當 于固定進氣氣門機構的性能，并且包括沒有升程產生的大致圓形部分、可包括線性升程過 度部分的升程部分以及對應于最大升程的突出部分。低升程凸輪軸凸角108允許較低氣門 升程和早期進氣氣門關閉。低升程凸輪軸凸角108也包括沒有升程產生的大致圓形部分、 作為升程過渡的大致線性部分和對應于最大升程的突出部分。圖5中的圖片示出氣門升程 818相對于曲軸轉角817的曲線。凸輪軸高升程曲線814和固定排氣氣門升程曲線815與 低升程曲線816形成對比。由曲線816表示的低升程事件在部分節流操作期間降低進氣事 件的升程和持續時間，以便減少節流損耗并實現燃油經濟性的改進。這也稱為早期進氣氣 門關閉，或EIVC。當需要全動力運行時，DVVL系統變回高升程曲線814,其與標準固定升程 事件相似。從低升程到高升程的轉變和反向轉變在一個凸輪軸轉動周期內產生。由曲線 815表示的排氣升程事件被固定并以低升程或高升程進氣事件相同的方式運行。
[0277] 用于控制DVVL切換的系統使用液壓致動。在圖6中示出了本申請教導的實施方 式使用的液壓控制和致動系統800。液壓控制和致動系統800設計為由控制邏輯指揮，輸送 液壓流體到機械閂鎖組件，該機械閂鎖組件為高升程狀態和低升程狀態之間提供切換。當 機械切換過程初始化時由發動機控制單元825控制。所示液壓控制和致動系統800用于 前文所述進氣氣門機構上的四氣缸直列II型發動機中，然而本領域技術人員可以清楚的 是，控制和致動系統可以應用于其他"型號"的發動機和不同數量的氣缸。
[0278] 前文提及的用于在此描述的DVVL系統中的一些使能技術可以和在此描述的DVVL 系統部件組合使用，從而打破唯一的組合，其中的一些將在此描述：
[0279] 2. DWL系統使能技術
[0280] 用于該系統中的一些技術以不同的應用具有多種用途，它們在此被描述為在此公 開的DVVL系統的部件。這些包括：
[0281] 2. 1油壓控制閥（OCV)和油壓控制閥組件
[0282] 現在參見圖7-9, OCV是一種控制裝置，它引導或不引導加壓液壓流體以引發搖臂 100在高升程模式和低升程模式之間切換。OVC的致動和停止（使之不活動）通過控制裝置 信號866引發。一個或多個OVC可以包裝在一個模塊中以形成組件。在一個實施方式中， OVC組件820包括包裝在一起的兩個螺線管型0VC。在這個實施方式中，控制裝置提供信號 866到OVC組件820,引發該組件提供高壓（在實施方式中，至少2巴的油壓）或低壓（在 實施方式中，0.2-0. 4巴）油至油壓控制通道（廊道）802、803,以使切換搖臂100處于低升 程或高升程模式，分別如圖8和9所示。這種OCV組件820實施方式的進一步描述包含在 以下段落中。
[0283] 2. 2雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)
[0284] 一些液壓間隙調節裝置的存在是為了保持發動機中的間隙。對于DVVL切換搖臂 100(圖4)，需要傳統的間隙管理，但傳統HLA裝置不足以為切換提供必須的油流需求、經受 在運行期間由組件100施加的相關側面負載以及裝配到受限制的包裝空間。描述了一種與 切換搖臂100-起使用的緊湊雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)，它具有用以提供低消耗的 優化油流壓力的一系列參數和形狀以及用以管理側面負載的一系列參數和形狀。
[0285] 如圖10所示，球柱塞端601裝配在球座502中，該球座在所有方向上允許自由 旋轉。在某些運行模式中這允許球柱塞端601的側面和可能的不對稱負載，例如當從高升 程到低升程切換時或反之亦然。與用于HLA裝置的典型球端柱塞相比，DFHLAl 10球柱塞端 601由更薄的材料構建以經受側面負載，圖11中示出柱塞厚度510。
[0286] 為球柱塞端601選擇的材料還可以具有更高許用動力應力負載，例如鉻釩合金。
[0287] DFHLAl 10中的液壓流動路徑設計為高流動和低壓降，以確保恒定液壓切換和減小 的泵送損耗。如圖11中所示，DFHLA安裝在發動機中的尺寸設計成密封外表面511的圓柱 容納座中。圓柱容納座結合第一油流通道504以形成具有特定截面區域的閉合流體路徑。
[0288] 如圖11中所示，優選實施方式包括四個油流口 506(只示出兩個），它們以等間距 方式圍繞第一油流通道504的基部布置。此外,兩個第二油流通道508以等間距方式圍繞 球柱塞端601布置，并且通過油流口 506流體連通第一油流通道504。油流口 506和第一油 流通道504的尺寸設計成具有特定區域（面積），并且圍繞DFHLAl 10的體部隔開，以確保從 第一油流通道504到第三油流通道509的均勻油液流動并且使壓降最小化。第三油流通道 509的尺寸設計成聯合從多個第二油流通道508來的油流。
[0289] 2. 3類金剛石碳涂層（DLCC)
[0290] 描述一種類金剛石碳涂層（DLCC)涂覆，該涂覆可以降低已處理部分之間的摩擦， 并且同時提供必要的耐磨和負載特性。已知類似的涂覆材料和方法，當與VVA系統一起使 用時它們都不足以滿足一些需求。例如，1)足夠的硬度，2)具有適合的負荷承載能力，3)在 運行環境中化學穩定，4)應用于溫度不超過部件退火溫度的工藝中，5)滿足發動機壽命需 求，和6)相比于鋼界面上的鋼提供降低的摩擦。
[0291] 描述一種滿足上述需求的獨特的DLC涂層工藝。選擇的DLC涂層來自含氫非晶碳 或類似材料。DLC涂層包括圖12所示的數個層。
[0292] 1.第一層是鉻附著層701，它作為金屬接收表面700和下一層702之間的結合劑。
[0293] 2.第二層702是氮化鉻，它為基體金屬接收表面700和DLC涂層之間的界面增加 了延展性。
[0294] 3.第三層703是碳化鉻和含氫非晶碳的組合，它使DLC涂層結合到氮化鉻層702。
[0295] 4.第四層704包括含氫非晶碳，它提供硬質功能磨損界面。
[0296] 層701-704的組合厚度在2-6微米之間。DLC涂層不能直接施加到金屬接收表面 700。為了滿足耐久性需求并且為了第一鉻附著層701適當附著到金屬接收表面700,向基 體接收表面700機械地施加非常專門的表面精整（拋光）。
[0297] 2. 4感應和測量
[0298] 可使用利用傳感器進行的信息采集來核實切換模式、識別錯誤條件或提供所分析 并用于切換邏輯和正時的信息。以下描述可被使用的一些傳感裝置。
[0299] 2. 4. 1雙供給液壓間隙調節器（DFHLA)移動
[0300] 可變氣門致動（VVA)技術設計為在發動機運行期間使用切換裝置例如DVVL切換 搖臂或停缸（CDA)搖臂改變氣門升程曲線。當使用這些裝置時，氣門升程的狀態是確認成 功的切換操作或檢測錯誤條件/故障的重要信息。
[0301] 使用DFHLA在采用切換搖臂組件例如DCA或DVVL的VVA系統中管理間隙和為切 換供給液壓流液體。如圖10的截面圖所示，對DVVL搖臂組件100的常規間隙調整（詳細 說明在以下段落中）使得球柱塞601在高升程以及低升程操作期間保持與內臂122容納座 接觸。球柱塞601設計為當負載在高升程狀態和低升程狀態之間變化時根據需要移動。圖 13中與已知運行狀態對比的移動的測量結果514可以確定間隙位置狀態。在一個實施方式 中，非接觸開關513位于HLA外體部和球柱塞圓柱體部之間。第二示例可以包括霍爾效應 傳感器，該霍爾效應傳感器安裝成允許測量由某些移動514產生的磁場變化。
[0302] 2. 4. 2氣門桿移動
[0303] 可變氣門致動（VVA)技術設計為在發動機運行期間使用切換裝置例如DVVL切換 搖臂改變氣門升程曲線。氣門升程的狀態是確認成功的切換操作或檢測錯誤條件/故障的 重要信息。為了此功能可使用氣門桿位置和相對移動傳感器。
[0304] 圖14、14A中示出監測VVA切換的狀態以及確定是否出現切換故障的一個實施方 式。根據本實用新型教導的一個方面，線性可變差動變換器（LVDT)型轉換器可以將它所機 械耦接的氣門872的直線運動轉換為對應電信號。LVDT線性位置傳感器容易獲得，它可以 測量小到百萬分之幾英寸到幾英寸的移動。
[0305] 圖14A示出安裝在氣門桿引導件871中的典型LVDT的部件。LVDT內部結構包括 初級線圈（繞組）899,該初級線圈處于一對相同纏繞的二級線圈897、898之間。在實施方 式中，線圈897、898、899纏繞在形成于氣門引導件體部871中的中空凹陷中，該中空凹陷由 薄壁段878、第一端壁895和第二端壁896界定。在這個實施方式中，氣門引導件體部871 是位置固定的。
[0306] 現在參見圖14、14A和14B，該LVDT裝置的活動元件是獨立的可透磁材料的管狀銜 鐵，也稱為芯體873。在實施方式中，芯體873使用任何適當的方法和加工材料例如鐵制造 成氣門872桿。
[0307] 芯體873在初級線圈899和二級線圈897、898內部軸向自由移動，并且機械地耦 接到氣門872,該氣門的位置被測量。芯體873和氣門引導件871在孔內沒有物理接觸。
[0308] 在操作中，LVDT的初級線圈899被施加適當幅度和頻率的交變電流來供能，已知 為初級激勵。由此產生的磁通量通過芯體873耦合到相鄰的二級線圈897和898。
[0309] 如圖14A中所示，如果芯體873位于二級線圈897、898之間的中途，則相等的磁通 量耦合到每個二級線圈，使各線圈897、898中感生的電壓相等。在該基準中途芯體873位 置一它稱為零點，差值電壓輸出基本是零。
[0310] 芯體873布置成延伸經過線圈899的兩端。如圖14B所示，如果芯體873移動距 離870以便與線圈898相比更靠近線圈897,則更多磁通量耦合到線圈897并且更少磁通量 耦合到線圈898,從而導致不為零的差值電壓。以這種方式測量差值電壓可以指示氣門872 的移動方向和位置。
[0311] 在圖14C和14D所示的第二實施方式中，上述LVDT裝置通過去除第二線圈898 (圖 14A)而修改。當線圈898去除后，線圈897中感應的電壓將會相對于芯體873的端部位置 874改變。在其中已知氣門872的移動方向和時機的實施方式中，僅需要一個二級線圈897 來測量移動量。如上所述，氣門的芯體873部分可以使用多種方法制作和定位。例如，端部 位置874的焊接可以將鎳基非芯體材料接合到鐵基芯體材料，使用直徑的物理減小來定位 端部位置874以改變特定位置的磁通量，或可以插入鐵基材料的坯件并將其定位在端部位 置 874。
[0312] 可以理解，按照公開內容，LVDT傳感器部件在一個實例中可以靠近氣門引導件 871頂部定位，以允許溫度耗散在該點之下。而這個位置可以高于用于氣門桿制作的典型焊 接點，焊縫可以移動或如上所述。芯體873相對于二級線圈897的位置與感生多少電壓成 比例。
[0313] LVDT傳感器的在發動機運行中上述使用具有一些優點，包括1)無摩擦運行一在 正常使用中，LVDT的芯體873和線圈組件之間沒有機械接觸。無摩擦還導致更長的機械壽 命。2)接近無限的分辨率一由于LVDT以電磁耦合原理在無摩擦結構中運行，因此可以測量 芯體位置的極小變化，僅受限于LVDT信號調節器中的噪音和輸出顯示的分辨率。該特征還 導致顯著的可重復性。3)環境穩健性一用于組裝LVDT的材料和構造技術產生穩健、耐用的 傳感器，該傳感器適于不同的環境條件。線圈897、898、899接合后可以用環氧樹脂封裝入 氣門引導件體部871中，產生較好的防潮和防濕性，同樣可以進行較大振動載荷和高振動 水平。此外，該線圈組件可以密封以防油和防腐蝕環境。4)零點可重復性一前文所述，LVDT 的零點的位置是非常穩定和可重復的，即使在它的非常寬的操作溫度范圍內。5)快的動態 響應一常規運行期間摩擦的消失允許LVDT非常快的響應以改變芯體位置。LVDT傳感器的 動態響應僅受限于由芯體組件質量導致的較小慣性效應。在多數情況下，LVDT傳感系統 的響應由信號調節器的特征決定。6)絕對輸出一LVDT是絕對輸出裝置，而不是增量輸出裝 置。這意味著在能量的損失的情況下，從LVDT輸出的位置數據不會丟失。當測量系統重啟 時，LVDT的輸出值會和在發生電源斷電之前一樣。
[0314] 上述氣門桿位置傳感器使用LVDT型轉換器以確定氣門桿在發動機運行期間的位 置。傳感器可以是任何已知的傳感器技術，包括霍爾效應傳感器、可以追蹤氣門桿位置和將 監視位置報道到E⑶的電子、光學和機械傳感器。
[0315] 2. 4. 3部件位置/移動
[0316] 可變氣門致動（VVA)技術設計為在發動機運行期間使用切換裝置例如DVVL切換 搖臂改變氣門升程曲線。切換狀態的變化還可改變WA組件中組成部件的位置，所述位置 為在組件中的絕對位置或彼此相對的位置。可以設計和實現位置變化測量以監視VVA切換 的狀態，并可能地確定是否存在切換故障。
[0317] 現在參考圖15-16,示例DVVL切換搖臂組件100可以構造為具有用于測量相對移 動、動作或距離的精密非接觸傳感器828。
[0318] 在一個實施方式中，移動傳感器828靠近第一端101 (圖15)，以便針對高升程或低 升程模式評估外臂120相對于已知位置的移動。在這個實施例中，移動傳感器828包括圍 繞永磁芯體的線圈，并且定位和定向成通過測量當鐵材料經過其已知磁場時磁通量的變化 來檢測移動。例如，當磁性（鐵材料）的外臂系桿875經過位置傳感器828的永磁場時，磁 通量密度被調整，包括線圈中的感生AC電壓和與對系桿875的接近成比例的電輸出。調整 電壓被輸入到發動機控制單元（ECU)(以下段落中描述），其中處理器使用邏輯和計算起動 搖臂組件10切換操作。在實施方式中，電壓輸出可以是二進制的，即電壓信號的不存在或 存在指示高升程或低升程。
[0319] 可以看到，位置傳感器828可以安放成測量搖臂組件100中其他部件的移動。在 第二實施方式中，傳感器828可以置于DVVL搖臂組件100(圖15)的第二端103以評估內 臂122相對于外臂120的位置。
[0320] 第三實施方式可以放置傳感器828以直接評估DVVL搖臂組件100中閂鎖200的 位置。閂鎖200和傳感器828可以在處于卡鎖狀態（高升程模式）時相對于彼此接合和固 定，并在未卡鎖（低升程）操作時分開。
[0321] 也可使用感應傳感器來檢測移動。傳感器877可以是霍爾效應傳感器，該傳感器 安裝成允許測量移動或不移動，例如氣門桿112的移動或不移動。
[0322] 2· 4. 4壓力特征
[0323] 可變氣門致動（VVA)技術設計為在發動機運行期間使用切換裝置例如DVVL切換 搖臂改變氣門升程曲線。由于閂鎖狀態是ECU的重要輸入一該ECU可以使它執行不同的功 能例如調節燃油/空氣混合以增加耗油里程、減少污染或調節怠速和爆振，所以為了正確 控制需要用于確認成功的切換操作或檢測錯誤狀況或故障的測量裝置或系統。在一些情況 中，為了遵守法規，需要切換狀態報告和錯誤通知。
[0324] 在包括液壓致動DVVL系統800的實施方式中一如圖6中所示，切換狀態的改變提 供有區別的液壓切換流體壓力特征。由于需要流體壓力以產生起動切換的必要液壓剛度， 并且由于液壓流體路徑由具體通道和腔室幾何地限定，所以產生可以用于可預期地確定卡 鎖或未卡鎖狀態或切換故障的特征壓力特征。可描述一些測量壓力并將測量結果與已知且 可接受的運行參數相比較的實施例。可以通過檢查數個切換周期上的流體壓力或評估持續 數毫秒的單個切換事件而在宏觀層面分析壓力測量結果。
[0325] 現在參照圖6、7和17,示例圖表（圖17)示出當切換搖臂100以高升程或低升程 運行并在高升程和低升程之間切換時，氣缸一隨時間的氣門升程高度變化882。用于液壓 切換系統的對應數據示為相同時間比例（圖17)，包括使用壓力變換器890測量的上通道 802、803中的油壓880,和用于打開和關閉OVC組件820中螺線管閥（電磁閥）822、823的 電流881。可以看到，這種宏觀層面的分析層面清楚地示出OCV切換電流881、控制壓力880 和升程882之間在所有狀態運行期間的相互關系。例如，在時間0. 1，OCV被指令切換，如 增大的電流881所示。當OCV切換時，增大的控制壓力880導致高升程向低升程切換事件。 當在一個或多個完整的切換周期上評估操作時，包括OCV和針對搖臂組件100的加壓流體 輸送系統的子系統的適當操作可被評估。可使用其它獨立測量結果例如上述氣門桿移動來 增強切換故障的確定。可以看到，這些分析可以針對任何數量的用于控制一個或多個氣缸 的進氣和/或排氣氣門的OCV來執行。
[0326] 使用類似方法，但使用在切換期間在微秒級上測量和分析的數據，可提供足夠的 詳細控制壓力信息（圖17A、17B)以獨立評估成功的切換或切換故障，而不必直接測量氣門 升程或閂鎖銷移動，在使用該方法的實施例中，通過比較測量壓力瞬態和在測試期間發展 的已知運行狀態壓力瞬態來確定切換狀態，并且存入E⑶以用于分析。圖17A和17B示出 用于產生在DVVL系統中用于切換搖臂的已知運行壓力瞬態的示例測試數據。
[0327] 測試系統包括四個如圖3A-3B中所示的切換搖臂組件100、0CV組件820 (圖3B)、 兩個上油壓控制通道802、803(圖6-7)和用以控制控制通道802、803中液壓致動流體的溫 度和壓力的閉合回路系統。每個控制通道以規則的壓力提供液壓流體以控制兩個搖臂組件 100。圖17A示出當OCV螺線管閥通電以起動從高升程到低升程狀態的切換時的有效單一 測試運行顯示數據。安裝測量儀器以測量閂鎖移動1003、控制通道802、803中的壓力880、 OCV電流881、液壓流體供給804(圖6-7)中的壓力1001和閂鎖間隙及凸輪間隙。事件的 順序如下所述：
[0328] · Oms-ECU開啟電流881切換以向OCV螺線管閥通電。
[0329] ^lOms-如壓力曲線880所示，到OCV螺線管的切換電流881足以將控制通道中的 壓力調節變高。
[0330] · 10-13ms-隨著液壓流體從供給804 (圖6-7)流入上控制通道802、803,供給壓力 曲線1001減小到由OCV調節的壓力以下。作為響應，壓力880在控制通道802、803中快速 增加。如閂鎖銷移動曲線1003所示，閂鎖銷開始移動。
[0331] ·13-15π?8-當流體穩定時供給壓力曲線1001回到穩定未調節狀態。控制通道802、 803中的壓力880增大到通過OCV調節的更高壓力。
[0332] · 15-20ms-當加壓液壓流體推動閂鎖完全回位（閂鎖銷移動曲線1002)時，在控 制通道802、803中產生壓力880增大/減小瞬態，并且在OCV未調節壓力下液壓流和壓力 穩定。壓力尖峰1003是這種瞬態的特征。
[0333] ?在12ms和17ms的特定壓力瞬態可以參見壓力曲線880,該壓力曲線與閂鎖位置 1002的突然變化重合。
[0334] 圖17B示出當OCV螺線管閥失電以起動從低升程到高升程狀態切換時的有效單一 測試運行顯示數據。事件的順序如下所述：
[0335] · Oms-ECU關閉電流881以使OCV螺線管閥失電。
[0336] · 5ms-0CV螺線管移動足夠遠以引起已調節的較低壓力，液壓流體進入控制通道 8〇2、8〇 3中（壓力曲線88〇)。
[0337] · 5-7ms-當OCV調節為更低的壓力時，壓力通道802、803中的壓力如曲線880所 示快速減小。
[0338] · 7-12ms-當與低壓力點1005重合時，壓力通道802、803中較低的壓力起動閂鎖 移動，如閂鎖移動曲線1002所示。當閂鎖彈簧230(圖19)壓縮并且移動閂鎖接合空間內 的液壓流體時壓力曲線880瞬態被起動。
[0339] ·12-15πι8-當由閂鎖銷移動曲線1002示出的閂鎖銷移動完成時，重新引入如壓力 曲線880中所示的壓力瞬態。
[0340] · 15-30ms-控制通道802、803中的壓力穩定在OCV調節壓力下，如壓力曲線880 所示。
[0341] ?如上所述，在7-10ms和13-20ms特定壓力瞬態可以從壓力曲線880中看出，這與 閂鎖位置1002的突然變化一致。
[0342] 如前文及以下段落中所述，液壓通道、孔、間隙和腔室的固定幾何形狀構型以及閂 鎖彈簧的剛度是可變的，這與用于改變所調節的液壓流壓力的液壓響應和機械切換速度相 關。圖17A和17B中的壓力曲線880描述了一種在可接受范圍內運行的DVVL切換搖臂系 統。在運行中，壓力增大或減小的特定速率（曲線斜率）是以上述事件的時間為特征的適 當運行特征。錯誤狀況的例子包括：壓力事件的時間位移示出閂鎖響應時間的緩慢惡化，事 件發生速率的變化（壓力曲線斜率變化），或壓力事件幅度的整個減小。例如，在15-20ms 時段中低于預期壓力增加表示閂鎖沒有完全縮回，可能導致危急的轉變。
[0343] 這些實施例中的測試數據以50psi的油壓和70攝氏度的油溫測量。不同運行環 境中的一系列測試可以提供特征曲線的數據庫，以便被ECU用于切換診斷。
[0344] 下面描述使用壓力測量結果來診斷切換狀態的附加實施例。如圖3A和圖3B所示 的DFHLA110用于既管理間隙又供給液壓流體，該液壓流體用于致動使用切換搖臂組件例 如CDA或DVVL的VVA系統。如圖52的截面圖所示，用于DVVL搖臂組件100的常規間隙調 整使得球柱塞601在高升程和低升程運行期間保持與內臂組件622的容納座接觸。當完全 組裝在發動機中時，DFHLAl 10處在固定位置，同時內搖臂組件622存在圍繞球頭接觸點611 的旋轉運動。當在高升程和低升程狀態之間切換時，內搖臂組件622的旋轉運動和球柱塞 負載615在大小上變化。球柱塞601設計為當負載和移動變化時補償移動。
[0345] 當下控制通道805連通下口 512和腔室905 (圖11)時，由該下控制通道中的液壓 流體壓力提供用于球柱塞負載615的補償力。如圖6-7中所示，處于未調節壓力的液壓流 體從發動機氣缸蓋通入下控制通道805中。
[0346] 在實施方式中，壓力轉換器置于液壓通道805中，該液壓通道供給DFHLA110的間 隙調整器部件。壓力轉換器可以用于監視液壓通道805中的瞬態壓力變化，該液壓通道當 從高升程狀態向低升程狀態轉變或從低升程狀態向高升程狀態轉變時供給間隙調整器。通 過當從一種模式切換到另一種模式時監視壓力特征，可以當可變氣門致動系統在任何一個 位置發生故障時檢測該系統。壓力特征曲線一在實施例中圖示為壓力相對于毫秒的時間一 提供包括幅度、斜率和/或其他參數的特性形狀。
[0347] 例如，圖17C示出進氣氣門升程型線曲線814、816相對于毫秒的時間的圖表，加上 液壓通道壓力曲線1005U005相對于相同時間比例的圖表。壓力曲線1006和氣門升程型 線曲線816對應于低升程狀態，并且壓力曲線1005和氣門升程型線曲線814對應于高升程 狀態。
[0348] 在穩定狀態操作期間，壓力特征曲線1005U006存在周期性特點，具有當DFHLA 補償交替球柱塞負載615時導致的獨特峰值1007、1008,所述交替球柱塞負載是當凸輪向 下推動搖臂組件以壓縮氣門彈簧（圖3A-3B)并且隨著氣門彈簧延伸以關閉氣門而提供氣 門升程時以及當凸輪在沒有升程產生的基圓上時形成的。如圖17C所示，瞬態壓力峰值 1006、1007分別對應于低升程和高升程型線816、814的頂點。當液壓系統壓力穩定時，恢復 穩態壓力特征曲線1005、1006。
[0349] 如前文和以下段落中所述，DFHLA液壓通道、孔、間隙和腔室的固定幾何形狀構型 是可變的，這與用于給定液壓流體壓力和溫度的液壓響應和壓力瞬態相關。圖17C中的壓 力特征曲線1005、1006描述了一種在可接受范圍內運行的DVVL切換搖臂系統。在操作中， 壓力增大或減小的某些速率（曲線斜率）、頂點壓力值和頂點壓力相對于最大升程的時間 同樣是以切換事件的時間為特征的適當操作的特征。錯誤狀況的例子可以包括壓力事件的 時間位移，事件發生比率的變化（壓力曲線斜率變化），突然的不期望的壓力瞬態或壓力事 件幅度的整個減小。
[0350] 不同運行環境中的一系列測試可以提供由ECU用于切換診斷的特征曲線的數據 庫。基于系統構型和車輛指令可以使用壓力的一個或幾個值。所監視的壓力軌跡可以與標 準軌跡相比較以確定何時系統出現故障。
[0351] 3.切換控制和邏輯
[0352] 3. 1發動機實施
[0353] 下面描述DVVL液壓流體系統，該系統以受控的壓力輸送發動機油液到圖4所示的 DVVL切換搖臂100,該系統可安裝在四氣缸發動機中型號II氣門機構中的進氣氣門上。在 替代性實施方式中，該液壓流體輸送系統可以應用于活塞驅動內燃機上進氣或排氣氣門的 任何組合。
[0354] 3. 2通向搖臂組件的液壓流體輸送系統
[0355] 參考圖3A-3B、6和7,液壓流體系統以受控的壓力向DVVL切換搖臂100 (圖4)輸 送發動機油液。在該布置中，來自氣缸蓋801的非壓力調節發動機油液供給入HLA下供給通 道805。如圖3A-3B所示，該油液總是與DFHLA的下供給入口 512流體連通，在該處它用于 執行正常的液壓間隙調整。從氣缸蓋801而來的非壓力調節發動機油液還供給到油壓控制 閥組件入口 821。如前所述，用于該DVVL實施方式的OCV組件820包括兩個獨立致動的螺 線管閥，該螺線管閥調節來自共同入口 821的油壓。從OCV組件820第一控制出口 822而 來的液壓流體供給到第一上通道802,從第二控制口 823而來的液壓流體供給到第二上通 道803。第一 OCV針對氣缸一和二確定升程模式，第二OCV針對氣缸三和四確定升程模式。 如圖18中所示和以下段落中描述的，OCV組件820中的氣門的致動由發動機控制單元825 指引，該單元使用這樣的邏輯，該邏輯基于針對特別物理構型、切換窗口和操作條件組所檢 測和存儲的信息，例如一定數量的氣缸和特定的油溫。從上通道802、803而來的經壓力調 節的液壓流體被引入DFHLA上口 506,在該處通過通道509被傳遞到切換搖臂組件100。如 圖19中所示，液壓流體通過第一油液通道144連通切換搖臂組件100,并通過第二油液通道 146連通閂鎖銷組件201，在該處被用于起動高升程和低升程狀態之間的切換。
[0356] 清除上通道802、803中積累的空氣對在壓力上升時段保持液壓剛度和最小化振 動是很重要的。壓力上升時間直接影響切換操作期間的閂鎖移動時間。圖6中所示的被動 式放氣口 832、833添加到上通道802、803中的高點，以將積累的空氣排放入氣門蓋下方的 氣缸蓋空氣空間。
[0357] 3. 2. 1用于低升程模式的液壓流體輸送
[0358] 現在參見圖8，DVVL系統設計為在低升程模式中從怠速運行到3500rpm。搖臂組件 100和三凸角凸輪102的截面圖顯示低升程運行。圖8和19中示出的組件的主要部件包括 內臂122、滾柱軸承128、外臂120、滑塊130、132、閂鎖200、閂鎖彈簧230、樞轉軸118和空 轉扭力彈簧（lost motion torsion spring) 134、136。對于低升程運行，當OCV組件820中 的螺線管閥通電時，彡2. 0巴的未調節油壓經過控制通道802、803和DFHLA110供給到切換 搖臂組件100。該壓力導致閂鎖200縮回，解鎖內臂122和外臂120,并且允許它們獨立移 動。高升程凸輪軸凸角104、106 (圖3A)保持接觸外臂120上的滑塊130、132。這通常稱 作空轉。由于低升程凸輪型線816 (圖5)用于早期氣門關閉，切換搖臂組件100必須設計成 吸收從高升程凸輪軸凸角104、106 (圖3A)而來的所有動作。從空轉扭力彈簧134、136 (圖 15)而來的力確保外臂120與高升程凸角104、106 (圖3A)保持接觸。低升程凸角108 (圖 3A)接觸內臂122上的滾柱軸承128,在每個低升程早期氣門關閉型線816(圖5)氣門被打 開。
[0359] 3. 2. 2用于高升程模式的液壓流體輸送
[0360] 參照圖9, DVVL系統設計為在高升程模式中從怠速至7300rpm運行。搖臂組件100 和三凸角凸輪102的截面圖顯示高升程運行。組件的主要部件示出在圖9和19中，包括內 臂122、滾柱軸承128、外臂120、滑塊130、132、閂鎖200、閂鎖彈簧230、樞轉軸118和空轉 扭力彈簧134、136。
[0361] OCV組件820中的螺線管閥失電以能夠高升程運行。閂鎖彈簧230使閂鎖200伸 出，鎖閉內臂122和外臂120。被鎖閉的臂類似固定搖臂起作用。對稱的高升程凸角104、 106 (圖3A)接觸外臂120上的滑塊130 (132沒有示出），使內臂122圍繞DFHLA100球端601 旋轉，并在每個高升程型線814(圖5)打開氣門112 (圖4)。在這段時間內，從0.2-0. 4巴 的已調節油壓被經過控制通道802、803供給到切換搖臂100。維持在0. 2-0. 4巴的油壓保 持油液通道充滿但不使閂鎖200縮回。
[0362] 在高升程模式中，DFHLA的雙供給功能對確保氣門機構在最大發動機速度下的適 當間隙補償是重要的。圖9中的下通道805使氣缸蓋油壓連通到下DFHLA 口 512 (圖11)。 DFHLA的下部部分設計作為正常液壓間隙補償機構。DFHLA110機構設計為確保液壓具有足 夠壓力，以避免充氣并保持在所有發動機速度下充滿油液。在該系統中保持液壓剛度和適 當的氣門功能。
[0363] 圖20的表格概述了高升程和低升程模式中的壓力狀態。還示出了從搖臂組件切 換功能到DFHLA正常間隙補償功能的液壓分離。在高升程模式（閂鎖伸出并接合）中發動 機被起動，由于這是默認模式。
[0364] 3. 3運行參數
[0365] 運行DVVL系統中的一個重要因素是從高升程模式向低升程模式切換的可靠控 制。DVVL氣門致動系統僅可以在預定窗口的時間內在模式之間切換。如上所述，從高升程 模式向低升程模式切換和相反操作由來自使用邏輯的發動機控制單元（ECU) 825 (圖18)的 信號起動，該邏輯分析存儲的信息，例如用于特定物理構型的切換窗口、存儲運行條件和由 傳感器收集的處理數據。切換窗口時長通過DVVL系統物理構型確定，包括氣缸數量、由單 個OCV控制的氣缸數量、氣缸升程時長、發動機轉速和液壓控制及機械系統中固有的閂鎖 響應時間。
[0366] 3. 3. 1收集的數據
[0367] 實時傳感器信息包括來自任何數量傳感器的輸入，如圖6所不的不例DVVL系統 800。傳感器可以包括1)氣門桿位移829,它如上文所述的在一個實施方式中使用線性可變 差動變換器（LVDT)測量，2)使用霍爾效應傳感器或運動檢測器的動作/位置828和閂鎖位 置827, 3)使用接近開關、霍爾效應傳感器或其他裝置的DFHLA位移826,4)油壓830, 5)油 溫890。凸輪軸旋轉位置和速度可以直接收集或從發動機轉速傳感器推斷。
[0368] 在液壓致動的VVA系統中，油溫影響用于在系統中切換的液壓系統的剛度，例如 CDA和VVL。如果油溫過冷，它的粘度減慢切換時間，導致故障。這種關系在圖21-22中針 對示例DVVL切換搖臂系統示出。準確的油溫提供最準確的信息，該油溫取自圖6中所示的 傳感器890,該傳感器靠近使用點而不是發動機油液曲軸箱。在一個實施例中，VVA系統中 的在油壓控制閥（OCV)附近監視的油溫必須大于或等于20攝氏度，以便以需要的液壓剛度 起動低升程（未卡鎖）操作。測量結果可以取自任何數量的市場上可買到的部件，例如熱 電偶。油壓控制閥在2010年4月15日公開的美國專利申請US2010/0089347和2010年1 月28日公開的US2010/0018482中被進一步描述，這兩個文獻在此整體納入參考。
[0369] 傳感器信息被送到發動機控制單元（E⑶)825以作為實時運行參數（圖18)。
[0370] 3. 3. 2儲存的信息
[0371] 3. 3. 2. 1切換窗口算法
[0372] 機械切換窗口 ：
[0373] 圖4中所示三凸角凸輪的每個凸角的形狀包括沒有升程產生的基圓部分605、 607、609,用于在升程事件之前產生機械間隙的過渡部分，和使氣門112移動的升程部分。 對于安裝在系統800 (圖6)中的示例DVVL切換搖臂100,當閂鎖上沒有阻止其運動的負載 時，高升程和低升程之間的切換可以僅發生在基圓運行期間。在以下段落中對該機構進一 步描述。基圓運行的無升程部分863在圖5中圖示出。DVVL系統800在油溫為20°C及以 上以3500發動機rpm以內的速度在單次凸輪軸轉動中切換。在正時窗口或預定油液條件 之外的切換可能導致危急的轉換事件，該事件為當氣門致動器切換部件或發動機氣門上的 負載高于結構設計的切換承受能力時，在發動機周期的某點時發動機氣門位置的轉變。危 急的轉換事件可能導致氣門機構和/或其他發動機部件的損壞。切換窗口可以進一步定義 為改變在控制通道中的壓力和從伸出到縮回位置移動閂鎖和相反操作時所需的凸輪軸曲 柄角的持續時間。
[0374] 如前所述和圖7所示，DVVL系統具有單個OCV組件820,該組件包括兩個獨立控 制的螺線管閥。第一閥控制第一上通道802壓力和為氣缸一和二確定升程模式。第二閥控 制第二上通道803壓力和為氣缸三和四確定升程模式。圖23相對于用于氣缸起動順序為 (2-1-3-4)的直列四氣缸發動機的凸輪軸角示出用于這種OCV組件820(圖3B)構型的進氣 氣門正時（升程順序）。氣缸二851、氣缸一 852、氣缸三853和氣缸四854的高升程進氣氣 門型線在圖示頂部示出為升程與曲柄角度的比。對應氣缸的氣門升程時間繪制在下部中作 為升程時間區域855、856、867和858升程與曲柄角度的比。還示出用于個體氣缸的無升程 基圓運行區域863。前述切換窗口必須確定為在一個凸輪軸轉動中移動閂鎖，其中每個OCV 構造為一次控制兩個氣缸。
[0375] 機械切換窗口可以通過熟悉和改進閂鎖移動被優化。參照圖24-25,切換搖臂組件 100的機械構型提供兩個允許增大有效切換窗口的不同狀況。稱為高升程閂鎖限制的第一 狀況當通過為打開氣門112而施加的載荷將閂鎖200鎖閉就位時在高升程模式中發生。稱 為低升程閂鎖限制的第二狀況當外臂120阻止閂鎖200延伸到外臂120以下時在未卡鎖低 升程模式中發生。這些狀況描述如下：
[0376] 高升程閂鎖限制：
[0377] 圖24示出其中閂鎖200接合外臂120的高升程事件。當氣門克服由氣門彈簧114 施加的力而打開時，閂鎖200將力從內臂122傳遞到外臂120。當彈簧114力通過閂鎖傳遞 時，閂鎖200變為鎖閉在伸出位置。在這種情況下，當試圖從高升程模式切換到低升程模式 時，由切換OCV施加的液壓壓力不足以克服鎖閉閂鎖200的力，從而防止該閂鎖縮回。這種 情況通過在高升程事件結束和卸載閂鎖200的基圓863 (圖23)操作開始之前允許施加壓 力來擴大總的切換窗口。當力在閂鎖200上釋放時，切換事件可以立即開始。
[0378] 低升程閂鎖限制：
[0379] 圖25示出其中閂鎖200縮回到低升程模式中的低升程操作。在事件的升程部分 中，外臂120阻止閂鎖200,防止其伸出，即使OCV切換，液壓流體壓力降低以回到高升程卡 鎖狀態。這種狀況通過在高升程事件結束和基圓863 (圖23)操作開始之前允許釋放壓力 來擴大總的切換窗口。一旦到達基圓，閂鎖彈簧230可以使閂鎖200延伸。通過在基圓之 前釋放壓力來增加總的切換窗口。當凸輪軸旋轉到基圓時，切換可以立即開始。
[0380] 圖26描述與圖23所示相同的信息，但還疊加了在低升程和高升程狀態間轉換期 間機械切換過程完成每個步驟需要的時間。這些步驟代表切換搖臂組件中固有的機械切換 的元件。如圖23所示，發動機的起動順序顯示在上部并對應于參照氣缸二沿著進氣氣門型 線851、852、853、854的曲柄角度。在進氣凸輪凸角處于基圓863上時閂鎖200必須被移動 (被稱為機械切換窗口）。由于OCV組件820中每個螺線管閥控制兩個氣缸，切換窗口必須 定時以在它們的基圓上時接受兩個氣缸。氣缸二在285度曲柄角回到基圓。閂鎖在氣缸二 的下一個升程之前通過690曲柄角度必須完成移動。相似的，氣缸一在465度回到基圓并 且必須通過150度完成切換。可以看到，氣缸一和二的切換窗口略微不同。可以看到，第一 OCV電觸發器在氣缸一進氣升程事件之前起動切換，第二OCV電觸發器在氣缸四進氣升程 事件之前起動。
[0381] 進行最壞情況分析以定義在圖26中最大切換速度為3500rpm的切換時間。注意 發動機可以在更高的7300rpm速度下運行，然而，在3500rpm以上不允許模式切換。氣缸二 的總切換窗口為26毫秒，并且分為兩部分：7毫秒高升程/低升程閂鎖限制時間861，和19 毫秒機械切換時間864。10毫秒機械響應時間862對所有氣缸是一致的。15毫秒閂鎖限制 時間861對氣缸一來說太長，因為在氣缸一的進氣升程事件時OCV切換被起動，并且閂鎖被 限制移動。
[0382] 一些機械和液壓制約因素必須適合以滿足總切換窗口。首先，必須避免由在下一 個進氣升程事件開始之前未完成的切換引起的臨界轉變860。其次，試驗數據顯示，在最低 限度發動機油溫20°C下移動閂鎖的最大切換時間為10毫秒。如圖26所示，有19毫秒可用 于基圓上的機械切換864。由于所有測試數據都顯示切換機械響應862會在前10毫秒中發 生，不需要全部19毫秒的機械切換時間864。機械和液壓制約因素的組合定義了 17毫秒的 最壞情況切換時間，它包括閂鎖限制時間861加上閂鎖機械響應時間862。
[0383] DVVL切換搖臂系統設計為具有裕度以便在9毫秒裕度完成切換。此外，9毫秒裕 度可以允許高于3500rpm的速度下的模式切換。氣缸三和四對應于氣缸一和二的相同切換 時間，不同的是圖26所示的階段。由于從OCV通電到控制通道油壓開始改變的時間保持可 預測，盡管E⑶可以容易地校準以考慮此變量，但致動OCV組件中螺線管閥所需的電切換時 間不計入這次分析。
[0384] 如圖4和25A，如果凸輪軸旋轉和閂鎖200移動正時與在一個邊緣加載閂鎖200- 其中它僅部分接合在外臂120上一的正時一致，則可能產生臨界轉換。一旦高升程事件開 始，閂鎖200可以滑動并且與外臂120脫離接合。當這樣發生時，由氣門彈簧114的力加 速的內臂122導致在滾柱軸承128和低升程凸輪凸角108之間的沖擊。臨界轉換是不被期 望的，因為它會導致搖臂組件100和氣門運動的瞬間失控以及對系統的沖擊。DDVL切換搖 臂設計成滿足值得發生臨界切換的壽命。
[0385] 3. 3. 2. 2存儲的運行參數
[0386] 運行參數包括存儲的信息，該信息被ECU825(圖18)用于切換邏輯控制，并基于以 下段落描述的擴展測試期間收集的數據。描述已知運行數據的一些例子：在實施例中，1) 從高升程狀態向低升程狀態切換需要20攝氏度的最小油溫，2)大于2巴的最小油壓應該 存在于發動機底殼以用于切換操作，3)閂鎖響應切換時間根據圖21-22繪制數據隨油溫變 化，4)如圖17所示和前文所述，由液壓切換操作導致的可預計壓力變化發生在上通道802、 803 (圖6)中并由壓力傳感器890確定，5)如圖5所不和前文所述，相對于曲柄角度（時 間）并基于升程型線814、816的已知氣門移動可以被預設并存儲。
[0387] 3. 3控制邏輯
[0388] 如上所示，DVVL切換可以僅發生在一定運行條件下的小預定窗口時間期間，在正 時窗口之外切換DVVL系統可能導致臨界轉換事件，該事件可導致氣門機構和/或其他發動 機部件損壞。由于發動機狀況例如油壓、溫度、排放和負載可能快速變化，可使用高速處理 器來分析實時狀況，將它們和已知運行參數比較來表征工作系統，根據結果以確定何時切 換，并且發送切換信號。這些操作可以每秒進行數百或數千次。在實施方式中，這種計算功 能可以由專用處理器或由稱為發動機控制單元（ECU)的現有的多功能汽車控制系統進行。 典型ECU具有用于模擬和數字數據的輸入段，包括微處理器、可編程存儲器和隨機存儲器 的處理段，以及可能包括繼電器、開關和警示燈致動的輸出段。
[0389] 在一個實施方式中，圖6和18中所示的發動機控制單元（ECU)825從多個傳感器 接收輸入，例如氣門桿位移829、動作/位置828、閂鎖位置827、DFHLA移動826、油壓830和 油溫890。諸如對給定發動機速度允許的運行溫度和壓力（圖20)和切換窗口（圖26并 且在其他段中所述）的數據存儲在存儲器中。實時收集的信息隨后與存儲的信息對比并且 分析以便為ECU825切換正時和控制提供邏輯。
[0390] 在輸入被分析以后，控制信號通過E⑶825輸出到0CV820以初始化切換操作，這可 以定時以避免臨界轉換同時滿足發動機性能目標，例如提高燃油經濟性和降低排放。如果 需要，E⑶825還提醒駕駛員錯誤狀況。
[0391] 4. DVVL切換搖臂組件
[0392] 4. 1組件說明
[0393] 公開了一種切換搖臂，它由加壓流體液壓地致動并用于接合凸輪。外臂和內臂配 置為傳輸動作到內燃機的氣門。閂鎖機構包括閂鎖、套管和定向構件。套管接合閂鎖和內 臂中的孔，并且還為定向構件提供開口，該定向構件用于為閂鎖相對于套管和內臂提供正 確的定向。套管、閂鎖和內臂具有用于確定閂鎖的最佳定向的參考標記。
[0394] 示例切換搖臂100可以在運行期間構造成與如圖4所示的三凸角凸輪10-起。可 替代的，相似搖臂實施方式可以構造為與諸如兩凸角凸輪的其他凸輪設計一起工作。切換 搖臂100與用于保持液壓間隙調整的機構和用于供給液壓切換流體到內臂122的機構一起 構造。在實施方式中，雙供給液壓間隙調節器（DFHLA) 110執行兩種功能。氣門112、彈簧 114和彈簧保持器116也同樣與組件一起配置。凸輪102具有第一和第二高升程凸角104、 106和低升程凸角108。切換搖臂具有外臂120和內臂122,如圖27所示。在運行期間，高升 程凸角104、106接觸外臂120,而低升程凸角接觸內臂122。凸角導致外臂120和內臂122 的周期性向下運動。向下的動作通過內臂122傳遞到氣門112,從而打開氣門。搖臂100在 高升程模式和低升程模式之間可切換。在高升程模式，外臂120卡鎖到內臂122。在發動機 運行期間，高升程凸角周期性地向下推動外臂120。由于外臂120卡鎖到內臂122,高升程 動作從外臂120傳送到內臂122并且進一步到氣門112。當搖臂100在其低升程模式中時， 外臂120未卡鎖到內臂122,因此由外臂120呈現的高升程運動未傳遞到內臂122。取而 代之，低升程凸角接觸外臂120并且產生傳遞到氣門112的低升程動作。當從內臂122解 鎖時，外臂120圍繞軸118樞轉，但是不傳遞動作到氣門112。
[0395] 圖27示出示例切換搖臂100的透視圖。切換搖臂100僅以示例方式給出，可以理 解，本公開主題的切換搖臂100的構型不限于在此圖中所示的切換搖臂100的構型。
[0396] 如圖27中所示，切換搖臂100包括具有第一外側臂124和第二外側臂126的外臂 120。內臂122置于第一外側臂124和第二外側臂126之間。內臂122和外臂120都安裝 在樞轉軸118上，該樞轉軸鄰近搖臂100的第一端101，它將內臂122固定到外臂120,同時 還允許內臂122相對于外臂120圍繞樞轉軸118的旋轉自由度。除了具有安裝到外臂120 和內臂122上的獨立樞轉軸118的所示實施方式外，樞轉軸118可以是外臂120或內臂122 的一部分。
[0397] 圖27中所示搖臂100具有滾柱軸承128,該滾柱軸承構造為接合三凸角凸輪的中 心低升程凸角。外臂120的第一和第二滑塊130、132構造為接合圖4所示第一和第二高升 程凸角104、106。第一和第二扭力彈簧134、136功能為在被高升程凸角104、106移位后向 上偏壓外臂120。該搖臂設計提供彈簧過大扭矩特征。
[0398] 外臂的第一和第二超程限制器140U42防止扭力彈簧134U36的過度卷繞，并限 制彈簧134、136上的過度應力。當低升程模式中外臂120達到其最大旋轉時，超程限制器 140、142在第一和第二油道144、146上接觸內臂122。在該點，超程限制器140、142和油道 144U46之間的干涉阻止外臂120的任何進一步向下旋轉。圖28表示搖臂100的頂視圖。 如圖28所示，超程限制器140、142從外臂120向內壁122伸出以與內壁122的油道144、 146重疊，由此確保超程限制器140、142和油道144、146之間的干涉。如圖29所示，該圖示 出沿線29-29截取的截面圖，限制器140的接觸表面143的輪廓設計成匹配油道144的截 面形狀。這在限制器140、142與油道144、146接觸時有助于力的平均分布。
[0399] 當外臂120如上所述在低升程模式中到達其最大旋轉，在圖15中示出的閂鎖停止 件90防止閂鎖伸出以及不正確的鎖閉。此特征可以構造為根據需要、適合于外臂120的形 狀。
[0400] 圖27示出從搖臂組件100上方看去的透視圖，其中示出根據本申請教導的一個實 施方式的扭力彈簧134、136。圖28是圖27的搖臂組件100的平面視圖。這種設計示出了 具有扭力彈簧134、136的搖臂組件100,扭力彈簧134、136各自圍繞軸118卷繞。
[0401] 切換搖臂組件100必須足夠緊湊以裝配在有限的發動機空間中而不犧牲性能或 耐久性。由其尺寸滿足該設計的力矩需求的圓形金屬絲卷繞的傳統扭力彈簧在一些實施方 式中太寬而不能裝配在外臂120和內壁122之間允許的彈簧空間121內，如圖28所示。
[0402] 4. 2扭力彈簧
[0403] 現在描述扭力彈簧134、136的設計和制造工藝，它形成具有由選擇的結構材料制 成的大致矩形的金屬絲的緊湊設計。
[0404] 現在參照圖15、28、30A和30B，扭力彈簧134、136由大致梯形的金屬絲397構造。 該梯形形狀設計為當卷繞加工期間施加力時允許金屬絲397變形為大致矩形形狀。扭力 彈簧134、136被卷繞之后，生成金屬絲的形狀可以描述為類似于具有大致矩形截面的第一 金屬絲396。圖28中沿著線8的截面示出兩個扭力彈簧134、136實施方式，在截面中描述 為多個線圈398、399。在優選實施方式中，金屬絲396具有矩形截面形狀，它具有兩個伸長 偵牝在此表示為堅直側402、404和底部403。線卷的堅直側402和堅直側403的平均長度 與頂部401和底部403的平均長度比值可以是小于1的任何值。這種比率沿著線卷彎曲軸 線400比由直徑等于線卷398的頂部401和底部403平均長度的圓形金屬絲卷繞的彈簧線 圈產生更大剛度。在替代性實施方式中，截面金屬絲形狀為具有較大上部401和較小底部 403的大致梯形的形狀。
[0405] 在這種構型中，當線卷被卷繞時，每個線卷的伸長側402抵靠前一個線卷的伸長 側402,從而使扭力彈簧134、136保持穩定。上述形狀和設置保持所有線卷在堅直位置，防 止它們在壓力下時相互越過或形成角度。
[0406] 當搖臂組件100運行時，大致矩形或梯形的扭力彈簧134、136-當它們如圖30A、 30B和圖19所示圍繞軸400彎曲時一產生高的部件應力，特別是在上部表面401的拉伸應 力。
[0407] 為滿足耐久性要求，材料和技術的組合一起被應用。例如，扭力彈簧134、136可以 由包括鉻釩合金鋼的材料制成，采用這種設計以改善強度和耐久性。
[0408] 扭力彈簧134U36可被加熱并快速冷卻以回火所述彈簧。這降低了剩余應力。
[0409] 用彈射體沖擊制造扭力彈簧134、136所用的金屬絲396、397的表面，或"噴丸加工 (shot peening)"以將殘余壓縮應力加入金屬絲396、397的表面。金屬絲396、397隨后卷 繞成扭力彈簧134、136。由于它們被噴丸加工，制造出的扭力彈簧134U36可以比由未進行 噴丸處理的同樣彈簧承受更大的拉伸應力。
[0410] 4. 3扭力彈簧座
[0411] 切換搖臂組件100可以足夠緊湊以便對周圍結構有最小影響地裝配在有限的發 動機空間內。
[0412] 切換搖臂100提供扭力彈簧座，該扭力彈簧座具有由所述相鄰組件形成的保持特 征。
[0413] 參照圖27、19、28和31，如圖31所示，外臂120和內臂122的組件形成彈簧座119。 該座包括對圖19中的扭力彈簧134U36的端部的整體保持特征119。
[0414] 扭力彈簧134U36可以沿著樞轉軸118的軸線自由移動。當完全組裝時，內臂122 上的第一和第二凸耳405、406分別保持扭力彈簧134U36的內端409、410。外臂120上的 第一和第二超程限制器140U42組裝為防止旋轉并且分別保持扭力彈簧134U36的外端 407、408,而沒有過度的約束或增加材料和部件。
[0415] 4. 4 外臂
[0416] 外臂120的設計針對運行期間預期的特定載荷優化，而且它對由其他裝置施加或 來自其他方向的力矩和彎曲的抵抗可能導致它偏差出其規格。非運行載荷的示例可以是由 處理或機加工導致。夾緊特征或表面構建到部件中，設計為在磨削滑塊時輔助夾緊和保持 工藝，當滑塊保持部件固定沒有變形時需要關鍵的步驟以保持滑塊之間平行。圖15示出另 一個搖臂100的透視圖。第一夾緊凸耳150從第一滑塊130的下面凸出。類似地，第二夾 緊凸耳（未示出）位于第二滑塊132的下面。在制造過程中，在磨削滑塊130U32期間通 過夾具接合夾緊凸耳150。作用力施加到夾緊凸耳150,該力將外臂120限制在適當位置， 就像作為搖臂組件100的一部分的組裝狀態。磨削這些表面需要滑塊130、132保持相互平 行并且外臂120不變形。在夾緊凸耳150處的夾緊防止在其他夾緊設置之下時可能發生在 外臂120的變形。例如，在夾緊凸耳150處夾緊，優選整體夾緊到外臂120,有助于消除在夾 緊時互相擠壓外端臂124U26產生的任何機械壓力。在另一個實施例中，夾緊凸耳150的 位置直接在滑塊130、132之下，導致在外臂120上由研磨機接觸力產生的力矩幾乎為零至 最小力矩。在某些應用中，可能需要在外臂120中的其它部分施加壓力，以便最小化變形。
[0417] 4.OTVVL組件運行
[0418] 圖19示出圖27和15的切換搖臂100的分解圖。參照圖19和28,當組裝時，滾柱 軸承128是針滾式組件129的一部分，針滾式組件129可以具有安裝在滾柱軸承128和滾 軸182之間的針180。滾軸182通過滾軸通孔183U84安裝到內臂122。滾柱組件129用 于傳送低升程凸輪108的旋轉動作到內搖臂122,并且繼而傳送動作到未卡鎖狀態的氣門 112。樞轉軸118在搖臂100的第一端101處通過軸環123安裝到內臂122并通過樞轉軸通 孔160、162安裝到外臂120。外臂120相對于內臂122在未卡鎖狀態的空轉旋轉圍繞樞轉 軸118產生。在這種情況下空轉運動表示外臂120相對于內臂122在未卡鎖狀態的運動。 在未卡鎖狀態中這種動作不向氣門112傳遞凸輪102的第一和第二高升程凸角104、106的 旋轉動作。
[0419] 除滾柱組件129和滑塊130、132以外的其他構型也允許從凸輪102傳送動作到搖 臂100。例如，光滑不旋轉表面（未示出）如滑塊130U32可以放在內臂122上以接合低 升程凸角108,滾柱組件可以安裝到搖臂100以從高升程凸角104、106傳送動作到搖臂100 的外臂120。
[0420] 現在參照圖4、19和12,如上所述，示例的切換搖臂100使用三凸角凸輪102。
[0421] 為使設計緊湊，使動態負載盡可能靠近無切換搖臂設計，高升程模式運行期間滑 塊130U32用作表面以接觸凸輪凸角104、106。滑塊在運行期間產生的摩擦比其它設計例 如滾柱軸承多，第一滑塊表面130和第一高升程凸角104之間的摩擦，加上第二滑塊132和 第二高升程凸角106之間的摩擦，造成發動機效率損失。
[0422] 當搖臂組件100在高升程模式中，氣門打開事件的全負載施加到滑塊130、132。當 搖臂組件100在低升程模式中，氣門打開事件施加到滑塊130U32的負載很小，但存在。示 例切換搖臂100的包裝約束要求每個滑塊130、132的如通過滑塊邊緣長度710、711與凸輪 凸角104U06接觸描述的寬度比大多數現有滑塊界面設計更窄。這導致比大多數滑塊界面 設計更高的部件負載和壓力。摩擦導致對凸輪凸角104U06和滑塊130U32的過度磨損， 當結合更高的負載時可能導致部件過早失效。在示例的切換搖臂組件中，例如類金剛石涂 層的涂層用在外臂120上的滑塊130、312上。
[0423] 類金剛石涂層（DLC)使示例的切換搖臂100的運行降低摩擦，并且同時為滑塊表 面130U32提供必須的磨損和負載特征。可以容易地看出，DLC涂層的優點可以應用于此 組件或其他組件的任何部件表面，例如圖19所示外臂120上的樞轉軸表面160、162。
[0424] 雖然存在相似的涂層材料和工藝，但它們都不足以滿足以下DVVL搖臂組件的需 求：1)足夠的硬度，2)具有合適的負荷承載能力，3)在運行環境中化學穩定，4)適合于其 中溫度不超過外臂120的退火溫度的工藝，5)滿足發動機壽命需求，和6)與鋼界面上的鋼 相比提供減小的摩擦。之前所述的DLC涂層工藝滿足以上所列需求，并且應用到滑塊表面 130、132,所述滑塊表面使用為DLC涂層應用研發的磨輪材料和速度將滑塊表面130、132 研磨到最終精度。滑塊表面130、132同樣被拋光到特定的表面粗糙度，使用幾種技術中的 一種，例如蒸汽珩磨或微粒噴砂。
[0425] 4. 5. 1液壓流體系統
[0426] 用于搖臂組件100的液壓閂鎖必須構建為裝配到緊湊空間中，滿足切換響應時間 需求和最小化油泵送損耗。油液在受控的壓力下沿著流體路徑被引導，并且以提供起動閂 鎖銷切換所需力和速度的方式應用受控的體積。液壓通道需要特定的間隙和尺寸，以使系 統具有合適的液壓剛度和產生的切換響應時間。液壓系統的設計必須與包括切換機構例如 偏壓彈簧230的其他元件協作。
[0427] 在切換搖臂100中，油液輸送經過一系列流體連通腔室并且到達閂鎖銷組件201， 或任何其他液壓致動閂鎖銷機構。如上所述，液壓傳動系統從DFHLAl 10中的油流口 506開 始，在該口油液或其他液壓流體以受控的壓力被引入。可使用切換裝置例如螺線管閥調節 壓力。在離開球柱塞端部601后，油或其它加壓流體被從該單一位置引導經過上述內臂的 第一油液通道144和第二油液通道146,該內臂具有當油液從球座502流過時尺寸為最小化 壓力下降的孔一如圖10所示，到達圖19中的閂鎖銷組件201。
[0428] 圖19中示出用于將內臂122卡鎖到外臂120的閂鎖銷組件201，在所述實施方式 中該閂鎖銷組件201靠近搖臂組件100的第二端103,該閂鎖銷組件201示出為包括在高升 程模式中伸出并將內臂122固定到外臂120的閂鎖銷200。在低升程模式中，閂鎖200縮回 到內臂122中，允許外臂120的空轉運動。油壓用于控制閂鎖銷200的移動。
[0429] 如圖32所示，閂鎖銷組件的一個實施方式顯示，油液通道144、146(圖19所示） 與腔室250通過油液開口 280流體連通。
[0430] 視運行模式的需要而定，油液被以一定范圍的壓力供給到油液開口 280和閂鎖銷 組件201。
[0431] 如圖33可以看出，一旦加壓油液被引入到腔室250中，H鎖200縮回到孔240中， 允許外臂120相對于內臂122進行空轉旋轉。油液可以在第一整體圓柱表面205和表面 241之間傳輸，從第一腔室250到第二腔室420，如圖32所示。
[0432] 一些油液通過孔209排出回到發動機，進入內臂122。當偏壓彈簧回到卡鎖的高升 程狀態時，隨著該偏壓彈簧230的伸展，剩余油液通過液壓路徑被推回。可以明白，相似的 流動路徑可以用于偏壓正常未卡鎖運行的卡鎖機構。
[0433] 通過間隙、公差、孔尺寸、腔室尺寸、彈簧設計和控制油流的相似標準的組合，閂鎖 銷組件設計管理閂鎖銷響應時間。例如，閂鎖銷設計可以包括一些特征，如具有主動液壓區 域以在給定壓力范圍內的公差內運行的雙直徑銷、設計為限制油泵損耗的密封面、或進油 倒角。
[0434] 現在參照圖32-34,閂鎖200包括在有限空間中提供多種功能的設計特征：
[0435] 1、R鎖200使用第一大致圓柱表面205和第二大致圓柱表面206。第一大致圓柱 表面205具有的直徑比第二大致圓柱表面206的直徑大。當銷200和套管210在孔240中 組裝在一起，在不使用任何附加部件的情況下形成腔室250。注意的是，這個空間與油液開 口 280流體連通。另外，加壓表面422的區域一結合所傳遞的油壓一可被控制以提供必須 的力，以便使銷200移動、壓縮偏壓彈簧230并且切換到低升程模式（未卡鎖）。
[0436] 2、第一大致圓柱表面205和相鄰孔壁241之間的空間用于使從腔室250流入第二 腔室420的油液量最小化。當油液在第一大致圓柱表面205和表面241之間從腔室250向 第二腔室420輸送時，第一大致圓柱表面205和表面241之間的間隙必須被接近地控制以 允許銷200自由移動，而沒有油液泄露和相關油液泵送損耗。
[0437] 3、包裝限制要求沿著銷200的移動軸線的距離最小化。在一些運行環境中，現有 的油液密封面424可能不足以控制在第一大致圓柱表面205和表面241之間從腔室250向 第二腔室420輸送的油液的流量。一種環形密封表面被描述。當R鎖200縮回時，它在它 的后表面203觸碰孔壁208。在一個優選實施方式中，R鎖200的后表面203具有平環形 或密封表面207,該表面大致垂直于第一和第二大致圓柱形孔壁241、242并且平行于孔壁 208。平環形表面207抵靠孔壁208形成密封，這減少了通過密封從腔室250的油液泄漏， 該密封由R鎖200的第一大致圓柱形表面205和第一大致圓柱形孔壁241形成。密封表面 207的區域尺寸設計為使由圖32所示密封表面207和孔壁208之間的油膜導致的分離阻力 最小，同時保持密封以防止加壓油液在密封表面207和孔壁208之間流動并流出孔209。
[0438] 4、在一個閂鎖銷200的實施方式中，進油表面426,例如倒角部，提供初始加壓表 面區域，以允許加快切換起動和克服由加壓表面422和套管端427之間的油膜導致的分離 阻力。倒角部的尺寸和角度使切換容易起動，而不會由于正常運行期間發生的油壓變化意 外起動。在第二個閂鎖銷200的實施方式中，一系列城堡狀部分428-如圖34所示徑向設 置一提供初始加壓表面區域，其尺寸設計為允許加快切換起動和克服由加壓表面422和套 管端427之間的油膜導致的分離阻力。
[0439] 進油表面426還可以通過降低對加壓表面422和套管端427之間分開作用力的需 求來減小切換所需的壓力和泵送損耗。這些關系可以表示為對切換響應和泵送損耗的增量 改進。
[0440] 當油液流過先前所述的切換搖臂組件100液壓系統時，油壓和油流路徑區域（面 積）和長度之間的關系大大限制了液壓系統的反應時間，這還直接影響了切換響應時間。 例如，如果高壓油液以高速度進入較大空間，其速度立刻降低，從而減小其液壓反應時間或 強度。這些特別用于操作切換搖臂組件100的關系的范圍是可以計算的。一種關系例如可 以描述如下：2巴壓力的油液供給到腔室250,在該腔室處油壓一被加壓表面區域來除一傳 遞一個力，該力克服偏壓彈簧230力，并且在10毫秒內起動從卡鎖到未卡鎖操作的切換。
[0441] 導致適合的液壓強度和響應時間一其中最小化的泵送損耗可以從系統設計變量 計算一的特征關系的范圍可以限定如下：
[0442] ?油液通道144、146的內徑和從球座502到孔280的長度
[0443] ?孔280直徑和長度
[0444] ?加壓表面422的面積
[0445] ?腔室250在所有運行狀態中的體積
[0446] ?第二腔室420在所有運行狀態中的體積
[0447] ?由第一大致圓柱形表面205和表面241間的空間產生的截面面積
[0448] ?密封面424的長度
[0449] ?平環形表面207的面積
[0450] ?孔209的直徑
[0451] ?由DFHLAl 10供給的油壓
[0452] ?偏壓彈簧230的剛度
[0453] ?流動通道504、508、509的截面面積和長度
[0454] ?進油表面426的面積和數量
[0455] ?城堡狀部分428的數量和截面面積。
[0456] 前文所述切換搖臂100中液壓裝置的閂鎖響應時間被描述為用于一定范圍的條 件，例如：
[0457] 油溫：10°C到 120°C
[0458] 油液類型：5w_2〇weight
[0459] 這些條件導致影響閂鎖響應時間的一定范圍的油液粘度。
[0460] 4. 5. 2閂鎖銷機構
[0461] 搖臂組件100的閂鎖銷組件201提供從高升程到低升程和反之的機械切換方式。 閂鎖銷機構可以設置為通常處于未卡鎖或卡鎖狀態。可以描述一些優選實施方式。
[0462] 在一個實施方式中，用于將內臂122卡鎖到外臂120-可在搖臂100的第二端103 附近看到一的閂鎖銷組件201在圖19中示出，它包括閂鎖銷200、套管210、定位銷220和閂 鎖彈簧230。閂鎖銷組件201設置為在孔240中安裝在內臂122的內側。如下所述，在已組 裝的搖臂100中，H鎖200在高升程模式伸出，以便將內臂122固定到外臂120。在低升程 模式，閂鎖200縮回到內臂122中，允許外臂120的空轉運動。如前文所述，通過第一和第 二油液通道144、146提供切換油壓，以控制閂鎖200是否卡鎖。塞170插入通道孔172中， 以形成靠近第一和第二油液通道144、146的緊壓密封并且允許它們流過油液到卡鎖機構 201。
[0463] 圖32示出沿著圖28中的線32、33_32、33的處于卡鎖狀態的閂鎖銷組件201的截 面圖。閂鎖200置于孔240內。閂鎖200具有彈簧孔202,其中插入偏壓彈簧230。閂鎖 200具有后表面203和前表面204。R鎖200還具有第一大致圓柱形表面205和第二大致 圓柱形表面206。第一大致圓柱形表面205具有比第二大致圓柱形表面206大的直徑。彈 簧孔202與表面205、206大致同心。
[0464] 套管210具有一個與第一大致圓柱形孔壁241交界的大致圓柱形的外表面211和 一個大致圓柱形內表面215。孔240具有第一大致圓柱形孔壁241和直徑比第一大致圓柱 形孔壁241大的第二大致圓柱形孔壁242。套管210的大致圓柱形外表面211和閂鎖200 的第一大致圓柱形表面205接合第一大致圓柱形孔壁241以形成緊壓密封。此外，套管210 的大致圓柱形內表面215還與閂鎖200的第二大致圓柱形表面206形成緊壓密封。在運行 中，這些密封使油壓在腔室250中形成，該腔室圍繞閂鎖200的第二大致圓柱形表面206。
[0465] 閂鎖200的默認位置一在圖32中示出一是卡鎖位置。彈簧230從孔240向外偏 壓閂鎖200到卡鎖位置中。施加到腔室250的油壓使閂鎖200縮回并且使之移動到未卡鎖 位置。其他構型也是可能的，例如彈簧230在未卡鎖位置中偏壓閂鎖200,孔壁208和后表 面203之間油壓的施加導致閂鎖200從孔240向外伸出到卡鎖外臂120。
[0466] 在卡鎖狀態，閂鎖200使外臂120的卡鎖表面214接合臂接合表面213。如圖32 所示，外臂120被阻止向下移動并且通過閂鎖200傳動動作到內臂122。定向特征部212采 用通道的形式，定位銷221通過第一銷開口 217并且隨后通過套管210中第二銷開口 218 在外側從內壁122伸入該通道。定位銷221通常是實心和平滑的。保持器222使銷221固 定就位。定位銷221防止閂鎖200在孔240內過度旋轉。
[0467] 如前文所述，并參見圖33, 一旦引入加壓油液到腔室250中，閂鎖200就縮回到孔 240中，允許外臂120相對于內臂122進行空轉旋轉。外臂120隨后不再被閂鎖200阻止 向下移動，并且具有空轉運動。加壓油液通過油液開口 280引入到腔室250,該油液開口與 油液通道144、146流體連通。
[0468] 圖35A-35F示出用于定位銷221的一些保持裝置。在圖35A中，銷221是具有均勻 厚度的圓柱形。如圖35C所示的推緊環910設置在位于套管210上的凹陷224中。銷221 插入環910中，導致齒912變形并固定銷221到環910。然后由于環910被內臂122封閉在 凹陷224中，銷22被固定就位。在另一實施例中，如圖35B所示，銷221具有槽902,環910 的齒912壓入該槽內以將環910固定至銷221。在圖3?所示的另一實施方式中，銷221具 有槽904,如圖35E所示的E形夾子914或如圖35F所示的弓形E形夾子914可以插入該槽 中，以便相對于內臂122將銷221固定就位。在另一個實施方式中，金屬絲圈可以用于代替 沖壓環。在組裝期間，E形夾子914置于凹陷224中，并處于套管210插入到內臂122的點 處，隨后定位銷221穿過夾子910插入。
[0469] 圖36中示出示例的閂鎖200。閂鎖200大致分為頭部部分290和體部部分292。 前表面204是伸出凸形曲面。這種表面形狀朝向外臂120延伸并且增加閂鎖200的臂接合 表面213與外臂120適當接合的機會。臂接合表面213包括大致平坦的表面。臂接合表面 213從具有第二大致圓柱形表面206的第一邊界285延伸到第二邊界286并且從具有前表 面的邊界287延伸到具有表面232的邊界233。臂接合表面213的在閂鎖200的縱軸A的 方向上從表面232延伸最遠的部分基本等距的位于第一邊界285和第二邊界286之間。相 反，臂接合表面213的在R鎖200的縱軸A的方向上從表面232延伸最近的部分基本位于 第一邊界285和第二邊界286處。前表面204不必是凸形曲面，而可以是V形表面，或某些 其他形狀。該設置允許閂鎖200在孔240內更大的旋轉，同時提高閂鎖200的臂接合表面 213和外臂120的適當接合的可能性。
[0470] 替代形式的閂鎖銷組件201示出在圖37中。中空杯形塞形式的定位塞（定向 塞）1000壓配合入套管孔1002中，并且通過伸入定位特征部212中來定位閂鎖200,以防止 閂鎖200相對于套管210過度旋轉。如以下進一步討論的，通過提供使閂鎖200可以在套 管200內轉動的特征部，調整槽（對齊槽）1004有助于閂鎖200定位在套管210內并且最 終定位在內臂122內。調整槽1004可以作為一種特征部，利用該特征部使閂鎖200旋轉， 并且還測量它的相對方向。
[0471] 參照圖38-40,組裝切換搖臂100的示例方法如下：使定位塞1000壓配合入套管 孔1002中，并將閂鎖插入套管210的大致圓柱形內表面215。
[0472] 閂鎖銷210隨后順時針旋轉直到定位特征部212到達塞1000,在該點特征部212 和塞1000之間的干涉防止進一步旋轉。然后測量角度A1，如圖38所示，它對應于臂接合 表面213和套筒基準1010、1012之間的角度，該套筒基準垂直于套管孔1002對齊。調整槽 1004還可以作為閂鎖200的基準線，鍵槽1014還可以作為位于套管210上的參照。閂鎖 銷200隨后逆時針旋轉直到定位特征部212到達塞1000,從而防止進一步旋轉。圖39中可 見，測量第二角度A2,它對應于臂接合表面213和套管基準1010、1012之間的角度。為了得 到Al和A2,逆時針并隨后順指針旋轉也是允許的。如圖40所示，一旦插入到內臂122中， 套管210和銷子組件1200旋轉一在內臂基準1020和套管基準1010、1012之間測量的角度 A，從而導致臂接合表面213相對于內臂122水平定向，如內臂基準1020所示。旋轉的量A 應當選定為使得閂鎖200接合外臂120的可能性最大化。一個這樣的實施例是當從內臂基 準1020測量時，以A2和Al之差的一半角度旋轉子組件1200。在本公開的范圍內調整A的 其他量也是可能的。
[0473] 銷1000的替代實施方式的剖面在圖41中示出。在此，銷1000是中空的，部分包 圍內部體積1050。銷具有基本圓柱形的第一壁1030和基本圓柱形的第二壁1040。基本圓 柱形的第一壁1030具有直徑D1，該直徑Dl大于第二壁1040的直徑D2。在圖41所不的一 個實施方式中，邊緣1025用于限制銷1000向下移動通過套管210中銷開口 218。在圖42 所示第二實施方式中，壓配合限制銷1000向下移動通過套管210中銷開口 218。
[0474] 如上所述的閂鎖實施例利用平坦的配合面在切換操作期間接合或脫離接合，因此 提供了可預測的接觸區域，該區域具有針對配合部件的相對低的接觸應力。正如上述，這 種銷設計要求額外的部件和特征，以在操作期間確保適當的取向，這增加了搖臂組件制造 和組裝過程的復雜性和成本。
[0475] 另一閂鎖實施例結合了圓的或其它非平面的（非平坦的）閂鎖銷，所述閂鎖銷消 除了對提供銷取向的需求。過去認為，為了利用圓的或非平面的搖臂閂鎖，配合面會要求昂 貴的高公差"磨削"的彎曲配合面，或半徑非常接近閂鎖銷半徑的閂鎖座。略微過小的座可 能引起粘連、延遲釋放，并可能導致撞擊閂鎖座的角部。過大的閂鎖座容許過多的橫向（側 向）移動。如下所述，可以利用沖壓工藝來生產不要求磨削的圓的或非平面的閂鎖實施例。
[0476] 在示出的示例中，對于具有非平面的閂鎖架的真正地圓的閂鎖，消除了在閂鎖所 處的搖臂中定向該閂鎖的需要。通過消除定向閂鎖的需求，可以消除組裝部件和風險。
[0477] 所述方法還可降低或消除這樣的需求，S卩，對閂鎖、內臂和外臂進行歸類以滿足針 對給定搖臂組件的間隙要求。這通過能在組裝過程結束時對閂鎖間隙進行調節來實現。
[0478] 下面將描述用于制造利用了圓的或非平面的閂鎖實施例的搖臂組件的方法。如已 指出的，所述方法通過沖壓工藝來改變配合面。
[0479] 本實用新型采用非平面的閂鎖，例如具有圓形截面的閂鎖，該圓形橫截面與已經 從平面截面改變而來的閂鎖座結合。本實用新型包括可以實現匹配閂鎖要求的彎曲配合面 的設計，并且不需要磨削過程。所述方法通過沖壓工藝改變所述配合面。通過使用具有非 平面的閂鎖架的真正地圓的閂鎖，消除了在閂鎖所位于的搖臂中定向該閂鎖的需要。通過 消除定向閂鎖的需求，可以消除組件中的部件以及組裝風險。
[0480] 所述方法將可以減少或消除將閂鎖歸類的需求以及將內臂和外臂歸類的需求。這 由能夠在組裝過程結束時對閂鎖間隙進行調節來實現。
[0481] 本說明書在此解釋了具有正常地解鎖閂鎖位置的VVL搖臂組件。所述方法也可以 用于停缸搖臂組件，以及其它切換搖臂組件。搖臂組件部分地與安裝好的滾子軸承組裝在 一起。此時尚未安裝閂鎖。
[0482] 如圖134和圖135所示，已經熔模鑄造了外臂120的第二端103,并且已經將閂鎖 座214沖壓平整。
[0483] 接下來，外臂將以3-點設置在固定裝置上，使得其被支承在臂下面、直接位于臂 兩側上的樞轉孔之下。所述外臂隨后將通過旋轉定位件而位于閂鎖配合面的中部，給出 3_點設置。所述外臂因此將通過旋轉角夾固件而直接位于這些點上方，從而不會使部件變 形。
[0484] 現在將對樞轉孔進行機加工。接下來，將對所述外臂進行熱處理。現在將對樞轉 孔進行磨光。
[0485] 樞轉孔在這之后被磨好。部件安裝在固定裝置上，其中銷穿過外臂120的樞轉孔 和位于固定裝置上的基準孔。外臂120還將抵靠在直接位于經沖壓的閂鎖墊表面之下的旋 轉角柱上，再次給出3點位置并消除部件變形。同時將在所述固定裝置上將止動桿機加工 至適合的高度并與樞轉孔軸線平行。現在，外臂將位于樞轉孔和止動桿上，用以完成滑動件 墊上最終的磨削。現在將組裝兩個臂。將彈簧安裝在內臂彈簧柱上，然后組裝兩個臂，安裝 樞轉銷。
[0486] 圖134示出從其第二端部103看的、部分組裝好的切換搖臂組件100。該圖示出底 側向上，使得可以看到下部的橫臂439。內臂組件622(也在圖44和圖45中示出）向下懸 置。這示出閂鎖孔240(該閂鎖孔也在圖19、33中示出）。
[0487] 外臂120的端部103還示出閂鎖止擋90 (圖15示出閂鎖止擋15的另一視圖）。 正如上述指出的，機加工閂鎖座的現有技術方法僅在外臂120上進行，并且獨立于其它部 件而不是作為組件地測量。由于外臂120獨立地進行機加工，因此在測量期間不考慮與其 它部件的連接。在本實用新型的方法和設備中，交互地處理和測量已組裝或部分地組裝的 切換搖臂組件100。因此，對來自于組件的閂鎖進行測量，而不是測量源于單個部件的閂鎖。 圖135示出具有閂鎖桿199的切換搖臂組件的透視圖，其中閂鎖桿199插入閂鎖孔240并 從該孔伸出。閂鎖桿199由比制成閂鎖座214的材料硬的材料制成。切換搖臂組件100處 于鎖定位置，在該位置閂鎖銷（此處，閂鎖桿199)伸出并緊靠在閂鎖座214上。
[0488] 圖136示出指向切換搖臂組件100的完整制造的制造固定裝置310。具體地，它將 用于在形成圖134U35的閂鎖座214中的壓痕或凹部時保持切換搖臂組件100。
[0489] 現在將切換搖臂組件100放置在圖136中示出的固定裝置上，該固定裝置具有用 于模擬球柱塞的柱和用于模擬氣門頂端的柱。該實施例中示出的制造固定裝置310是三點 安裝件。該固定裝置具有支承架311，該支承架的尺寸和形狀設計成在切換搖臂組件安裝到 制造固定裝置310上時支承閂鎖銷或類似形狀的結構。設有用于支承切換搖臂組件的第一 端部（圖15的101)的氣門桿柱315,和用于支承切換搖臂組件的第二端部（圖15的103) 的氣門桿柱313。
[0490] 內臂將抵靠在球柱塞柱315上并且由氣門頂端柱從一側導引至另一側。閂鎖桿 199具有緊滑動壓入到閂鎖孔240中并然后滑動到內臂122中的尺寸。閂鎖桿199將從內 臂122伸出（例如，伸出約10mm)。閂鎖桿199將因而抵靠在位于制造固定裝置310上的平 面的碳化物支承架311上。此時，搖臂組件100由球柱塞315和坐設在支承架311上的閂 鎖桿199支承，如圖137中所示。
[0491] 搖臂組件100在兩側被球柱塞柱315和氣門頂端柱313控制。現在，通過直接位 于閂鎖表面上方并且在外臂120頂部的壓力機317向外臂120施加負載（該壓力機可以是 液壓的、旋擰的或其它形式的受控動力壓力機）。該負載將一直增加直到達到正確的閂鎖 間隙。外臂120的閂鎖座214現在在表面中具有精確沖壓的凹部，該凹部與閂鎖銷（圖8、 9中的200)正好匹配。
[0492] 圖138是處理后的外臂120的未組裝視圖，示出閂鎖座214。通過形成所述凹部， 閂鎖銷（圖8、9中的200)不再具有點接觸，閂鎖座214將具有足夠低以操作而不失效的接 觸應力水平。由于閂鎖座與幾乎完全組裝好的切換搖臂組件100 -起形成，所以應理解，切 換搖臂組件100只需要使閂鎖銷插入以完成組裝過程。此后在閂鎖座214中形成壓痕。圖 137中的外臂的未組裝視圖僅提供用于示出制造在閂鎖座214中的壓痕。
[0493] 以下是執行所述方法的步驟的示例。
[0494] 1、將配合面磨成平面的閂鎖座214。
[0495] 2、通過外臂120將負載施加到閂鎖桿199 (其優選是碳化物銷）上，該閂鎖桿模擬 閂鎖銷，該閂鎖銷定位在內搖臂122的閂鎖孔240中，以在閂鎖座214中沖壓、切割或形成 壓痕（碳化物銷/桿也可以由適合于沖壓/切割工藝的任何材料制成）。
[0496] 3、這需要制造用固定裝置310將組件保持在一壓力下。
[0497] 4、增加負載直到在閂鎖座214中形成用于期望間隙的期望的變形或弦深度。
[0498] 5、以每個增量負載測量穿過外臂120的痕跡，并記錄和保存痕跡數據。
[0499] 6、應當以每個負載在最內部邊緣和中間墊區域取得所述痕跡。
[0500] 7、將內臂122與標準圓形的閂鎖組件200重新組裝。
[0501] 8、對凸輪間隙和間隙進行測量用以校驗組件是否滿足規定。
[0502] 4. 6DVVL組件間隙管理
[0503] 描述一種管理圖4所示的DVVL切換搖臂組件100的三個或多個間隙值或設計空 隙的方法。該方法可以包括一定范圍制造公差、磨損公差和凸輪凸角/搖臂接觸表面的設 計輪廓。
[0504] DVVL組件間隙說明
[0505] 圖4所示的示例搖臂組件100具有一個或多個間隙值，這些必須在組件中的一個 或多個位置處被保持。圖4所示的三凸角凸輪102包括三個凸輪凸角、第一高升程凸角104、 第二高升程凸角106和低升程凸角108。凸輪凸角104、106、108具有分別包含基圓605、 607、609的型線，所述基圓示出為大致圓形并且與凸輪軸同心。
[0506] 圖4所示的切換搖臂100設計為在兩個位置具有小間隙。第一位置一示出在圖43 中一是閂鎖間隙602,它是閂鎖墊表面214和臂接合表面213之間的距離。閂鎖間隙602保 證閂鎖200不受載荷并且當在高升程和低升程模式之間切換時可以自由移動。如圖4、27、 43和49所示，間隙的第二示例是第一滑塊130和第一高升程凸輪凸角基圓605之間的距 離，它表示為凸輪軸間隙610。當在低升程運行期間如圖49所示的滾柱軸承128接觸低升 程凸輪基圓609時，凸輪軸間隙610消除滑塊130、132和它們各自的高升程凸輪凸角基圓 605、607之間接觸以及相關摩擦損耗。
[0507] 在低升程模式中，在基圓609運行期間凸輪軸間隙610還防止扭力彈簧134U36 的力傳送到DFHLAl 10。這允許DFHLAl 10像具有正常液壓間隙補償的標準搖臂組件一樣運 行，其中DFHLA的間隙補償部分是直接從發動機油壓通道提供的。如圖47所示，這種動作 被切換搖臂組件100內的旋轉止擋件621、623所促進，所述止擋件防止外臂120由于扭力 彈簧134、136的力接觸高升程凸角104、106而旋轉地足夠遠。
[0508] 如圖43和48所示，總機械間隙是凸輪軸間隙610和閂鎖間隙602之和。該和影 響氣門動作。高升程凸輪軸型線包括打開和關閉坡面661以補償總機械間隙612。總機械 間隙612中的最小變動在整個發動機壽命中對保持性能目標是重要的。在特定范圍保持間 隙，在生產中嚴格控制總機械間隙612的誤差。由于部件磨損涉及總機械間隙的變化，在整 個機構的壽命中允許低程度的部件磨損。大量的耐久性表明通過所分配的磨損余量和總機 械間隙直至測試結束仍然在特定的極限內。
[0509] 參照圖48所示圖表，以毫米計的間隙在縱軸，以度計的凸輪軸角設置在橫軸。氣 門升程型線660的線性部分661示出相對于給定凸輪軸角變化的以毫米計的距離的恒定變 化，并示出其中接觸表面間的閉合速度恒定的區域。例如，在氣門升程型線曲線660的線性 部分661，當搖臂組件100 (圖4)從低升程模式向高升程模式切換時，第一滑塊130和第一 高升程凸角1〇4(圖43)之間的閉合距離代表恒定速度。使用恒定速度區域減少了由于加 速的沖擊載荷。
[0510] 如圖48所示，在恒定速度期間在氣門升程型線曲線660的無升程部分661中沒有 氣門升程發生。如果通過改進系統設計、制造或組裝工藝來減少或嚴格控制總間隙，則氣門 升程型線的線性速度部分的時間需求量降低，這提供了發動機管理優勢，例如允許氣門更 早地打開或發動機之間一致的氣門操作。
[0511] 如圖43、47和48,個體部件或子組件的設計和組裝變化可以產生間隙值矩陣，這 些值滿足切換正時規范并降低前文所述需要的恒定速度切換區域。例如，一個閂鎖銷200 自動對準實施方式可以包括需要10微米的最小化閂鎖間隙602以便起作用的特征部。構 造為無自動對準特征部的改進的閂鎖200可以設計為需要5微米的閂鎖間隙602。這種設 計變化減少了 5微米的總間隙，并且減少氣門升程型線660需要的無升程661部分。
[0512] 圖43中所示的閂鎖間隙602和凸輪軸間隙610可以以針對圖4中使用其他方式 接觸三凸角凸輪102的切換搖臂組件100的任何設計變化相似的方式被描述。在一個實施 方式中，使用類似130的滑塊替代滾柱軸承128 (圖15和27)。在第二實施方式中，類似于 128的滾柱用于替代滑塊130和滑塊132。還有其他實施方式具有滾柱和滑塊的組合。
[0513] 間隙管理，測試
[0514] 如以下段落描述的，用于管理間隙的設計和制造方法針對期望運行環境的一定范 圍被測試和驗證，以模擬正常運行和代表高應力環境的運行。
[0515] DVVL切換搖臂的耐久性通過持續性能（例如氣門適當的打開和關閉）結合磨損 測試來評估。磨損通過量化DVVL切換搖臂上的材料特別是DLC涂層的損失以及系統中機 械間隙的相對量來評估。如以上所述，閂鎖間隙602 (圖43)必需以允許閂鎖銷在內外臂之 間移動，以便能在由發動機電子控制單元（ECU)命令時使高和低升程運行。DVVL切換搖臂 上出于任何原因的間隙的增大都會減少有效無升程坡面661 (圖48)，導致氣門機構高的加 速度。相對于機械間隙的磨損規范設定為允許限制構造部件以在壽命后期保持所需動態性 能。
[0516] 例如，如圖43所示，搖臂組件中接觸表面之間的磨損會改變閂鎖間隙602、凸輪軸 間隙610及產生的總間隙。影響這些各個值的磨損可以如下描述：1)滾柱軸承128 (圖15) 和凸輪凸角1〇8(圖4)之間的界面磨損降低總間隙，2)滑塊130、132(圖15)和凸輪凸角 104、106(圖4)之間滑動界面的磨損增大總間隙，3)閂鎖200和閂鎖墊表面214之間的磨 損增加總間隙。由于軸承界面磨損減小總間隙而閂鎖和滑塊的界面磨損增大總間隙，故在 搖臂組件的整個壽命中全部磨損導致最小化的凈總間隙變化。
[0517] 4. 7DVVL 組件動態
[0518] 傳統搖臂的慣性、重量分布和剛度已被優化，以用于涉及運行期間的動態穩定性、 氣門桿頭加載和氣門彈簧壓縮的特定范圍的運行速度和作用力。圖4所示的示例切換搖 臂100具有與傳統搖臂相同的設計要求，其中由組件的增加的質量和切換功能施加了附加 限制。其他因素也必須考慮，包括由于模式切換錯誤導致的沖擊載荷和子組件功能性要求。 減少質量和慣性但不能有效地進行保持結構剛度和抵抗關鍵區域中應力所需材料分配的 設計導致部件偏離規范或變得過應力，這兩者都是導致較差切換性能和過早部件失效的狀 況。圖4所示的DVVL搖臂組件100必須在低升程模式穩定在3500rpm并在高升程模式中 穩定在7300rpm以滿足性能要求。
[0519] 如圖4、15、19和27, DVVL搖臂組件100強度在低升程和高升程模式中均被評估。 在低升程模式，內臂122傳送力以開啟氣門112。內臂112的發動機包裝空間余量和功能 參數不需要高優化的結構，因為內臂剛度大于相同應用中的固定搖臂的剛度。在高升程模 式，外臂120與內臂122-起工作以傳遞作用力來開啟氣門112。有限元分析（FEA)技術顯 示，外臂120是最順從的部件，如圖50中以示例圖中示出垂直偏差670的最大區域。對這 個部件的質量分布和剛度優化集中在增加滑塊130、132和閂鎖200之間外臂120的垂直段 高度上。外臂120的上型線的設計限制是基于外臂120和高升程凸角104、106的掃描型線 之間的間隙。外臂120的下型線的設計限制基于低升程模式中到氣門彈簧保持器116的間 隙。在所述設計內優化材料分布約束條件減少垂直偏差和增加剛度，在一個實施例中，大于 初始設計的33%。
[0520] 如圖15和52所示，DVVL搖臂組件100設計為，當它圍繞DFHLA110的球柱塞接觸 點611樞轉時通過盡可能朝向側部101偏壓組件的質量來使慣性最小化。這導致設置有兩 個較大質量的組件，樞轉軸118和扭力彈簧134、136位于DFHLAl 10的側部101附近。通過 處于該位置的樞轉軸118，閂鎖200位于DVVL搖臂組件100的末端103。
[0521] 圖55是比較高升程模式中DVVL搖臂組件100剛度和其他標準搖臂的圖表。對于 本申請DVVL搖臂組件100具有比固定搖臂低的剛度；然而，它的剛度在現今生產的相似氣 門機構構型中使用的搖臂的現有范圍內。DVVL搖臂組件100的慣性大約是固定搖臂的慣性 的兩倍，然而，它的慣性僅稍高于現今生產的相似氣門機構設置中使用的搖臂的中值。進氣 氣門機構的全部有效質量一包括多DVVL搖臂組件100-比固定進氣氣門機構大28%。這 些剛度、質量和慣性值需要優化每個部件和子組件以確保最小化慣性和最大剛度，同時滿 足運行設計標準。
[0522] 4. 7. IDVVL組件動態詳述
[0523] 搖臂組件100的包括總慣性的主要部件在圖53中示出。它們是內臂組件622、外 臂120和扭力彈簧134、136。正如所指，內臂組件622的功能需求，例如它的液壓流體傳遞 路徑和它的閂鎖銷機構殼，對于相同的應用需要比固定搖臂更硬的結構。在以下描述中，內 臂組件622被認為是單個部件。
[0524] 參照圖51-53,圖51示出圖4中搖臂組件100的俯視圖。圖52是沿著圖51中線 52-52的截面圖，示出搖臂組件100的負載接觸點。轉動的三凸角凸輪102分配凸輪負載 616到滾柱軸承128或一視運行模式而定一到滑塊130、132。球柱塞端601和氣門桿頭613 提供相反的力。
[0525] 在低升程模式中，內臂組件622傳遞凸輪負載616到氣門桿頭613,擠壓彈簧 114(圖4)，并且開啟氣門112。在高升程模式，外臂120和內臂組件622卡鎖在一起。在這 種情況中，外臂120傳遞凸輪負載616到氣門桿頭613,擠壓彈簧114,并且開啟氣門112。
[0526] 現在參考圖4和52,搖臂100的總慣性由它的主要部件的慣性之和確定，并當它 們圍繞球柱塞接觸點611旋轉時計算。在示例的搖臂組件100中，主要部件可以限定為扭 力彈簧134、136、內臂組件622和外臂120。當總慣性增加時，氣門桿頭613上的動態負載 增加，系統動態穩定性下降。為了最小化氣門桿頭負載和最大化動態穩定性，所有搖臂組件 100的質量被朝向球柱塞接觸點611偏壓。可被偏壓質量的量由搖臂組件100需要對給定 凸輪負載616、氣門桿頭614和球柱塞負載615的所需強度限定。
[0527] 現在見圖4和52,當它們在高升程或低升程狀態時，搖臂組件100的剛度由內臂組 件622和外臂120的組合剛度決定。對搖臂組件100上任何給定部位的剛度值可以使用有 限元分析（FEA)或其他分析方法計算和形象化，其特征在于剛度相對于沿著測量軸618的 位置的圖表。以相似的方式，外臂120和內臂組件622的剛度可以使用有限元分析（FEA) 或其他分析方法分別計算和形象化。示例描述106示出了剛度相對于沿著測量軸618的位 置的一系列特征圖表的這些分析的結果。正如之前另外的描述，圖50示出外臂120的最大 偏斜的圖表。
[0528] 現在參照圖52和56,對搖臂組件100上任何給區域的壓力和偏差可以使用有限元 分析（FEA)或其他分析方法計算，并且特征是針對給定凸輪負載616、氣門桿頭614和球柱 塞負載615的壓力和偏差相對于沿著測量軸618的位置的圖表。以類似的方式，外臂120 和內臂組件622的壓力和偏差可以使用有限元分析（FEA)或其他分析方法分別計算。圖56 中不例性描述不出了針對給定凸輪負載616、氣門桿頭614和球柱塞負載615的壓力和偏差 相對于沿著測量軸618的位置的一系列特征圖表分析結果。
[0529] 4. 7. 2DVVL組件動態分析
[0530] 對于壓力和偏差分析，就圖52中所示的負載位置和量值來描述負載情況。例如， 在高升程模式中的卡鎖搖臂組件100中，凸輪負載616施加到滑塊130、132。凸輪負載616 由氣門桿頭負載614和球柱塞負載615反作用。第一距離632是沿著測量軸618在氣門桿 頭負載614和球柱塞負載615之間測量的距離。第二距離634是沿著測量軸618在氣門桿 頭負載614和凸輪軸負載616之間測量的距離。負載比例是第二距離634除以第一距離 632。為了動態分析，考慮多個值和運行條件用于分析和可能的優化。這些可包括三凸角凸 輪軸界面參數、扭力彈簧參數、總機械間隙、慣性、氣門彈簧參數和DFHLA參數。
[0531] 用于評估的設計參數可以描述為：
[0532]

【權利要求】
1. 一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在這些氣缸上經過的至少一個頂置的凸輪軸； 用于支承所述凸輪軸的第一端部的、在所述發動機的最左部上的端部支承件； 用于支承所述凸輪軸的第二端部的、在所述發動機的最右部上的端部支承件； 在至少一個中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 其特征在于，在每個端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由所述端部支承件和中間氣缸 的凸輪塔支承，由此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在左端部氣缸和右端部氣缸上的 額外空隙。
2. 根據權利要求1所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停缸 搖臂組件。
3. 根據權利要求1所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可變 氣門升程搖臂組件。
4. 根據權利要求1所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的未受支承的 跨度小于相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140 %。
5. 根據權利要求1所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中心之間的 距離為約90mm的發動機而言，氣缸上方的最大未受支承的跨度具有122mm(+/-10mm)的最 佳長度。
6. -種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在左端部氣缸上經過的至少一個頂置的凸輪軸； 在所述發動機的最左部上的端部支承件，該端部支承件用于支承所述凸輪軸的第一端 部； 在左中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 其特征在于，在左端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由左端部支承件和左中間氣缸的 凸輪塔支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在左端部氣缸上的額外空隙。
7. 根據權利要求6所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停缸 搖臂組件。
8. 根據權利要求6所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可變 氣門升程搖臂組件。
9. 根據權利要求6所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的未受支承的 跨度小于相鄰氣缸的中心之間的距離的140%。
10. 根據權利要求6所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中心 之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的最大未受支承的跨度具有小于 122mm (+/-10mm)的長度。
11. 一種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在這些氣缸上經過的至少一個頂置的凸輪軸； 在所述發動機的最右部上的端部支承件，該端部支承件用于支承所述凸輪軸； 在右中間氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 其特征在于，在右端部氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由右中間氣缸的凸輪塔和右端部 支承件支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在右端部氣缸上的額外空隙。
12. 根據權利要求11所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停 缸搖臂組件。
13. 根據權利要求11所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可 變氣門升程搖臂組件。
14. 根據權利要求11所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的未受支承 的跨度小于相鄰氣缸的中心之間的距離的140 %。
15. 根據權利要求11所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中 心之間的距離為約9 0mm的發動機而言，這些氣缸上方的最大未受支承的跨度具有 l22mm(+/-10mm)的最佳長度。
16. -種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在這些氣缸上經過的至少一個頂置的凸輪軸； 用于支承所述凸輪軸的、在左端部氣缸上方的凸輪塔； 用于支承所述凸輪軸的、在右端部氣缸上方的凸輪塔； 安裝在中間氣缸之間以用于支承凸輪軸的凸輪軸支承件； 其特征在于，在左中間氣缸和右中間氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由相鄰端部氣缸的 凸輪塔和所述凸輪軸支承件支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在這些中間氣 缸上的額外空隙。
17. 根據權利要求16所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停 缸搖臂組件。
18. 根據權利要求16所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可 變氣門升程搖臂組件。
19. 根據權利要求16所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的跨度小于 相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140 %。
20. 根據權利要求16所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中 心之間的距離為約9 0mm的發動機而言，這些氣缸上方的最大未受支承的跨度具有 l22mm(+/-10mm)的最佳長度。
21. 根據權利要求16所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述氣缸蓋組件還包括用于油 液控制閥的安裝表面。
22. -種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在這些氣缸上方經過的至少一個頂置的凸輪軸； 在左端部氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 安裝在中間氣缸之間以用于支承所述凸輪軸的凸輪軸支承件； 其特征在于，在左中間氣缸上方延伸的凸輪軸的部分僅由左端部氣缸的凸輪塔和所 述凸輪軸支承件支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在左中間氣缸上的額外空 隙。
23. 根據權利要求22所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停 缸搖臂組件。
24. 根據權利要求22所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可 變氣門升程搖臂組件。
25. 根據權利要求22所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的跨度小于 相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140 %。
26. 根據權利要求22所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中 心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的最大未受支承的跨度具有 l22mm(+/-10mm)的最佳長度。
27. 根據權利要求22所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述氣缸蓋組件還包括用于油 液控制閥的安裝表面。
28. -種氣缸蓋組件，該氣缸蓋組件與具有四個相鄰氣缸的發動機相配，所述發動機具 有位于最左部的左端部氣缸、位于最右部的右端部氣缸以及從左至右被稱為左中間氣缸和 右中間氣缸的兩個中間氣缸，所述氣缸蓋組件包括： 在這些氣缸上經過的至少一個頂置的凸輪軸； 在右端部氣缸上方的凸輪塔，該凸輪塔用于支承所述凸輪軸； 安裝在中間氣缸之間以用于支承所述凸輪軸的凸輪軸支承件； 其特征在于，在右中間氣缸上延伸的凸輪軸的部分僅由右端部氣缸的凸輪塔和所述凸 輪軸支承件支承，借此提供用于將尺寸過大的搖臂組件安裝在右中間氣缸上的額外空隙。
29. 根據權利要求28所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是停 缸搖臂組件。
30. 根據權利要求28所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述尺寸過大的搖臂組件是可 變氣門升程搖臂組件。
31. 根據權利要求28所述的氣缸蓋組件，其特征在于，每個端部氣缸上方的跨度小于 相鄰氣缸的中心之間的氣缸孔間隔的140 %。
32. 根據權利要求28所述的氣缸蓋組件，其特征在于，對于其中相鄰氣缸的中 心之間的距離為約90mm的發動機而言，這些氣缸上方的最大未受支承的跨度具有 l22mm(+/-10mm)的最佳長度。
33. 根據權利要求28所述的氣缸蓋組件，其特征在于，所述氣缸蓋組件還包括用于油 液控制閥的安裝表面。
34. -種油液控制系統，它能提供足以在可變氣門致動系統中運行閂鎖銷的快速壓力 變化，所述油液控制系統包括： 供應處于壓力Pi的油液的油液供應通道； 適于接收來自所述油液供應通道的油液流的第一腔室； 具有處于可變壓力p2下的油液的控制通道； 流體地聯接至所述控制通道的第二腔室； 第三腔室； 控制所述第一腔室和第二腔室之間的油液流的提升氣門； 介于所述第二腔室和第三腔室之間的膜，該膜直接聯接至所述提升氣門，以便控制該 提升氣門，從而調節從第一腔室到第二腔室的油液流； 其特征在于，當該膜的鄰近第三腔室的一側上的力超過該膜的鄰近第二腔室的一側上 的力時，通過所述提升氣門的流增大； 流體地連接所述第一腔室和第三腔室的旁路； 連接至該旁路的螺線管閥，該螺線管閥選擇性地允許或阻止通過所述旁路的流； 其中，當螺線管閥初始允許通過所述旁路至所述第三腔室的流時，在所述第三腔室中 形成較高的壓力，使得所述提升氣門打開得更寬，引起進入所述第二腔室和控制通道中的 附加流，引起所述第二腔室和所述控制通道中的快速壓力增大，在控制通道壓力p2中形成 瞬時壓力峰值，該壓力峰值顯著高于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷脫離接合所要求的 壓力PDIS ;和 其中，當所述螺線管閥允許通過所述旁路的流所持續的時間段比初始時間段長時，所 述油液控制系統在所述控制通道中達到第一平衡壓力，該第一平衡壓力高于使可變氣門致 動搖臂組件的閂鎖銷脫離接合所要求的壓力PDIS。
35. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，所述油液控制系統還包括處 于第三腔室中的彈簧，該彈簧用于朝向所述第二腔室偏壓所述膜，使得所述提升氣門在休 止狀態下處于部分地打開位置。
36. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，當所述螺線管閥初始起作用 以阻止通過所述旁路的流時，所述控制通道內部的壓力P2迅速下降至使可變氣門致動搖臂 組件的閂鎖銷接合所要求的壓力PENe。
37. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，當所述螺線管閥起作用以阻 止通過所述旁路的流所持續的時間比初始時間段長時，形成所述控制通道內部的第二平衡 壓力，該第二平衡壓力低于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷接合所要求的壓力PENC。
38. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，所述瞬時壓力峰值具有充分 的陡坡，以在預定的時間段內完全起動所述可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷。
39. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，所述瞬時壓力峰值足夠高，以 提供在預定的時間段內完全起動所述可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷所要求的壓力。
40. 根據權利要求38所述的油液控制系統，其特征在于，所述預定的時間段是用于氣 門起動的時間窗。
41. 根據權利要求39所述的油液控制系統，其特征在于，所述預定的時間段是用于氣 門起動的時間窗。
42. 根據權利要求34所述的油液控制系統，其特征在于，所述瞬時壓力峰值具有大于 兩倍PDIS的高度。
43. 根據權利要求37所述的油液控制系統，其特征在于，所述第二平衡壓力在為發動 機部件提供潤滑所需的最小壓力以上。
44. 一種油液控制系統，它能夠提供快速壓力變化，該油液控制系統包括： 用于調節到達控制通道的油液流的提升氣門； 偏壓彈簧； 用于控制該提升氣門的膜，該膜根據施加到該膜的兩側上的力移動； 其特征在于，所施加的力是因油液壓力導致的力以及由所述偏壓彈簧提供的機械力； 用于為從所述膜的一側至所述膜的第二側的油液流提供路線的旁路； 螺線管閥，該螺線管閥用于控制通過所述旁路的油液流，使得控制通道壓力P2在初始 瞬時時間段期間從休止壓力水平增大至瞬時壓力峰值。
45. 根據權利要求44所述的油液控制系統，其特征在于，當所述旁路在所述初始瞬時 時間段之后打開時所述膜上的力達到平衡狀態，所述控制通道壓力P2引起比使可變氣門致 動搖臂組件的閂鎖銷脫離接合所要求的壓力PDIS大的第一平衡壓力。
46. 根據權利要求44所述的油液控制系統，其特征在于，當螺線管閥初始起作用以阻 止通過所述旁路的流時，該控制通道內部的壓力P2迅速下降至一顯著低于使可變氣門致動 搖臂組件的閂鎖銷接合所要求的壓力PENe的壓力。
47. 根據權利要求44所述的油液控制系統，其特征在于，當螺線管閥起作用以阻止 通過所述旁路的流所持續的時間比初始時間段長時，形成所述控制通道內部的第二平衡壓 力，該第二平衡壓力低于使可變氣門致動搖臂組件的閂鎖銷接合所要求的壓力PENC。
【文檔編號】F01L9/02GK204152661SQ201420273005
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年4月14日 優先權日:2013年4月12日
【發明者】D·G·杰尼斯, A·D·拉杜爾舒 申請人:伊頓公司