用于內燃發動機的閥的可變致動的系統的制作方法

本發明涉及如下類型的用于內燃發動機的發動機閥的可變致動的系統，包括：

液壓設備，所述液壓設備包括：

-主活塞；

-從動活塞，所述從動活塞能夠借助于設置在所述主活塞和所述從動活塞之間的流體體積由所述主活塞驅動；和

-電磁閥，所述電磁閥配置成呈現所述流體體積置于與出口連通的狀態，從而使得所述從動活塞與所述主活塞的移動獨立；

凸輪軸，所述凸輪軸設計成驅動所述主活塞的運動，所述凸輪軸具有凸輪輪廓，用于通過所述主活塞以四沖程發動機操作模式操控所述發動機閥；以及

控制單元，所述控制單元配置成根據隨著表示發動機操作狀況的一個或多個參數而可變的升程和/或打開和關閉時間來控制所述電磁閥，從而以所述四沖程發動機操作模式操控所述發動機閥。

背景技術：

一段時間以來，本申請人已開發設置有用于發動機進氣閥的可變致動的系統的內燃發動機，具有上文提及的特征且按商標“multiair”出售。本申請人是關于設置有上文所說明類型的系統和該系統的部件的發動機的多項專利和專利申請的持有人。

附圖中的圖1示出所討論系統的示例，所述系統用于致動內燃發動機的氣缸的兩個進氣閥7。在所示的示例中，系統包括主活塞2，主活塞2由凸輪4移動，且驅動兩個進氣閥7的相應從動活塞6，用于借助于本身設置在從動活塞6和主活塞2之間的流體體積v將進氣閥7帶到打開狀況。

電磁閥8控制液壓回路的腔室的連通，在所述腔室內，各個活塞借助于連接到流體蓄壓器的出口12移動。當電磁閥變為關閉狀態b時，主活塞2和從動活塞6在閥7的打開和關閉運動的傳動中剛性地連接。相反，當電磁閥打開時，各個活塞的腔室與出口12處的低壓力連通，因而使得從動活塞6與主活塞6的移動獨立。電磁閥8正常處于打開狀態，且在閥本身的電致動后進入關閉狀態。

在所述的系統，在電磁閥8被致動時，即變為關閉狀態時，發動機閥跟隨凸輪的移動（全升程）。發動機閥的預期關閉可以通過打開電磁閥8獲得，從而排空加壓流體體積v且在相應復位彈簧（未示出）的作用下獲得閥7的關閉。類似地，閥7的延遲打開可以通過延遲電磁閥8的關閉而獲得，而閥的延遲打開和預期關閉的組合可以在對應凸輪的推動期間通過關閉和打開電磁閥而獲得。根據可選策略，按照以本申請人名義提交的專利申請no.ep1726790a1的教導，每個進氣閥可以以多升程模式控制，即，根據打開和關閉的兩個或更多重復“子循環”。在每個子循環中，進氣閥打開且然后完全關閉。

鑒于上文所述，電子控制單元因而能夠根據發動機的一個或多個操作參數（例如，加速踏板的位置、發動機rpm、或者發動機溫度（例如，油溫度或冷卻劑溫度））獲得進氣閥的打開瞬時和/或關閉瞬時和/或升程的變化。這允許在每一個操作狀況下獲得最佳發動機效率。

技術實現要素：

本申請人現在追求的總體目的在于進一步改進發動機的效率，尤其是通過提供用于閥的可變致動的系統，所述系統將允許實現如下優點中的一個或多個：

以寬范圍的壓縮比值尤其是高的該比值來運行發動機的可能性；

消耗水平的改進；

給定相同的輸送功率，提供小尺寸發動機的可能性；

減少由活塞執行的泵送功；以及

在渦輪增壓器作用范圍內提供較低壓縮比的可能性。

上述目的經由用于內燃發動機的發動機閥的可變致動的系統實現，包括根據權利要求1所述的特征。

本文所述的系統特征在于：其能夠基于發動機操作狀況尤其是基于發動機負載狀況選擇性地以四沖程操作模式和兩沖程操作模式致動發動機閥。

具體地，本文所述的系統總體上具有如下特征：

所述凸輪軸或另一凸輪軸具有用于以兩沖程操作模式操控發動機閥的第二凸輪輪廓；

所述系統還包括搖臂機構，所述搖臂機構具有：

第一搖臂，預先設置成由第一凸輪輪廓致動，

第二搖臂，預先設置成由第二凸輪輪廓致動，和

選擇器裝置，用于將主活塞與第一搖臂和第二搖臂選擇性地連接，使得連接到主活塞的第一搖臂或第二搖臂的致動在第一凸輪輪廓或第二凸輪輪廓的控制下確定主活塞的移動；以及

所述控制單元配置成控制前述選擇器裝置，從而選擇性地以所述兩個操作模式即兩沖程模式和四沖程模式中的一個或另一個操控所述發動機閥，此外，所述控制單元配置成根據所選擇操作模式來控制電磁閥。

除了上文所述的允許以兩個兩沖程和四沖程發動機操作模式控制閥之外，本文所述的系統此外能夠根據發動機操作狀況提供發動機閥的可變致動，以便確保在任何操作狀況下的最佳效率。

此外，本發明涉及根據權利要求6限定的所討論類型的發動機閥的致動的系統的控制方法。

附圖說明

本發明的另外的特征和優點將從后面參照附圖的描述中顯現，所述附圖僅僅以非限制性示例的方式提供且其中：

圖1是根據現有技術的用于內燃發動機的閥的可變致動的系統的簡圖；

圖2是兩個示例的示意圖，一個涉及內燃發動機的四沖程操作循環，一個涉及兩沖程操作循環；

圖3a和3b是根據本發明一個實施例的用于內燃發動機的閥的可變致動的系統的示意圖；

圖4a和4b圖示了用于致動發動機的進氣閥的兩個不同凸輪輪廓，分別用于四沖程發動機模式和兩沖程發動機模式；和

圖5a和5b圖示了用于致動發動機的排氣閥的兩個不同凸輪輪廓，分別用于四沖程發動機模式和兩沖程發動機模式。

具體實施方式

在接下來的說明中，各個具體細節被闡述，旨在允許實施例的深入理解。實施例可以不設置有所述具體細節中的一個或多個，或者設置有其它方法、部件或材料等。在其它情況下，已知的結構、材料或操作未示出或者詳細描述，從而將不會妨礙實施例的各個方面。

本文使用的參考僅僅是為了方便提供，因而并不限定保護范圍或實施例的范圍。

如已知的那樣，內燃發動機的典型四沖程操作循環接連地包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。前兩個沖程，進氣和排氣沖程，在第一曲軸轉中發生，而后兩個沖程，膨脹和排氣沖程，在隨后的曲軸轉中發生。通常，進氣沖程稍微在前一循環的排氣沖程結束之前在活塞尚未到達上止點（tdc）時開始。

此外，兩沖程循環設想四個沖程：進氣、壓縮、膨脹和掃氣，然而，在同一曲軸轉期間發生。在該操作模式中，已燃燒氣體的膨脹在所謂的掃氣沖程中發生，且主要由于空氣-汽油混合物進入燃燒室而發生，其將已燃燒氣體推出所述燃燒室。

常規兩沖程發動機并沒有四沖程發動機那樣的發動機閥，而是直接在氣缸壁上做出的端口或狹縫，其由于活塞的往復運動而打開和關閉。

現在要注意的是，在所討論的技術領域的框架中，已經提出四沖程內燃發動機預先設置用于也以兩沖程模式操作。這通過提供專用于兩沖程模式的一組另外凸輪且提供設計成將該組凸輪與進氣和排氣閥置于連接同時將進氣和排氣閥從正常四沖程模式的凸輪斷開的合適機械構件來獲得。

為此，文獻no.jps58152139描述了增壓內燃發動機，精確地預先設置有用于致動發動機閥的兩組不同凸輪，第一組用于以兩沖程操作模式致動閥，第二組用于以四沖程操作模式致動閥。這兩組中的一組或另一組的選擇經由用于定位與閥有關的搖臂的系統進行，所述系統設計成使得搖臂在與一組凸輪接合的狀況和與另一組凸輪接合的狀況之間移動。

此外，應當注意的是，兩沖程循環的凸輪以如下方式配置，使得在掃氣沖程中，進氣和排氣閥同時保持在打開位置，從而進入進氣導管的氣體能夠將已燃燒氣體推出燃燒室。燃燒室的該掃氣動作另一方面通過空氣-汽油混合物供應到燃燒室中的增壓壓力來促進。

源于也根據兩沖程循環操作的可能性的內燃發動機的優點主要涉及高負載狀況且在于可以利用該循環的燃燒事件的數量為四沖程循環的兩倍，以便減少燃燒室內建立的壓力。這給發動機設計者提供設置較高壓縮比的可能性而沒有任何爆炸風險，且可能給定相同的最大輸送扭矩減少發動機的總體尺寸。

本文所述的用于發動機閥的可變致動的系統預先設置用于提供與上述文獻no.jps58152139的方案所設想的從四沖程操作模式轉到兩沖程操作模式的相同可能性，且反之亦然。

然而，在本文所述的系統中，這結合一開始參考圖1的系統所述的類型的發動機閥的可變致動來獲得。

因此，本文所述的系統提供源于上文提及的雙（兩沖程和四沖程）控制模式的優點以及能夠總是在任何操作狀況下根據最佳操作效率運行發動機的優點兩者。

圖3a和3b是本文所述的致動系統的示例的示意圖；圖3a表示系統的俯視平面圖，而圖3b是側視圖。具體地，這些附圖示出了所討論系統的應用，用于致動內燃發動機的氣缸的兩個進氣閥7。

本文所述的致動系統首先包括與上文參考圖1所述類似的類型的液壓閥致動設備。參考圖3b，上述設備包括主活塞42和設計成驅動兩個進氣閥7的兩個從動活塞44和46。液壓回路c限定相應腔室47，51，53，活塞42，44，46能在腔室47，51，53內運動，且液壓回路c將前述腔室液壓連接在一起，使得活塞42的移動由于容納在液壓回路中的流體體積（由活塞42移動）施加的作用而引起從動活塞44和46的對應移動。此外，所討論設備包括電磁閥60，電磁閥60設計成控制腔室47，51，53和出口61之間的液壓連接，出口61繼而連接到流體蓄壓器80。當電磁閥60將上述腔室置于與蓄壓器80連通時，在由凸輪引起活塞42移動期間由活塞42移動的流體排出到蓄壓器中，因而活塞的移動不傳輸給兩個從動活塞44和46。此外，如果在該狀況下兩個進氣閥處于其打開位置，由于設置在回路中的低壓力，對應的復位彈簧將進氣閥往回帶到關閉位置，且在該返回移動期間由兩個從動活塞44和46移動的流體體積也排出到流體蓄壓器80。

相反，當電磁閥60關閉與上述蓄壓器的連通時，腔室47和腔室51和53之間包括的流體體積被防止朝向蓄壓器80流出，因而可以由于活塞42的移動而驅動活塞44和46。在該狀況下，主活塞42和從動活塞44和46作為整體在閥的打開和關閉移動兩者時都被剛性地連接。如將從下文看出的，打開移動通過凸輪軸操控，而關閉移動通過與兩個閥和前述活塞相關聯的各個復位彈簧操控。

通過適當地控制電磁閥60的打開和關閉時間，可以以期望時間和方式使得發動機閥獨立于相應凸輪的機械輪廓，因而獲得閥的打開瞬時和/或關閉瞬時和/或升程的變化。因而可以例如設想以延遲打開、提前關閉、延遲打開和提前關閉的組合、或者再次上文所述的所謂多升程策略為特征的控制策略。各個控制策略保存在系統的控制單元中。

為了驅動主活塞42，系統包括兩個不同凸輪，第一個（在附圖中由附圖標記52表示）用于四沖程發動機操作模式，第二個（在附圖中由附圖標記54表示）用于兩沖程發動機操作模式。根據具體發動機結構，所討論的兩個凸輪可以由同一個凸輪軸支承（在所示示例中，軸由附圖標記49表示），或者通過兩個不同的軸支承。

再次可以注意到，在所示的示例中，兩個閥7經由與上文詳細描述相同的液壓設備控制，因而，單個凸輪設計成致動閥兩者。然而，這僅僅構成這種類型設備的使用示例，且總體來說每個凸輪操控的閥的數量可以根據發動機的具體結構變化。

現在參考圖4a和4b，圖4a和4b分別圖示用于根據四沖程發動機操作模式致動發動機閥的凸輪輪廓和用于根據兩沖程發動機操作模式致動發動機閥的凸輪輪廓。所討論的輪廓均以合適方式配置用于以對應的發動機操作模式操控所述閥。通過比較這些附圖，兩種類型輪廓之間的區別立即清楚。首先，兩沖程模式的凸輪輪廓具有兩個不同升程曲線，而四沖程模式的凸輪輪廓僅僅具有一個。此外，第一模式的兩個峰值顯著低于第二模式的單個峰值。

現在，本文所述的系統還包括搖臂機構，用于將凸輪52和凸輪54選擇性地連接到主活塞42。

參考圖3a，在各個優選實施例中，如所示的，所討論的機構包括與兩個凸輪52和54相關聯的相應搖臂62，64，以及連接到主活塞42且與另一凸輪56相關聯的另一搖臂66，所述另一凸輪56具有與凸輪52和54的基圓相對應的外部輪廓。搖臂62和64均設計成在相應凸輪52和54的控制下交替地驅動搖臂66。為此目的，所討論的機構包括選擇器裝置，所述選擇器裝置與搖臂66相關聯且設計成將所述搖臂選擇性地連接到搖臂62或搖臂64。在各個優選實施例中，如所示的，選擇器裝置包括兩個銷72和74，由搖臂66支承且能夠被液壓地操控，用于接合相對應的搖臂，搖臂62或者搖臂64（在所示的示例中，銷72接合搖臂62，而銷74接合搖臂64），從而將其旋轉地連接到搖臂66。

因而，當搖臂66連接到搖臂64時，進氣閥由凸輪54以兩沖程發動機操作模式操控，而當搖臂66連接到搖臂62時，進氣閥由凸輪52以四沖程發動機操作模式操控。選擇器裝置明顯包括設計成控制銷72和74的對應位置的至少一個電磁閥（未示出）。

系統的控制單元（在圖3b中由附圖標記10表示）配置用于基于發動機操作狀況尤其是基于發動機負載選擇發動機操作模式。在各個優選實施例中，控制單元配置用于對于高于給定值的負載狀況選擇兩沖程發動機操作模式，且在其它狀況下取而代之選擇四沖程發動機操作模式。用于測量發動機負載的系統所指示的參數可以例如是加速踏板的角位置、進氣導管或排氣導管內的壓力、燃燒室內的壓力等。

在任何情況下，控制單元具有存儲在其中的與發動機負載的前述給定值相對應的參考值，且配置用于基于測量參數和前述參考值之間的比較來選擇操作模式。

基于這樣選擇的發動機模式，控制單元因而配置用于控制選擇器裝置的電磁閥，從而將搖臂66連接到與所選擇模式的凸輪相關聯的搖臂，即搖臂64或搖臂62中的任一個。

如上所述，本文所述的系統在任何情況下也預先設置成根據發動機操作狀況操控發動機閥的可變致動，例如發動機的速度、負載、溫度等，以開始參考圖1所述的類型的可變閥致動（vva）系統中發生的類似的方式。具體地，通過控制電磁閥60，可以以期望時間和方式使得發動機閥獨立于相應凸輪的機械輪廓，因而獲得閥的打開瞬時和/或關閉瞬時和/或升程的變化。這因而可以例如設想以延遲打開、提前關閉、延遲打開和提前關閉的組合、或者再次上文所述的所謂多升程策略為特征的控制策略。

另一方面，應當注意的是，在本文所述的系統中，閥的前述可變控制不僅基于上文提及的發動機操作參數，而且基于所選擇的操作模式。

在本文所述的系統中，因而可以設想用于控制發動機閥的各個模式，例如常規模式、延遲打開模式、提前關閉模式、組合的延遲打開和提前關閉模式、以及多升程模式，且區分所述控制模式，以便在一個發動機操作模式和另一個之間使用。由此，發動機的操作效率對于任何狀況都最佳。

上述說明僅僅參考氣缸的進氣閥，但是要清楚的是，上述控制的相同架構和相同過程也適用于精確地致動排氣閥，以便能夠以所設想的兩個不同操作循環控制發動機。具體地，所述系統也將設想用于排氣閥的兩個不同類型的凸輪，在這方面，圖5a和5b分別圖示了用于根據四沖程發動機操作模式致動排氣閥的第一凸輪輪廓和用于根據兩沖程發動機操作模式致動排氣閥的第二凸輪輪廓。

當然，在不偏離本發明原理的情況下，實施例和結構細節可以甚至顯著地相對于本文僅僅通過示例的方式描述和圖示的那些變化，而不偏離由所附權利要求限定的本發明范圍。

最后，要注意的是，上述閥60可以是任何已知類型的電磁閥，或者也可以是不同類型的電致動閥，例如帶有壓電致動器的閥。同樣，在電磁閥的情況下，閥可以是常閉類型或者另外為常開類型。在后一情況下，為了根據本發明的系統的目的，顯然重要的是控制閥50再次建立加壓流體體積和與流體蓄壓器80連通的環境之間的連通時的瞬時，而與這是通過中斷還是致動電流供應獲得無關。

根據已經形成本申請人先前專利申請的主題而在本申請提交日時尚未公開的另一特征，在控制閥是常開電磁閥的情況下，電子控制單元可以編程為在其去激勵后將尾電流供應給螺線管，以便在控制閥的運動構件到達其行程終點位置之前制動控制閥的運動構件的移動，行程終點位置與加壓流體體積和與流體蓄壓器連通的環境之間的連通打開狀況相對應。