專利名稱：氣缸停缸設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機的氣缸停缸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可變排量內(nèi)燃機通過根據(jù)氣缸停缸原理工作可提供改進的燃油經(jīng)濟性及按需轉(zhuǎn)矩。在需要高輸出轉(zhuǎn)矩的工作狀態(tài)期間，向可變排量內(nèi)燃機的各個氣缸供應燃油及空氣?；蛘?，在全可變排量內(nèi)燃機的低速、低負載、及/或其他低效率狀態(tài)的工作狀態(tài)下，可以使氣缸停缸以改進配備有可變排量內(nèi)燃機的車輛的燃油經(jīng)濟性。例如，在配備有八缸可變排量內(nèi)燃機的車輛的工作期間，如果在相對低轉(zhuǎn)矩工作狀態(tài)期間僅內(nèi)燃機的四個氣缸工作，則通過減小節(jié)流損失可改進燃油經(jīng)濟性。節(jié)流損失(即泵氣損失)是內(nèi)燃機必需完成以將空氣從相對低壓的進氣歧管經(jīng)由進氣及排氣氣門向外泵送至大氣的額外工。停缸氣缸將不允許氣流經(jīng)過其各個進氣及排氣氣門，由此通過迫使內(nèi)燃機以較高進氣歧管壓力工作而降低了泵氣損失。因為停缸氣缸不允許空氣流動，故通過使停缸氣缸因各個停缸氣缸內(nèi)空氣的加壓及減壓而以“空氣彈簧”的形式工作而避免了額外損耗。
在發(fā)動機氣缸停缸領域中公知的是，提供可切換液壓間隙調(diào)節(jié)器，通過液壓間隙調(diào)節(jié)器的空動特性，該調(diào)節(jié)器可工作以致動可停缸氣缸的氣門或保持氣門處于關(guān)閉位置。可在液壓氣門挺桿內(nèi)設置類似機構(gòu)，液壓氣門挺桿包括液壓間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)，因此可被泛稱為液壓間隙調(diào)節(jié)器。
通過連接至環(huán)形供給槽的間隙調(diào)節(jié)器平臺或挺桿油液通道向液壓間隙調(diào)節(jié)器供應加壓油液，液壓間隙調(diào)節(jié)器提供油液壓力以吸收氣門頂端與其關(guān)聯(lián)搖臂或其他致動器之間的氣門組系中的間隙。設置以進行氣缸停缸的液壓間隙調(diào)節(jié)器及液壓氣門挺桿通常具有用于鎖銷的額外端口，其通過供應通道與帶閥門的油液壓力供應源連接。螺線管致動液壓控制閥可被用來選擇性地將油液壓力從主要加壓油液源傳輸至鎖銷用于氣缸停缸?；蛘撸菥€管致動液壓控制閥工作以將油液壓力從鎖銷及供應通道排放。通常情況下，為每個待停缸的氣缸都設置一個螺線管致動液壓控制閥。這種系統(tǒng)在發(fā)明名稱為“IndividualHydraulic Circuit Modules for Engine With Hydraulically-Controlled Cylinder Deactivation”的共同轉(zhuǎn)讓美國專利號6,584,951中進行了描述，通過參考其整體將其內(nèi)容包含于本說明書中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供了一種內(nèi)燃機，包括氣缸體，其限定有多個氣缸，所述多個氣缸中至少一半通過多個切換液壓挺桿可被選擇性地停缸。還設置了加壓油液源。至少一個螺線管致動液壓控制閥(例如開/閉型閥)工作以選擇性地從所述加壓油液源傳輸加壓油液以致動所述多個切換液壓挺桿，由此使所述多個氣缸中所述至少一半停缸。所述至少一個螺線管致動液壓控制閥的數(shù)量少于可被選擇性地停缸的所述多個氣缸中所述至少一半的數(shù)量。
所述加壓油液源可以是限定在所述氣缸體內(nèi)的主通道。可以設置泵以從蓄油箱抽吸油液，并向所述主通道提供加壓油液?？梢栽O置至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸，其中，所述至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸與所述多個可切換液壓挺桿配合以執(zhí)行所述多個可切換液壓挺桿的往復運動。
此外，相對于內(nèi)燃機可移除地安裝油液歧管組件。所述油液歧管組件限定有至少一個供應通道，以及可工作以從所述主加壓油液源接收加壓油液的控制通道。每個所述至少一個螺線管致動液壓控制閥均可相對于所述油液歧管組件安裝，并選擇性地將加壓油液從所述控制通道傳輸至每一個所述至少一個供應通道。所述至少一個供應通道可工作以選擇性地將加壓油液傳輸至所述多個切換液壓挺桿。
結(jié)合附圖，通過以下對實施本發(fā)明的最佳實施例的詳細描述，可以容易地理解本發(fā)明的上述特征及優(yōu)點及其他特征及優(yōu)點。


圖1是八缸內(nèi)燃機的后視剖視圖，該八缸內(nèi)燃機具有V形結(jié)構(gòu)，并采用根據(jù)本發(fā)明的氣缸停缸系統(tǒng)；圖2是用于圖1所示的內(nèi)燃機的潤滑及氣缸停缸控制線路的示意性立體圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面；圖3是圖1所示內(nèi)燃機的一部分的示意性分解視圖，示出了氣缸停缸系統(tǒng)的各個組件；及圖4是示出了氣門打開正時作為凸輪軸角度的函數(shù)的圖表，說明了停缸/再致動正時窗口，以僅使用一個螺線管致動液壓控制閥來控制兩個氣缸的停缸。
具體實施例方式
參考附圖(其中類似的參考標號表示類似的組件)，圖1示出了總體由10表示的內(nèi)燃機。發(fā)動機10是八缸頂置氣門發(fā)動機，但是，本領域的技術(shù)人員可以理解的是，在保持在所主張范圍內(nèi)的情況下，發(fā)動機10也可以具有諸如四、六、十、十二或甚至十六個其他數(shù)量的設置為不同結(jié)構(gòu)的氣缸。發(fā)動機10包括氣缸體12，分別具有設置為V形結(jié)構(gòu)的第一組13氣缸14及第二組13’氣缸14’。每個氣缸14及14’都分別具有通過曲軸18的旋轉(zhuǎn)可在氣缸內(nèi)往復運動的活塞16及16’。曲軸18由主軸承(未示出)可旋轉(zhuǎn)地支撐在氣缸體12的曲軸箱部分20內(nèi)。氣缸14及14’分別由限定有進氣口(例如24)及排氣口(例如26)的氣缸蓋22及22’在一端覆蓋或封閉，進氣口及排氣口分別通過進氣氣門28及排氣氣門30選擇性地打開至各個氣缸14及14’。
氣門28及30由氣門致動機構(gòu)致動，該氣門致動機構(gòu)包括由曲軸18旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的凸輪軸32。凸輪軸32與包括液壓挺桿(例如34)及所謂切換液壓挺桿(例如36)兩者的氣門挺桿配合。液壓挺桿34分別在孔(例如35)內(nèi)可往復運動，同時切換液壓挺桿36分別在孔(例如37)內(nèi)可往復運動。挺桿34及36與推桿38配合，推桿38與搖臂40連接以克服氣門彈簧42的偏壓力致動氣門28及30。
發(fā)動機10包括潤滑及氣缸停缸控制線路44，其包括由曲軸18驅(qū)動的油泵46。油泵46是正排量型泵，其從安裝在氣缸體12的曲軸箱部分20下方的蓄油箱或油底殼48抽吸油液47。油泵46將加壓油液供應至由氣缸體12限定的主通道50，其起加壓油液源的作用。
發(fā)動機10還包括油液歧管組件52，其可移除地安裝至發(fā)動機10，并限定有從主通道50接收加壓油液的控制通道54。油液歧管組件52包括螺線管致動液壓控制閥56及56’(圖2所示)，其每一者均可工作以選擇性地將加壓油液從控制通道54提供至各個供應通道58及58’。螺線管致動液壓控制閥56及56’優(yōu)選地為開/閉型閥。每個供應通道58及58’都由油液歧管組件52限定并工作以選擇性地將加壓油液經(jīng)由通道(例如60)傳輸至切換液壓挺桿36的孔37。通道60至少部分地由油液歧管組件52及氣缸體12限定。設置電子控制單元(即ECU61)與發(fā)動機10電連通。ECU 61優(yōu)選地包括預編程數(shù)字計算機，并工作以選擇性地提供電勢以控制螺線管致動液壓控制閥56及56’的工作。
現(xiàn)參考圖2，示出了潤滑及氣缸停缸控制線路44的一部分的示意性視圖。如圖1所示，主通道50將加壓油液直接傳輸至挺桿油液通道62及64，其將加壓油液供應至挺桿34及36，用于致動容納在其中未示出的液壓間隙調(diào)節(jié)器。挺桿油液通道62還通過多條通道66將加壓油液直接傳輸至未示出的主軸承以進行潤滑。如圖1所示，可設置壓力傳感器68與主通道50連通以向ECU 61提供診斷信號。
參考圖1至圖3可以很好地理解發(fā)動機10的工作。在各個氣缸14及14’內(nèi)迅速膨脹的燃氣驅(qū)動活塞16及16’進行往復運動。這往復運動旋轉(zhuǎn)曲軸18以從發(fā)動機10輸出轉(zhuǎn)矩。曲軸18的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動油泵46以通過主通道50向潤滑及氣缸停缸控制線路44供應加壓油液。利用加壓油液來潤滑發(fā)動機10內(nèi)的諸如活塞16及16’、凸輪軸32、挺桿34及36、搖臂40等運動部件，以及其他本領域技術(shù)人員公知的組件。還利用加壓油液來致動設置在挺桿34及36內(nèi)的間隙調(diào)節(jié)器。
此外，主通道50將加壓油液供應至油液歧管組件52內(nèi)的控制通道54。來自控制通道54內(nèi)的加壓油液通過各個螺線管致動液壓控制閥56及56’被選擇性地傳輸至供應通道58及58’。當在供應通道58及58’內(nèi)存在加壓油液時，該加壓油液經(jīng)由多條通道60被傳輸至各個孔37。當需要全排量時(即當需要全部氣缸14及14’都產(chǎn)生動力時)，螺線管致動液壓控制閥56及56’將供應通道58及58’以及多條通道60排空或使其減壓。通過使多條通道60減壓，切換液壓挺桿36保持鎖止在工作位置。當需要使關(guān)聯(lián)于切換液壓挺桿36的氣缸14及14’停缸時，ECU 61命令螺線管致動液壓控制閥56及56’打開，由此以對供應通道58及58’分別加壓并由此加壓多條通道60。加壓油液松開布置在切換液壓挺桿36內(nèi)的鎖止銷，由此使得挺桿主體能夠圍繞其間隙調(diào)節(jié)器縮入，并由此禁止與切換挺桿36機械連接的氣門28及30工作。
通過在發(fā)動機工作的低轉(zhuǎn)矩要求模式期間使發(fā)動機10的八個氣缸14及14’中的一半氣缸停缸，可以改進發(fā)動機10的工作效率。此外，優(yōu)選地是，發(fā)動機10點火順序中每隔一個氣缸14及14’被停缸由此以維持發(fā)動機平衡。
參考圖4，并繼續(xù)參考圖1至圖3，示出了成對氣缸14或14’的進氣氣門28及排氣氣門30的打開正時的圖表，通過螺線管致動液壓控制閥56及56’中一者來選擇性地停缸該對氣缸14或14’。進氣氣門28及排氣氣門30的打開正時被給定為凸輪軸角度(即凸輪軸32的轉(zhuǎn)角)的函數(shù)。還表示了各個氣缸14或14’的作功沖程的起始。以67表示的該點表示發(fā)動機周期中活塞16或16’到達壓縮行程的上止點(即TDC)并向下止點(即BDC)反向運動以開始作功沖程的階段。在點67處，氣缸14或14’內(nèi)部的部分燃油空氣充氣已經(jīng)被引燃，且發(fā)動機10將在作功沖程的一部分保持燃燒。線69表示關(guān)聯(lián)于第一可停缸氣缸14或14’的排氣氣門30的打開正時，而線70表示關(guān)聯(lián)于第一可停缸氣缸14或14’的進氣氣門28的打開正時。線72表示關(guān)聯(lián)于第二可停缸氣缸14或14’的排氣氣門30的打開正時，而線74表示關(guān)聯(lián)于第二可停缸氣缸14或14’的進氣氣門28的打開正時。優(yōu)選地選擇可選擇性停缸的氣缸14或14’(其被歧管連接或接合至各個螺線管致動液壓控制閥56及56’)使得圖4中76表示的停缸/再致動正時窗口在各個進氣氣門28之前先提供各個排氣氣門30的停止。此外，在氣缸14或14’再致動時，選擇停缸/再致動正時窗口76使得在各個進氣氣門28之前先使各個排氣氣門30再致動。停缸/再致動正時窗口76表示各個螺線管致動液壓控制閥56或56’優(yōu)選地打開的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)范圍，即曲軸18的旋轉(zhuǎn)范圍。進氣氣門28及排氣氣門30將僅在關(guān)閉位置或附近停止。因此，盡管同時命令進氣氣門28及排氣氣門30停止，但停止定相依然取決于進氣氣門28及排氣氣門30的位置以及對螺線管致動液壓控制閥56及56’的選擇性通電。
通過采用上述策略，可以將燃油空氣充氣引入可選擇性停缸的氣缸14或14’，然后引燃。因為排氣氣門30被停止，故將在停缸氣缸14或14’內(nèi)保持燃燒產(chǎn)物直至再致動。因為在再致動時離開停缸氣缸14或14’的燃燒產(chǎn)物將包含很少的氧氣，故該策略是優(yōu)選的。因此，不需要ECU 61內(nèi)復雜的控制算法以即刻停止車輛排放系統(tǒng)內(nèi)的氧氣傳感器(未示出)，由此以保持正常的燃油噴射控制。
通過將螺線管致動液壓控制閥56及56’與孔37歧管連接，發(fā)動機10可利用僅兩個螺線管致動液壓控制閥56及56’來對四個可選擇性停缸氣缸進行停缸。通過減少進行氣缸停缸所需的螺線管控制閥的數(shù)量，可以降低發(fā)動機10的成本及復雜度，同時保持對氣缸停缸功能的正確控制。
雖然已經(jīng)對實施本發(fā)明的最佳方式進行了描述，但相關(guān)于本發(fā)明領域的技術(shù)人員可以構(gòu)思出落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的、實施本發(fā)明的各種替代設計及實施例。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，包括氣缸體，其限定有多個氣缸，所述多個氣缸中至少一半通過多個切換液壓挺桿可被選擇性地停缸；加壓油液源；至少一個螺線管致動液壓控制閥，其可工作以選擇性地從所述加壓油液源傳輸加壓油液以致動所述多個切換液壓挺桿，由此使所述多個氣缸中所述至少一半停缸；并且其中，所述至少一個螺線管致動液壓控制閥的數(shù)量少于所述多個氣缸中可被選擇性地停缸的所述至少一半的數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中所述至少一個螺線管操作控制閥中的每一個均為開/閉型閥。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其中所述加壓油液源是限定在所述氣缸體內(nèi)的主通道。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，還包括可工作以從蓄油箱抽吸油液的泵；并且其中，所述泵可工作以向所述主通道提供加壓油液。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，還包括至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸；并且其中，所述至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸與所述多個切換液壓挺桿配合以實現(xiàn)所述多個切換液壓挺桿的往復運動。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，還包括相對于內(nèi)燃機可移除地安裝的油液歧管組件，所述油液歧管組件限定有至少一個供應通道，以及可工作以從所述主加壓油液源接收加壓油液的控制通道；其中，每個所述至少一個螺線管致動液壓控制閥均相對于所述油液歧管組件安裝，并可工作以選擇性地將加壓油液從所述控制通道傳輸至每一個所述至少一個供應通道；并且其中，所述至少一個供應通道可工作以選擇性地將加壓油液傳輸至所述多個切換液壓挺桿。
7.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，還包括電子控制單元，其與所述至少一個螺線管致動液壓控制閥電連通；多個可選擇性停止進氣氣門，每個進氣氣門均與所述多個切換液壓挺桿中的相應一個機械連接；多個可選擇性停止排氣氣門，每個排氣氣門均與所述多個切換液壓挺桿中的相應一個機械連接；其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥選擇性地使所述多個可選擇性停止排氣氣門先于所述多個可選擇性停止進氣氣門停止；并且其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥選擇性地使所述多個可選擇性停止排氣氣門先于所述多個可選擇性停止進氣氣門再致動。
8.一種氣缸停缸系統(tǒng)，用于具有多個可停缸氣缸的內(nèi)燃機，每個所述可停缸氣缸均具有至少一個可選擇性停止進氣氣門以及至少一個可選擇性停止排氣氣門，所述系統(tǒng)包括主加壓油液源；多個切換液壓挺桿，其可工作以響應于加壓油液信號使所述可停缸氣缸停缸；油液歧管組件，其限定了控制通道及至少一個供應通道，所述控制通道與所述主加壓油液源流體連通；至少一個螺線管致動液壓控制閥；其中，每個所述至少一個螺線管致動液壓控制閥可工作，以選擇性地將加壓油液從所述控制通道傳輸至每一個所述至少一個供應通道；其中，所述至少一個供應通道選擇性地將加壓油液傳輸至所述多個切換挺桿以執(zhí)行氣缸停缸；并且其中，所述至少一個螺線管致動液壓控制閥的數(shù)量少于所述多個可停缸氣缸。
9.如權(quán)利要求8所述的氣缸停缸系統(tǒng)，其中所述至少一個螺線管致動液壓控制閥中每一者均是開/閉型閥。
10.如權(quán)利要求8所述的氣缸停缸系統(tǒng)，還包括電子控制單元，其與所述至少一個螺線管致動液壓控制閥電連通；其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥選擇性地使與所述多個可停缸氣缸關(guān)聯(lián)的所述至少一個可選擇性停止排氣氣門先于與所述多個可停缸氣缸關(guān)聯(lián)的所述至少一個可選擇性停止進氣氣門停止；并且其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥使與所述多個可停缸氣缸關(guān)聯(lián)的所述至少一個可選擇性停止排氣氣門先于與所述多個可停缸氣缸關(guān)聯(lián)的所述至少一個可選擇性停止進氣氣門再致動。
11.一種內(nèi)燃機，包括氣缸體，其限定有多個氣缸，所述多個氣缸中至少兩個通過多個切換液壓挺桿可被選擇性地停缸；加壓油液源；至少一個螺線管致動液壓控制閥；其中所述至少一個螺線管致動液壓控制閥中每一者均可工作以選擇性地從所述加壓油液源傳輸加壓油液以致動所述多個切換液壓挺桿，由此使所述多個氣缸中的所述至少兩個停缸；并且其中，所述至少一個螺線管致動液壓控制閥的數(shù)量少于所述多個氣缸中可被選擇性地停缸的所述至少兩個的數(shù)量。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，其中所述至少一個螺線管致動液壓控制閥中的每一者均為開/閉型閥。
13.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，其中所述加壓油液源是限定在所述氣缸體內(nèi)的主通道。
14.如權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機，還包括可工作以從蓄油箱抽吸油液的泵；并且其中，所述泵可工作以向所述主通道提供加壓油液。
15.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，還包括至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸；并且其中，所述至少一個可旋轉(zhuǎn)凸輪軸與所述多個切換液壓挺桿配合以實現(xiàn)所述多個切換液壓挺桿的往復運動。
16.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機，還包括電子控制單元，其與所述至少一個螺線管致動液壓控制閥電連通；多個可選擇性停止進氣氣門，每個進氣氣門均與所述多個切換液壓挺桿中的相應一個機械連接；多個可選擇性停止排氣氣門，每個排氣氣門均與所述多個切換液壓挺桿中的相應一個機械連接；其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥選擇性地使所述多個可選擇性停止排氣氣門先于所述多個可選擇性停止進氣氣門停止；并且其中，所述電子控制單元可工作，以命令所述至少一個螺線管致動液壓控制閥選擇性地使所述多個可選擇性停止排氣氣門先于所述多個可選擇性停止進氣氣門再致動。
全文摘要
一種內(nèi)燃機，包括限定有多個氣缸的氣缸體，所述多個氣缸中至少一半通過多個切換液壓挺桿可被選擇性地停缸。設置有加壓油液源。此外，至少一個螺線管致動液壓控制閥工作以選擇性地從所述加壓油液源傳輸加壓油液以致動所述多個切換液壓挺桿，由此使所述可選擇性停缸氣缸停缸。所述螺線管致動液壓控制閥的數(shù)量少于可選擇性停缸氣缸的數(shù)量。
文檔編號F01L13/00GK101054912SQ20071009679
公開日2007年10月17日 申請日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月12日
發(fā)明者F·J·羅扎里奧, W·C·阿爾伯特森 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司