具有凸輪相位器的空轉(zhuǎn)可變閥制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開(kāi)了裝置及相關(guān)方法，其通常涉及發(fā)動(dòng)機(jī)閥的可變制動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于分開(kāi)式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)或空氣混合動(dòng)力分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥機(jī)構(gòu)，該閥機(jī)構(gòu)包括凸輪相位器、同心凸輪、用于執(zhí)行可變閥制動(dòng)功能的可調(diào)機(jī)械元件和/或閥座控制裝置。這里所公開(kāi)的裝置和方法還具有在常規(guī)內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用并且可以制動(dòng)向內(nèi)打開(kāi)和/或向外打開(kāi)的閥。
【專利說(shuō)明】具有凸輪相位器的空轉(zhuǎn)可變閥制動(dòng)系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交換引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年I月27日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/436，735的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的權(quán)益，在此通過(guò)引用的方式引入該申請(qǐng)全部?jī)?nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及閥制動(dòng)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及具有空轉(zhuǎn)可變閥制動(dòng)系統(tǒng)的分開(kāi)式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]內(nèi)燃機(jī)通常包括一個(gè)或多個(gè)用于控制經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流和燃料流的閥。通常情況下，這些閥由機(jī)械凸輪制動(dòng)。例如，可以將具有淚珠形狀的凸輪凸角的旋轉(zhuǎn)軸配置為直接或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間元件對(duì)閥賦予運(yùn)動(dòng)。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪凸角的偏心部分對(duì)閥賦予在軸旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的線性運(yùn)動(dòng)。
[0005]為了對(duì)于不同的運(yùn)轉(zhuǎn)速度、荷載、溫度等達(dá)到最佳發(fā)動(dòng)機(jī)效率，需要改變閥升程、打開(kāi)比率、打開(kāi)時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、關(guān)閉比率以及各種其他閥參數(shù)。另外，在使用空氣作為介質(zhì)循環(huán)從車輛動(dòng)量產(chǎn)生動(dòng)能的空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，某種混合動(dòng)力操作模式需要一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥比在其他操作模式下保持打開(kāi)更長(zhǎng)或更短，并且比在非混合動(dòng)力的、傳統(tǒng)的燃燒操作模式下保持打開(kāi)更長(zhǎng)或更短。
[0006]“空轉(zhuǎn)”系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為允許閥比凸輪所要求的早關(guān)閉?？辙D(zhuǎn)系統(tǒng)通常包括空轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)元件，其可以選擇性制動(dòng)以在一部分的凸輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中從閥操作性地?cái)嚅_(kāi)凸輪。因此，失去了本來(lái)應(yīng)該賦予閥的運(yùn)動(dòng)(不讓閥操作性地?cái)嚅_(kāi))。
[0007]但是，現(xiàn)有的空轉(zhuǎn)系統(tǒng)有很多缺點(diǎn)。例如，現(xiàn)有系統(tǒng)的移動(dòng)部件過(guò)重或缺少在高速度高壓力下應(yīng)用的必要?jiǎng)偠取?br> [0008]所以，需要一種用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)和關(guān)閉參數(shù)的改進(jìn)的方法和裝置。
[0009]為了清楚的目的，本發(fā)明中所使用的術(shù)語(yǔ)“常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)”是指一種內(nèi)燃機(jī)，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)活塞/氣缸組合體中都包含有知名的奧托循環(huán)的四沖程(進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程)。
[0010]每個(gè)沖程需要曲軸旋轉(zhuǎn)大約半圈(180度曲柄角(CA))，為了在每個(gè)常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中完成整個(gè)奧托循環(huán)，需要曲軸旋轉(zhuǎn)兩整圈(720度CA)。
[0011]同時(shí)，為了清楚的目的，當(dāng)可能應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中所公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，以及當(dāng)在本發(fā)明中被提及時(shí)，對(duì)術(shù)語(yǔ)“分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”提供以下定義。
[0012]一種分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)通常包含:
[0013]可圍繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)的曲軸；
[0014]可滑動(dòng)地接收在壓縮氣缸內(nèi)并且與曲軸操作性連接的壓縮活塞，以便壓縮活塞在曲軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程。
[0015]可滑動(dòng)地接收在膨脹氣缸內(nèi)并且與曲軸操作性連接的膨脹(動(dòng)力)活塞，以便膨脹活塞在曲軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程。
[0016]與壓縮氣缸和膨脹氣缸互相連接的交叉通道，該交叉通道包括在其中設(shè)置的至少一個(gè)交叉膨脹(XovrE)閥，但是更優(yōu)選地包括其間限定壓力腔的交叉壓縮(XovrC)閥和交叉膨脹(XovrE)閥。
[0017]圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的分開(kāi)式循環(huán)式非混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100將常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)鄰近氣缸替換為一個(gè)壓縮氣缸102和一個(gè)膨脹氣缸104的組合。壓縮氣缸102和膨脹氣缸104形成于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中，曲軸106可旋轉(zhuǎn)地安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中。曲軸106包括軸向放置并且有角度地偏移的第一和第二曲拐126、128，在它們之間具有相位角。第一曲拐126通過(guò)第一連接桿138樞轉(zhuǎn)連接至壓縮活塞110，第二曲拐128通過(guò)第二連接桿140樞轉(zhuǎn)連接至膨脹活塞120，以使活塞110、120在它們各自的氣缸102、104中按時(shí)間關(guān)系往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該時(shí)間關(guān)系由曲拐的角度偏移和氣缸、曲柄、和活塞的幾何關(guān)系決定。如果需要，可以使用用于關(guān)聯(lián)活塞的運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的可替代機(jī)構(gòu)。在附圖中與相對(duì)應(yīng)的組件相關(guān)聯(lián)的箭頭表示靠近活塞下止點(diǎn)(BDC)位置的曲軸旋轉(zhuǎn)方向和活塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0018]因此，兩個(gè)氣缸102、104“分開(kāi)”奧托循環(huán)的四沖程，以致壓縮氣缸102包含進(jìn)氣和壓縮沖程，膨脹氣缸104包含膨脹和排氣沖程。因此，每次曲軸106旋轉(zhuǎn)一周(360度CA)，就在這兩個(gè)氣缸102、104中完成奧托循環(huán)。
[0019]在進(jìn)氣沖程的過(guò)程中，進(jìn)氣經(jīng)過(guò)向內(nèi)打開(kāi)(向內(nèi)打開(kāi)進(jìn)入氣缸并朝向活塞)的提升進(jìn)氣閥108進(jìn)入壓縮氣缸102。在壓縮沖程的過(guò)程中，壓縮活塞110使充氣增壓并且推動(dòng)充氣經(jīng)過(guò)交叉通道112，交叉通道112作為膨脹氣缸104的進(jìn)氣通道。發(fā)動(dòng)機(jī)100可以具有一個(gè)或多個(gè)交叉通道112。
[0020]在此，將分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100 (通常為分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī))的壓縮氣缸102的體積(或幾何)壓縮比稱為分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的“壓縮比”。在此，將發(fā)動(dòng)機(jī)100 (通常為分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī))的膨脹氣缸104的體積(或幾何)壓縮比稱為分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的“膨脹比”。在現(xiàn)有技術(shù)中，汽缸的體積壓縮比眾所周知為當(dāng)汽缸中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞處于其下止點(diǎn)(BDC)位置時(shí)的汽缸(包括所有凹槽和開(kāi)口部分)中的圍閉(或受限制)體積與當(dāng)所述活塞處于其上止點(diǎn)(TDC)位置時(shí)的汽缸中的圍閉體積(B卩，余隙容積)之比。具體地，對(duì)于在此定義的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)關(guān)閉XovrC閥時(shí)，確定壓縮氣缸的壓縮比。此外，具體地，對(duì)于在此定義的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)關(guān)閉XovrE閥時(shí)，確定膨脹氣缸的膨脹比。
[0021]由于壓縮氣缸102內(nèi)的非常高的體積壓縮比(例如，20:1,30:1，40:1或更大)，位于交叉通道入口的向外打開(kāi)(遠(yuǎn)離氣缸和活塞向外打開(kāi))提升交叉壓縮(XovrC)閥114用于控制從壓縮氣缸102進(jìn)入交叉通道112的流量。由于膨脹氣缸104內(nèi)的非常高的體積壓縮比(例如，20:1,30:1,40:1或更大)，位于交叉通道112出口的向外打開(kāi)的提升交叉膨脹(XovrE)閥116控制從交叉通道112進(jìn)入膨脹氣缸104的流量。在奧托循環(huán)的所有四沖程過(guò)程中，XovrC閥114和XovrE閥116的制動(dòng)率和定相被定時(shí)以使交叉通道112中的壓力保持在高的最小壓力下(典型地，20巴或在全負(fù)荷時(shí)更高)。
[0022]與XovrE閥116打開(kāi)相協(xié)調(diào)，至少一個(gè)燃料噴射器118在交叉通道112的出口端將燃料噴射入增壓的空氣?？商鎿Q地或另外，可以將燃料直接噴射到膨脹氣缸104中。在膨脹活塞120到達(dá)其上止點(diǎn)(TDC)位置不久以后，燃料-空氣荷載全部進(jìn)入膨脹氣缸104。當(dāng)活塞120從其TDC位置開(kāi)始下降，而XovrE閥116仍然打開(kāi)時(shí)，點(diǎn)燃一個(gè)或多個(gè)火花塞122以啟動(dòng)燃燒(典型地，在膨脹活塞120的TDC之后，在10至20度CA之間)。當(dāng)膨脹活塞處于越過(guò)其上止點(diǎn)(TDC)位置在I和30度CA之間時(shí)，可以啟動(dòng)燃燒。更優(yōu)選地，當(dāng)膨脹活塞處于越過(guò)其TDC位置在5和25度CA之間時(shí)，可以啟動(dòng)燃燒。最優(yōu)選地，當(dāng)膨脹活塞處于越過(guò)其TDC位置在10和20度CA之間時(shí)，可以啟動(dòng)燃燒。另外，可以通過(guò)其他點(diǎn)火裝置和/或方法啟動(dòng)燃燒，例如電熱塞、微波點(diǎn)火裝置或通過(guò)壓縮點(diǎn)火方法。
[0023]在產(chǎn)生的燃燒事件進(jìn)入交叉通道112之前，XovrE閥116關(guān)閉。在動(dòng)力沖程中，燃燒事件驅(qū)動(dòng)膨脹活塞120向下。在排氣沖程的過(guò)程中，通過(guò)向內(nèi)打開(kāi)的提升排氣閥124將排放的氣體從膨脹氣缸104抽出。
[0024]在分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的概念下，壓縮和膨脹氣缸的幾何發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)(S卩:缸徑、沖程，連接桿長(zhǎng)度、壓縮比等)通常彼此獨(dú)立。例如，用于壓縮氣缸102和膨脹氣缸104的曲拐126、128分別具有不同的半徑，并且利用在壓縮活塞110的TDC之前發(fā)生的膨脹活塞120的TDC彼此遠(yuǎn)離地定相。這個(gè)獨(dú)立性使分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠有可能比典型的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)獲得更高的效率水平和更大的扭矩。
[0025]如前所述，在分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100中發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的幾何獨(dú)立性也是可以在交叉通道112中維持壓力的主要原因之一。具體地，在壓縮活塞110通過(guò)離散的相位角(典型地，在10和30度曲柄角之間)到達(dá)其上止點(diǎn)位置之前，膨脹活塞120到達(dá)其上止點(diǎn)位置。這個(gè)相位角與XovrC閥114和XovrE閥116的適當(dāng)時(shí)機(jī)一起,使分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100能夠在其壓力/體積循環(huán)的四沖程過(guò)程中(典型地，絕對(duì)的20巴或在全負(fù)荷操作過(guò)程中更高)使交叉通道112中的壓力維持在高的最小壓力。也就是說(shuō)，可以對(duì)分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100進(jìn)行操作來(lái)使XovrC閥114和XovrE閥116定時(shí)，以便XovrC閥114和XovrE閥116都打開(kāi)一大段時(shí)間周期(或曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)間段)，在這段時(shí)間內(nèi)，膨脹活塞120從其TDC位置朝其BDC位置下降，并且壓縮活塞110同時(shí)從其BDC位置朝其TDC位置上升。在交叉閥114、116都打開(kāi)(或曲軸旋轉(zhuǎn))的時(shí)間周期內(nèi)，實(shí)質(zhì)上等質(zhì)量的氣體(I)從壓縮氣缸102轉(zhuǎn)移到交叉通道112中以及(2)從交叉通道112轉(zhuǎn)移到膨脹氣缸104中。因此，在這段時(shí)間內(nèi)，防止交叉通道中的壓力下降到預(yù)先確定的最小壓力以下(典型地，在全負(fù)荷操作過(guò)程中，20、30或40巴絕對(duì)值)。另外，在進(jìn)氣和排氣沖程的實(shí)質(zhì)部分中(典型地，整個(gè)進(jìn)氣和排氣沖程的90%或更大)，XovrC閥114和XovrE閥116都關(guān)閉，以使在交叉通道112中被困住的氣體的質(zhì)量維持在實(shí)質(zhì)上恒定的水平。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)壓力/體積循環(huán)的四沖程過(guò)程中，交叉通道112中的壓力維持在預(yù)先確定的最小壓力。
[0026]為了此處的目的，在膨脹活塞120從TDC下降并且壓縮活塞110朝TDC上升以同時(shí)將實(shí)質(zhì)上等質(zhì)量的氣體轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出交叉通道112時(shí)打開(kāi)XovrC閥114和XovrE閥116的方法在此被稱為氣體轉(zhuǎn)移的“推拉式(push-pull)”方法。該推拉式方法使發(fā)動(dòng)機(jī)100的交叉通道112中的壓力能夠維持在典型地20巴，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷操作時(shí)維持在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的四沖程過(guò)程中更高。
[0027]交叉閥114、116由包括一個(gè)或多個(gè)凸輪(未示出)的閥機(jī)構(gòu)制動(dòng)。通常，凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與曲軸機(jī)械連接的凸輪軸。在凸輪軸上安裝有一個(gè)或多個(gè)凸輪，每個(gè)凸輪具有控制閥事件(即:發(fā)生在閥制動(dòng)過(guò)程中的事件)的閥升程輪廓的波狀外形面。XovrC閥114和XovrE閥116每個(gè)可以具有其各自的凸輪和/或其各自的凸輪軸。當(dāng)XovrC和XovrE凸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們的偏心部分賦予搖桿運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而賦予閥運(yùn)動(dòng)，由此使閥提升(打開(kāi))離開(kāi)閥座。當(dāng)凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心部分經(jīng)過(guò)搖桿，允許關(guān)閉閥。
[0028]為了此處的目的，閥事件被定義為閥從其最初打開(kāi)離開(kāi)其閥座提升到其閉合回到其閥座上的閥提升與在閥提升發(fā)生過(guò)程中曲軸的旋轉(zhuǎn)。此外，為了此處的目的，閥事件率(即:閥的制動(dòng)率)是在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中發(fā)生閥的事件最后所需要的持續(xù)時(shí)間。重要的是，閥事件通常僅僅是發(fā)動(dòng)機(jī)操作循環(huán)(例如，常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)720度CA，分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)360度CA)全部持續(xù)時(shí)間的一小部分。
[0029]可以在2003 年 4 月 8 日授權(quán)的名稱為 Split Four Stroke Cycle InternalCombustion Engine (分開(kāi)式四沖程循環(huán)內(nèi)燃機(jī))的美國(guó)專利N0.6，543，225、2003年8月26日授權(quán)的名稱為Split Four Stroke Engine (分開(kāi)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī))的美國(guó)專利N0.6，609，371、以及 2005 年 10 月 11 日授權(quán)的名稱為 Split-Cycle Four-Stroke Engine(分開(kāi)式循環(huán)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī))的美國(guó)專利N0.6，952，923中發(fā)現(xiàn)有關(guān)分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，在此通過(guò)引用將每個(gè)專利的全部公開(kāi)內(nèi)容引入本文。
[0030]圖2表示現(xiàn)有技術(shù)的空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其中對(duì)與圖1所示相似的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)200進(jìn)行改進(jìn)，以包括空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)200將分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)與儲(chǔ)氣罐以及各種控制相結(jié)合。該結(jié)合使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠以儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣的形式存儲(chǔ)能量。儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣后來(lái)用于膨脹氣缸，以為曲軸提供動(dòng)力。
[0031]通常，在此所指的分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)包含:
[0032]曲軸，其可圍繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)；
[0033]壓縮活塞，其可滑動(dòng)地接收在壓縮氣缸內(nèi)并且與曲軸操作性連接，以便壓縮活塞在曲軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)進(jìn)氣沖程和壓縮沖程。
[0034]膨脹(動(dòng)力)活塞，其可滑動(dòng)地接收在膨脹氣缸內(nèi)并且與曲軸操作性連接，以便膨脹活塞在曲軸的一個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)膨脹沖程和排氣沖程。
[0035]交叉通道(端口)，其與壓縮氣缸和膨脹氣缸互相連接，該交叉通道包括在其中設(shè)置的至少一個(gè)交叉膨脹(XovrE)閥，但是更優(yōu)選地包括其間限定壓力腔的交叉壓縮(XovrC)閥和交叉膨脹(XovrE)閥，。
[0036]儲(chǔ)氣罐，其與交叉通道操作性連接并且可選擇性地操作以存儲(chǔ)來(lái)自壓縮氣缸的壓縮空氣并且將壓縮空氣轉(zhuǎn)移到膨脹氣缸。
[0037]與圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)100類似，發(fā)動(dòng)機(jī)200包括發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體201，其具有壓縮氣缸202和延伸通過(guò)壓縮氣缸的相鄰的膨脹氣缸204。為了圍繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，曲軸206沿軸頸方向進(jìn)入缸體201。氣缸202、204的上端用氣缸蓋230關(guān)閉。
[0038]第一和第二氣缸202、204限定內(nèi)支承表面，在該表面中分別接收壓縮活塞210和動(dòng)力(或“膨脹”)活塞220的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸蓋230、壓縮活塞210和第一氣缸202在壓縮氣缸202中限定可變化體積壓縮腔234。氣缸蓋230、動(dòng)力活塞220和第二氣缸204在動(dòng)力氣缸204中限定可變化體積燃燒腔232。
[0039]曲軸206包括軸向放置并有角度地偏移第一和第二曲拐226、228，在它們之間具有相位角236。第一曲柄226通過(guò)第一連接桿238樞轉(zhuǎn)連接至壓縮活塞210，第二曲拐228通過(guò)第二連接桿240樞轉(zhuǎn)連接至動(dòng)力活塞220，以使活塞在它們各自的氣缸中按時(shí)間關(guān)系往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該時(shí)間關(guān)系由曲拐的角度偏差和氣缸、曲柄和活塞的幾何關(guān)系決定。如果需要，可以使用用于關(guān)聯(lián)活塞的運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的可替代機(jī)構(gòu)。在附圖中與相對(duì)應(yīng)的組件相關(guān)聯(lián)的箭頭表示靠近活塞下止點(diǎn)(BDC)位置的曲軸旋轉(zhuǎn)方向和活塞相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
[0040]氣缸蓋230包括任何不同的通道、端口以及適合于完成分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)200預(yù)期目的的閥。
[0041]氣缸蓋230中的閥與圖1中發(fā)動(dòng)機(jī)的閥類似，包括四個(gè)凸輪制動(dòng)的提升閥:進(jìn)氣閥208、XovrC閥214、XovrE閥216以及排氣閥224。還設(shè)置儲(chǔ)氣罐閥252。提升閥208,214,216,224以及儲(chǔ)氣罐閥252可以由凸輪軸制動(dòng)(未示出)，該凸輪軸具有用于分別制動(dòng)和接合閥208、214、216、224、252的凸輪凸角。
[0042]在氣缸蓋內(nèi)安裝具有延伸進(jìn)入燃燒腔232的電極的火花塞222，其用于通過(guò)點(diǎn)火控制(未示出)以精確的次數(shù)點(diǎn)燃空氣燃料供給。應(yīng)當(dāng)理解的是，發(fā)動(dòng)機(jī)還可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，并且可以在不用火花塞的情況下來(lái)操作。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)200 —般來(lái)說(shuō)可以設(shè)計(jì)為對(duì)任何適合于往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料進(jìn)行操作，例如，氫氣或天然氣。
[0043]分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)200還包括儲(chǔ)氣罐(箱)242，其通過(guò)儲(chǔ)氣罐箱閥242與交叉通道212操作性連接。具有兩個(gè)或更多交叉通道212的實(shí)施例可以包括用于每個(gè)交叉通道212的罐閥252，其與共用儲(chǔ)氣罐242連接，或者可替代地，每個(gè)交叉通道212可以與單獨(dú)的儲(chǔ)氣罐242操作性連接。
[0044]典型地，罐閥252設(shè)置在空氣箱端口 254，其從交叉通道212延伸到空氣箱242?？諝庀涠丝?254分為第一空氣箱端口部分256和第二空氣箱端部分口 258。第一空氣箱端口部分256連接空氣箱閥252至交叉通道212，第二空氣箱端口部分258連接空氣箱閥252至空氣箱242。第一空氣箱端口部分256的體積包括當(dāng)箱閥252關(guān)閉時(shí)將箱閥252連接到交叉通道212的所有額外的凹槽的體積。優(yōu)選地，第一空氣箱端口部分256的體積相對(duì)小于交叉通道212的體積(例如，小于25%)。更優(yōu)選地，第一空氣箱端口部分256實(shí)質(zhì)上是不存在的，也就是說(shuō)，箱閥252被最優(yōu)選地設(shè)置，從而使得其與交叉通道212的外壁齊平。
[0045]箱閥252可以是任何適合的閥裝置或系統(tǒng)。例如，箱閥252可以是壓力激活的止回閥，或是由各種閥制動(dòng)裝置(例如，氣動(dòng)的、液壓的、凸輪的、電動(dòng)的等)激活的主動(dòng)閥。另夕卜，箱閥252還可以包含箱閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用兩個(gè)或更多制動(dòng)裝置制動(dòng)的兩個(gè)或更多的閥。
[0046]利用空氣罐242以壓縮空氣形式儲(chǔ)存能量并隨后使用該壓縮空氣給曲軸206供能。這個(gè)用于存儲(chǔ)潛在能量的機(jī)械手段對(duì)于現(xiàn)有狀態(tài)的技術(shù)來(lái)說(shuō)提供了大量潛在優(yōu)勢(shì)。例如，相對(duì)于市場(chǎng)上的其他技術(shù)如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及混合電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)200可以在相對(duì)低的制造和廢物處置成本的情況下、在燃料效率收益和氮氧化物減排方面潛在地提供許多優(yōu)勢(shì)。
[0047]典型地，發(fā)動(dòng)機(jī)200在正常操作模式(發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火(EF)模式或有時(shí)稱為正常點(diǎn)火(NF))以及一個(gè)或多個(gè)空氣混合動(dòng)力模式下運(yùn)行。在EF模式下，一般而言，發(fā)動(dòng)機(jī)200的作用如之前在這里所詳細(xì)描述的(即，關(guān)于圖1)，在不使用空氣箱242的情況下操作。在EF模式下，空氣箱閥252保持關(guān)閉，以使空氣箱242與基本的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)隔離。在四種空氣混合模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)200在使用空氣罐242的情況下進(jìn)行操作。
[0048]示例性的空氣混合動(dòng)力模式包括:
[0049]I)空氣膨脹機(jī)(AE)模式，其包括在不燃燒的情況下從空氣箱242使用壓縮空氣能量；[0050]2)空氣壓縮機(jī)(AC)模式，其包括在不燃燒的情況下將壓縮空氣能量存入空氣箱242 ；
[0051]3)空氣膨脹機(jī)和點(diǎn)火(AEF)模式，其包括在燃燒的情況下從空氣箱242使用壓縮空氣能量；以及
[0052]4)點(diǎn)火和供給(FC)模式，其包括在燃燒的情況下將壓縮空氣能量存入空氣箱242。
[0053]2008年4月8日授權(quán)的名稱為Split-Cycle Air Hybrid Engine(分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī))的美國(guó)專利N0.7，353，786 ;2009年10月20日授權(quán)的名稱為Split-CycleAir Hybrid Engine (分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī))的美國(guó)專利N0.7，603，970 ;以及2009年10月29日公開(kāi)的名稱為Split-Cycle Air Hybrid Engine (分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī))的美國(guó)公開(kāi)N0.2009/0266347中公開(kāi)了空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)，在此通過(guò)引用每個(gè)全部公開(kāi)內(nèi)容的方式引入。
[0054]為了在高頻率下操作如上所述的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100、200，需要一種閥制動(dòng)系統(tǒng)，其能夠(I)打開(kāi)和關(guān)閉處于極高速度的交叉閥，(2)提供寬范圍的交叉閥打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間，以及(3)至少在關(guān)閉時(shí)間允許循環(huán)-循環(huán)變動(dòng)。這些需要來(lái)自于分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特性質(zhì)，具體來(lái)說(shuō)，是來(lái)自于分開(kāi)式循環(huán)空氣混合發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特性質(zhì)。
[0055]首先，在這些分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，對(duì)交叉閥(S卩，114、116、214、216)的動(dòng)態(tài)制動(dòng)非?？量獭＿@是由于交叉閥必須達(dá)到足夠的升程以在曲軸旋轉(zhuǎn)(可能少到6度CA)相對(duì)于常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸旋轉(zhuǎn)非常短的時(shí)間周期內(nèi)充分轉(zhuǎn)移燃料空氣供給，常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常在至少180度CA的時(shí)間周期制動(dòng)閥。例如，當(dāng)在EF模式下操作時(shí)，需要打開(kāi)XovrE閥，將流體供給轉(zhuǎn)移到膨脹氣缸中，并且當(dāng)膨脹活塞很接近TDC時(shí)，關(guān)閉XovrE閥。因此，典型地，XovrE閥必須在大約30度CA到大約35度CA的窗口中打開(kāi)。在全負(fù)荷條件下，這個(gè)窗口甚至更小，可能少至只有大約10度CA到大約20度CA。
[0056]某些空氣混合動(dòng)力模式甚至采用更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在AEF模式，大量壓縮氣體儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐242中。在膨脹活塞到達(dá)TDC之后不久，XovrE閥打開(kāi)，以將壓縮空氣(優(yōu)選地，帶有附加的燃料)供給從儲(chǔ)氣罐242引入燃燒腔，之后在膨脹沖程過(guò)程中在燃燒腔中點(diǎn)火。如果僅在部分負(fù)荷下操作發(fā)動(dòng)機(jī)并且向儲(chǔ)氣罐242提供高壓(例如，大約20巴以上)，貝IJ XovrE閥僅需要打開(kāi)很短的時(shí)間周期(例如，大約6度CA)，以將必須質(zhì)量的空氣和燃料傳遞到燃燒腔232中。換句話說(shuō)，當(dāng)向儲(chǔ)氣罐242提供高壓時(shí)，部分負(fù)荷操作所需的相對(duì)小質(zhì)量的空氣燃料混合物將快速流入燃燒腔，因此，XovrE閥僅需要打開(kāi)幾度CA。所以，交叉閥必須能夠具有比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥快幾倍的制動(dòng)率，這意味著與其相關(guān)聯(lián)的閥機(jī)構(gòu)必須足夠堅(jiān)硬并且同時(shí)足夠輕，以達(dá)到這么快的制動(dòng)率。
[0057]同時(shí)，其他操作模式可以需要閥繼續(xù)打開(kāi)相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間周期。例如，在AE模式，在沒(méi)有火花和添加燃料的情況下，儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐242中的大量壓縮空氣被傳遞到燃燒腔232，迫使膨脹活塞向下并向曲軸提供動(dòng)力。但是，如果儲(chǔ)氣罐中保持低的空氣壓力(例如，小于大約15巴)，并且存在高扭矩的要求(例如，當(dāng)由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的車輛正在加速上坡時(shí))，XovrE閥必須保持打開(kāi)更長(zhǎng)久以允許充足質(zhì)量的壓縮空氣進(jìn)入膨脹腔。在一些情況下，這可以是100度CA或更多。因此，如上所述，由于在一個(gè)操作模式中打開(kāi)后XovrE閥可能需要關(guān)閉6度CA，所以在關(guān)閉時(shí)間方面需要大的變化，而在其他操作模式可能需要保持打開(kāi)100度CA或更多。
[0058]此處公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)還可以在交叉閥214、216的打開(kāi)時(shí)間方面要求大的變化，特別是涉及向儲(chǔ)氣罐供給的模式(例如，AC模式和FC模式)。例如在AC模式，XovrC閥214的打開(kāi)時(shí)間將有相當(dāng)大的變化，這取決于儲(chǔ)氣罐242中的負(fù)荷和壓力。如果在壓縮氣缸內(nèi)的壓力大于或等于儲(chǔ)氣罐中的壓力之前打開(kāi)XovrC閥，則儲(chǔ)氣罐中的流體將不期望地流回壓縮氣缸234中。再次壓縮該回流所需的能量減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。因此，直到壓縮氣缸中的壓力匹配或超過(guò)儲(chǔ)氣罐242中的壓力，XovrC閥才應(yīng)該該打開(kāi)。因此，XovrC閥需要大約30到60度CA范圍的打開(kāi)時(shí)間可變化性，這取決于儲(chǔ)氣罐中的壓力。
[0059]因此，為了有效操作各種不同的發(fā)動(dòng)機(jī)模式，打開(kāi)時(shí)間、關(guān)閉時(shí)間、和/或各種其他發(fā)動(dòng)機(jī)閥參數(shù)必須可以在可能值的寬范圍內(nèi)變化。
[0060]此外，在某些情況下，這些參數(shù)必須在循環(huán)-循環(huán)基礎(chǔ)上是可調(diào)整的。例如，XovrE閥216可以用于采用燃燒的操作模式中的負(fù)荷控制(例如，EF模式和AEF模式)。通過(guò)在沿膨脹活塞沖程的不同的點(diǎn)關(guān)閉XovrE閥，可以測(cè)量向氣缸提供的空氣/燃料質(zhì)量，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。為了在這種情況下獲得精確的負(fù)荷控制，XovrE閥的制動(dòng)率從一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)必須是可變的。
[0061]現(xiàn)有的閥制動(dòng)系統(tǒng)不能夠完全達(dá)到這些要求。它們太重或不夠堅(jiān)硬，以致于不能在所需速度下進(jìn)行制動(dòng)。另外，它們僅提供有限范圍的打開(kāi)或關(guān)閉可變性并且不足以響應(yīng)循環(huán)-循環(huán)變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0062]公開(kāi)了裝置及相關(guān)方法，其通常涉及發(fā)動(dòng)機(jī)閥的可變制動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供用于分開(kāi)式循環(huán)內(nèi)燃機(jī)或用于空氣混合動(dòng)力分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥機(jī)構(gòu)，其通過(guò)將用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥打開(kāi)時(shí)間的凸輪相位器、用于提供大的最大可能的閥事件(例如，50至100度CA)的同心凸輪以及用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥關(guān)閉時(shí)間的高速空轉(zhuǎn)系統(tǒng)相結(jié)合來(lái)滿足上述需要。這里所公開(kāi)的裝置和方法還可應(yīng)用于常規(guī)內(nèi)燃機(jī)并且可以適于制動(dòng)向內(nèi)打開(kāi)和/或向外打開(kāi)的閥。
[0063]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)方面，提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括凸輪軸，該凸輪軸具有形成于其上的至少一個(gè)凸輪，該至少一個(gè)凸輪配置為在以曲柄角測(cè)量的最大閥事件中對(duì)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥賦予運(yùn)動(dòng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)還包括凸輪相位器，其選擇性地調(diào)整至少一個(gè)凸輪相對(duì)于曲柄的相位；以及空轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其選擇性地防止至少一個(gè)凸輪在整個(gè)最大閥事件中對(duì)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥賦予運(yùn)動(dòng)。
[0064]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種可調(diào)機(jī)械元件，該可調(diào)機(jī)械元件包括支承元件，其具有相對(duì)的凸面的支承表面；連接臂，其具有遠(yuǎn)端和近端，近端與支承元件固定連接，遠(yuǎn)端具有在其上形成的圓柱體或球體；以及可調(diào)液壓挺桿，其具有在其上一端形成的用于接收連接臂的圓柱體或球體的插孔。
[0065]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種搖桿，該搖桿包括主體部分，其具有形成于其中用于接收搖桿軸的開(kāi)口。搖桿還包括第一臂，其從主體徑向延伸并且具有形成于其上的用于接合發(fā)動(dòng)機(jī)閥的第一搖桿墊；以及第二臂，其從主體徑向延伸并且具有形成于其上的用于接合運(yùn)動(dòng)元件的第二搖桿墊。搖桿還包括從主體徑向延伸的第三臂，該第三臂由閥座控制裝置接合。
[0066]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間的方法，該方法包括改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)時(shí)間和改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的關(guān)閉時(shí)間。
[0067]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)閥的方法，該方法包括旋轉(zhuǎn)具有偏心部分的凸輪，以便偏心部分接合支承元件的第一表面，從而引起支承元件的第二表面接合與發(fā)動(dòng)機(jī)閥連接的搖桿，支承元件置于凸輪和搖桿之間。該方法還包括通過(guò)制動(dòng)凸輪相位器來(lái)改變凸輪相對(duì)于曲軸的相位，調(diào)整偏心部分首先接合支承元件的打開(kāi)時(shí)間。該方法還包括通過(guò)至少部分地從凸輪和搖桿之間回縮支承元件來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)閥開(kāi)始關(guān)閉的關(guān)閉時(shí)間，以便發(fā)動(dòng)機(jī)閥早于凸輪所要求的時(shí)間關(guān)閉。
[0068]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種可調(diào)機(jī)械元件，其包括具有第一和第二末端的鐘形曲柄，第一末端圍繞樞軸點(diǎn)可旋轉(zhuǎn)地安裝。可調(diào)機(jī)械元件還包括配置為選擇性地對(duì)鐘形曲柄的第二末端施加力的可調(diào)液壓挺桿和具有近端和遠(yuǎn)端的連接臂，遠(yuǎn)端與支承元件固定連接，近端與鐘形曲柄樞轉(zhuǎn)連接，并且，近端在第一和第二末端的中間位置處樞轉(zhuǎn)連接至鐘形曲柄。
[0069]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種搖桿組件，其包括安裝至搖桿基座的搖桿，搖桿基座具有可調(diào)整的高度；楔形元件，其可滑動(dòng)地置于搖桿基座的第一和第二部分之間。從第一和第二部分之間回縮楔形支承元件有效于降低基座的高度。
[0070]在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)方面，提供一種鎖定膝狀組件，該鎖定膝狀組件包括外殼體，其相對(duì)于空隙氣缸可滑動(dòng)地設(shè)置；大腿節(jié)，其具有第一末端和相反的第二末端，第一末端可旋轉(zhuǎn)地連接至外殼體的內(nèi)部；小腿節(jié)，其在膝狀接合頭處可旋轉(zhuǎn)地連接至大腿節(jié)的第二末端。該組件還包括液壓制動(dòng)活塞，其配置為選擇性地對(duì)膝狀接合頭施加力，以使大腿節(jié)相對(duì)于小腿節(jié)保持在固定的角度方向。
[0071]本發(fā)明進(jìn)一步包括提供如權(quán)利要求所述的裝置、系統(tǒng)、以及方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0072]根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，將更全面地理解本發(fā)明，其中:
[0073]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的橫截面視圖；
[0074]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的空氣混合動(dòng)力分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性的橫截面視圖；
[0075]圖3A為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面示意圖，其中閥是關(guān)閉的；
[0076]圖3B為圖3A的閥機(jī)構(gòu)的示意圖，其中閥是打開(kāi)的；
[0077]圖3C為圖3A和圖3B中的閥機(jī)構(gòu)的示意圖，其中閥比凸輪輪廓所要求的時(shí)間更早關(guān)閉；
[0078]圖4A為根據(jù)本發(fā)明的鎖定膝狀挺桿(locking knee tappet)的橫截面透視圖；
[0079]圖4B為圖4A中的鎖定膝狀挺桿的透視圖，其具有未示出的外殼體部分；
[0080]圖4C為圖4A至圖4B中的處于伸出結(jié)構(gòu)的鎖定膝狀挺桿的示意性的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0081]圖4D為圖4A至圖4C中的處于縮回結(jié)構(gòu)的鎖定膝狀挺桿的示意性的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0082]圖5A為根據(jù)本發(fā)明的支承元件的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；[0083]圖5B為根據(jù)本發(fā)明的支承元件的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0084]圖5C為根據(jù)本發(fā)明的支承元件的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0085]圖6A為根據(jù)本發(fā)明的支承元件的另一實(shí)施例的側(cè)視圖；
[0086]圖6B為圖6A中的支承元件的端視圖；
[0087]圖6C為圖6A和圖6B的支承元件的透視圖；
[0088]圖7A為根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)機(jī)械元件的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其在支承元件的凸輪接合表面上具有滾子；
[0089]圖7B為根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)機(jī)械元件的另一實(shí)施例的示意圖，其在支承元件的搖桿接合表面上具有滾子；
[0090]圖7C為根據(jù)本發(fā)明的可調(diào)機(jī)械元件的另一實(shí)施例的示意圖，其在支承元件的凸輪接合表面和搖桿接合表面上都具有滾子；
[0091]圖8為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其具有搖桿，搖桿上安裝有滾子；
[0092]圖9A為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖，其具有閥座控制裝置；
[0093]圖9B為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖，其具有閥座控制裝置；
[0094]圖9C為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的示意圖，其具有閥座控制裝置；
[0095]圖1OA為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其具有可折疊搖桿；
[0096]圖1OB為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例的透視圖，其具有鎖定膝狀可折疊搖桿基座；
[0097]圖1OC為圖1OB中的處于延伸配置的鎖定膝狀可折疊搖桿基座的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
[0098]圖1OD為圖1OB至圖1OC的處于折疊配置的鎖定膝狀可折疊搖桿基座的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
[0099]圖1OE為根據(jù)本發(fā)明的下輪廓鎖定膝狀可折疊搖桿基座處于延伸配置的一個(gè)實(shí)施例的示意性的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0100]圖1OF為圖1OE的處于折疊配置的下輪廓鎖定膝狀可折疊搖桿基座的示意性橫截面?zhèn)纫晥D；
[0101]圖1lA為根據(jù)本發(fā)明的凸輪相位器的一個(gè)實(shí)施例的示意性橫截面視圖；
[0102]圖1lB為圖1lA中的凸輪相位器處于前進(jìn)位置的示意性橫截面視圖；
[0103]圖1lC為IlB和圖1lA中的凸輪相位器處于延遲位置的示意性橫截面視圖；
[0104]圖12A為針對(duì)由根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例制動(dòng)的閥的閥升程作為曲柄角的函數(shù)的圖表；
[0105]圖12B為針對(duì)由根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例制動(dòng)的閥的閥升程作為曲柄角的函數(shù)的圖表；
[0106]圖13為根據(jù)本發(fā)明的用于制動(dòng)向內(nèi)打開(kāi)的閥的閥結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0107]圖14為根據(jù)本發(fā)明的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意性橫截面視圖；以及
[0108]圖15為根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其包括鐘形曲柄?！揪唧w實(shí)施方式】
[0109]現(xiàn)在將描述某些示例性實(shí)施例，以提供對(duì)在此公開(kāi)的裝置和方法的結(jié)構(gòu)、功能、制造以及使用的原理的全面理解。在附圖中圖示這些實(shí)施例的一個(gè)或更多的例子。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在此具體描述并在附圖中圖示的裝置和方法是非限制性的示例性實(shí)施例，并且本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求來(lái)限定。關(guān)于一個(gè)示例性實(shí)施例所圖示或描述的特征可以與其他實(shí)施例的特征相結(jié)合。本發(fā)明的范圍意在包括這些改進(jìn)和變化。
[0110]盡管在此公開(kāi)了某些關(guān)于分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和/或空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到，可以將在此公開(kāi)的方法和裝置用于任何變化的情況，這些變化的情況包括但不限于非混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、兩沖程和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等。
[0111]如上所述，為了以最大效率操作在此公開(kāi)的分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是操作這里所考慮到的每個(gè)不同的空氣混合動(dòng)力模式，需要改變打開(kāi)時(shí)間、打開(kāi)率、關(guān)閉時(shí)間、關(guān)閉率、升程、和/或各種其他發(fā)動(dòng)機(jī)閥參數(shù)。
[0112]圖3A至圖3C表示適合于調(diào)整上述閥參數(shù)(例如，通過(guò)改變用凸輪輪廓禁止的閥運(yùn)動(dòng))的閥機(jī)構(gòu)的一個(gè)示例性實(shí)施例。所表示的閥機(jī)構(gòu)可以用于制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)100、200的任何閥，包括但不限于XovrC和XovrE交叉閥。為了此處的目的，將內(nèi)燃機(jī)的閥機(jī)構(gòu)限定為閥機(jī)構(gòu)元件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于控制閥的制動(dòng)。閥機(jī)構(gòu)的元件通常包含制動(dòng)元件和與其相關(guān)聯(lián)的支撐元件的組合。制動(dòng)元件(例如，凸輪、挺桿、彈簧、搖桿等)用于在每個(gè)閥事件過(guò)程中直接對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥賦予制動(dòng)運(yùn)動(dòng)(即，來(lái)制動(dòng)閥)。支撐元件(例如，軸、基座或類似物)牢固安裝并引導(dǎo)制動(dòng)元件。
[0113]如圖3A所示，閥機(jī)構(gòu)300通常包括凸輪302、搖桿304、閥306、以及可調(diào)機(jī)械元件308。閥機(jī)構(gòu)300還可以包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的支撐元件，為了簡(jiǎn)潔的目的不對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。
[0114]閥306包括閥蓋310和從閥蓋310垂直延伸的閥桿312。閥接頭組件314設(shè)置在與蓋312相對(duì)的閥桿312的尖端并且牢固固定至其。當(dāng)閥306處于關(guān)閉位置時(shí)，閥彈簧(未示出)保持閥蓋310牢固頂住閥座316。可以為了這個(gè)目的而使用任何不同種類的閥彈簧，例如包括空氣或氣體彈簧。另外，盡管所表示的閥306是向外打開(kāi)的提升閥，但是在不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，可以使用任何凸輪制動(dòng)閥，包括向內(nèi)打開(kāi)的提升閥。
[0115]搖桿304包括位于一端的叉狀搖桿墊320，其跨坐閥桿312并且與閥接頭組件314的底面接合。另外，搖桿304包括位于相反端的固體搖桿墊322，其可滑動(dòng)地接觸可調(diào)機(jī)械元件308。搖桿304還包括通過(guò)其中延伸的搖桿軸孔324。搖桿軸孔324設(shè)置在支撐搖桿軸328之上，以便搖桿304在搖桿軸328上圍繞旋轉(zhuǎn)軸線329旋轉(zhuǎn)。
[0116]搖桿304的叉狀搖桿墊320與向外打開(kāi)的提升閥306的閥接頭組件314相接觸，這樣通過(guò)凸輪302的制動(dòng)和可調(diào)機(jī)械元件308引起的搖桿墊322的向下方向轉(zhuǎn)化為搖桿墊320的向上移動(dòng)，接著使閥306打開(kāi)。選擇搖桿304的幾何形狀，以獲得叉狀搖桿墊320和搖桿旋轉(zhuǎn)軸線329之間的距離與搖桿墊322和搖桿旋轉(zhuǎn)軸線329之間的距離的期望比例。在一個(gè)實(shí)施例中，這個(gè)比例可以在大約1:1和大約2:1之間,優(yōu)選地,大約1.3: 1、大約1.4: 1、大約1.5: 1、大約1.6:1或大約1.7:1。
[0117]凸輪302是“同心凸輪(dwell cam)”，這里使用的“同心凸輪”是包括至少5度CA的同心部分(dwell section)(即，具有恒定半徑的凸輪的偏心部部分)。在所表示的實(shí)施例中，同心凸輪302順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(以箭頭Al的方向)。同心凸輪302通常包括基圓部分318和偏心部分326。當(dāng)凸輪302的偏心部分326接觸可調(diào)機(jī)械元件308時(shí)，可調(diào)機(jī)械元件樞轉(zhuǎn)，然后這引起搖桿304圍繞搖桿軸328旋轉(zhuǎn)以提升閥306離開(kāi)其座316。
[0118]偏心部分326包含打開(kāi)坡道330、關(guān)閉坡道332以及同心部分334。同心部分334可以是各種不同的尺寸(即，至少5度CA)，在所表示的實(shí)施例中，將同心部分334的尺寸設(shè)置為匹配在發(fā)動(dòng)機(jī)操作環(huán)境和/或空氣混合模式的全部范圍中需要的最長(zhǎng)可能的閥事件持續(xù)期間(即，最大的閥事件)。為了此處的目的，同心部分334是指凸輪302的偏心部分326的一部分，即使在所表示的實(shí)施例中，同心部分334與凸輪302的基圓部分318同中心。凸輪302的打開(kāi)坡道330的輪廓設(shè)置為足以以期望的速率達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)閥306的期望提升。關(guān)閉坡道332 (或“著落”坡道)的形狀設(shè)置為當(dāng)閥306接近閥座316時(shí)和/或提供可調(diào)液壓挺桿340的回填或重置時(shí)，快速降低閥306的速度，如下面所描述的。可以在與本申請(qǐng)同日申請(qǐng)的名稱為“SPLIT-CYCLE AIR HYBRID ENGINE WITH DWELL CAM (分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī))”的美國(guó)申請(qǐng)N0.13/359，525中發(fā)現(xiàn)有關(guān)同心凸輪的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，在此通過(guò)引用的方式引入該申請(qǐng)全部?jī)?nèi)容。
[0119]可調(diào)機(jī)械元件308用于選擇性地改變閥306的升程以及打開(kāi)和關(guān)閉參數(shù)。在圖3A至3C的實(shí)施例中，可調(diào)機(jī)械元件308包括支承元件336、連接臂338以及可調(diào)液壓挺桿340。
[0120]如圖所示，支承元件336通常具有由相反的第一和第二支承表面342、344限定的大致橢圓形橫截面，每個(gè)支承表面具有大致凸面的輪廓。支承表面342、344可以具有任何不同的橫截面形狀，包括圓形和橢圓形。在一些實(shí)施例中，支承表面342、344可以是具有不同曲率半徑的圓的一部分(例如，從而使得支承表面342具有小于支承表面344的曲率半徑的曲率半徑)。支承元件336選擇性地位于凸輪302和搖桿304之間，這樣第一支承表面342與凸輪302可滑動(dòng)地接合，以及第二支承表面344與搖桿墊322可滑動(dòng)地接合。支承元件336具有在其中形成的一個(gè)或多個(gè)腔體346，例如以減少支承元件336的總質(zhì)量，并由此有助于更快速的制動(dòng)。
[0121]支承元件336通過(guò)至少一個(gè)連接臂338連接至可調(diào)液壓挺桿340。圖示實(shí)施例中的連接臂338為具有近端348和遠(yuǎn)端349的大致圓柱形的臂。在一些實(shí)施例中，連接臂338可以具有1-梁(1-beam)形狀。連接臂338的遠(yuǎn)端349連接至支承元件336，而連接臂338的近端348連接至挺桿340。
[0122]連接臂338可以以各種方式與挺桿340以及支承元件336配合。例如，連接臂338可以用例如螺釘、螺栓、搭扣接合裝置等與挺桿340和/或支承元件336固定配合，可以與挺桿340和/或支承元件336 —體成型，或者可以與挺桿340和支承元件336中之一或全部樞轉(zhuǎn)配合。在圖示的實(shí)施例中，連接臂338與支承元件336 —體成型。連接臂338的近端348具有在其上形成的大致球面球體350。在一些實(shí)施例中，球面球體350可以由圓柱軸承替代。球350的尺寸和其他方面配置為被形成于挺桿340的遠(yuǎn)端的相應(yīng)的插孔352所接收，以便連接臂338可相對(duì)于挺桿340樞轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，連接臂338圍繞實(shí)質(zhì)上橫向于挺桿340縱軸的多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn)。在使用圓柱軸承的實(shí)施例中，連接臂338的旋轉(zhuǎn)可以限于圍繞實(shí)質(zhì)上橫向于挺桿340縱軸的單個(gè)軸來(lái)旋轉(zhuǎn)。連接臂338還可以與挺桿340配合，以便其圍繞樞軸銷、軸或其他連接件旋轉(zhuǎn)。盡管在圖示的實(shí)施例中支承元件336與連接臂338 一體成型，但是，也可以為了將連接臂338配合至挺桿340而使用任何上述技術(shù)使它們樞轉(zhuǎn)連接。
[0123]挺桿340是可調(diào)整的，以便與其連接的連接臂338和支承元件336可以選擇性地朝凸輪302和搖桿304前進(jìn)或回縮(即在橫向方向上)。
[0124]在一個(gè)實(shí)施例中，挺桿340配置為在連接臂338和支承元件336上施加拉力和推力。例如，挺桿340可以限定可滑動(dòng)接收活塞的內(nèi)部腔室?；钊c腔室內(nèi)表面形成密封，以便由此限定第一和第二流體腔，在活塞的每一側(cè)有一個(gè)腔?；钊僮餍缘剡B接至插孔352和/或連接臂338，以便活塞的線性運(yùn)動(dòng)賦予連接臂相應(yīng)的線性運(yùn)動(dòng)。在挺桿340內(nèi)限定的第一和第二流體腔選擇性地填充和排出液壓流體，以使活塞朝凸輪302和搖桿304移動(dòng)或遠(yuǎn)離凸輪302和搖桿304移動(dòng)(并由此使支承元件336移動(dòng))。
[0125]可替代地，挺桿340可以僅配置為對(duì)支承元件336施加推力，在這種情況下，由凸輪、搖桿和/或一個(gè)或多個(gè)偏置彈簧施加的力用于迫使支承元件336進(jìn)入回縮位置。例如，挺桿340可以包括第一和第二圓柱形的可伸縮的兩部分，其限定它們各自內(nèi)部之間的流體腔。當(dāng)制動(dòng)挺桿340時(shí)，可以將流體從流體腔放入液壓蓄液器，液壓蓄液器允許第一和第二可伸縮的兩部分相對(duì)于彼此并朝彼此滑動(dòng)，從而減少挺桿340的總長(zhǎng)度L。在一個(gè)實(shí)施例中，挺桿可以在與液壓回路保持溝通的情況下由電磁閥和止回閥制動(dòng)，該液壓回路包括流體腔和蓄液器。為了保持回路中的液壓流體，電磁閥可以維持在關(guān)閉位置。只要電磁閥維持關(guān)閉，挺桿340的長(zhǎng)度L就實(shí)質(zhì)上維持恒定。當(dāng)電磁閥臨時(shí)打開(kāi)時(shí)，回路局部地排液,使得挺桿340部分或全部折疊，從而減少其長(zhǎng)度L。當(dāng)電磁閥再次關(guān)閉時(shí)，蓄液器選擇性地回填挺桿340，這引起其線性展開(kāi)以便增加其總長(zhǎng)度L。
[0126]盡管圖示的實(shí)施例包括液壓挺桿340，以使連接臂338和支承元件336前進(jìn)和/或回縮，但是，在不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，也可以為了這個(gè)目的而采用其他各種機(jī)構(gòu)。例如，可以使用氣動(dòng)的、機(jī)械的、電動(dòng)的、和/或電磁的制動(dòng)器，以對(duì)連接臂338和/或支承元件336賦予運(yùn)動(dòng)。如在下面進(jìn)一步所述，可以機(jī)械地鎖定和液壓制動(dòng)挺桿340 (BP,可以使用液壓系統(tǒng)以接合或解除機(jī)械鎖定裝置)。
[0127]在操作中，當(dāng)凸輪軸(凸輪302安裝至其)被發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，凸輪302順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，當(dāng)凸輪302的基圓部分318與支撐元件336接合時(shí)，搖桿304保持在“全部關(guān)閉”位置，在該位置，叉狀搖桿墊320對(duì)閥306不施加足夠的提升力以克服閥彈簧的偏置，因此，閥306保持關(guān)閉。在圖示的實(shí)施例中，設(shè)置支撐元件336的厚度和凸輪302與搖桿304之間的間隔的尺寸，以便甚至當(dāng)支承元件336的最厚的部分位于凸輪302的基圓部分318與搖桿304之間時(shí)，閥306仍保持關(guān)閉。
[0128]如圖3B所示，在凸輪的一部分旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，凸輪302的偏心部分326與支承元件336的第一支承表面342接合。偏心部分326對(duì)支承元件336賦予向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致連接臂338圍繞挺桿340的遠(yuǎn)端按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。當(dāng)連接臂338旋轉(zhuǎn)時(shí)，支承元件336的一些或全部的向下運(yùn)動(dòng)賦予給搖桿304，該搖桿304與支承元件336的第二支承表面344接合。這引起搖桿304的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而有效于提升閥306離開(kāi)座316。因?yàn)橹С斜砻?42、344是彎曲的，以致支承元件336沿其長(zhǎng)度具有可變化的厚度，可以通過(guò)改變支承元件336插入凸輪302與搖桿304之間的程度來(lái)控制閥306提升的程度。例如，在圖3B中，插入支承元件336，以致其最厚的部分置于搖桿墊322的最厚部分與凸輪302之間，由此賦予閥306最大的提升。如下面所闡述的，通過(guò)在挺桿340的方向稍微縮回支承元件336來(lái)達(dá)到減少閥升程。由于在圖3B中電磁閥(未示出)是關(guān)閉的，所以挺桿340的長(zhǎng)度L實(shí)質(zhì)上保持恒定，并且賦予支承元件336的一些或全部運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移至閥306，提升其脫離座316。換句話說(shuō)，在挺桿340保持長(zhǎng)度不變的情況下，閥306的運(yùn)動(dòng)將取決于凸輪302輪廓的形狀。
[0129]如圖3所示，在凸輪302的關(guān)閉坡道332到達(dá)支承元件336之前，閥機(jī)構(gòu)300能夠關(guān)閉閥，并且能夠減少閥306打開(kāi)的程度。例如，可以對(duì)電磁閥進(jìn)行制動(dòng)，以允許從挺桿340的流體腔突然釋放液壓流。當(dāng)允許流體放出挺桿340時(shí)，以箭頭A2方向作用在支承元件336上的擠壓力有效于推動(dòng)支承元件336遠(yuǎn)離凸輪302和搖桿304，壓縮或折疊挺桿340并且迫使液壓流經(jīng)過(guò)打開(kāi)的電磁閥。該擠壓力是由閥彈簧在順時(shí)針?lè)较蚱珘簱u桿304的力加上凸輪偏心部分326在順時(shí)針?lè)较蝽斪≈С性?36旋轉(zhuǎn)的力的結(jié)合力而產(chǎn)生。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，該擠壓力可以僅僅是作用在支承元件336上的力的次要部分，并且，可以設(shè)置支承元件336的形狀，以致凸輪302的大部分的力向下施加在搖桿墊322上，反之亦然。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，可以通過(guò)調(diào)整液壓流被允許從挺桿340放出的程度來(lái)控制強(qiáng)迫支承元件336從凸輪302與搖桿304之間出來(lái)的程度，以及由此控制閥306允許關(guān)閉的程度。換句話說(shuō)，如果電磁閥短暫地打開(kāi)，然后立即關(guān)閉，則挺桿340將僅僅折疊至與從流體腔移動(dòng)的流體量相對(duì)應(yīng)的程度，在這種情況下，閥306將僅僅部分地關(guān)閉。當(dāng)需要調(diào)整閥306的提升高度時(shí)，這可以是可期望的?？蛇x擇地，為了使挺桿340壓縮足夠多以允許閥306全部關(guān)閉，可以讓電磁閥打開(kāi)足夠長(zhǎng)的周期。
[0130]在將挺桿340配置為對(duì)連接臂338和支承元件336推動(dòng)和拉動(dòng)的實(shí)施例中，可以對(duì)挺桿340進(jìn)行控制，以主動(dòng)地拉動(dòng)支承元件336遠(yuǎn)離凸輪302和搖桿304，而不是依靠前述擠壓力。
[0131]在圖3C中，支承元件336顯示為從凸輪30和搖桿304回縮足夠遠(yuǎn)，這樣對(duì)于將被實(shí)際提升離開(kāi)座316的閥306來(lái)說(shuō)，從凸輪302的偏心部分336賦予搖桿304不充足的運(yùn)動(dòng)，因而閥306關(guān)閉或者保持關(guān)閉。因此，閥機(jī)構(gòu)300提供允許可變閥制動(dòng)的空轉(zhuǎn)的特性(即，容許閥306在比凸輪302的輪廓所提供的時(shí)間更早地關(guān)閉)。此外，閥機(jī)構(gòu)300容許改變對(duì)閥306的提升，例如，通過(guò)改變流體從挺桿340排出的程度以及因而允許閥打開(kāi)或關(guān)閉的程度。閥機(jī)構(gòu)300因而被配置為將凸輪運(yùn)動(dòng)傳遞至閥306，將僅一部分凸輪運(yùn)動(dòng)傳遞至閥306，或者不將任何凸輪運(yùn)動(dòng)傳遞至閥306。
[0132]可調(diào)機(jī)械元件308還可以配置為占據(jù)任何空隙，該空隙例如由于熱膨脹和收縮、部件磨損等而可能存在于閥機(jī)構(gòu)300中。為了此處的目的，術(shù)語(yǔ)“閥空隙”或“空隙”定義為當(dāng)閥306完全就位時(shí)，閥機(jī)構(gòu)300內(nèi)存在的總間隙。閥空隙等于閥機(jī)構(gòu)300的所有單獨(dú)的閥機(jī)構(gòu)元件(即，制動(dòng)元件和支承元件)之間所有單獨(dú)的間隙的總貢獻(xiàn)。在閥機(jī)構(gòu)300中，支承元件336朝凸輪302和搖桿304偏置，以致閥機(jī)構(gòu)300中可能存在的任何空隙被逐漸增加的支承元件336的厚度所占據(jù)。該偏置力可以相對(duì)地低，這樣一旦支承元件336占據(jù)空隙，支承元件336就不進(jìn)一步朝凸輪302或搖桿304前進(jìn)，除非被制動(dòng)以打開(kāi)閥306。以這種方式，在應(yīng)該關(guān)閉閥306的周期里，在不打開(kāi)閥306的情況下占據(jù)空隙。可以以各種不同方式提供偏置力，例如，液壓地、通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彈簧或者通過(guò)眾所周知的一體連接至挺桿的液壓空隙調(diào)節(jié)器來(lái)提供。
[0133]圖4A至圖4D圖示鎖定膝狀挺桿440的一個(gè)實(shí)施例，其可用于替換上述液壓挺桿340，以選擇性地推進(jìn)和/或回縮連接臂338和支承元件336。如圖4A至圖4B所示，挺桿440通常包括可滑動(dòng)地設(shè)置在空隙氣缸435中的外殼體433，以便在它們之間限定可變體積、充油、空隙充氣部437。鎖定膝狀接合頭由大腿節(jié)(femur)479限定，并且，在外殼體433內(nèi)設(shè)置小腿節(jié)(shin)439。大腿節(jié)479和小腿節(jié)439限定的鎖定膝狀接合頭設(shè)置在外殼體433內(nèi)。膝狀接合頭的彎曲由液壓制動(dòng)活塞441和大腿節(jié)支撐平臺(tái)443控制/限制。小腿節(jié)439的遠(yuǎn)端445與底部451連接，底部451由相對(duì)的導(dǎo)向板453沿實(shí)質(zhì)上線性的路徑可滑動(dòng)地引導(dǎo)。底部451的遠(yuǎn)端455可以與上述連接臂338連接，或者可替換地，可以與上述支承元件336直接連接。
[0134]大腿節(jié)479具有大致矩形的橫截面并且包括中心部分457、近端459和遠(yuǎn)端461。大腿節(jié)479的近端459是弧形的，以便形成拉長(zhǎng)的半圓柱形邊緣463。半圓柱形邊緣463容納在形成于大腿節(jié)支撐平臺(tái)443的垂直部467中的相對(duì)應(yīng)的半圓柱形插槽465,進(jìn)而固定配合外殼體433。因此，大腿節(jié)479相對(duì)于平臺(tái)443和外殼體433是可旋轉(zhuǎn)的。平臺(tái)433包括基部469，其配置為限制大腿節(jié)479可以旋轉(zhuǎn)的范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置基部469的尺寸和位置，以便大腿節(jié)479和外殼體433之間的角度A (圖4C)可以不小于大約8度。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，大腿節(jié)479的半圓柱形邊緣463可以具有大于大腿節(jié)479中心部457的厚度，并且可以將半圓柱形插槽465的側(cè)壁延伸，以便將邊緣463控制在插槽465內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)“半圓柱形”不限于具有恒定半徑的形狀或恰好形成圓柱形的一半的形狀，而是包含多種類似的形狀。另外，這里所描述的任何半圓柱形的凸-凹接口可以用可相比的連接機(jī)構(gòu)來(lái)代替，例如，球窩接合頭、萬(wàn)向接合頭、連續(xù)可變接合頭、銷和套管接合頭等。
[0135]小腿節(jié)439也具有大致矩形的橫截面并且包括中心部分471、近端473和遠(yuǎn)端445。小腿節(jié)439的近端473是弧形的，以便形成拉長(zhǎng)的半圓柱形邊緣475。半圓柱形邊緣475容納在形成于大腿節(jié)479的遠(yuǎn)端461中的相對(duì)應(yīng)的半圓柱形插槽477中，以便小腿節(jié)439相對(duì)于大腿節(jié)479是可旋轉(zhuǎn)的。同樣地，底部451具有大致矩形的橫截面并且包括用于與形成于小腿節(jié)439的遠(yuǎn)端445中的相對(duì)應(yīng)的插槽483相配合的弧形近端481，以便底部451可相對(duì)其旋轉(zhuǎn)。如圖4C和圖4D所示，還可以顛倒小腿節(jié)439和底部451的凸/凹關(guān)系，正如鎖定膝狀挺桿440的任何其他組件的凸/凹關(guān)系可以顛倒一樣。底部451還包括在其遠(yuǎn)端455上形成的配合特征(例如，圖4A至圖4B所示的凸形突出部或圖4C至圖4D所示的凹形容納部)，用于連接上述連接臂338或支承元件336?？商娲兀С性?36可以與底部451 —體成型。如圖4B所示，底部451可選擇地包括與各個(gè)閥捕獲活塞487連接的側(cè)耳485，下面進(jìn)一步描述其操作。
[0136]液壓制動(dòng)活塞441往復(fù)地并且密封地置于在外殼體433的側(cè)壁中形成的圓柱形內(nèi)孔489中，并且定位為與大腿節(jié)479或小腿節(jié)439接合，優(yōu)選地位于大腿節(jié)479和小腿節(jié)439彼此之間可旋轉(zhuǎn)連接的“膝關(guān)節(jié)”處。液壓控制回路(未示出)與液壓制動(dòng)活塞441連接，以便可以選擇性地施加和釋放起使活塞441朝“膝關(guān)節(jié)”推動(dòng)作用的液壓壓力。
[0137]在操作中，現(xiàn)在參考圖4C和圖4D的示意圖，鎖定膝狀挺桿440具有兩種一般配置。圖4C表示挺桿440的延伸配置，其中大腿節(jié)479頂住大腿節(jié)支撐平臺(tái)443的基部469旋轉(zhuǎn)，以便大腿節(jié)479與外殼體433形成相對(duì)小的角度A (例如，大約8度)?？刂埔簤嚎刂苹芈?未示出)，以維持施加在液壓制動(dòng)活塞441上的液壓壓力，以便活塞441在箭頭Al的方向上對(duì)“膝關(guān)節(jié)”(例如，如圖所示的大腿節(jié)479)施加吸持力。當(dāng)在圖示箭頭A2的方向施加側(cè)向力時(shí)(例如，當(dāng)凸輪的偏心部分接觸與底部451末端相連接的支承元件時(shí)),該力防止膝關(guān)節(jié)連接起來(lái)。
[0138]如圖4D所示，當(dāng)需要比發(fā)動(dòng)機(jī)閥的相對(duì)應(yīng)的凸輪所要求的時(shí)間更早地關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)閥時(shí)(例如，通過(guò)從上述凸輪和搖桿之間回縮支承元件)，將鎖定膝狀挺桿440轉(zhuǎn)換為回縮配置，如圖4D中所示。當(dāng)要求提前關(guān)閉閥時(shí)，打開(kāi)電磁閥或液壓控制回路中的其他控制閥，以允許將液壓制動(dòng)活塞441保持在適當(dāng)位置的流體流入蓄液器。一旦打開(kāi)控制閥，由凸輪和搖桿在箭頭A2方向上施加在底部451上的力的橫向分量迫使大腿節(jié)-小腿節(jié)接合頭接合起來(lái)，驅(qū)動(dòng)液壓制動(dòng)活塞441向上并且迫使液壓流體經(jīng)過(guò)控制閥并進(jìn)入蓄液器。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)完全接合時(shí)，大腿節(jié)479相對(duì)于外殼體433形成35度角。一旦凸輪的偏心部分已經(jīng)旋轉(zhuǎn)過(guò)搖桿時(shí)，蓄液器重新填充位于液壓制動(dòng)活塞441上方的流體腔并且關(guān)閉控制閥，鎖定挺桿440再次處于延伸配置。
[0139]大腿節(jié)支撐平臺(tái)443的基部469防止大腿節(jié)479和小腿節(jié)439 “過(guò)系數(shù)(over-1ndexed)”(例如,接合起來(lái)以致圖4C和圖4D中的角A是O度或負(fù)角),這限定最小角A。但是，在可替換實(shí)施例中，可以將大腿節(jié)支撐平臺(tái)443設(shè)置為不同的形狀或完全忽略形狀，以便大腿節(jié)479和小腿節(jié)439可以過(guò)系數(shù)。例如，可以對(duì)大腿節(jié)479和小腿節(jié)439進(jìn)行定位，以便大腿節(jié)479的中央縱軸與小腿節(jié)439的中央縱軸共線。在此實(shí)施例中，在大腿節(jié)479的與液壓制動(dòng)活塞441相對(duì)的側(cè)面上設(shè)置第二液壓制動(dòng)活塞，以便當(dāng)需要空轉(zhuǎn)時(shí)主動(dòng)彎曲膝關(guān)節(jié)。
[0140]當(dāng)液壓制動(dòng)活塞441是“非鎖定的”以允許大腿節(jié)479和小腿節(jié)439接合時(shí)，由與底部451連接的閥捕獲活塞487 (圖4B)控制接合率(以及因而的收回支承元件和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)閥的比率)以用于至少一部分的閥關(guān)閉事件。閥捕獲活塞487設(shè)置在形成于外殼體433的相對(duì)應(yīng)的閥捕獲活氣缸490中。閥捕獲活氣缸490具有形成于其側(cè)壁中的一個(gè)或多個(gè)孔497并且由液壓流體填充這些孔。當(dāng)通過(guò)回縮底部451驅(qū)動(dòng)閥捕獲活塞487進(jìn)入閥捕獲活氣缸490時(shí)，氣缸490中容納的液壓流體通過(guò)孔497射出。當(dāng)活塞487更深入地前進(jìn)進(jìn)入氣缸490時(shí)，活塞487逐步堵塞孔497，限制液壓流體能夠流出氣缸490的比率。這個(gè)限制率有效放慢了活塞487的運(yùn)動(dòng)，最終減少了發(fā)動(dòng)機(jī)閥的關(guān)閉速度。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，對(duì)孔497的尺寸、形狀以及位置進(jìn)行設(shè)置，以便當(dāng)閥接近其相對(duì)應(yīng)的閥座時(shí)，極大地降低發(fā)動(dòng)機(jī)閥的速度，從而“捕獲”閥并且防止其撞擊閥座和損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。盡管圖示的實(shí)施例中顯示了兩個(gè)閥捕獲氣缸490和活塞487組合，但是在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以采用任何數(shù)量，例如，零個(gè)、一個(gè)或超過(guò)兩個(gè)。
[0141]在鎖定膝狀挺桿440的整個(gè)操作中，外殼體433保持滑動(dòng)地設(shè)置在空隙氣缸435中，其相對(duì)于挺桿440所使用的閥機(jī)構(gòu)保持固定位置。因此，施加至空隙充氣部437的增壓的液壓流體有效地使外殼體433(以及與其間接連接的支承元件)朝凸輪和搖桿偏置。因此，挺桿440提供自動(dòng)的閥空隙調(diào)節(jié)特性，通過(guò)該特性，閥機(jī)構(gòu)中存在的空隙由支承元件336的漸變的厚度所占據(jù)。
[0142]另外，外殼體433的表面區(qū)域限定空隙充氣部437并且在其上施加液壓壓力以使間隙最小化，該表面區(qū)域明顯大于制動(dòng)活塞441頂部的表面區(qū)域(例如，2比1、3比1、4比I或更大)，在制動(dòng)活塞441頂部的表面區(qū)域上，施加液壓壓力以將挺桿鎖定于其延伸配置。由于這明顯較大的表面區(qū)域，箭頭A2方向上的空隙充氣部437的剛度比箭頭Al方向上的液壓控制回路的剛度大得多。而且，箭頭A2方向上的空隙充氣部的剛度接近純粹的機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)的剛度。
[0143]鎖定膝狀挺桿440提供了很多優(yōu)勢(shì)。例如，由大腿節(jié)479和小腿節(jié)439形成的連桿機(jī)構(gòu)在制動(dòng)活塞441提供可變的機(jī)械優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)有關(guān)于:I)使挺桿440從回縮配置開(kāi)始延伸所需要的力，以及2)使挺桿440保持在延伸配置所需要的力。當(dāng)處于延伸配置時(shí)，閥機(jī)構(gòu)(在圖4C和4D的箭頭A2方向)對(duì)挺桿440施加的大多數(shù)橫向力經(jīng)過(guò)膝關(guān)節(jié)接合頭縱向引導(dǎo)進(jìn)入大腿節(jié)支撐平臺(tái)443的垂直部467。因此，僅有一小部分由閥機(jī)構(gòu)施加的力成為與液壓制動(dòng)活塞441施加的保持力相反的力(在箭頭Al的方向)。另外，由各種不同的半圓柱形球窩接合頭(463，465，475，477，481，483)限定的大的配合表面區(qū)域提供大量的摩擦，該摩擦對(duì)抗連桿機(jī)構(gòu)的接合。因此，該摩擦力有助于液壓制動(dòng)活塞441使挺桿440維持在延伸配置。所以，為了使挺桿440保持在延伸配置而需要由液壓制動(dòng)活塞441對(duì)膝關(guān)節(jié)施加的力的量相對(duì)地小。這允許使用小的液壓制動(dòng)活塞441和相對(duì)應(yīng)的小體積的液壓流體，這使得制動(dòng)液壓活塞441非常快。由于當(dāng)與挺桿440連接的支承元件與凸輪的基圓相接觸時(shí)，挺桿440僅需要回到延伸配置，使膝關(guān)節(jié)接合回延伸位置需要相對(duì)小的力，并且小的液壓制動(dòng)活塞441仍然足夠。
[0144]有利地，鎖定膝狀挺桿440還有利地提供了液壓機(jī)械空轉(zhuǎn)系統(tǒng)。盡管(通過(guò)液壓制動(dòng)活塞441和相關(guān)聯(lián)的空轉(zhuǎn)回路)液壓地制動(dòng)挺桿440，通過(guò)機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)(大腿節(jié)479、小腿節(jié)439等)提供挺桿440的實(shí)際鎖定和縱向支撐。鎖定功能的機(jī)械性質(zhì)結(jié)合非常堅(jiān)硬的空隙充氣部437，顯著提供了比在純粹的液壓系統(tǒng)中更多的剛度。因此，用較低質(zhì)量的組件仍然可以獲得足夠的剛度，其能夠比較重和較龐大的替代物快得多地被制動(dòng)。所以，鎖定膝狀挺桿440允許對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)閥快速而一致的制動(dòng)。
[0145]盡管圖3A至圖3C的支承元件336顯示為具有大致橢圓形橫截面，但是在不背離本發(fā)明范圍的情況下，支承元件可以具有各種其他橫截面。圖5A至圖5C表示了支承元件的各種示例性實(shí)施例。
[0146]在圖5A中，支承元件536A具有形成第一和第二支承表面542A、544A的四分之一圓周或“魚(yú)翅”形橫截面。支承元件536A還包括用于減少其質(zhì)量的腔室546A。
[0147]在圖5B中，支承元件536B具有楔形的橫截面，其限定第一和第二支承表面542B、544B。第二支承表面544B還包括至少一個(gè)腔室546B。
[0148]在圖5C中，支承元件536C具有圓形的橫截面，其限定第一和第二支承表面542C、544C。支承元件536C還包括至少一個(gè)腔室546C。
[0149]圖6A至圖6C表示與連接臂638—體成型的支承元件636的另一個(gè)示例性實(shí)施例，其與這里所公開(kāi)的閥機(jī)構(gòu)一起使用。如圖所示，支承元件636具有限定第一和第二支承表面642、644的大致楔形輪廓。第一和第二腔室646、647形成在支承元件636的相反的表面上，其限定它們之間的連接臂基部。盡管不需要，但是腔室646、647可以有利地減少支承元件636的質(zhì)量。連接臂638與支承元件636 —體成型并且從由腔室646、647限定的連接臂基部延伸。例如，在連接臂638的末端上形成球面球體或氣缸650，其例如用于與可調(diào)節(jié)挺桿中相對(duì)應(yīng)的插孔相配合。
[0150]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是，可以對(duì)這里所公開(kāi)的支承元件的尺寸、形狀和材料進(jìn)行選擇，以使支承元件的總質(zhì)量最小化并且使其結(jié)構(gòu)剛性最大化。
[0151]這里所公開(kāi)的任何閥機(jī)構(gòu)組件還可以包括用于減少其接合表面之間摩擦的各種特征。例如，如圖7A至圖7C所示，支承元件可以具有一個(gè)或多個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在其上的滾子。在圖7A中，在支承元件736A的第一支承表面742A上設(shè)置第一凸輪側(cè)面滾子754A，其用于減少支承元件736A與凸輪之間的摩擦。當(dāng)凸輪頂住第一支承表面742A在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，滾子754A在逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，所以減少支承元件736A和凸輪之間的摩擦。盡管在圖示的實(shí)施例中設(shè)置了僅一個(gè)滾子754A，但是在不背離本發(fā)明范圍的情況下，還可以在第一支承表面設(shè)置多個(gè)滾子。
[0152]在圖7B中，在第二支承表面744B上設(shè)置第二搖桿側(cè)面滾子756B，其用于減少支承元件736B和搖桿之間的摩擦。當(dāng)搖桿打開(kāi)閥并且頂住第二支承表面744B逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾子756B在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。類似地，當(dāng)搖桿關(guān)閉閥并且頂住第二支承表面744B順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾子756B在逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。滾子756B的相反的旋轉(zhuǎn)減少了支承元件736B與搖桿之間的摩擦。盡管在圖示的實(shí)施例中設(shè)置了僅一個(gè)滾子756B，但是在不背離本發(fā)明范圍的情況下，還可以在第二支承表面設(shè)置多個(gè)滾子。
[0153]在圖7C中，設(shè)置兩個(gè)滾子754C、756C，在支承表面742C、744C上各一個(gè)，用于減少支承元件736C與凸輪和搖桿之間的摩擦。對(duì)滾子754C、756C的操作與上述滾子754A、754B的操作實(shí)質(zhì)上相同。在圖示的實(shí)施例中，滾子754C、756C經(jīng)由第一和第二輪軸758C、760C可旋轉(zhuǎn)地安裝于支承元件736C。滾子754C、756C可以鄰近于在支承元件736C中形成的腔室746C安裝。這可以允許由凸輪接收并轉(zhuǎn)移到凸輪側(cè)面滾子754C的潤(rùn)滑液滴入或噴入腔室746C。一旦進(jìn)入腔室746C，搖桿側(cè)面滾子756C可以接收流體并且最終提供給搖桿和支承元件的接合表面。
[0154]如圖8所示，在另一個(gè)實(shí)施例中，閥機(jī)構(gòu)800可以包括搖桿804，其具有自身的滾子862，滾子862取代搖桿墊可旋轉(zhuǎn)地安裝。滾子862可旋轉(zhuǎn)地安裝在輪軸864上并且配置為順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這取決于搖桿804的運(yùn)動(dòng)。因此，滾子862減少了支承元件836與搖桿804之間的摩擦。
[0155]這里所公開(kāi)的閥機(jī)構(gòu)還可以包括其他摩擦減少的特征。例如，可以對(duì)其各種組件的表面施加摩擦減少涂層。作為另一個(gè)示例，可以在支承元件中形成一個(gè)或多個(gè)液體護(hù)套，用于通過(guò)形成于支承表面的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口向支承表面供給潤(rùn)滑液。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，也可以采用各種摩擦減少特征的組合。
[0156]在凸輪驅(qū)動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，凸輪的關(guān)閉或著陸坡道通常決定當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)閥接觸其座的速度。如果閥早于凸輪所要求的時(shí)間關(guān)閉，但是(即，通過(guò)在關(guān)閉坡道到達(dá)搖桿前制動(dòng)空轉(zhuǎn)系統(tǒng))，閥可以在閥彈簧的剛度作用下不期望地“自由下落”。這可以導(dǎo)致閥沖擊閥座，對(duì)閥、座和/或閥機(jī)構(gòu)的其它組件產(chǎn)生損壞。因此，可能需要控制閥關(guān)閉的速率。
[0157]在上面公開(kāi)的閥機(jī)構(gòu)300、800中的任何一個(gè)中，支承元件336、836本身的形狀可以用于控制讓閥關(guān)閉的速率。換句話說(shuō)，支承元件的支承表面可以充當(dāng)關(guān)閉坡道，并且，通過(guò)控制支承元件從凸輪和搖桿之間收回的速率，同樣可以控制閥關(guān)閉的速率。
[0158]可替代地或者另外，這里所公開(kāi)的任何閥機(jī)構(gòu)可以包括閥座控制裝置或“閥捕獲器”，以便當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，在閥接近閥座時(shí)快速減少閥的速度。圖9A至圖9C表示根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的示例性實(shí)施例，其包括一個(gè)或多個(gè)閥座控制裝置。[0159]如圖9A所示，閥機(jī)構(gòu)900A包括搖桿904A，其通常包括三個(gè)徑向延伸966A、968A、970A。第一延伸966A包括用于接合閥906A的叉狀搖桿墊920A。第二延伸968A包括用于接合支承元件936A的搖桿墊922A。第三延伸970A與閥座控制裝置972A相連接。
[0160]在圖示的實(shí)施例中，閥座控制裝置972A是可折疊液壓挺桿。該挺桿可以包括主孔，其允許將流體從在挺桿內(nèi)形成的流體腔相對(duì)自由地釋放。挺桿還可以包括小于主孔的次孔，次孔配置為限制允許流體從流體腔流出的速率。在使用中，當(dāng)閥在關(guān)閉事件過(guò)程中接近閥座時(shí)，可以關(guān)閉主孔。流體可以僅經(jīng)過(guò)更小的次孔從可折疊挺桿流出，并且因此以慢得多的速率流出。這個(gè)在流體從流體腔室流出的速率的減少引起搖桿相對(duì)應(yīng)的減速，并且由此引起閥的減速。
[0161]可以以各種不同的方式關(guān)閉主孔。例如，可以制動(dòng)高速電磁閥以“關(guān)閉”主孔?？商娲鼗蛘吡硗?，當(dāng)閥通過(guò)移動(dòng)活塞或可折疊挺桿的其他組件關(guān)閉時(shí)，主孔可以變?yōu)槎氯?。有關(guān)閥座控制裝置的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以在2009年I月22日提交的名稱為“SEATING CONTROLDEVICE FOR A VALVE FOR A SPLIT-CYCLE ENGINE (用于分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的閥的閥座控制裝置)”的美國(guó)專利公開(kāi)N0.2010/0180875中找到，該專利的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。
[0162]可以以相對(duì)于彼此的不同角度放置搖桿的各種徑向延伸，以獲得為了成功操作而需要的間隙和杠桿作用。例如，如圖9B所示，閥機(jī)構(gòu)900B包括搖桿904B，其中第三延伸970B被定位成與第一和第二延伸966B、968B以及與搖桿904B的旋轉(zhuǎn)軸線成稍微不同的角度。例如當(dāng)閥桿或閥頭需要額外的間隙時(shí)，或者當(dāng)需要將閥座控制裝置972B置于接近于可調(diào)機(jī)械元件908B的挺桿940B (即，為了更早地規(guī)定或布置液壓管路和/或液壓控制)時(shí)，可以使用這種幾何形狀。
[0163]圖9C表示閥機(jī)構(gòu)900C的另一個(gè)實(shí)施例，其中閥座控制裝置972C與僅具有第一和第二徑向延伸966C、968C的搖桿904C接合。在圖示的實(shí)施例中，叉狀搖桿墊920C具有增加的長(zhǎng)度，以便當(dāng)跨坐閥桿時(shí)，其相對(duì)的叉狀部分延伸過(guò)閥桿912C和閥906C的閥接頭組件914C。閥座控制裝置972C與叉狀搖桿墊920C的相對(duì)的叉狀部分的底面接合，在底面處，叉狀部分延伸超過(guò)閥桿912C。當(dāng)需要減少搖桿904C的尺寸和質(zhì)量時(shí)，這個(gè)搖桿904C的實(shí)施例是期望的。
[0164]在圖3A至圖3C中的閥機(jī)構(gòu)300中，通過(guò)設(shè)置在凸輪和搖桿之間的一個(gè)或多個(gè)元件達(dá)到空轉(zhuǎn)功能。但是，這并不總是如此。例如，還可以通過(guò)設(shè)置在可調(diào)基座的第一和第二部分之間的一個(gè)或多個(gè)元件達(dá)到空轉(zhuǎn)，搖桿安裝在可調(diào)基座上，以便可以調(diào)整凸輪和搖桿樞軸點(diǎn)之間的距離。圖1OA圖示出具有這樣配置的閥機(jī)構(gòu)1000的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，閥機(jī)構(gòu)1000包括凸輪1002、搖桿1004、閥1006以及包含有支承元件1036的可調(diào)機(jī)械元件1008。搖桿1004安裝在搖桿軸1028上，搖桿軸1028具有形成于其中的矩形孔洞1092。將孔洞1092的尺寸設(shè)置為可滑動(dòng)地接收設(shè)置在剛性固定的搖桿支撐(未示出)上的矩形突出物1094。矩形突出物1094相對(duì)于凸輪1002具有固定位置，因而可以引導(dǎo)搖桿1004的垂直移動(dòng)并且限制搖桿1004可調(diào)節(jié)樞軸點(diǎn)的程度。
[0165]支承元件1036設(shè)置在搖桿基座1096的可相對(duì)于彼此移動(dòng)的相反的兩部分1091、1093之間，以便支承元件1036的滑動(dòng)有效調(diào)整基座1096的高度H。在圖示的實(shí)施例中，支承元件1036具有楔形橫截面，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以使用各種不同的橫截面?？梢栽O(shè)置多個(gè)滾子軸承1098以便有助于支承元件1036相對(duì)于基座1096滑動(dòng)。另外，在圖示的實(shí)施例中，搖桿基座1096的上半部分1091延伸經(jīng)過(guò)搖桿1004中的插槽1095，以與搖桿軸1028整體連接。對(duì)插槽1095的尺寸進(jìn)行設(shè)置，以便接收搖桿基座1096的上半部分1091并且容許在閥事件過(guò)程中搖桿1004的樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0166]在操作中，當(dāng)安裝有凸輪的凸輪軸被發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，凸輪1002順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)凸輪1002的基圓部分1018與搖桿1004接合時(shí)，搖桿1004保持在下述位置:在該位置，叉狀搖桿墊1020不對(duì)閥1006施加足夠的提升力以克服閥彈簧的偏置，因此，閥1006保持關(guān)閉在其閥座上。
[0167]當(dāng)凸輪1002旋轉(zhuǎn)時(shí)，其同心的偏心部分1026與搖桿1004接合。偏心部分1026對(duì)搖桿1004賦予向下的力，引起其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)并且提升閥1006離開(kāi)其閥座，直到偏心部分1026旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)搖桿1004或者直到要求空轉(zhuǎn)功能。
[0168]如上所述，可調(diào)挺桿1040用于當(dāng)要求空轉(zhuǎn)功能時(shí)(B卩，當(dāng)需要在凸輪1002的關(guān)閉坡道1032到達(dá)搖桿1004之前關(guān)閉閥1006時(shí)或者當(dāng)需要減少閥1006打開(kāi)的程度時(shí))，從基座1096部分或全部收回支承元件1036。當(dāng)收回支承元件1036時(shí)，凸輪1002和閥彈簧對(duì)搖桿1004施加的向下的力引起基座1096的上部分1091和與其連接的搖桿軸1028從凸輪1002移開(kāi)。換句話說(shuō)，當(dāng)搖桿軸1028相對(duì)于插過(guò)孔洞1092的固定突出物1094滑動(dòng)時(shí)，搖桿1004的樞軸點(diǎn)向下移動(dòng)。
[0169]當(dāng)支承元件1036從基座1096收回足夠遠(yuǎn)時(shí)，從凸輪1002對(duì)搖桿1004賦予對(duì)于使閥1006實(shí)際提升離開(kāi)其座來(lái)說(shuō)并不充足的運(yùn)動(dòng)，因此閥1006關(guān)閉或保持關(guān)閉。因此，閥機(jī)構(gòu)1000提供空轉(zhuǎn)特征，該空轉(zhuǎn)特征允許可變閥制動(dòng)(即，允許閥1006在比由凸輪1002的輪廓提供的時(shí)間更早地關(guān)閉)。此外，閥機(jī)構(gòu)1000允許例如通過(guò)改變支承元件1036從基座1096收回或插入基座1096的程度來(lái)改變閥1006的升程。
[0170]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，可以調(diào)整楔形支承元件1036的角度，以改變施加在挺桿1040上的閥機(jī)構(gòu)力的大小和/或完成空轉(zhuǎn)所需要的挺桿行程的量。例如，當(dāng)楔形的角度接近零時(shí)，挺桿1040上的軸向力減少，但是挺桿1040需要的行程的量增加。類似地，當(dāng)楔形的角度接近90度時(shí)，挺桿1040上的軸向力增加，但是需要的行程的量減少。更高的軸向力需要使用更大、更堅(jiān)固的挺桿。更長(zhǎng)的挺桿行程減少系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間，因?yàn)樗酶L(zhǎng)的時(shí)間來(lái)制動(dòng)挺桿。另外，更短的行程減少了有效質(zhì)量，這導(dǎo)致更高的制動(dòng)速度，而更長(zhǎng)的行程增加了有效質(zhì)量，這導(dǎo)致更低的制動(dòng)速度。支承元件1036的楔形形狀允許將這些參數(shù)最優(yōu)化，以便在有關(guān)響應(yīng)時(shí)間方面不犧牲太多的情況下，可以使用合理尺寸的挺桿。挺桿1040的行程范圍在等于將要失去的閥升程的量的下限值與等于將要失去的閥升程的量的大約2至3倍的上限值之間。楔形的角度范圍在大約零度到大約25度之間，優(yōu)選為大約20度。還可以基于所使用的搖桿的比例來(lái)調(diào)整楔形的角度。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，還可以采用上面公開(kāi)的鎖定膝狀挺桿440來(lái)推進(jìn)和回縮支承元件1036。
[0171]圖1OB至圖1OD表示另一個(gè)示例性機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于折疊搖桿的樞軸點(diǎn)以達(dá)到空轉(zhuǎn)效果。如圖1OB所示，設(shè)置鎖定膝狀可折疊搖桿基座1096"，其包括安裝在膝狀連桿機(jī)構(gòu)上的搖桿軸支撐殼體1033〃(顯示為剖視圖)，膝狀連桿機(jī)構(gòu)包括大腿節(jié)1079〃和小腿節(jié)1039〃。搖桿1004〃圍繞搖桿軸1028〃可旋轉(zhuǎn)地安裝，搖桿軸1028〃進(jìn)而與支撐殼體1033〃固定配合。支撐殼體1033〃包括半圓柱形插槽1065"，該插槽接收大腿節(jié)1079〃的相對(duì)應(yīng)的第一半圓柱形邊緣1063"，以便大腿節(jié)1079〃可相對(duì)于支撐殼體1033〃旋轉(zhuǎn)。大腿節(jié)1079〃還包括減少厚度的中心部分1057〃和第一半圓柱形邊緣1063〃對(duì)面的第二半圓柱形邊緣1077"。第二半圓柱形邊緣1077〃容納在形成于小腿節(jié)1039〃中的相對(duì)應(yīng)的半圓柱形插槽1075〃中，以便大腿節(jié)1079〃和小腿節(jié)1039〃可相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。
[0172]鎖定膝狀可折疊搖桿基座1096〃的操作實(shí)質(zhì)上類似于上面描述的并且在圖4A至圖4E中顯示的鎖定膝狀挺桿440的操作。具體地，如圖1OC所示，可折疊搖桿基座1096〃具有第一延伸配置，其中大腿節(jié)1079〃位于與支撐殼體1033〃成第一角度Al的位置，第一角度Al相對(duì)地小(例如，大約8度)。如上所述，可以通過(guò)大腿節(jié)支撐平臺(tái)(圖中未示出)控制第一角度Al。當(dāng)需要空轉(zhuǎn)效果時(shí)，搖桿1004"的樞軸高度降低，因此允許與其連接的發(fā)動(dòng)機(jī)閥早于其相對(duì)應(yīng)的凸輪的輪廓所要求的時(shí)間關(guān)閉。這通過(guò)打開(kāi)控制閥1001〃來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制閥1001〃允許液壓流體從氣缸1003〃排出，液壓制動(dòng)活塞1041〃往復(fù)地設(shè)置在氣缸1003〃中。如圖1OD所示，當(dāng)打開(kāi)控制閥1001〃時(shí)，凸輪和/或閥彈簧對(duì)搖桿1004"施加向下的力(例如，在箭頭A3的方向上)引起可折疊搖桿基座1096〃轉(zhuǎn)化為折疊配置。在這個(gè)配置中，在大腿節(jié)1079"和小腿節(jié)1039"的交叉處形成的“膝關(guān)節(jié)”彎曲或接合起來(lái)，驅(qū)動(dòng)液壓制動(dòng)活塞1041〃進(jìn)入氣缸1003〃并且將液壓流體排出氣缸1003〃進(jìn)入蓄液器1005"。氣缸1003〃包括一個(gè)或多個(gè)孔1007〃，液壓制動(dòng)活塞1041〃逐漸堵塞孔1007〃以達(dá)到上述閥捕獲效果。在折疊配置中，大腿節(jié)1079〃相對(duì)于殼體1033〃形成大于第一角度Al的第二角度A2。在一個(gè)實(shí)施例中，角度A2可以是大約23度。
[0173]—旦凸輪的偏心部分轉(zhuǎn)過(guò)搖桿，可折疊搖桿基座1096〃就轉(zhuǎn)換回延伸配置?？刂崎y1001〃關(guān)閉并且蓄液器1005〃迫使液壓流體經(jīng)過(guò)止回閥1009〃并經(jīng)過(guò)孔1007〃進(jìn)入氣缸1003"，因?yàn)樗鼈冏兊貌辉偈芤簤褐苿?dòng)活塞1041〃堵塞。當(dāng)重新填充氣缸1003〃時(shí)，液壓制動(dòng)活塞1041〃迫使大腿節(jié)1079〃和小腿節(jié)1039〃接合起來(lái)或“挺直”，從而延伸可折疊搖桿基座1096〃并且提升搖桿1004〃的樞軸點(diǎn)。
[0174]圖1OE至圖1OF圖示鎖定膝狀可折疊搖桿1096〃’的一個(gè)可替代實(shí)施例，其具有“低輪廓(low profile)”,其中支撐殼體1033〃’包括半圓柱形突出物1065〃’，在形成于大腿節(jié)1079〃’中的第一半圓柱形插槽1063〃’內(nèi)接收半圓柱形突出物1065〃’。本實(shí)施例允許使用更短的大腿節(jié)1079〃’，由此減少可折疊搖桿基座1096〃’的整體輪廓。本實(shí)施例的操作與圖1OB至圖1OD中所示的實(shí)施例的操作實(shí)質(zhì)上類似。
[0175]這里所公開(kāi)的鎖定膝狀可折疊搖桿基座1096〃、1096〃’允許搖桿1004〃、1004〃’降低小于液壓制動(dòng)活塞1041〃、1041〃’回縮距離的距離。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，制動(dòng)活塞具有最大行程2.4mm,并且允許搖桿下降1.5mm。由于制動(dòng)活塞的移動(dòng)距離大于搖桿高度的改變，將可折疊搖桿基座保持在延伸配置所需要的力和將其轉(zhuǎn)換為延伸配置所需要的力減少。因此，可以使用更小的液壓制動(dòng)活塞/氣缸組合，這可使閥機(jī)構(gòu)更硬、更輕并且更快。這種設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是形成于小腿節(jié)1039〃、1039〃’中的半圓柱形插槽1075〃、1075〃’的前緣1011〃、1011〃’可以用作杠桿以獲得機(jī)械利益。例如，通過(guò)加長(zhǎng)前緣1011〃、1011〃’和將制動(dòng)活塞1041〃、1041〃’定位在或靠近其終端，減少了將可折疊搖桿基座保持在延伸配置所需要的力和將其轉(zhuǎn)換為延伸配置所需要的力。再次，較低力的需求允許使用更小、更輕并且更快的液壓制動(dòng)器。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，圖1OC至圖1OE的實(shí)施例中的液壓制動(dòng)活塞1041"、1041〃’可以替換為上面所公開(kāi)的鎖定膝狀挺桿440。[0176]這里所公開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)和閥機(jī)構(gòu)還可以包括其它用于改變閥打開(kāi)和/或關(guān)閉參數(shù)的特征。在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中，一個(gè)或多個(gè)凸輪軸以固定速率關(guān)于曲柄旋轉(zhuǎn)(即，以針對(duì)凸輪軸的每個(gè)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)曲軸旋轉(zhuǎn)的速率)。在這種發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪與凸輪軸固定安裝，因此對(duì)于任何給定的曲柄角來(lái)說(shuō)，凸輪偏心部分相對(duì)于曲柄和活塞的位置(凸輪的“相位”)是固定的。因此，無(wú)法改變凸輪的打開(kāi)坡道第一次接觸搖桿(或其他中間的閥機(jī)構(gòu)元件)的曲柄角。
[0177]這里所公開(kāi)的任何凸輪制動(dòng)的閥機(jī)構(gòu)還可以包括一個(gè)或多個(gè)凸輪相位器以克服這個(gè)限制。對(duì)一個(gè)或多個(gè)凸輪相位器進(jìn)行控制以便相對(duì)于曲柄和活塞調(diào)整凸輪偏心部分的相對(duì)位置。換句話說(shuō)，凸輪相位器用于選擇性地調(diào)整凸輪相對(duì)于曲軸以及壓縮活塞110、210和膨脹活塞120、220的上止點(diǎn)(TDC)位置的相位。
[0178]圖1lA至圖1lC表示根據(jù)本發(fā)明的凸輪相位器1100的一個(gè)示例性實(shí)施例。如圖所示，凸輪相位器1100通常包括設(shè)置在殼體1176內(nèi)的旋翼1174。旋翼1174與凸輪軸固定配合，以便凸輪軸和旋翼1174 —起旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)鏈輪1178圍繞殼體1176形成或與殼體1176配合，并且為了將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從曲柄傳遞到殼體1176并最終傳遞到凸輪軸，而通過(guò)同步帶、鏈條、齒輪或類似物接合。
[0179]旋翼1174包括多個(gè)葉片1180，它們從旋翼1174的旋轉(zhuǎn)軸線向外徑向延伸。殼體1176包括相對(duì)應(yīng)的多個(gè)凸角1182，它們朝殼體1176的旋轉(zhuǎn)軸線方向向內(nèi)徑向延伸。當(dāng)組裝時(shí)，旋翼葉片1180與相對(duì)應(yīng)的殼體凸角1182散置，從而在每個(gè)葉片1180的任一側(cè)面上限定前進(jìn)腔1184和延遲腔1186。
[0180]如圖1IB所示，可以向前進(jìn)腔1184提供實(shí)質(zhì)上不可壓縮的液壓流體和/或從延遲腔1186移走實(shí)質(zhì)上不可壓縮的液壓流體，以相對(duì)于殼體1176順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼1174。由于旋翼1174的相位相對(duì)于凸輪軸是固定的，并且由于殼體1176的相位相對(duì)于曲柄是固定的，因此旋翼1174相對(duì)于殼體1176的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使凸輪軸相位相對(duì)于曲柄以及相對(duì)于膨脹活塞120、220的TDC位置前進(jìn)。
[0181 ] 類似地，如圖1IC所示，可以向延遲腔1186提供液壓流體和/或從前進(jìn)腔1184移走液壓流體，以相對(duì)于殼體1176逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋翼1174。這進(jìn)而引起凸輪軸相位相對(duì)于曲柄延遲。
[0182]凸輪相位器還可以包括液壓控制回路，該液壓控制回路包括一個(gè)或多個(gè)油控制閥，其用于選擇性地向凸輪相位器的不同腔提供油或氣體液壓流體。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，通過(guò)控制向不同腔添加或移走流體的程度，可以沿給定范圍連續(xù)調(diào)節(jié)凸輪相位。凸輪相位器還可以包括一個(gè)或多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)(例如，鎖定銷或鎖定彈簧)，可以與其接合以防止旋翼和殼體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，從而鎖定凸輪軸相對(duì)于曲柄的相位。
[0183]凸輪相位器的方向可以與上述方向相反，以便外殼體與凸輪軸固定配合并且從而使得內(nèi)旋翼由曲柄驅(qū)動(dòng)。在不背離本發(fā)明范圍的情況下，還可以采用本領(lǐng)域已知的各種其他的凸輪相位器技術(shù)。
[0184]在一個(gè)實(shí)施例中，分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如上述發(fā)動(dòng)機(jī)100、200)設(shè)置有與第一凸輪軸連接的第一凸輪相位器，第一凸輪軸具有設(shè)置在其上的用于制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的XovrC閥的凸輪。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括與第二凸輪軸連接的第二凸輪相位器，第二凸輪軸具有設(shè)置在其上的用于制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的XovrE閥的凸輪。以這種方式，可以單獨(dú)控制XovrC閥和XovrE閥的凸輪相位。在一個(gè)實(shí)施例中，使用凸輪相位器，可以分別使XovrC閥和XovrE閥的凸輪相位獨(dú)立地提前或延遲+/-30度CA。發(fā)動(dòng)機(jī)還可以包括在殼體外表面、凸輪軸和/或曲柄上的標(biāo)記，以便有助于凸輪定相的閉環(huán)式反饋控制。例如，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)傳感器，以便與其連接的控制單元可以基于標(biāo)記來(lái)確定相對(duì)于曲柄(和活塞)的實(shí)際的凸輪軸相位，并且根據(jù)需要對(duì)相位進(jìn)行調(diào)整。
[0185]圖12A-12BB圖示了用于發(fā)動(dòng)機(jī)閥的閥升程輪廓，使用在這里所公開(kāi)的方法和裝置可變地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)閥進(jìn)行制動(dòng)。
[0186]圖12A圖示了在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，閥升程作為閥的位置(根據(jù)相對(duì)于活塞(例如膨脹活塞)的TDC的曲柄角CA所表示的位置)的函數(shù)的三個(gè)示例性圖形。第一圖形1200圖示了當(dāng)使用同心凸輪并且凸輪相位器和可變閥制動(dòng)系統(tǒng)不存在或沒(méi)有制動(dòng)時(shí)的閥升程。如圖所示，閥以凸輪偏心部分的打開(kāi)坡道打開(kāi)，貫穿凸輪的同心部分以固定升程保持打開(kāi)，然后利用凸輪偏心部分的關(guān)閉坡道關(guān)閉。
[0187]第二圖形1202圖示了在制動(dòng)凸輪相位器以使凸輪相位前進(jìn)大約30度CA時(shí)的相同閥的閥升程。如圖所示，閥打開(kāi)和關(guān)閉比第一圖形1200早大約30度CA。
[0188]第三圖形1204圖示了在當(dāng)制動(dòng)凸輪相位器以延遲凸輪相位大約30度CA時(shí)的相同閥的閥升程。如圖所示，閥打開(kāi)和關(guān)閉比第一圖形1200滯后大約30度CA，并且比第二圖表1202滯后大約60度CA。
[0189]圖12B圖示了在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，閥升程作為閥的位置(根據(jù)相對(duì)于活塞TDC的曲柄角CA所表示的位置)的函數(shù)的兩個(gè)示例性圖形。第一圖形1206圖示了當(dāng)使用同心凸輪并且凸輪相位器和可變閥制動(dòng)系統(tǒng)不存在或沒(méi)有制動(dòng)時(shí)的閥升程。
[0190]第二圖形1208圖示了在制動(dòng)可變閥制動(dòng)系統(tǒng)以提前關(guān)閉閥時(shí)的相同閥的閥升程。如圖所示，閥利用凸輪偏心部分的打開(kāi)坡道打開(kāi)，并且對(duì)于凸輪的一部分同心部分以固定升程保持打開(kāi)。當(dāng)在這種情況下以大約150度CA制動(dòng)可變閥制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，閥開(kāi)始關(guān)閉。當(dāng)例如使用圖3A至圖3C中的閥機(jī)構(gòu)300并且從凸輪302和搖桿304之間回縮支承元件336時(shí)，這將會(huì)出現(xiàn)。如圖所示，在這種情況下，可以使用這里所描述的閥座控制裝置控制閥關(guān)閉事件的提升輪廓，以實(shí)質(zhì)上模擬凸輪的關(guān)閉坡道。
[0191]圖13表示根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，其與向內(nèi)打開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)閥(SP，打開(kāi)進(jìn)入氣缸或朝氣缸打開(kāi)的發(fā)動(dòng)機(jī)閥)一起使用。閥機(jī)構(gòu)1300與這里所公開(kāi)的閥機(jī)構(gòu)300、800、900A、900B、900C實(shí)質(zhì)上類似，同時(shí)，除了從閥機(jī)構(gòu)1300省略搖桿以外，可以包括這里所公開(kāi)的任何特征的組合，以便支承元件1336直接接觸閥1306或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間元件1388接觸閥1306。
[0192]圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的的非混合動(dòng)力分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)1400具有壓縮氣缸1401和膨脹氣缸1403，其中壓縮活塞1405和膨脹活塞1407分別做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞1405、1407與曲柄1409連接，曲柄1409可旋轉(zhuǎn)地沿軸頸方向進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸體1411。壓縮氣缸1401和膨脹氣缸1403由在氣缸蓋中形成的至少一個(gè)交叉通道1413連接起來(lái)。交叉通道1413的入口可以通過(guò)向外打開(kāi)的凸輪制動(dòng)的"XovrC"提升閥1417選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉。交叉通道1413的出口可以通過(guò)向外打開(kāi)的凸輪制動(dòng)的〃XovrE〃提升閥1419選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉。另外，向內(nèi)打開(kāi)的進(jìn)氣和排氣閥1421、1423安裝在氣缸蓋1415中。為了清晰地說(shuō)明，未示出與進(jìn)氣閥1421、XovrE閥1419以及出氣閥1423相關(guān)聯(lián)的閥機(jī)構(gòu)。[0193]可以通過(guò)閥機(jī)構(gòu)1425選擇性地制動(dòng)向外打開(kāi)的XovrC閥1417。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，還可以用相同的閥機(jī)構(gòu)1425選擇性地制動(dòng)向外打開(kāi)的XovrE閥1419。閥機(jī)構(gòu)1425包括安裝在凸輪軸上的同心凸輪1402，凸輪軸與凸輪相位器1427連接。凸輪相位器1427的鏈輪1478由同步帶、鏈條和/或齒輪來(lái)驅(qū)動(dòng)，其進(jìn)而由曲柄1409的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪相位器1427時(shí)，安裝在其上的凸輪軸和同心凸輪1402順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如上所述，當(dāng)同心凸輪1402旋轉(zhuǎn)時(shí)，其對(duì)支承元件1436賦予運(yùn)動(dòng)，這進(jìn)而選擇性地將一些或全部凸輪的運(yùn)動(dòng)賦予搖桿1404。
[0194]可以選擇性地制動(dòng)凸輪相位器1427以提前或延遲凸輪1402相對(duì)于曲柄1409的相位。另外，可以選擇性地制動(dòng)與支承元件1436連接的液壓挺桿1440以使支承元件1436朝凸輪1402和搖桿1404前進(jìn)或使支承元件1436從凸輪1402和搖桿1404回縮。閥座控制裝置1472安裝至氣缸蓋1415，并且配置為當(dāng)其關(guān)閉時(shí)選擇性地“捕獲”XovrC閥1417 (BP,減少XovrC閥1417的速度)。
[0195]在操作中，可以控制打開(kāi)時(shí)間、打開(kāi)速率、提升、關(guān)閉時(shí)間、關(guān)閉速率以及各種其他閥參數(shù)。當(dāng)曲柄1409旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪相位器1427、凸輪軸(未示出)以及同心凸輪1402也旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)同步帶、鏈條、齒輪或類似機(jī)構(gòu)(未示出)鏈接至曲軸。當(dāng)同心凸輪1402旋轉(zhuǎn)時(shí)，其打開(kāi)坡道部分接觸支承元件1436，支承元件1436進(jìn)而接觸搖桿1404并且對(duì)其賦予運(yùn)動(dòng)(例如，通過(guò)引起搖桿1404逆時(shí)針樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn))。這進(jìn)而引起搖桿1404的閥接合末端賦予閥1417運(yùn)動(dòng)(例如，通過(guò)從閥座向上提升閥1417)并且由此打開(kāi)閥1417。如上所述，可以通過(guò)制動(dòng)凸輪相位器1427選擇性地提前或延遲這個(gè)閥打開(kāi)事件的時(shí)間。
[0196]當(dāng)同心凸輪部分1402接觸支承元件1436時(shí)，可以使搖桿1404保持在實(shí)質(zhì)上固定的角度方向，這進(jìn)而使閥1417以離閥座實(shí)質(zhì)上固定的線性距離保持打開(kāi)。如果提前要求閥關(guān)閉控制(例如，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)，保持在挺桿1440中的增壓的液壓流體快速排出，減少了挺桿1440的長(zhǎng)度并且從凸輪1402和搖桿1404回縮了支承元件1436。因此，搖桿1404在閥彈簧(未示出)的偏置下順時(shí)針樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，直到閥1417頂住閥座關(guān)閉。在這種情況下，操作閥座控制裝置1472以使搖桿1404的旋轉(zhuǎn)減慢，并且由此當(dāng)閥1417接近閥座時(shí)減慢閥1417的速度。
[0197]可替代地，當(dāng)不要求提前閥的關(guān)閉控制時(shí)，閥1417保持打開(kāi)固定的線性距離，直到凸輪的同心部分1402經(jīng)過(guò)支承元件1436并且支承元件1436接觸到凸輪1402的關(guān)閉坡道。那時(shí)，迫使閥1417關(guān)閉的閥彈簧的偏置引起搖桿1404順時(shí)針樞轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，直到閥1417關(guān)閉。可以通過(guò)凸輪的關(guān)閉坡道輪廓和/或閥座控制裝置1472來(lái)控制閥關(guān)閉速度。
[0198]在圖示的示例性實(shí)施例中，可以將交叉閥1417、1419的打開(kāi)時(shí)間單獨(dú)地改變至少正或負(fù)30度CA，因此提供至少大約60度CA范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)任一閥的打開(kāi)時(shí)間都可以改變。在同一實(shí)施例中，任一閥的關(guān)閉時(shí)間都可以在至少大約100度CA的范圍內(nèi)改變。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，這里所公開(kāi)的閥制動(dòng)系統(tǒng)的空轉(zhuǎn)部分允許對(duì)于閥的關(guān)閉時(shí)間從發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)動(dòng)態(tài)地制動(dòng)。另外，所述系統(tǒng)的凸輪相位器部分允許在發(fā)動(dòng)機(jī)的幾個(gè)循環(huán)中逐步改變閥的打開(kāi)時(shí)間。
[0199]如上面關(guān)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)100、200的闡述，可以容易地使發(fā)動(dòng)機(jī)1400適應(yīng)或修改為包括空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。例如，交叉通道1413可以通過(guò)箱端口與儲(chǔ)氣罐相連接，該箱端口具有設(shè)置于其中的箱閥。因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，優(yōu)選地，圖示的閥機(jī)構(gòu)還可以提供有效操作混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)所需的動(dòng)態(tài)閥制動(dòng)特性。
[0200]發(fā)動(dòng)機(jī)1400配置為在寬范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下可靠地操作。在某個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在至少大約4000rpm的速度下運(yùn)行,優(yōu)選地,在至少大約5000rpm的速度下運(yùn)行，更優(yōu)選地，在至少大約7000rpm的速度下運(yùn)行。
[0201]圖15圖示了根據(jù)本發(fā)明的閥機(jī)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例。除了當(dāng)調(diào)整支承元件1536的位置時(shí)將鐘形曲柄1529置于挺桿1540和連接臂1538之間以提供機(jī)械優(yōu)勢(shì)(S卩，杠桿作用)之外，圖示的閥機(jī)構(gòu)1500和上述有關(guān)圖3A至圖3C的閥機(jī)構(gòu)300實(shí)質(zhì)上相同。鐘形曲柄1529可旋轉(zhuǎn)地安裝在具有固定位置的樞軸點(diǎn)1531。挺桿1540與鐘形曲柄1529在樞軸點(diǎn)的相反末端相連接。在鐘形曲柄1529上的中間點(diǎn)設(shè)置球窩接合頭，以使鐘形曲柄1529與連接臂1538相連接。沿與連接臂1538附接的鐘形曲柄1529調(diào)整位置調(diào)整了鐘形曲柄1529的杠桿比率，從而增加或減少需要挺桿1540提供的力的量和/或挺桿1540必須移動(dòng)以影響支承元件1536所需的移動(dòng)的距離的量。這個(gè)實(shí)施例在需要相對(duì)大量的力來(lái)前進(jìn)和/或回縮支承元件1536的系統(tǒng)中特別有用，因?yàn)槠湓试S相對(duì)弱的挺桿1540令人滿意地表現(xiàn)。
[0202]盡管已經(jīng)通過(guò)引用具體實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在所描述的本發(fā)明的精神和理念范圍內(nèi)可以做出多種改變。因此，本發(fā)明并不旨在受限于所描述的實(shí)施例，而是本發(fā)明具有由所附權(quán)利要求限定的全部范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包含: 凸輪軸，其具有形成于其上的至少一個(gè)凸輪，所述至少一個(gè)凸輪配置為對(duì)至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥賦予運(yùn)動(dòng)； 凸輪相位器，其選擇性地調(diào)整凸輪相對(duì)于凸輪軸的相位；以及 空轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其選擇性地防止所述至少一個(gè)凸輪對(duì)所述至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥賦予運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是分開(kāi)式循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包含交叉通路，其中，所述至少一個(gè)閥是在所述交叉通路中形成的交叉閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)閥是向外打開(kāi)的閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述凸輪相位器可操作為提前或延遲所述至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述凸輪相位器包含: 旋翼，其與凸輪軸固定連接并且具有遠(yuǎn)離旋翼的旋轉(zhuǎn)軸線徑向延伸的多個(gè)葉片； 殼體，在其中設(shè)置旋翼，所述殼體包括朝殼體的旋轉(zhuǎn)軸線徑向延伸的多個(gè)凸角；以及 流體控制閥，其配置為向形成于多個(gè)葉片和多個(gè)凸角之間的兩個(gè)或更多個(gè)流體腔提供液壓流體， 其中，向兩個(gè)或更多個(gè)流體腔中的 第一腔提供液壓流體有效于使旋翼相對(duì)于殼體在第一方向旋轉(zhuǎn)，向兩個(gè)或更多個(gè)流體腔中的第二腔提供液壓流體有效于使旋翼在與所述第一方向相反的第二方向旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述空轉(zhuǎn)系統(tǒng)可操作為關(guān)閉至少一個(gè)閥比如果由至少一個(gè)凸輪的輪廓關(guān)閉則至少一個(gè)閥本該關(guān)閉早。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述空轉(zhuǎn)系統(tǒng)包含位于所述至少一個(gè)凸輪和搖桿之間的支承元件，所述支承元件能夠朝向和遠(yuǎn)離所述至少一個(gè)凸輪和搖桿移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述空轉(zhuǎn)系統(tǒng)使搖桿的支點(diǎn)降低。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件具有橢圓形的橫截面。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件具有相對(duì)的凸面的支承表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件具有楔形的橫截面。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件具有圓形的橫截面。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件連接至可調(diào)液壓挺桿，所述可調(diào)液壓挺桿配置為選擇性地對(duì)支承元件賦予雙向線性運(yùn)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述支承元件包括與其可旋轉(zhuǎn)地安裝的至少一個(gè)滾子。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)一步包括閥座控制裝置，其配置為在制動(dòng)空轉(zhuǎn)系統(tǒng)后，當(dāng)閥接近相對(duì)應(yīng)的閥座時(shí)， 減少所述至少一個(gè)閥的速度。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述至少一個(gè)凸輪是同心凸輪。
19.一種可調(diào)機(jī)械元件，包含: 支承元件，其具有相對(duì)的凸面的支承表面； 連接臂，其具有近端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端與支承元件固定連接，所述近端具有形成于其上的球體；以及 可調(diào)液壓挺桿，其具有在其一端中形成的用于接收連接臂的球體的插孔。
20.—種搖桿,包含: 主體部分，其具有形成于其中的用于接收搖桿軸的開(kāi)口 ； 第一臂，從主體徑向延伸并且具有形成于其上的用于接合發(fā)動(dòng)機(jī)閥的第一搖桿墊； 第二臂，其從主體徑向延伸并且具有形成于其上的用于接合運(yùn)動(dòng)元件的第二搖桿墊； 第三臂，其從主體徑向延伸，所述第三臂由閥座控制裝置接合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的搖桿，其中，所述第一搖桿墊是叉狀搖桿墊，其配置為跨坐閥桿并且與閥桿的閥接頭組件的底面接合。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的搖桿，其中，所述第二搖桿墊包含可旋轉(zhuǎn)地安裝至所述第二臂的滾子。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的搖桿，其中，所述閥座控制裝置包含液壓挺桿。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的搖桿，其中，所述運(yùn)動(dòng)元件包含凸輪。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的搖桿，其中，所述運(yùn)動(dòng)元件包含具有橢圓形橫截面和楔形橫截面中的至少一個(gè)的支承元件。
26.—種改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間的方法,包含:` 改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的打開(kāi)時(shí)間；以及 改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥的關(guān)閉時(shí)間。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，使用凸輪相位器進(jìn)行改變打開(kāi)時(shí)間，使用空轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行改變關(guān)閉時(shí)間。
28.—種制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)閥的方法,包含: 旋轉(zhuǎn)具有偏心部分的凸輪，以便偏心部分接合支承元件的第一表面，從而引起支承元件的第二表面接合與發(fā)動(dòng)機(jī)閥連接的搖桿，所述支承元件設(shè)置在凸輪和搖桿之間； 通過(guò)制動(dòng)凸輪相位器來(lái)改變凸輪相對(duì)于曲軸的相位，來(lái)調(diào)整偏心部分首先接合支承元件的打開(kāi)時(shí)間；以及 通過(guò)至少部分地從凸輪和搖桿之間回縮支承元件來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)閥開(kāi)始關(guān)閉的關(guān)閉時(shí)間，以便發(fā)動(dòng)機(jī)閥早于凸輪所要求的時(shí)間關(guān)閉。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，回縮支承元件包括向與支承元件連接的液壓挺桿中的第一腔提供液壓流體，以及其中，推進(jìn)支承元件包含向液壓挺桿中的第二腔提供液壓流體。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)閥是分開(kāi)式循環(huán)空氣混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的組件。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，進(jìn)一步包含通過(guò)控制支承元件從凸輪和搖桿之間回縮的比率來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)閥的閥座速度。
32.—種可調(diào)機(jī)械元件，包含； 鐘形曲柄，其具有第一和第二末端，所述第一末端圍繞樞軸點(diǎn)可旋轉(zhuǎn)地安裝； 可調(diào)液壓挺桿，其配置為對(duì)鐘形曲柄的第二末端選擇性地施加力； 連接臂，其具有近端和遠(yuǎn)端，所述遠(yuǎn)端與支承元件固定連接，所述近端在位于第一和第二末端的中間位置處樞轉(zhuǎn)連接至鐘形曲柄。
33.一種搖桿組件，包含: 安裝至搖桿基座的搖桿，所述搖桿基座具有可調(diào)整的高度； 楔形支承元件，其可滑動(dòng)地設(shè)置在搖桿基座的第一和第二部分之間； 其中，從第一和第二部分回縮楔形支承元件有效于降低基座的高度。
34.一種鎖定膝狀組件，包含: 外殼體，其相對(duì)于空隙氣缸可滑動(dòng)地設(shè)置； 大腿節(jié)，其具有第一末端和相對(duì)的第二末端，所述第一末端可旋轉(zhuǎn)地連接至外殼體的內(nèi)部； 小腿節(jié)，其在膝狀接合頭處可旋轉(zhuǎn)地連接至大腿節(jié)的第二末端；以及液壓制動(dòng)活塞，其配置為選擇性地對(duì)膝狀接合頭施加力，以使大腿節(jié)相對(duì)于小腿節(jié)保持在固定的角度方向。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的鎖定膝狀組件，其中，所述小腿節(jié)包括形成于其上的配合特征，所述配合特征用于將小腿節(jié)可旋轉(zhuǎn)地連接至可定位在凸輪和搖桿之間的支撐元件。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的鎖定膝狀組件，其中，膝狀接合頭的接合有效于使支承元件從凸輪和搖桿之間回縮。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的鎖定膝狀組件，其中，膝狀接合頭的接合有效于降低可旋轉(zhuǎn)地安裝至外殼體的搖桿的樞`軸高度。
【文檔編號(hào)】F01L1/00GK103518041SQ201280015974
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月27日
【發(fā)明者】里卡爾多·梅爾多萊西, 約翰·施沃雷爾, 約瑟夫·帕圖爾佐 申請(qǐng)人:史古德利集團(tuán)公司