CN102140945B - 具有整体的空动系统的气门横臂 - Google Patents

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Abstract

公开了一种致动一个或多个内燃机气门的系统和方法。在一个实施例中，该系统包括：气门系元件；摇臂，可枢转地安装在轴上并且适用于在第一位置和第二位置之间旋转，所述摇臂选择性的接受来自气门系元件的运动；气门横臂，设置在一个或多个内燃机气门上方；和空动系统，设置在气门横臂中。

Description

具有整体的空动系统的气门横臂
相关申请的交叉引用
本申请涉及和要求在2004年3月15日提交的名为“ValveBridge With Integrated Lost Motion System”的美国临时申请No.60/552,745的优先权，该申请在此整体引为参考。
技术领域
本发明大致涉及用于致动内燃机中的一个或多个内燃机气门的系统和方法。本发明特别涉及包括空动系统的用于气门致动的系统和方法。本发明的实施例可用在内燃机的正功率、内燃机制动、和/或废气再循环操作过程中。
背景技术
内燃机中的气门致动被要求用于内燃机以产生正功率，并且也可用于产生辅助气门事件，例如内燃机制动和废气再循环(EGR)。在正功率过程中，进气门会被开启以允许燃料和空气进入气缸中用于燃烧。一个或多个排气门会被开启以允许燃烧气体从气缸排出。在正功率过程中，进气门、排气门、和/或辅助气门也可在不同的时刻开启以使气体再循环，用于改善排放。
当内燃机没有被用于产生正功率时，内燃机气门致动也可用于产生内燃机制动和废气再循环。在内燃机制动过程中，一个或多个排气门可以选择性地开启以至少暂时地将内燃机转换成空气压缩机。在这样动作的过程中，内燃机产生减速功率以帮助车辆减速。这可以为操作者提供对车辆更好的控制，并且可以基本降低车辆的行驶制动器上的磨损。
内燃机气门(多个)可被致动以产生压缩释放制动和/或泄放式制动。压缩释放型内燃机制动器或减速器的操作是公知的。当活塞在它的压缩冲程过程中向上移动时，收集在气缸中的气体被压缩。被压缩的气体反抗活塞的向上运动。在内燃机制动操作过程中，当活塞接近上止点(TDC)时，至少一个排气门被开启以将气缸中的压缩气体释放到排气歧管，防止储存在压缩气体中的能量在接下来的向下膨胀冲程中返回到内燃机中。在这样动作的过程中，内燃机产生减速功率以帮助车辆减速。现有技术的压缩释放内燃机制动器的一个实例在Cummins美国专利No.3,220,392(1965年11月)的公开中提供，在此引为参考。
泄放式内燃机制动器的操作早已公知。在内燃机制动过程中，除了正常的排气门升程，排气门(多个)可在剩余的内燃机循环(完整周期泄放式制动器)过程中或在循环的一部分(部分周期泄放式制动器)过程中连续保持微微开启。部分周期泄放式制动器和完整周期泄放式制动器之间的主要区别在于，前者在进气冲程的大部分过程中不具有排气门升程。利用泄放式内燃机制动器的一种系统和方法的实例在受让人的美国专利No.6,594,996(2003年7月22日)的公开中提供，该专利在此引为参考。
废气再循环(EGR)的基本概念也是众所周知的。在适合操作的内燃机已经在它的燃烧室中的燃料和进入的空气的组合上做功之后，内燃机从内燃机的气缸排出剩余的气体。EGR系统允许这些废气的一部分回流到内燃机气缸中。这种气体再循环到内燃机气缸中可以在正功率操作过程中和/或在内燃机制动循环过程中使用，以提供显著的优点。如此处所使用的，EGR可包括制动气体再循环(BGR)，BGR是在内燃机制动循环过程中气体的再循环。
在正功率操作过程中，EGR系统主要用于改善内燃机排放。在内燃机正功率过程中，一个或多个进气门会被开启以允许燃料和来自大气的空气进入，所述空气包含燃烧气缸中的燃料所需要的氧气。然而，空气还包括大量的氮气。内燃机气缸内存在的高温使得氮气与任何未消耗的氧气反应，并且形成氮氧化物(NOx)。氮氧化物是柴油内燃机排放的主要污染物之一。通过EGR系统提供的再循环气体已经被内燃机使用，并且仅包括少量的氧气。通过将这些气体与新鲜空气混合，进入内燃机的氧气总量会被降低，并且会形成较少的氮氧化物。另外，再循环气体会具有这样的效果：使得内燃机气缸中的燃烧温度降至低于氮气与氧气结合以形成NOx的温度。结果，EGR系统会发挥作用以降低所产生的NOx的总量，并且改善内燃机排放。在美国和其它国家，目前对于柴油内燃机的环境标准以及所提议的规则表明对于改善排放的需要在未来将变得更加重要。
EGR系统也可用于在内燃机制动操作过程中优化减速功率。如上所述，在内燃机制动过程中，一个或多个排气门可以选择性地开启以至少暂时将内燃机转换成空气压缩机。通过利用EGR控制内燃机中的压力和温度，制动水平可以在不同的操作状态下被优化。
在许多内燃机中，内燃机的进气门和排气门可通过固定轮廓的凸轮被开启和闭合，并且更具体的是通过一个或多个可以是每个凸轮的整体部分的固定凸角而被开启和闭合。如果进气门和排气门的正时以及升程可以改变，那么可以获得例如提高的性能、改善的燃料效率、较低的排放以及较好的车辆可驾驶性的优点。然而，固定轮廓的凸轮的使用会使得难以调节内燃机气门升程的正时和/或总量以对于各种内燃机操作状态优化它们。
对于给定的固定凸轮轮廓，已经有调节气门正时和升程的一种方法，以提供可变气门致动，并且在气门和凸轮之间的气门系联动件中包括“空动”装置。空动是应用到一类用于改变由凸轮轮廓与可变长度的机械的、液压的或其它联动组件所确定的气门运动的技术方案的术语。在空动系统中，凸轮凸角可提供在内燃机操作状态的全部范围上所需要的“最大”(最长停留和最大升程)运动。可变长度的系统然后可包括在气门系联动件中，位于待开启的气门和提供最大运动的凸轮中间，以减小或消除由凸轮传递到气门的部分或全部运动。
当使用空动系统时，对内燃机气门升程和致动正时的正确控制能够在内燃机制动、正功率和/或EGR/BGR操作过程中提高内燃机的性能和可靠性。例如，在内燃机制动过程中，主排气事件会经历附加的气门升程，因为系统中的间隙会被消除。这个附加的气门升程可能产生主排气事件和主进气事件之间的增加的重叠，并且使得过多的废气回流到气缸和进气歧管中。这个结果可能导致制动和EGR性能问题，例如较高的喷射器尖端温度和较低的内燃机减速功率。另外，该附加的气门升程会造成可靠性问题，包括气门到活塞的接触的可能性增加。因此，通过减小在内燃机制动过程中附加的气门升程，可以改善制动性能和内燃机可靠性。
在正功率操作过程中，对内燃机气门升程和正时的正确控制还会导致的性能改善。例如，主进气事件正时可以被改变，从而进气门比标准主进气门事件闭合的更早。这个过程公知为米勒循环。控制主进气事件气门正时会导致燃料效率和排放的改善。
成本、封装和尺寸是通常确定内燃机制动器的适合程度的因素。可增设到现有内燃机的另外的系统通常价格昂贵，并且由于它们庞大的尺寸需要另外的空间。先前存在的内燃机制动系统可避免高成本或另外的封装，但是这些系统的尺寸和另外的部件的数目经常导致较低的可靠性和尺寸方面的困难。因此通常需要提供一种整体的内燃机制动系统，该系统成本低，能够提供高性能和可靠性，并且不会产生空间或封装方面的问题。
本发明的系统和方法的实施例在对于正功率、内燃机制动气门事件和/或EGR/BGR气门事件需要气门致动的内燃机中特别有用。本发明的一些但不必是全部实施例可提供这样一种系统和方法，该系统和方法用于利用空动系统从而选择性地致动内燃机气门。本发明的一些但不必是全部实施例可在正功率、内燃机制动和/或EGR/BGR操作过程中能够提供提高的内燃机性能和效率。本发明的实施例的另外的优点部分在下文的说明书中阐述，并且部分优点对于本领域的普通技术人员来说根据说明书和/或本发明的实践将是显而易见的。
发明内容
申请人已经开发出一种新颖的用于致动一个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的系统。在一个实施例中，该系统包括用于一个或多个内燃机气门的气门横臂，其中空动部件包括在气门横臂中。
发明人还开发出一种新颖的具有摇臂和内燃机气门的气门致动系统。在一个实施例中，该系统包括用于在内燃机操作过程中改变内燃机气门的致动的装置，其中所述用于改变的装置至少部分设置在气门系元件中，所述气门系元件设置在摇臂和内燃机气门之间。
申请人已经开发出一种新颖的用于致动内燃机中的一个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的系统。在一个实施例中，该系统包括：运动传递装置；摇臂，可枢转地安装在轴上，并且适用于在第一位置和第二位置之间旋转，所述摇臂选择性地接受来自运动传递装置的运动；气门横臂，设置在摇臂和所述一个或多个内燃机气门之间；和空动系统，设置在气门横臂中。
申请人还开发出一种新颖的用于致动内燃机中的一个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的系统。在一个实施例中，所述系统包括：运动传递装置；摇臂，可枢转地安装在轴上，并且适用于在第一位置和第二位置之间旋转，所述摇臂选择性地接受来自所述运动传递装置的运动；气门横臂，设置在所述摇臂和所述一个或多个内燃机气门之间；和第一活塞，可滑动地设置在所述气门横臂中，其中所述第一活塞选择性地使得所述摇臂从第一位置旋转到第二位置。
申请人还开发出一种选择性地致动内燃机气门以产生内燃机气门事件的新颖方法。在一个实施例中，所述方法包括下列步骤：设置运动传递装置与摇臂选择性地接触，所述摇臂可枢转地安装在摇臂轴上；选择性地向气门横臂供应液压流体；和响应于液压流体向气门横臂的供应控制传递到摇臂的运动量。
申请人已经开发出一种用于致动一个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的新颖系统。在一个实施例中，所述系统包括：摇臂，可枢转地安装在轴上，并且适用于在第一位置和第二位置之间旋转，所述摇臂选择性地接受来自气门系元件的运动；气门横臂，用于一个或多个内燃机气门；和用于改变内燃机气门的致动的装置，其中所述用于改变的装置至少部分设置在所述气门横臂中。
应当理解，前面大致的说明以及下面详细的描述仅是示例性和解释性的，并且不用于限制本发明。在此因为参考并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的某些实施例，并且与详细说明一起用于解释本发明的原理。
附图说明
为了有助于理解本发明，下面将参考附图，附图中相同的附图标记表示相同的元件。附图仅是示例性的，并且不应当理解为限制本发明。
图1是根据本发明的第一实施例的内燃机气门致动系统的框图。
图2是根据本发明的一个实施例可以使用的凸轮的示意图。
图3是根据本发明的第二实施例的内燃机气门致动系统的部分横截面视图。
图4是根据本发明的第三实施例的内燃机气门致动系统的部分横截面视图。
图5是根据本发明的第四实施例的内燃机气门致动系统的示意图，包括空动系统的横截面视图。
图6是根据本发明的一个实施例的滑动销复位机构的横截面视图。
图7是根据本发明的一个实施例的止回盘复位机构的横截面视图。
图8是根据本发明的一个实施例的止回球复位机构的横截面视图。
图9是根据本发明的第五实施例的内燃机气门致动系统的横截面视图。
图10是根据本发明的一个实施例的排气门和进气门事件的气门升程图，包括修改的主排气事件。
图11是根据本发明的一个实施例的排气门和进气门事件的气门升程图，包括修改的主进气事件。
图12是根据本发明的一个实施例的气门横臂的横截面视图。
图13是根据本发明的一个实施例的气门横臂的部分横截面视图，其中包括溢流孔复位机构。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的系统和方法的实施例，本发明的实例在附图中示出。如此处所体现的，本发明的实施例包括致动一个或多个内燃机气门的系统和方法。
本发明的第一实施例在图1中示意性地示为气门致动系统10。气门致动系统10包括用于传递运动的装置100，该装置可操作地连接到摇臂200。摇臂200可操作地连接到空动系统300，空动系统300依次可操作地连接到一个或多个内燃机气门400。运动传递装置100适用于选择性地向摇臂200施加运动。空动系统300可以选择性地被控制从而来自运动传递装置100的运动的全部或一部分通过摇臂200(1)被传递到或(2)没有被传递到内燃机气门400。空动系统300也可适用于改变传递到内燃机气门400的运动的量和正时。内燃机气门400可包括一个或多个排气门、进气门或辅助气门。
当在运动传递模式中操作时，空动系统300可使内燃机气门400致动以产生内燃机气门事件，所述气门事件包括但不限于压缩释放制动事件，部分周期溢流式制动事件，完整周期溢流式制动事件，废气再循环事件，主排气事件，和/或主进气事件。气门致动系统10可响应于来自控制器500的信号或输入在传递运动模式和不传递运动模式之间切换。
运动传递装置100可包括适用于向摇臂200传递运动的气门系元件的任意组合，包括但不限于凸轮(多个)，推管(多个)或它们的等价物。在本发明的至少一个实施例中，运动传递装置100可包括凸轮110。凸轮110可包括排气凸轮、进气凸轮、喷射器凸轮和/或专用凸轮。凸轮110可包括一个或多个用于产生内燃机气门事件(多种)的凸轮凸角。参考图2，凸轮110可包括凸角，例如主(排气或进气)事件凸角112、内燃机制动凸角114和EGR/BGR凸角116。凸轮110上的凸角的描述仅是示意性的，并且不是限制性的。应当认为，在不脱离本发明的范围的情况下，凸角的数目、组合、尺寸、位置和形状可以显著地改变。
控制器500可包括任何电子或机械装置，用于与气门致动系统10通讯，并且使得来自运动传递装置100的运动的全部或一部分通过摇臂200被传递或者不被传递到内燃机气门400。例如，在本发明的一个实施例中，控制器500可控制供给阀以选择性地向摇臂200供应液压流体。控制器500可包括连接到其它内燃机部件(多个)的微处理器，以确定和选择适合的操作。内燃机气门事件可在多个内燃机操作状态下(例如速度、负荷等)在由微处理器从内燃机部件(多个)采集的信息的基础上被优化。所采集的信息可包括但不限于内燃机转速、车辆速度、油温、歧管(或孔口)温度、歧管(或孔口)压力、气缸温度、气缸压力、微粒信息和/或曲轴角度。
本发明的第二实施例示于图3中。摇臂200可枢转地安装在摇臂轴210上，从而摇臂200适用于围绕摇臂轴210旋转。运动从动件220可设置在摇臂200的一端处，并且可作为摇臂200和凸轮110之间的接触点以有助于元件之间的低摩擦的相互作用。在本发明的一个实施例中，运动从动件220可包括滚子从动件220，如图3所示。适用于接触凸轮110的运动从动件的其它实施例被认为包括在本发明的范围和实质内。
液压流体可以从液压流体供应装置(未示出)供应到摇臂220。液压流体可以穿过形成在摇臂轴210中的通道214流动到形成在摇臂200内的液压通道215。图3所示的摇臂轴210和摇臂200中的液压通道的设置仅是示意性的。其它用于通过摇臂200向空动系统300供应液压流体的液压装置可认为在本发明的范围和实质内。
调节螺旋组件230可设置在摇臂200的第二端处。调节螺旋组件230可包括延伸穿过摇臂200的螺杆232、带螺纹的螺母234，螺母234可设置用于调节螺杆232。与摇臂通道215连通的液压通道235可形成在螺杆232中。旋转基脚240可设置在螺杆232的一端处。在本发明的一个实施例中，低压油可供应到摇臂200以润滑旋转基脚240。
空动系统300可至少部分地设置在气门系元件中，所述气门系元件设置在摇臂200和内燃机气门400之间。在一个实施例中，如图3所示，空动系统300可设置在气门横臂310中。空动系统300可包括一个或多个空动部件的任意组合，从而来自运动传递装置100的运动的全部或一部分通过摇臂200被(1)传递到或(2)没有被传递到内燃机气门400。空动系统300例如可包括机械联动件、液压回路、液压-机械联动件、机电联动件、和/或任何其它适用于传递或不传递运动的联动件。空动系统300可包括用于调节液压回路中的压力或流体总量的装置，例如起动阀(多个)、单向阀(多个)、储压器(多个)和/或其它用于从空动系统300中的回路释放液压流体或向所述回路增加液压流体的装置。
在本发明的一个实施例中，空动系统300可包括主动活塞320和一个或多个随动活塞330，主动活塞320可滑动地设置在气门横臂310中形成的孔中，随动活塞330均可滑动地设置在气门横臂310中形成的孔中。活塞弹簧332可沿着朝着内燃机气门400的方向偏压每个随动活塞330。主动活塞320可以与随动活塞330通过形成在气门横臂310中的液压通道315流体联通。
单向阀组件340可设置在主动活塞320中形成的腔中，从而主要允许从摇臂200到气门横臂310的仅一个方向的流体联通。旋转基脚240可接触主动活塞320，并且适用于随着摇臂200旋转而转动，从而基本保持与主动活塞320接触。
液压流体可通过摇臂200供应到空动系统300。液压流体可流经螺杆通道235，经过单向阀340并且进入气门横臂通道315中。本发明的一个实施例可利用双供应压力系统操作。低压流体可恒定地供应到摇臂200用于润滑目的。单向阀组件340的偏压足以防止低压流体进入通道315中。当需要启动空动系统300时，例如在内燃机制动过程中，供应压力可被增加从而单向阀340被迫使开启。供应压力例如可以通过电磁供应阀被增大。在可替换实施例中，液压流体可以直接供应到空动系统300，与摇臂200无关。
摇臂200的位置可以被杆簧250偏置。在本发明的一个实施例中，如图3所示，杆簧250设置在摇臂200上形成的凸起255附近，并且可被固定到固定元件，例如摇臂轴210。当主动活塞340被回退时，杆簧250将摇臂200偏压到第一位置中，在第一位置处，在凸轮110和滚子从动件220之间形成间隙。在这个位置，所述间隙可防止由运动传递装置100提供的全部或部分运动被传递给摇臂200并且最终传递给内燃机气门400。当主动活塞320伸出时，如图3所示，摇臂200旋转，从而摇臂凸起255反抗杆簧250的偏压。在这个位置，凸轮110和摇臂200之间的间隙被消除，并且摇臂200在基圆处接触凸轮110。在一个可替换实施例中，杆簧250可设置在靠近螺旋组件230的摇臂200的端部。对于杆簧250的其它位置被认为是在本发明的范围和实质内。
在一个可替换实施例中，杆簧250可以朝着凸轮110偏压摇臂200。在这个实施例中，可设置旋转基脚240从而它保持与活塞320接触。
空动系统300另外可包括用于使内燃机气门(多个)400的位置复位的装置350。复位装置350适用于密封气门横臂310中的液压流体，并且选择性地释放液压流体。复位装置350可包括密封元件354和弹簧352，密封元件354设置在气门横臂310中形成的孔中，弹簧352将密封元件354偏压紧靠它的位于气门横臂310中的座。弹簧352可被固定到基座358，基座358固定地设置在气门横臂310中。在这个位置，密封元件354将液压流体密封在气门横臂310内。当气门横臂310根据摇臂200的运动而运动时，密封元件354选择性地接触复位柱塞356，柱塞356设置在内燃机气门400之间。当密封元件354接触复位柱塞356时，密封元件354离开座，并且气门横臂310中的液压流体被释放。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，密封元件354可包括滑动销354，销354可滑动地设置在气门横臂310中形成的孔中。滑动销354的一部分可从气门横臂310伸出，从而当销354接触复位柱塞356时，销离开座，并且气门横臂中的高压流体被释放。在一个可替换实施例中，如图7所示，密封元件354可包括止回盘354。在又另一个实施例中，如图8所示，密封元件可包括止回球354。在图7和图8所示的实施例中，复位柱塞可包括狭窄的顶端部分，适用于伸入到气门横臂310内，并且使止回盘或止回球离开座。其它适用于密封气门横臂310中的高压流体并且选择性地从气门横臂310释放高压流体的复位装置例如菌形阀、柱形阀和/或簧片阀被认为是在本发明的范围和实质内。
在本发明的一个实施例中，复位柱塞356相对于密封元件354保持在固定位置处。可替换的是，复位柱塞356可被控制以在相对于密封元件354的多个位置之间致动，从而可以实现特定的气门升程和正时要求。例如，液压流体可以选择性地供应到复位柱塞356，从而它可以延伸到更靠近密封元件354的位置处。这样，复位装置350可具有开/关能力和/或低速可变性。
参考图9，气门致动系统10还可包括设置在气门横臂310和摇臂200之间的静止元件360。在一个实施例中，静止元件360可包括卡箍(collar)360。卡箍360可固定到固定元件，例如内燃机顶部。卡箍360适用于限制气门横臂310的向上的移动，并且依次限制由摇臂200施加在运动传递装置100上的力。卡箍360相对于气门横臂310的位置可被调整从而在卡箍360和气门横臂310之间具有合适的间隙。
下面将参考图9描述本发明的一个实施例的操作。当需要从凸轮110向内燃机气门400传递运动时，例如在内燃机制动过程中，液压流体通过摇臂轴通道214被供应到摇臂200。液压流体穿过摇臂通道215和螺杆通道235流动到空动系统300。流体压力足以克服单向阀340的偏压，并且流入气门横臂通道315中。由于单向阀340提供基本单向的流体连通，因此液压流体不能穿过单向阀反向泄漏到螺杆通道235中。结果，在主动活塞320和随动活塞330之间形成液压封闭。液压使得主动活塞320伸出，并且紧靠旋转基脚240施加向上的力，并且依次在摇臂220的近端施加向上的力。这个力足以克服杆簧250的偏压，并且使得摇臂200沿着逆时针方向旋转(相对于图9中所示的视角)，消除摇臂从动件220和凸轮110之间的间隙。摇臂200可以旋转直到滚子从动件220在基圆处接触凸轮110。
在本发明的实施例中，其中空动系统300包括主动活塞320和一个或多个随动活塞330，并且随动活塞具有比主动活塞320更大的横截面积，气门横臂通道中的液压可在气门横臂310上产生基本向上的力。然而，卡箍360防止气门横臂310的向上的移动。结果，在内燃机制动操作过程中传递给摇臂200和凸轮110的负载会被减小。
因为滚子从动件220现在与凸轮110接触，因此当凸轮110旋转时，内燃机制动凸角114的运动被传递给摇臂200。这使得摇臂200围绕轴210旋转，并且在主动活塞320上提供向下的力。跟随摇臂的运动，主动活塞320在气门横臂310中的它的孔内向下移动。由于气门横臂310中的液压封闭，主动活塞320的向下运动通过通道315中的液压被传递给随动活塞330，活塞330依次向下移动，并且使内燃机气门400致动以产生内燃机制动气门事件。
随着凸轮110继续旋转，滚子从动件220接近主事件凸角112。摇臂200开始旋转，并且在主动活塞320上传递凸角的运动。由于气门横臂310中的液压封闭，主动活塞320的向下运动通过通道315中的液压被传递给随动活塞330，随动活塞330依次向下移动，并且使内燃机气门400致动以产生主气门事件。当摇臂200作用在主动活塞320上时，气门横臂310同样向下平移。当滚子从动件220开始到达主事件凸角112的最高点时，气门横臂310的向下运动使密封元件354与复位柱塞356接触。复位柱塞356迫使密封元件354离开它的座，允许气门横臂310中的液压流体被释放。液压流体从气门横臂310的释放使得主动活塞320和/或随动活塞330从它们的伸出位置回退，并且另外的由气门横臂310中的液压流体柱产生的气门升程损失。当滚子从动件220跟随主事件凸角112的剩余部分运动时，运动通过固体机械联动件被传递给内燃机气门400。
图10是根据本发明的一个实施例的排气门和进气门事件的气门升程图。在内燃机制动过程中，内燃机气门400会经历气门升程轮廓410。点415示出了在气门升程过程中液压流体被从气门横臂310释放的点。在这点，由液压流体柱产生的附加的气门升程损失，并且气门经历标准主事件气门升程。内燃机气门升程在其处被复位的气门升程轮廓410上的准确点415可以在多个因素的基础上变化，所述因素包括但不限于：复位柱塞356和密封元件354的相对定位。在液压流体没有从气门横臂310释放的情况下，内燃机气门400会经历具有附加升程的主事件气门升程，如图10中所示的气门升程轮廓420所示。图10所示的气门升程轮廓仅是示意性的，并且不是限制性的。
在正功率操作过程中，当不需要内燃机制动时，具有足够压力使单向阀组件340离开阀座并且进入气门横臂310中的通道315的液压流体没有被供应到摇臂200。主动活塞320和/或随动活塞330被回退到气门横臂310内。任何存在于气门横臂310中的润滑流体具有相对低的压力。因此，作用在摇臂200的近端上的力不足以克服杆簧250的偏压，杆簧250沿着顺时针方向(相对于图9所示的视角)将摇臂200偏压紧靠气门横臂310。在这个位置，在凸轮110和滚子从动件220之间产生间隙。当凸轮110旋转时，凸轮110和滚子从动件220之间的间距足够大，使得内燃机制动凸角114(和EGR/BGR凸角116)将不会接触滚子220。结果，没有内燃机制动运动被传递给摇臂200，并且内燃机气门400没有经历内燃机制动事件。随着凸轮110继续旋转，滚子从动件220开始接触主气门事件凸角112。由于凸轮110和滚子从动件220之间的间隙，滚子会在凸角上高于在内燃机制动过程中的触点的位置处形成接触。结果，内燃机气门400会经历没有附加升程的主事件气门升程轮廓430，如图10所示。
在本发明的一个实施例中，在内燃机制动过程中，主排气事件和主进气事件之间的重叠可被减少。如图10所示，当内燃机气门400经历具有附加升程的气门升程轮廓420时，会产生重叠区域A。然而，当内燃机气门400的运动复位从而气门跟随标准主事件运动时，如气门升程轮廓410所示，覆盖区域会被减小。减小后的覆盖区域在图10中由区域B示出。
在本发明的一个实施例中，主气门事件会经历更早的关闭时刻。如图11所示，内燃机进气门在主进气门事件过程中会经历气门升程轮廓440。然而，内燃机气门的运动会被改变从而气门更早地闭合，如气门升程轮廓450所示。图11所示的气门升程轮廓仅是示意性的，并且不是限制性的。
本发明的另一个实施例参考图4示出，图4中，相同的附图标记代表相同的元件。空动系统300可包括第一和第二活塞330，活塞330可滑动地设置在气门横臂310中。
下面将描述图4所示的实施例的操作。当需要从凸轮110向内燃机气门400传递运动时，例如在内燃机制动过程中，液压流体通过摇臂轴通道214被供应到摇臂200。液压流体穿过摇臂通道215和螺杆通道235流动到空动系统300。流体压力足以克服单向阀340的偏压，并且流动到气门横臂通道315中。因为单向阀340提供基本单向的流体连通，因此液压流体不能穿过单向阀反向泄漏到螺杆通道235中。气门横臂通道315中的液压能够在气门横臂310上产生基本向上的力，使得它向上移动。气门横臂310的向上的移动紧靠旋转基脚240施加向上的力，并且依次向摇臂200的近端施加向上的力。这个力足以克服杆簧250的偏压，并且使得摇臂200沿着逆时针方向(相对于图4所示的视角)旋转，消除摇臂从动件220和凸轮110之间的间隙。摇臂200可以旋转直到滚子从动件220在基圆处接触凸轮110。由于活塞弹簧332的偏压，第一和第二活塞330保持与内燃机气门400接触。
因为滚子从动件220现在与凸轮110接触，因此当凸轮110旋转时，内燃机制动凸角114的运动被传递给摇臂200。这使得摇臂200围绕轴210旋转，并且在气门横臂310上提供向下的力。这个向下的力通过通道315中的液压被传递到随动活塞330，随动活塞330依次使内燃机气门400致动以产生内燃机制动气门事件。
随着凸轮110继续旋转，并且滚子从动件220开始到达主事件凸角112的最高点，气门横臂310的向下运动使密封元件354与复位柱塞356接触。复位柱塞356迫使密封元件354离开它的座，允许气门横臂310中的液压流体被释放。液压流体从气门横臂310中的释放可以释放气门横臂中存在的液压，并且由气门横臂310中的液压流体柱产生的另外的气门升程损失。随着滚子从动件220跟随主事件凸角112的剩余部分运动，运动通过固体机械联动件被传递给内燃机气门。
本发明的另一个实施例参考图5示出，图5中，相同的附图标记代表相同的元件。空动系统包括可滑动地设置在气门横臂310中的第一活塞320。图5所示的实施例的操作基本与上面参考图9所述的相同。供应到气门横臂310的液压使得主动活塞320伸出，并且紧靠旋转基脚240施加向上的力，并且依次，在摇臂200的近端施加向上的力，使得摇臂200旋转，并且消除摇臂从动件220和凸轮110之间的间隙。随着凸轮旋转摇臂，摇臂作用在第一活塞320上。由第一活塞320的向下运动产生的液压作用在气门横臂310上，气门横臂310与内燃机气门杆直接接触。适用于选择性地将凸轮110的运动传递到内燃机气门(多个)400的空动系统300的其它实施例被认为是在本发明的范围和实质内。
本发明的另一个实施例参考图12示出，其中相同的附图标记表示相同的元件。第一和第二单向阀316、318可设置在气门横臂通道315中。第一和第二单向阀316、318可主要允许气门横臂通道315中从单向阀组件340到每一个活塞330的仅一个方向的流体连通。气门横臂310另外可包括形成在其中的第一和第二复位通道317、319。第一和第二复位通道317、319可在第一端分别与第一和第二单向阀316、318下游的气门横臂通道315连通，并且在第二端处由复位装置350密封。这样，每个活塞330可以彼此独立地操作，并且可以提供更好的平衡操作。
本发明的另一个实施例参考图13示出，其中相同的附图标记表示相同的元件。第一和第二泄放孔351可以形成在气门横臂310中。泄放孔351与气门横臂通道315连通。静止元件360可包括适用于密封泄放孔351的密封元件362。密封元件362可包括旋转基脚，所述旋转基脚适用于当气门横臂310沿着向上的方向移动时旋转，从而基本保持与气门横臂的接触，并且保持与泄放孔351的密封。
图13所示的本发明的实施例的操作如下。当需要从凸轮向内燃机气门400传递运动时，例如在内燃机制动过程中，液压流体被供应到气门横臂通道315，基本与如上参考图9所述相同，导致主动活塞320和随动活塞330之间的液压封闭。所述液压使得主动活塞320伸出，并且紧靠旋转基脚240施加向上的力，并且依次，向摇臂200的近端施加向上的力。这使得摇臂200基本如上所述地旋转，消除摇臂和凸轮之间的间隙。气门横臂通道中的液压还可在气门横臂310上产生基本向上的力。静止元件360可防止气门横臂310的向上移动，并且密封元件362可基本保持与气门横臂的接触，并且保持与泄放孔351的密封。
凸轮上的内燃机制动凸角的运动被传递到摇臂200。这使得摇臂200旋转，并且在主动活塞320上提供向下的力。根据摇臂的运动，主动活塞320在气门横臂310中的它的孔内向下移动。由于气门横臂310中的液压封闭，主动活塞320的向下的运动通过通道315中的液压被传递到随动活塞330，随动活塞330依次向下移动，并且使内燃机气门400致动以产生内燃机制动气门事件。
随着凸轮继续旋转，摇臂200开始旋转，并且在主动活塞320上传递主事件凸角的运动。由于气门横臂310中的液压封闭，主动活塞320的向下的运动通过通道315中的液压被传递到随动活塞330，随动活塞330依次向下移动，并且使内燃机气门400致动以产生主气门事件。因为摇臂200作用在主动活塞320上，因此气门横臂310同样向下移动。气门横臂310的向下移动使泄放孔351从静止的密封元件362分离。这允许气门横臂通道315中的液压流体穿过泄放孔351被释放。液压流体从气门横臂通道315的释放使得主动活塞320和/或随动活塞330从它们的伸出位置回退，并且由气门横臂310中的液压流体柱产生的另外的气门升程损失。随着摇臂200跟随凸轮上的主事件凸角的剩余部分运动，运动通过固定机械联动件被传递到内燃机气门400。在内燃机制动过程中，内燃机气门400会经历气门升程轮廓410，如图10所示。
显而易见，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的范围和实质的情况下，可以对本发明作出修改和变化。例如，在本发明的另一个实施例中，主动活塞320的运动可通过可折叠的挺杆组件被传递到内燃机气门。因此，应当认为，本发明覆盖本发明的所有这些修改和变化，只要它们落在所附权利要求和它们的等价物的范围内。

Claims (23)

1.一种用于致动两个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的系统，所述系统包括：
用于所述两个或多个内燃机气门的可运动的气门横臂，其中空动部件包括在所述可运动的气门横臂中，所述空动部件具有第一可液压伸出的活塞；其中
所述第一可液压伸出的活塞滑动地设置在形成在所述可运动的气门横臂内的孔中，
设置在所述第一可液压伸出的活塞内的单向阀。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空动部件还包括可滑动地设置在所述气门横臂中的第二可液压伸出的活塞，和将所述第一可液压伸出的活塞连接到所述第二可液压伸出的活塞的液压回路。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，至少三个可液压伸出的活塞可滑动地设置在形成在所述可运动的气门横臂中的孔中。
4.一种用于致动内燃机中的一个或多个内燃机气门以产生内燃机气门事件的系统，所述系统包括：
运动传递装置；
摇臂，可枢转地安装在轴上，并且适用于在第一位置和第二位置之间旋转，所述摇臂选择性地接受来自所述运动传递装置的运动；
可运动的气门横臂，设置在所述摇臂和所述一个或多个内燃机气门之间；和
空动系统，设置在所述可运动的气门横臂中，其中所述空动系统包括可液压伸出的活塞和设置在所述可液压伸出的活塞中的单向阀，所述可液压伸出的活塞被包含在可运动的气门横臂内。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空动系统还包括可滑动地设置在所述气门横臂中的第二活塞和第三活塞。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述摇臂的第一端中的可调节的螺旋组件。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述螺旋组件的一端处的旋转基脚，所述旋转基脚接触所述第一活塞。
8.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括将所述摇臂偏压在第一位置的弹簧。
9.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括设置在所述气门横臂和所述摇臂之间的静止元件。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述静止元件包括卡箍。
11.如权利要求l0所述的系统，其特征在于，所述卡箍适用于限制所述气门横臂的移动。
12.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括用于使内燃机气门的位置复位的装置。
13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述复位装置包括：
密封元件，设置在所述气门横臂中形成的孔中；
弹簧，将所述密封元件偏压紧靠所述气门横臂中形成的座；和
复位柱塞，与所述密封元件选择性地接触。
14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述密封元件包括可滑动地设置在气门横臂的孔中的密封销。
15.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述密封元件包括止回盘。
16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述密封元件包括止回球。
17.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述内燃机气门事件包括从下列的组中选择的事件，所述组包括：压缩释放制动事件，泄放式制动事件，废气再循环事件，主排气事件和主进气事件。
18.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空动系统选择性地使得所述摇臂从第一位置旋转到第二位置。
19.如权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述摇臂在第一位置时，在所述摇臂和所述运动传递装置之间存在间隙。
20.一种选择性地致动内燃机气门以产生内燃机气门事件的方法，所述方法包括下列步骤：
设置运动传递装置与摇臂选择性地接触，所述摇臂可枢转地安装在摇臂轴上；
提供与所述摇臂接触的气门横臂；
提供一个或多个与所述气门横臂接触的发动机气门；
选择性地向气门横臂供应液压流体；和
响应于液压流体向气门横臂的供应来控制传递到摇臂的运动量。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括将液压流体从气门横臂释放的步骤，以便从而改变内燃机气门事件。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述内燃机气门事件包括主排气事件。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述内燃机气门事件包括主进气事件。
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