[發明專利]用于可變氣門驅動以提供正功率和發動機制動的方法

有效

• 申請號: 200980115139.8
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN102084107A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: Z·楊
• 申請（專利權）人: 雅各布斯車輛系統公司
• 主分類號: F02D13/04
• 分類號: F02D13/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王永建

技術領域

本發明一般地涉及用于驅動發動機中的一個或多個進氣門、排氣門和/或輔助氣門的方法。特別地，本發明涉及用于提供可變氣門驅動的方法，用于在發動機氣門的正功率操作和發動機制動操作之間轉換。

背景技術

需要內燃發動機中的氣門驅動，以便發動機產生正功率、發動機制動、廢氣再循環(EGR)和/或制動氣體再循環(BGR)。在正功率過程中，一個或多個進氣門可以被打開以允許燃料和空氣進入氣缸，以用于燃燒。一個或多個排氣門可以被打開以允許燃燒氣體從氣缸漏出。進氣門、排氣門和/或輔助氣門也可以被打開多次，以用于正功率過程中的廢氣再循環動作，以使氣體從排氣歧管再循環到發動機氣缸中，以用于改進的排放。

當發動機未被用于產生正功率時，發動機氣門驅動也可以被用于產生發動機制動和制動氣體再循環。在發動機制動過程中，一個或多個排氣門可以被選擇性地打開以至少臨時地將發動機轉化為氣體壓縮機。因此，發動機產生阻礙功率以幫助車輛減速。這可能增加操作者對車輛的控制，并大大地減小車輛的制動踏板上的磨損。在發動機制動過程中，當發動機活塞靠近下死點時排氣和/或輔助氣門也可以被打開，以使氣體從排氣歧管再循環到發動機氣缸中，以改進發動機制動。

發動機氣門可以被驅動以產生壓縮釋放制動和/或放氣制動。壓縮釋放類型的發動機制動或阻礙的操作是已知的。在其壓縮沖程過程中，當活塞向上行進時，收集在氣缸中的氣體被壓縮。壓縮氣體阻止活塞的向上運動。在發動機制動操作過程中，當活塞到達上死點(TDC)時，至少一個排氣門被打開以將氣缸中的壓縮氣體釋放至排氣歧管，從而防止貯存在壓縮氣體中的能量在隨后的膨脹向下沖程中返回發動機。因此，發動機產生阻礙功率以幫助車輛減速。現有技術的壓縮釋放發動機制動的一個示例通過康明斯的美國專利No.3,220,392(1965年11月)公開的內容提供，其通過引用被結合于此。

廢氣再循環(EGR)和制動氣體再循環(BGR)的基本原理也是已知的。在適當操作的發動機在其燃燒室中對燃料和進氣進行操作時，發動機從發動機氣缸排放剩余的氣體。EGR或BGR系統允許這些廢氣的一部分流回發動機氣缸。進入發動機氣缸的氣體的再循環可以在正功率操作過程中和/或在發動機制動循環中使用，以提供顯著的益處。

在正功率操作過程中，EGR系統可以首先被用于改進發動機排放。在發動機正功率過程中，一個或多個進氣門可以被打開，以允許燃料和來自大氣的空氣進入，所述空氣包含燃燒氣缸中的燃料所需的氧氣。但是，空氣還包含大量的氮氣。發動機氣缸中的高溫使氮氣與未使用的氧氣反應，并形成氮氧化合物(NOx)。氮氧化合物是通過柴油發動機排放的主要污染物之一。通過EGR系統提供的再循環的氣體已經被發動機使用，并且僅包含少量的氧氣。通過使這些氣體與新鮮的空氣混合，進入發動機的氧氣量可以減少，并且可能形成很少的氮氧化合物。此外，再循環氣體可以具有將發動機氣缸中的燃燒溫度降低到氮氣與氧氣結合以形成NOx的點以下的效果。結果，EGR系統可以操作以減少所產生的NOx的量，并改進發動機排放。在美國和其它國家的用于柴油發動機的當前環境標準和提出的法規表明，改進的排放的需要在未來將變得更重要。

BGR系統也可以被用于使發動機制動操作過程中的阻礙功率最佳化。如上面討論的那樣，在發動機制動過程中，一個或多個進氣門可以選擇性地打開，以至少暫時將發動機轉化為空氣壓縮機。通過采用BGR控制發動機中的壓力和溫度，制動的水平可以在多個操作狀態下最佳化。

在許多內燃發動機中，發動機進氣門和排氣門可以通過固定輪廓凸輪，更具體地通過一個或多個作為每個凸輪的完整部分的固定凸塊被打開和關閉。如果進氣門和排氣門正時和升程可以改變，那么可以獲得例如增強的性能、改進的燃料經濟性、低排放和更好的車輛駕駛性的益處。但是，固定輪廓凸輪的使用可能使得調節正時和/或發動機氣門升程量以使其對于多個發動機操作情況最佳化變得困難。

若給出固定的凸輪輪廓，一種調節氣門正時和升程的方法提供將“空轉”系統結合到氣門和凸輪之間的氣門機構中的氣門驅動。空轉是被應用于用于修改被具有可變長度的機械、液壓和/或其它連接組件的凸輪輪廓禁止的氣門運動的一類技術方案的術語。在空轉系統中，凸輪凸塊可以提供在發動機操作情況的整個范圍所需的“最大”(最長的閉合角和最大的升程)運動。然后，可變長度系統可以包括在氣門機構中，氣門的中間將被打開，凸輪提供最大的運動，以減少或喪失由凸輪施加給氣門的部分或全部運動。