[發明專利]用于發動機制動和排氣提前開啟的空動可變氣門致動系統

有效

• 申請號: 201080019296.1
• 申請日: 2010-05-06
• 公開（公告）號: CN102414424A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: J·A·施沃布爾
• 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;F01L1/34;F01L1/18
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王瓊

技術領域

本發明一般地涉及一種用于致動內燃機的一個或多個發動機氣門的系統。特別地，本發明涉及一種用于向發動機制動和提前排氣開啟(EEO)提供可變氣門致動(VVA)的空動系統。

背景技術

內燃機通常使用機械、電動或液壓-機械氣門致動系統致動發動機氣門。這些系統可包括由發動機曲軸旋轉驅動的推桿、凸輪軸和搖臂的組合。當凸輪軸用于致動發動機氣門時，氣門致動的正時可以由凸輪軸上的凸起部分的大小和位置固定。

凸輪軸每旋轉360度，發動機完成一個由四個沖程組成的全循環，即膨脹、排氣、進氣和壓縮。當活塞從汽缸蓋離開且汽缸蓋和活塞頭部之間的體積增加時，在大部分膨脹沖程期間，進氣門和排氣門可以被關閉和保持關閉。在正功率運行期間，燃料在壓縮沖程過程中燃燒，并且正功率由發動機傳遞。在下止點(BDC)，膨脹沖程結束，此時，活塞轉向。排氣門可以在BDC之前為主排氣事件開啟。在活塞向上運動且驅使燃燒氣體離開氣缸時，凸輪軸上的凸起部分可以為主排氣事件同步開啟排氣門。在排氣沖程快結束時，凸輪軸上的另一凸起部分可以為主進氣事件開啟進氣門，此時，活塞從汽缸蓋離開。當活塞位于下止點附近時，進氣門關閉，進氣沖程結束。當活塞再次向上運動時，對于壓縮沖程，進氣門和排氣門是關閉的。

內燃機的正功率運行需要主進氣和主排氣門事件。可能希望不需要額外的附加氣門事件。例如，在正功率或其他發動機運行模式期間，對于壓縮釋放發動機制動、泄放發動機制動、廢氣再循環(EGR)、制動氣體再循環(BGR)或其他輔助進氣和/或排氣門事件，希望致動進氣和/或排氣門。

關于輔助氣門事件，已經使用通過內燃機的廢氣流量控制，以便提供車輛發動機制動。一個或多個排氣門還可以被有選擇地開啟，以將發動機至少暫時地轉變成用于發動機制動操作的空氣壓縮機。對于壓縮-釋放類型的制動，這個空氣壓縮機效應可以通過在活塞上止點位置附近開啟一個或多個排氣門實現，或者，對于泄放類型的制動，在許多和所有活塞運動過程中，通過保持一個或多個排氣門在相對穩定的破裂開啟位置中實現。在這兩種類型的制動中，發動機可以產生減速力，可以用于幫助使車輛慢下來。這個制動力可以向操作人員提供對車輛增加的控制，并且還可以顯著地減小工作制動器的磨損。人們已經知道壓縮-釋放類型的發動機制動很久了，在Cummins的美國專利No.3,220,392(1965年11月)中已經公開了，以參引的方式合并于此。

一般地，發動機制動系統可以結合壓縮-釋放制動、泄放制動、廢氣再循環和/或制動氣體再循環的原理控制廢氣的流動。在壓縮-釋放發動機制動期間，排氣門可以有選擇地開啟，以至少暫時地將產生功率的內燃機轉變成吸收功率的空氣壓縮機。在壓縮沖程期間，活塞向上運動，捕獲在氣缸中的氣體可以被壓縮。受到壓縮的氣體可能抵抗活塞的向上運動。當活塞到達上止點位置時，至少一個排氣門可以開啟以將氣缸中受到壓縮的氣體釋放到排氣歧管中，防止存儲在受到壓縮的氣體中的能量在隨后的膨脹下行沖程中返回到發動機。在這種做時，發動機可以產生減速功率以幫助使車輛慢下來。

在泄放發動機制動過程中，附加和/或代替發生在活塞的排氣沖程期間的排氣門事件，在維持三個發動機循環期間(全循環泄放制動)或者在維持三個發動機循環期間的一部分期間(部分循環泄放制動)，排氣門可以稍微地保持開啟。氣缸氣體泄放和泄放出氣缸可以作用以使發動機減速。通常，在泄放制動操作中，制動閥的初始開啟是在壓縮上止點之前，即提前氣門致動，然后氣門升程保持一段時間穩定。這樣，泄放類型的發動機制動因提前氣門致動而可以需要較小的力致動氣門，并且因連續泄放代替壓縮-釋放類型制動的快速噴出而產生較小的噪音。

廢氣再循環(EGR)系統可以允許一部分廢氣在正功率運行期間回流到發動機氣缸中。EGR可以用于減小發動機在正功率運行期間產生的NO_x。EGR系統還能用于在發動機制動循環期間控制廢氣歧管和發動機氣缸中的壓力和溫度。通常存在兩種類型的EGR系統，內部和外部。外部EGR系統通過進氣門將廢氣再循環回到發動機氣缸中。內部EGR系統通過排氣門和/或進氣門將廢氣再循環回到發動機氣缸中。

制動氣體再循環(BGR)系統可以允許一部分廢氣在發動機制動操作期間回流到發動機氣缸中。在進氣沖程期間將廢氣再循環回到發動機氣缸中，例如可以增加壓縮-釋放制動可用的氣缸中的氣體質量。結果，BGR可以增加從制動事件實現的制動效果。