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可变气门升程系统、方法和装置制造方法及图纸

技术编号:11132713 阅读:65 留言:0更新日期:2015-03-12 02:52
本发明专利技术公开了一种用于控制汽车发动机中的可变气门操作的系统。第一凸轮具有第一升程轮廓且第二凸轮具有第二升程轮廓,两种轮廓均具有基圆部和升程部。摇臂组件与具有用于跨置在第一凸轮上的第一臂和用于跨置在第二凸轮上的第二臂的凸轮接合。第二臂具有在锁定时能够将第二臂固定于第一臂上的可操作的锁闩。该锁闩仅在臂正跨置在凸轮的基圆部上时才可被锁定。当第一臂被固定于第二臂上时,摇臂组件实现第一升程轮廓,而当第一臂未被固定于第二臂上时,摇臂组件实现第二升程轮廓。安装在摇臂组件附近的非接触式传感器适于监视和形成指示第一臂是否固定于第二臂上的数据。用于控制所述发动机运转的至少一个方面的运行的发动机控制单元(ECU)从非接触式传感器接收信号并基于从非接触式传感器接收的信号而控制所述发动机运转的至少一个方面的运行。摇臂组件可以被设计成实现恒定的间隙。还公开了精确制造的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变气门升程系统、方法和装置对相关申请的交叉引用本申请要求以下美国临时专利申请的优先权:2012年4月20日提交的、题为“转换辊式指状随动件(SwitchingRollerFingerFollower)”的系列号61/636,277;2012年4月24日提交的、题为“用于转换指状随动件的类钻碳涂层的开发和验证(DEVELOPMENTANDVALIDATIONOFDIAMOND-LIKECARBONCOATINGFORASWITCHINGROLLERFINGERFOLLOWER)”的系列号61/637,786;2012年4月30日提交的、题为“用于监视可变气门操作系统的摇臂是正常转换还是已发生故障的方法(METHODSTOMONITORWHETHERAROCKERARMOFAVARIABLEVALVEACTUATIONSYSTEMISSWITCHINGNORMALLYORHASMALFUNCTIONED)”的系列号61/640,709;2012年4月30日提交的、题为“用于气门位置反馈的仪表化气门导管和用于排放系统诊断的控制装置(INSTRUMENTEDVALVEGUIDEFORVALVEPOSITIONFEEDBACKANDCONTROLFOREMISSIONSSYSTEMDIAGNOSIS)”的系列号61/640,713;和2013年3月1日提交的、题为“改进的分立可变气门升程装置和方法(ImprovedDiscreteVariableValveLiftDeviceandMethods)”的系列号61/771,769(卷号EATN-0202-P01),各申请的全文通过引用并入本文。本申请也是以下美国非临时专利申请的部分延续:2011年3月18日提交的系列号13/051,839(公开号2001/0226208)“转换摇臂(SWITCHINGROCKERARM)”和2011年3月18日提交的美国专利申请13/051,848“转换摇臂(SWITCHINGROCKERARM)”,各申请的全文通过引用并入本文。系列号13/051,839和13/051,848两者均要求2010年3月19日提交的、题为“可变气门升程摇臂(VARIABLEVALVELIFTERROCKERARM)”的美国临时申请系列号61/315,464的优先权,该美国临时申请的全文通过引用并入本文。
本申请涉及用于内燃发动机且更具体地用于更有效的新颖可变气门操作转换摇臂系统的摇臂设计。
技术介绍
与增加的燃料消耗和温室气体排放、全世界的上升的能量成本和对更低的运行成本的需求有关的全球环境和经济担忧正在促进法律规章和消费者需求的转变。随着这些规章和需求变得更严格,必须开发和实施先进的发动机技术以实现期望益处。图1B示出当今使用的若干气门机构布置结构。在I型(21)和II型(22)两种布置结构中,带有一个或多个气门操作桃尖30的凸轮轴位于发动机气门29上方(顶置凸轮)。在I型(21)气门机构中,顶置凸轮桃尖30经液压气门间隙调节器(HLA)812直接驱动气门。在II型(22)气门机构中,顶置凸轮桃尖30驱动摇臂25,且摇臂的第一端在HLA812上枢转,而第二端操作气门29。在III型(23)中,摇臂28的第一端跨置在凸轮桃尖30上并位于其上方,而摇臂28的第二端操作气门29。随着凸轮桃尖30旋转,摇臂围绕固定的轴31枢转。HLA812可以在气门杆头29与摇臂28之间实施。在V型(24)中,凸轮桃尖30使用推杆27间接驱动摇臂26的第一端。HLA812被显示为在凸轮桃尖30与推杆27之间实施。摇臂26的第二端操作气门29。随着凸轮桃尖30旋转,摇臂围绕固定的轴31枢转。如图1A还示出的,预计作为整个市场的百分比示出的对汽车发动机中的II型(22)气门机构的行业预测为2019年生产的最普遍的构型。引入了专注于II型(22)气门机构的技术——其通过减少摩擦损失、泵吸损失和热损失来提高汽油发动机的整体效率——以最佳地利用发动机内的燃料。这些可变气门操作(VVA)技术之中的一部分已经被引入并记载于文献中。VVA装置可以是可变气门升程(VVL)系统、诸如在此通过引用全文并入的在2012年6月25日提交的美国专利申请No.13/532,777“单桃尖的停闭摇臂(SingleLobeDeactivatingRockerArm)”中描述的气缸停闭(CDA)系统、或其它气门操作系统。如所指出的,这些机构被开发成提高发动机的性能、燃料经济性和/或降低其排放。几类VVA摇臂组件包括位于外摇臂内的内摇臂,所述外摇臂和内摇臂使用扭力弹簧偏压在一起。锁闩在处于锁定位置时使内摇臂和外摇臂两者整体移动。当解锁时,允许摇臂彼此独立地移动。转换摇臂允许通过在锁定状态与解锁状态之间交替来控制气门操作,其通常包括如上所述的内臂和外臂。在一些情形中,这些臂与不同的凸轮桃尖如低升程桃尖、高升程桃尖和无升程桃尖接合。需要用于以适合内燃发动机的运转的方式转换摇臂模式的机构。用来改变II型汽油发动机的运转并提高其燃料经济性的VVA技术的一个示例为离散可变气门升程(DVVL),有时也称为DVVL转换摇臂。DVVL通过使用发动机气门限制发动机气缸进气流量而工作,所述发动机气门利用离散气门升程状态与标准“部分油门”的关系。美国环境保护署(EPA)证实了在使用应用于各种乘用车发动机的DVVL时燃料经济性提高了4%。美国能源部发起的较早报告列举了DVVL将燃料经济性提高4.5%的益处。由于汽车大部分处于通常巡航运转期间的“部分油门”,所以在最大限度地减少这些油门损失时可以实现大幅的燃料经济性提高。目前,需要更有效地操作并与现有的摇臂设计相比具有增加的能力的转换摇臂。
技术实现思路
一种先进的离散可变气门升程(DVVL)系统被设计成在单个摇臂中提供两种离散气门升程状态。所提出的方案的实施例涉及上文描述且在图1B中示出的II型气门机构。本文提出的系统的实施例可应用于具有电-液压油控制阀、双馈式液压气门间隙(lash)调节器(DFHLA)和DVVL转换摇臂的乘用车发动机(在实施例中具有4个气缸)。本文中描述的DVVL转换摇臂实施例专注于转换辊式指状随动件(SRFF)摇臂系统的设计和开发上,所述摇臂系统在端部枢轴辊式指状从动件气门机构上实现双模式离散可变气门升程。该转换摇臂构型包括用于低升程事件的低摩擦滚柱轴承界面,并保持通常的液压气门间隙调节以维持自由的气门机构操作。模式转换(即,从低升程到高升程,或反之)在一个凸轮转圈内完成,从而使驾驶者清楚。SRFF防止安装在现有的发动机设计方案中所需的顶部空间的明显变化。凸轮界面处的承载表面可包括用于低升程运转的滚柱轴承和用于高升程运转的涂有类钻碳的滑块垫。除其它方面外,本申请的教导能够在增加刚度的同时减小质量和惯性矩,以在低升程和高升程模式下实现期望的动态性能。类钻碳涂层(DLC涂层)允许紧凑组件中更高的滑块垫界面应力。试验结果表明,该技术可靠且满足所有寿命要求,其中一些方面延长到使用寿命要求的6倍。筛查了替代材料和表面处理方法,且结果表明DLC涂层是最可行的替代方案。本申请解决了为了在DVVL转换摇臂的滑块垫上采用类钻碳(DLC)涂层而开发的技术。系统验证试验结本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种用于向具有至少两个气缸的内燃发动机的多个气缸的发动机气门提供可变气门操作(VVA)的系统,所述气缸具有能够在第一升程模式与第二升程模式之间转换的转换摇臂,所述系统包括:均联接到气缸的至少两个转换摇臂,每个转换摇臂都包括至少能与用于第一升程模式的第一凸轮接合的第一臂和能与所述第一臂接合并在与所述第一臂接合时至少能与用于第二升程模式的第二凸轮接合的第二臂,其中,每个凸轮都包括升程部和基圆部,所述升程部与每个所述转换摇臂可操作地接合以用于提升所述发动机气门,所述基圆部与每个所述转换摇臂可操作地接合以用于允许所述气门保持关闭,油控制阀(OCV),所述油控制阀可操作地联接到所述至少两个转换摇臂并且构造成转换所述至少两个转换摇臂的升程模式;其中,所述OCV构造成在所述至少两个转换摇臂与所述至少一个凸轮的基圆部可操作地接合时转换所述至少两个转换摇臂的升程模式,安装在所述转换摇臂附近的非接触式传感器,所述非接触式传感器适于感测所述转换摇臂何时处于所述第一模式和所述第二模式中的至少一者并产生指示感测出的模式的数据;和与所述非接触式传感器电子地通信的ECU,所述ECU适于接收指示感测出的模式的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.20 US 61/636,277;2012.04.24 US 61/637,786;1.一种用于向具有至少两个气缸的内燃发动机的多个气缸的发动机气门提供可变气门操作(VVA)的系统,所述气缸具有能够在第一升程模式与第二升程模式之间转换的转换摇臂,所述系统包括:均联接到气缸的至少两个转换摇臂,每个转换摇臂都包括至少能与用于第一升程模式的第一凸轮接合的第一臂和能与所述第一臂接合并在与所述第一臂接合时至少能与用于第二升程模式的第二凸轮接合的第二臂,其中,每个凸轮都包括升程部和基圆部,所述升程部与每个所述转换摇臂可操作地接合以用于提升所述发动机气门,所述基圆部与每个所述转换摇臂可操作地接合以用于允许所述气门保持关闭,油控制阀(OCV),所述油控制阀可操作地联接到所述至少两个转换摇臂并且构造成转换所述至少两个转换摇臂的升程模式;其中,所述OCV构造成在所述至少两个转换摇臂与所述至少一个凸轮的基圆部可操作地接合时转换所述至少两个转换摇臂的升程模式,安装在所述转换摇臂附近的非接触式传感器,所述非接触式传感器适于感测所述转换摇臂何时处于所述第一模式和所述第二模式中的至少一者并产生指示感测出的模式的数据;和与所述非接触式传感器电子地通信的ECU,所述ECU适于接收指示感测出的模式的数据。2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述传感器检测所述第一臂相对于所述第二臂的位置。3.根据权利要求2所述的系统,其中,所述第一臂相对于所述第二臂的位置指示所述转换摇臂的模式。4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述非接触式传感器为电子装置。5.根据权利要求1所述的系统,其中,所述非接触式传感器为电子-机械装置。6.根据权利要求1所述的系统,其中,所述非接触式传感器为磁性装置。7.根据权利要求1所述的系统,其中,所述非接触式传感器为光学装置...

【专利技术属性】
技术研发人员:A·R·祖尔费斯D·G·杰尼斯B·K·范德森T·E·戈登A·D·拉杜尔舒D·J·尼尔森M·W·希尔德布兰德特O·J·舒尔塞斯
申请(专利权)人:伊顿公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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