[发明专利]具有整体的空动系统的气门横臂

说明书

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。