[实用新型]溢流阀及致动器

说明书

技术领域

本实用新型总体上涉及致动器以及用于控制该致动器的相关方法与系统，且特别是，涉及能以最小能量消耗提供独立升程（或冲程或行程）和正时控制的致动器。 

背景技术

可以采用各种系统来有效控制发动机气门的正时和升程，来改善发动机的性能、燃油经济性、喷射和其他特性。根据控制的装置或致动器，这些系统可以分成机械的、电液的（electrohydraulic）和机电的（有时称为电磁）形式。根据控制的范围，可以分成可变气门升程和正时、可变气门正时和可变气门升程的形式。它们也可以分成有凸轮（cam-based）或者间接作用以及无凸轮或者直接作用的形式。 

在有凸轮的系统的情况下，保持传统的发动机凸轮系统并且稍微修改，以间接地控制气门正时和/或气门升程。在无凸轮系统中，传统的发动机凸轮系统用直接驱动各发动机气门的电液或者机电致动器完全替换。尽管无凸轮系统提供更宽的可控性，例如汽缸和气门的停用（deactivation），并且由此具有更好的燃油经济性，但是所有现有生产的汽车可变气门系统都是有凸轮的。 

机电无凸轮系统的问题包括与软着陆（soft-landing）、高电功率要求、能力不足相关的困难，或者难于控制升程以及处理高的和/或变化的汽缸空气压力的能力有限。电液无凸轮系统通常可以克服这样的问题，但是它确实存在自身的问题，例如在高发动机速度下的性能以及设计或者控制复杂，导致响应时间和流量之间的冲突。为了在6,000至7,000rpm下运行，致动器必须在2.5至3毫秒的时间内在8mm的范围上首先加速然后减速发动机气门。发动机气门必须行进在约5米/秒的峰值速度。这些要求已经达到了传统电液技术的极限。 

克服这种性能限制的一个途径是，类似于机电系统一样, 在电液系统中加入一对相对的弹簧（opposing springs），其与系统的运动质量一起来产生弹簧质量谐振或摆动系统。在静止状态下，该相对弹簧将发动机气门居中设置在该气门的端点位置之间，即开启与关闭位置之间。为了保持发动机气门在一个端点位置上，系统必须具有一定的锁定机构，来抵抗来自该对弹簧的净返回力，其在两个端点的任何一个上积累了势能。当从一端点位置向另一端点位置行进时，发动机气门首先由弹簧返回力驱动并且加速，由弹簧存储的势能提供动力，直到在行程的中点，在此处其达到最大速度并且具有相应的动能；然后其抵抗弹簧的返回力保持向前运动，由动能提供动力，直到另一端，在此处其速度下降为零，相应的动能转变为弹簧存储的势能。 

就其熟知的工作原理而言，弹簧质量系统本身在能量转换方面非常有效且很可靠。很多技术开发已经是去设计出有效的和可靠的锁定－释放机构，其可以将发动机气门保持在其开启和关闭位置，根据要求释放，增加附加能量来补偿摩擦和高度可变的发动机汽缸空气压力，并且在其着陆在另一端上之前阻息多余的能量。如上所讨论，存在着与机电或者电磁锁定－释放装置相关的困难。也已经有人在电液锁定－释放装置的开发方面进行了努力。 

归于戴姆勒克莱斯勒（DaimlerChrysler）的美国专利No. 4,930,464所揭示的是一种电液致动器，其包括双杆油缸（double-ended rod cylinder）、一对相对的弹簧和旁路，所述相对的弹簧趋于将活塞设置于油缸的中间，所述旁路在大部分冲程上短接两个油缸室，这样，液压油缸不浪费能量。当发动机气门在关闭位置时，旁路不起作用，活塞将油缸分成较大的开启侧室和较小的关闭侧室，并且当开启侧室和关闭侧室分别经受高压源和低压源时，发动机气门能够锁定，这是由于在活塞上产生与返回弹簧力相反的差压。当发动机气门处于开启位置时，活塞将油缸分成较大的关闭侧室和较小的开启侧室，并且通过较大的关闭侧室和较小的开启侧室分别经受高压源和低压源可以锁定发动机气门。 

无论在开启位置还是在关闭位置，通过简单地开启二通触发阀（2－way trigger valve）来释放大室中的压力，由此消除活塞上的差压，触发弹簧质量系统的摆动动力，来解锁发动机气门。该二通阀必须在冲程结束前再次非常快速地关闭，从而大室压力可以快速升高到足够大以锁定活塞，并且因此发动机气门处于其新的端点位置。该构造也具有二通推进阀，以在开启冲程期间在阀杆的顶端面上引入额外的驱动力。