[发明专利]用于内燃机的可变行程阀设备

说明书

本发明涉及一种设备，其包括阀和致动器。所述阀具有可运动地布置在由发动机的气缸盖限定的阀套内的部分。所述阀被构造成在关闭位置和打开位置之间相对于气缸盖运动一距离。所述阀的所述部分限定有流动开口，所述流动开口当所述阀处于打开位置中时与发动机的气缸流体连通。所述致动器被构造成选择性地改变在关闭位置与打开位置之间的距离。

相关申请的交叉参考

本申请要求享有2016年9月9日提交的题名为“Variable Travel ValveApparatus for an Internal Combustion Engine”的美国临时申请No.62/385,804的优先权和权益，其全部内容通过引用明确地并入本文中以用于所有目的。

技术领域

本文描述的实施例涉及一种用于控制在流体处理机器中的气体交换过程的设备，并且更具体地，涉及一种用于内燃机的阀和气缸盖组件。

背景技术

诸如例如内燃机、压缩机和类似物之类的许多流体处理机器需要准确和高效的气体交换过程以确保最佳的性能。例如，在内燃机的进气冲程期间，必须在发动机的操作循环中的预定时刻将预定量的空气和燃料供应至燃烧室。随后，燃烧室在燃烧期间必须被密封，以防止低效的操作和/或对发动机中的各种部件的破坏。在排气冲程期间，在燃烧室中燃烧后的气体必须从燃烧室有效地排出。

某些已知的内燃机使用提升阀来控制进入和离开燃烧室的气体流动。已知的提升阀为包括细长阀杆和加宽的密封头的往复阀。在使用时，已知的提升阀朝向燃烧室向内打开，以使密封头与阀座间隔开，由此在阀处于打开位置中时建立起进入或离开燃烧室的流动路径。密封头能够包括成角度的表面，所述成角度的表面被构造为当阀处于关闭位置中时与阀座上的相对应表面接触以有效地密封燃烧室。

但是，已知的提升阀的扩大的密封头阻塞进入或离开燃烧缸的气体的流动路径，这可以导致气体交换过程中的低效性。此外，扩大的密封头还可以在进入的空气内产生涡旋和其它非期望的紊流，这可以不利地影响燃烧事件。为了最小化这种效果，某些已知的提升阀被构造成在关闭位置与打开位置之间行进较大距离。但是，增大阀升程导致较高的寄生损耗、对阀系的较大磨损、在发动机操作期间的较大的阀与活塞接触的机会和类似情况。

因为已知的提升阀的密封头延伸到燃烧室内，所以它们暴露于发动机燃烧的极高的压力和温度，这增大了阀将故障或泄漏的可能性。暴露于燃烧条件可以导致例如较大的热膨胀、有害的碳沉淀堆积和类似情况。此外，这种布置无助于维修和/或替换阀。在许多实例中，例如，气缸盖必须被移除以维修或替换阀。

为了减小泄漏的可能性，已知的提升阀使用较硬的弹簧偏压在关闭位置中。由此，已知的提升阀常常使用凸轮轴被致动，所述凸轮轴产生打开阀所必需的较高的力。但是，已知的基于凸轮轴的致动系统对于根据发动机操作条件改变阀行程(或升程)、阀动作的正时和/或持续时间在灵活性上受限。例如，尽管某些已知的基于凸轮轴的致动系统可以改变阀的打开或持续时间，但是这些变化因阀动作依赖于凸轮轴和/或发动机曲轴的旋转位置而受到限制。因此，阀动作(即，正时、持续时间和/或行程)没有对每个发动机操作条件(例如，低怠速、高速度、完全加载等)优化，而是选取为提供期望的总体性能的折中。

某些已知的提升阀使用电致动器或液压装置致动。但是，这种基于螺线管的致动系统常常需要多个弹簧和/或螺线管以克服偏压弹簧的力。此外，基于螺线管的致动系统需要较高的功率以抵抗偏压弹簧的力来致动阀。基于液压的系统需要具有非常精细的公差的部件并且需要液压动力供应。

由此，存在有对用于内燃机及类似系统和装置的改进的阀致动系统的需求。

发明内容