СИСТЕМА КЛАПАНОВ ЦИЛИНДРА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к системе клапанов, используемой для регулировки профиля подъема клапанов цилиндра двигателя.
Уровень техники
Для повышения производительности и снижения количества выхлопных газов в широком диапазоне условий работы двигателя в нем может быть реализована регулировка подъема клапанов. Например, высота подъема и/или продолжительность открывания/закрывания клапанов цилиндра могут быть изменены с помощью системы регулировки клапанов на основании различных параметров работы двигателя, включая температуру двигателя, количество/моменты впрыска топлива, нагрузку двигателя, скорость вращения двигателя, запрашиваемый крутящий момент и т.д. Также желательным может быть отключение выбранных цилиндров с помощью системы регулировки клапанов при определенных условиях работы двигателя для увеличения производительности двигателя, снижения количества выхлопных газов двигателя и/или потребления топлива. Например, клапаны, связанные с данным цилиндром, могут быть отключены при холостом ходе или низкой скорости вращения двигателя.
Подобная система описана, например, в патентной заявке США №2005/0188966, опубл. 01.09.2005, которая может быть выбрана в качестве ближайшего аналога полезной модели.
Однако системы клапанов с функцией регулировки подъема клапанов может включать в себя сложные гидравлические подсистемы, а также другие подсистемы управления, которые могут потреблять большое количество энергии в двигателе, тем самым снижая некоторые показатели производительности, достигаемые при регулировке подъема клапана. По существу, энергия, используемая системой клапанов, может привести к уменьшению преимуществ, достигаемых при варьировании подъема клапанов.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели увеличение производительности системы клапанов и снижение потребления топлива двигателем.
В одном подходе в двигателе предусмотрена система клапанов цилиндра в двигателе, которая включает в себя первый канал подачи масла под давлением, связанный с клапанами цилиндра и сообщающийся с блоком управляющих клапанов, который имеет по крайней мере один гидравлический клапан, а также второй канал подачи масла под давлением, связанный с клапанами цилиндра и сообщающийся с блоком управляющих клапанов. Регулировка давления масла в первом и втором каналах позволяет выполнить регулировку профиля клапанов цилиндра. Таким образом, в системе клапанов может быть создано несколько гидравлических каналов, что при необходимости позволит выполнить регулировку высоты подъема и/или продолжительности открытого/закрытого состояния клапанов, а также деактивацию клапанов цилиндра.
Во втором канале подачи масла под давлением может быть установлен регулятор зазора, а в первом канале подачи масла под давлением могут быть расположены шток клапана и пружина клапана, при этом шток клапана механически соединен с регулятором зазора. Таким образом, можно выполнить независимую регулировку гидравлических сил, действующих на шток клапана и регулятор зазора, используя блок управляющих клапанов для осуществления регулировки профиля подъема клапанов.
Система может также содержать гибкую прокладку, закрывающую часть первого канала подачи масла под давлением.
Блок управляющих клапанов может иметь первый гидравлический клапан и второй гидравлический клапан, причем первый гидравлический клапан сообщается с первым каналом подачи масла под давлением, а второй гидравлический клапан сообщается со вторым каналом подачи масла под давлением. Первый и второй гидравлические клапаны могут представлять собой электромагнитные клапаны.
Первый канал подачи масла под давлением может сообщаться с третьим каналом подачи масла под давлением, связанным со вторым клапаном цилиндра, соединенным со вторым цилиндром, а первый клапан цилиндра соединен с первым цилиндром.
Клапан цилиндра может представлять собой впускной клапан.
Объем первого канала подачи масла под давлением может отличаться от объема второго канала подачи масла под давлением.
Клапан управления может сообщаться с каналом подачи масла под давлением, связанным с клапаном второго цилиндра, соединенного с другим цилиндром.
Система может быть выполнена таким образом, чтобы воспламенение во втором цилиндре происходило после воспламенения в первом цилиндре.
Система также может содержать подсистему управления, выполненную с возможностью на основании условий работы двигателя путем регулировки блока управляющих клапанов с помощью контроллера деактивировать клапан цилиндра, или регулировать высоту подъема клапана на основании условий работы двигателя, или регулировать продолжительность открытого или закрытого состояния клапана.
Подсистема управления может регулировать поток масла в первом канале подачи масла под давлением и втором канале подачи масла под давлением с помощью первого клапана управления и второго клапана управления, являющихся частью блока управляющих клапанов. Для деактивации клапанов цилиндра в одном примере давление масла в первом и/или втором каналах подачи масла под давлением может быть изменено таким образом, чтобы заблокировать перемещение штока блока управляющих клапанов. В частности в одном примере для блокировки включения масло от активного цилиндра может быть подано в первый канал подачи масла под давлением.
Таким образом, гидравлическое движение от клапанов активного цилиндра может быть использовано для отключения другого клапанов цилиндра. В результате за счет отключения цилиндра производительность системы клапанов будет увеличиваться, а потребление топлива двигателем - уменьшаться.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 схематически показано транспортное средство с двигателем.
На Фиг. 2 изображен пример системы клапанов цилиндра, которая может являться частью двигателя с Фиг. 1.
На Фиг. 3 изображен пример блока управляющих клапанов, связанного с системой клапанов цилиндра с Фиг. 2.
На Фиг. 4 изображен другой пример системы клапанов цилиндра, которая может являться частью двигателя с Фиг. 1.
На Фиг. 5 изображен пример блока управляющих клапанов, связанного с системой клапанов цилиндра с Фиг.4.
На Фиг. 6 изображена схема способа работы системы клапанов цилиндра в двигателе.
Осуществление полезной модели
Полезная модель относится к системе клапанов цилиндра для регулировки профиля подъема клапанов (например, высоты подъема клапанов и продолжительности открывания/закрывания клапанов). Система клапанов цилиндра включает в себя первый канал подачи масла под давлением и второй канал подачи масла под давлением. Первый канал включает в себя шток клапана и пружину клапана, второй канал включает в себя регулятор зазора. Давление масла в каналах может быть отрегулировано с помощью конструкции управляющего клапана для обеспечения регулировки профиля клапанов. В частности, давление масла в первом канале и/или втором канале может быть отрегулировано таким образом, чтобы изменить продолжительность открывания и закрывания клапанов, а также высоту подъема клапанов. Регулировка давления масла в первом канале и/или во втором канале может также упростить процедуру отключения клапанов цилиндра, когда открывание и закрывание клапана почти заблокированы, при этом при определенных условиях работы двигателя в нем снижаются насосные потери. При отключенном клапане гидравлическое движение от клапанов активного цилиндра может быть передано в первый канал подачи масла для блокировки движения штока клапана, что позволит увеличить производительность системы клапанов цилиндра. Небольшой (например, минимальный) подъем в системе клапанов цилиндра может быть задан с помощью профиля кулачков, следящего элемента кулачка (толкателя клапана) и регулятора зазора. Таким образом, небольшая (например, минимальная) высота подъема и длительность открывания/закрывания клапана могут быть установлены без холостого хода, только увеличение высоты подъема и/или продолжительности системы клапанов может потребовать подачи дополнительной энергии в систему клапанов цилиндра, в результате чего увеличится существующее перемещение и снизится величина холостого хода (например, до полного его отсутствия).
На Фиг. 1 показано схематическое изображение транспортного средства 10, включающего в себя двигатель 50, впускную систему 52 и выпускную систему 54. Впускная система 52 выполнена с возможностью обеспечивать подачу впускного воздуха в двигатель 50, как показано стрелками 56. Воздух также поступает во впускную систему из атмосферы, как показано стрелкой 57. Выпускная система 54 выполнена с возможностью приема выхлопных газов из двигателя 50, как показано стрелками 58. Стрелка 59 обозначает поток выхлопных газов из выпускной системы 54 в атмосферу. Впускная система 52 может включать в себя один или более следующих компонентов: воздушный фильтр, дроссель, впускной коллектор, впускные трубопроводы и т.д. Выпускная система 54 может включать в себя один или более следующих компонентов: выпускной коллектор, устройство для снижения токсичности выхлопных газов (например, сажевый фильтр, катализатор и т.д.), глушитель и т.д.
Двигатель 50 имеет четыре цилиндра (60, 62, 64 и 66). Цилиндр 60 может обозначать первый цилиндр, цилиндр 62 может обозначать второй цилиндр, цилиндр 64 может обозначать третий цилиндр, а цилиндр 66 может обозначать четвертый цилиндр. Цилиндры могут иметь рядное расположение, при котором через центральную ось каждого цилиндра проходит плоскость. Однако допускаются и другие варианты расположения цилиндров. Например, цилиндры могут иметь У-образное расположение, где группы цилиндров, включающие в себя один или более цилиндров, расположенных под не развернутым углом друг к другу. Также были рассмотрены и другие конфигурации двигателя, включая двигатели с горизонтально оппозитными цилиндрами.
С каждым цилиндром может быть соединено устройство 68 зажигания (например, свеча зажигания). Устройства зажигания могут быть с выполнены с возможностью создавать электрическую искру для зажигания топливно-воздушной смеси в цилиндрах. В качестве дополнения или альтернативы в цилиндрах может быть использовано воспламенение от сжатия. Порядок зажигания цилиндров может быть следующим: 1-3-4-2. Таким образом, сгорание может быть поочередно выполнено в цилиндре 60, цилиндре 64, цилиндре 66, а затем - в цилиндре 62. Необходимо понимать, что при необходимости в некоторых примерах циклы воспламенения в цилиндрах могут быть выполнены с перекрывающимися интервалами. Кроме того, следует понимать, что допускаются и другие варианты порядка зажигания.
К цилиндру 60 подключены впускной клапан 70 и выпускной клапан 72. Впускной клапан 70 может являться частью системы 74 клапанов цилиндра, а выпускной клапан 72 - частью системы 76 клапанов цилиндра. Цилиндр 62 включает в себя впускной клапан 78 и выпускной клапан 80. Впускной клапан 78 может являться частью системы 82 клапанов цилиндра, а выпускной клапан 80 - частью системы 84 клапанов цилиндра. Цилиндр 64 включает в себя впускной клапан 86 и выпускной клапан 88. Впускной клапан 86 может являться частью системы 90 клапанов цилиндра, а выпускной клапан 88 - системы 92 клапанов цилиндра. Цилиндр 66 включает в себя впускной клапан 94 и выпускной клапан 96. Впускной клапан 94 может являться частью системы 97 клапанов цилиндра, а выпускной клапан 96 - системы 98 клапанов цилиндра. Более подробно цилиндры системы клапанов рассмотрены далее со ссылкой на Фиг. 2-5.
Упомянутые выше впускные клапаны и выпускные клапаны позволяют выборочно сообщаться с впускной системой 52 и выпускной системой 54 соответственно. Таким образом, впускные и выпускные клапаны могут открываться и закрываться таким образом, чтобы блокировать и разрешать прохождение потока газов между цилиндрами и впускной и выпускной системами.
Транспортное средство 10 также включает в себя подсистему 100 управления. Подсистема 100 управления может включать в себя контроллер 110. Контроллер 110 с Фиг. 1 представляет собой микрокомпьютер, включающий в себя микропроцессорный блок 112, порты ввода/вывода, машиночитаемые носители 114 для хранения исполняемых программ и калибровочных значений (например, чип постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство, энергонезависимое запоминающее устройство и т.д.) и шину данных. Постоянное запоминающее устройство 114 может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессором 112, для воплощения способов, описанных ниже, а также других специально не указанных, но подразумеваемых вариантов.
Контроллер ПО может получать информацию от множества датчиков 120 в двигателе 50 и/или транспортном средстве 10, соответствующую измеренным данным, например, массовому расходу впускного воздуха, температуре охлаждающей жидкости двигателя, температуре окружающей среды, скорости вращения двигателя, положению дросселя, сигналу абсолютного давления в коллекторе, сигналу давления на впуске, сигналу давления во впускном канале, воздушно-топливному соотношению, относительной массе топлива во впускном воздухе, давлению на впуске, давлению в топливном баке, давлению в топливном фильтре и т.д. Следует учесть, что для выполнения указанных и иных измерений могут быть использованы другие комбинации датчиков. Датчики 120 могут представлять собой датчики давления, расположенные во впускной системе, датчик температуры двигателя, датчик скорости вращения двигателя, датчик положения дросселя и т.д.
Кроме того, контроллер 110 может управлять множеством исполнительных механизмов 122 транспортного средства 10 и/или двигателя 50 на основе сигналов от множества датчиков 120. Примерами исполнительных механизмов 122 могут быть дроссель, топливная форсунка, блок управляющих клапанов, клапаны управления в блоке управляющих клапанов и т.д.
На Фиг. 2 показан пример системы 200 клапанов цилиндра, а на Фиг.3 показана блок 300 управляющих клапанов, связанная с системой 200 клапанов цилиндра с Фиг. 2. Таким образом, блок 300 управляющих клапанов с Фиг. 3 может являться частью системы 200 клапанов цилиндра с Фиг. 2.
Система 200 клапанов цилиндра с Фиг.2 связана с цилиндром 60 с Фиг. 1. Следует понимать, что система 200 клапанов цилиндра может включать в себя впускной клапан 70 или выпускной клапан 72 с Фиг. 1. Система 200 клапанов цилиндра включает в себя клапан 202 цилиндра. Клапан 202 цилиндра может представлять собой впускной клапан или выпускной клапан.
Клапан 202 цилиндра содержит шток 204 клапана и пружину 206 клапана. Один конец пружины 206 клапана может соприкасаться с головкой 210 цилиндра. Другой конец пружины 206 клапана может соприкасаться с прокладкой 212. Клапан 202 цилиндра может быть установлен в отверстии (например, впускном отверстии или выпускном отверстии) головки 210 цилиндра и закрывать его. При этом клапан 202 цилиндра может представлять собой впускной клапан или выпускной клапан.
Прокладка 212 представляет собой уплотнение первого канала 220 подачи масла под давлением. Шток 204 клапана может проходить через прокладку 212. Прокладка 212 также может находиться в плотном контакте со стенкой головки 210 цилиндра. Прокладка 212 может включать в себя гибкий материал, например, резину и/или пластик. Гибкий материал может быть аналогичен материалу, используемому в клапане регулировки подачи масла для систем с регулируемой установкой фаз клапанного распределения.
Система 200 клапанов цилиндра также включает в себя коромысло 222 клапана. Коромысло 222 клапана позволяет увеличить высоту подъема и/или продолжительность открывания/закрывания клапана за счет изменения точки поворота регулятора 221 зазора при изменении профилей кулачков распределительного вала. Коромысло 222 клапана механически соединено со штоком 204 клапана и выполнено с возможностью включать клапан 202 цилиндра.
Система 200 клапанов цилиндра также включает в себя кулачок 224. Кулачок 224 соединен с возможностью поворота с распределительным валом, являющимся частью двигателя 50 с Фиг. 1. Кулачок 224 выполнен с возможностью циклически включать клапан 202 цилиндра. Положение кулачка 224 с Фиг.2 соответствует верхней мертвой точке (ВМТ) поршня в цилиндре 60 с Фиг. 1. Также на Фиг. 2 показано, что в систему 200 клапанов цилиндра входит следящий элемент 226 кулачка. Регулятор 221 зазора также соединен с коромыслом 222 клапана и следящим элементом 226 кулачка.
Система 200 клапанов цилиндра также включает в себя первый канал 220 подачи масла под давлением. В первом канале 220 расположена по крайней мере часть штока 204 клапана и вся пружина 206 клапана. Однако в других примерах в первом канале 220 может быть расположена лишь часть пружины 206 клапана. Часть границы первого канала 220 может задаваться стенками 228 головки 210 цилиндра. Другая часть границы первого канала 220 может задаваться прокладкой 212. Прокладка 212 перемещается вдоль оси первого канала 220. Таким образом, размер первого канала 220 можно менять. Следовательно, в одном примере прокладка 212 неподвижно соединена со штоком 204 клапана и может быть выполнена с возможностью приводить пружину клапана в движение. Следовательно, движение прокладки 212 также может менять силу, с которой пружина 206 клапана давит на шток 204 клапана.
Первый канал 220 включает в себя первое отверстие 230 и второе отверстие 232. Первое и второе отверстия открываются во внутреннюю часть канала 220. Кроме того, первое отверстие 230 сообщается с блоком 300 управляющих клапанов с Фиг. 3. С другой стороны, второе отверстие 232 сообщается со вторым блоком 250 управляющих клапанов, связанным с другим цилиндром. Второй блок 250 управляющих клапанов может иметь одинаковые компоненты с первым блоком 300 управляющих клапанов с Фиг. 3. Однако в других примерах второй блок управляющих клапанов может иметь компоненты, отличные от компонентов первого блока управляющих клапанов. Кроме того, второй блок 250 управляющих клапанов может соответствовать цилиндру 62 с Фиг. 1.
Первое отверстие 230 сообщается с блоком 300 управляющих клапанов с Фиг. 3. Стрелка 234 обозначает сообщение между первым отверстием 230 и блоком 300 управляющих клапанов. Второе отверстие 232 может быть сообщается со вторым блоком 250 управляющих клапанов, связанным с цилиндром 62 с Фиг. 1. Сообщение между вторым отверстием 232 и вторым блоком 300 управляющих клапанов показано стрелкой 236. Кроме того, второй блок 250 управляющих клапанов схематически показан в виде квадратика. Однако в одном примере второй блок 250 управляющих клапанов может иметь одинаковые компоненты с первым блоком 300 управляющих клапанов с Фиг. 3. Следует понимать, что поток масла, входящий и/или выходящий из первого и второго отверстий, может быть отрегулирован с помощью блоков управляющих клапанов для изменения давления масла в первом канале 220 подачи масла под давлением. Регулировка давления в первом канале подачи масла под давлением более подробно будет описана ниже. Следует понимать, что для создания сообщения между упомянутыми компонентами может быть использована одна или более масляных линий, контуров и т.д.
Система 200 клапанов цилиндра также включает в себя второй канал 238 подачи масла под давлением, в котором расположен регулятор 221 зазора. Как было сказано выше, регулятор 221 зазора может быть выполнен с возможностью изменять положение коромысла 222 клапана. В некоторых примерах движение регулятора зазора происходит в результате того, что гидравлические силы действуют в направлении, противоположном направлению профиля кулачков. Второй канал 238 включает в себя первое отверстие 240 и второе отверстие 242. Первое отверстие 240 может сообщаться с главным смазочным каналом 260, схематически изображенным в виде квадрата, в двигателе 50 с Фиг. 1. Главный смазочный канал 260 может подавать масло и принимать масло от различных компонентов в двигателе. Сообщение между первым отверстием 240 и главным смазочным каналом 260 обозначено стрелкой 244. Главный смазочный канал может быть сообщаться с масляным резервуаром (например, масляным поддоном) в двигателе 50 с Фиг.1. Второе отверстие 242 может быть сообщается с блоком 300 управляющих клапанов, как показано стрелкой 246.
В изображенном примере объем второго канала 238 меньше объема первого канала 220. Однако в других примерах объемы каналов могут быть равны, либо объем первого канала 220 может быть меньше объема второго канала 238. Кроме того, первый канал 220 может быть обозначен как первичный канал, а второй канал 238 подачи масла под давлением может быть обозначен как вторичный канал.
На Фиг. 3 показан блок 300 управляющих клапанов, связанный с системой 200 клапанов цилиндра с Фиг. 2. Как показано, блок 300 управляющих клапанов включает в себя первый клапан 302 управления и второй клапан 304 управления. Блок 300 управляющих клапанов также имеет первое отверстие 306, сообщающееся с общим соединительным масляным каналом 350, показанное стрелкой 307. Общий соединительный масляный канал 350 может являться частью двигателя 50 с Фиг. 1. Общий соединительный масляный канал 350 может сообщаться с блоками управляющих клапанов каждого из цилиндров (60, 62, 64 и 66) с Фиг. 1.
Блок 300 управляющих клапанов имеет второе отверстие 308, сообщающееся с первым каналом 220 подачи масла под давлением с Фиг. 2, как показано стрелкой 310. Блок 300 управляющих клапанов также имеет третье отверстие 312, сообщающееся с первым каналом 420 подачи масла под давлением с Фиг. 4, как показано стрелкой 314. Кроме того, блок 300 управляющих клапанов имеет четвертое отверстие 316, сообщающееся со вторым каналом 238 подачи масла под давлением с Фиг. 2, как показано стрелкой 318.
Контроллер 110 с Фиг. 1 может быть электрически соединен с первым клапаном 302 управления и вторым клапаном 304 управления. В одном примере первый и/или второй клапаны управления могут представлять собой электромагнитные клапаны.
Первый клапан 302 управления и второй клапан 304 управления могут быть отрегулированы на два положения: «верхнее» положение и «нижнее» положение. В конфигурации с Фиг. 3 первый и второй клапаны (302 и 304) управления находятся в «верхнем» положении. Пунктирными линиями 320 показано «нижнее» положение клапанов (302 и 304) управления. Контроллер 110 может быть выполнен с возможностью независимо приводить клапаны управления в «верхнее» положение и «нижнее» положение. Таким образом, клапан управления может регулироваться между двумя конфигурациями. Однако также могут быть использованы клапаны управления, имеющие другие дополнительные контролируемые положения. Регулировка клапанов управления между «верхним» и «нижним» положениями позволяет выполнить независимую регулировку высоты подъема и длительности подъема клапанов.
Например, при некоторых условиях работы двигателя желательным может быть создание небольших (например, минимальных) величин подъема клапана и длительности включения клапана (например, длительности открывания/закрывания). В таких примерах первый клапан 302 управления может находиться в «нижнем» положении, а второй клапан 304 управления может находиться в «верхнем» положении. Следует понимать, что дополнительные блоки управляющих клапанов в двигателе могут иметь аналогичную конфигурацию, например, блок 500 управляющих клапанов с Фиг. 5, как будет подробно рассмотрено ниже. Следовательно, во время работы клапана движение клапана по оси приводит к переносу масла между первичными каналами подачи масла под давлением в системах клапанов цилиндра, связанных с различными цилиндрами с помощью общего соединительного масляного канала 350. Следовательно, в подобных примерах система клапанов не увеличивает высоту подъема или длительность открывания/закрывания клапана.
Кроме того, при некоторых условиях работы двигателя желательным может быть увеличение высоты подъема клапана без регулировки длительности включения клапанов. В подобных примерах первый клапан 302 управления и второй клапан 304 управления находятся в «верхнем» положении. Таким образом, во время работы клапана масло переносится от первого канала 220 подачи масла под давлением во второй канал 238 подачи масла под давлением. Количество переносимого масла может быть пропорционально соотношению диаметров первого и второго каналов. Перенос масла во второй канал 238 подачи масла под давлением увеличивает высоту подъема клапана 202 цилиндра путем перемещения регулятора 220 зазора по оси в направлении из отверстия, перемещая таким образом точку поворота следящего элемента 226 кулачка в направлении, противоположном направлению подъема кулачка. Таким образом, следящий элемент 226 кулачка перемещается в сторону открывания клапана, а регулятор 221 зазора перемещается в направлении, противоположном направлению открывания клапана в соответствии с профилем 224 кулачка. Следует понимать, что в конфигурации клапана управления, описанной выше, первый и второй каналы (220 и 238) подачи масла под давлением сообщаются с каналом 420 подачи масла под давлением, связанным с третьим цилиндром (т.е. цилиндром 64 с Фиг. 1). Однако объем канала 420 не меняется до тех пор, пока не будет достигнута максимальная точка подъема клапана 202 цилиндра. Следовательно, сообщение между каналом 420 и каналами (220 и 238) не влияет на давление масла в каналах во время открывания/закрывания клапана. Второй клапан 304 управления может переместиться в «нижнее» положение при достижении нужной высоты подъема клапана или максимальной точки подъема кулачка 224 клапана, которые позволят выполнить закрывание клапана. Однако для достижения увеличенной продолжительности закрытого состояния клапана второй клапан 304 управления может быть задержан в «верхнем» положении в течение большего времени после достижения максимальной точки подъема клапана. Когда второй клапан 304 управления удерживается в открытом положении в течение большего времени, через канал 420 подачи масла под давлением с Фиг. 4 масло может проходить во второй канал 238. В результате этого клапан 202 цилиндра удерживается в закрытом положении в течение большего времени.
Также при некоторых условиях работы двигателя желательным может быть увеличение времени закрытого состояния клапана без увеличения высоты подъема клапана. В подобных примерах первый клапан 302 управления удерживается в «нижнем» положении, а второй клапан 304 управления удерживается в «верхнем» положении. В результате масло переносится из второго канала 238 в канал 420 с Фиг. 4, закрывая клапан 202. При достижении необходимой продолжительности закрытого состояния клапана второй клапан 304 управления переходит в «нижнее» положение.
Кроме того, при некоторых условиях работы двигателя желательным может быть отключение клапана 202 цилиндра. Первый клапан 302 управления удерживается в «нижнем» положении в течение такого времени, чтобы гидравлическое движение в первичном отверстии перешло из клапана активного цилиндра в первичный канал 220 через общий соединительный масляный канал 350. В результате клапан 202 цилиндра удерживается закрытым. Кроме того, второй клапан 304 управления также удерживается в «верхнем» положении. Следовательно, регулятор 221 зазора во втором канале 238 переместится в направлении, противоположном направлению срабатывания кулачка. В некоторых примерах для отключения цилиндра движение кулачка компенсируется регулятором зазора. Следовательно, регулятор зазора и канал, в котором он расположен, могут иметь размеры, необходимые для достижения подобной компенсации. Кроме того, размер выпускного отверстия канала может быть таким, чтобы обеспечить «продувку» образовавшегося гидравлического давления. Например, отключение цилиндра может представлять собой конфигурацию двигателя, зависящую от порядка зажигания и возможности возникновения указанных выше характеристик для выполнения отключения. Следует понимать, что кулачки в клапане активного цилиндра могут быть расположены под углом 180 градусов относительно отключенного клапана 202 цилиндра.
В некоторых примерах звездочка регулировки кулачков может быть использована для ускорения или задержки срабатывания кулачка 224 для обеспечения раннего открывания или позднего закрывания клапана 202.
Следует понимать, что подсистема 100 управления с Фиг. 1 может быть выполнена с возможностью выключать клапан 202 цилиндра в зависимости от условий работы двигателя путем регулировки блока 300 управляющих клапанов, используя контроллер 110 с Фиг. 1. Также подсистема 100 управления с Фиг. 1 может быть выполнена с возможностью регулировать высоту подъема клапанов на основании параметров работы двигателя, используя регулировку блока 300 управляющих клапанов с помощью контроллера 110 с Фиг. 1. Также подсистема 100 управления с Фиг. 1 может быть выполнена с возможностью отрегулировать продолжительность открытого или закрытого состояния клапана на основании параметров работы двигателя путем регулировки блока 300 управляющих клапанов с помощью контроллера 110 с Фиг. 1.
На Фиг. 4 показан пример системы 400 клапанов цилиндра, а на Фиг.5 показан третий блок 500 управляющих клапанов, связанный с системой 400 клапанов цилиндра с Фиг. 4. Таким образом, третий блок 500 управляющих клапанов с Фиг. 3 может являться частью системы 400 клапанов цилиндра с Фиг. 4. Следует понимать, что в некоторых примерах системы (200 и 400) клапанов цилиндра могут быть встроены в единую систему клапанов цилиндра. Система 400 клапанов цилиндра может быть связана с цилиндром 64 (т.е. с третьим цилиндром) с Фиг. 1. Следует понимать, что система 400 клапанов цилиндра может включать в себя впускной клапан 86 или выпускной клапан 88 с Фиг. 1. системы 400 клапанов цилиндра включает в себя клапан 402 цилиндра. Клапан 402 цилиндра может представлять собой впускной клапан или выпускной клапан.
Система 400 клапанов цилиндра с Фиг. 4 включает в себя те же компоненты, что и система 200 клапанов цилиндра с Фиг. 2. Следует понимать, что в одном примере системы (200 и 400) клапанов цилиндра могут иметь практически одинаковые компоненты. Однако в других примерах, системы клапанов цилиндра могут состоять из разных компонентов.
Клапан 402 цилиндра включает в себя шток 404 клапана и пружину 406 клапана. Один конец пружины 406 клапана может соприкасаться с головкой 410 цилиндра. Другой конец пружины 406 клапана может соприкасаться с прокладкой 412. Клапан 402 цилиндра может быть установлен в отверстии (например, впускном отверстии или выпускном отверстии) головки 410 цилиндра и закрывать его. При этом клапан 402 цилиндра может представлять собой впускной клапан или выпускной клапан.
Прокладка 412 создает уплотнение для первого канала 420 подачи масла под давлением. Шток 404 клапана может проходить через прокладку 412. Прокладка 412 также может находиться в плотном контакте со стенкой головки 410 цилиндра. Прокладка 412 может быть выполнена из гибкого материала, включая резину и/или полимерный материал.
Система 400 клапанов цилиндра также включает в себя коромысло 422 клапана. Коромысло 422 клапана механически соединено со штоком 404 клапана и выполнено с возможностью активировать клапан 402 цилиндра.
Система 400 клапанов цилиндра также включает в себя кулачок 424. Кулачок 424 соединен с возможностью поворота с распределительным валом, являющимся частью двигателя 50 с Фиг. 1. Кулачок 424 выполнен с возможностью циклически активировать клапан 402 цилиндра. Положение кулачка 424 соответствует положению ВМТ поршня в цилиндре 64 с Фиг. 1. Следящий элемент 426 кулачка также является частью системы 400 клапанов цилиндра. Следящий элемент 426 кулачка может выполнять те же функции, что и следящий элемент 226 кулачка с Фиг. 2.
С коромыслом 422 клапана и следящим элементом 426 кулачка также соединен регулятор 421 зазора.
Система 400 клапанов цилиндра также включает в себя первый канал 420 подачи масла под давлением. Первый канал 420 включает в себя, по крайней мере, часть штока 404 клапана и всю пружину 406 клапана. Однако в других примерах в первом канале 420 подачи масла под давлением может быть расположена только часть пружины 406 клапана. Часть границы первого канала 420 подачи масла под давлением может быть задана стенками 428 головки 410 цилиндра. Другая часть границы первого канала 420 подачи масла под давлением может быть задана прокладкой 412. Прокладка 412 перемещается вдоль оси в первом канале 420. Таким образом, может быть изменен размер первого канала 420 подачи масла под давлением. Следовательно, в одном примере прокладка 412 неподвижно соединена со штоком 404 клапана и может быть выполнена с возможностью активировать пружину клапана. Следовательно, движение прокладки 412 может также изменить силу, действующую на шток 404 клапана со стороны пружины 406 клапана.
Первый канал 420 имеет первое отверстие 430 и второе отверстие 432. Первое и второе отверстия открываются во внутреннюю часть канала. Кроме того, первое отверстие 430 сообщается с блоком 500 управляющих клапанов с Фиг. 5. С другой стороны, второе отверстие 432 сообщается с блоком 300 управляющих клапанов с Фиг.3.
Первое отверстие 430 сообщается с блоком 500 управляющих клапанов с Фиг. 5. Стрелка 434 обозначает сообщение между первым отверстием 430 и блоком 500 управляющих клапанов. Второе отверстие 432 может быть сообщается с блоком 300 управляющих клапанов, связанным с цилиндром 60 с Фиг. 1. Сообщение между вторым отверстием 432 и блоком 300 управляющих клапанов показано стрелкой 436. Следует понимать, что поток масла, входящий и/или выходящий из первого и второго отверстий, может быть отрегулирован с помощью блоков управляющих клапанов для изменения давления масла в первом канале 420 подачи масла под давлением. Следует понимать, что для обеспечения сообщения потоков между упомянутыми компонентами может быть использована одна или более масляных линий, контуров и т.д.
Система 400 клапанов цилиндра также включает в себя второй канал 438 подачи масла под давлением, в котором расположен регулятор 421 зазора. Таким образом, регулятор 421 зазора расположен внутри второго отверстия 438 подачи масла под давлением. Как было сказано выше, регулятор 421 зазора может быть выполнен с возможностью изменять положение коромысла 422 клапана.
Второй канал 438 подачи масла под давлением имеет первое отверстие 440 и второе отверстие 442. Первое отверстие 440 может сообщаться с главным смазочным каналом 260, как показано стрелками 444. Второе отверстие 442 может сообщаться с блоком 250 управляющих клапанов, как показано стрелкой 446.
На Фиг. 5 показан третий блок 500 управляющих клапанов, связанный с системой 400 клапанов цилиндра с Фиг. 4. Изображенный третий блок 500 управляющих клапанов включает в себя первый клапан 502 управления и второй клапан 504 управления. Третий блок 500 управляющих клапанов также включает в себя первое отверстие 506, сообщающееся с общим соединительным масляным каналом 350, являющимся частью двигателя 50 с Фиг. 1, как показано стрелкой 507.
Блок 500 управляющих клапанов включает в себя второе отверстие 508, сообщающееся с первым каналом 420 подачи масла под давлением с Фиг.4, как показано стрелкой 510. Блок 500 управляющих клапанов также включает в себя третье отверстие 512, сообщающееся с первым каналом подачи масла под давлением, связанным с цилиндром 64 с Фиг.1, как показано стрелкой 514. Кроме того, клапан 500 управления включает в себя четвертое отверстие 516, сообщающееся со вторым каналом 438 подачи масла под давлением с Фиг.4, как показано стрелкой 518.
Контроллер 110 с Фиг. 1 может быть электрически соединен с первым клапаном 502 управления и вторым клапаном 504 управления. В одном примере первый и/или второй клапаны управления могут представлять собой электромагнитные клапаны.
Первый клапан 502 управления и второй клапан 504 управления могут быть отрегулированы на два положения: «верхнее» положение и «нижнее» положение. В конфигурации с Фиг. 5 первый и второй клапаны (502 и 504) управления находятся в «верхнем» положении. Пунктирные линии 520 обозначают «нижнее» положение клапанов управления. Контроллер 110 может быть выполнен с возможностью независимо приводить клапаны управления в «верхнее» положение и «нижнее» положение.
Следует понимать, что конфигурации клапанов, рассмотренные выше для блока 300 управляющих клапанов с Фиг. 3, могут быть применены к третьему блоку 500 управляющих клапанов с Фиг. 5 для изменения высоты подъема и/или продолжительности состояния открывания/закрывания клапанов 402 цилиндра, связанных с третьим цилиндром (т.е. цилиндром 64 с Фиг. 1).
На Фиг. 6 показана схема способа 600 эксплуатации системы клапанов цилиндра в двигателе. Способ 600 может быть реализован с помощью системы клапанов цилиндра и двигателя, описанных выше со ссылкой на Фиг. 1-5, или с помощью другой подходящей системы клапанов цилиндра и двигателя.
На этапе 602 способ предусматривает определение условий работы двигателя. Условия работы двигателя включают в себя температуру двигателя, запрашиваемую мощность двигателя, нагрузку двигателя, скорость вращения двигателя, давление во впускном коллекторе и т.д.
Затем на этапе 604 способ предусматривает определение, необходимо ли выполнить регулировку клапанов цилиндра.
Если было определено, что регулировка клапанов цилиндра не нужна («нет» на этапе 604), способ возвращается на этап 602. Однако, если было определено, что регулировка клапанов цилиндра нужна («да» на этапе 604), на этапе 606 способ предусматривает регулировку профиля подъема клапанов цилиндра путем изменения потока масла в первый канал подачи масла под давлением и второй канал подачи масла под давлением с помощью регулировки блока управляющих клапанов, сообщающегося с первым и вторым каналами подачи масла под давлением. При этом в первом канале подачи масла под давлением расположены шток клапана цилиндра и пружина клапана, а во втором канале подачи масла под давлением расположен регулятор зазора. Следует понимать, что в некоторых примерах объем первого канала подачи масла под давлением может быть не равен объему второго канала подачи масла под давлением.
Этап 606 может предусматривать независимую регулировку по крайней мере одного значения продолжительности открытого состояния, продолжительности закрытого состояния и/или высоты подъема с помощью регулировки потока масла в первый и второй каналы подачи масла под давлением на этапе 608 и отключения клапанов цилиндра с помощью переноса масла в один из каналов подачи масла под давлением из канала подачи масла под давлением, связанного с активным цилиндром, на этапе 610.
Можно отметить, что примеры процедур, изложенные выше, могут быть использованы с другими вариантами двигателя и/или транспортных средств. Кроме того, различные действия, операции или функции могут быть выполнены в указанной последовательности или параллельно, а некоторые из них могут быть опущены. Аналогичным образом, для обеспечения преимуществ предложенной конструкции, не обязательно должен быть соблюден порядок управления, который был описан выше для наглядности и упрощения описания. Одно или более описанных действий или функций может быть выполнено несколько раз в зависимости от конкретной используемой стратегии. Описанная конструкция может быть использована в двигателях V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитных 4-хцилиндровых двигателях и т.д.