專利名稱：用于發(fā)動機氣門操作的連續(xù)可變差動相位調(diào)節(jié)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機氣門的控制。
背景技術(shù)：
這一部分的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃發(fā)動機特別是汽車內(nèi)燃發(fā)動機通常分成兩類，即火花點火發(fā)動機和壓縮點火 發(fā)動機。已知的火花點火發(fā)動機例如汽油發(fā)動機通過以下過程而運行將燃料/空氣混合 物引入到燃燒氣缸中，然后在壓縮沖程中壓縮，并由火花塞點火。已知的壓縮點火發(fā)動機例 如柴油發(fā)動機通過以下過程而運行在壓縮沖程的上止點(TDC)附近將增壓燃料引入或噴 入到燃燒氣缸中，燃料在噴入時燃燒。已知的汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機中的燃燒涉及由流 體力學(xué)控制的預(yù)混合或擴散火焰。已知的汽油發(fā)動機系統(tǒng)在輕負荷和部分負荷運行條件下被節(jié)流以限制所引入的 被捕集空氣質(zhì)量到發(fā)動機中，作為一種控制發(fā)動機負荷的手段。這種節(jié)流發(fā)動機運行導(dǎo)致 高的泵送工作，從而限制了汽油發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性潛力。已知的可變氣門致動(VVA)系統(tǒng)可以通過以減小發(fā)動機的有效排量的方法操作 發(fā)動機來減小泵送損失。已知的操作系統(tǒng)包括提前進氣門關(guān)閉(EIVC)和推遲進氣門關(guān)閉 (LIVC) VVA策略。已知的LIVC系統(tǒng)在使用獨立的兩位置切換機構(gòu)且缺少連續(xù)的凸輪相位調(diào) 節(jié)時可具有有限的優(yōu)點。凸輪相位調(diào)節(jié)是已知的，由此進氣凸輪軸、排氣凸輪軸或者進氣凸輪軸和排氣凸 輪軸兩者在一定限度內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的，從而實現(xiàn)對由相應(yīng)凸輪軸致動的所有相應(yīng)進氣門和 排氣門的受控相位調(diào)節(jié)。完全靈活的可變氣門致動是已知的，由此通過包括電力地、液壓地和這兩種方式 的組合在內(nèi)的各種實施方式來控制各個氣門的正時、持續(xù)時間和升程。一種已知的柴油發(fā)動機包括單頂置凸輪軸，其攜帶有用于進氣門致動的進氣凸輪 和用于排氣門致動的排氣凸輪。凸輪軸包括同心的內(nèi)軸和外軸。進氣凸輪和排氣凸輪中的 一者旋轉(zhuǎn)地固定至內(nèi)軸，進氣凸輪和排氣凸輪中的另一者旋轉(zhuǎn)地固定至外軸。由此能夠調(diào) 節(jié)進氣凸輪和排氣凸輪的相對定相，從而可以調(diào)節(jié)由單個凸輪軸服侍的進氣門和排氣門的 相對相位控制。然而，所有的進氣門通常已被相位調(diào)節(jié)，并且所有的排氣門通常已被相位調(diào) 節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
一種內(nèi)燃發(fā)動機包括凸輪軸和第一凸輪致動的進氣門以及第二凸輪致動的進氣 門。一種用于操作該發(fā)動機的方法包括提供第一進氣凸輪，所述第一進氣凸輪被構(gòu)造成致 動所述第一凸輪致動的進氣門；提供第二進氣凸輪，所述第二進氣凸輪被構(gòu)造成致動所述 第二凸輪致動的進氣門。所述第二進氣凸輪能夠獨立于所述第一進氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行相位調(diào)節(jié)。提供一種控制器，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延 遲所述第二進氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第二凸輪致動的進氣門的推遲關(guān)閉，從而足以減 小發(fā)動機的有效壓縮比。


現(xiàn)在將參照附圖通過舉例方式描述一個或多個實施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性雙頂置凸輪軸發(fā)動機系統(tǒng)的局部示意性剖視圖；圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第一實施例；圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第二實施例；圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第三實施例；圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第四實施例；圖6示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第五實施例；圖7示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第六實施例；圖8示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第七實施例；圖9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第八實施例；圖10示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第九實施例；圖11示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第十實施例；圖12示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第十一實施例；圖13示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的雙頂置凸輪軸發(fā)動機的第十二實施例；以及圖14A-14C示出根據(jù)本發(fā)明的對進氣門運行的連續(xù)可變差動相位調(diào)節(jié)的方法。
具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中，描繪僅是為了示出特定示例性實施例的目的，并不是為了對 其進行限制的目的，圖1示意性地示出內(nèi)燃發(fā)動機10和附隨的控制模塊5。發(fā)動機10選擇 性地工作在受控的自動點火燃燒模式、均質(zhì)火花點火燃燒模式和分層充氣火花點火燃燒模 式下。示例性的發(fā)動機10包括具有往復(fù)活塞14的多缸直噴式四沖程內(nèi)燃發(fā)動機，往復(fù) 活塞14可在氣缸15中滑動移動，這限定可變體積的燃燒室16。每個活塞14連接到旋轉(zhuǎn) 曲軸12，通過旋轉(zhuǎn)曲軸12，活塞14的線性往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動?？諝膺M氣系統(tǒng)將進氣 空氣提供給進氣歧管29，進氣歧管29將空氣導(dǎo)引并分配到通往每個燃燒室16的進氣流管 中?？諝膺M氣系統(tǒng)包括用于監(jiān)控并控制空氣流動的空氣流管道系統(tǒng)和裝置。空氣進氣裝置 優(yōu)選地包括用于監(jiān)控質(zhì)量空氣流量和進氣空氣溫度的質(zhì)量空氣流量傳感器32。節(jié)氣門34 優(yōu)選地包括電子控制裝置，電子控制裝置響應(yīng)于來自控制模塊5的控制信號(ETC)控制到 達發(fā)動機10的空氣流量。歧管中的壓力傳感器36適于監(jiān)控歧管絕對壓力和大氣壓力。外 部流動通道使來自發(fā)動機排氣的廢氣再循環(huán)至進氣歧管，該外部流動通道具有被稱作為廢 氣再循環(huán)(EGR)閥38的流量控制閥。控制模塊5可操作以通過控制EGR閥38的開度來控 制進入進氣歧管29的廢氣的質(zhì)量流量。從進氣歧管29進入到每個燃燒室16中的空氣流量由一個或多個進氣門20控制。 燃燒后的氣體從每個燃燒室16到排氣歧管39的流動由一個或多個排氣門18控制。進氣門20和排氣門18的打開和關(guān)閉優(yōu)選地利用雙凸輪軸(如圖所示)來控制，雙凸輪軸的旋 轉(zhuǎn)與曲軸12的旋轉(zhuǎn)相聯(lián)系并由曲軸12的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位。發(fā)動機10配備有用于控制進氣門和 排氣門的氣門升程的裝置，被稱作為可變升程控制(后面稱作VLC)裝置。在該實施例中， 可變升程控制裝置可操作以將氣門升程或開度控制到兩個不同級中的一個，這兩個不同級 例如是，用于低速、低負荷發(fā)動機運行的低升程氣門開度(大約4-6mm)和用于高速、高負荷 發(fā)動機運行的高升程氣門開度(大約8-10mm)。發(fā)動機還配備有用于控制進氣門20和排氣 門18的打開和關(guān)閉的調(diào)相(即，相對正時)的裝置，被稱作為可變凸輪調(diào)相(VCP)，用于控 制由兩級VLC升程所實現(xiàn)的調(diào)相以外的調(diào)相。VCP/VLC系統(tǒng)22用于進氣門20和VCP/VLC 系統(tǒng)24用于發(fā)動機排氣門18。VCP/VLC系統(tǒng)22和24由控制模塊5控制，并且將信號反饋 提供給控制模塊5，例如通過用于進氣凸輪軸和排氣凸輪軸的凸輪軸旋轉(zhuǎn)位置傳感器將信 號反饋提供給控制模塊5。當(dāng)發(fā)動機10運行在具有排氣再壓縮氣門策略的HCCI燃燒模式 下時，優(yōu)選將VCP/VLC系統(tǒng)22和24控制到低升程氣門開度。當(dāng)發(fā)動機運行在均質(zhì)火花點 火燃燒模式下時，優(yōu)選將VCP/VLC系統(tǒng)22和24控制到高升程氣門開度，以使泵送損失最小 化。當(dāng)運行在HCCI燃燒模式下時，低升程氣門開度和負氣門重疊可被指令以在燃燒室16 中產(chǎn)生重整料。由于系統(tǒng)的物理和機械性質(zhì)，在改變VCP/VLC系統(tǒng)22和24中的一個系統(tǒng) 的凸輪相位調(diào)節(jié)和/或氣門升程的指令與轉(zhuǎn)變的執(zhí)行之間可能存在時間延遲。進氣VCP/VLC系統(tǒng)22和排氣VCP/VLC系統(tǒng)24限制了進氣門18和排氣門20的打 開和關(guān)閉可被控制的能力范圍。VCP系統(tǒng)可以具有大約60° -90°的凸輪軸旋轉(zhuǎn)的相位調(diào) 節(jié)能力范圍，因而準許控制模塊5提前或延遲氣門打開和關(guān)閉。相位調(diào)節(jié)能力范圍由VCP 的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)來限定和限制。可以使用由控制模塊5控制的電液壓、液壓、 和電控制力中的一者來致動進氣VCP/VLC系統(tǒng)22和排氣VCP/VLC系統(tǒng)24。進氣門20和排 氣門18的氣門重疊是指相對于氣缸的進氣門20的打開定義排氣門18的關(guān)閉的時段。氣 門重疊可以以曲柄角度形式測量，其中，正氣門重疊(后面稱作PV0)是指排氣門18和進氣 門20均打開的時段，負氣門重疊(后面稱作NV0)是指排氣門18的關(guān)閉和進氣門20的隨 后打開之間的時段，在這一時段中，進氣門20和排氣門18均關(guān)閉。當(dāng)運行在HCCI燃燒模 式下時，進氣門和排氣門可以具有NV0，作為排氣再壓縮策略的一部分。在SI-均質(zhì)燃燒模 式下，通常有PV0。發(fā)動機10包括燃料噴射系統(tǒng)，后者包括多個高壓燃料噴射器28，高壓燃料噴射器 28每個均適于響應(yīng)于來自控制模塊5的信號(INJ_PW)將大量燃料直接噴射到一個燃燒室 16中。從燃料分配系統(tǒng)向燃料噴射器28提供增壓燃料。發(fā)動機10包括火花點火系統(tǒng)，通過該火花點火系統(tǒng)，響應(yīng)于來自控制模塊5的信 號(IGN)火花能量被提供給火花塞26，以便點燃或有助于點燃每個燃燒室16中的氣缸充 氣?；鸹ㄈ?6在某些狀況下(例如，在冷起動期間和在接近低負荷運行限制時)提高發(fā)動 機的點火正時控制。發(fā)動機10配備有各種感測裝置，用于監(jiān)控發(fā)動機運行，包括監(jiān)控曲軸旋轉(zhuǎn)位置， 即曲柄角和速度。感測裝置包括曲軸旋轉(zhuǎn)速度傳感器(曲柄傳感器)42、適于監(jiān)控燃燒的燃 燒傳感器30和適于監(jiān)控廢氣的廢氣傳感器40，例如使用空氣/燃料比傳感器。燃燒傳感器 30包括可操作以監(jiān)控燃燒參數(shù)的狀態(tài)的傳感器裝置，并被描述為可操作以監(jiān)控氣缸內(nèi)燃燒 壓力的氣缸壓力傳感器。燃燒傳感器30、廢氣傳感器40和曲柄傳感器42的輸出由控制模
6塊5監(jiān)控，控制模塊5在每個燃燒循環(huán)確定每個氣缸15的燃燒定相，即相對于曲軸12的曲 柄角的燃燒壓力正時。燃燒傳感器30還可以由控制模塊5監(jiān)控，以在每個燃燒循環(huán)確定每 個氣缸15的平均有效壓力(IMEP)。優(yōu)選地，使發(fā)動機10和控制模塊5機械化以在每個氣 缸點火事件期間監(jiān)控并確定每個發(fā)動機氣缸15的IMEP的狀態(tài)?？蛇x地，在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，可以使用其他感測裝置來監(jiān)控其他燃燒參數(shù)的狀態(tài)，例如，離子傳感點火系統(tǒng)和非插入 式氣缸壓力傳感器。發(fā)動機10被設(shè)計成在發(fā)動機速度和負荷的擴展范圍內(nèi)以受控自動點火燃燒模式 靠汽油或類似燃料混合物無節(jié)流地運行。然而，火花點火和節(jié)流控制運行可以在下述條件 下使用，即不利于受控自動點火燃燒模式以及不利于獲得最大發(fā)動機功率而在由發(fā)動機 速度和負荷限定的發(fā)動機功率下滿足操作員扭矩請求。廣泛可獲得等級的汽油及其輕乙醇 混合物是優(yōu)選的燃料；然而，可以使用替代的液體和氣體燃料，例如較高的乙醇混合物(例 如，E80、E85)、純乙醇(E99)、純甲醇(M100)、天然氣、氫、沼氣、各種重整油、合成氣等?？刂颇K5執(zhí)行存儲在其中的算法代碼以控制上述致動器，從而控制發(fā)動機操 作，包括節(jié)氣門位置、火花正時、燃料噴射質(zhì)量和正時、進氣門和/排氣門正時和定相、以及 控制再循環(huán)廢氣流的EGR閥位置。氣門正時和相位可以包括預(yù)定的氣門重疊，其包括在排 氣再吸入策略下進氣門20和排氣門18的NV0和低升程?？刂颇K5適于接收來自操作員 的輸入信號，例如從油門踏板位置和制動踏板位置接收輸入信號，以確定操作員扭矩請求， 并從傳感器接收指示發(fā)動機速度、進氣空氣溫度、冷卻劑溫度和其他環(huán)境條件的輸入信號?？刂颇K5優(yōu)選為通用數(shù)字計算機，該通用數(shù)字計算機通常包括微處理器或中央 處理單元、存儲介質(zhì)、高速時鐘、模數(shù)和數(shù)模電路、輸入/輸出電路和裝置以及適當(dāng)?shù)男盘?調(diào)節(jié)和緩沖電路，其中存儲介質(zhì)包括非易失性存儲器和隨機存取存儲器，非易失性存儲器 包括只讀存儲器和電可編程只讀存儲器?？刂颇K具有一組控制算法，包括存儲在非易失 性存儲器中的駐留程序指令和標準。算法優(yōu)選地在預(yù)設(shè)的循環(huán)周期期間執(zhí)行。算法由中央 處理單元執(zhí)行，并可操作以使用預(yù)設(shè)的標準來監(jiān)控來自上述感測裝置的輸入并執(zhí)行控制和 診斷程序以控制致動器的運行。循環(huán)周期可以在正在進行的發(fā)動機和車輛運行期間以規(guī)則 的間隔例如每3. 125毫秒、6. 25毫秒、12. 5毫秒、25毫秒和100毫秒執(zhí)行。可選地，算法可 以響應(yīng)于事件的發(fā)生例如特定的曲柄角位置而執(zhí)行。現(xiàn)在參照圖2-13的示意圖，示出根據(jù)本發(fā)明的多個實施例構(gòu)造的雙頂置凸輪軸 內(nèi)燃發(fā)動機的單個缸。發(fā)動機的其他缸按照所描述的來類似地構(gòu)造。與在各個圖1-13中 出現(xiàn)的標號共同的標號對應(yīng)于同樣的元件。在當(dāng)前實施例中，從發(fā)動機進氣進入每個燃燒 室的空氣流動由兩個或更多個進氣門控制，為簡單起見，最少地示出了兩個進氣門20A和 20B。然而，在其他實施例中，可以采用多于兩個的進氣門。在當(dāng)前實施例中，燃燒后的氣體 從每個燃燒室到排氣系統(tǒng)的流動由兩個或更多個排氣門控制，為簡單起見，最少地示出了 兩個排氣門18A和18B。然而，在其他實施例中，可以采用多于兩個的排氣門。在圖2-13示出的實施例中，附圖的左側(cè)部分對應(yīng)于示例性的進氣門系，而附圖的 右側(cè)部分對應(yīng)于示例性的排氣門系。第一進氣門20A和第二進氣門20B的打開和關(guān)閉由相 應(yīng)的第一進氣凸輪和第二進氣凸輪控制。類似地，第一排氣門18A和第二排氣門18B的打 開和關(guān)閉由相應(yīng)的第一排氣凸輪和第二排氣凸輪控制。因此，在示例性的雙頂置凸輪軸發(fā) 動機中，具有用于每個缸的第一進氣門和第二進氣門和用于每個缸的相應(yīng)的第一進氣凸輪和第二進氣凸輪。所有進氣凸輪位于每一氣缸排的單個進氣凸輪軸上。類似地，具有用于 每個缸的第一排氣門和第二排氣門和用于每個缸的相應(yīng)的第一排氣凸輪和第二排氣凸輪。 所有排氣凸輪位于每一氣缸排的單個排氣凸輪軸上。根據(jù)本發(fā)明，雙頂置凸輪軸內(nèi)燃發(fā)動機包括具有進氣凸輪凸角的進氣凸輪軸和具 有排氣凸輪凸角的排氣凸輪軸。進氣凸輪軸和排氣凸輪軸中的至少一個是包括內(nèi)軸和外軸 的雙同心凸輪軸。內(nèi)軸和外軸被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一凸輪凸角 固定地附接至外軸，第二凸輪凸角固定地附接至內(nèi)軸。在第7，069，892號美國專利中公開 了包括 內(nèi)軸和外軸的示例性的雙同心凸輪軸，通過引用將上述專利的內(nèi)容并入本文。根據(jù)本發(fā)明，VCP系統(tǒng)操作地聯(lián)結(jié)到雙同心凸輪軸。VCP系統(tǒng)可操作地聯(lián)結(jié)到雙 同心凸輪軸的內(nèi)軸和外軸中的一個或兩個。聯(lián)結(jié)到內(nèi)軸和外軸中之一的VCP系統(tǒng)包括單相 位調(diào)節(jié)器，該單相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)相應(yīng)聯(lián)結(jié)的內(nèi)軸或外軸關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相 位關(guān)系。聯(lián)結(jié)到內(nèi)軸和外軸兩者的VCP系統(tǒng)包括相應(yīng)的第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié) 器，該第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成使得一個相位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)外軸關(guān)于發(fā)動 機曲軸12的相位關(guān)系，另一個相位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)內(nèi)軸關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。干涉 驅(qū)動機構(gòu)例如齒輪、滑輪、帶、鏈等可以被定位成將曲軸旋轉(zhuǎn)傳送到凸輪軸，其中當(dāng)情況是 要根據(jù)由VCP系統(tǒng)作出的相位調(diào)節(jié)影響凸輪軸旋轉(zhuǎn)時上述傳送包括經(jīng)由VCP系統(tǒng)。在優(yōu)選 的實施例中，單凸輪正時帶提供發(fā)動機曲軸12與所有的發(fā)動機凸輪軸之間的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動聯(lián) 結(jié)。VCP系統(tǒng)由控制模塊控制。凸輪位置傳感器優(yōu)選地監(jiān)控內(nèi)軸和外軸中的每個相對于發(fā) 動機曲軸的旋轉(zhuǎn)位置，并將控制反饋提供給控制模塊。因此，相對于曲軸的每個內(nèi)軸和外軸 相位(即，絕對相位)得到確定，由此可以容易地導(dǎo)出相對的內(nèi)軸和外軸相位(即，相對相 位)。相位調(diào)節(jié)能力的范圍由VCP系統(tǒng)的硬件和致動VCP系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來定義和限制。 VCP系統(tǒng)可以使用由控制模塊控制的電液壓、液壓和電控制力來致動。在美國專利公布號 2007/0272183的專利文獻中公開了一種示例性的VCP系統(tǒng)，通過引用將上述文獻的內(nèi)容并 入本文。具體參照圖2的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。單相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22B操作地聯(lián)結(jié)到雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51，并包括相位調(diào)節(jié)器。該相位調(diào) 節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識 至IJ，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是內(nèi)軸51，但 替代的對外軸53的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。排氣門系包括單軸排氣凸輪軸60'，其中 單軸排氣凸輪軸60'具有固定地附接至其的第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角 65'，以使第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角65'彼此處于固定的相對相位。使 單軸排氣凸輪軸60'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系固定。具體參照圖3的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。單相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié) 器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是內(nèi)軸51，但另 選的對外軸53的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。排氣門系包括單軸排氣凸輪軸60'，其中 單軸排氣凸輪軸60'具有固定地附接至其的第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角 65'，以使第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角65'彼此處于固定的相對相位。排 氣VCP系統(tǒng)24A操作地聯(lián)結(jié)至單軸排氣凸輪軸60'，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu) 造成調(diào)節(jié)單軸排氣凸輪軸60'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。具體參照圖4的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。單相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié) 器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到， 雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是內(nèi)軸51，但另 選的對外軸53的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙 同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一 排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。單相 位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61，并包括相位調(diào)節(jié) 器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將認識到，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是 內(nèi)軸61，但是另選的對外軸63的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。
具體參照圖5的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。單相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié) 器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到， 雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是內(nèi)軸51，但另 選的對外軸53的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙 同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一 排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。雙相 位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61和外軸63，并包 括相應(yīng)的第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸63關(guān)于 發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的 相位關(guān)系。具體參照圖6的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。雙相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51和外軸53，并包括相應(yīng)的第一 相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸53關(guān)于發(fā)動機曲軸12 的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。排 氣門系包括單軸排氣凸輪軸60'，其中單軸排氣凸輪軸60'具有固定地附接至其的第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角65'，以使第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角65'彼此處于固定的相對相位。使單軸排氣凸輪軸60'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位 關(guān)系固定。具體參照圖7的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。雙相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51和外軸53，并包括相應(yīng)的第一 相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)定相器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸53關(guān)于發(fā)動機曲 軸12的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān) 系。排氣門系包括單軸排氣凸輪軸60'，單軸排氣凸輪軸60'具有固定地附接至其的第一 排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸輪凸角65'，以使第一排氣凸輪凸角67'和第二排氣凸 輪凸角65'彼此處于固定的相對相位。排氣VCP系統(tǒng)24A操作地聯(lián)結(jié)至單軸排氣凸輪軸 60'，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)單軸排氣凸輪軸60'關(guān)于發(fā)動機曲軸 12的相位關(guān)系。具體參照圖8的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。雙相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51和外軸53，并包括相應(yīng)的第一 相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸53關(guān)于發(fā)動機曲軸12 的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。排 氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是 同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸 輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。單相位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排 氣凸輪軸60的內(nèi)軸61，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機 曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中， 在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是內(nèi)軸61，但是另選的對外軸63的相位調(diào)節(jié)是基本 等效的布置。具體參照圖9的實施例，進氣門系包括具有內(nèi)軸51和外軸53的雙同心進氣凸輪 軸50。內(nèi)軸51和外軸53被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一進氣凸輪凸角 57固定地附接至外軸53，第二進氣凸輪凸角55固定地附接至內(nèi)軸51。雙相位調(diào)節(jié)器進氣 VCP系統(tǒng)22C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51和外軸53，并包括相應(yīng)的第一 相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸53關(guān)于發(fā)動機曲軸12 的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸51關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。排 氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是 同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸 輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。雙相位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24C操作地連接至雙同心排 氣凸輪軸60的內(nèi)軸61和外軸63，并包括相應(yīng)的第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一 相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸63關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu) 造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。
具體參照圖10的實施例，進氣門系包括單軸進氣凸輪軸50'，單軸進氣凸輪軸 50'具有固定地附接至其的第一進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'，以使第一 進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'彼此處于固定的相對相位。進氣VCP系統(tǒng)22A 操作地聯(lián)結(jié)至單軸進氣凸輪軸50'，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)單軸進 氣凸輪軸50'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙 同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一 排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。單相 位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61，并包括相位調(diào)節(jié) 器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將認識到，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是 內(nèi)軸61，但是另選的對外軸63的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。具體參照圖11的實施例，進氣門系包括單軸進氣凸輪軸50'，單軸進氣凸輪軸 50'具有固定地附接至其的第一進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'，以使第一 進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'彼此處于固定的相對相位。進氣VCP系統(tǒng)22A 操作地聯(lián)結(jié)至單軸進氣凸輪軸50'，并包括相位調(diào)節(jié)器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)單軸進 氣凸輪軸50'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙 同心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一 排氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。雙相 位調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61和外軸63，并包 括相應(yīng)的第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸63關(guān)于 發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的 相位關(guān)系。具體參照圖12的實施例，進氣門系包括單軸進氣凸輪軸50'，單軸進氣凸輪軸 50'具有固定地附接至其的第一進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'，以使第一 進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'彼此處于固定的相對相位。使單軸進氣凸輪 軸50'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系固定。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙同 心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一排 氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。單相位 調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24B操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61，并包括相位調(diào)節(jié) 器。相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系。本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將認識到，雖然在當(dāng)前描述且示出的實施例中，在內(nèi)軸和外軸中相位可調(diào)節(jié)的一個軸是 內(nèi)軸61，但是另選的對外軸63的相位調(diào)節(jié)是基本等效的布置。具體參照圖13的實施例，進氣門系包括單軸進氣凸輪軸50'，單軸進氣凸輪軸 50'具有固定地附接至其的第一進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'，以使第一 進氣凸輪凸角57'和第二進氣凸輪凸角55'彼此處于固定的相對相位。使單軸進氣凸輪 軸50'關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相位關(guān)系固定。排氣門系包括具有內(nèi)軸61和外軸63的雙同 心排氣凸輪軸60。內(nèi)軸61和外軸63被構(gòu)造成是同心的，并能夠適當(dāng)?shù)叵鄬πD(zhuǎn)。第一排 氣凸輪凸角67固定地附接至外軸63，第二排氣凸輪凸角65固定地附接至內(nèi)軸61。雙相位 調(diào)節(jié)器排氣VCP系統(tǒng)24C操作地聯(lián)結(jié)至雙同心排氣凸輪軸60的內(nèi)軸61和外軸63，并包括
11相應(yīng)的第一相位調(diào)節(jié)器和第二相位調(diào)節(jié)器。第一相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)外軸63關(guān)于發(fā) 動機曲軸12的相位關(guān)系，而第二相位調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成調(diào)節(jié)內(nèi)軸61關(guān)于發(fā)動機曲軸12的相 位關(guān)系。圖2-5的單相位調(diào)節(jié)器VCP實施例，其中僅雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51被構(gòu) 造成用于選擇性相位調(diào)節(jié)，以及替代實施例，其中僅雙同心進氣凸輪軸50的外軸53被構(gòu)造 成用于選擇性相位調(diào)節(jié)，使得能夠相位調(diào)節(jié)第一進氣門和第二進氣門中的一個，以根據(jù)選 擇性相位可調(diào)的進氣門的相位調(diào)節(jié)方向?qū)崿F(xiàn)提前進氣門打開或推遲進氣門關(guān)閉。圖6-9的 雙相位調(diào)節(jié)器VCP實施例，其中雙同心進氣凸輪軸50的內(nèi)軸51和外軸53均被構(gòu)造成用于 選擇性相位調(diào)節(jié)，使得能夠相位調(diào)節(jié)第一進氣門和第二進氣門，以根據(jù)選擇性地相位可調(diào) 的進氣門的相位調(diào)節(jié)方向?qū)崿F(xiàn)提前進氣門打開、推遲進氣門關(guān)閉或者實現(xiàn)提前和推遲進氣 門關(guān)閉兩者。類似地，圖4、圖8、圖10和圖12的單相位調(diào)節(jié)器VCP實施例，其中僅雙同心排氣 凸輪軸60的內(nèi)軸61被構(gòu)造成用于選擇性的相位調(diào)節(jié)，以及替代實施例，其中僅雙同心排氣 凸輪軸60的外軸63被構(gòu)造成用于選擇性的相位調(diào)節(jié)，使得能夠相位調(diào)節(jié)第一排氣門和第 二排氣門中的一個，以根據(jù)選擇性地相位可調(diào)的排氣門的相位調(diào)節(jié)方向?qū)崿F(xiàn)提前排氣門打 開或推遲排氣門關(guān)閉。圖5、圖9、圖11和圖13的雙相位調(diào)節(jié)器VCP實施例，其中雙同心排 氣凸輪軸60的內(nèi)軸61和外軸63均被構(gòu)造成用于選擇性的相位調(diào)節(jié)，使得能夠相位調(diào)節(jié)第 一排氣門和第二排氣門，以根據(jù)選擇性地相位可調(diào)的排氣門的相位調(diào)節(jié)方向?qū)崿F(xiàn)提前排氣 門打開、推遲排氣門關(guān)閉或者實現(xiàn)提前和推遲排氣門關(guān)閉兩者。圖2-9的采用雙同心進氣凸輪軸50的各個實施例中的每個實施例，不管被構(gòu)造 成具有單相位調(diào)節(jié)器VCP 22B (圖2-5)還是具有雙相位調(diào)節(jié)器VCP 22C (圖6_9)，均可以 具有以不同方式構(gòu)造的排氣門系，這些排氣門系包括帶有被構(gòu)造成具有單相位調(diào)節(jié)器VCP 24B(圖4和圖8)或雙相位調(diào)節(jié)器VCP 24C(圖5和圖9)的雙同心排氣凸輪軸60和被構(gòu) 造成具有排氣VCP 24A(圖3和圖7)或不具有排氣VCP(圖2和圖6)的單軸排氣凸輪軸 60'。類似地，圖4、圖5和圖8-13的采用雙同心排氣凸輪軸60的各個實施例中的每個 實施例，不管被構(gòu)造成具有單相位調(diào)節(jié)器VCP 24B(圖4、圖8、圖10和圖12)還是具有雙 相位調(diào)節(jié)器VCP 24C(圖5、圖9、圖11和圖13)，均可以具有以不同方式構(gòu)造的進氣門系， 這些進氣門系包括帶有被構(gòu)造成具有單相位調(diào)節(jié)器VCP 22B (圖2-5)或雙相位調(diào)節(jié)器VCP 22C(圖6-9)的雙同心進氣凸輪軸50和被構(gòu)造成具有進氣VCP 22A(圖10和圖11)或不具 有進氣VCP(圖12和圖13)的單軸進氣凸輪軸50'。被構(gòu)造成包括具有雙同心進氣凸輪軸和單相位或雙相位調(diào)節(jié)器VCP的進氣門系 的雙頂置凸輪軸發(fā)動機能夠在連續(xù)的且寬范圍的操作條件下以較低的泵送損失工作，并能 夠提高缸內(nèi)充氣運動，這兩者提供了燃料經(jīng)濟性的優(yōu)點。泵送損失主要通過延遲兩個進氣 門中的一個進氣門的進氣門關(guān)閉以實現(xiàn)推遲進氣門關(guān)閉來減小，因而使得發(fā)動機在更寬范 圍的運行條件下以更高的進氣歧管壓力工作。另外，隨著最初通過單個氣門導(dǎo)引進氣充氣 以在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生旋流和滾流的組合，產(chǎn)生了更高的缸內(nèi)充氣運動，從而改進燃燒過程。這 種更高水平的充氣運動改進了燃燒過程，從而允許在更高的稀釋水平下標定發(fā)動機，這同 樣增加了燃料經(jīng)濟性優(yōu)點。這種更高的稀釋可以通過EGR閥外部地提供，或通過第一和第二進氣門的獨立相位可調(diào)節(jié)性借助于以下過程內(nèi)部地控制提前打開其中一個進氣門以在 排氣沖程期間實現(xiàn)將廢氣逐入進氣口中，其中在進氣沖程中再次吸入該廢氣，由此實現(xiàn)更 多的內(nèi)部EGR?？赏ㄟ^延遲排氣門關(guān)閉使其在進氣沖程期間發(fā)生從而在進氣沖程期間再次 吸入來自排氣口的廢氣來提高內(nèi)部EGR。這些進氣和排氣口廢氣再吸入方案可以單獨地或 以組合方式實施。還想到，借助于通過在排氣沖程期間提前排氣門關(guān)閉捕集的廢氣來實現(xiàn) 內(nèi)部EGR。在通常應(yīng)用到柴油發(fā)動機和以貧理論配比運行的發(fā)動機時，第一進氣門和第二進 氣門中的一個或兩個的關(guān)閉的延遲可通過減小有效壓縮比、降低缸內(nèi)充氣溫度、并降低發(fā) 動機排出的NOx排放水平來減小發(fā)動機排出的NOx排放水平。希望減小以貧理論配比條件 運行的發(fā)動機的NOx排放。根據(jù)本發(fā)明的各個進氣門相位調(diào)節(jié)實現(xiàn)了期望的推遲進氣門關(guān) 閉。另外，以貧理論配比運行的發(fā)動機受益于高的缸內(nèi)充氣運動水平以達到最佳性能。各 個進氣門和排氣門相位調(diào)節(jié)產(chǎn)生了所需要的更高的充氣運動水平。特別對于柴油發(fā)動機的應(yīng)用來說，延遲進氣門關(guān)閉事件是用于減小發(fā)動機排出的 NOx排放水平的有效手段。這里，延遲的進氣門關(guān)閉事件減小了有效壓縮比、降低了缸內(nèi)充 氣溫度、并最終降低了發(fā)動機排出的NOx排放水平。當(dāng)柴油發(fā)動機在貧理論配比條件下運 行時，這些排放物不能由常規(guī)的三效催化劑消耗，并且需要貧燃后處理來管理這些貧燃NOx 排放物。因為貧燃后處理在NOx排放物可被消耗的程度方面能力有限，所以，使發(fā)動機產(chǎn)生 的NOx排放物最少化變得至關(guān)重要。因此，根據(jù)被構(gòu)造成具有能夠延遲進氣門關(guān)閉的進氣 門系的各個實施例，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的效果。另外，柴油發(fā)動機通常需要高的缸內(nèi)充氣運動水 平以達到最佳性能，這個特定構(gòu)思將有助于產(chǎn)生所需要的充氣運動，藉此進氣充氣最初且 最后被引導(dǎo)通過單個氣門，從而產(chǎn)生更高的氣體速度，并提高旋流和滾流混合運動的流動 幅值。僅提前一個進氣門的相位的效果是產(chǎn)生更加優(yōu)化的內(nèi)部EGR水平，同時沒有增 加發(fā)動機的有效排量或沒有增加泵氣損失，因為有效的進氣門關(guān)閉時間根據(jù)其它進氣門相 位調(diào)節(jié)保持標稱。另一效果是通過局部優(yōu)化排氣門打開正時可以實現(xiàn)更加優(yōu)化的內(nèi)部 EGR水平，而沒有損害效率提高。通過僅延遲一個進氣門，對于每個缸，實現(xiàn)了更長的有效氣 門升程持續(xù)時間。這種延遲實現(xiàn)了有效發(fā)動機排量和泵送損失的減小。對于柴油發(fā)動機， 該實施例通過減小有效壓縮比可提供降低大多數(shù)NOx的優(yōu)點。兩個進氣門中的一個進氣門 的推遲關(guān)閉和另一個進氣門的提前打開的組合實現(xiàn)了最優(yōu)化的內(nèi)部EGR水平、要實現(xiàn)的最 優(yōu)化的有效排量水平、和用于做功沖程的最大有效膨脹比的排氣門打開的最優(yōu)化正時。對 于柴油發(fā)動機應(yīng)用，這能夠在減小有效壓縮比和NOx排放的情況下使得內(nèi)部EGR水平最優(yōu) 化。排氣凸輪軸布置的類似實施例可以產(chǎn)生與下述有關(guān)的優(yōu)點，S卩，提高諸如催化器 和渦輪機構(gòu)之類的裝置的排氣焓，而沒有在重疊周期期間使EGR的量局部最優(yōu)化。如所描述的發(fā)動機的運行通過在典型的驅(qū)動條件期間局部地或完全地不節(jié)流汽 油發(fā)動機而實現(xiàn)改善的燃料經(jīng)濟性。能夠?qū)Πl(fā)動機不節(jié)流的程度將依賴于特定的運行條件 和氣門事件。該發(fā)動機和策略提供了更低的泵送工作和改進的缸內(nèi)充氣運動的組合，這兩 者都改善汽油發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性。與將全部進氣門一起進行相位延遲相比，通過延遲一 些但不是全部的進氣門，可以實現(xiàn)足夠的氣門重疊，以使泵送損失最小化，并保持發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性。圖14A至圖14B示出根據(jù)本發(fā)明的對進氣門運行的連續(xù)可變差動相位調(diào)節(jié)的方 法。圖14A-14C示出示例性發(fā)動機中的排氣沖程和進氣沖程之間的上止點(TDC)活塞行程。 相對于曲柄角(CAD)示出第一進氣門升程輪廓(IV1)、第二進氣門升程輪廓(IV2)、第一排 氣門升程輪廓(EV1)和第二排氣門升程輪廓(EV2)。圖14A-14C還示出相對于峰值進氣門 打開(開度)的標稱進氣門相位度量70和相對于峰值排氣門打開的標稱排氣門相位度量 80。因此，在圖14A中示出的進氣門輪廓和排氣門輪廓被稱作標稱曲線，并且本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員將理解，這些輪廓與在上止點處具有標稱正氣門重疊的傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)動機運行基本上 一致。圖14B示出了以如下方式對第二進氣門的相位控制使氣門輪廓IV2從標稱延遲， 由此使得發(fā)動機的有效壓縮比減小，如本文上面更詳細地描述的。圖14B示出的控制可以 通過被構(gòu)造成用于相位控制的第二進氣凸輪來實現(xiàn)，而與第一進氣凸輪無關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù) 人員將明白，這樣的構(gòu)造還可以用于將氣門輪廓IV2從標稱提前，以實現(xiàn)內(nèi)部廢氣再循環(huán) 的增加，如本文上面更詳細地描述的。除了相對于圖14B描述的第二進氣門的相位控制以外，圖14C還示出了以如下方 式對第一進氣門的相位控制將氣門輪廓IV1從標稱提前，由此使得內(nèi)部廢氣再循環(huán)增加， 如本文上面更詳細地描述的。圖14C示出的控制可以通過被構(gòu)造成用于相位控制的第一進 氣凸輪來實現(xiàn)，而與第二進氣凸輪無關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，這樣的構(gòu)造還可以用于將 氣門輪廓IV1從標稱延遲，以實現(xiàn)發(fā)動機的有效壓縮比的減小，如本文上面更詳細地描述 的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可以使用如本文上面更詳細地且組合地公開的合適的機 械化對排氣門輪廓EV1和EV2類似地進行相位控制。例如，第一排氣凸輪和第二排氣凸輪 中的任一者或兩者可以被構(gòu)造成用于相位可調(diào)節(jié)性，以實現(xiàn)相應(yīng)的排氣門輪廓的延遲或提
、r -本發(fā)明已經(jīng)描述了特定的優(yōu)選實施例及其修改。在閱讀并理解說明書的基礎(chǔ)上， 可以對其它實施例進行進一步的修改和改變。因此，本發(fā)明旨在不局限于作為用于實施本 發(fā)明所構(gòu)思的最佳模式的所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括落在所附權(quán)利要求的范 圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括曲軸、第一凸輪致動進氣門和第二凸輪致動進氣門，所述方法包括提供第一進氣凸輪，所述第一進氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第一凸輪致動進氣門；提供第二進氣凸輪，所述第二進氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第二凸輪致動進氣門，所述第二進氣凸輪能夠獨立于所述第一進氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行相位調(diào)節(jié)；以及提供控制器，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第二進氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第二凸輪致動進氣門的推遲關(guān)閉，從而足以減小發(fā)動機的有效壓縮比。
2.如權(quán)利要求1所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，還包括其中，所述第一進氣凸輪能夠獨立于所述第二進氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于 所述曲軸進行相位調(diào)節(jié)；以及其中，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地提前所述第一進氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第一 凸輪致動進氣門的提前打開，從而足以提高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機還包括第一凸輪致動 排氣門和第二凸輪致動排氣門，所述方法還包括提供第一排氣凸輪，所述第一排氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第一凸輪致動排氣門；提供第二排氣凸輪，所述第二排氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第二凸輪致動排氣門，所述 第二排氣凸輪能夠獨立于所述第一排氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行 相位調(diào)節(jié)；以及其中，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第二排氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第二 凸輪致動排氣門的推遲關(guān)閉，從而足以提高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
4.如權(quán)利要求2所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機還包括第一凸輪致動 排氣門和第二凸輪致動排氣門，所述方法還包括提供第一排氣凸輪，所述第一排氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第一凸輪致動排氣門；提供第二排氣凸輪，所述第二排氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第二凸輪致動排氣門，所述 第二排氣凸輪能夠獨立于所述第一排氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行 相位調(diào)節(jié)；以及其中，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第二排氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第二 凸輪致動排氣門的推遲關(guān)閉，從而足以提高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機還包括第一凸輪致動 排氣門和第二凸輪致動排氣門，所述方法還包括提供第一排氣凸輪和第二排氣凸輪，所述第一排氣凸輪和所述第二排氣凸輪被構(gòu)造成 致動所述第一凸輪致動排氣門和所述第二凸輪致動排氣門，所述第一排氣凸輪和所述第二 排氣凸輪具有固定的相對相位，并相對于所述曲軸能夠進行相位調(diào)節(jié)；以及其中，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第一排氣凸輪和所述第二排氣凸輪的相 位，以實現(xiàn)所述第一凸輪致動排氣門和所述第二凸輪致動排氣門的推遲關(guān)閉，從而足以提 高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
6.如權(quán)利要求2所述的用于操作內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機還包括第一凸輪致動 排氣門和第二凸輪致動排氣門，所述方法還包括提供第一排氣凸輪和第二排氣凸輪，所述第一排氣凸輪和所述第二排氣凸輪被構(gòu)造成 致動所述第一凸輪致動排氣門和所述第二凸輪致動排氣門，所述第一排氣凸輪和所述第二 排氣凸輪具有固定的相對相位，并相對于所述曲軸能夠進行相位調(diào)節(jié)；以及其中，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第一排氣凸輪和所述第二排氣凸輪的相 位，以實現(xiàn)所述第一凸輪致動排氣門和所述第二凸輪致動排氣門的推遲關(guān)閉，從而足以提 高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
7.一種具有氣缸排和第一凸輪軸的雙頂置凸輪軸內(nèi)燃發(fā)動機，每一氣缸包括多個進氣 門，每一氣缸包括多個排氣門，改進包括所述第一凸輪軸被構(gòu)造成致動進氣門和排氣門中的一個，所述第一凸輪軸具有同心 的內(nèi)軸和外軸，所述內(nèi)軸和所述外軸被構(gòu)造成用于在它們之間進行可變的相位調(diào)節(jié)，所述 第一凸輪軸包括每一氣缸的第一凸輪凸角和每一氣缸的第二凸輪凸角，其中每一氣缸的第 一凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣缸的第一氣門，每一氣缸的第二凸輪凸角被構(gòu)造成致動每 一氣缸的第二氣門，所述第一凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述外軸，所述第二凸輪凸角固定地 聯(lián)結(jié)至所述內(nèi)軸，由此每一氣缸的第一氣門和每一氣缸的第二氣門能夠獨立地進行相位調(diào) 節(jié)。
8.一種具有氣缸排和進氣門凸輪軸的雙頂置凸輪軸內(nèi)燃發(fā)動機，每一氣缸包括多個進 氣門，每一氣缸包括多個排氣門，改進包括所述進氣門凸輪軸具有相應(yīng)的同心的內(nèi)軸和外軸，所述內(nèi)軸和所述外軸被構(gòu)造成用 于在它們之間進行可變的相位調(diào)節(jié)，所述進氣門凸輪軸包括每一氣缸的第一進氣凸輪凸角 和每一氣缸的第二進氣凸輪凸角，其中每一氣缸的第一進氣凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣 缸的第一進氣門，每一氣缸的第二進氣凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣缸的第二進氣門，所 述第一進氣凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述外軸，所述第二進氣凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述內(nèi) 軸，由此每一氣缸的第一進氣門和每一氣缸的第二進氣門能夠獨立地進行相位調(diào)節(jié)。
9.如權(quán)利要求8所述的雙頂置凸輪軸內(nèi)燃發(fā)動機，還包括排氣門凸輪軸，所述排氣門凸輪軸具有相應(yīng)的同心的內(nèi)軸和外軸，所述內(nèi)軸和所述外 軸被構(gòu)造成用于在它們之間進行可變的相位調(diào)節(jié)，所述排氣門凸輪軸包括每一氣缸的第一 排氣凸輪凸角和每一氣缸的第二排氣凸輪凸角，其中每一氣缸的第一排氣凸輪凸角被構(gòu)造 成致動每一氣缸的第一排氣門，每一氣缸的第二排氣凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣缸的第 二排氣門，所述第一排氣凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述外軸，所述第二排氣凸輪凸角固定地 聯(lián)結(jié)至所述內(nèi)軸，由此每一氣缸的第一排氣門和每一氣缸的第二排氣門能夠進行獨立地相 位調(diào)節(jié)。
10.一種具有氣缸排和排氣門凸輪軸的雙頂置凸輪軸內(nèi)燃發(fā)動機，每一氣缸包括多個 進氣門，每一氣缸包括多個排氣門，改進包括所述排氣門凸輪軸具有相應(yīng)的同心的內(nèi)軸和外軸，所述內(nèi)軸和所述外軸被構(gòu)造成用 于在它們之間進行可變的相位調(diào)節(jié)，所述排氣門凸輪軸包括每一氣缸的第一排氣凸輪凸角 和每一氣缸的第二排氣凸輪凸角，其中每一氣缸的第一排氣凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣 缸的第一排氣門，每一氣缸的第二排氣凸輪凸角被構(gòu)造成致動每一氣缸的第二排氣門，所 述第一排氣凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述外軸，所述第二排氣凸輪凸角固定地聯(lián)結(jié)至所述內(nèi) 軸，由此每一氣缸的第一排氣門和每一氣缸的第二排氣門 夠獨立地進行相位調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于發(fā)動機氣門操作的連續(xù)可變差動相位調(diào)節(jié)的方法和裝置。一種內(nèi)燃發(fā)動機包括曲軸、第一凸輪致動進氣門和第二凸輪致動進氣門。一種操作所述發(fā)動機的方法，包括提供第一進氣凸輪，所述第一進氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第一凸輪致動進氣門；提供第二進氣凸輪，所述第二進氣凸輪被構(gòu)造成致動所述第二凸輪致動進氣門。所述第二進氣凸輪能夠獨立于所述第一進氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行相位調(diào)節(jié)。提供一種控制器，所述控制器被構(gòu)造成選擇性地延遲所述第二進氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第二凸輪致動進氣門的推遲關(guān)閉，從而足以減小發(fā)動機的有效壓縮比。另外，所述第一進氣凸輪可以獨立于所述第二進氣凸輪相對于所述曲軸的相位相對于所述曲軸進行相位調(diào)節(jié)，并且所述控制器可以額外地被構(gòu)造成選擇性地提前所述第一進氣凸輪的相位，以實現(xiàn)所述第一凸輪致動進氣門的提前打開，從而足以提高內(nèi)部廢氣再循環(huán)。
文檔編號F02D45/00GK101861446SQ200880116366
公開日2010年10月13日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者C·D·馬里奧特, D·J·克萊里, J·昌, P·M·納特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司