具有汽缸停用的阀门升程控制装置

摘要

本发明涉及具有汽缸停用的阀门升程控制装置。提供用于阀门升程控制装置的方法和系统。在一个实例中，一种方法可以包括旋转阀门升程控制装置的调节凸轮轴以调节一个或多个汽缸的阀门升程。

权利要求

1.一种用于操作发动机的方法，包括：

经由启动杆的第一侧上的调节凸轮轴和所述启动杆的第二侧上的凸轮轴调节耦接到汽缸的阀门的阀门升程，所述调节凸轮轴包括径向偏移凸轮，使得所述汽缸的所述阀门的所述阀门升程基于发动机负载被单独调节，所述启动杆包括与耦接到所述阀门的阀杆的第二杆共面接触的端部；

其中在第一方向上旋转所述调节凸轮轴增大所述启动杆的角位置，并且在第二方向上旋转所述调节凸轮轴减小所述启动杆的角位置；

其中所述第二方向与所述第一方向相反；并且

其中在所述第二方向上旋转所述调节凸轮轴包括将所述调节凸轮轴旋转到零升程位置以停用所述阀门。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括响应于增大所述启动杆的角位置增大所述阀门升程以及响应于减小所述启动杆的角位置减小所述阀门升程。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述调节凸轮轴包括最大径向效应和最小径向效应。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述最大径向效应与所述启动杆的最大角位置相对应，并且和在所述第一方向上完全旋转所述调节凸轮轴相对应。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述最小径向效应与所述启动杆的最小角位置相对应，并且和在所述第二方向上完全旋转所述调节凸轮轴相对应。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述第一方向是顺时针并且所述第二方向是逆时针。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述第一方向是逆时针并且所述第二方向是顺时针。

8.一种发动机系统，包括：

在启动杆的相反侧上的第一凸轮轴和第二凸轮轴；

所述第一凸轮轴包括多个凸轮；并且

所述第二凸轮轴包括多个径向错开的凸轮，其中每个凸轮与所述发动机的单个汽缸的各个启动杆相对应；其中所述第二凸轮轴在第一方向上被旋转以增大所述启动杆的角位置并且增大所述汽缸的阀门的阀门升程，并且所述第二凸轮轴在与所述第一方向相反的第二方向上被旋转以减小所述启动杆的角位置并且减小所述汽缸的所述阀门的阀门升程，并且在所述第二方向上旋转所述第二凸轮轴包括将所述第二凸轮轴旋转到零升程位置以停用所述阀门。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一凸轮轴对所述启动杆施加偏转力，其中所述偏转力与所述第二凸轮轴对所述启动杆施加的力相反。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述启动杆物理耦接到第二杆，其中所述第二杆基于所述启动杆的角位置的调节而被调节。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述第二杆耦接到所述汽缸的阀门，其中所述阀门对应于所述第二杆的调节而被调节。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述第二凸轮轴的凸轮在所述启动杆的角位置为最大角位置或最小角位置时径向对齐。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述最大角位置对应于所述汽缸的阀门的最大阀门升程并且所述最小角位置对应于所述汽缸的所述阀门的最小阀门升程。

14.如权利要求8所述的系统，其中所述第一凸轮轴和所述第二凸轮轴经由曲轴机械运转、经由来自控制器的信号被电气运转或其组合。

15.如权利要求8所述的系统，其中所述径向错开凸轮不均等地改变对应启动杆的角位置，使得所述对应启动杆的每个处于不同角位置。

16.一种阀门升程控制装置，包括：

在启动杆的相反侧上的第一凸轮轴和第二凸轮轴，其中所述第二凸轮轴包括径向偏移凸轮，所述径向偏移凸轮能够对所述启动杆施加不均等的径向效应以使所述第二凸轮轴的旋转在所述第二凸轮轴的旋转范围之间，其中所述第二凸轮轴在第一方向上被旋转以增大所述启动杆的角位置并且增大汽缸的阀门的阀门升程，并且所述第二凸轮轴在与所述第一方向相反的第二方向上被旋转以减小所述启动杆的角位置并且减小所述汽缸的所述阀门的阀门升程，并且在所述第二方向上旋转所述第二凸轮轴包括将所述第二凸轮轴旋转到零升程位置以停用所述阀门。

说明书

具有汽缸停用的阀门升程控制装置

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请要求2014年9月3日提交的德国专利申请号102014217531.3的优先权，在此出于所有目的将其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及用于内燃发动机的阀门升程控制装置的方法和系统。

背景技术

[0004] 内燃发动机系统可以运转发动机的每个汽缸中的一系列气体交换阀门以提供气体流动通过这些汽缸。一个或更多个进气阀打开以允许具有或不具有燃料的增压空气进入汽缸，同时一个或更多个排气阀打开以允许燃烧后的物质(例如排气)离开汽缸。进气阀和排气阀可以是经由附接至旋转凸轮轴的凸轮凸角直接或间接提供的线性运动驱动的提升阀。该旋转凸轮轴可以由发动机曲轴提供动力。随着发动机状况的改变，一些发动机系统可变地运转进气阀和排气阀以增强发动机性能。进气阀和排气阀以及它们相应的凸轮凸角和凸轮轴的可变运转可以总体上被称为凸轮驱动系统。凸轮驱动系统可以包括多种方案，例如凸轮廓线切换、可变凸轮正时、阀停用、可变阀正时和可变阀门升程。因此，可以在发动机中实现凸轮驱动系统的各种系统和方法以实现更希望的发动机性能。解决汽缸停用和/或可变阀门升程的另一些尝试包括使用液压装置。存在许多尝试通过液压装置来控制阀门，以这种方式，阀能够仅在预定步骤中打开或根本不打开。

[0005] 然而，发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个实例，液压装置利用复杂的液压回路，这些液压回路被设计为传送高压液压流体和低压液压流体以运转驱动机构，从而按所希望的起作用。此外，液压装置可能与其他阀门升程控制装置(例如，凸轮轴)连用，这可能导致封装问题。

发明内容

[0006] 在一个实例中，以上描述的问题可以通过一种方法来解决，该方法包括在第一和第二方向上可旋转地驱动非对称凸轮轴以便可变地调节一个或更多个汽缸中的一个或更多个阀，其中在第二方向上驱动到第一位置停用第一汽缸。以此方式，可以经由公共阀门升程控制装置独立调节各个汽缸阀。

[0007] 作为一个实例，在第二方向上将非对称凸轮轴驱动到第一位置以仅停用汽缸组中的单个汽缸。可以响应于发动机负载减小，进一步在第二方向上驱动该凸轮轴以停用剩余汽缸中的一个或更多个。可以通过在第一方向上可旋转地驱动凸轮轴来重新启动被停用的汽缸，其中第一方向与第二方向相反。以此方式，该阀门升程控制装置借助于单个结构在一个系统中实现可变阀门升程控制和汽缸关闭的组合。在低动力需求情况下减小瞬时最大容许阀门升程以及在甚至更低动力需求情况下连续关闭各个汽缸是可能的。因此，与常规设备中相比，燃料消耗更经济。

[0008] 应当理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍一系列概念，并且其细节在具体实施方式中被进一步描述。并不旨在确定所要求保护主题的关键或必要特征，该主题的范围仅由具体实施方式之后的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不局限于解决以上提到的或本披露的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

[0009] 图1A示出一种阀门升程控制装置的前视图。

[0010] 图1B示出阀门升程控制装置，其中在调节轴上具有第一凸轮，其中该调节轴正以其最大半径作用于第一启动杆。

[0011] 图2A示出阀门升程控制装置的前视图，允许最小阀门升程。

[0012] 图2B示出阀门升程控制装置的前视图，其中阀被关闭。

[0013] 图3A和图3B示出阀门升程控制装置的前视图，其中调节轴上的第一凸轮以中间半径作用于第一启动杆。

[0014] 图4示出调节轴的侧视图和前视图，示出非对称凸轮轴。

[0015] 图5A示出阀门升程控制装置的侧视图和前视图，指示该调节轴的第一旋转方向。

[0016] 图5B示出阀门升程控制装置的侧视图和前视图，指示该调节轴的第二旋转方向。

[0017] 图6示出用于具有四个汽缸的汽缸排和/或汽缸组的阀门升程控制装置的侧视图和前视图。

[0018] 图1A、图1B、图2A、图2B、图3A、图3B、图4、图5A、图5B和图6是按比例绘制的。

[0019] 图7示出一个发动机，该发动机包括汽缸，该汽缸具有能够耦接到阀门升程控制装置的进气阀和排气阀。

[0020] 图8A、图8B、图8C和图8D示出运转凸轮轴的方法。

具体实施方式

[0021] 以下描述涉及用于控制阀门升程控制装置的系统和方法。基于旋转程度，阀门升程控制装置可以改变发动机的一个或更多个汽缸的阀位置。图1A、图1B、图2A、图2B、图3A和图3B描绘阀门升程控制装置的各种旋转程度以调节汽缸的阀位置。阀门升程控制装置是非对称的并且包括各种具有偏移半径的偏心件(eccentricies)(例如，凸轮)，如图4所示。阀门升程控制装置可以在第一方向和第二方向上被可旋转地驱动，如图5A和图5B所示，以便改变偏心件的径向效应。第二方向是与第一方向相反的方向。阀门升程控制装置可以用于汽缸排或汽缸组，如图6所示。图7中示出具有阀门升程控制装置的发动机。图8A、图8B、图8C和图8D中示出响应于变化的发动机运转来运转阀门升程控制装置的方法。

[0022] 现在转向图1A，一种用于内燃发动机的阀门升程控制装置(VLCD)20，其包括至少一个汽缸排，该汽缸排具有第一汽缸和至少一个第二汽缸(未示出)，包括凸轮轴2。VLCD 20可以用于独立地驱动一个或更多个汽缸中的各个阀。

[0023] VLCD 20可以与各种汽缸设备连用。例如，VLCD 20可以与直列四缸、六缸和/或八缸发动机连用。VLCD 20可以与旋转发动机、V6、V8、V10和V12发动机连用。VLCD 20还可以与火花发动机连用。

[0024] 在一个实例中，VLCD 20可以调节单个组的对应汽缸的对应阀的阀位置，而与VLCD 20基本相同的第二VLCD运转单独的汽缸组。在这样的实例中，多个VLCD可以相同地或不同地运转。以此方式，一个汽缸组可以与第二汽缸组不同地运转。

[0025] VLCD 20被示出耦接到汽缸的单个提升阀6。阀6可以是进气阀或排气阀。此外，汽缸可以包括两个或更多进气提升阀和/或两个或更多排气提升阀。因此，凸轮轴2和调节凸轮轴1可以包括与位于汽缸上的若干提升阀相对应的若干凸轮。

[0026] 凸轮轴2与第一汽缸和至少第二汽缸处于非刚性(non-positive)连接。换言之，凸轮轴2可以驱动第一汽缸而不驱动第二汽缸。以此方式，凸轮轴2被设计为处于非刚性连接(例如，经由包括启动杆(activation lever)3的每个汽缸的非锁定连接，该启动杆安装在可移动布置在汽缸盖上的支撑轴承5上)。第二杆4在大地测量学上位于启动杆3下方并作用于提升阀6。第二杆4是机械上适于将启动杆3的偏转运动转换成提升阀6的线性运动的杆。第二杆4可以是指形随动件、滚轮型指形随动件、摇臂或滚轮摇臂。

[0027] 凸轮轴2位于启动杆3的第一侧上，并且调节轴1被布置在启动杆3的第二侧上，其中第二侧与第一侧相对。这使得调节轴1在第一方向或第二方向上旋转时能够借助其凸轮抵抗凸轮轴2的力以推动启动杆3。启动杆3包括以凸轮轴2的表面为旋转轴线的旋转运动(例如，启动杆3倾斜地移动到凸轮轴2的主体)。在此过程中，支撑在支撑轴承5上的启动杆3的那端沿着汽缸盖在一个方向上移动，并且与第二杆4操作性连接且物理耦接到第二杆4的那端在反方向上移动(例如，像跷跷板的运动)。

[0028] 在一个实例中，凸轮轴2和调节轴1可以被机械耦接并经由曲轴调节。替代地，凸轮轴2和调节轴1可以经由来自控制器的指令运转(例如，被电气控制)。额外地或替代地，凸轮轴2和调节轴1可以被曲轴、控制器或其组合控制。

[0029] 启动杆3经由凸轮轴2和调节轴1驱动。第二杆4基于启动杆3的驱动而作用于提升阀6。以此方式，第二杆4可以对抗阀弹簧7的力而作用于相应汽缸的提升阀6(例如，每个汽缸包括第二杆和启动阀，它们通过凸轮轴2和调节轴1独立于发动机的其他汽缸可调节)。替代地，基于凸轮轴2和调节轴1的旋转，第二杆4可以被超过启动杆3施加的力的阀弹簧7的力驱动。在一个实例中，可以通过在第一方向上旋转调节轴来克服阀弹簧7的力，由此使提升阀6移动到更打开的位置。

[0030] 旋转凸轮轴2和调节轴1以调节相应汽缸(例如，第一汽缸)的提升阀6的阀门升程。调节轴1可以修正启动杆3相对于每个汽缸中的汽缸盖的角位置，并且其上的凸轮具有不同的设计，如下文将描述的。在一个实例中，启动杆3的角位置随着提升阀6的阀门升程移动到最大阀门升程位置而增大。

[0031] 提升阀6被第二杆4直接打开，其中阀打开对抗弹簧7的力而发生。提升阀6与启动杆3处于操作性连接，该启动杆被可移动地安装在汽缸盖的支撑轴承5上。启动杆3被凸轮轴2上的凸轮对抗弹簧7的弹簧力而偏转。例如，凸轮轴2的旋转运动引起启动杆3的偏转运动。
启动杆3的偏转改变启动杆3与汽缸盖之间的角度。启动杆3的偏转运动被转换成第二杆4的直线运动。启动杆3的偏转决定第二杆4的运动范围并因此决定阀门升程的深度，其中第二杆4驱动提升阀6。

[0032] 例如，如果调节轴1将启动杆3驱动到最小角位置并且凸轮轴2不使启动杆3的运动偏转，则阀位置可以是最小升程位置。替代地，如果调节轴1将启动杆3驱动到最小角位置并且凸轮轴2使启动杆3的运动偏转，则阀位置可以是零升程(例如，关闭)位置。

[0033] 通过调节启动杆3相对于汽缸盖的角位置来改变启动杆3通过第二杆4引起提升阀6运动的范围。启动杆3与汽缸盖之间的角度越大，启动杆3的偏转作用于第二杆4的范围就越大，并因此提升阀6相应地打开更多。替代地，启动杆3与汽缸盖之间的角度越小，启动杆3的偏转作用于第二杆4的范围就越小，并且因此提升阀6相应地打开更少。

[0034] 凸轮轴2上的多个凸轮的设计彼此不同，即，它们具有不同的凸轮廓线。调节轴1上的凸轮优选被设计为：它们具有在第二旋转方向上沿径向方向连续变大的半径，直到达到最大半径。换言之，当调节轴在第一方向上旋转时，调节轴1上的凸轮对启动杆施加更大的力。在半径不均等的位置(例如，第一方向和第二方向上的最大旋转之间)，调节轴1的凸轮不是对齐的并且每个接下来的凸轮都对启动杆3施加相应百分比的力。

[0035] 例如，在第一方向上的特定旋转度处，第一凸轮可以施加最大的力，而第二凸轮施加第二大的力，其中第二大的力是最大的力的百分比(例如，66％)，并且第三凸轮可以施加第三大的力，其中第三大的力是第一最大的力的百分比(例如，33％)。将理解，已实现了其他的百分比。此外，调节轴1的每个凸轮在调节轴1的最大半径处对齐。

[0036] 换种方式说，当调节轴1处于第一方向上的最大位置与第二方向上的最大位置之间的位置时，调节轴1的凸轮可以对启动杆3施加不同径向效应。例如，如果调节轴1转到第二方向上的第一位置，则启动杆3的单个凸轮施加最小径向效应而剩余的凸轮施加比该最小径向效应更大的径向效应。

[0037] 额外地或替代地，调节轴1上的两个或更多凸轮可以具有相同的凸轮廓线。据此，调节轴1上的若干组凸轮具有相同的凸轮廓线并且这些组可以彼此不同是可能的。因此，以类似方式调节被耦接到包括相似凸轮廓线的凸轮的汽缸。例如，汽缸阀响应于调节轴1的旋转而移动到基本相似的位置。

[0038] 如图1A所示，调节轴1上的第一凸轮正以其最大半径作用于启动杆3。凸轮轴2的凸轮与启动杆3平行(例如，没有施加偏转力)。因此，示出启动杆3相对于汽缸盖的最大角位置(即，凸轮轴2的所述侧上的启动杆3与汽缸盖之间的角度)。

[0039] 现在转向图1B，示出包括调节轴1的VLCD 20，其中调节轴1处于与图1A的调节轴1基本相同的位置。然而，描绘了凸轮轴2对抗调节轴1向启动杆3施加的力而使启动杆3偏转。凸轮轴2可以通过旋转而将调节轴1的力偏转到启动杆3上，使得凸轮轴2的凸轮与启动杆3垂直。当凸轮轴2使启动杆3抵靠第二杆4偏转时，提升阀6被打开至最大程度。全升程(例如，阀被打开到最大程度)是来自第二杆4的压力能够引起的提升阀6的最大深度。

[0040] 现在转向图2A，示出VLCD 20处于最小升程位置。提升阀6的最小阀门升程在调节轴1上的凸轮以其最小半径作用于启动杆3上并且凸轮轴2的凸轮与启动杆3平行时(例如，凸轮轴2不使启动杆3偏转)被引发。

[0041] 现在转向图2B，示出VLCD 20处于零升程位置并且提升阀6关闭(例如，零升程)。当凸轮轴2将启动杆3压靠到第二杆4(例如，凸轮轴2的凸轮与启动杆3垂直)时，提升阀6没有被打开。在“零升程”的情况下，提升阀6不被打开，因为启动杆3的偏转没有引起第二杆4任何运动(其运动将打开提升阀6)。因此，零升程是能够由来自第二杆4的压力引起的提升阀6的最小深度。对应的汽缸被停用。如上所述，凸轮轴2的凸轮可以具有不同的轮廓。因此，剩余汽缸可以是启用的或者停用的。

[0042] 现在转向图3A，示出VLCD 206与提升阀6处于部分升程位置。全升程与零升程之间的部分升程在调节轴1上的凸轮以中间半径作用于启动杆3同时凸轮轴2的凸轮与启动杆3平行(例如，没有偏转力)时发生。

[0043] 现在转向图3B，示出VLCD 20与提升阀6处于打开、部分升程位置。凸轮轴2的凸轮与启动杆3垂直并将其压靠到第二杆4。因此，提升阀6被打开，但还没有到如图1B所示的全升程的情况下。

[0044] 提升阀6可以是进气阀或排气阀。因此，如果提升阀6是至少部分打开的，则提升阀可以至少分别允许进气空气进入汽缸或允许排气从汽缸中排出。如果提升阀6是进气阀且关闭，则汽缸不能接收进气空气。如果提升阀6是排气阀且关闭，则汽缸不能排出排气。部分打开的提升阀6与完全打开的提升阀6相比，接收较少的空气或排出较少的燃烧气体。

[0045] 现在转向图4，示出包括四个凸轮11、12、13和14的调节轴1。这四个凸轮11、12、13和14沿着调节轴1布置，在这种方式中，它们与各个汽缸的对应启动杆接触。例如，凸轮11对应于与凸轮12、13和14对应的汽缸不同的汽缸，并且因此凸轮11接触与凸轮12、13和14接触的启动杆不同的启动杆。

[0046] 如所描绘的，调节轴的凸轮11、12、13和14不是对齐的(例如，每个凸轮11、12、13和14可以向对应启动杆施加不同程度的力)。此外，凸轮11、12、13和14被描绘为具有不同的轮廓。例如，凸轮11、12和13具有不同形状和大小，而凸轮11和14基本相同。如果凸轮11和14基本相同，则它们在它们对应的汽缸的启动杆上的效应也是基本相同的。如上所述，当每个凸轮处于其最大半径时，凸轮11、12、13和14是对齐的。

[0047] 凸轮11和14径向对齐，其中凸轮11和14施加相似的径向效应(例如，力)，而与调节轴1的旋转无关。然而，凸轮11(或14)、12和13针对调节轴1在第一方向和第二方向上的最大位置之间的旋转而提供不同的径向效应。

[0048] 现在转向5A和图5B，调节轴1被描绘为分别在第一方向和第二方向上转动。如所描绘的，第一方向和第二方向是相反的方向。在一个实例中，第一方向是逆时针而第二方向是顺时针。在另一个实例中，第一方向是顺时针而第二方向是逆时针。

[0049] 通过使调节轴1在第一方向上旋转，凸轮11、12、13和14以其有效半径改变启动杆的角位置(例如，增大其角位置)。例如，随着调节轴1在第一方向上进一步旋转(例如，开始连续增大最大容许阀门升程)，凸轮的有效半径增大。

[0050] 调节轴1能够旋转通过270°的范围，其中调节轴1的旋转受到所有凸轮11、12、13、14的最大半径的区域中的第一固定点和所有凸轮11、12、13、14的最小半径的区域中的第二固定点限制(例如，最大半径位置和最小半径位置相隔270°)。在凸轮11、12、13、14具有不同设计的情况下，调节轴1也能够旋转通过180°、210°、240°、300°、330°或360°的范围。在第一方向上遇到所有凸轮11、12、13和14的最大半径，并且在第二方向上遇到所有凸轮11、12、13和14的最小半径。以此方式，凸轮11、12、13和14的最大半径使得汽缸阀最大程度地打开，而最小半径使得汽缸阀最小程度地打开或关闭。

[0051] 具体地，图5A描绘沿着公共轴线对齐的凸轮11、12、13和14。因此，凸轮11、12、13和14处于最大半径。因此，汽缸的提升阀可以处于全升程。

[0052] 图5B描绘调节轴1在与图5A的第一方向(例如，逆时针)相反的第二方向(例如，顺时针)上转动。凸轮11、12、13和14以其有效半径改变启动杆的角位置(例如，减小角位置)。因此，通过使调节轴1在第二方向上旋转，基于调节轴在第二方向上旋转的程度，减小最大阀门升程(例如，在第二方向上的进一步旋转进一步减小一个或更多个汽缸阀经历的最大阀门升程)。此外，由于凸轮11、12和13之间的偏移，每个汽缸阀被调节到不同的最大阀门升程。换言之，凸轮11、12和13在调节凸轮轴1的范围内的任何旋转点处都是径向错开的(例如，对于0°至270°之间的调节凸轮轴，凸轮11、12和13对启动杆提供不均等的径向效应)。以此方式，可以将耦接到单个阀门升程控制装置的汽缸组的各个汽缸停用(例如，关闭)而不需要使用液压系统。

[0053] 如下文将描述的，调节轴1能够旋转到第一阈值以仅关闭汽缸组/块的单个汽缸，同时剩余启用汽缸在减小的最大阀门升程状况下运转。调节轴能够旋转到第二阈值以停用汽缸组/块中的第二汽缸。以此方式，两个汽缸被停用同时汽缸组中的其他汽缸仍然启用。

[0054] 例如，调节轴1可以用于利用凸轮11、12、13和14调节四个汽缸的阀位置。如上所述，凸轮11和14基本相同，同时包括与凸轮12和13不同的轮廓。凸轮12和13彼此包括不同的轮廓。以此方式，如果调节轴1旋转到第一阈值，则凸轮12可以以其最大半径驱动对应的启动杆，同时凸轮11、13和14以凸轮12的最大半径的百分比驱动对应启动杆，如以上描述的。以此方式，对应于凸轮12的汽缸被关闭，而对应于凸轮11、13和14的汽缸仍启用。

[0055] 现在转向图6，阀门升程控制装置(VLCD)20被示出耦接到汽缸排的四个汽缸。如上所述，凸轮11、12、13和14被径向错开以便允许凸轮11、12、13和14的每个分别修改各个汽缸的各个阀61、62、63和64的启动杆31、32、33和34的角位置。凸轮11、启动杆31和阀61可以对应于第一汽缸。凸轮12、启动杆32和阀62可以对应于第二汽缸。凸轮13、启动杆33和阀63可以对应于第三汽缸。凸轮14、启动杆34和阀64可以对应于第四汽缸。以此方式，第一、第二、第三和第四汽缸可以经由公共VLCD 20独立运转。VLCD包括在启动杆(例如，启动杆31、32、33和34)的相反侧上的单个调节轴1和凸轮轴2，以能够修改各个汽缸的阀升程。

[0056] 在第一汽缸中，凸轮11作用于启动杆31，该启动杆通过凸轮轴2的动作而作用于第二杆41，接着作用于提升阀61。在第二汽缸中，凸轮12作用于启动杆32，在第三汽缸中，凸轮13作用于启动杆33，并且在第四汽缸中，凸轮14作用于启动杆34，其中分别对第二杆42、43和44的相应动作接着分别作用于提升阀62、63和64。

[0057] 各个汽缸的启动杆31、32、33、34能够相继被带到对应提升阀61、62、63、64的阀门升程的角位置中。通过使调节轴1在第一方向上(例如，逆时针)旋转，启动杆31、32、33和34的角位置增大，这对应于阀门升程增大(例如，阀打开更多)。通过使调节轴1在第二方向上(例如，顺时针)旋转，启动杆31、32、33和34的角位置减小，这对应于阀门升程减小(例如，阀打开更少或者零升程(关闭))。接着停用具有零升程的角位置的汽缸。下文描述一种用于运转调节轴1和凸轮轴2以基于发动机运转来调节具体数量的汽缸的阀位置的方法。

[0058] 图1A-6示出各种部件的相对定位的示例性结构。如果被示出彼此直接相接触或直接耦接，则可以认为这些元件至少在一个实例中分别直接接触或直接耦接。类似地，被示出为彼此邻接或相邻的元件至少在一个实例中可以彼此分别邻接或相邻。举例而言，彼此共面接触设置的部件可以认为处于共面接触。作为另一个实例，被定位成彼此分开而在其间仅存在空间但不存在其他部件的元件可以认为在至少一个实例中是如此。

[0059] 现在转向图7，示出的示意图显示发动机系统600中的多汽缸发动机602的一个汽缸，该发动机系统可以包含在汽车的推进系统中。发动机602可以至少部分由包含控制器604的控制系统和经由输入装置608、来自车辆操作者606的输入控制。在这个实例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器610。发动机
602的燃烧室612可以包括汽缸壁614形成的汽缸，其中活塞616被定位在汽缸壁中。活塞616可以耦接到曲轴618，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴618可以经由中间传动系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动器马达可以经由飞轮耦接到曲轴
618以便能够实现发动机602的起动操作。

[0060] 燃烧室612可以经由进气通路620接收来自进气歧管622的进气空气并且可以经由排气通路624排出燃烧气体。进气歧管622和排气通路624能够经由相应的进气阀626和排气阀628选择性地与燃烧室612连通。在一些实例中，燃烧室612可以包括两个或更多进气阀和/或两个或更多排气阀。

[0061] 在这个实例中，进气阀626和排气阀628可以经由相应的凸轮驱动系统630和632通过凸轮驱动控制。凸轮驱动系统630和632可以各自包括一个或更多个凸轮并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)系统、变凸轮轴正时(VCT)系统、可变阀正时(VVT)系统和/或可变阀门升程(VVL)系统中的一者或更多者(这些系统可以由控制器604运转)以改变阀操作。进气阀626和排气阀628的位置可以分别由位置传感器634和636确定。在替代实例中，进气阀626和/或排气阀628可以由电动阀驱动装置控制。例如，汽缸612可以替代地包括经由电动阀驱动装置控制的进气阀和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动装置控制的排气阀。

[0062] 燃料喷射器638被示出直接耦接至燃烧室612从而以与从控制器604接收的信号的脉宽成比例地将燃料直接喷射到燃烧室612中。以此方式，燃料喷射器638提供到燃烧室612中的所谓的直接燃料喷射。燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或例如燃烧室的顶部。燃料可以由燃料系统(未示出)传送至燃料喷射器638，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道。在一些实例中，燃烧室612可以替代地或附加地包括布置在进气歧管622中的燃料喷射器，其结构提供到燃烧室612上游的进入进气道中的所谓的进气道燃料喷射。

[0063] 经由火花塞640向燃烧室612提供火花。点火系统可以进一步包括用于提高供应给火花塞640的电压的点火线圈(未示出)。在其他实例中，例如在柴油机中，可以省略火花塞640。

[0064] 进气通路620可以包括具有节流板644的节气门642。在这个具体实例中，节流板644的位置可以由控制器604经由提供给电动马达或包括在节气门642内的驱动器的信号改变，这种结构通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门642可以被运转以改变提供给其他发动机汽缸中的燃烧室612的进气空气。节流板644的位置可以通过节气门位置信号被提供给控制器604。进气通路620可以包括用于感测进入发动机602的空气的量的质量空气流量传感器646和歧管空气压力传感器648。

[0065] 排气传感器650被示出根据排气流的方向耦接到排放控制装置652上游的排气通路624。传感器650可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC、或CO传感器。在一个实例中，上游排气传感器650是被配置成提供与排气中存在的氧的量成比例的输出(例如电压信号)的UEGO。控制器604将氧传感器输出经由氧传感器传递函数转化成排气空燃比。

[0066] 排放控制装置652被示出沿着排气通路624布置在排气传感器650下游。该装置652可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或它们的组合。在一些实例中，在发动机602运转过程中，可以通过在具体空燃比内，运转发动机的至少一个汽缸，周期性地重置排放控制装置652。

[0067] 排气再循环(EGR)系统654可以将希望部分的排气从排气通路624经由EGR通路656输送至进气歧管622。被提供给进气歧管622的EGR的量可以由控制器604、经由EGR阀658改变。在一些条件下，EGR系统654可以用来调整燃烧室内的空气燃料混合物的温度，由此提供一种在一些燃烧模式过程中控制点火正时的方法。

[0068] 控制器604在图7中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)660、输入/输出(I/O)端口662、用于可执行程序和校准值的在此具体实例中被示为只读存储(ROM)芯片664的电子存储介质(例如，非临时性存储器)、随机存取存储器(RAM)666、保活存储器(KAM)668和数据总线。控制器604还可以接收来自耦接到发电机602的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号之外，还包括：来自空气质量流量传感器646的引入空气质量流量(MAF)测量值；来自耦接到冷却套筒672的温度传感器670的发动机冷却剂温度(ECT)；来自感测曲轴618的位置的霍尔效应传感器674(或其他类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器
676的节气门位置；以及来自传感器648的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可以由控制器604根据曲轴位置传感器674产生。歧管压力信号还提供进气歧管622中的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，例如MAF传感器而没有MAP传感器，或者反之亦然。在发动机运转过程中，发动机扭矩可以根据MAP传感器648的输出和发动机转速推断。进一步，这个传感器连同检测到的发动机转速可以是估计引入汽缸中的充气(包括空气)的基础。在一个实例中，曲轴位置传感器674(也用作发动机转速传感器)可以在曲轴的每一转产生预定数量的等距脉冲。

[0069] 存储介质只读存储器664能够用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示处理器660可执行以用于实施下文描述的这些方法以及想到但未明确列出的其他变体的非临时性指令。

[0070] 如上所述，图7示出多汽缸发动机的仅单个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包括其自身的一组进气/排气阀、燃料喷射器、火花塞等等。

[0071] 控制器604接收来自图7的各种传感器的信号并且采用图7的各种驱动器、基于所接收的信号以及存储在控制器的存储器上的指令，调节发动机运转。

[0072] 本领域技术人员将理解，下文在流程图中描述的具体例程可以代表任何数量的处理策略中的一种或更多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。这样，所示出的不同动作或功能可以按所示出的顺序实施、并行实施、或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不是实现这些特征和优点所必须要求的、而是为了便于展示和说明而提供的。虽然未明确示出，但所示出的一个或更多个动作或功能可以取决于所使用的具体策略而被重复执行。进一步，这些附图图解地呈现有待编程到控制器604中的计算机可读存储介质中、将被该控制器执行的代码，以及发动机硬件，如图7所示。现在转向图8A，示出一种响应于变化的发动机状况运转调节凸轮轴的方法800。用于实施方法800的指令可以由控制器(例如，控制器604)基于该控制器的存储器上存储的指令结合从该发动机系统的多个传感器(例如，以上参照图7所描述的这些传感器)接收到的信号来执行。根据下文描述的这些方法，该控制器可以采用发动机系统的发动机驱动器来调节发动机运转。

[0073] 方法800可以利用上文描述的部件来实施。具体而言，方法800可以经由来自控制器604的指令，利用参照图1A至图7的部件，包括但不限于：调节凸轮轴1、凸轮轴2、启动杆3、第二杆4、弹簧7、提升阀6、发动机602以及汽缸612。

[0074] 方法800描绘一种与图6中描绘的阀门升程控制装置类似的阀门升程控制装置。在这样的实例中，阀门升程控制装置能够调节各个汽缸的阀门的阀门升程位置，其中该汽缸可以属于包括四个汽缸的汽缸组。此外，图4中描绘的可调凸轮轴包括凸轮11、12、13和14，其中凸轮11、12和13是径向偏移的并且凸轮11和14是径向对齐的。以此方式，对应于凸轮11和14的汽缸(例如，第一汽缸和第四汽缸)在可调凸轮轴的任何旋转过程中具有基本相同的阀门升程位置。

[0075] 方法800在802处开始，此时该方法确定、估计和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括，但不限于：发动机转速、歧管真空、车辆速度、踏板位置、节气门位置、发动机温度以及空/燃比。

[0076] 在804处，方法800确定发动机负载。发动机负载可以基于歧管真空、发动机转速和车辆速度中的一者或更多者。本领域技术人员将了解，发动机负载可以根据其他合适的发动机运转参数(例如，踏板位置)确定。

[0077] 在806处，方法800包括确定发动机负载是否小于第一阈值负载。第一阈值负载可以基于高负载到中等负载。如果发动机负载大于第一阈值负载，则方法800前进至808并且维持当前发动机运转参数而不旋转调节凸轮轴。通过不旋转调节凸轮轴，阀位置被维持。

[0078] 在一个实例中，如果发动机负载大于第一阈值负载，则发动机负载可以是高负载，并且发动机可能希望维持所有汽缸启用以便满足扭矩需求和/或驾驶员需求。此外，该调节轴可以在第一方向上完全旋转以便允许发动机的所有汽缸具有最大阀门升程。以此方式，当发动机负载大于第一阈值负载时，没有汽缸被停用。附加地或替代地，基于调节轴位于第二方向上的第一位置与第一方向上的最大旋转之间，一个或更多个汽缸可以处于部分升程位置。

[0079] 如果发动机负载小于第一阈值负载，则方法800前进至810以确定发动机负载是否小于第二阈值负载。第二阈值负载基于发动机负载小于第一阈值负载。举例而言，第二阈值负载可以基于中等负载到低负载。

[0080] 如果发动机负载小于第一阈值负载但不小于第二阈值负载(例如，发动机负载在第一阈值负载与第二阈值负载之间)，则方法800前进至图8B的813。如果发动机负载小于第二阈值负载，则方法800前进至812以确定发动机负载是否小于第三阈值负载。

[0081] 第三阈值负载小于第一阈值负载和第二阈值负载二者。第三阈值负载可以基于低负载。如果发动机负载大于第三阈值且小于第二阈值负载，则方法800前进至图8C的826。如果发动机负载小于第三阈值负载，则方法800前进至图8D的840。

[0082] 继续到图8B，如果确定发动机负载小于第一阈值且大于第二阈值，则方法800前进至813。在813处，方法800包括进入第一模式以在814处停用发动机的单个汽缸。

[0083] 在816处，方法800包括使调节轴在第二方向上旋转到第一位置。通过使调节轴旋转到第一位置，调节凸轮轴的单个凸轮驱动对应汽缸的对应启动杆以使汽缸的阀门移动到最小升程位置。接着可以经由使启动杆的相反侧上的凸轮轴相对于调节凸轮轴进行旋转来关闭该阀门，这样对应于驱动杆的凸轮轴的凸轮与该启动杆垂直。以此方式，该汽缸的阀被关闭(例如，零升程，如图2B所示)。

[0084] 此外，汽缸组或发动机的剩余汽缸由于调节轴上的凸轮的径向偏移而保持启用。通过使调节杆转向到第一位置，调节凸轮轴的仅一个凸轮在该启动杆上施加最小径向效应，由此致使汽缸的阀门移动到最小升程位置。调节凸轮轴的其余凸轮施加不同的径向效应，使得其余汽缸的阀可以处于部分升程位置或最大升程位置。

[0085] 在818处，方法800包括基于汽缸停用来调节发动机运转。这种调节可以包括调节到剩余启用汽缸的燃料注入并且调节节气门位置。在一个实例中，可能注入到停用汽缸中的燃料的百分比可以同等地分割并注入到启用汽缸中。在另一个实例中，该百分比的燃料可以被注入剩余启用汽缸中的仅一个中。此外，节气门位置可以被移动到更打开的位置以便补偿传递至启用汽缸中的增大的燃料体积。

[0086] 在820处，方法800包括确定是否仍满足第一模式条件。如上所述，第一模式条件包括发动机负载小于第一阈值负载且大于第二阈值负载。如果第一模式条件满足，则方法800前进至822并且维持当前运转以及通过维持仅一个汽缸停用而保持处于第一模式。方法800继续监测第一模式条件，直到第一模式条件不再被满足。

[0087] 回到820，如果第一模式条件未被满足，则方法800前进至824并调节发动机运转并停用第一模式。如果发动机负载不再小于第一阈值或者如果发动机负载降到低于第二阈值，则第一模式调节可能不再被满足。

[0088] 如果发动机负载增大到超过第一阈值，则方法800通过使调节凸轮轴在第一方向上旋转来启用停用的汽缸以增大启动杆的角位置，由此增大停用汽缸的阀门的阀门升程。进一步调节可以包括调节到汽缸的火花和燃料注入以维持瞬态扭矩需求。

[0089] 如果发动机负载减小并变得小于第二阈值负载，则方法800可以使调节凸轮轴在第二方向上朝第二位置进一步旋转，其中第二汽缸可以变成停用的，如下文参照图8C描述的。以此方式，第一和第二汽缸响应于发动机负载的减小而被停用。

[0090] 回到图8A的810，如果方法800确定发动机负载小于第二阈值且大于第三阈值，则方法800前进至图8C的826，如以上描述的。

[0091] 在826处，方法800进入第二模式，其中第二模式包括在828处停用两个汽缸。

[0092] 在830处，方法800使调节凸轮轴在第二方向上朝第二位置旋转，以停用第一汽缸以及随后的第二汽缸，同时允许其余汽缸启用(例如，燃烧)。第二位置在第二方向上比第一位置更远。因此，调节轴经过第一位置并因此在旋转到第二位置并停用第二汽缸之前停用第一汽缸。此外，启动杆的相反侧上的凸轮轴进行旋转以使凸轮轴的凸轮垂直于对应于停用汽缸的启动杆。这使得停用汽缸的阀具有零升程。

[0093] 在832处，方法800包括基于两个汽缸的停用来调节发动机运转。调节可以包括改变被传输到启用汽缸的燃料量，其中调节后的燃料量包括标称燃料量和可能已被传送到停用汽缸的燃料量的百分比。以此方式，启用汽缸接收的燃料量比所有汽缸都启用时这些汽缸接收到的燃料量更大。为了补偿增加的燃料喷射体积，节气门位置被移动到更打开的位置以便使更大量的进气空气流入启用汽缸，从而维持空燃比。

[0094] 在834处，方法800包括确定第二模式条件是否仍被满足。如上所述，第二模式条件包括发动机负载小于第二阈值负载且大于第三阈值负载。如果第二模式条件被满足，则方法800前进至836并维持当前发动机运转并且这两个汽缸仍保持被停用。

[0095] 如果第二模式条件未被满足，则方法800前进至838并调节发动机运转以及停用第二模式。如果发动机负载不再小于第二阈值或者如果发动机负载降到第三阈值以下，则第二模式条件可能不再被满足。

[0096] 如果发动机负载增大到超过第二阈值负载，则方法800可以基于发动机负载增大来启用停用的汽缸中的一个或更多个。例如，如果发动机负载增大到超过第二阈值负载、但仍小于第一阈值负载，则方法800可以通过使调节轴在第一方向上朝第一位置旋转来启用停用汽缸中的仅一个并且变换到第一模式。作为另一个实例，如果发动机负载增大到超过第二阈值负载和第一阈值负载，则方法800可以通过使调节轴在第一方向上旋转来启用所有停用的汽缸。

[0097] 如果发动机负载减小并变得小于第三阈值负载，则方法800可以通过使调节凸轮轴在第二方向上朝第三位置进一步旋转来进入第三模式，如下文参照图8D所描述的。

[0098] 回到图8A的812，如果方法800确定发动机负载小于第三阈值负载并且因此也小于第一阈值负载和第二阈值负载，则方法800前进至图8D的840，如以上描述的。

[0099] 在840处，方法800进入第三模式，其中第三模式包括在842处停用所有汽缸。

[0100] 在844处，方法800使调节凸轮轴在第二方向上朝第三位置旋转以停用发动机的所有汽缸。第三位置在第二方向上比第二位置和第一位置更远。因此，调节轴在旋转到第三位置之前经过第一位置和第二位置。因此，方法800在旋转到第三位置并停用第三汽缸和第四汽缸之前停用第一汽缸和第二汽缸。此外，启动杆的相反侧上的凸轮轴进行旋转以使该凸轮轴的凸轮垂直于对应于停用汽缸的启动杆(例如，凸轮轴的所有凸轮都垂直于启动杆)。这使得停用汽缸的阀具有零升程。附加地，如上所述，调节凸轮轴的所有凸轮在处于第三位置时是径向对齐的(例如，在第二方向上最大程度地旋转)。以此方式，每个凸轮对对应的启动杆具有最小径向效应。

[0101] 在846处，方法800包括基于所有汽缸的停用来调节发动机运转。调节可以包括停用到所有停用汽缸的燃料喷射和火花。此外，节气门可以移动到完全关闭位置。

[0102] 在848处，方法800包括确定第三模式条件是否仍被满足。如上所述，第三模式条件包括发动机负载小于第三阈值负载。如果第三模式条件被满足，则方法800前进至850并且维持当前发动机运转，并且这些汽缸仍保持被停用。

[0103] 如果第三模式条件未被满足，则方法800前进至852并且调节发动机运转以及停用第三模式。如果发动机负载不再小于第三阈值，则第三模式调节可能不再被满足。

[0104] 如果发动机负载增大到超过第三阈值，则方法800可以基于发动机负载的幅度的增加来启用停用汽缸中的一个或更多个。例如，如果发动机负载增大到超过第三阈值负载、但仍小于第二阈值负载，则方法800可以通过使调节轴在第一方向上朝第二位置旋转来启用停用汽缸中的两个并进入第二模式。作为另一个实例，如果发动机负载增大到超过第三阈值负载和第二阈值负载，则方法800可以进入第一模式并且在仅单个汽缸停用同时剩余汽缸燃烧时运转。作为另一个实例，如果发动机负载增大到超过第二阈值负载和第一阈值负载，则方法800可以通过使调节轴在第一方向上旋转来启用所有停用汽缸。

[0105] 方法800示出用于运转发动机的汽缸组的阀门升程控制装置的方法，该阀门升程控制装置能够响应于发动机负载的变化调节相应汽缸的阀位置。该阀门升程控制装置可以响应于发动机负载的幅度减小而停用发动机的一个或更多个汽缸。

[0106] 以此方式，单个阀门升程控制装置可以调节发动机的相应汽缸的阀位置而不需要耦接到液压系统。以此方式，阀门升程控制装置的封装减小。此外，通过使阀门升程控制装置的调节轴在第一方向上旋转，汽缸的阀位置朝最大升程位置增大。反过来，使阀门升程控制装置的调节轴在第二方向上旋转则使汽缸的阀的阀位置变得小于最大升程位置。在一个实例中，通过在第二方向上旋转到第一位置，可以仅停用单个汽缸。在另一个实例中，在第二方向上旋转到第二位置可以停用发动机的一个或更多个汽缸。在第二方向上旋转到第三位置可以停用发动机的所有汽缸。如上所述，调节轴具有径向偏移的凸轮，使得凸轮在启动杆上施加不同径向效应，以便相继停用发动机的汽缸。在调节轴上使用径向偏移的凸轮的技术效果是为了经由阀门升程控制装置调节发动机的相应汽缸的一个或更多个阀位置，而不使用液压系统。

[0107] 注意，本文包含的这些示例性控制和估计例程能够与各种发动机和/或车辆系统结构连用。本文披露的这些控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中并且可以由包含控制器的控制系统结合各种传感器、驱动器和其他发动机硬件来实施。本文描述的具体例程可以代表任何数量的处理策略中的一种或更多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所示各种动作、操作和/或功能可以按所示顺序实施、并行实施、或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不是实现本文描述的这些示例性实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于展示和说明而提供的。可以取决于所使用的具体策略而重复执行所示一个或更多个动作、操作和/或功能。进一步，所描述的动作、操作和/或功能可以图解地表示有待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码，其中所述动作通过包含各种发动机硬件部件的系统结合电子控制器执行这些指令来实施。

[0108] 将理解，本文披露的这些结构和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不认为具有限制意义，因为若干变体是可能的。例如，以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本发明的主题包括各种系统和结构的所有新颖、非显而易见的组合和子组合，以及本文披露的其他特征、功能和/或特性。

[0109] 以下权利要求书具体指出被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求提及的“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应被理解为包括一个或更多个这样的元件的结合，而不要求排除两个或更多这样的元件。所披露的特征、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合可以通过对本权利要求书进行修改或通过在本申请或一份相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这样的权利要求无论在范围上与原权利要求相比是更宽、更窄、相同或是不同，也都被视为是包含在本披露的主题内。