CN101765705B - 具有铰接摇臂和摇杆轴安装壳体的发动机制动器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于致动发动机阀的***。该***可包括空动壳体，所述空动壳体具有环绕着摇杆轴的两个间隔开的套圈。空动壳体可包括使主活塞筒与从活塞筒相连接的内部液压回路。空动壳体可包括用于将空动壳体相对于摇杆轴固定在固定位置处的装置。主活塞可被设置到主活塞筒中，从活塞可被设置到从活塞筒中。摇臂可在间隔开的套圈之间设置在摇杆轴上，且可具有用于接触凸轮的第一部分及用于接触主活塞的第二部分。在优选实施例中，所述***可被用于提供压缩释放发动机制动或者泄放发动机制动。

Description

具有铰接摇臂和摇杆轴安装壳体的发动机制动器
相关申请的交叉引用
本申请涉及2007年3月16日提交的、名称为“Engine Brake Hayingan articulated Rocker Arm and a Rocker Shaft Mount Housing”的美国临时专利申请No.60/895,318，并且要求该申请的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于在内燃机中提供发动机制动的***及方法。
背景技术
内燃机通常使用机械的、电力的或者液力-机械的阀致动***来致动发动机阀。这些***可包括由发动机的曲轴旋转所驱动的凸轮轴、摇臂以及推杆的组合。当凸轮轴被用于致动发动机阀时，阀致动的时机可以通过凸轮轴上的凸角的尺寸和位置确定。
对于凸轮轴的每360度旋转，发动机完成了由四个冲程(即，膨胀、排气、进气以及压缩)组成的完整循环。在膨胀冲程的大部分中，活塞远离汽缸盖行进(即，汽缸盖和活塞头之间的体积增加)，进气阀和排气阀均可关闭且保持关闭。在正功操作期间，燃油在膨胀冲程期间燃烧并且由发动机给送正功。膨胀冲程在下死点终止，活塞在所述时刻反转方向并且排气阀可被打开用于主排气动作。凸轮轴上的凸角可以被同步，以打开排气阀用于主排气动作，同时活塞向上行进并且将燃烧气体排出汽缸。在排气冲程将要结束时，凸轮轴上的另一个凸角可打开进气阀，以用于主进气动作，活塞在所述时刻远离汽缸盖行进。当活塞在下死点附近时，进气阀关闭并且进气冲程终止。当活塞再次向上行进以用于压缩冲程时，进气阀和排气阀均关闭。
上面提到的主进气及主排气阀动作对于内燃机的正功操作都是必须的。另外的辅助阀动作尽管不是必须的，但也是可想到的。例如，可希望在正功期间或者用于压缩-释放发动机制动、泄放(bleeder)发动机制动、废气再循环(EGR)或者制动气体再循环(BGR)的其他发动机操作模式中致动进气阀和/或排气阀。2005年5月6日提交的共同未决的申请No.11/123,063的图19显示了主排气动作600以及辅助阀动作，例如压缩-释放发动机制动动作610、泄放发动机制动动作620、废气再循环动作630以及制动气体再循环动作640的示例，所述示例可通过使用本发明的各实施例中的排气阀执行，从而致动排气阀以用于主阀及辅助阀动作，所述申请通过引用结合在此。
对于辅助阀动作，通过内燃机的废气的流动控制已被用于提供车辆发动机制动。通常地，发动机制动***可以控制废气的流动，从而融入压缩-释放型制动、废气再循环、排出压力调节和/或泄放型制动的原理。
在压缩-释放型发动机制动期间，排气阀可选择性地打开以至少暂时地将动力产生内燃机转换为动力吸收空气压缩机。随着活塞在其压缩冲程期间向上行进，限定在汽缸中的气体可被压缩。压缩的气体会抵制活塞的向上运动。当活塞接近上死点(TDC)位置时，至少一个排气阀可被打开，以将汽缸中的压缩气体释放到排气歧管中，从而防止压缩气体中存储的能量在接下来的膨胀下行冲程中返回到发动机中。在这种情况下，发动机会产生阻止动力从而有助于降低车辆速度。在Cummins的美国专利No.3,220,392(1965年11月)中公开了一种现有技术的压缩-释放发动机制动器的示例，所述专利通过引用结合在此。
在泄放型发动机制动期间，除了在活塞的排气冲程期间发生的主排气阀动作之外和/或替代所述主排气阀动作，排气阀在余下的三个发动机循环期间(全循环泄放制动)或者在余下的三个发动机循环的一部分过程中(部分循环泄放制动)可被保持成稍稍地打开。汽缸内和汽缸外的汽缸气体的泄放可以用来使发动机减速。通常，泄放制动操作中制动阀的最初开启是在压缩TDC(即，阀超前致动)之前，且接下来在一段时间内提升力保持恒定。事实上，泄放型发动机制动由于阀超前致动而需要更小的力来致动阀，且由于是连续泄放而不是压缩-释放型制动器的快速排放(blow-down)，因而产生的噪音较小。
废气再循环(EGR)***会允许一部分废气在正功操作期间流回到发动机汽缸中。EGR可被用于减少发动机在正功操作期间所产生的NOx的量。EGR***还可用于控制在发动机制动循环期间排气歧管以及发动机汽缸中的压力和温度。通常，有两种类型的EGR***，内部的和外部的。外部EGR***将废气通过进气阀再循环返回到发动机汽缸中。本发明的实施例主要涉及内部EGR***。
制动气体再循环(BGR)***可允许一部分废气在发动机制动操作期间流回到发动机汽缸中。废气在进气和/或早期压缩冲程期间再循环返回到发动机汽缸例如可增加汽缸中的、可用于压缩-释放制动的气体量。从而，BGR会增加由制动动作所带来的制动效果。
发明内容
申请人提出了一种用于致动发动机阀的新型***，所述***包括：摇杆轴；空动(lost motion)壳体，所述空动壳体具有环绕着摇杆轴的套圈，并具有使主活塞筒与从活塞筒相连接的内部液压回路；用于将空动壳体相对于摇杆轴固定在固定位置处的装置；设置在主活塞筒中的主活塞；设置在从活塞筒中的从活塞；以及设置在摇杆轴上的摇臂，所述摇臂具有适于接触凸轮的第一部分和适于接触主活塞的第二部分。
应当理解的是，前面的简要描述以及接下来的详细描述仅为示例性及解释性的，并非是对所要求保护的发明的限制。通过引用而被结合于此的附图组成了所述说明书的一部分，并显示了发明的特定实施例，且与详细描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
为了有助于本发明的理解，下面对附图作出解释，其中相同的附图标记表示相同的元件。附图仅为示例性的，而不应认为是限制本发明。
图1是根据本发明的第一实施例构造且设置在内燃机中的发动机制动***的示图，所述***具有铰接摇臂以及用于主、从活塞的摇杆轴安装壳体；
图2是根据本发明的第一实施例的发动机制动***的顶视分解示图，所述***具有铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及摇臂回动弹簧；
图3是图2中所示的、根据本发明的第一实施例设置的发动机制动***的下侧的顶视分解示图；
图4是图2和图3的摇杆轴安装壳体的侧视剖视图，显示了根据本发明的第一实施例设置的主、从活塞；
图5是图2和图3的摇杆轴安装壳体的第二侧视剖视图，显示了根据本发明的第一实施例设置的与摇杆轴和主、从活塞液压连通的控制阀；
图6是图2和图3的摇杆轴安装壳体的前剖视图，显示了根据本发明的第一实施例设置的控制阀和从活塞；
图7是图2和图3的发动机制动***的侧剖视图，显示了当发动机制动***关闭时根据本发明的第一实施例设置的铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及凸轮凸角；
图8是图2和图3的发动机制动***的侧剖视图，显示了当发动机制动***开启并且摇臂与凸轮基圆接触时根据本发明的第一实施例设置的铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及凸轮凸角；
图9是图2和图3的发动机制动***的侧剖视图，显示了当发动机制动***开启并且摇臂与凸轮压缩-释放突起接触时根据本发明的第一实施例设置的铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及凸轮凸角；
图10是发动机制动***的侧剖视图，显示了当发动机制动***关闭时根据本发明的第二个实施例设置的铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及凸轮凸角；
图11是根据本发明的第二个实施例的发动机制动***的分解示图，所述***具有铰接摇臂、摇杆轴安装壳体以及摇臂回动弹簧；以及
图12是图2和3的发动机制动***的侧剖视图，显示了发动机供油通路、电磁阀以及摇杆轴之间的油路示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的第一实施例，其示例在附图中显示出来。参考图1，显示了根据本发明的第一实施例设置的用于致动发动机阀的***50。图2-9显示了图1中所示***和/或它的部件的不同视图。***50可包括凸轮100、铰接半摇臂200、制动器壳体300、摇杆轴400以及电磁阀500。摇臂200可通过回动弹簧210远离(或者可选择地朝向)凸轮100(从图11中也可看到)偏压。制动器壳体可通过防旋转螺栓310而固定在位。
参考图2和3，摇臂200可进一步包括凸轮滚子220、凸出部230以及中心套圈240。摇臂回动弹簧210可将摇臂200向着制动器壳体300偏压，从而使得凸出部230与主活塞340相接触。制动器壳体300可进一步包括防旋转螺栓凸台312、控制阀320、主活塞340、从活塞350以及摇杆轴套圈360和362。从活塞回动弹簧352可将从活塞350向上偏压到形成于制动器壳体300中的从活塞筒中。
参考图4，制动器壳体300的摇杆轴套圈360和362可安装到摇杆轴400上。制动器壳体可通过防旋转螺栓310(未示出)相对于摇杆轴400固定在固定位置处。制动器壳体300可包括可滑动地设置在主活塞筒302中的主活塞340以及可滑动地设置在从活塞筒304中的从活塞350。主-从液压流体通路306可在主活塞筒302与从活塞筒304之间延伸。从活塞回动弹簧352可将从活塞350向上偏压并且抵靠在从活塞间隙调节螺杆354上，所述螺杆延伸到从活塞筒304中。摇杆轴400可包括第一液压通路410，其适于将较低压力的液压流体提供给摇臂200(图4中未示出)，以用于润滑目的。摇杆轴400可包括第二液压通路420，其目的将结合图5进行解释。
参考图5，邻近于从活塞350(图4中所示)，制动器壳体300可进一步包括控制阀320。当低压力的液压流体经由供应通路308供应到控制阀的下部时，控制阀320可向主、从筒充满液压流体。设置在摇杆轴400中的连接液压通路422可在第二液压通路420与设置在制动器壳体300中的供应通路308之间延伸。从而，通过第二液压通路420中的低压液压流体的选择性供应，液压流体可供应到控制阀、以及主活塞筒和从活塞筒。
图6显示了制动器壳体300的前剖视图。参考图6，控制阀320被显示成处于“制动器关闭”位置，在此期间控制阀体322被控制阀弹簧326偏压到它的最低位置。当制动器被开启时，来自于摇杆轴400中的第二液压通路420的液压流体(图5中所示)可被供应到控制阀体322的下部。液压流体的供应会导致控制阀体322向上移动，直到设置在控制阀体的中部的环形开口与从筒供应通路309对齐。供应到控制阀320的下部的液压流体压力足以将止回阀324推开，从而使得液压流体经由从筒供应通路309流入到从活塞筒304中。参考图4，液压流体可进一步从从活塞筒304经过主-从液压流体通路306流入到主活塞筒302中。当制动器处于“制动器开启”位置时，液压流体可通过控制阀320自由地供应到主-从活塞回路，同时控制阀内部的止回阀324防止流体反向流动。从而，制动器壳体300中的主-从液压回路会经受高的液压流体压力，而基本上没有液压流体的回流。
通过减小液压流体压力、优选地通过抽空施加到控制阀320的下部的液压流体，制动器可以返回到如图6所示的“制动器关闭”位置。当这发生时，控制阀体322可向下滑动，直到从筒供应通路309暴露于控制阀筒328，从而允许主-从液压回路中的液压流体流出。液压流体选择性地供应到控制阀320是通过图1中所示的电磁阀500所控制的。电磁阀500的其他可选布置也被认为落入本发明范围之内。
当发动机制动器处于“制动器关闭”位置时，***50的各个元件的设置如图7中所示。参考图7，凸轮凸角100被显示成具有两个阀致动突起。第一凸轮突起102可提供压缩-释放阀致动动作，第二凸轮突起104可提供制动气体再循环(BGR)阀致动时间。具有更多、更少或不同凸轮突起的可选的凸轮凸角也被认为是落入本发明范围之内。
***50被定位成邻近发动机阀，例如排气阀600。***50可通过滑动销620致动排气阀600，所述滑动销620延伸穿过气门桥610。这种滑动销和气门桥设置的使用可允许单独的阀致动***来致动用于正功操作的多个发动机阀以及用于非正功操作(例如发动机制动)的单个发动机阀600。
继续参考图7，当制动器处于“制动器关闭”位置时，第二液压通路420中的液压流体压力被减小或消除。从而，在连接主活塞340与从活塞350的主-从液压流体回路中未保留任何液压流体压力。从而，从活塞回动弹簧352的偏压可足以将从活塞350全程地推入到从活塞筒中而抵靠在间隙调整螺杆354上。此外，摇臂回动弹簧210的偏压可足以旋转摇臂200，使得摇臂凸出部230将主活塞340全程地推入到主活塞筒中。摇臂200以这种方式的旋转可在凸轮滚子220和凸轮凸角100之间产生间隙空间106。间隙空间106可被设计成具有数值x，所述数值等于或者大于凸轮突起102和104的高度。从而，当***50处于“制动器关闭”位置时，凸轮突起102和104对于摇臂200或者主、从活塞340和350可不具有任何作用。
当发动机制动器处于“制动器开启”位置时，***50的各种元件的设置如图8所示。参考图8，当制动器被开启时，液压流体通过第二液压通路420供应到控制阀320(未示出)以及制动器壳体中的主-从液压回路。当凸轮凸角100处于基圆时，如图8所示，连接主活塞340和从活塞350的主-从液压流体回路中的液压流体压力会克服摇臂回动弹簧210的偏压并且使摇臂200向后旋转而将主活塞340推出其筒，直到摇臂滚子220接触到凸轮凸角100。从而，可以消除间隙空间106。然而，此时(凸轮凸角处于基圆)，主-从液压回路中的液压压力不足以克服从活塞回动弹簧352的偏压以及将从活塞350推出从活塞筒。
参考图9，当凸轮滚子220碰到凸轮突起102(和104)时，摇臂200在顺时针方向轻微地旋转。摇臂200的旋转会将主活塞340推入到主活塞筒中，从而将液压流体经过主-从液压流体通路306转移到从活塞筒中。从而，从活塞回动弹簧352的偏压被克服且从活塞350可以抵靠着滑动销620向下移动，从而，会致动排气阀600以用于压缩-释放动作或者一些可选择的阀致动动作。
本发明的可选实施例在图10和11中显示。参考图10和11，摇臂回动弹簧210可设置成卷簧的形式，而不是捕鼠型弹簧。此外，回动弹簧210可在顶部元件212与摇臂200的后部之间延伸，从而使得摇臂在***处于“制动器关闭”位置时被偏压成与凸轮凸角100连续接触，如图10所示。从而，不是当制动器关闭时在凸轮凸角100与凸轮滚子220之间形成间隙空间，而是可在摇臂凸出部230与主活塞340之间形成间隙空间202。
参考图12，显示了发动机供油通路430与第一和第二液压通路410和420之间的连通。电磁阀500可设置在发动机供油通路430与摇杆轴400之间。
对于本领域技术人员而言明显的是，可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下对本发明进行变型和改进。

Claims (21)

1.一种用于致动发动机阀的***，包括：
摇杆轴；
制动器壳体，所述制动器壳体具有环绕着摇杆轴的套圈，且具有使主活塞筒与从活塞筒相连接的内部液压回路；
用于将制动器壳体相对于摇杆轴固定在固定位置处的装置；
设置在主活塞筒中的主活塞；
设置在从活塞筒中的从活塞；以及
设置在摇杆轴上的摇臂，所述摇臂具有适于接触凸轮的第一部分和适于接触主活塞的第二部分。
2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括液压通路，所述液压通路延伸穿过摇杆轴，且与制动器壳体中的内部液压回路连通。
3.如权利要求1所述的***，其特征在于，制动器壳体具有环绕着摇杆轴的两个套圈。
4.如权利要求3所述的***，其特征在于，摇臂设置在两个套圈之间。
5.如权利要求4所述的***，其特征在于，所述***还包括：
设置在制动器壳体中的控制阀筒，所述控制阀筒与内部液压回路连通；以及
设置在控制阀筒中的控制阀。
6.如权利要求5所述的***，其特征在于，所述***还包括设置在控制阀中的止回阀。
7.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括向着主活塞偏压摇臂的装置。
8.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括向着凸轮偏压摇臂的装置。
9.如权利要求6所述的***，其特征在于，用于固定制动器壳体的装置包括从所述制动器壳体套圈延伸的凸台、和从所述凸台延伸到发动机部件中的螺栓。
10.如权利要求6所述的***，其特征在于，主活塞筒相对于从活塞筒倾斜地定向。
11.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括具有压缩释放发动机制动凸角的凸轮，所述压缩释放发动机制动凸角适于接触摇臂的第一部分。
12.如权利要求6所述的***，其特征在于，所述***还包括具有凸角的凸轮，所述凸角从包括泄放制动凸角或部分泄放制动凸角的组中选择，其中，所述凸角适于接触摇臂的第一部分。
13.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：
设置在制动器壳体中的控制阀筒，所述控制阀筒与内部液压回路连通；以及
设置在控制阀筒中的控制阀。
14.如权利要求13所述的***，其特征在于，所述***还包括设置在控制阀中的止回阀。
15.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括向着主活塞偏压摇臂的装置。
16.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括向着凸轮偏压摇臂的装置。
17.如权利要求1所述的***，其特征在于，用于固定制动器壳体的装置包括从所述制动器壳体套圈延伸的凸台、和从所述凸台延伸到发动机部件中的螺栓。
18.如权利要求1所述的***，其特征在于，主活塞筒相对于从活塞筒倾斜地定向。
19.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括具有压缩释放发动机制动凸角的凸轮，所述压缩释放发动机制动凸角适于接触摇臂的第一部分。
20.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括具有凸角的凸轮，所述凸角从包括泄放制动凸角或部分泄放制动凸角的组中选择，其中，所述凸角适于接触摇臂的第一部分。
21.如权利要求19所述的***，其特征在于，凸轮还包括制动气体再循环凸角，所述制动气体再循环凸角用于接触摇臂的第一部分。
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