CN102032013B - 带有发动机制动装置的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有发动机制动装置的内燃机,其包括用于从燃烧室中排出废气的排气阀(3、4)以及带有液压的阀门控制单元(25)的发动机制动装置(2),借助于该阀门控制单元能够将排气阀(3)在操纵发动机制动装置(2)时保持在中间打开的位置。此外该内燃机(1)包括用于排气阀(3、4)的液压的阀门间隙补偿机构(11)和控制通道(26),它为了液压的阀门控制单元(25)的供油而构造在阀门控制单元和阀门间隙补偿机构(11)之间并且为了补偿排气阀(3、4)的阀门间隙能够借助于封闭元件(40)封闭。对应保持件(45)构造成活塞-缸单元。对应保持件(45)对于与阀门间隙补偿机构(11)共同作用的阀桥(5)构成可变的止挡(44)。

Description

带有发动机制动装置的内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机,其包括:用于从燃烧室中排出废气的排气阀;用于支承排气阀的阀桥;用于移动阀桥的摇杆;具有液压的阀门控制单元的发动机制动装置,阀门控制单元布置在排气阀和阀桥之间,阀门控制单元为了供油而连接在供油通道上,借助于阀门控制单元能够使排气阀在操纵发动机制动装置时保持在中间打开的位置;用于为阀桥提供止挡的对应保持件。
背景技术
这样一种内燃机例如在EP 1526257A2中说明。对这种内燃机的制动装置涉及一种由发动机阻塞制动和也称为EVB(=Exhaust ValveBrake(排气阀制动))的减压制动组成的混合方式。液压的阀门控制单元在一侧安装在同时操纵两个排气阀的阀桥中。阀门控制单元的供油借助于总归存在的内燃机的油回路进行。为了补偿排气阀的阀门间隙设有单独的调节螺钉,借助它在发动机装配时或者之后在定期的维修间隔中进行阀门间隙调整。这是繁琐的。如果阀门间隙被装配人员或者维修人员无意地调整得太大,则在摇杆和阀桥之间产生啪嗒噪声并且存在阀门传动机构上损坏的危险。此外排气阀打开得不够,这样不能保证完全的气体交换。如果阀门间隙调整得太小,存在此风险,即气门在热的状态下不能完全封闭并且由此烧穿。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种开头所指类型的内燃机,它能够以尽可能小的装配和维修费用获得安全且可靠的工作。
该任务根据本发明通过一种开头所指类型的内燃机解决。根据本发明的内燃机包括用于排气阀的液压的阀门间隙补偿机构,它布置在摇杆和阀桥之间并且为了供油而连接在总归存在的油回路上。该液压的阀门控制单元通过阀门间隙补偿机构和控制通道供油。为了补偿排气阀的阀门间隙,控制通道可以借助于封闭元件封闭,这样在补偿阀门间隙时液压的阀门控制单元不被供应油并且阀桥以及排气阀处于定义的位置。那么该液压的阀门控制单元在补偿阀门间隙时从液压的阀门间隙补偿机构脱耦。通过将对应保持件构造成活塞-缸单元,对阀桥提供可变的止挡,它自动匹配阀门间隙补偿机构的位置。止挡或者从对应保持件到阀桥的间隙的手动调整在装配时或者在定期的维修间隔内不是必需的。
那么根据本发明的内燃机不仅具有对实现发动机制动力的作用必需的阀门控制单元,而且具有补偿机构,它自动实施阀门间隙调整。可以省下时间和成本昂贵的以及易生故障的定期手动调整。那么根据本发明的内燃机相比迄今装备有发动机制动装置的内燃机提供了自动的阀门间隙调整的附加功能性,它使装配和工作更可靠和有效。通过自动的阀门间隙调整特别是使排气阀的啪嗒噪声最小并且避免了由于太小的阀门间隙调整而在阀门传动机构上的损坏。此外由于在内燃机的工作中的自动的阀门间隙补偿必须没有阀门间隙被弥合,这样可以准确地遵循排气阀的控制时间,由此优化了内燃机的废气性能。
通过不仅阀门控制单元,而且阀门间隙补偿机构在总归存在的油回路上的连接,没有液压的阀门间隙补偿机构的内燃机可以以较小的费用加装。
所述阀门控制单元和阀门间隙补偿机构集成在阀桥中并且控制通道构造在阀桥中。这种改进方案是节约空间的并且可以获得内燃机的加装,它无需液压的阀门间隙补偿机构通过阀桥以及对应保持件的简单更换和通过阀门间隙补偿机构在阀桥中的集成进行。
所述阀门间隙补偿机构包括:在第一缸孔中导引的补偿活塞;由补偿活塞限定的补偿腔;布置在补偿腔中的第一再调整弹簧;穿过补偿活塞延伸的并且通到补偿腔中的供油通道;以及用于封闭供油通道的第一止回阀。这种阀门间隙补偿机构已经在实践中证明是有效的。
所述阀门控制单元包括:在第二缸孔中导引的控制活塞;由控制活塞限定的控制腔;以及布置在控制腔中的第二再调整弹簧。这种阀门控制单元已经在实践中证明是有效的。
所述控制通道从补偿腔向控制腔延伸并且这样通到该控制腔里面,即控制活塞构成所述封闭元件。这种改进方案保证了在阀门间隙补偿机构和阀门控制单元之间的控制通道的可靠的封闭。因为控制活塞在未操纵的发动机制动装置的情况下处于它的缩回的基本位置,控制活塞可以封闭控制通道并且由此构成封闭元件。由此无需结构上的附加费用实现阀门控制单元和阀门间隙补偿机构的脱耦用以补偿阀门间隙,这样阀桥和排气阀在补偿阀门间隙时处于定义的位置。
在所述控制通道中布置有第二止回阀。当通过油压产生的作用在控制活塞上的力对此不足够时,这种止回阀阻止了伸出的控制活塞的缩回。排气阀由此可靠地阻止在中间打开的位置。
所述对应保持件包括:带有第三缸孔的对应保持件基体;在第三缸孔中导引的对应保持件活塞;由对应保持件活塞限定的对应保持件腔;以及布置在对应保持件腔中的第三再调整弹簧。这种对应保持件已经在实践中证明是有效的。
所述对应保持件活塞具有轴向的通孔,该通孔是连接控制腔和对应保持件腔的供应通道的一部分。这种对应保持件活塞保证了对于阀桥在发动机制动工作中的绝对牢固的止挡。在排气阀的中间打开的位置,油通过供应通道流到对应保持件腔中,由此固定对应保持件以及由此阀桥的位置。
在所述对应保持件基体中构造带有第三止回阀的排气通道。这种排气通道阻止了压缩的空气包含在对应保持件腔中。处于对应保持件腔中的空气可以在用油填充时通过排气通道溢出。油的溢出通过止回阀阻止。对应保持件活塞的退让由于包含的空气由此被阻止。
设有桥接通道将供油通道与供应通道连接。这种桥接通道允许对应保持件腔以及控制腔的特别快速的填充。桥接通道直接从供油通道通到连接通道中并且由此跨接补偿腔和控制通道,由此特别是可以快速填充对应保持件腔。
所述补偿活塞具有径向孔,该径向孔通到供油通道中并且是集成在阀桥中的桥接通道的一部分。这种改进方案是节约空间的。此外桥接通道可以通过更换阀桥以及补偿活塞简单地加装。
在所述桥接通道中布置有第四止回阀。这种止回阀保证了控制活塞以及对应保持件活塞在发动机制动工作中的可靠的阻止。排气阀由此固定在中间打开的位置。
附图说明
本发明其它的特征、优点和细节由下面的多个实施例的说明借助附图给出。图中示出:
图1是根据第一实施例的阀门控制单元和阀门间隙补偿机构的横截面图,以及
图2是根据第二实施例的阀门控制单元和阀门间隙补偿机构剖的横截面图。
具体实施方式
接下来借助图1说明本发明的第一实施例。带有发动机制动装置2的内燃机1具有多个在图1中未示出的缸,它们分别限定一个燃烧室。每个燃烧室可以借助于至少一个进气阀输入空气或者空气-燃料-混合物。此外每个燃烧室配属了两个排气阀3和4,借助于它们可以将废气引导到排气通道中。排气阀3和4可以借助于共同的阀桥5机械地控制和操纵。阀桥5是将排气阀3和4与在图1中未示出的内燃机1的凸轮轴连接起来的连接机构的一部分。该连接机构具有可摆动地支撑的摇杆6,它通过接触销7作用在阀桥5上。为此接触销7在它的自由端上设有球铰链式铰接的支撑窝8。
在接触销7和支撑窝8的内部延伸有内燃机1的用于润滑、但也用于液压控制的油回路10的供油通道9。在这个供油通道9中输送的油在工作期间具有近似相等的油压Pkonstant。
在摇杆6和阀桥5之间布置有液压的阀门间隙补偿机构11,它构造成活塞-缸单元并且自动补偿排气阀3和4的阀门间隙。阀门间隙补偿机构11具有在纵向截面中U形的补偿活塞12,它在构造在阀桥5中的并且作为缸起作用的第一缸孔13中轴向可运动地导引。在补偿活塞12的在图1中示出的位置下,在它和界面14之间构成补偿腔15。在该补偿腔中在界面14和补偿活塞12之间布置有第一再调整弹簧16。
阀门间隙补偿机构11连接在油回路10上。为此由于再调整弹簧16的弹力作用而与支撑窝8处于永久接触的补偿活塞12具有中心的供油通道17,它与供油通道9对应。在供油通道17的正对补偿腔15的端部上设有第一止回阀18(=回流截止阀),它的球19借助于止回阀弹簧20压在供油通道17的球座21中。止回阀弹簧20为此支撑在固定在补偿活塞12和再调整弹簧16之间的支撑板22上。补偿活塞12的运动通过第一限制销23限制,它延伸到补偿活塞12的活塞凹槽24中。
内燃机1的发动机制动装置2是EVB类型的并且除了具有在图1中未示出的在排气通道中的节流元件以及同样未示出的用于每个缸的中央控制单元外,还具有液压的阀门控制单元25,它构造成活塞-缸单元并且通过控制通道26与阀门间隙补偿机构11液压连接。控制通道26用于阀门控制单元25的供油,它在控制活塞27的在图1中示出的位置下通过控制通道26和阀门间隙补偿机构11连接在油回路10上。
阀门控制单元25具有控制活塞27,它在构造在阀桥5中的并且作为缸起作用的第二缸孔28中轴向可运动地导引。控制活塞27在纵向截面中构造成H形的并且支撑在排气阀3的杆29的上端。排气阀3利用它的杆29在缸头部轴向可运动地支承并且通过封闭弹簧30以确定的预紧力在封闭方向上加载。封闭弹簧30张紧在缸头部和弹簧盘31之间。封闭弹簧30的封闭力利用FFed标记。
在控制活塞27的在图1中示出的位置下在界面32和控制活塞27之间构成控制腔33。控制通道26构造在阀桥5内并且连接补偿腔15和控制腔33。在控制腔33中布置有第二再调整弹簧34,它顶靠着界面32和控制活塞27并且将控制活塞压在杆29上。再调整弹簧34的弹力由此克服封闭弹簧30的封闭力FFed作用并且接下来以FNFed标记。
阀门控制单元25布置在排气阀3和阀桥5之间并且相应地在发动机制动工作中只和排气阀3,而不与排气阀4共同作用。排气阀4利用它的杆35对应排气阀3在缸头部中轴向可运动地支承并且通过封闭弹簧36以相应的预紧力在封闭方向上加载。封闭弹簧36张紧在缸头部和弹簧盘37之间。
为了限制控制活塞27的运动在控制活塞27的侧面活塞凹槽39中延伸有限制销38。控制通道26这样通到控制腔33中,即控制活塞27在它的上死点上构成用于控制通道26的封闭元件40。在控制通道26中布置有带有可容纳在球座42中的球43的第二止回阀41。止回阀41这样设立,即它在朝着补偿腔15的方向的油流的情况下封闭控制通道26。控制通道26基本上与界面14平齐地通到补偿腔15中。
为了为阀桥5提供止挡44设有对应保持件45。对应保持件45构造成液压的活塞-缸单元并且具有带有第三缸孔47的对应保持件基体46,对应保持件活塞48在该缸孔中轴向导引。对应保持件48在纵向截面中构造成U形的。在对应保持件活塞48的在图1中示出的位置下在它和界面49之间构成对应保持件腔50。在对应保持件腔50中布置有第三再调整弹簧51,它顶靠对应保持件活塞48和界面49。对应保持件活塞48的运动通过限制销52限制,它布置在对应保持件活塞48的侧面的活塞凹槽53中。
对应保持件腔50通过供应通道54与控制腔33连接并且这样连接到油回路10上。为了构成供应通道54,对应保持件活塞48具有轴向的通孔55,它与在阀桥5中的相应的孔56对中心。如果对应保持件活塞48被阀桥5抬高,则供应通道54被切断。在这种状态下孔56构成第一控制开口57并且通孔55构成第二控制开口58。
在对应保持件基体46中构造有排气通道59,它从对应保持件基体46出发被对应保持件腔50贯穿并且将它与缸盖的区域连接。在排气通道59中布置有带有可容纳在球座61中的球62的第四止回阀60。该止回阀60这样定向,即排气通道59可以在缸盖的方向封闭。
接下来详细说明发动机制动装置2以及阀门间隙补偿机构11的功能方式。
首先解释发动机制动工作。在操纵发动机制动装置2时,在排气通道中的节流元件被置于节流位置,由此在缸的排气阀孔和节流元件之间的排气通道中的废气被堵塞。这个在排气通道中的堵塞压力利用相邻的缸的打开的排气阀的压力轴产生排气阀3的中间打开,它在内燃机1的每个四冲程循环的压缩冲程和膨胀冲程期间发生。由于出现在缸的燃烧室和排气通道中的压力特性产生了气动的力Fpn,它逆着封闭弹簧30的封闭力FFed作用并且造成提及的排气阀3的中间打开。再调整弹簧34的弹力FNFed将控制活塞27推回到排气阀3并且支持排气阀3的中间打开。通过控制活塞27的推回扩大了控制腔33的体积。同时作为封闭元件40作用的控制活塞27释放控制通道26,这样控制活塞27通过控制通道26提供对运动必需的油供使用。由于在控制腔33中产生的负压,油通过供油通道9和供油通道17、补偿腔15和控制通道26流到控制腔33中,由此在控制活塞27上作用有液压力FHyd并且支持再调整弹簧34。
油从控制腔33中通过供应通道54进一步流入对应保持件腔50中。处于对应保持件腔50中的空气可以通过排气通道59溢出,因为止回阀60在空气流过时不反应。因为油由于止回阀41和60不能从控制腔33和对应保持件腔50中溢出,控制活塞27对抗封闭弹簧30的封闭力FFed保持在位置,此时对应保持件活塞48由于利用压缩的油填充的对应保持件腔50而作为阀桥5的固定的止挡44。即控制活塞27液压地阻止在阀桥5中,这样机械地与控制活塞27耦连的排气阀3保持在中间打开的位置。排气阀3由此在第二冲程(=压缩冲程)和下面的第三冲程(=膨胀冲程)期间保持在中间打开的位置,由此出现希望的发动机制动作用。
在第三冲程的末端,摇杆6由于凸轮轴控制重新加载到阀桥5上,以将排气阀3和4带到在第四冲程期间设置的完全打开的位置。阀桥5由于通过摇杆6的加载从对应保持件活塞48移动离开,这样断开了它与阀桥5之间的接触并且打开控制开口57、58。处于控制腔33中的油可以通过控制开口57流到缸盖的区域中。由此取消控制活塞27的液压阻止。从控制腔33中的油流出由此也支撑,即控制活塞27通过封闭弹簧30的封闭力FFed压回它的上死点。此外止回阀41在控制活塞27返回运动的情况下封闭控制通道26。处于对应保持件腔50中的油可以通过控制开口58流到缸盖的区域中。只要控制活塞27还没有完全封闭控制通道26,油就从补偿腔15通过控制腔33和控制开口57流出到缸盖的区域中,由此补偿活塞12朝它的下死点的方向被挤压。
在摇杆6的返回行程中,阀桥5重新贴靠到对应保持件活塞48上并且将它克服再调整弹簧51的弹力推回。通过弹力,对应保持件活塞48这样顶压在阀桥5上,即供应通道54不断开。在返回行程期间控制活塞27保持在它的上死点并且由此继续封闭控制通道26。阀桥5和排气阀3和4由此处于定义的位置,这样阀门间隙补偿机构11可以补偿阀门间隙。再调整弹簧16的弹力这样定位补偿活塞12,即阀门间隙调整到零。由此在这种情况下在补偿腔15中产生的负压,油通过止回阀18补充流入补偿腔15中。
接下来说明正常点火的发动机工作。在正常点火的发动机工作中,排气通道中的节流元件保持在打开的位置。因为排气阀3由于封闭弹簧30的封闭力FFed在正常点火的发动机工作中不跳到中间打开的位置,控制活塞27在第一至第四冲程期间保持在它的上死点。由此控制通道26始终封闭。
在第三冲程的末端,摇杆6由于凸轮轴控制重新加载到阀桥5上,以将排气阀3和4带到在第四冲程期间设置的完全打开的位置。补偿活塞12压缩处于补偿腔15中的油,此时补偿腔15通过止回阀18在供油通道17的方向密封。由于补偿活塞12和控制活塞27的精确的配合面,在它们和阀桥5之间不能溢出油,这样在补偿腔15中在补偿活塞12和阀桥5之间构成不可压缩的油垫。由摇杆6作用在补偿活塞12上的力由此通过油垫传递到阀桥5上。阀桥5由于通过摇杆6的加载而离开对应保持件45,由此打开排气阀3和4。
在摇杆6的返回行程中,对应保持件活塞48通过封闭弹簧30对抗再调整弹簧51的弹力直到阀门间隙为零。处于对应保持件腔50中的空气可以通过排气通道59溢出。因为控制活塞27处于它的上死点并且控制通道26封闭,阀桥5处于定义的位置,这样阀门间隙补偿机构11可以补偿阀门间隙。再调整弹簧16这样定位补偿活塞12,即阀门间隙调整到零。通过在补偿腔15中产生的负压,油通过止回阀18从供油通道17中补充流入。
对内燃机1取消了在发动机装配以及也包括在以后的工作期间的每次阀门间隙调整。阀门间隙的补偿通过阀门间隙补偿机构11自动进行。由于控制通道26可以通过控制活塞27封闭,阀门控制单元25可以从阀门间隙补偿单元11脱耦,由此排气阀3和阀桥5可以对阀门间隙的补偿具有定义的位置。特别是也实现了排气阀3和4的热膨胀的自动补偿。因为不必消除间隙,可以准确地保持理论上预先规定的控制时间。这有利的影响到废气值。此外阀门间隙的补偿降低了内燃机1的噪音产生。
此外排气阀3和4在配属的气门座圈中的冲击在内燃机1的寿命上也自动补偿。为此对应保持件45和阀门间隙补偿机构11这样定义尺寸,即可以再调整确定的最大座磨损V。
阀门间隙补偿机构11可以简单地加装。为此必需更换阀桥5并且设置阀门间隙补偿机构11。为了安装阀桥5,补偿活塞12和控制活塞27伸出到配属的限制销23和38。阀桥5被安放在杆端,其中控制活塞27用手压到它的上死点并且摇杆6的调节螺钉用力拧到补偿活塞12的对位位置。由此将阀门间隙调整到零。接着拧上对应保持件45,此时对应保持件活塞48由于再调整弹簧51而压在阀桥5上。
接下来参考图2说明本发明的第二实施例。结构上相同的零件获得如第一实施例中相同标记,由此参考它的说明。结构上不同的零件获得相同标记加后缀a。相比第一实施例在阀桥5a中还构造有桥接通道63,它直接连接供油通道17与供应通道54。为此补偿活塞12a具有径向孔64,它通到供油通道17中并且是桥接通道63的一部分。在桥接通道63中布置有带有可容纳在球座66中的球67的第四止回阀65。止回阀65这样定向,即桥接通道63可以在供油通道17的方向封闭。
在发动机制动工作中,在排气阀3的中间打开时,控制腔33以及对应保持件腔50附加地通过桥接通道63用油填充。通过桥接通道63跨接补偿腔15可以快速进行控制腔33以及特别是对应保持件腔50的填充。通过止回阀65阻止了油在供油通道17的方向的回流。排气阀3由此阻止在中间打开的位置。与第一实施例不同,对应保持件腔50在正常点火的发动机工作中也利用油填充。鉴于其它的功能方式参考前面的实施例。

Claims (12)

1.内燃机,包括
-用于从燃烧室中排出废气的排气阀(3、4),
-用于支承排气阀(3、4)的阀桥(5;5a),
-用于移动阀桥(5;5a)的摇杆(6),
-具有液压的阀门控制单元(25)的发动机制动装置(2),
--阀门控制单元布置在排气阀(3)和阀桥(5;5a)之间,
--阀门控制单元为了供油而连接在供油通道(9)上,
--借助于阀门控制单元能够使排气阀(3)在操纵发动机制动装置(2)时保持在中间打开的位置,
-用于为阀桥(5;5a)提供止挡(44)的对应保持件(45),其特征在于,
-为排气阀(3、4)设置液压的阀门间隙补偿机构(11;11a),
--阀门间隙补偿机构布置在摇杆(6)和阀桥(5;5a)之间,
--阀门间隙补偿机构为了供油而连接在供油通道(9)上,
-设有控制通道(26),
--控制通道为了给液压的阀门控制单元(25)供油而连接在供油通道(9)上,
--控制通道为了补偿排气阀(3、4)的阀门间隙能够借助于封闭元件(40)封闭,并且
-用于使止挡(44)匹配于阀门间隙补偿机构(11;11a)的位置的对应保持件(45)构造成液压的活塞-缸单元。
2.根据权利要求1所述的内燃机,其特征在于,所述阀门控制单元(25)和阀门间隙补偿机构(11;11a)集成在阀桥(5;5a)中并且控制通道(26)构造在阀桥(5;5a)中。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机,其特征在于,所述阀门间隙补偿机构(11;11a)包括:
-在第一缸孔(13)中导引的补偿活塞(12),
-由补偿活塞(12;12a)限定的补偿腔(15),
-布置在补偿腔(15)中的第一再调整弹簧(16),
-穿过补偿活塞(12;12a)延伸的并且通到补偿腔(15)中的油输入通道(17),以及
-用于封闭油输入通道(17)的第一止回阀(18)。
4.根据权利要求3所述的内燃机,其特征在于,所述阀门控制单元(25)包括:
-在第二缸孔(28)中导引的控制活塞(27),
-由控制活塞(27)限定的控制腔(33),以及
-布置在控制腔(33)中的第二再调整弹簧(34)。
5.根据权利要求4所述的内燃机,其特征在于,所述控制通道(26)从补偿腔(15)向控制腔(33)延伸并且这样通到该控制腔里面,即控制活塞(27)构成所述封闭元件(40)。
6.根据权利要求1所述的内燃机,其特征在于,在所述控制通道(26)中布置有第二止回阀(41)。
7.根据权利要求3所述的内燃机,其特征在于,所述对应保持件(45)包括:
-带有第三缸孔(47)的对应保持件基体(46),
-在第三缸孔(47)中导引的对应保持件活塞(48),
-由对应保持件活塞(48)限定的对应保持件腔(50),以及
-布置在对应保持件腔(50)中的第三再调整弹簧(51)。
8.根据权利要求7所述的内燃机,其特征在于,所述对应保持件活塞(48)具有轴向的通孔(55),该通孔是连接控制腔(33)和对应保持件腔(50)的供应通道(54)的一部分。
9.根据权利要求7所述的内燃机,其特征在于,在所述对应保持件基体(46)中构造带有第三止回阀(60)的排气通道(59)。
10.根据权利要求8所述的内燃机,其特征在于,设有桥接通道(63)将油输入通道(17)与供应通道(54)连接。
11.根据权利要求10所述的内燃机,其特征在于,所述补偿活塞(12a)具有径向孔(64),该径向孔通到油输入通道(17)中并且是集成在阀桥(5a)中的桥接通道(63)的一部分。
12.根据权利要求10或11所述的内燃机,其特征在于,在所述桥接通道(63)中布置有第四止回阀(65)。
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