CN102869869A - 用于车辆发动机的涡轮增压器中的发动机制动器的控制气缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于发动机制动器的控制气缸（12；12′），用于通过对车辆发动机（1）的涡轮增压器（2）的出口侧的废气流进行节流而实现延迟功能，该控制气缸包括气缸壳体（17），用于安置具有活塞杆（21）的活塞（22），该活塞用于将气缸壳体（17）划分为用于安置用于活塞杆（21）的复位弹簧（25）的弹簧腔（23）和用于利用压缩空气通过活塞（22）产生操纵力的压力腔（24），其中，动态的密封环（26）径向地布置在活塞（22）和气缸壳体（17）的内侧之间，其中，除了活塞（22）的动态的密封环（26）之外，还设有另外的静态的密封件，该密封件用于在活塞杆（21）处于抽出的终端位置中时防止从压力腔（24）到弹簧腔（23）的泄漏流。本发明还涉及一种具有根据本发明的控制气缸的涡轮增压器装置。

Description

用于车辆发动机的涡轮增压器中的发动机制动器的控制气缸

技术领域

本发明涉及一种用于发动机制动器控制气缸，用于通过对车辆发动机中的涡轮增压器的出口侧的废气流进行节流而实现延迟功能，该控制气缸包括圆柱形的壳体，用于安置具有活塞杆的活塞，该活塞用于将圆柱形的壳体划分为用于安置用于活塞杆的复位弹簧的弹簧腔和用于通过压缩空气对于活塞产生操纵力的压力腔，其中，动态的密封环径向地布置在活塞和气缸壳体的内侧之间。

背景技术

这种类型的气动的气缸例如用在商用车技术中，以便操纵布置在柴油发动机的涡轮增压器的出口侧的阀。用于发动机制动器的控制气缸产生用于阀的操纵杆的线性的关闭和打开力，该阀布置到涡轮增压器的废气出口管中。发动机制动器的控制气缸通过由机动车提供的压缩空气产生用于阀的打开力。复位弹簧和废气反流限定了用于阀的关闭力。

出版文献JP 08261021A公开了一种用于发动机制动器的控制气缸，其设计为前述类型的简单起作用的气动气缸。在预热运行中（其中接通了预热开关），通过压力调节装置调节到低压力水平的压缩空气被引导入发动机制动器的控制气缸中，以便使得位于内部的活塞仅对着内部的压力弹簧运动并且在那里停止，在那里使得滑动片与弹簧支撑面相接触。在这个位置上，连接上的发动机制动阀被关闭，使得仅一部分的废气能由此经过。

另一方面，如果车辆处于正常运行中并且操纵了发动机制动器，则发动机制动器的控制气缸的活塞由于调节到高压力水平的压缩空气而向着第一和第二压力弹簧运动并且在一个位置上停止，在该位置上，保护装置与滑动片相接触，以便完全关闭连接上的发动机制动阀。

发动机制动器的控制气缸包括用于实现在圆柱形的壳体的内表面和活塞之间的功能和密封性的弹性的密封件。此外，设有止回阀，用于防止水和灰尘进入弹簧腔中和其它的阀装置中，这些阀装置用于补偿在压力腔的加载阶段期间弹簧腔中的压力。由于发动机制动器的控制气缸相邻于车辆发动机布置在高温环境下，因此弹性的密封装置承受了非常高的热应力。

发明内容

本发明的目的在于，实现一种用于操纵发动机制动器的气动气缸，其弹性的密封装置适合于宽的温度范围。

由US 4,825,982公开了一种合适的、用于发动机制动器的控制气缸，该控制气缸具有用于安置用于活塞杆的复位弹簧的弹簧腔以及用于通过活塞经过压缩空气产生与此相反指向的操纵力的压力腔。在活塞和气缸壳体的内侧之间设有唇形密封环形式的动态的密封环。为了在活塞杆处于抽出的位置上时防止从压力腔到弹簧腔的泄漏流，设有另外的密封件，这些密封件和内部的套筒共同进行运动并且因此可归类为动态的密封件。这种动态的密封件由于摩擦的原因而经受增强的磨损。

由DE 699 05 112T2公开了一种涡轮增压器的控制气缸，其同样具有用于安置用于活塞杆的复位弹簧的弹簧腔以及用于通过活塞经过压缩空气产生与此相反指向的操纵力的压力腔。虽然活塞在此也具有动态的密封环，然而未设有用于防止在活塞杆抽出时的泄漏流的另外的密封件。

该目的通过根据权利要求1和权利要求10所述的、用于在活塞杆处于抽出的终端位置上时防止泄漏空气流从压力腔进入弹簧腔中的另外的静态的密封件实现。本发明的优选的实施方式在从属权利要求中给出，其中，从属引用关系在其它也是合理的权利要求组合方面不构成限制。

根据本发明，除了正常的动态的围绕活塞的密封环之外，还设有另外的静态的密封件，这些密封件仅仅在活塞的泄漏严重的终端位置上起作用。在活塞杆的抽出的位置上，压力腔完全被加载压缩空气，以便将涡轮增压器废气管的连接上的阀保持在关闭位置上，使得发动机制动器被激活。额外的静态的密封件允许了轻微的间隙并且因此允许了围绕活塞的动态的密封件上的轻微的泄漏量。因此，将动态的密封件压入气缸壳体的内壁中的压紧力也可以减小，以便特别是由于受到温度升高影响的材料膨胀使得动态密封环的使用时间延长。根据本发明，发动机制动器的控制气缸的压力腔也就仅在活塞的所述的终端位置上或者至少接近于该终端位置完全密封。

发动机制动器的控制气缸的特殊的另外的静态的密封件根据下面的优选的实施方式实现。

根据一个优选的实施方式提出，静态的密封件通过活塞的动态的密封环的侧面实现，侧面与圆形的阀座相配合，阀座布置在弹簧腔内。因此，动态的密封环形成功能集成的部件，该部件也就同样用于操纵圆形的阀座。当活塞达到其前述的终端位置时，圆形的阀座通过动态的密封环关闭。

优选地，圆形的阀座布置在气缸的内部的套筒的前侧。内部的套筒在此可以直接地这样在气缸盖上模制形成，即它轴向指向地从气缸盖延伸进入弹簧腔中。

根据第二个优选的实施方式，静态的密封件根据本发明可替换地也可以包括附加的静态的密封环，静态的密封环布置在弹簧腔内、优选在气缸盖的内侧上。该附加的静态的密封环优选地与圆形的阀座共同作用，该阀座在活塞一侧布置。优选地，活塞的圆形的阀座可以布置在集成的套筒的前侧，套筒在活塞上模制形成，并轴向地从活塞延伸进入弹簧腔中。

根据本发明的另一个方面提出，活塞的动态的密封环在活塞运动期间可以完全地承受轻微的连续的泄漏量。轻微的泄漏量产生在弹簧腔内部的相对于大气环境的过压，以便防止灰尘进入。活塞的动态的密封环的泄漏和用于导出到大气环境的气缸壳体的弹簧腔的壁区域中的备选的节流阀可以这样设定尺寸，即如果在弹簧腔中相对于大气环境存在用于防止灰尘进入的过压，则活塞自动返回运动。为了改进在弹簧腔内的辅助性的过压效应，还可以在气缸壳体的内壁上布置有凹槽或直径凸肩（Durchmesserabsatz），以便在局部扩展气缸壳体的内径，使得能在弹簧腔内由此可靠地确保过压效应。

根据发动机制动器的控制气缸的一个优选的实施方式，推荐了罐形的圆柱形的壳体，该壳体仅通过一个唯一的气缸盖封闭，气缸盖由活塞杆在中央穿过。气缸盖在为此设计的中心孔上包括动态的密封件。因此仅仅一些少量的部件相互安装在一起，以便基于根据本发明的解决方案实现这种简单起作用的气动气缸。

优选地，压力腔的供给接口应该通过注塑方法模制形成在罐形的气缸壳体的底部区域上。相应地，至少是气缸壳体可以由具有足够耐温能力的塑料或者由轻金属制成。

附图说明

对其它改进本发明的措施在下面和对本发明的优选的实施例的说明共同根据附图详细描述。图中示出：

图1示出了机动车发动机的涡轮增压器装置的示意性框图，

图2示出了根据图1的涡轮增压器的出口侧废气流的节流装置的透视图，

图3示出了用于发动机制动的控制气缸的另外的静态的密封件的第一个实施例的纵截面图，

图4示出了用于发动机制动的控制气缸的另外的静态的密封件的第二个实施例的纵截面图，

图5示出了根据图4的控制气缸在活塞杆的抽出的终端位置上的纵截面图，

图6示出了基于根据图4和5的原则，静态的密封件的另一个变体的纵截面图，

图7示出了基于根据图4和5的原则，静态的密封件的另一个下位变体，和

图8示出了基于根据图4和5的原则，静态的密封件的另一个下位变体。

附图中的参考标号以及其含义在参考标号表中给出。原则上，相同的部件以同样的参考标号在附图中标注。

具体实施方式

根据图1，车辆发动机1配有涡轮增压器2。涡轮增压器2包括涡轮机部件3，该部件机械地与压缩机部件4通过位于它们之间的驱动轴5连接。来自车辆发动机1的废气通过废气管6通过废气入口7被引导至涡轮增压器2的涡轮机部件3。废气流动引起驱动轴5的旋转，以便驱动压缩机部件4。压缩机部件4通过空气入口8从大气环境中吸入新鲜空气，以便将该新鲜空气通过空气入口侧的入口管9提供给车辆发动机1。

此外，在涡轮增压器2的废气出口10的区域中布置有发动机制动装置，该装置包括发动机制动阀11，该阀根据止回阀的形式设计。发动机制动阀11通过发动机制动器的控制气缸12操纵，以便通过在涡轮增压器2的出口侧的废气流的节流作用在废气出口10的区域中实现延迟功能。

根据图2，废气制动阀11在废气出口10中通过杠杆13连接，以用于使得发动机制动器的控制气缸12从线性运动转换为用于操纵废气制动阀11的旋转运动。为此，发动机制动器的控制气缸12可摆动地通过螺栓连接15安置在支撑框架14上，该螺栓连接布置在发动机制动器的控制气缸12的一个端部上。在螺栓连接15的相对的侧面上，发动机制动器的控制气缸12的未示出的活塞杆通过位于它们之间的弹簧元件16安置在杠杆13的端部上。

根据图3，发动机制动器的控制气缸12的第一个实施例包括气缸壳体17，该气缸壳体设计为罐形并且在其底部区域18中布置有用于压缩空气的供给接口19。气缸壳体17通过气缸盖20封闭，该气缸盖布置在气缸壳体17的面对设置的端部上并且通过螺栓安置在气缸壳体17的打开的区域上。此外，气缸盖20包括用于使得发动机制动器的控制气缸12的活塞杆穿过的中心孔。

活塞杆21在内侧安置在活塞22上，该活塞设置在气缸壳体17中。活塞22将气缸壳体17划分为弹簧腔23和压力腔24。在弹簧腔23内设置有复位弹簧25，该复位弹簧包围活塞杆21。压力腔24可通过供给接口14从未详细示出的压力源加载压缩空气。

为了产生用于活塞杆21的复位力，压缩空气被提供到压力腔24中，以便产生用于涡轮增压器2的在此未详细示出的发动机制动阀11的打开力。与此相反，通过复位弹簧25和废气反压力共同产生的操纵力用于加载活塞杆21，使得它产生用于发动机制动阀11的关闭力。

在活塞22上在外部径向地布置有动态的密封环26，该密封环使得活塞22相对于气缸壳体17的内壁动态地密封。活塞22的动态的密封环26在活塞运动期间承受了轻微的连续的泄漏量，以便在弹簧腔23内产生受控制的过压。弹簧腔23中的过压还通过止回阀装置控制导向大气环境，其在气缸盖20中使用。如果动态的密封环26的侧面27达到了与此相适应的阀座28，则通过动态的密封环26沿弹簧腔23的泄漏被中止。现在该系统是朝向外部密封的。

图4示出了本发明的另一个实施例，其中，静态的密封件包括额外的静态的密封环30。额外的静态的密封环30布置在气缸盖20的内侧上的弹簧腔23内。静态的密封环30与圆形的阀座31共同作用，该阀座设计在活塞22上。活塞22的圆形的阀座31布置在内部套筒32的前面。内部套筒32模制形成在活塞22上并且沿弹簧腔23的方向延伸。

图5示出了在活塞杆21的抽出的终端位置上的发动机制动器的控制气缸12′。在该终端位置上，活塞22的圆形的阀座31与气缸盖20的与此相适应的密封环30接触。在该位置上，通过弹簧腔23防止了压力腔24的另一个压力流。在此也在动态的密封环26上设计有相对于气缸壳体17的内壁的轻微的间隙，以便朝向大气环境通过弹簧腔23实现压力腔24的轻微的泄漏流量。

根据图6，另外的静态的密封环30′设置在发动机制动器的控制气缸12′的气缸盖20上。静态的密封环30′与阀座31′通过在内部套筒32的远侧的端部的边缘区域中的重叠共同作用。

如在图7中所示地，气缸壳体17的内壁设有环形凹槽33。凹槽33使得气缸壳体17的内径在局部增大，以用于在活塞22进行往复直线运动期间产生限定的过压脉冲。

根据图8，在凹槽的位置上，在气缸壳体17的内壁上设有直径凸肩34，其用于如前述同样的目的。

参考标号表

1  车辆发动机

2  涡轮增压器

3  涡轮机部件

4  压缩机部件

5  驱动轴

6  废气管

7  废气出口

8  空气入口

9  入口管

10  废气出口

11  发动机制动阀

12  控制气缸

13  杠杆

14  支撑框架

15  螺栓连接

16  弹簧元件

17  气缸壳体

18  底部区域

19  供给接口

20  气缸盖

21  活塞杆

22  活塞

23  弹簧腔

24  压力腔

25  压力弹簧

26  动态的密封环

27  侧面

28  阀座

29  内部套筒

30  静态的密封环

31  阀座

32  内部套筒

33  凹槽

34  直径凸肩

Claims (12)

1.一种用于发动机制动器的控制气缸（12；12′），用于通过对车辆发动机（1）的涡轮增压器（2）的出口侧的废气流进行节流而实现延迟功能，所述控制气缸包括：

气缸壳体（17），用于安置具有活塞杆（21）的活塞（22），所述活塞用于将所述气缸壳体（17）划分为

用于安置用于所述活塞杆（21）的复位弹簧（25）的弹簧腔（23），和

用于利用压缩空气通过所述活塞（22）产生操纵力的压力腔（24）；

动态的密封环（26），所述动态的密封环径向地布置在所述活塞（22）和所述气缸壳体（17）的内侧之间，其中，除了所述活塞（22）的所述动态的密封环（26）之外，

还设有另外的密封件，用于在所述活塞杆（21）处于抽出的终端位置上时防止从所述压力腔（24）到所述弹簧腔（23）的泄漏流，其特征在于，所述另外的密封件设计为静态的密封件。

2.根据权利要求1所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述静态的密封件通过所述动态的密封环（26）的侧面（27）实现，所述侧面与圆形的阀座（28）相配合，所述阀座布置在所述弹簧腔（23）内。

3.根据权利要求2所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述圆形的阀座（28）布置在内部的套筒（29）的前侧，所述内部的套筒从气缸盖（20）出发轴向指向地延伸进入所述弹簧腔（23）中。

4.根据权利要求1所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述静态的密封件包括附加的静态的密封环（30；30′），所述静态的密封环在所述弹簧腔（23）内布置在气缸盖（20）的内侧上并且与所述活塞（22）的圆形的阀座（31；31′）共同作用。

5.根据权利要求4所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述活塞（22）的所述圆形的阀座（31）布置在内部的套筒（32）的前侧，所述套筒轴向地从所述活塞（22）沿所述弹簧腔（23）的方向延伸。

6.根据权利要求1所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述活塞（22）的所述动态的密封环（26）在所述活塞（22）运动期间具有限定的连续的泄漏量，以便在所述弹簧腔（23）的内部产生过压。

7.根据权利要求6所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，在所述气缸壳体（17）的内壁上布置有凹槽（23）或直径凸肩（34），以便在局部扩展所述气缸壳体（17）的内径，使得能在所述弹簧腔（23）中产生由此限定的过压。

8.根据前述权利要求中任一项所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，罐形的所述气缸壳体（17）通过一个唯一的气缸盖（20）封闭，所述气缸盖具有用于插入所述活塞杆（21）的中心孔。

9.根据权利要求8所述的控制气缸（12；12′），其特征在于，所述压力腔（24）的供给接口（19）集成在罐形的所述气缸壳体（17）的底部区域（18）中。

10.一种用于车辆发动机（1）的涡轮增压器装置，具有发动机制动装置，所述涡轮增压器装置包括根据前述权利要求中任一项所述的、用于操纵发动机制动阀（11）的控制气缸（12）。

11.根据权利要求10所述的涡轮增压器装置，其特征在于，通过输送的压缩空气产生用于活塞杆（21）的复位力，所述复位力产生用于涡轮增压器（2）的所述发动机制动阀（11）的打开力。

12.根据权利要求10所述的涡轮增压器装置，其特征在于，所述活塞杆（21）的操纵力通过所述复位弹簧（25）共同地利用废气产生反压力，所述反压力产生用于所述涡轮增压器（2）的所述发动机制动阀（11）的关闭力。

Images