CN103742218B - 用于具有十字头的大型低速运行双冲程内燃发动机的排气阀装置 - Google Patents

Abstract

一种用排气阀设置，具有：排气阀，在关闭位置和打开位置之间打开以对燃烧室进行扫气，可操作地连接至排气阀的气弹簧，液压致动器，可操作地连接至排气阀，其包括收容在孔中的柱塞，并且在孔和柱塞之间限定致动室，以用于当致动室被增压时执行打开冲程并且当致动室连接至罐时允许排气阀执行返回冲程；高压液压流体源；罐；电子控制液压控制阀可操作地连接至电子控制单元；致动室通过电子控制液压控制阀选择性地连接至高压液压流体源或罐；液压通道将致动室连接至电子控制液压控制阀；液压通道包括在打开冲程的最后部分和排气阀的返回冲程的第一部分的期间有效的流动限制以及旁路装置，用于至少在返回冲程的第一部分期间旁路液压通道中的流动限制。

Description

用于具有十字头的大型低速运行双冲程内燃发动机的排气阀装置

技术领域

本申请涉及用于具有十字头的大型低速运行双冲程内燃发动机的排气阀装置。更具体地，本发明涉及包括通过电子控制液压阀连接至液压排气阀致动器的高压液压流体源的排气阀装置。液压致动器包括致动室，致动室限定在孔的末端和连接至排气阀的往复柱塞或活塞之间。

背景技术

十字头式大型低速运行双冲程单流柴油发动机，例如航海船舶中的原动机，正变得越来越大。因此，用于这种发动机的排气阀也越来越大。对于这些发动机中较大者而言，排气阀可以是1米至2米高。这样的排气阀的阀轴可能重数百千克。为了抽空发动机气缸的燃烧室，对于每个发动机循环，排气阀必须打开和关闭。对于正常运行中的十字头式大型双冲程柴油发动机，排气阀可能每分钟60次至200次打开和关闭。为了阻止邻接任何停止或结束表面的阀轴的大重量带来的损伤，在阀轴接触任何这样的停止表面之前，阀轴的开启行程必须被制动并被停止。因此，开启冲程减振装置的端部通常设置在这样的排气阀上。开启冲程减振装置的该端部可采取形成在阀轴的部件上的锥形面的形式，锥形面与主轴孔的部分的侧壁共同作用从而关闭至致动室的液压流体供给。这样的机构的例子在JP2004084670中示出。为了正常工作，这样的锥形表面必须在阀轴的纵向方向上具有相当大的延伸，并且如果阀轴的温度改变，制动中的精度会损失，这会导致阀轴的长度有实质地改变。由于例如不同的发动机负荷条件，并且特别是在发动机从冷却状态逐渐朝向运行温度转变启动期间，发动机和排气阀部件的部件的温度改变。由于发动机中这样的温度不同，排气阀轴膨胀并收缩，并且排气阀轴的膨胀和收缩与主轴设置于其中的外壳的膨胀和收缩的比率不同。发动机越大，排气阀越大，进而得到越大的阀轴。因此，阀轴的膨胀和收缩也大，并且如上所解释的可能对于排气阀的运行条件有影响。因此，锥形表面越长，在开启相位的结束期间影响阀轴制动的精度的风险就越大。进一步地，在排气阀的返回冲程的第一部分期间，开启冲程减振装置的端部也是有效的，并且这对排气阀的关闭运动的精度和重复性有不利影响。

WO2006108438公开了依据权利要求1前序部分的一种大型低速运行柴油发动机。

发明内容

在此背景下，本申请的目的是提供具有减振装置的排气阀装置，所述减振装置用于在阀打开冲程的结束时使排气阀减速并停止，其解决了或至少降低了与现有技术相关的问题。

这个目标通过提供用于具有十字头和多个气缸的大型低速运行双冲程单流柴油发动机的排气阀装置实现，该排气阀装置包括：排气阀，该排气阀在关闭位置和打开位置之间打开，在关闭位置处，排气阀的盘部搁置在该发动机的气缸的气缸盖中的阀座上，在该打开位置处，排气阀的盘部并不搁置阀座上以用于该气缸的燃烧室的扫气，因此排气阀在打开冲程和返回冲程中移动；气弹簧，该气弹簧可操作地连接至该排气阀，并且该排气阀通过该气弹簧朝向该关闭位置弹性地偏置；液压致动器，该液压致动器可操作地连接至该排气阀的主轴，该液压致动器包括收容在孔中的柱塞并且在该孔和该柱塞之间限定致动室，以用于当该致动室被增压时执行该打开冲程并且当该致动室连接至罐时允许该排气阀执行返回冲程；高压液压流体源；罐，该罐用于液压流体的返回；电子控制液压控制阀，该电子控制液压控制阀可操作地连接至电子控制单元；该致动室能够通过该电子控制液压控制阀选择性地连接至该高压液压流体源或连接至该罐；液压通道，该液压通道将该致动室连接至该电子控制液压控制阀；该液压通道，该液压通道包括在打开冲程的最后部分和该排气阀的返回冲程的第一部分期间有效的节流以及旁路装置，至少在该返回冲程的第一部分期间，该旁路装置用于选择性地旁路该液压通道中的可变节流。

通过在排气阀的返回冲程的第一部分提供旁路液压通道中的限制的装置，可以避免返回冲程的导致变化并破坏运动精度的缓慢和滞后部分，进而排气阀的关闭时刻可以被更精确地控制。因为，排气阀的关闭时刻对于确定下一个循环的压缩压力是决定性的，关闭时刻是精确的并可重复是绝对关键的。

在一个实施例中，旁路装置包括旁路通道，旁路通道包括电子控制阀。

在一个实施例中，旁路装置包括旁路通道，旁路通道包括止逆阀。

在一个实施例中，所述可变限制包括所述柱塞中与设置在所述孔中的凸缘配合的一个或多个轴向定向的狭缝。

在一个实施例中，通过致动室的顶部或末端，液压通道连接至致动室，或者连接至孔的侧壁中的端口。

在一个实施例中，排气阀装置进一步包括连接至液压控制阀并连接至液压控制旁路阀的电子控制单元，以及被配置为在返回冲程的可变限制起作用的部分期间打开液压控制旁路阀的控制装置。

在一个实施例中，电子控制旁路阀是电子控制液压阀的整体部分。

在一个实施例中，电子控制阀是比例式滑阀，所述比例式滑阀具有分配给所述电子控制旁路阀功能的一个端口和一个控制边缘。

在一个实施例中，由柱塞中的窄孔形成限制。

依据本发明的排气阀的进一步的目的、特征、优点和性能从详细的描述中将变得明显。

附图说明

在本说明书接下来的详细说明部分，将参阅附图中示出的示例性实施例更详细地解释本发明，其中：

图1是示出了十字头式的大型双冲程单流柴油发动机的上部的剖视图；

图2是示出了依据示例实施例的排气阀的剖视图；

图3是示出了图2中排气阀的上部的细节的剖视图；

图4是示出了依据在图2和图3中的排气阀上部中形成的发明示例性实施例的排气阀的主轴的轴延展器的剖视图；以及

图5是示出了依据示例实施例的轴的上部的剖视图。

图6A至图6G是示出了排气阀的打开和关闭循环期间轴的行程的不同相位期间排气阀的致动器部件中液压流体的流的剖视图，其中图6A示出了当阀被关闭并且准备打开时处于顶部位置的轴，图6B示出了在轴的下降运动期间的部分的轴，图6C示出了当轴进入其下降运动的致动相位时的位置处的轴，图6D示出了在其最伸展位置处的轴，也就是当排气阀完全打开时的轴，图6E示出了排气阀的关闭的开始处的液压流体的流，图6F示出了流体开始流出制动室的位置处的轴；以及

图7是示出了具有和不具有依据本发明的装置的排气阀的运动的图。

具体实施方式

下文中，将关于设置有十字头的大型低速运行双冲程单流（unitflow）内燃机描述依据发明的排气阀装置。依据发明的排气阀设置将通过优选实施例描述。

图1示出了在具有十字头的大型低速运行双冲程单流柴油发动机中使用的单流式的活塞100。具有十字头的大型低速运行双冲程单流柴油发动机通常具有3至16个成直线布置的气缸。每个气缸100具有设置在风箱103中的扫气端口102，从扫气端口102通过例如涡轮增压器（未示出）供给增压扫气至扫气接收器（未示出）。内燃机可以是船舶中的推进发动机或者发电厂中的固定原动机。

排气阀1安装在气缸盖124中的每个气缸100的顶部的中心处。在发动机的膨胀冲程结束时，在收容在相关气缸中的发动机活塞105向下移动经过扫气端口102，之前排气阀1打开，由此，活塞105上的燃烧室106内的燃烧气体通过向外开口的排气通道107流进排气接收器108，并且新鲜扫气空气或气体进入气缸100内的燃烧室。排气阀1在活塞105向上运动期间在可调整的时刻上再次关闭，其中，该可调整的时刻取决于例如用于后续燃烧的所期望的有效压缩比/压缩压力。在关闭移动期间，通过气动弹簧123朝向气缸盖中排气阀1的底座驱动排气阀1。因此，通过气动弹簧123朝向排气阀1的底座弹性地偏置排气阀1。

通过液压驱动致动器109打开排气阀1。增压液压流体，例如，液压油通过压力管道110在高压下被供给，所述压力管道110将致动器109上的端口80和由操纵台113支撑的分配器112的上表面上的控制端口连接。操纵台113连接至高压管道114，以便以可以例如在200巴至500巴范围内例如300巴的压力从共轨（未显示）供给液压流体。共轨还可作为用于燃料喷射系统的高压流体源。

共轨中的液压流体可被用于通过压力放大器/压力分离器直接或间接驱动阀致动器109，压力分离器从共轨中的液压流体中分离用于阀致动器109的液压流体，所述液压流体可能是，例如，燃油。共轨燃料系统中的压力取决于发动机的操作状态例如运行速度和负载条件而变化。典型地，用于大型双冲程柴油发动机的共轨燃料系统中的压力在800巴和2000巴之间变化。如果使用用于阀致动器109的专用的共轨，液压流体可通过泵站（未示出）从储罐（未示出）供给，并且液压流体可能，例如，是标准液压油，但是优选地，发动机的润滑油被用作液压流体，并且从发动机的贮油槽供给该系统。

发动机的每个气缸100可能与电子控制单元115相关，电子控制单元115通过线116接收通用的同步和控制信号，以及将电子控制信号例如通过线118传递给控制阀117等并且例如通过线173传递给气动弹簧123。每个气缸可有一个控制单元115或者多个气缸与相同的电子控制单元115相关联。电子控制单元115还可接收来自所有气缸共用的总控制单元（未示出）的信号。

可选择地（未示出），气动弹簧123和/或液压控制阀117可通过凸轮控制，即机械液压控制。

液压控制阀117可以是任何常见类型，优选地比例阀，例如滑阀。如图3中所示，电子控制比例6/3式的滑阀适合用于本发明。本示例性实施例中控制阀117是电子控制电磁操作比例阀117形式的所谓FIVA（燃料注射&阀致动）阀。在本实施例中，控制阀117是6/3方式的滑阀，其具有三个阀面、连接至罐的两个端口、通过供给管和返回管连接至端口80的端口191以及通过返回管195与管道85连接的端口193以及在通道85和管道195之间建立液压连接的端口197。控制阀包括其中设置有主阀芯62的外壳、电子驱动导向阀（未示出）、电子调节器（未示出）以及线性位置发送器（未示出）。调节器接收来自电子控制单元115的命令信号以及来自线性位置发送器的反馈阀芯位置信号。调节器以公知的封闭圈的方式控制阀芯的位置。

当希望打开排气阀1时，来自控制单元115的控制信号致动控制阀117，以使得高压液压流体具有到压力管道110并且因此到液压流体供给端口80的自由通路。当要关闭排气阀1时，控制阀117再次被致动，使得管道110中的高压通过到返回管122的连接而被排出。随着液压致动器减压，气动弹簧123将朝向排气阀11的关闭位置推动排气阀11。

图2示出了穿过排气阀1和气缸100的上部的截面的更多细节。排气阀1具有用于例如，如图1中的十字头式大型双冲程单流柴油发动机的类型。

排气阀1具有从阀盘3竖直地突出的主轴（或杆）10，主轴（或杆）10具有底部或下端12、上端11以及中心部13。主轴10是细长形状的并且具有纵轴A。

在图2中，排气阀的打开位置通过虚线示出的阀盘3'指示，该阀盘3'在关闭位置处的阀盘3的位置之下D距离处并且与跟气缸盖124一体成型的阀底座4相接触。主轴10的中心部13支撑固定安装在主轴上的弹簧活塞125以使得被主轴10的中心部13被压力密封以及在气压缸126中纵向位移。在弹簧活塞125之下具有通过合适的阀156连接至增压空气供给（未示出）的弹簧室127，其保持弹簧室以预定的最小压力例如4.5巴的过压充满增压空气。因此，提供气动弹簧123，气动弹簧123在主轴10上提供向上偏置，并朝向阀底座4推动阀盘3。也可以使用其它气压，例如从3巴到10巴。最小压力依据气动弹簧123所需要的弹簧特性进行选择。有可能相互连接多个不同气缸上的弹簧室127，但是优选地，在增压空气供给处通过止逆阀单独切断每个弹簧室127。弹簧室127中的增压空气在弹簧活塞125并且因此在主轴10上创建持续向上的力。因此，朝向阀底座4也就是在向上方向上持续地推动阀盘3。当通过液压阀致动器109（见下文）使弹簧活塞125向下位移时向上的力增加，并且该向上的力压缩弹簧室127中的空气，通过止逆阀156防止该空气向外流出。

外壳128限定在气动弹簧123周围以及上方的空腔129。空腔129连接至排水管（未示出）使得空腔具有大气压力。

液压阀致动器109由致动器气缸131和主轴10的致动器部件10'构成。致动器气缸131可被壳128的顶部支撑，或者如所示出的，致动器气缸131和外壳128一体成型。

现在参考图3，主轴10的致动器部件10'收容在致动器气缸131的中心孔6中，致动器气缸形成用于阀致动器109的固定外壳，中心孔6形成轴孔5的上部。通过顶部封闭物132在致动器气缸131的顶部关闭中心孔6，并且中心孔6对致动器气缸131的底部打开，使得中心孔6与轴孔5的剩余部分连通。中心孔6被设置为与外壳128中的轴孔5共轴并且进一步地位于排气阀1的下部。主轴的致动器部件10'形成中心孔6中的柱塞。

现在参考图4，示出了排气阀1的阀致动器109的顶部上的特写，致动器气缸131的中心孔6被分开成具有不同直径（或者横截面面积）的共轴部：最上部6'具有最大的直径，中间部6''具有中间直径，最下部6'''具有最窄的直径。在最上部6'和中间部6''之间，形成第一面向上凸缘7。在中间部6''和最下部6'''之间形成第二面向上凸缘8。如例如图3和图6A中所示出的，中心孔6的最下部6'''延伸至阀致动器109的底部，阀致动器109在其底部连接至气动弹簧123。通过底部封闭133（见图3）关闭中心孔6的最下部6'''。底部封闭133具有容纳主轴10的致动器部件10'的下部的第二直径减小部16''的孔。参考图3，在中心孔6的最下部6'''形成两个室。室的形式是中心孔6的最下部6'''的第一加宽部65'和中心孔6的最下部6'''的第二加宽部65''。第一加宽部65'形成在第二加宽部65''之上。第一加宽部65'通过端口83与通道85连通，通道85形成在致动器气缸131中。第二加宽部65''通过端口80与压力管道110连通。在第一加宽部65'和第二加宽部65''之间形成中间部66，中间部66是中心孔6的最下部6'''的部并具有相同的直径或者横截面面积。中间部66具有上边缘66'（见图6A），壁66''和下边缘66'''，壁66''具有平行于中心孔6的最下部6'''的表面的表面。

如可从图5中所理解的，主轴10的致动器部件10'具有上部14。上部14具有直径d1。直径d1适合在中心孔6的最下部6'''中滑动。致动器部件10'进一步将下部成三部分，第一直径减小部分16'、具有与上部14相同直径d1的密封部分16，以及密封部分16之下的第二直径减小部分16''。第一直径减小部分16'和第二直径减小部分16''可具有相同的直径（如果不是圆柱形或者也可具有相同的横截面面积），或者它们具有不同的直径，但是它们均比上部14和密封部分16的直径小。位于最下的第二部分16''与气动弹簧123中的主轴10的中心部13相连接。

密封部分16（与底部封闭物133一起）密封中心孔6以防止液压油泄露至室或空腔129（此处大气压力为主）。

上圆环表面15形成在主轴10的致动器部件10'的上部14的上端14'处。面向下凸缘18形成在上部14的下端14''和第一直径减小部分16'之间。面向上凸缘17形成在第一直径减少部分16'和部分16之间。面向下凸缘17'形成在部分16和第二直径减少部分16''之间。

至少一个狭缝19形成在上部14的下端14''的外表面处。一个或多个狭缝19可沿着与主轴10的纵轴A平行的纵向伸长，并被形成为上部14的下端14'中的凹部或凹槽。每个狭缝19具有上端19'和下端19''。每个狭缝19朝向其下端19''和面向下凸缘18深度渐增，并且狭缝19通向面向下凸缘18。可以提供一个狭缝，或者可以是围绕上部14周边设置的一系列的狭缝。优选地，这里有3至20个狭缝19。当这里多于一个狭缝19时，所有的狭缝可能具有相同的长度（在轴A的方向上从上端19'到下端19''）。在可替换的实施例（未示出）中，狭缝19具有不同的长度。

在另一个实施例（未示出）中，狭缝19可替换地形成在作为中心孔6的下部6'''的一部分的中间部66的壁中。一个或多个狭缝19沿着与主轴10的纵轴A的纵向平行的方向伸长，并形成为中间部66中的凹部或凹槽。每个狭缝19具有上端19'和下端19''。每个狭缝19朝向其上端19'和中间部66的上边缘66'以及第一加宽部65'深度渐增，并且狭缝19通向第一加宽部65'。可以提供一个狭缝，或者可以是中间部66的周边设置的一系列的狭缝。优选地，这里有3至20个狭缝19。当这里多于一个狭缝19时，所有的狭缝可能具有相同的长度（在轴A的方向上从上端19'到下端19''）。在可替换的实施例（未示出）中，狭缝19具有不同的长度。

在进一步的实施例（未示出）中，以上所描述的狭缝19形成在中间部66中以及形成在主轴10的上部14的下端14''中。

在本申请中可以理解，狭缝、理解凹槽以及凹部是相对于另一个表面形成的凹下的底面。这里其它表面是主轴10的圆柱形上部14的外表面。如果狭缝19形成在中心孔6的下部6'''的中间部66中，则其它表面是该位置处的孔6的壁。

活塞90可滑动地设置在中心孔6（其形成轴孔5的上部）中。活塞90具有圆柱形主体91和设置在主体91之上的套管92。活塞90具有中心孔90'，中心孔90'适合于在其上端11处滑动地容纳主轴10的上部14。套管92具有比活塞90的主体91更大的直径（或者横截面面积）。主体91的直径与将要被滑动地设置在中心孔6的中间部6''（可替换地被称作中部6''）中的微小间隙相适应。套管92的直径与将要被滑动地设置在中心孔6的最上部6'中的微小间隙相适应。面向下内部凸缘93形成在套管92和活塞90的中心孔90'中的主体91之间。内部凸缘93适合于至少与轴10的上圆环表面15的外部接合。活塞90进一步具有形成在套管92上的向上上表面94。该套管92上的上表面94是与主轴10的上圆环表面15类似的环形。然而，上表面94的表面面积比主轴10的上圆环表面15的面积要大很多。

面向下外部凸缘95形成在活塞90的外表面上的套管92和主体91之间。主体91进一步包括进一步具有下表面96。该下表面96是圆形的或环形的。

减振室81形成在顶端封闭物132中，减振室81通向中心孔6的最上部6'。减振室81提供在排气阀1的开启相位期间用于液压流体的入口，在排气阀的关闭期间于液压流体的出口，并且减振室81制动轴的向上运动（进一步参见下文）。减振室81通向致动器气缸131中的中心孔6。

活塞90可如上所述相对于在主轴10的上端11上的上部14并且相对于中心孔6的部6'、6''以及6'''滑动。

容积可变的阀致动室60限定在中心孔6的上部6'、顶部封闭物132的面向下表面132、减振室81、活塞90的向上顶表面以及主轴10的上端11之间。容积可变的阀致动室60还包括减振室81。优选地，中心孔6的上部6'和减振室81通过锥形表面32的最下部和减振室81的壁之间的微小间隙处于永久流体连通。可替换地或另外地一系列的狭缝39允许中心孔6的上部6'和减振室之间的永久流体连通。

如所提及的，液压流体经由端口80供给至阀致动器109并且经由端口80从阀致动器109排放液压流体。端口80与压力管道110相连接，压力管道110的端部110'从图6A中可见。通过控制阀117将端口80经由压力管道110交替地与高压源和返回线路122连接。

容积可变的阀致动室60经由减振室81中的端口82、经由管道85(见图6A)以及端口83连接至第一压力室65。第一压力室65限定在如下元件之间：

-中心孔6的最下部6″'，

-主轴10的上部10'的部14，

-中心孔6的第一加宽部65'，

-中心孔6的第二加宽部65″，以及

-形成在主轴10的直径减小部分的上部16'和下部-16″之间的主轴10的密封部分16。

供给端口80连接至第二加宽部65″。第二加宽部65″通过中心孔6的部6″″(见图3)连接至第一加宽部。至少一个端口83将第一加宽部65'连接至通道85(每个端口83一个通道85)。每个通道85通过通道85和减振室81之间的端口82连接至减振室81。

再次参考图4，滑动件30形成在主轴的上端11中的孔20中，滑动件通过弹簧40在向上方向中偏置，并且可在孔20的长度方向(平行于轴A)上滑动。滑动件30具有面向上表面31以及锥形表面32(见图5)，锥形表面32适合与上述减振室81共同作用从而在排气阀的关闭期间制动主轴10的向上行程。滑动件30用作主轴的长度调节机构。在其他个实施例中，主轴10的上端11可替换地无需主轴长度调节机构即可形成，使得主轴具有固定的长度。在此情况(未示出)下，面向上表面31可与环形表面15齐平，对应的锥形表面32直接形成在主轴10的上部14的上端。

将参考图6A至图6G，描述排气阀的打开和关闭循环。在此实施例中，电液控制阀通过两个独立的电液控制阀120和121形成。电液控制阀120被配置为依据来自电子控制单元的命令，选择性地将端口80连接至压力源或至罐，并且电液控制阀121被配置为依据来自电子控制单元的命令，选择性地将端口197连接至罐或关闭到达罐的端口197的连接。

当排气阀1将要被打开以抽空燃烧室或从燃烧室106中排气时，燃烧室106中的压力是非常高的。因此，在阀轴10和阀盘3的初始向下行程期间，需要较大的力去打开排气阀1。如以下将描述地，活塞90通过增加阀致动器109的压力表面的有效面积，辅助处于该初始相位。

为了打开排气阀1，控制阀117供给高压流体至端口80，并且液压流体增压第一压力室65和容积可变的致动室60（通过通道85）。通过图6A中的箭头指示该流动。在第一压力室65中，液压流体用作在主轴10的直径减少的上部16'和部分16之间的向上凸缘17。以下将提供关于第一压力室65及其功能的更多细节。

液压流体经过由通道85提供的流体连接的流入将增加容积可变阀致动室60中的压力，所述容积可变阀致动室60包括减振室81和中心孔6的最上部6'。压力作用在滑动件30的表面31、主轴10的上表面15以及活塞90的上表面94上，从而在向下方向上一起移动活塞90和主轴10。

图6B中的箭头指示有液压流体流入第一压力室65，这增加第一压力室65中的压力。压力作用在主轴的部分16上的向上凸缘17上从而迫使面向下方向中的主轴从而打开排气阀1。

液压流体增加容积可变的阀致动室60中的压力，该压力作用在活塞90的上表面、上圆环表面15以及主轴10的上部11的上表面31（以及作用在向上凸缘17）上。面向下内凸缘93邻接主轴10的上圆环表面15的部分。这将在下方向中推动主轴10以及向活塞90（见图6B）。

在向下方向移动一定距离后，活塞90的面向下外凸缘95将在邻接至中心孔6的最上和中间部6'、6''之间的向上凸缘7之前达到并停止，见图6B。

被形成为中心孔6的孔最上部6''中的细长凹口并且平行于细长轴B的凹槽99（见图4）允许液压流体通过活塞90上的空间和活塞90下的空间之间。随着活塞90被迫向下推动（下表面95的面积小于向上表面94的面积），液压流体从活塞90下面传递到活塞90上面。一个或多个凹槽99在高于形成在中心孔6的最上和中间部6'、6''之间的凸缘7一定距离处终止。当活塞90的面向下外凸缘95经过一个或多个凹槽99的底部时，防止液压流体从活塞90下面的空间传递到活塞90上面的空间。这将导致活塞90下的空间中的压力增加，该压力增加将减速并完全停止活塞90的面向下移动。因此，形成用于制动活塞90的向下行程的小的液压燃料压力室，该室的作用有点类似液压弹簧。

因此，活塞90的向下移动停止，然而主轴10继续其向下运动，见图6C。活塞的进一步的向下行程被阻止。在图6C中，仍然通过向上凸缘7搁置活塞90，然而主轴10继续其向下运动。致动器部件10'的上部14已经相对于活塞90向下移动。

因此，活塞90已经为容积可变阀致动室60中的压力提供较大的面积从而在排气阀开启期间起作用，进而用作加速机构，并且辅助抵挡燃烧室106的高压打开排气阀。在阀盘3已经从阀底座4移开时，通过经由排气导管107离开室106的燃烧气体降低燃烧室106中的压力。因此，为了保持排气阀1在面向下方向移动从而完全打开，需要比打开的初始相期间小得多的力。因此，在活塞90已经停止后，容积可变阀致动室60中的压力将只作用在上圆环表面15上和主轴10的上部11的上表面31(在本文中，上表面设置在滑动件30上)上。

因此，主轴10将继续其向下运动直到主轴10的上部14的面向下凸缘18切断流至容积可变阀致动室60的液压流体流为止，并且主轴10开始减速并停止。这将在以下进一步详细解释。

在排气阀1的打开相期间主轴10的向下行程期间，主轴10的上部14上的面向下凸缘18经过形成在上加宽部65'和下加宽部65″之间的中心孔的中间部66上的上边缘66'。这个情况在图6C中阐明。上边缘66'的该经过将开始从而切断流至通道85并且进而流至容积可变的阀致动室60的流。形成在主轴10的上部14的下端中的一个或多个狭缝19将允许到达容积可变的阀致动室60的流动，直到狭缝19的上端19'已经经过中心孔的中间部66上的上边缘66'为止。从狭缝19的下端19″到上端19'，狭缝19因此提供到达容积可变的阀致动室60的逐渐减小的流动面积。在图6C中，这将通过缩短的箭头303示出。流至容积可变阀致动室60的逐渐减小的流将导致主轴10的向下移动的制动，因为容积可变的阀致动室60中的压力被作用在向上方向上的气动弹簧123提供的压力平衡。

在图6D中示出了狭缝19的上端19'如何经过上边缘66'。此处没有到达容积可变致动室60的流动。进一步地，主轴10已经向下移动了短的附加距离，使得主轴10的部分16上的面向下凸缘17'接近在底部封闭133上的接合点。主轴10已经被制动并且停止。压力继续作用在凸缘17上(如通过图6D中的箭头304示出的)并且作用在容积可变阀致动室60中，以平衡通过气动弹簧123提供的压力，并且保持排气阀1打开直到燃烧室106已经完全抽空为止。

狭缝19已经示出相对于现有技术对制动排气阀1的打开期间主轴的向下移动的制动提供巨大的改进。狭缝19的应用而不是锥形面的应用已经进一步降低处于完全打开位置中时的的排气阀1的振动。

图6E示出了在压力是不连续的并且刚好在主轴将由于气动弹簧123提供压力的而开始其向上运动之前的实例中紧急情况。凸缘17上的压力降低。容积可变阀致动室60和端口80之间的流动依然被依然堵住室65'的主轴10的上部14阻止。

为了关闭排气阀1，当如图6F中所示，燃烧室106已经换气时，通过由控制阀117(或者控制阀120和121)改变电动液压控制阀117的位置来断开液压流体供给的压力，使得端口80和端口197被连接至罐，并且允许液压流体经由端口197和80流回。气动弹簧123将向上推动主轴10，因而压出第二压力室65和容积可变阀致动室60中的液压流体。自从控制阀117(或者控制阀120和121)改变位置的时刻起，返回至罐的流满足相对小的阻力，由于返回的流动不一定通过由狭缝19形成流动限制(流动的小部分将继续经由狭缝通过但是返回至罐的流动的大部分将经由端口197和管道195前进，特别地在排气阀的返回冲程的第一部分处，其中，在该第一部分中由狭缝强加的限制是最强的)。

在图6G中，凸缘18已经穿过到室65'之外，提供从容积可变阀致动室60经由端口80和197流出的流的完全通路，如通过图(图6G)中的较长箭头306所指示的。

在图6F中所示出的情况中，只有主轴10自身是向上移动的，活塞90仍然被向上凸缘7搁置。因此只有上表面31和圆环表面15推动液压流体从容积可变阀致动室60出来。

随着主轴10向上移动，并且如图6G所示的，主轴10的上圆环表面15将最终邻接活塞90的面向下内凸缘93，并且迫使活塞90与主轴10一致地在向上方向中从它的下支架(活塞90的外凸缘93通过向上凸缘7搁置在那里)移动。

由于活塞上表面94比15和31的结合表面更大，现在大得多的表面面积将作用在容积可变阀致动室60中的液压流体上。这将导致主轴10的向上行程的制动。

当主轴10的上部11的顶端处的锥形表面32进入减振室81并逐渐关闭中心孔6的上部6'和减振室81之间的流体连接时，主轴10向上运动将制动并且完全停止。当锥形表面32投入减振室时，通过迫使液压流体经由端口80流出减振室来吸收大部分残余动能，并且主轴10的上部11的上表面33轻轻地邻接在顶端封闭132的面朝下表面132'上。图6A示出当主轴10已经到达其顶部位置时的情况，并且排气阀1关闭并准备好新打开和关闭循环。

当排气经由排气管道107，也就是当排气阀1打开时，阀轴10的设置在排气管道107中部分上的一组叶片214迫使主轴10旋转。因此，主轴10将由于排气阀的每次打开而旋转至少一点。因而，保证阀盘3、阀座4以及主轴10和轴孔5的邻接外缘的更均匀磨损。

图7显示了用于示出排气阀1的打开和关闭运动的图。在纵轴上并且时间表示在横轴上表示排气阀的移动。

虚线表示未使用本发明的排气阀1的移动，也就是在将要从致动室60抽出的液压流体在排气阀的关闭运动的第一部分期间需要经受由狭缝19形成的限制的情况中的曲线。这导致排气阀的打开运动开始期间的延迟。在t=To处，电子控制液压阀117通过根据来自电子控制单元115的命令改变位置以开始阀打开相，从而将致动室连接至高压流体源。在t=Tc处，电子控制液压控制阀117通过根据来自电子控制单元115的命令改变位置来开始阀关闭相，从而将致动室连接至罐。在关闭运动的第一部分期间对流动的限制减慢了开启运动并对关闭运动的重复性产生负面影响，这意味着不能通过控制电子控制液压控制阀117开始关闭相处的瞬间来准确地确定排气阀的实际关闭时刻。然而，为了精确控制后续压缩压力，控制排气阀的精确关闭时刻是重要的。

不间断的线表示利用本发明的排气阀1的移动，也就是利用用于旁路在排气阀的关闭冲程的第一部分期间将致动室连接至罐的液压通道中的限制的配置。如从图中可见的，在t=Tc之后，在排气阀的打开移动中实质上没有直接延迟。排气阀的关闭移动已经被证明是更加可重复的，并且因而通过控制排气阀关闭移动开始的时刻，可以准确地控制排气阀的关闭移动的准确性。

在与参照图1至图6描述的实施例基本相同的发明的另一个示例性实施中（未示出），在打开冲程的最后部分和返回冲程的第一部分期间起作用的流动限制不是通过排气阀1的阀杆中的狭缝而形成。相反，该限制是通过柱塞中的窄孔而形成。柱塞被布置在所述阀轴的端部。柱塞设置有开口朝向致动室的凹部。电子控制液压控制阀将致动室通过与径向孔285相配合的通道选择性地连接至罐或连接至高压液压流体源，径向孔285形成在柱塞中并且将柱塞的径向外表面与凹部连接。电子控制液压控制阀被连接至电子控制单元。端口连接至致动室并且在排气阀的打开冲程期间不被柱塞阻挡。端口通过管道连接至电子控制旁路阀。当电子控制旁路阀212处于其打开位置时，电子控制旁路阀212将管道连接至罐。根据来自电子控制单元的命令，在排气阀的返回冲程的第一部分期间，电子控制旁路阀将致动室连接至罐。因此，由孔强加的流动限制不阻碍排气阀的返回冲程的第一部分，并且返回冲程的第一部分因此是可重复的并且快的。

在一实施例中，以上描述的气动弹簧123可被返回冲程压力室和用于推进第一活塞至内缩位置的活塞表面面积取代。这个实施例（未示出）将需要稍微改进的控制阀，该稍微改进的控制阀能够供给加压液压流体至用于推动活塞至内缩位置的压力返回冲程室。以上描述的相同的原理可被用于控制与第一活塞的位置相关的返回冲程压力室中的压力。

尽管已经为了说明的目的而详细描述本申请的教导，但是可以理解的是这些细节仅仅用于说明的目的，并且本领域技术人员在不偏离本申请的教导的范围下可在其中进行变形。

权利要求中使用的术语“包括”不排除其他元件或步骤。权利要求中使用的术语“一个”不排除多个的情况。单个处理器和其他单元可实现权利要求书中所引用的多个装置的功能。

Claims (9)

1.一种用于具有十字头和多个气缸的大型低速运行双冲程单流柴油发动机的排气阀装置，所述排气阀装置包括：

排气阀，所述排气阀能够在关闭位置和打开位置之间打开，其中，在所述关闭位置中排气阀的盘部搁置在所述发动机的气缸的气缸盖中的阀座上，在所述打开位置中排气阀的头部不搁置在阀座上以便所述气缸的燃烧室的扫气，所述排气阀因而在打开冲程和返回冲程中移动，

气弹簧，所述气弹簧可操作地连接至所述排气阀，并且通过所述气弹簧朝向所述关闭位置弹性地偏置所述排气阀，

液压致动器，所述液压致动器可操作地连接至所述排气阀的主轴，所述液压致动器包括收容在孔中的柱塞，并且在所述孔和所述柱塞之间限定致动室，以用于当所述致动室被增压时执行所述打开冲程并且当所述致动室连接至罐时允许所述排气阀执行返回冲程，

高压液压流体源，

用于液压流体的返回的罐，

电子控制液压控制阀，所述电子控制液压控制阀可操作地连接至电子控制单元；

所述致动室能够经由所述电子控制液压控制阀选择性地连接至所述高压液压流体源或所述罐，其特征在于，包括：

液压通道，所述液压通道将所述致动室连接至所述电子控制液压控制阀；

所述液压通道包括在所述排气阀的打开冲程的最后部分和返回冲程的第一部分期间起作用的流动限制，以及

旁路装置，所述旁路装置用于至少在所述返回冲程的第一部分期间旁路所述液压通道中的流动限制。

2.根据权利要求1所述的排气阀装置，其中，所述旁路装置包括旁路通道，所述旁路通道包括电子控制液压控制旁路阀。

3.根据权利要求1所述的排气阀装置，其中，所述流动限制通过所述柱塞中的窄孔形成。

4.根据权利要求1或2所述的排气阀装置，其中，所述流动限制包括所述柱塞中与设置在所述孔中的凸缘配合的一个或多个轴向定向的狭缝。

5.根据权利要求1或3所述的排气阀装置，其中，所述液压通道连接至所述致动室的侧壁中的端口或者经由所述致动室的末端或顶部的端口连接至所述致动室。

6.根据权利要求2所述的排气阀装置，进一步包括连接至所述电子控制液压控制阀和所述电子控制液压控制旁路阀的电子控制单元，并且所述电子控制单元被配置为在返回冲程的所述流动限制起作用的部分期间打开所述电子控制液压控制旁路阀。

7.根据权利要求2所述的排气阀装置，其中，所述电子控制液压控制旁路阀是所述电子控制液压控制阀的整体部分。

8.根据权利要求2所述的排气阀装置，其中，所述电子控制液压控制阀是比例类型滑阀，所述比例类型滑阀具有分配给所述电子控制液压控制旁路阀功能的一个端口和一个控制边缘。

9.根据权利要求1所述的排气阀装置，其中，由将所述柱塞的径向外表面连接至所述柱塞中的轴向凹部的径向通道形成所述流动限制，所述轴向凹部打开到所述致动室。