CN105683515A - 发动机制动间隙调节器装置及方法 - Google Patents

发动机制动间隙调节器装置及方法 Download PDF

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CN105683515A CN201480040400.3A CN201480040400A CN105683515A CN 105683515 A CN105683515 A CN 105683515A CN 201480040400 A CN201480040400 A CN 201480040400A CN 105683515 A CN105683515 A CN 105683515A
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Abstract

提供包括联接至摇杆的间隙构件的压缩制动装置以及方法。当所述摇杆位于下位置时所述间隙构件具有迫使阀开放的第一位置。制动器还包括至少部分地限定在所述摇杆内的空动气缸。所述气缸被朝最大内部位移容积的位置偏压。所述空动气缸具有第一操作模式，在该第一操作模式中，所述空动气缸允许其中的压缩从而使得所述摇杆开放排气阀的能力随所述间隙构件的位置而变。所述空动气缸具有第二操作模式，在该第二操作模式中，所述空动气缸阻滞其中的压缩从而使得所述摇杆开放排气阀的能力独立于所述间隙构件的位置。

Description

发动机制动间隙调节器装置及方法
交叉援引或相关申请
本申请要求2013年7月29日递交的序列号为61/859,598的美国临时专利申请的优先权，特地通过援引将其公开内容结合于此。
背景技术
本公开涉及内燃机中的排气阀致动机构以及与排气阀致动机构关联的发动机制动间隙调节器装置。
发动机制动器或发动机压缩制动器利用发动机气缸中的气体的压缩和膨胀以借助与发动机气缸中的活塞关联的开放阀与封闭阀在适当时间引入对活塞移动的阻力。为了使发动机制动恰当地发挥作用，传统系统利用多种特有部件并且需要一定精度的公差。
结合附图查看，根据以下示例性实施方式的详细描述，本公开的实施方式的优势及特征会更显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的一个示例性实施方式的发动机制动间隙调节器装置的视图。
图2是在致动排气阀的位置，图1的发动机制动间隙调节器装置的视图。
图3是在压缩制动器被致动的情况下，图1的发动机制动间隙调节器装置的视图。
具体实施方式
根据一个实施方式，提供一种压缩制动器。该制动器包括摇杆，该摇杆可绕摇杆轴枢转以选择性地将排气阀推动到开放状态。摇杆具有下位置、上位置以及多个居于下位置与上位置之间的位置。制动器还包括联接至摇杆的间隙构件。间隙构件可构造成相对于摇杆限定多个位置。间隙构件具有第一位置，当摇杆位于下位置时，该第一位置迫使阀开放。该制动器还包括至少部分地限定在摇杆内的空动气缸。该气缸被朝最大内部位移容积位置偏压。该空动气缸具有第一操作模式，在该第一操作模式中，空动气缸允许其中的压缩从而使得摇杆开放排气阀的能力随间隙构件的位置而变。空动气缸具有第二操作模式，在该第二操作模式中，空动气缸阻滞其中的压缩，从而使得摇杆开放排气阀的能力独立于间隙构件的位置。
在另一实施方式中，提供一种压缩制动机构，该压缩制动机构包括：能操作成选择性地接合发动机阀的摇杆；间隙构件，该间隙构件具有限定摇杆移动与发动机阀移动之间的间隙的多个设置；以及布置在所述间隙构件与所述发动机阀之间的空动机构，所述空动机构具有第一操作模式与第二操作模式，所述第一操作模式提供随所述间隙构件的设置而变的开放发动机阀的能力，所述第二操作模式提供独立于所述间隙构件的设置开放发动机阀的能力。
在另一实施方式中，提供一种操作内燃发动机上的排气阀的方法，该方法包括：提供空动气缸，该空动气缸至少部分地位于能操作成使所述排气阀开放的摇杆内；提供间隙构件以限定所述空动气缸的活塞的最大行程，所述最大行程限定所述空动气缸的第一内部容积；提供位于所述摇杆内的密封阀以选择性地密封及开放所述空动气缸的内部容积；当所述空动气缸的内部容积是大于由所述间隙构件限定的所述第一内部容积的第二内部容积时，封闭所述密封阀，从而密封所述空动气缸内的流体；所述摇杆在所述密封阀封闭的情况下旋转以迫使所述排气阀开放；开放所述密封阀以从所述空动气缸释放流体；以及所述摇杆在所述密封阀开放的情况下旋转，使得所述空动气缸采取所述第一内部容积以迫使所述排气阀开放。
在再一实施方式中，提供一种调节运行的内燃发动机上的排气阀与摇杆之间的间隙的方法，该方法包括：提供摇杆，该摇杆具有限定所述摇杆与所述排气阀之间的第一间隙量的第一间隙构件，所述第一间隙量限定所述摇杆的向下行程中使所述排气阀开放的第一点；提供间隙变化构件，该间隙变化构件限定所述摇杆与所述排气阀之间的第二间隙量，该第二间隙量小于所述第一间隙量，所述第二间隙量限定所述摇杆的向下行程中使所述排气阀开放的第二点，该第二点高于所述第一点；以及在所述发动机的一个循环内在所述第一间隙量与所述第二间隙量之间切换。
参照图1，示出内燃机的一部分，并且内燃发动机的这部分总体由10表示。发动机10包括发动机制动器或发动机压缩制动器，此发动机制动器或发动机压缩制动器在被致动时提供阻滞发动机10的曲轴(未示出)移动的能力。发动机压缩制动器在诸如可能会与车轮结合的摩擦制动器容易过热或很快磨损的多种情形中提供重要能力。这些情形包括高载荷以及陡坡。尽管发动机压缩制动器提供重要的能力，但是这些发动机压缩制动器是昂贵而复杂的，从而需要附加部件以及精确的部件公差。本公开的发动机制动器包括具有间隙调节器装置或机构的排气阀致动机构，该间隙调节器装置或机构提供减少与发动机压缩制动器关联的部件的数量的能力以及减少与美国专利6253730号公报(该专利的全部内容通过援引结合于此)中公开的发动机压缩制动器关联的某些部件的公差的能力。
发动机10包括：具有摇杆本体14的摇杆组件12；借助摇杆组件12的动作而移动的排气阀16；延伸穿过摇杆本体14的控制轴18；可旋转的凸轮轴20；以及发动机本体22。摇杆组件12的功能是控制或致动排气阀16。因此，摇杆组件12是排气阀致动机构的一部分。摇杆组件12包括复位阀24、间隙调节器装置26、压缩制动器或者发动机制动器液压缸或者发动机制动活塞28、以及轴承30。复位阀24包括复位销32、制动销34以及复位构件或者复位球36，复位销32、制动销34以及复位构件或者复位球36中的每一者至少部分定位在形成于摇杆本体14中的复位阀腔38中。复位阀腔38包括复位阀座86，当复位阀24被致动时，该复位阀座为复位球36提供匹配面。复位阀24还可以包括偏压弹簧40以及位于偏压弹簧40和复位球36之间的偏压弹簧压罩42。在发动机10正常制动操作或者说非压缩制动操作过程中，偏压弹簧40与偏压弹簧压罩42朝复位销32的近端偏压复位球36，从而使复位球36接触复位销32。因为此接触防止复位球36接触复位阀座86，所以流体能够朝发动机制动活塞28流过复位球36。复位阀24在独立于间隙调节器装置26的位置时发挥功能以使排气阀16开闭，下文中进一步解释。间隙调节器装置26包括远端84以及螺纹外表面74。发动机制动活塞28位于形成在摇杆本体14中并具有本体腔纵轴线46的本体腔44中。发动机制动活塞28包括具有球形形状的部分48，在该部分上定位有活塞靴50，该活塞靴具有匹配的球形形状以及靴接触面52，该靴接触面接触排气阀16的近端54。靴接触面52可以是平面，近端54与靴接触面52的平面匹配。发动机制动活塞28包括形成活塞腔58的内表面56。内表面56包括内部远端面70，该内部远端面沿与本体腔纵轴线46成可以是90度角的方向延伸。活塞偏压弹簧82位于摇杆本体14与内部远端面70之间，并且发挥功能以朝活塞靴50偏压发动机制动活塞28，从而将活塞靴50偏压成接触排气阀16，该排气阀16被排气阀弹簧(未示出)偏压到图1中所示的位置。间隙调节器装置26沿本体腔纵轴线46经过形成在摇杆本体14中的螺纹通道60延伸到本体腔44中，然后延伸到活塞腔58中。可沿本体腔纵轴线46调节间隙调节器装置26，并且该间隙调节器装置借助保险螺母或锁紧螺母62被固定就位。如下文进一步描述的，在发动机10正常操作过程中，间隙调节器装置28发挥功能以致动排气阀16。轴承30定位在摇杆本体14上并接触凸轮轴20。在发动机10操作过程中，凸轮轴20旋转，从而致使摇杆组件12绕控制轴18枢轴摆动。
控制轴18包括控制轴油通道64，该控制轴油通道与形成在摇杆本体14中的第一摇杆油通道66连接，该第一摇杆油通道流体连接至复位阀腔38。摇杆本体14还包括第二摇杆油通道68，该第二摇杆油通道在复位阀腔38与本体腔44之间延伸，从而将复位阀腔38流体连接至本体腔44。为各种发动机功能(例如，润滑)提供油压的发动机油泵(未示出)也对流到控制轴油通道64中的油提供压力，流到控制轴油通道64中的油进而流到第一摇杆本体油通道66中。在正常的发动机操作状态下，控制轴油通道64以及第一摇杆本体油通道66中的油对流体连接至控制轴油通道64和第一摇杆本体油通道66的各种部件提供润滑。在发动机压缩制动过程中，这些通道对摇杆组件的某些部件提供控制功能，下文进一步描述。
在装配发动机10的过程中设定间隙调节器装置26的纵向位置，并且由于确定排气阀16需要按经验开放的距离的能力，通过自动化的过程能容易地实现间隙设定。在摇杆组件12位于图1中所示位置并且保险螺母62位于允许间隙调节器装置26移动的位置的情况下，间隙调节器装置26被朝发动机制动活塞28的内部远端面70纵向向下驱动或者移动。一旦间隙调节器装置26接触发动机制动活塞28的内部远端面70，使间隙调节器装置26移动的驱动扭矩就会非线性地增大，该非线性增大的驱动扭矩表示间隙调节器装置26已经接触发动机制动活塞28的内部远端面70。一旦自动化装配机构(未示出)检测到间隙调节器装置26与内部远端面70之间的接触，就使间隙调节器装置26从发动机制动活塞28的内部远端面70纵向移开预定的量。一旦间隙调节器装置26完成预定量的移动，就将保险螺母62抵接摇杆本体14的保险螺母接触面72固定，从而将间隙调节器装置26锁定在固定位置。在该示例性实施方式中，间隙调节器装置26包括螺纹外表面74，该螺纹外表面与形成在摇杆本体14的螺纹通道60中的相似螺纹匹配，并且使间隙调节器装置26绕本体腔纵轴线46旋转，这会使间隙调节器装置26沿本体腔纵轴线46纵向移动，借此实现间隙调节器装置26的纵向移动。设定间隙调节器装置26的位置的这种能力减小了制造摇杆本体14过程中所需的公差，而间隙调节器装置26的位置确定了排气阀16何时被致动。
在发动机10正常操作过程中，当凸轮轴20旋转时，凸轮轴20接触摇杆组件轴承30。凸轮轴20包括凸轮轮廓76，该凸轮轮廓使摇杆组件12绕控制轴18枢轴摆动。在该示例性实施方式中，凸轮轴20的凸轮轮廓76被示成凸轮轴20每一转仅具有一个升程。应理解的是，凸轮轴20能具有任一数量的升程以实现多种性能条件，这些性能条件包括对废气排放的控制。复位销32包括凹口、底切或者接合特征78，其在发动机10正常操作过程中被制动销34接合。制动销34的位置由偏压弹簧机构(未示出)维持，直到螺线管或其它致动机构(未示出)使制动销34移动至制动销34脱离复位销32的位置，这允许复位销32朝形成在发动机本体22上的接触垫80移动，如图3中所示，这允许复位阀24封闭，下文进一步描述。
当摇杆组件12通过轴承30与凸轮轮廓76接触而沿逆时针方向旋转时，如图2中所示，发动机制动活塞28压缩活塞偏压弹簧82直到发动机制动活塞28的内部远端面70接触间隙调节器装置26。排气阀16的此致动有时被称作空动。摇杆组件12的进一步逆时针运动使排气阀16移动，从而致使排气阀16开放，排气阀16的开放允许废气以公知方式从发动机本体22逸出。凸轮轴20的凸轮轮廓76被构造成使间隙调节器装置26朝发动机制动活塞28的内部远端面70快速移动直到间隙调节器装置26的远端84接近发动机制动活塞28的内部远端面70，此刻凸轮轮廓76使间隙调节器装置26的速度降低，从而使间隙调节器装置26与发动机制动活塞28的内部远端面70的冲击最小化。通过减小此冲击，延长了间隙调节器装置26和发动机制动活塞28的寿命，并且提高了间隙调节器装置26和发动机制动活塞28的可靠性。
如图3中所示，当发动机发挥制动功能时，制动销34移动成脱离接合特征78，从而允许复位销32朝发动机本体22的接触垫80纵向移动。存在于摇杆油通道66与复位阀腔38中的油压朝接触垫80纵向推动复位销32，这允许复位阀球36借助偏压弹簧40的作用朝复位阀座86移动并接触该复位阀座，从而截留第二摇杆油通道68与本体腔44中的油。在油被截留在第二摇杆油通道68与本体腔44中的情况下，发动机制动活塞28不能随摇杆组件12沿逆时针方向移动而移动，因为发动机制动活塞28不能压缩被截留的油，因此摇杆组件12的移动致使发动机制动活塞28通过间隙调节器装置26与发动机制动活塞28的内部远端面70接触而比其他情形下会发生的更快地移动排气阀16。为了解除发动机压缩制动，在复位销32通过与接触杆80接触而朝复位球36移动时，制动销34沿其轴线移动以与复位销32中的凹口78接合。当复位销32离开复位阀座86时，被发动机制动活塞压缩的油能够从本体腔44流到第二摇杆油通道68中，然后通过复位阀腔流到第一摇杆油通道66中，进而流到控制轴油通道64中，从而允许发动机制动活塞28朝间隙调节器26移动，恢复摇杆组件12的正常操作或者说非制动操作。
因此，与复位阀24结合的间隙调节器装置26允许摇杆组件12中结合如下功能：在发动机10的操作过程中提供排气阀16的移动；以及在发动机制动事件中提供排气阀16移动的不同正时。通过在摇杆组件12中结合两种功能，在为发动机10提供发动机压缩制动的同时明显减少了发动机10的成本与复杂性。
尽管示出并且描述了本公开的多种实施方式，但是要理解，这些实施方式不限于此。本领域的普通技术人员可以变更、变型以及进一步应用这些实施方式。因此，这些实施方式不限于在先所示以及所描述的细节，而是还包括所有这些变更以及变型。

Claims (25)

1.一种压缩制动器，该压缩制动器包括：
摇杆，该摇杆能绕摇杆轴枢转以选择性地将排气阀推动到开放状态，该摇杆具有下位置、上位置以及居于所述下位置和所述上位置之间的多个位置；
联接至所述摇杆的间隙构件，所述间隙构件能构造成相对于所述摇杆限定多个位置，当所述摇杆位于所述下位置时所述间隙构件具有迫使所述排气阀开放的第一位置；以及
至少部分地限定在所述摇杆内的空动气缸，所述空动气缸被朝最大内部位移容积的位置偏压，所述空动气缸具有第一操作模式，在该第一操作模式中，所述空动气缸允许其中的压缩，从而使得所述摇杆开放排气阀的能力随所述间隙构件的位置而变，所述空动气缸具有第二操作模式，在该第二操作模式中，所述空动气缸阻滞其中的压缩，从而使得所述摇杆开放排气阀的能力独立于所述间隙构件的位置。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述空动气缸的所述第二操作模式是发动机压缩制动模式，并且所述空动气缸的所述第一操作模式是发动机非压缩制动模式。
3.根据权利要求1所述的发动机，该发动机还包括位于所述摇杆内的密封阀，当该密封阀在被封闭时将所述空动气缸置于所述第二操作模式。
4.根据权利要求3所述的发动机，其中，所述密封阀被朝封闭位置偏压。
5.根据权利要求3所述的发动机，其中，所述密封阀包括致动器，当所述摇杆处于所述下位置时，所述致动器抵接发动机的一部分以将所述密封阀置于开放位置并且将所述空动气缸置于所述第二操作模式。
6.根据权利要求3所述的发动机，该发动机还包括将所述密封阀保持在开放位置的锁定件。
7.根据权利要求6所述的发动机，该发动机还包括选择性地释放所述锁定件的螺线管。
8.一种压缩制动机构，该压缩制动机构包括：
能操作成选择性地接合发动机阀的摇杆；
间隙构件，该间隙构件具有限定摇杆移动与发动机阀移动之间的间隙的多个设置；以及
布置在所述间隙构件与所述发动机阀之间的空动机构，所述空动机构具有第一操作模式与第二操作模式，所述第一操作模式提供随所述间隙构件的设置而变的开放发动机阀的能力，所述第二操作模式提供独立于所述间隙构件的设置开放发动机阀的能力。
9.根据权利要求8所述的压缩制动机构，该压缩制动机构还包括发动机阀，所述间隙构件对该发动机阀起作用，其中所述发动机阀是排气阀，并且所述第二操作模式提供发动机压缩制动。
10.根据权利要求8所述的压缩制动机构，该压缩制动机构还包括位于所述摇杆内的至少一个密封阀，所述至少一个密封阀能操作成使得所述空动机构的所述第二操作模式截留所述摇杆的一部分内的流体。
11.根据权利要求10所述的压缩制动机构，其中，流体的所述截留防止所述空动机构的运动损失。
12.根据权利要求10所述的压缩制动机构，该压缩制动机构还包括锁定件，该锁定件能操作成将所述空动机构保持在所述第一操作模式。
13.根据权利要求12所述的压缩制动机构，其中，所述密封阀被偏压至与所述第二操作模式对应的封闭位置，并且释放由所述锁定件提供的所述保持的操作允许所述密封阀的偏压采取所述封闭位置。
14.根据权利要求13所述的压缩制动机构，该压缩制动机构还包括由所述锁定件选择性锁定的复位销，所述复位销具有延伸到所述摇杆的外部的第一部分，施加至所述第一部分的力迫使所述密封阀开放。
15.根据权利要求8所述的压缩制动机构，其中，所述空动机构包括气缸，所述第一操作模式允许流体离开所述气缸，所述第二操作模式防止流体离开所述气缸。
16.根据权利要求15所述的压缩制动机构，其中，所述间隙构件对所述气缸的行程提供限制。
17.根据权利要求15所述的压缩制动机构，其中，所述间隙构件对所述气缸的最小内部容积提供限制。
18.根据权利要求8所述的压缩制动机构，其中，所述压缩制动机构能在四冲程发动机上操作，其中，所述空动机构在排气冲程期间处于所述第一操作模式，并且在处于所述第二操作模式时，所述空动机构释放压缩冲程期间压缩的流体。
19.根据权利要求8所述的压缩制动机构，其中，所述压缩制动机构是内燃发动机的一部分。
20.一种操作内燃发动机上的排气阀的方法，该方法包括：
提供空动气缸，该空动气缸至少部分地位于能操作成使所述排气阀开放的摇杆内；
提供间隙构件以限定所述空动气缸的活塞的最大行程，所述最大行程限定所述空动气缸的第一内部容积；
提供位于所述摇杆内的密封阀以选择性地密封及开放所述空动气缸的内部容积；
当所述空动气缸的内部容积是大于由所述间隙构件限定的所述第一内部容积的第二内部容积时，封闭所述密封阀，从而密封所述空动气缸内的流体；
所述摇杆在所述密封阀封闭的情况下旋转以迫使所述排气阀开放；
开放所述密封阀以从所述空动气缸释放流体；以及
所述摇杆在所述密封阀开放的情况下旋转，使得所述空动气缸采取所述第一内部容积以迫使所述排气阀开放。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述摇杆在所述密封阀封闭的情况下旋转会致使所述排气阀开放。
22.一种调节运行的内燃发动机上的排气阀与摇杆之间的间隙的方法，该方法包括：
提供摇杆，该摇杆具有限定所述摇杆与所述排气阀之间的第一间隙量的第一间隙构件，所述第一间隙量限定所述摇杆的向下行程中使所述排气阀开放的第一点；
提供间隙变化构件，该间隙变化构件限定所述摇杆与所述排气阀之间的第二间隙量，该第二间隙量小于所述第一间隙量，所述第二间隙量限定所述摇杆的向下行程中使所述排气阀开放的第二点，所述第二点高于所述第一点；以及
在所述发动机的一个循环内在所述第一间隙量与所述第二间隙量之间切换。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述间隙变化构件包括液压活塞。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述液压活塞包括位移，所述位移由所述第一间隙构件限制以限定第一位移。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第二间隙量由所述液压活塞的第二位移限定，该第二位移大于所述第一位移。
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