CN108049929A - 用于发动机制动系统的配气机构总成 - Google Patents

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Abstract

一种操作发动机排气制动系统的方法，所述方法包括：关闭排气歧管(39)中的阀(37)以在排气歧管(39)中产生背压；使液压间隙调节器(13)伸展以消除因排气门(7)响应排气歧管(39)中的所述背压打开而产生在配气机构总成(1)中的间隙；和打开该液压间隙调节器(13)中的卸压阀(80)以使液压流体自该液压间隙调节器(13)流出，从而使该液压间隙调节器(13)能回缩以使所述排气门(7)能关闭。

Description

用于发动机制动系统的配气机构总成
本申请为2013年4月19日提交的、申请号201380032209.X、名称为“液压间隙调节器”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于发动机制动系统的配气机构总成。
背景技术
典型的液压间隙调节器(HLA)包括含油腔和弹簧，该含油腔在外主体和滑动安装在外主体内的柱塞机构之间限定出，该弹簧布置成通过从外主体向外推动柱塞机构来扩大该腔以使HLA伸长。油经过单向阀流入该腔，但只能缓慢逸出该腔，例如经过紧密间隔的下泄面。因而，HLA能伸长以消除配气机构总成内的任何间隙，例如凸轮和滚子之间的间隙，但在伸长后，在该腔内的不可压缩的油给HLA提供了足够坚实的支承以在摇臂枢转时打开气门(即，不可压缩的油阻止柱塞机构被推回到外主体内，从而使HLA成为一个整体)。一般，HLA在单向阀的与第一腔相反的另一侧具有由柱塞机构限定的第二腔，第二腔与发动机供油机构流体连通。由发动机供油机构供应的油被保持在第二腔内并在HLA伸长时经该单向阀流入第一腔。
重型和中型柴油发动机经常使用发动机排气制动作为车辆辅助制动手段。典型的发动机排气制动系统包括设置在发动机排气歧管中的阀。在进行排气制动时，排气歧管中的阀关闭且发动机燃料供给中断。该关闭的阀引起排气歧管内的高背压，在排气冲程期间内作用于发动机内的每个活塞，从而产生负扭矩(即制动功率)以减缓车速。排气制动最常用于像卡车和公交车之类的大型车。
在排气歧管内产生的高背压常引起发动机气缸的排气门略微打开，即使是在气门致动器(如挺杆或摇臂)接合该气门的旋转排气凸轮的基圆时(即在排气门通常关闭的凸轮旋转时期中)。这种附加气门开启致使HLA不适合用在使用排气制动的发动机配气机构中。这是因为当气门在基圆位置打开时HLA将伸长，但不会及时再次收缩以在下一个发动机循环的排气行程之前允许气门再次关闭。
已知的结合发动机制动系统使用的配气机构对于配气机构中的机械间隙非常敏感且需要技术娴熟的技工定期维护。事实上，卡车发动机或公交车发动机每80000公里就要进行这样的维护，这并不少见，80000公里与约一百六十万公里的典型发动机寿命相比是相对短的距离。
人们期望提供一种改进的液压间隙调节器，优选是一种能用在与发动机排气制动系统连用的配气机构中的液压间隙调节器。
发明内容
根据本发明，提供一种如权利要求1所述的配气机构总成。
根据本发明，还提供一种如权利要求5所述的操作发动机制动系统的方法。
附图说明
图1是配气机构总成的示意图，其中一些部件以横剖视图来示出。
图2是HLA的示意横剖视图。
图3是HLA和凸轮轴的立体横剖视图。
图4是配气机构总成的立体示意图。
图5是阀升程与凸轮轴旋转的关系的曲线图。
图6是配气机构总成的示意图，其中一些部件以横剖视图来示出。
图7是示出图6的配气机构总成的一部分的示意图，其中HLA和凸轮轴以横剖视图视图来示出。
图8示出了图7的配气机构总成的HLA。
图9示出了用于启动图8的HLA中的卸压阀的部件。
具体实施方式
图1示出了实现本发明的配气机构总成1，该配气机构总成包括摇臂3、接合用于发动机(未显示)气缸9的一对排气门7的气门横臂5、推杆11、HLA 13和凸轮轴15。摇臂3可围绕摇臂轴17枢转运动地安装。摇臂3的第一端19包括连接至气门横臂5的居中的承窝23的第一球头21，摇臂3的第二端25包括连接至推杆11的端部承窝29的第二球头27。推杆11在其另一端包括连接至HLA 13的第三球头31。
凸轮轴15包括排气凸轮33，该排气凸轮具有基圆35和升程部(即凸轮凸角)37。在发动机运行期间，随着凸轮轴15旋转(如箭头所示)，升程轮廓37开始接合HLA 13，发动机随即进入发动机循环的排气冲程。升程轮廓37向上推动HLA 13，因而向上推动推杆11，从而引起摇臂3逆时针(从图1上看)转动，向下推动气门横臂5和这对排气门7以打开这对排气门7(即执行气门“升程”)。随着升程轮廓37的顶点脱离与HLA 13的接合，气门复位弹簧(未示出)开始关闭这对气门7(即这对气门7和气门横臂5从图面看向上移动，摇臂顺时针转动且推杆11和HLA被向下推动)。当基圆35再次接合HLA 13时，这对气门7完全关闭，排气门升程动作结束。本领域技术人员将认识到配气机构总成1是所谓的“5型”总成。
配气机构总成1用于与排气制动系统连用，该排气制动系统包括用于打开和控制排气歧管39的阀37。
参见图2，HLA 13包括中空的外主体40，该外主体包括用于接合凸轮33的平底端42和用于接纳推杆11的球头31的开口上端44。球头31借助第一保持夹46被保持在开口上端44内。HLA 13进一步包括第一内主体48和第二内主体52，第一内主体借助第二保持夹50保持在外主体40内的底端42处，第二内主体可滑动地安装在外主体40内的第一内主体48上方。安置在第二内主体52上的第三内主体53限定出球头31的承窝。
第一内主体48限定出阶梯孔54，该阶梯孔包括上部段54a和较窄的下部段54b。上部段54a内安放有弹簧56，该弹簧被布置成偏压第二内主体52远离第一内主体48。孔54连同在外主体40内在第一内主体48和第二内主体52之间限定出的空间58形成用于容纳加压油的腔60。HLA 13进一步配设有球阀64，该球阀包括由支座68保持的球66，该球通过弹簧70被偏压至封闭由第二内主体52的底部限定的孔72的位置。孔72将高压油腔60与由第二内主体52限定的第二油压腔74连通起来，第二油压腔充当储槽，其接收来自发动机供油机构(未示出)的、经由发动机缸体(未示出)中的供油通路和形成在外主体40中的供油孔75的油。
在使用中，如果在配气机构总成1的任何部件之间出现间隙(即空隙)，弹簧56就通过推动第二内主体52远离第一内主体48而伸长HLA 13的整个有效长度，以收紧配气机构总成2中的间隙。在该运动过程中，球阀64允许油自第二油腔74经孔72流至高压腔60，以使高压腔60保持充满加压油。球阀64阻止油从高压腔60回流至第二腔74。
腔60内的加压油是不可压缩的，因而使第一内主体48和第二内主体52在气门升程动作期间成为一个“整体”(即它们在气门打开时一起上移，在气门关闭时同样一起下移)。
迄今上述的HLA 13的组成部件和功能是常规的。在常规的液压间隙调节器中，高压腔内的油通过紧密间隔的下泄面(例如可能存在于第二内主体52的外表面和外主体40的内表面之间的下泄面)仅能非常缓慢地逸出。但在图1至图4的例子中，HLA 13的高压腔60配设有卸压阀80，配气机构总成1具有机构82(参见图2和图3)，该机构用于周期性打开卸压阀80以便在需要时允许油从腔60中快速流走从而使HLA 13能收缩。在优选例中，配气机构总成1被用于这样的发动机，即其控制发动机排气制动系统。在进行发动机制动时(即阀37被关闭)，在排气歧管39中产生的背压引起排气门7略微打开，即便HLA 13正接合凸轮33的基圆35。排气门17的这种略微打开造成在配气机构总成1中产生小间隙，并且就像常见的那样，HLA伸展以消除所述间隙。有利地，用于打开卸压阀80的机构82设置成在凸轮33旋转中的某时刻打开阀80(从而加压油流出高压腔60)以使HLA能针对发动机循环的下一个排气行程(即排气门7的下一个主升程)及时收缩(因而使气门7能在排气歧管和气缸中的压力平衡时关闭)。
在此例子中，卸压阀80包括提升阀83，该提升阀包括锥形阀头84、阀杆85和阀弹簧86。阀头84位于腔60内，在阀80关闭时，阀头84抵靠由第一内主体48在腔60底部限定出的阀座88，从而封闭孔90。在孔90的下方，第一内主体48限定出第二阶梯孔92，该第二阶梯孔包括直接位于孔90下方的第一部92a和较宽的第二部92b。阀杆85纵向延伸穿过孔92并穿过穿透外主体40底部形成的小孔94。阀弹簧86位于孔92的较宽部92b中并被设置成将阀80偏压至其闭合位置。
打开机构82包括致动件100，该致动件包括头部102和杆部104。凸轮33包括围绕整个中心周面形成的沟槽106(参见图3和图4)，致动件100位于形成在沟槽106底部某位置处的孔内。杆部104固定(如压配合)在孔中且头部102位于沟槽106内，其基底抵靠沟槽106底部。阀杆85的端部延伸入沟槽106，当阀处于闭合位置时，该端部略高于沟槽106底部。当凸轮轴旋转时，每转一圈就有一次使致动件100的头部102滑动接触阀杆85的端部，抵抗阀弹簧86的偏压地向上提升阀80而打开该阀，以使油从腔60向下流至孔108，从而经泄油导管108离开第一内主体48并经泄油导管110离开HLA 13，其中泄油导管110穿过外主体40侧壁形成。在头部102的顶点接触阀杆85时，阀80打开至顶点(即高点)。随着头部102的顶点脱离与阀杆85的接合，阀80在阀弹簧86作用下开始关闭，然后，随着头部102脱离与阀杆85的接合，阀80变成全闭。
阀80在发动机循环中打开的时刻由致动件100在凸轮33周缘上的位置来决定。因此，可以选择致动件100在凸轮33周缘上的定位(以及与气缸中活塞位置有关的气门7关闭正时)以适应任何某种发动机配置，以便给所述特定发动机配置提供期望的换气特性(即用于从排气歧管流进气缸的流的换气特性)。
现参见图5，示出当发动机在排气制动模式下运行时的气门升程与凸轮轴旋转的关系的曲线图(坐标图)。线200示出排气门7的升程，线210示出气缸的相应一对进气门(附图未示出)的升程，其它摇臂、推杆和HLA装置(均未示出)响应于安装在凸轮轴15上的进气凸轮(未示出)来控制这对进气门。竖线215示出气缸活塞排气冲程的上止点，竖线217示出活塞压缩冲程的上止点，竖线219示出上述上止点之间的活塞下止点。线200的第一凸部221示出在发动机循环的排气冲程期间排气门7的主升程，凸部223示出在随后的发动机循环的进气冲程期间进气门的主升程，线200的第二凸部225示出在随后的发动机循环的排气冲程期间排气门7的主升程。水平线227示出排气门7因关闭的排气制动阀37所产生的背压而略微打开的周期。在所述例子中，致动件100位于凸轮33的某位置上，该位置使致动件在发动机循环的主排气门升程即将开始时打开压力阀80(如箭头230所示)。因而，这允许排气门7在排气门升程开始前关闭。
图6至图9示出替代布置形式，在此，配气机构总成101包括可绕摇臂轴117枢转运动地安装的摇臂103。在摇臂103的一端119设有枢轴102，在该枢轴上可枢转地安装有接合发动机气缸9的一对排气门7的气门横臂115。在摇臂113的另一端125上有空腔114，在空腔中装有HLA 113。HLA113在其下端部包括一对相对的侧壁116(图中只能看见一个)，每个侧壁分别限定出用于容纳轴104的孔，在轴104上可旋转安装有用于接合安装在凸轮轴15上的排气凸轮33的滚子106。按照常规方式，随着凸轮33旋转，当升程轮廓接合滚子106时，摇臂绕轴117枢转以打开气门7。
HLA 113与上述的HLA 13相似，其与HLA 13对应的整体部件，包括卸压阀80，具有相同的附图标记。为了简便起见，将不再详述这些特征。在本例子中，油自发动机供油机构(未示出)经过穿过摇臂轴117的导管(未示出)和穿过摇臂103的导管105被供给至腔74。
在本例子中，用于启动卸压阀80的机构包括安装在轴104上的主体120和位于凸轮轴15上的一对菌形件122(图中只能看见一个)，该菌形件在与轴15的旋转轴线平行的线上在凸轮33的基圆35两侧各有一个。如图9所示，主体120包括环形部段124、自环形部段124向下延伸且各自具有凸角端128的一对相对的侧部126a、126b以及跨越环形部段124的直径延伸的顶部段130。每个侧部126a、126b分别限定出孔132，轴104延伸穿过该孔132，从而主体被布置成顶部130面对且紧邻阀杆露出端，且滚子106位于侧壁126a和126b之间。每个菌形件122包括位于在凸轮轴15中形成的孔内的杆部122a和抵靠凸轮轴15的头部122b。凸轮轴每转一圈，就有一次使头部122b滑动接合凸角端128，将主体120自休止位置向上顶起以使顶部段130推动打开该阀80。设有弹簧134，其将主体120偏压回至其休止位置。
当头部122b的顶点接触凸角端128时，阀80打开至顶点(即高点)。随着头部122b的顶点脱离与凸角端128的接合，弹簧134推动主体120回到其休止位置，以允许阀80在阀弹簧86的作用下关闭。
在本例子中，因为HLA 13在摇臂103内在摇臂凸轮侧，所以不需要设置否则通常会位于气门横臂上方的气门间隙调节螺钉，因此，气门横臂115可由冲压金属板形成，与摇臂一体成型，保证了成本节约。
在如下的条款中公开了附加的实施例。
1.一种用于调节配气机构总成中的间隙的液压间隙调节器，所述液压间隙调节器包括：
第一主体；
相对于所述第一主体往复滑动地安装的第二主体；
第一偏置机构，其被偏压而移动所述第二主体以伸展所述液压间隙调节器；
在所述第一主体和第二主体之间的腔，用于响应所述第二主体的移动而经由液压流体输入阀接收液压流体以伸展所述液压调节器；
其特征是，还包括卸压阀，该卸压阀可操作以从所述腔排出流体而使所述第二主体能移动，以使所述液体间隙调节器回缩。
2.根据条款1所述的液压间隙调节器，其中所述卸压阀包括阀头、阀杆和第二偏置机构，其中该阀能响应施加于所述阀杆上的力地从闭合位置运动至打开位置，在所述闭合位置上所述阀头密封所述腔中的孔，在所述打开位置上所述孔是未密封的，其中所述第二偏置机构将所述阀偏置向所述闭合位置。
3.根据条款2所述的液压间隙调节器，其中，所述阀杆的一端伸出所述第二主体外。
4.一种配气机构总成，包括根据条款1至3中之一所述的液压间隙调节器和用于打开所述卸压阀的致动机构。
5.根据条款4所述的配气机构总成，所述配气机构总成包括凸轮轴和安装在所述凸轮轴上的凸轮，其中所述致动机构至少部分地设置在所述凸轮上。
6.根据条款4或5所述的配气机构总成，其中，所述凸轮用于接合所述液压间隙调节器的表面，所述致动机构包括用于随着所述凸轮轴的旋转而周期性接触所述卸压阀以启动所述卸压阀的构件。
7.根据条款6所述的配气机构总成，其中，所述凸轮包括沿所述凸轮的基圆形成的沟槽，并且所述构件位于所述槽内。
8.根据条款5所述的配气机构总成，其中，所述构件包括固定在所述沟槽的底部中的孔内的杆部和用于接触所述卸压阀的头部。
9.根据条款5所述的配气机构总成，其中，所述致动机构包括致动主体，该致动主体随着所述凸轮轴的旋转被周期性顶升至与所述卸压阀接合以启动所述卸压阀。
10.根据条款9所述的配气机构总成，其中，进一步包括摇臂、安装在凸轮轴上的凸轮和安装在轴上用于接合该凸轮的摇臂滚子，该致动主体通过该轴支承在第一位置上，并且随着所述凸轮轴的旋转，该致动主体通过安置在该凸轮轴上的至少一个致动件被顶离第一位置以启动所述卸压阀。
11.根据条款10所述的配气机构总成，其中，所述液压间隙调节器由所述摇臂承载。
12.根据条款4至11之一所述的配气机构总成，其与排气制动系统结合使用，其中该液压间隙调节器用于调节在配气机构中在排气门和排气凸轮之间的间隙，该排气凸轮安装在凸轮轴上并与排气门关联，其中当所述排气制动系统启动时，该排气门通过排气歧管背压被打开，该液压间隙调节器响应于气门开启而伸展，并且该致动机构被设置成打开该卸压阀以使该液压间隙调节器能回缩，从而允许打开的排气门在该排气凸轮引起排气门升程之前关闭。
13.一种操作根据条款1至3之一所述的液压间隙调节器的方法，所述方法包括打开所述卸压阀以从所述腔排出流体，从而使所述第二主体能移动以使所述液压间隙调节器回缩。
14.一种操作发动机排气制动系统的方法，所述方法包括：
关闭排气歧管中的阀以在排气歧管中产生背压；
使液压间隙调节器伸展以消除因排气门响应排气歧管中的所述背压打开而产生在配气机构中的间隙；和
打开该液压间隙调节器中的卸压阀以使液压流体自该液压间隙调节器流出，从而使该液压间隙调节器能回缩以使所述排气门能关闭。
15.根据条款14所述的方法，其中，所述卸压阀打开的时机由至少部分布置在所述配气机构的凸轮或凸轮轴上的致动机构来控制。
以上实施例应被理解为只是本发明的示范例。特别是，尽管所述的本发明实施例被描述成结合发动机排气制动系统使用，但人们将会理解这并不是必须的且本发明的其它实施例可以不包含发动机排气制动系统。可以想到本发明的其它实施例。应该理解，关于任何一个实施例描述的任何特征可单独使用或可与所述的其它特征组合使用，并且也可与任何其它实施例的一个或多个特征或任何其它实施例的任何组合来组合使用。另外，也可在不超出所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下采用以上未描述的等同和修改。

Claims (5)

1.一种用于发动机制动系统的配气机构总成(1)，所述配气机构总成(1)包括：
用于调节所述配气机构总成(1)中的间隙的液压间隙调节器(13)，所述液压间隙调节器(13)包括：
第一主体(48)；
相对于所述第一主体(48)往复滑动地安装的第二主体(52)；
第一偏置机构(56)，其被偏压而移动所述第二主体(52)以伸展所述液压间隙调节器(13)；
在所述第一主体(48)和第二主体(52)之间的腔(60)，用于响应所述第二主体(52)的移动而经由液压流体输入阀(64)接收液压流体以伸展所述液压调节器(13)；
卸压阀(80)，该卸压阀可操作以从所述腔(60)排出流体而使所述第二主体能移动，以使所述液体间隙调节器(13)回缩；
其中所述配气机构总成(1)还包括用于打开所述卸压阀(80)的致动机构(82)；
其中该液压间隙调节器(13)用于调节在配气机构总成(1)中在排气门(7)和排气凸轮(33)之间的间隙，该排气凸轮安装在凸轮轴上并与排气门(7)关联，其中当所述排气制动系统启动时，该排气门(7)通过排气歧管背压被打开，该液压间隙调节器(13)响应于排气门(7)开启而伸展，并且该致动机构(82)被设置成打开该卸压阀(80)以使该液压间隙调节器(13)能回缩，从而允许打开的排气门(7)在该排气凸轮(33)引起排气门(7)升程之前关闭。
2.根据权利要求1所述的配气机构总成(1)，其中，所述卸压阀(80)包括阀头(84)、阀杆(85)和第二偏置机构(86)，其中该卸压阀(80)能响应施加于所述阀杆(85)上的力地从闭合位置运动至打开位置，在所述闭合位置上所述阀头(84)密封所述腔(60)中的孔(90)，在所述打开位置上所述孔(90)是未密封的，其中所述第二偏置机构(86)将所述卸压阀(80)偏置向所述闭合位置。
3.根据权利要求2所述的配气机构总成(1)，其中，所述阀杆(85)的一端伸出所述第二主体(52)外。
4.根据在前任一项权利要求所述的配气机构总成，其中，所述排气凸轮(33)用于接合所述液压间隙调节器(13)的表面，所述致动机构(82)包括用于随着所述凸轮轴的旋转而周期性接触所述卸压阀(80)以启动所述卸压阀(80)的构件。
5.一种操作发动机排气制动系统的方法，所述方法包括：
关闭排气歧管(39)中的阀(37)以在排气歧管(39)中产生背压；
使液压间隙调节器(13)伸展以消除因排气门(7)响应排气歧管(39)中的所述背压打开而产生在配气机构总成(1)中的间隙；和
打开该液压间隙调节器(13)中的卸压阀(80)以使液压流体自该液压间隙调节器(13)流出，从而使该液压间隙调节器(13)能回缩以使所述排气门(7)能关闭。
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