CN114810373A - 用于重型发动机的集成辅助空气系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于重型发动机的集成辅助空气系统。系统包括界定入口和出口的阀主体。入口构造成流体地联接到发动机的气缸。出口构造成流体地联接到压缩空气罐。压力限制阀定位在阀主体内，经由入口与气缸流体接收连通。压力限制阀构造成在第一气缸的压缩冲程的第一部分期间允许流体从气缸流到压缩空气罐。

Description

用于重型发动机的集成辅助空气系统

本申请是申请日为2017年7月10日，申请号为201710556641.9，发明名称为“用于重型发动机的集成辅助空气系统”的申请的分案申请。

技术领域

本公开通常涉及内燃发动机系统的领域。

背景技术

某些发动机系统(例如，用于重型卡车的发动机系统)包括空气压缩机，该空气压缩机联接到压缩空气供应罐，以产生和存储压缩空气。存储在压缩空气供应罐中的压缩空气用于运行各种交通工具部件，例如，空气制动器、空气悬架系统以及其它辅助空气系统。

发明内容

一个示例性实施方案涉及包括阀主体的系统，该阀主体界定入口和出口。入口构造成流体地联接到发动机的气缸。出口构造成流体地联接到压缩空气罐。压力限制阀定位在阀主体内，经由入口与气缸流体接收连通。压力限制阀被构造成允许在气缸的压缩冲程的第一部分期间流体从气缸流动到压缩空气罐。

所述压力限制阀还构造成在所述气缸的排气冲程的第二部分期间允许流体从所述气缸流到所述压缩空气罐。

所述系统还包括止回阀，所述止回阀定位在所述阀主体内，与所述压力限制阀流体接收连通，所述止回阀构造成防止流体从所述压缩空气罐回流至所述气缸。

所述压力限制阀包括：提动阀芯；以及第一弹簧，其构造成响应于所述气缸中的第一压力小于预定压力而迫使所述提动阀芯远离由所述阀主体界定的第一阀座，以使流体能够流过所述压力限制阀。

所述提动阀芯构造成响应于所述第一压力大于所述预定压力而接合所述第一阀座，以阻挡流体流过所述压力限制阀。

所述阀主体界定通气口，所述通气口流体地联接外部环境和所述提动阀芯定位到其中的腔。

所述通气口使流体能够从所述外部环境流到所述提动阀芯的下游面，使得所述第一压力相对于所述外部环境的第三压力被确定。

所述入口是第一入口，所述出口是第一出口，所述气缸是第一气缸，所述压力限制阀是第一压力限制阀，并且所述压缩冲程是第一压缩冲程，其中，所述阀主体还界定第二入口和第二出口，所述第二入口构造成流体地联接到所述发动机的第二气缸，并且所述第二出口构造成流体地联接到所述压缩空气罐；且其中，所述系统还包括定位在所述阀主体内的第二压力限制阀，所述第二压力限制阀经由所述第二入口与所述第二气缸流体接收连通，所述第二压力限制阀构造成在所述第二气缸的第二压缩冲程的第一部分期间允许流体从所述第二气缸流到所述压缩空气罐。

所述气缸是第一气缸且所述压缩冲程是第一压缩冲程，其中，所述入口还构造成流体地联接到所述发动机的第二气缸；以及其中，所述压力限制阀还构造成在所述第二气缸的第二压缩冲程的第一部分过程中允许流体从所述第二气缸流到所述压缩空气罐。

另一个示例性实施方案涉及包括第一阀的系统，该第一阀构造成流体地联接到发动机的气缸。第一阀构造成响应于气缸中的相对于第一阀外部的第二压力的第一压力小于预定压力而允许流体流过该第一阀。第二阀与第一阀流体接收连通，并定位在第一阀的下游。第二阀构造成响应于第二阀上游的第三压力大于第二阀下游的第四压力而允许流体流过该第二阀。

所述第一阀包括：提动阀芯；以及第一弹簧，其构造成响应于所述第一压力小于所述预定压力而迫使所述提动阀芯远离由所述系统的阀主体界定的第一阀座，以使流体能够流过所述第一阀。

所述提动阀芯构造成响应于所述第一压力大于所述预定压力而接合所述第一阀座，以阻挡流体流过所述第一阀。

所述阀主体界定入口和出口，所述入口构造成流体地联接到发动机的气缸，且所述出口构造成流体地联接到压缩空气罐，其中，所述第一阀定位在所述阀主体内，经由所述入口与所述气缸流体接收连通，且其中，所述第二阀定位在所述阀主体内，与所述第一阀流体接收连通。

所述阀主体界定通气口，所述通气口流体地联接外部环境和所述提动阀芯定位在其中的腔。

所述通气口使流体能够从所述外部环境流到所述提动阀芯的下游面，使得所述第一压力相对于所述第二压力被确定。

另一个示例性实施方案涉及一种系统，该系统包括发动机，该发动机包括多个气缸。该系统还包括压缩空气罐。阀组件可操作地联接到多个气缸的第一气缸和压缩空气罐中的每一个。阀组件被构造成响应于以下而允许空气流从第一气缸流到压缩空气罐：(1)第一气缸中的第一压力小于预定阈值压力，和(2)第一压力超过压缩空气罐中的第二压力。

所述发动机包括气缸盖，所述气缸盖界定构造成使孔口和所述第一气缸流体联接的通道。

所述发动机包括可操作地联接到所述第一气缸的第一阀和可操作地联接到第二气缸的第二阀，且其中，所述第一阀相对于所述第二阀沿所述第一气缸的中心轴线偏移，使得由所述第一气缸和所述通道界定的第一间隙容积等于由所述第二气缸界定的第二间隙容积。

所述第一气缸被构造成经历点火周期。

所述多个气缸中的每一个被构造成以相同的阀循环和点火参数运行。

当结合附图时，这些和其它的特征连同其运行的组织和方式将从以下详细描述中变得明显，其中贯穿下文描述的若干附图，相同的元件具有相同的标记。

附图说明

在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个实施方式的细节。本公开的其它特征、方面和优点根据说明书、附图以及权利要求将变得明显。

图1是根据示例性实施方案的包括发动机和集成辅助空气系统的发动机系统的示意图。

图2是图1的集成辅助空气系统的阀组件的横截面视图。

图3是图1的发动机和图1和图2的阀组件的局部横截面视图。

图4是图1和图3的发动机的另一个局部横截面视图，其中图2和图3的阀主体附接至该发动机。

将认识到，附图中的一些或所有是示意性表示以为了说明的目的。为了说明一个或更多个实施方式的目的而提供附图，明确地理解这些附图将不用于限制权利要求的范围或含义。

具体实施方式

某些重型发动机系统包括由发动机驱动的空气压缩机。空气压缩机通过使用来自发动机的能量为空气压缩机提供动力来充当发动机上的附加载荷，空气压缩机可以以其它方式用于产生扭矩以为动力传动系统(drivetrain)或其它部件提供动力。在典型的系统中，不可能将空气压缩机与发动机脱开。因此，无论空气是否流过空气压缩机，空气压缩机中的活塞持续泵送。换言之，即使当压缩空气系统被充分加压时，空气压缩机在发动机的运行期间也是连续运行的。因此，重型发动机系统中的空气压缩机具有降低发动机燃料经济性和运行性能的运行低效性。传统的空气压缩机也是发动机系统的相对复杂的部件，这给系统增加了巨大的成本和重量。

可选择地，一些发动机系统从发动机的气缸捕获压缩空气以为辅助空气系统提供动力。然而，这样的系统通常需要修改作为空气压缩机运行的特定气缸的进气和排气阀循环。这种修改涉及发动机系统的软件和/或硬件的复杂变化。此外，作为空气压缩机运行的气缸通常不经历点火冲程。因此，作为空气压缩机运行的气缸不产生动力。因此，这种发动机的总功率输出低于其中每个气缸经历点火冲程的发动机的总功率输出。此外，在一个气缸中停用点火可能不利地影响发动机的平衡，且因此影响发动机的噪声和振动特性。

各种实施方案涉及用于发动机的集成辅助空气系统。该集成辅助空气系统包括流体地联接到发动机的气缸的压力限制阀。压力限制阀被构造成使空气能够在发动机的压缩冲程的一部分期间流过该压力限制阀。一些实施方案还包括与压力限制阀流体接收连通的止回阀。止回阀构造成防止空气回流到气缸中。

在一些实施方案中，压力限制阀构造成响应于气缸中的第一压力小于预定的阈值压力而使空气流能够流过该压力限制阀，并且止回阀构造成响应于第一压力超过止回阀下游的第二压力而使空气流能够流过该止回阀。该压力限制阀还构造成响应于第一压力比预定压力大而阻挡空气流流过该压力限制阀，并且止回阀构造成响应于第一压力小于止回阀下游的第二压力而阻挡空气流流过该止回阀。在一些实施方案中，包括压力限制阀和止回阀的阀组件包括通向压力限制阀的下游侧的通气口，使得第一压力相对于阀组件外部的第三压力被测量。

根据本文提供的实施方案，即时集成辅助空气系统(instant integratedauxiliary air system)提供了与现有系统相比的各种技术优点。发动机中的每个活塞通过在压缩冲程期间压缩相应气缸中的增压空气来作为实际的空气压缩机运行。代替使用专用空气压缩机来提供压缩空气，该即时系统在压缩冲程的第一部分期间捕获在发动机的气缸中被压缩的空气的一部分。因此，该即时集成辅助空气系统经由发动机的固有运行特性而不是经由专用空气压缩机产生压缩空气。不需要专用的空气压缩机，该专用的空气压缩机是复杂、昂贵并且沉重的部件，即时集成辅助空气系统包括阀组件，该阀组件比空气压缩机显著更简单、更便宜并且更轻。因此，该即时集成辅助空气系统比现有的辅助空气系统提供更低的成本和更好的性能和可靠性。

该即时集成辅助空气系统也比现有的基于压缩机的系统更有效地产生压缩空气。代替在整个发动机的运行期间作为附加载荷运行，该即时集成辅助空气系统仅在需要时产生压缩空气。特别地，压力限制阀仅在发动机的压缩冲程的一部分期间而不是在所有四个冲程期间捕获压缩空气。此外，止回阀响应于压缩空气罐中的压力比预定压力大而阻挡流体流。因此，该即时集成辅助空气系统比现有的基于压缩机的系统更有效地运行。特别地，据估计，即时集成辅助空气系统为长途运输工作周期中运行的交通工具提供至少一个百分点的燃料经济性节省。

即时集成辅助空气系统也被构造成以对发动机的最小且相对简单的修改在发动机上实施。与从发动机的气缸捕获压缩空气的现有发动机系统不同，即时集成辅助空气系统不需要修改进气和排气阀循环。而是，即时集成辅助空气系统构造成以与发动机中的其它气缸相同的阀循环和点火参数运行。因此，即时集成辅助空气系统在现有发动机上以简单、低成本的修改实施。此外，实施即时系统的发动机相对于类似的发动机不经历可观的功率损失或增加的噪声和振动。

图1是根据示例性实施方案的包括发动机102和集成辅助空气系统104的发动机系统100的示意图。发动机102可以是压缩点火或火花点火的发动机，并且可以由诸如柴油、天然气、汽油等的各种燃料中的任何燃料提供动力。在一些实施方案中，发动机102构造成作为重型交通工具(例如，卡车)的原动机运行。

发动机102包括多个气缸。在图1所示的示例性实施方案中，发动机102包括第一气缸106A、第二气缸106B、第三气缸106C、第四气缸106D、第五气缸106E以及第六气缸106F。

集成辅助空气系统104包括阀组件108、空气净化器和干燥器110、压缩空气罐112以及压缩空气系统114。阀组件108流体地联接到第一气缸106A。阀组件108构造成接纳来自第一气缸106A的流体流，并响应于发动机系统100的某些运行条件选择性地使流体能够流到压缩空气罐112。例如，在一个实施方案中，阀组件108构造成在第一气缸106A的压缩冲程的第一部分期间使流体能够从第一气缸106A流到压缩空气罐112。在一些实施方案中，阀组件108构造成响应于以下而使流体能够从第一气缸106A流到压缩空气罐112：(1)第一气缸106A中的第一压力小于预定压力，和(2)第一气缸106A中的第一压力大于阀组件108下游的第二压力。阀组件108构造成响应于不满足上述条件中的至少一个而阻挡流体流。在一些实施方案中，阀组件还构造成在第一气缸106A的排气冲程的至少一部分期间使流体能够从第一气缸106A流到压缩空气罐112。根据各种实施方案，阀组件108被构造用于机械操作。换言之，阀组件108不需要来自电子控制器的输入来操作。

阀组件108包括压力限制阀118和止回阀120。根据各种实施方案，压力限制阀118和止回阀120中的至少一个是弹簧加载阀。压力限制阀118和止回阀120串联布置，其中压力限制阀118在止回阀120上游。压力限制阀118与第一气缸106A流体接收连通。止回阀120定位在压力限制阀118的下游并与压力限制阀118流体接收连通。

压力限制阀118构造成响应于第一气缸106A中的第一压力小于预定压力而使流体能够流过该压力限制阀118。压力限制阀118还构造成响应于第一气缸106A中的第一压力大于预定压力而阻挡流体流过该压力限制阀118。根据各种实施方案，预定压力小于或等于130磅/平方英寸(“PSI”)。在其它实施方案中，预定压力小于或等于150PSI。在还有的其它实施方案中，预定压力小于或等于200PSI。在一些实施方案中，预定压力小于第一气缸106A中最大压力的20％。在其它实施方案中，预定压力小于第一气缸106A中最大压力的15％。根据各种实施方案，基于压缩空气需求和气缸压力特性中的一个或更多个来确定预定压力。如将理解的，预定压力至少部分地由压力限制阀的弹簧界定。

如结合图2进一步讨论的，在一些实施方案中，相对于外部环境116的第三压力测量第一压力。如本文提到的，外部环境116是发动机102和阀组件108中的每一个的外部的区域。因此，在一些实施方案中，预定压力依据计示压力(gage pressure)(绝对压力减大气压)而不是绝对压力(参照完全真空)来界定。

应当理解，第一压力是阀组件108上游的压力。在运行中，系统100将在第一气缸106A和压力限制阀118之间的通道中呈现相对少量的线路损耗。因此，尽管这里关于第一气缸106A中的压力描述了第一压力，但是关于阀组件108上游的压力来控制压力限制阀的运行，阀组件108上游的该压力可以略微低于第一气缸106A中的压力。

在典型的运行中，在压缩冲程的第一部分期间，第一气缸106A中的第一压力低于预定压力。因此，压力限制阀118处于打开位置，其允许流体在压缩冲程的第一部分期间从第一气缸106A流到压缩空气罐112。压力限制阀118响应于第一压力达到预定压力而致动到关闭位置，以阻挡流体流。在一些实施方案中，在该周期的剩余部分中，压力限制阀118保持关闭。因此，离开第一气缸106A的流体(例如，空气)被加压，但不超过预定压力。因此，压力限制阀118将燃烧压力中的尖峰与集成辅助空气系统104的其余部分隔离开。压缩冲程的第一部分是整个压缩冲程的相对小的部分(例如，10％或更少)，因此在压缩冲程的该部分期间抽取压缩空气不会显著影响发动机的性能。

在一些实施方案中，压力限制阀118还允许流体在排气冲程的第二部分期间从第一气缸106A流到压缩空气罐112。在运行中，压力限制阀118在排气冲程开始和排气冲程的第二部分之间呈现滞后，在排气冲程的第二部分中压力降低到预定压力以下。因此，排气冲程的第二部分比压缩冲程的第一部分短，在此期间，压力限制阀打开。因此，压力限制阀118最小化进入集成辅助空气系统104并旁通排气后处理系统的废气排放物。进入集成辅助空气系统104的废气排放物被进一步最小化，这是由于当发动机空转时，压缩空气罐112通常需要充填，且因此仅产生最少的废气排放物。除了最小化废气排放物之外，压力限制阀118在点火冲程期间保持关闭，以防止燃料进入集成辅助空气系统104。

止回阀120构造成响应于第一气缸106A中的第一压力比阀组件108下游的第二压力小而阻挡流体从第一气缸106A流到压缩空气罐112，以防止流体从压缩空气罐112回流到第一气缸106A。止回阀120构造成响应于第一气缸106A中的第一压力大于第二压力而使流体能够从第一气缸106A流到压缩空气罐112。

空气净化器和干燥器110构造成在空气存储在压缩空气罐112中之前从离开阀组件108的空气中移除诸如颗粒物质和水的污染物。在一些实施方案中，空气净化器和干燥器110包括构造成吸收碳氢化合物的炭床。

在一些实施方案中，利用集成辅助空气系统104的发动机102不包括废气再循环(“EGR”)系统。来自EGR系统的废气具有比进入的空气略微少的氧气和略微多的二氧化碳和水蒸汽。因此，在发动机不包括EGR系统的实施方案中，提供给集成辅助空气系统104的压缩空气相对干净且干燥。空气净化器和干燥器110构造成移除任何颗粒物质和水。在一些实施方案中，利用集成辅助空气系统104的发动机102包括EGR系统。在这样的实施方案中，空气净化器和干燥器110包括更高的能力以移除存在于EGR气体中的附加颗粒物质和水。

压缩空气罐112构造成存储从阀组件108接收的压缩流体并将压缩流体提供给压缩空气系统114。压缩空气系统114可以包括使用压缩空气来运行的各种部件，例如空气制动器、空气悬架等。应理解，在各种实施方案中，集成辅助空气系统104可以包括多个压缩空气罐112和输送管线，其中一些可能是多余的。

在可选择的实施方案中，集成辅助空气系统104还包括定位在阀组件108下游并可操作地联接到控制器的流量计。流量计构造成测量流过阀组件108的流体的流速。控制器构造成当阀组件108允许流体流过其中以导致第一气缸106A中减小的压缩量时，减少喷射到第一气缸106A中的燃料的量。然而，应该注意的是，与整个压缩周期中提供的压缩相比，由阀组件108捕获的压缩量相对较小。

图2是图1中的阀组件108的横截面视图。阀组件108包括阀主体202。阀主体202界定数个内腔。如图2所示，阀主体202界定入口腔204、第一阀腔206、环形腔208、通气口209、连接通道210以及出口腔212。在一些实施方案中，阀主体202及其腔由金属坯料(例如，303不锈钢)加工而成。在其它实施方案中，经由铸造形成阀主体202及其腔。在一些实施方案中，通过使用具有可伸缩刀片的专用工具加工阀主体202来形成环形腔208。

入口配件(inlet fitting)214定位在入口腔204中。入口配件214界定入口216。入口216构造成流体地联接到第一气缸106A。出口配件218定位在出口腔212中。出口配件218界定出口220。出口220构造成流体地联接到压缩空气罐112。出口配件218还界定第二阀腔222。在一些实施方案中，入口配件214和出口配件218中的每一个由高强度金属(例如，15-5PH不锈钢)形成，并且螺纹联接到阀主体202。在其它实施方案中，入口配件214和出口配件218中的每一个压配合到阀主体202。

压力限制阀118至少部分地定位在第一阀腔206内，经由入口216与第一气缸106A流体接收连通。压力限制阀118包括提动阀芯(poppet)224和第一弹簧226。提动阀芯224界定构造成接纳第一弹簧226的弹簧腔230。第一弹簧226定位在第一阀腔206内并且至少部分地定位在弹簧腔230内并且邻接第一阀腔206的第一底表面228。

第一弹簧226构造成迫使提动阀芯224远离第一阀座232，该第一阀座232由在入口腔204和第一阀腔206之间延伸的表面界定。在一些实施方案中，第一弹簧226具有方形横截面。压力限制阀118构造成处于静止的打开位置中。更具体地，没有足够的压力从提动阀芯224的最靠近入口216的一侧作用在提动阀芯224上，因此第一弹簧226迫使提动阀芯224背离第一阀座232以使流体能够从入口腔204流到第一阀腔206。流体经由提动阀芯224中的切口234流入第一阀腔206中并从第一阀腔206流入环形腔208中。环形腔208围绕第一阀腔206延伸并且与第一阀腔206和连接通道210中的每一个流体连通。流体从环形腔208流到连接通道210，并从连接通道210流到止回阀120。

在运行中，来自第一气缸106A的加压流体经由入口216进入入口腔204，并将压力施加到提动阀芯224的面236，从而迫使提动阀芯224朝向第一阀腔206的第一底表面228。响应于来自第一气缸106A的第一压力小于预定压力，流体围绕提动阀芯224流入第一阀腔206中，流入环形腔208中，流入连接通道210中，并且最后流到止回阀120。因此，压力限制阀118响应于来自第一气缸106A的第一压力小于预定压力而使流体能够流过该压力限制阀118。

响应于来自第一气缸106A的第一压力超过预定压力，提动阀芯224被迫抵靠第一阀座232，从而阻挡流体从入口腔204流到第一阀腔206。因此，压力限制阀118响应于来自第一气缸106A的第一压力大于预定压力而阻挡流体流过该压力限制阀118。在一些实施方案中，提动阀芯224具有小于一毫米的冲程。

通气口209使提动阀芯224下方的第一阀腔206(与入口腔204相对)和提动阀芯224中的弹簧腔230与外部环境116流体地联接。如本文所用，术语“外部环境116”是指压力限制阀118外部的流体。换句话说，通气口使流体能够从外部环境116(压力限制阀118外部)流到提动阀芯224的下游面。因此，提动阀芯224受到来自从第一气缸106A和外部环境116中的每一个施加到提动阀芯224的压力的相反的力。因此，压力限制阀118基于相对于来自外部环境116的第三压力的来自第一气缸106A的第一压力而运行。换言之，来自第一气缸106A的第一压力是计示压力而不是绝对压力。在一些实施方案中，阀组件108还包括位于通气口209内或邻近通气口209的过滤器。

在一些实施方案中，压力限制阀118包括从第一阀腔206的第一底表面228延伸的支座(standoff)(未示出)。该支座构造成限制提动阀芯224响应于第一气缸106A中的高燃烧压力的行进。特别地，提动阀芯224响应于第一压力超过第二预定压力而被迫使抵靠支座。根据各种实施方案，第二预定压力可以大于或等于该预定压力。在一些实施方案中，支座界定构造成在提动阀芯224和支座之间捕获空气的空气阱，以缓冲提动阀芯224抵靠支座的冲击。空气阱的作用是减少磨损，从而提高长期的耐久性。

连接通道210流体地联接环形腔208和第二阀腔222。特别地，连接通道210流体地联接环形腔208和定位在第二阀腔222中的止回阀120。连接通道210沿第一中心轴线238延伸，该第一中心轴线238相对于阀主体202、压力限制阀118和止回阀120中的至少一个的第二中心轴线240以非零角定向。环形腔208和连接通道210的布置相对于常规布置减小了阀主体202的总长度，该常规布置构造成用于流体沿阀主体202的单个轴线(例如，第二中心轴线240)流动。

止回阀120至少部分地定位在第二阀腔222内，与压缩空气罐112流体接收连通。止回阀120包括第二弹簧242、球244、第二阀座246以及第一密封件248和第二密封件250。第二弹簧242定位在第二阀腔222内并邻接第二阀腔222的第二底表面252。

球244至少部分地定位在第二阀腔222内，邻近第二弹簧242并与第二底表面252相对。第二阀座246定位在出口腔212内，邻近出口配件218与出口220相对并且靠近连接通道210。第二弹簧242构造成迫使球244抵靠第二阀座246。因此，止回阀120构造成处于静止的关闭位置中。

根据各种实施方案，第二弹簧242具有相对低的刚度。响应于球244上游(来自连接通道210)的第一压力大于球244的下游(从压缩空气罐112经由出口220)的第二压力，球244被迫使远离第二阀座246以将止回阀120置于打开状态，并使流体能够流过止回阀120。相反，响应于球244上游的第一压力小于球244下游的第二压力，球244被迫使抵靠第二阀座246以将止回阀120置于闭合状态，并且阻挡流体流过止回阀120。因此，止回阀120构造成防止从压缩空气罐112向第一气缸106A的回流。

第一密封件248构造成流体地密封出口配件218和第二阀座246。换言之，第一密封件248构造成防止流体在出口配件218和第二阀座246之间朝向阀主体202环向流动。第二密封件250构造成流体地密封阀主体202和出口配件218。换言之，第二密封件250构造成防止流体在靠近出口配件218的外围边缘处在阀主体202和出口配件218之间流动。

图3是根据示例性实施方案的图1的发动机102以及图1和图2的阀组件108的局部横截面视图。应该注意的是，入口配件214和出口配件218以其全部示出在图3中，而图2中入口配件214和出口配件218仅部分地示出。图3所示的发动机102的部分是发动机102的气缸盖302。如图3所示，第一气缸106A定位在发动机102的气缸盖302的下方。

气缸盖302界定孔口304，该孔口304构造成接纳阀组件108的入口配件214。气缸盖302还界定流体地联接孔口304和第一气缸106A的通道306。因此，第一气缸106A经由孔口304和通道306流体地联接到阀组件108的入口216。

孔口304和通道306提供第一气缸106A中的在活塞上方的间隙容积(clearancevolume)的相对小的增加。在一些实施方案中，用于第一气缸106A的阀降低一定量，使得第一气缸106A中的间隙容积与发动机102的其它气缸的间隙容积相同。

第一垫圈308流体地密封气缸盖302和入口配件214。第二垫圈310流体地密封入口配件214和阀主体202。在一些实施方案中，第一垫圈308和第二垫圈310是铜垫片。

图4是图1和图3的发动机102的另一个局部横截面视图，其中图2和图3的阀主体附接至该发动机。具体地，图4提供了形成在气缸盖302中以流体地联接第一气缸106A和阀组件108的孔口304和通道306的另一个图示。

尽管本公开包含具体实施细节，但是这些不应被解释为对可被要求保护的内容的范围的限制，而是作为特定的实施所特有的特征的描述。在单独的实施方式的情况下在本说明书中描述的某些特征也可组合地在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的情况下描述的各种特征也可单独地或以任何适当的子组合在多个实施方式中实施。而且，虽然特征在上面可被描述为以某些组合起作用且甚至最初被如此地要求保护，但是在一些情况下可从组合删除来自所要求保护的组合的一个或更多个特征，且所要求保护的组合可涉及子组合或子组合的变形。

如在本文使用的术语“联接”及类似的术语意指两个部件直接或间接地连接到彼此。这样的连接可以是固定的(例如永久的)或可移动的(例如可移除的或可释放的)。可实现这样的连接，其中两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件作为单个整体主体彼此整体地形成，或其中这两个部件或这两个部件和任何额外的中间部件附接到彼此。

重要的是要注意，在各个示例性实施方式中示出的系统的构造和布置在性质上只是说明性的而非限制性的。在所述实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改需要被保护。应理解，一些特征可以不是必要的，且缺少各种特征的实施方式可被设想为在本申请的范围内，该范围由接下来的权利要求界定。当语言“至少一个部分”和/或“一部分”被使用时，该项可包括一部分和/或整个项，除非明确地相反地陈述。

Claims (24)

1.一种集成辅助空气系统，包括：

第一阀，其构造成流体地联接至发动机的气缸，其中所述气缸被构造成经历点火周期，并且所述第一阀构造成响应于所述气缸中的相对于所述第一阀外部的第二压力的第一压力小于预定压力而允许流体流过所述第一阀；以及

第二阀，其与所述第一阀流体接收连通并且定位在所述第一阀的下游，所述第二阀构造成响应于所述第二阀上游的第三压力大于所述第二阀下游的第四压力而允许流体流过所述第二阀。

2.根据权利要求1所述的集成辅助空气系统，其中，所述第一阀包括：

提动阀芯；以及

第一弹簧，其构造成响应于所述第一压力小于所述预定压力而迫使所述提动阀芯远离由所述系统的阀主体界定的第一阀座，以使流体能够流过所述第一阀。

3.根据权利要求2所述的集成辅助空气系统，其中，所述提动阀芯构造成响应于所述第一压力大于所述预定压力而接合所述第一阀座，以阻挡流体流过所述第一阀。

4.根据权利要求2所述的集成辅助空气系统，其中，所述第一阀还包括支座，所述支座构造成限制所述提动阀芯响应于所述气缸中的高燃烧压力的行进。

5.根据权利要求2或权利要求3所述的集成辅助空气系统，其中，所述阀主体界定入口和出口，所述入口构造成流体地联接到所述发动机的所述气缸，且所述出口构造成流体地联接到压缩空气罐，

其中，所述第一阀定位在所述阀主体内，经由所述入口与所述气缸流体接收连通，且

其中，所述第二阀定位在所述阀主体内，与所述第一阀流体接收连通。

6.根据权利要求5所述的集成辅助空气系统，其中，所述阀主体界定通气口，所述通气口流体地联接外部环境和所述提动阀芯定位在其中的腔。

7.根据权利要求6所述的集成辅助空气系统，其中，所述通气口使流体能够从所述外部环境流到所述提动阀芯的下游面，使得所述第一压力相对于所述第二压力被确定。

8.根据权利要求1所述的集成辅助空气系统，其中，所述第二阀构造成响应于所述气缸中的所述第一压力小于所述第四压力而阻挡流体从所述气缸流到压缩空气罐，从而防止从所述压缩空气罐回流到所述气缸。

9.根据权利要求1-4和6-8中任一项所述的集成辅助空气系统，其中所述第二阀还包括：

球，其至少部分地定位在第二阀腔内；和

第二弹簧，其定位在所述第二阀腔内并邻近所述球，所述第二弹簧构造成迫使所述球抵靠第二阀座，使得所述第二阀构造成处于静止的关闭位置中。

10.根据权利要求9所述的集成辅助空气系统，其中，所述第二弹簧构造成响应于所述球上游的压力大于所述球下游的压力迫使所述球远离所述第二阀座，从而将所述第二阀置于打开状态并使流体能够流过所述第二阀。

11.根据权利要求1-4、6-8和10中任一项所述的集成辅助空气系统，还包括流量计，所述流量计构造成测量流过阀组件的流体的流速，所述阀组件包括所述第一阀和所述第二阀。

12.根据权利要求1-4、6-8和10中任一项所述的集成辅助空气系统，还包括控制器，所述控制器构造成减少喷射到所述气缸中的燃料的量。

13.一种发动机系统，包括：

发动机，其包括多个气缸；

压缩空气罐；以及

阀组件，其可操作地联接到所述多个气缸中的第一气缸和所述压缩空气罐中的每一个，其中所述第一气缸构造成经历点火周期，并且所述阀组件构造成响应于以下而允许空气流从所述第一气缸流到所述压缩空气罐：

所述第一气缸中的第一压力小于预定阈值压力，和

所述第一压力超过所述压缩空气罐中的第二压力。

14.根据权利要求13所述的发动机系统，其中，所述发动机包括气缸盖，所述气缸盖界定构造成使孔口和所述第一气缸流体地联接的通道。

15.根据权利要求14所述的发动机系统，其中，所述发动机包括可操作地联接到所述第一气缸的第一阀和可操作地联接到第二气缸的第二阀，且

其中，所述第一阀相对于所述第二阀沿所述第一气缸的中心轴线偏移，使得由所述第一气缸和所述通道界定的第一间隙容积等于由所述第二气缸界定的第二间隙容积。

16.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，其中，所述多个气缸中的每一个被构造成以相同的阀循环和点火参数运行。

17.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，其中：

所述第一气缸中的小于所述预定阈值压力的所述第一压力界定所述点火周期的压缩冲程的第一部分；并且

所述阀组件构造成响应于所述第一压力达到所述预定阈值压力，在所述点火周期的剩余部分内阻挡流体从所述第一气缸流到所述压缩空气罐。

18.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，其中：

所述第一气缸中的小于所述预定阈值压力的所述第一压力界定所述点火周期的压缩冲程的第一部分；

所述阀组件构造成响应于所述第一压力达到所述预定阈值压力而阻挡流体从所述第一气缸流到所述压缩空气罐；

所述点火周期的排气冲程的一部分由所述第一气缸中小于所述预定阈值压力的第二压力界定；并且

所述阀组件构造成响应于所述点火周期的所述排气冲程的所述部分而允许流体从所述第一气缸流到所述压缩空气罐。

19.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，还包括：

第一垫圈，其被构造成流体地密封所述发动机的气缸盖和位于入口腔中的入口配件，所述入口配件界定了被构造成流体地联接到所述第一气缸的入口；和

第二垫圈，其被构造成流体地密封所述入口配件和所述阀组件的阀主体，所述阀主体界定所述入口腔。

20.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，还包括空气净化器和干燥器，所述空气净化器和干燥器与所述阀组件流体接收连通，并与所述压缩空气罐流体提供连通，所述空气净化器和干燥器被构造成接收来自所述阀组件的空气流，并移除污染物和/或通过炭床吸收碳氢化合物。

21.根据权利要求13-15中任一项所述的发动机系统，还包括：

压缩空气系统，其与所述压缩空气罐是压缩流体接收连通，所述压缩空气系统包括构造成通过压缩空气运行的多个部件。

22.一种发动机系统，包括：

发动机，其包括多个气缸；和

集成辅助空气系统，其包括阀组件。

23.根据权利要求22所述的发动机系统，其中所述发动机不包括废气再循环系统。

24.根据权利要求22所述的发动机系统，其中所述发动机包括废气再循环系统。

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