專利名稱：具有向外移動的排氣門的大型二沖程柴油發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種大型二沖程柴油發(fā)動機，具體地說，本發(fā)明涉及一種 大型二沖程柴油發(fā)動機的排氣門系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
十字頭式的大型二沖程柴油發(fā)動機例如用于大型遠洋船舶的推進 器或在發(fā)電廠中用作原動機。這種二沖程柴油發(fā)動機的構(gòu)造方式不同于 其它任何內(nèi)燃發(fā)動機，其原因不僅僅純粹在于尺寸。它們的排氣門可能
重達400千克，活塞直徑大于l米，并且燃燒室中的最大工作壓力通常 為幾百巴。在這樣大的壓力水平和活塞尺寸下產(chǎn)生的力也#>大。
由于錯誤的燃料噴射正時或噴射量，使得在某個氣缸中偶爾可能出 現(xiàn)過壓。為了適應這些過壓，通過施加到拉桿螺栓上的張緊力來小心地 控制將缸蓋擠壓到缸套頂部上的力，拉桿螺栓將缸蓋連接到底座并將發(fā) 動機的結(jié)構(gòu)保持在一起。因此，當出現(xiàn)過壓時，提升缸蓋并且在缸套的 頂部和缸蓋的底部之間排出過壓。
現(xiàn)有技術(shù)中通用的這種系統(tǒng)并不是沒有問題。首先，當發(fā)生這種側(cè)
向排氣時在場的人會受到嚴重的傷害。其次，極熱的高壓氣體嚴重地腐 蝕缸套和缸蓋上精密加工的配合面，因此為了獲得要求的流體密封性，
排氣現(xiàn)象就要求對這些表面進行機加工。所以，排氣后的修復費用相當 大。再次，拉桿螺栓上的張力由于發(fā)動機和環(huán)境溫度變化而變化并因此 不能進行精確控制。如果在拉桿螺栓上的張力相對較大時發(fā)生排氣，那 么在過去活塞和曲軸上的力會導致連桿頭和發(fā)動機的其它貴重部件受 損。這種情況的發(fā)生比更好地控制排氣更昂貴。
多數(shù)發(fā)動機也設置有安全閥，當在發(fā)動機中出現(xiàn)過壓時，安全閥可 以開啟使氣體從燃燒室排出。然而，這些情況的爆發(fā)性致使這些閥相對 而言不適合應用，因為安全閥的最大開度不足以充分快速地卸壓。因此， 這些安全閥不能在充分短的時間內(nèi)有效提供所需的開啟面積。因此存在對用于大型二沖程柴油發(fā)動機的改良的排氣控制系統(tǒng)的 需求。

發(fā)明內(nèi)容
在這樣的背景下，本發(fā)明的目的就是為大型二沖程柴油發(fā)動機提供 改良的、用于處理氣缸過壓現(xiàn)象的系統(tǒng)。
通過提供一種十字頭式大型二沖程柴油發(fā)動機實現(xiàn)了這一目的，所
述發(fā)動機包括用作燃燒室的多個氣缸，每個氣缸都設置有至少一個排 氣門；以及排氣門致動系統(tǒng)，所述排氣門致動系統(tǒng)用于與發(fā)動機的發(fā)動 機循環(huán)同步地開啟和閉合排氣門，在燃燒之后，為了控制廢氣的排放， 排氣門致動系統(tǒng)沿相對于燃燒室向外的方向開啟相應的排氣門，在燃燒 之前，排氣門致動系統(tǒng)沿相對于燃燒室向內(nèi)的方向閉合相應的排氣門， 并且，不管發(fā)動機循環(huán)的當前相位如何，當在相關(guān)的氣缸中出現(xiàn)過壓時， 排氣門致動系統(tǒng)都使相應的排氣門能夠沿相對于燃燒室向外的方向開 啟。
通過設置成排氣門遠離燃燒室從而開啟以及通過允許排氣門在相 關(guān)氣缸中出現(xiàn)過壓時自動開啟，得到了許多優(yōu)點
優(yōu)點之一在于，與缸蓋的慣量相比，排氣門桿的慣量小。這使得當 發(fā)生氣缸過壓現(xiàn)象時能夠更快地響應并卸壓。
另一優(yōu)點在于，與缸蓋和缸套之間狹窄的縫隙相比，排氣門在卸壓 的情況下開啟的通流面積大。因此，氣體能夠更快地排放并且蓄積的壓 力較小，這進而降低了損害例如連桿頭或曲軸等發(fā)動機部件的風險。
另外又一優(yōu)點在于，能夠相對精確地調(diào)節(jié)排氣門的卸壓i殳定并因此 能夠設置成相對接近在正常工作期間的峰值壓力。許多發(fā)動機部件的尺 寸都是基于進行卸壓時的壓力形成。因此，能夠以較小的安全余量設計 這些部件，從而能夠在同樣可靠的情況下使發(fā)動機的結(jié)構(gòu)更輕。
另一優(yōu)點在于，在排氣時，熱氣經(jīng)過為了輸送熱氣而設計的部件， 當排氣發(fā)生時不會損壞這些部件。因此， 一旦校正了引起氣缸過壓的錯 誤，發(fā)動機就應該能夠繼續(xù)正常工作。在現(xiàn)有技術(shù)中這是不可能的，因為首先需要對缸蓋和缸套的配合面進行機加工，即只有在相對復雜的修 復作業(yè)之后才能再次正常工作。
另一優(yōu)點在于，在卸壓的情況下，氣體被排出到排氣系統(tǒng)中而不是機財。
另一優(yōu)點在于，燃燒室中的壓力有助于排氣門完成開啟動作，反之 在現(xiàn)有技術(shù)中排氣門必須克服燃燒室中的壓力開啟。這就意味著，開啟 排氣門所需的力較小，則氣門致動系統(tǒng)上的負荷較小。因此，與現(xiàn)有技 術(shù)的配備有向內(nèi)開啟的排氣門的系統(tǒng)相比，操作排氣門致動系統(tǒng)所需的 能量減小。
為了開啟排氣門，作用在排氣門的氣門桿上的氣彈簧可以沿向外的 方向推動排氣門。
為了閉合所述排氣門，液壓致動器可以沿向內(nèi)的方向推動排氣門。
排氣門可以包括氣門頭，當排氣門處在其閉合位置時，為了密封所 述燃燒室，氣門頭與位于相應的氣缸頂部上的缸蓋相互作用。
氣門頭可以以密封接合方式配合在缸蓋中的環(huán)形開口內(nèi)。因此，能 夠得到一定范圍的閉合位置。排氣門還能夠在開啟之前加快速度，從而 使具有狹窄開口間隙和由此產(chǎn)生的高速氣流的時間段最小化，高速氣流 產(chǎn)生節(jié)氣損失和氣門座的熱負荷。
環(huán)形開口的內(nèi)表面可以設置有一個或多個密封環(huán)。
氣門頭的圓周表面可以設置有一個或多個密封環(huán)。
缸蓋和氣門座上的密封表面的法線可以只有徑向分量。
排氣門可能沒有固定的擱置位置，而是具有使氣門閉合的一個范圍。
氣門頭可以與在缸蓋中的氣門座相抵接。 氣門座表面的法線可以具有相當大的軸向分量。軸向分量指向相對于燃燒室向外的方向。 氣門座可為圓錐形。
氣門致動系統(tǒng)可包括凸輪軸和凸輪驅(qū)動致動器泵，該凸輪驅(qū)動致動 器泵以可操作方式連接到液壓致動器。
凸輪驅(qū)動泵可以經(jīng)由壓力導管連接到致動器，在壓力導管中設置有 同步斷開閥。
除了相關(guān)聯(lián)的燃燒室中出現(xiàn)過壓時以外，當與相關(guān)排氣門相關(guān)聯(lián)的 斷開閥閉合時可以阻止相關(guān)排氣門移動。
為了保護凸輪驅(qū)動泵和凸輪軸免受液壓致動器在燃燒期間所受到 的高壓，斷開閥僅在排氣門上升的過程中開啟。
氣門制動系統(tǒng)可以包括凸輪軸和凸輪驅(qū)動致動器泵，所述凸輪驅(qū)動 致動器泵以可操作方式連接到液壓致動器。
凸輪驅(qū)動泵可以經(jīng)由壓力導管連接到致動器，在壓力導管中設置有 同步轉(zhuǎn)換閥。
在氣門開啟和閉合期間，處于第一位置的轉(zhuǎn)換閥可以將在液壓致動 器中的壓力室直接連接到凸輪驅(qū)動泵，并且，在排氣門閉合期間，處于 第二位置的轉(zhuǎn)換閥可以將壓力室經(jīng)由壓力放大器連接到凸輪驅(qū)動泵。
在凸輪軸上的作用在凸輪驅(qū)動泵上的凸輪可以具有漸進的輪廓，漸 進的輪廓使凸輪驅(qū)動泵在發(fā)動機循環(huán)的排氣門被閉合期間能夠持續(xù)輸 送至少少量的液壓流體。
在所述第二位置中，轉(zhuǎn)換閥可以設置有止回閥元件。
在氣門開啟和閉合期間，處于第一位置的轉(zhuǎn)換閥可以將在液壓致動 器中的壓力室直接連接到凸輪驅(qū)動泵，并且，處于第二位置的轉(zhuǎn)換閥可 以將另一高壓液壓流體源連接到在液壓致動器中的壓力室。
另一高壓液壓流體源可以是液壓泵。氣門致動系統(tǒng)可以包括高壓液壓泵，高壓液壓泵經(jīng)由壓力導管和控 制閥以可操作方式連接到排氣門致動器。
卸壓閥可以以可操作方式連接到液壓致動器，卸壓閥被配置成在燃 燒室中出現(xiàn)過壓時開啟。
卸壓閥可以被配置成當液壓致動器中的壓力超過預定閾值時開啟。
卸壓閥的類型可以是一旦超過預定閾值就完全開啟且此后保持開
后^J^i^ 。
根據(jù)詳細的描述，根據(jù)本發(fā)明的大型二沖程柴油發(fā)動機的其它目 的、特征、優(yōu)點以及特性將變得顯而易見。


在以下本發(fā)明的詳細描述部分中，將參考在附圖中示出的示例性實 施方式更詳細地解釋本發(fā)明，在附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的橫截面圖2是圖l所示的發(fā)動機的一個氣缸部分的縱截面圖3是才艮據(jù)本發(fā)明的排氣門致動系統(tǒng)的第一實施方式的示意圖4是在圖3中示出的實施方式的變型；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動系統(tǒng)的第二實施方式的示意圖；以
及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動系統(tǒng)的第三實施方式的示意圖；
具體實施例方式
圖l和圖2分別以橫截面圖和縱截面圖(對于一個氣缸的)示出根
據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的發(fā)動機1。發(fā)動機1為十字頭式單流低速二沖 程十字頭式柴油發(fā)動機，該發(fā)動機可以為輪船中的推進系統(tǒng)或發(fā)電廠中 的原動機。這些發(fā)動機通常具有四到十四個直列的氣缸。發(fā)動機l建造
于具有用于曲軸3的主軸承的底座2上。曲軸3為半組合式。半組合式曲軸由通過收縮配合連接而與主軸頸 相連的鍛鋼或鑄鋼曲拐制成。
底座2可以制成一個整體或者分成與生產(chǎn)設施相適應的適當大小的
多個部分。底座由側(cè)壁和具有軸承支座的焊接橫梁組成。在現(xiàn)有技術(shù)中
橫梁也稱為"橫向梁"。油盤58焊接到底座2的底部并收集來自強制潤 滑和冷卻油系統(tǒng)的回油。
連桿8將曲軸3連接到十字頭軸承22。十字頭軸承22導向在豎直 導面23之間。
焊接設計A形框架箱4安裝在底座2上。框架箱4為焊接設計。在 排氣側(cè)上，框架箱4設置有用于每個氣缸卸壓閥，并且，在凸輪軸側(cè)上， 框架箱4的設置有用于每個氣缸的大鉸接門。在框架箱4中一體形成十 字頭導面23。
氣缸架5安裝在框架箱4的頂部上。拉桿螺栓27連接底座2、框架 箱4以及氣缸架5并將結(jié)構(gòu)保持在一起。通過液壓千斤頂將拉桿螺栓27 拉緊。
氣缸架5最終以單件或多件澆鑄成具有凸輪軸箱25,或者氣缸架5 為焊接設計。根據(jù)另一實施方式(未示出)，凸輪軸28容納在附連到氣 缸架的分開的凸輪軸箱中。
氣缸架5設置有檢修蓋，檢修蓋用于從凸輪軸一側(cè)清潔掃氣空間和 檢查掃氣口和活塞環(huán)。掃氣空間與缸套一起形成。掃氣接收裝置9通過 螺栓以其開口側(cè)連接到氣缸架5。在氣缸架的底部具有活塞桿填料函， 所述活塞桿填料函設置有用于掃氣的密封圏以及刮油環(huán)，所述刮油環(huán)防 止廢氣產(chǎn)物滲透到框架箱4和底座2的空間中，并以這種方式保護在這 樣的空間中存在的所有軸承。
活塞13包括活塞頂部和活塞裙部?；钊敳坑赡蜔徜撝瞥汕揖哂?四個環(huán)形槽，在槽的上下表面上鍍有硬鉻。
活塞連桿14通過四個螺釘連接到十字頭22?；钊B桿14具有與冷 卻油管連接的兩個同軸孔(在圖中不可見)，這兩個孔形成用于活塞13的冷卻油的進口和出口 。
缸套6由氣缸架5支撐。缸套6由合金鑄鐵制成并借助于低位法蘭 懸掛在氣缸架5中。鑄鐵冷卻水套環(huán)繞缸套的最上部。缸套6具有用于 氣缸潤滑的鉆孔(未示出)。
氣缸為單流型的并具有位于氣箱中的掃氣孔7,從掃氣接收裝置9 (圖1)向氣箱供應通過渦輪增壓器10 (圖1)增壓的掃氣。
發(fā)動機裝配有一個或多個渦輪增壓器10，對于4至9個氣缸的發(fā)動 機，所述渦輪增壓器IO布置在發(fā)動機后端上，而對于10個或更多氣缸 的發(fā)動機，所述渦輪增壓器10布置在排氣側(cè)上。
經(jīng)渦輪增壓器的進氣消聲器(未示出)直接從發(fā)動機室向渦輪增壓 器10進氣。空氣從渦輪增壓器10經(jīng)由進氣管(未示出)、空氣冷卻器 (未示出)以及掃氣接收裝置9引導到缸套6的掃氣孔7。
發(fā)動機設置有電動掃氣風機(未示出)。風機的吸入側(cè)連接到在空 氣冷卻器之后的掃氣空間。在空氣冷卻器和掃氣接收裝置之間裝配有止 回閥，當輔助風機供應空氣時止回閥自動閉合。輔助風機在低負荷和中 負荷條件下協(xié)助渦輪增壓器壓縮機。
在缸蓋12中同心地安裝有燃料閥40。在壓縮沖程結(jié)束時，噴射閥 40通過其噴射嘴將高壓燃料以細微的薄霧噴射到燃燒室15。燃料可以 是柴油、重質(zhì)燃油或燃氣。當發(fā)動機為燃氣驅(qū)動時它通常設置有燃油噴 射系統(tǒng)和燃氣噴射系統(tǒng)(未示出)，使得發(fā)動機能夠利用任何一類燃料 來工作。在位于氣缸頂部的缸蓋12中居中地安裝有排氣門11。排氣門 11包括氣門頭lla和氣門桿llb。在膨脹沖程結(jié)束時，在發(fā)動機活塞13 下行經(jīng)過掃氣孔7之前排氣門11開啟，由此在燃燒室15中的位于活塞 13上方的燃燒氣經(jīng)開口于廢氣接收裝置17中的排氣通道16流出，燃燒 室15中的壓力被卸壓。在活塞13向上移動期間排氣門11在向下朝氣 缸和燃燒室15移動而再次閉合。排氣門ll是液壓致動的。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動系統(tǒng)的第一實施方式。對于所有 的實施方式，所述排氣門致動系統(tǒng)僅以單個氣缸示出。在多氣缸發(fā)動機 中每個氣缸構(gòu)造相同。排氣門致動系統(tǒng)包括帶有凸輪29 (僅示出一個)的凸輪軸28。滾柱30沿凸輪29的表面移動并連接到凸輪驅(qū)動正排量泵 32的活塞。正排量泵32通過導管36連接到排氣門致動器34。排氣門 致動器34包括活塞和圓筒狀壓力室，所述活塞以滑動的方式容納在圓 筒狀壓力室中并作用在排氣門ll的氣門桿llb上。氣彈簧38也連接到 排氣門的氣門桿llb，并且氣彈簧38壓力室中的氣壓沿遠離燃燒室15 的開啟方向推動排氣門11。當給氣門致動器34增壓時它沿朝向燃燒室 15的閉合方向推動排氣門11。在本實施方式中氣門頭lla以密封的方 式裝配在位于缸蓋12中的環(huán)形開口內(nèi)。氣門頭lla的圓周表面具有徑 向法線。環(huán)形開口的內(nèi)表面也是如此，即環(huán)形開口的內(nèi)表面也具有徑向 法線。
在未示出的實施方式中排氣門的位置由連接到發(fā)動機的電子控制 系統(tǒng)的傳感器測量。
在凸輪驅(qū)動泵32和液壓氣門致動器34的壓力室之間的連接中設置 有斷開閥41。在本實施方式中電子控制的斷開閥41具有兩個位置。在 第一位置上，斷開閥通過壓力導管36將液壓氣門致動器34的壓力室連 接到凸輪驅(qū)動泵32。在第二位置(示出的)上，斷開閥41斷開液壓排 氣門致動器34的壓力室和凸輪驅(qū)動液壓泵32之間的連接。
在液壓排氣門致動器34的壓力室壁中的大孔將壓力室連接到卸壓 閥43。卸壓閥43配置成當壓力室中的壓力超過預定閾值時開通至儲液 箱(未示出)。該閾值設定成略高于在發(fā)動機正常工作期間液壓排氣門 致動器34的壓力室中出現(xiàn)的最大(峰值)壓力。通常該峰值壓力對應 于在發(fā)動機循環(huán)中的燃燒發(fā)生時的相位。卸壓閥43的類型是一旦達到 設定壓力就完全開啟而且之后保持開啟狀態(tài)。起動泵42補充泄漏產(chǎn)生 的油損。
在工作中，凸輪軸28與發(fā)動機曲軸的回轉(zhuǎn)保持一致。凸輪29的輪 廓決定正排量泵32的運動。當正排量泵32向上移動時，液壓流體受壓 后經(jīng)導管36進到氣門致動器34中。致動器34迫使排氣門11克服氣彈 簧38的壓力閉合。在此期間，斷開閥41處于第一位置，使得來自凸輪 驅(qū)動正排量泵32的流體能夠流到液壓排氣門致動器34的壓力室中。當 排氣門ll到達在圖3中以實線示出的其閉合位置時，斷開閥41移動到 第二位置(示出的)并使得任何流體都不能在液壓排氣門致動器34的壓力室和凸輪驅(qū)動正排量泵32之間流通。因此，排氣門ll鎖定在其閉 合位置，氣門頭lla的圓周邊緣與缸蓋12的凸部47配合形成流體緊密 封。在所示實施方式中，凸部47設置有密封環(huán)49。在其它實施方式(未 示出)中， 一個或多個密封環(huán)49設置在氣門頭lla的圓周表面上。
當要開啟排氣門時(發(fā)生燃燒之后)，斷開閥41移回到其第一位置 以便將液壓排氣門致動器34中的壓力室連接到凸輪驅(qū)動正排量泵32。 凸輪驅(qū)動正排量泵32向下移動而與燃燒室中的作用在氣門頭lla上的 壓力相關(guān)聯(lián)的氣彈簧38推動排氣門11和排氣門致動器34以向上移動， 因此排氣門致動器34中的流體流回到凸輪驅(qū)動正排量泵32中。在開啟 排氣門11的動作期間傳遞到排氣門致動器34的一些能量通過在排氣門 致動器34回程期間產(chǎn)生于正排量泵32中的壓力而返回到凸輪軸28。因 此，消耗的僅僅是開啟排氣門11所需的一小部分液壓能量。
如果在燃燒室15中出現(xiàn)過壓，將產(chǎn)生較大的向上推動排氣門11的 力，因此在液壓排氣門致動器34的壓力室中引起較大的壓力，即所述 壓力大于在發(fā)動機正常工作期間產(chǎn)生的壓力。因此，卸壓閥43將完全 開啟從而使液壓排氣門致動器34的壓力室中的流體能夠快速排出。燃 燒室中與氣彈簧38的力相關(guān)聯(lián)的過高的壓力致使排氣門ll沿遠離燃燒 室15的方向迅速開啟。在排氣門11開啟的情況下，燃燒室15中的氣 體能夠經(jīng)正常通道排出，所述正常通道被設計用以將廢氣從燃燒室引到 到外部環(huán)境中。因為能夠精確設定卸壓閥34開啟時的閾值壓力，所以 此過程通常不會對發(fā)動機1造成任何損害。因此，排氣門ll將在無意 中造成的在燃燒室中增大的任何壓力能夠損害發(fā)動機部件之前開啟。排 氣門一旦開啟氣體就通過為了處理這些氣體而設計的通道輸送到外部 環(huán)境中，并且通道將應對這種氣體的流動而不會招致任何損害。
在第一實施方式的未示出的變型中，斷開閥不是電子控制的而是由 凸輪軸控制。這種控制可以由具有用于控制斷開閥的附加凸角的凸輪軸 28或者以控制與多個氣缸相關(guān)聯(lián)的斷開閥作為其唯一目的分離的凸輪 軸來實現(xiàn)。
圖3的放大部分示出第一實施方式的變型的細節(jié)。在該實施方式中， 密封環(huán)49 M氣門頭lla所憑借的壓力是可變的。導管50將密封環(huán)49 的外周連接到燃燒室15。在燃燒室15中的壓力逐漸增加，密封環(huán)被逐漸增加的壓力推向氣門頭lla。因此，在燃燒室15中的壓力較低的情況下， 當氣門頭11a移進燃燒室并脫離與密封環(huán)49的接觸時，這兩個元件之間有 很少壓力或沒有壓力，因此減少磨損和破裂。當燃燒室15中的壓力較高時， 例如在燃燒期間，密封環(huán)49被高壓推向氣門頭lla，從而確保燃燒室15 中的高壓氣體不會經(jīng)密封環(huán)49泄漏。
圖4示出圖3所示實施方式的變型。除缸蓋12包括設置有孔口 60 和圍繞孔口的環(huán)形通道62的圓筒形部分外，圖4所示的實施方式與參 考圖3描述的實施方式基本相同。當排氣門處于其上部位置(如由虛線 指示的)時，廢氣能夠經(jīng)孔口 60和環(huán)形通道62從燃燒室15排出。環(huán) 形通道62連接到廢氣接收裝置。具有孔口 60的圓筒形部件確保在氣門 頭lla上的密封環(huán)與壁面保持連續(xù)接觸，從而避免由密封環(huán)接觸及與壁 面脫離所引起的可能情況。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動系統(tǒng)的第三實施方式，除以下不 周之處外該實施方式與參考圖3描述的實施方式基本相同。斷開閥41 被轉(zhuǎn)換閥42取代。在該實施方式中，電子控制的轉(zhuǎn)換閥42有兩個位置。 在第一位置上，轉(zhuǎn)換閥42將導管36連接到排氣門致動器34的壓力室。 在第一位置上，壓力放大器44連接到儲液箱。在示出的第二位置上， 轉(zhuǎn)換閥42將導管36連接到壓力放大器44到導管36。這種布置確保凸 輪驅(qū)動正排量泵32在燃燒相位期間不會受到液壓排氣門致動器34的壓 力室中的高壓。
在這種實施方式中，排氣門11設置有在凸部47中的圓錐形氣門座 48。圓錐形氣門座設置在缸蓋12的凸部47的上側(cè)上，并且氣門座表面 的法線沿遠離燃燒室15方向在氣門桿lib的軸向上具有相當大的分量。 氣門頭lla具有相應的圓錐形末端，其設計成與氣門座48密封地抵接。 在該實施方式中，凸輪29的輪廓是漸進的(如凸輪29上的虛線所指示 的)，使得凸輪驅(qū)動正排量泵32能夠在排氣門處于其閉合位置的相位期 間持續(xù)輸送少量流體。因此，不管液壓流體如何滲漏，都能確保通過壓 力放大器44作用在液壓排氣門致動器34上的相當大的壓力。
限壓閥45允許通過凸輪驅(qū)動正排量泵32傳送的所有多余的液壓流 體流到儲液箱。在工作期間，當排氣門11閉合并保持在其氣門座48上時轉(zhuǎn)換閥42 處于示出的第二位置。在開啟和閉合動作期間以及在排氣門11開通期 間，轉(zhuǎn)換閥處于第一位置(未示出)。
在發(fā)動機正常工作期間和燃燒室15中發(fā)生過壓現(xiàn)象期間，根據(jù)第 二實施方式的排氣門致動系統(tǒng)的操作與參考第一實施方式描述的操作 相同。
圖6示出本發(fā)明的第四實施方式。在這種實施方式中，液壓氣門制動 系統(tǒng)也使用^J^推桿系統(tǒng)，液壓推桿系統(tǒng)包括通過導管36連接到液壓氣門 致動器34的正排量泵32。然而在該實施方式中，轉(zhuǎn)換閥42替代地將在液 壓排氣門致動器34中的壓力室連接到液壓泵54并通過導管36連接到凸輪 驅(qū)動正排量泵32。在轉(zhuǎn)換閥42的第一位置上(未示出)，電子控制轉(zhuǎn)換閥 42將在液壓排氣門致動器34中的壓力室連接到凸輪驅(qū)動正排量泵32。轉(zhuǎn) 換閥42在其第二位置上將在液壓排氣門致動器34中的壓力室連接到液壓 泵54。液壓泵54可以是電動或機械驅(qū)動的正排量泵。液壓泵54的所有未 利用的容量都通過壓力調(diào)節(jié)閥55進到儲液箱。
在發(fā)動機正常工作期間，轉(zhuǎn)換閥42在排氣門11開啟和閉合動作期間 處于其第一位置(未示出)。當排氣門11處于其閉合位置時，轉(zhuǎn)換閥42 處于其示出的第二位置，其中在液壓排氣門致動器34中的壓力室通過泵 54加壓。在發(fā)動機循環(huán)的燃燒相位期間借助于此壓力將排氣門11牢固地 壓靠在氣門座48上。該實施方式還i殳置有卸壓閥43,卸壓閥43以與上述 第一和第二實施方式相同的方式工作。
根據(jù)另一實施方式(未示出)，排氣門致動系統(tǒng)也可以是以下類型，沒 有凸輪軸而改為通過來自連續(xù)性高壓源的由控制閥控制的液壓來操作，控 制閥在期望開啟和閉合排氣門的時刻將液壓流體引導到相應的液壓排氣 門致動器(例如共軌系統(tǒng))。同樣，在這種實施方式中，排氣門通過液壓 排氣門致動器的壓力室中的壓力保持閉合，并且卸壓閥連接到'^￡排氣門 致動器的壓力室，其具有當燃燒室中出現(xiàn)過壓時允許排氣門開啟的設定壓 力。
如在權(quán)利要求書中使用的"包括" 一詞不排除其它元素。如在權(quán)利要 求中使用的詞"一，，或"一個"也不排除復數(shù)。
盡管為了說明的目的已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，但是可以理解這種詳細完全是出于上述目的，并且本領域普通技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明范圍 的情況下做出變型。
權(quán)利要求
1.一種十字頭式大型二沖程柴油發(fā)動機，所述發(fā)動機包括用作燃燒室的多個氣缸，每個氣缸都設置有至少一個排氣門；以及排氣門致動系統(tǒng)，所述排氣門致動系統(tǒng)用于與所述發(fā)動機的發(fā)動機循環(huán)同步地開啟和閉合所述排氣門，在燃燒之后，為了控制廢氣排放，所述排氣門致動系統(tǒng)沿相對于所述燃燒室向外的方向開啟相應的排氣門，在燃燒之前，所述排氣門致動系統(tǒng)沿相對于所述燃燒室向內(nèi)的方向閉合相應的排氣門，并且，不管所述發(fā)動機循環(huán)的當前相位如何，當在相關(guān)的所述氣缸中出現(xiàn)過壓時，所述排氣門致動系統(tǒng)都使相應的排氣門能夠沿相對于所述燃燒室向外的方向開啟。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動機，其中，作用在所述排氣門的氣門桿上的氣彈簧沿向外的方向推動所述排氣門從而開啟所述排氣門。
3. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)動機，其中，液壓致動器沿向內(nèi)的方向推動所述排氣門從而閉合所述排氣門。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述排氣門包括氣門頭，當所述排氣門處于其閉合位置時，所述氣門頭與位于相應的氣缸頂部上的缸蓋相互作用以密封所述燃燒室。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其中，所述氣門頭以密封接合方式配合在所述缸蓋中的環(huán)形開口內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求5所述的發(fā)動機，其中，所述環(huán)形開口的內(nèi)表面設置有一個或多個密封環(huán)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的發(fā)動機，其中，所述氣門頭的圓周表面上設置有一個或多個密封環(huán)。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的發(fā)動機，其中，在所述缸蓋和所述氣門座上的密封表面的法線僅有徑向分量。
9. 如權(quán)利要求5至8中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述排氣門沒有固定的擱置位置，而是具有使所述排氣門閉合的范圍。
10. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)動機，其中，所述氣門頭與所述缸蓋中的氣門座相抵接。
11. 如權(quán)利要求10所述的發(fā)動機，其中，所述氣門座表面的法線具有相當大的軸向分量。
12. 如權(quán)利要求11所述的發(fā)動機，其中，所述軸向分量指向相對于所述燃燒室向外的方向。
13. 如權(quán)利要求10至12中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述氣門座為圓錐形。
14. 如權(quán)利要求5至9中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述氣門致動系統(tǒng)包括凸輪軸和凸輪驅(qū)動致動器泵，所述凸輪驅(qū)動致動器泵以可操作方式連接到所述液壓致動器。
15. 如權(quán)利要求14所述的發(fā)動機，其中，所述凸輪驅(qū)動泵經(jīng)由壓力導管連接到所述致動器，在所述壓力導管中設置有斷開閥。
16. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)動機，其中，除了相關(guān)聯(lián)的燃燒室中出現(xiàn)過壓以外，當與相關(guān)排氣門相關(guān)聯(lián)的所述斷開閥閉合時，所述排氣門的移動受阻。
17. 如權(quán)利要求15或16所述的發(fā)動機，其中，為了保護所述凸輪驅(qū)動泵和所述凸輪軸免受所述液壓致動器在燃燒期間所受到的高壓，所述斷開閥僅在發(fā)生排氣門升程期間開啟。
18.如權(quán)利要求10至13中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述氣門致動系統(tǒng)包括凸輪軸和凸輪驅(qū)動致動器泵，所述凸輪驅(qū)動致動器泵以可操作方式連接到所述液壓致動器。
19. 如權(quán)利要求18所述的發(fā)動機，其中，所述凸輪驅(qū)動泵經(jīng)由壓力導管連接到所述致動器，在所述壓力導管中i殳置有同步轉(zhuǎn)換閥。
20. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)動機，其中，在所述氣門的開啟和閉合期間，處于第一位置的所述轉(zhuǎn)換閥將所述液壓致動器中的壓力室直接連接到所述凸輪驅(qū)動泵，并且，在所述排氣門閉合期間，處于第二位置的所述轉(zhuǎn)換閥將所述壓力室經(jīng)由壓力放大器連接到所述凸輪驅(qū)動泵。
21. 如權(quán)利要求20所述的發(fā)動機，其中，所述凸輪軸上的作用于所述凸輪驅(qū)動泵上的凸輪具有漸進的輪廓，所述漸進的輪廓使所述凸輪驅(qū)動泵在所述發(fā)動機循環(huán)的所述排氣門被閉合期間持續(xù)輸送至少少量的液壓流體。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的發(fā)動機，其中，在所述第二位置中，所述轉(zhuǎn)換閥"&置有止回閥元件。
23. 如權(quán)利要求19所述的發(fā)動機，其中，在所述氣門的開啟和閉合期間，處于第一位置的所述轉(zhuǎn)換閥將所述液壓致動器中的壓力室直接連接到所述凸輪驅(qū)動泵，并且，處于第二位置的所述轉(zhuǎn)換閥將另一高壓液壓流體源連接到所述液壓致動器中的壓力室。
24. 如權(quán)利要求23所述的發(fā)動機，其中，所述另一高壓液壓流體源為液壓泵。
25. 如權(quán)利要求1至13中任一項所述的發(fā)動機，其中，所述氣門致動系統(tǒng)包括高壓液壓泵，所述高壓液壓泵經(jīng)由壓力導管和控制閥以可操作方式連接到所述排氣門致動器。
26. 如權(quán)利要求14至25中任一項所述的發(fā)動機，其中，卸壓閥以可操作方式連接到所述液壓致動器，所述卸壓閥被配置成在所述燃燒室中出現(xiàn)過壓時開啟。
27. 如權(quán)利要求26所述的發(fā)動機，其中，所述卸壓閥被配置成在所述液壓致動器中的壓力超過預定閾值時開啟。
28. 如權(quán)利要求27所述的發(fā)動機，其中，所述卸壓閥的類型為一旦超過所述預定閾值就完全開啟且之后保持開啟狀態(tài)。
全文摘要
一種具有排氣門致動系統(tǒng)的大型二沖程柴油發(fā)動機，為了能夠從燃燒室排出廢氣，所述排氣門致動系統(tǒng)沿向外的方向移動排氣門。排氣門設置有卸壓系統(tǒng)，如果氣缸出現(xiàn)過壓，則所述卸壓系統(tǒng)使排氣門能夠自動開啟。
文檔編號F01L9/02GK101495718SQ200780007493
公開日2009年7月29日 申請日期2007年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日
發(fā)明者亨寧·約恩森, 克里斯蒂安·阿德里安森, 阿蘭·格爾納·克里斯蒂安森 申請人:曼狄賽爾公司