專利名稱：帶有雙油壓控制閥的發(fā)動機制動裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機制動，特別涉及到帶有雙油壓控制閥的發(fā)動機制動裝置(發(fā)動
機緩速器)和方法。
背景技術：
用內燃機作為制動手段是人所共知的，只需將發(fā)動機暫時轉換為壓縮機。這種轉 換可以通過切斷燃油，在發(fā)動機活塞壓縮沖程結束時或接近結束時打開排氣閥，允許被壓 縮氣體(通常情況下是空氣)被釋放，發(fā)動機在壓縮沖程中壓縮氣體所吸收的能量，不能 在隨后的膨脹或"做功"沖程中返回到發(fā)動機活塞，而是通過發(fā)動機的排氣及散熱系統散發(fā) 掉。最終的結果是有效的發(fā)動機制動。 發(fā)動機制動對內燃機是很有必要的，特別是對壓縮點火式發(fā)動機，也被稱為柴油 發(fā)動機。這種發(fā)動機在由向前移動車輛的慣性和質量使驅動軸旋轉時，幾乎不提供任何制 動。由于車輛設計和技術的改進，車輛的牽引能力增加，而滾動和風力阻力有所減少。因此， 柴油動力機車對制動的需求很高。雖然車輛的鼓盤式車輪剎車能夠在很短的時間內吸收大 量的能量，其重復使用，比如說，當車輛經過丘陵山地時，可能會導致剎車過熱而失效。利用 發(fā)動機制動，可以大大減少使用車輪剎車，最大限度地減少其磨損，消除剎車失效造成的事 故隱患。 發(fā)動機制動有許多不同的類型。通常情況下，發(fā)動機制動運作是在正常的發(fā)動機 閥動(氣閥運動)過程中添加用于發(fā)動機制動的輔助發(fā)動機閥動。根據該輔助發(fā)動機閥動 是如何產生的，發(fā)動機制動可以定義為 1) I型發(fā)動機制動_輔助閥動是從鄰近凸輪引進的，產生所謂的"皆可"(Jake)制 動； 2) II型發(fā)動機制動_輔助閥動是通過改變現有凸輪曲線，產生運動丟失型發(fā)動機 制動； 3)111型發(fā)動機制動-輔助閥動來自于專用凸輪，產生專用凸輪(搖臂)制動；
4) IV型發(fā)動機制動_輔助閥動由改變現有發(fā)動機閥動得到，通常產生泄氣型發(fā)動 機制動；及 5)V型發(fā)動機制動-輔助閥動使用專用氣閥系，生成一個專用氣閥(第五氣門)發(fā) 動機制動。 發(fā)動機制動也可以分為兩大類，即壓縮釋放型發(fā)動機制動和泄氣型發(fā)動機制動。
傳統的壓縮釋放型發(fā)動機制動裝置在發(fā)動機活塞壓縮沖程結束時或接近結束時 打開排氣閥。該裝置通常經過液壓回路將機械輸入傳遞到要打開的排氣閥。液壓回路上通 常包括在主活塞孔內往復運動的主活塞，該往復運動來自于發(fā)動機的機械輸入，比如說噴 油器搖臂的搖動。主活塞的運動通過液壓流體傳遞到液壓回路上的副活塞，使其在副活塞 孔內往復運動。副活塞直接或間接地作用在排氣閥上，產生發(fā)動機制動運作的閥動。
壓縮釋放發(fā)動機制動器的一個先例是由康明斯(Cummins)提供的美國專利號3220392披露，于此納入參考。根據該專利所制造的發(fā)動機制動系統在商業(yè)上很成功。不 過，此類發(fā)動機制動系統為頂置在發(fā)動機上的附件。為了安裝此類發(fā)動機制動器，在汽缸和 閥蓋之間要添加墊圈，因此，額外地增加發(fā)動機的高度、重量及成本。上述這些問題是由于 將發(fā)動機制動系統當作發(fā)動機的一個附件，而不是發(fā)動機的一個組成部分或集成件所造成 的。 隨著壓縮釋放型發(fā)動機制動市場的發(fā)展與成熟，制動系統的設計有必要進行改 進，以減少重量、體積和成本。此外，壓縮釋放發(fā)動機制動器也已經從售后市場附件轉向原 裝設備。發(fā)動機制造商都比以前更愿意對其發(fā)動機做出設計修改，進而提高壓縮釋放型發(fā) 動機制動的性能。 —個可能的解決方案是將制動系統的部件集成于發(fā)動機的現有部件內。而人們 最喜歡的是將發(fā)動機制動系統集成在發(fā)動機的搖臂內。搖臂集成式制動系統可以在以下 美國專利中找到美國專利號3367312、3786792、3809033、5564385、6152104、6234143和 6253730。搖臂集成式制動的缺點在于其復雜性和由于將發(fā)動機制動系統集成在搖臂內而 帶來的高轉動慣量，使得氣閥系的部件產生不跟隨或碰撞等其它副作用，對發(fā)動機的正常 點火運作造成不利影響。 閥橋是另一個可以將發(fā)動機制動系統集成于內的發(fā)動機部件?？蓪⒁粋€或更多的 制動活塞置于閥橋內，形成帶有液壓鏈接的運動失落型可變氣閥致動器?？勺儦忾y致動器 內部，比如說在凸輪和凸輪從動輪之間，含有一間隙。當流體，通常是機油，提供給該系統 時，可變氣閥致動器伸長，消除其內部的間隙。凸輪的整個運動便可通過流體形成的液壓鏈 接，全部傳遞到發(fā)動機的氣閥。另一方面，如果系統內的流體被釋放，可變氣閥致動器則由 于其內的間隙而縮短，一部分凸輪的運動就失去了 (沒有傳遞到發(fā)動機的氣閥)。
美國專利第5829397號(以下簡稱'397專利)公開了一種將液壓活塞置于閥橋 內的系統，用來控制在可變氣閥驅動機構與發(fā)動機氣閥之間的運動失落量。該運動失落系 統采用了一種高速高壓電磁閥，可以很快地供油和排油，從而精確地控制運動失落量，實現 連續(xù)的可變氣閥驅動。既可用于發(fā)動機的正常(點火)運作，又可用于發(fā)動機的制動運作。 不過，由于采用高速高壓電磁閥，這種連續(xù)可變氣閥驅動系統既昂貴又不可靠，至今仍未投 入商業(yè)市場。 美國專利申請公開號20050211206公開了另一種集成于閥橋內的運動失落型系 統。不過，該系統需要一個特殊"外"彈簧，置于發(fā)動機與搖臂之間，將搖臂偏置在液壓活塞 上，壓向閥橋。使得在頂置凸輪和凸輪從動輪之間產生一間隙。該間隙比正常閥隙大得多， 增加了氣閥系部件之間不跟隨或碰撞的趨勢。所述特殊"外"彈簧必須滿足兩個相互沖突 的要求。第一，彈簧的力量必須足夠大，使得在運動失落系統關閉時，即使發(fā)動機在最高轉 速狀態(tài)下，氣閥系部件也不會有不跟隨。第二，彈簧的力量必須足夠小，使得在運動失落系 統開通時，油壓可以克服該彈簧力，將液壓活塞乃至搖臂一并抬起來，消除凸輪和凸輪從動 輪之間的間隙。由于作用在液壓活塞上的彈簧力很大，使系統供油速度減慢，可能導致系統 在高發(fā)動機轉速時無法完全啟動。因此，彈簧大小的選擇必須作一個妥協。當發(fā)動機氣閥 系的轉動慣量太大，尤其是對推桿式發(fā)動機而言，這種妥協往往不理想，甚至不可能。
上述閥橋運動失落型系統的另一個缺點在于其重置機構的密封件是由一彈簧向 下偏置在密封位置。它可能導致兩個問題。第一，密封件將在發(fā)動機制動運作(需要)和
5正常運作(不需要)時都受到沖擊(重置)，含有90%以上不必要的循環(huán)周期。第二，密封 件偏置在密封位置，使流體封死在活塞腔內，增加了在具有不跟隨、浮閥、漏油太多等不正 常情況下，發(fā)動機制動器假啟動的可能性。 此外，上述閥橋運動失落型系統和其它集成式發(fā)動機制動系統需要一套比較復雜 的雙油壓供油裝置。其中較低的油壓用于在發(fā)動機正常(點火)運作的潤滑或液壓式閥隙 調節(jié)器(美國專利第2380051、3140698、4677723、4924821和5150672號公布了將液壓活塞 置于閥橋內調節(jié)閥隙的細節(jié))。而較高的油壓則用來驅動運動失落型系統。美國專利申請
發(fā)明者楊洲 申請人:楊柳