專利名稱:用于發(fā)動機壓力釋放減速的方法和系統(tǒng)的制作方法
一般來講，本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域為用于內(nèi)燃機的壓力釋放減速器，更具體地講，涉及的是一種方法和系統(tǒng)，這種方法和系統(tǒng)在減速工況中能使該發(fā)動機從普通的四沖循環(huán)轉(zhuǎn)化為兩沖程循環(huán)，這樣就會使單位時間內(nèi)的壓力釋放次數(shù)增加一倍。
人們在先有技術(shù)中對壓力釋放型發(fā)動機減速器已有所了解。所設(shè)計的這種發(fā)動機減速器用來臨時把火花點火式內(nèi)燃機或壓燃式內(nèi)燃機轉(zhuǎn)化成一個空氣壓縮機，以便產(chǎn)生一個制動功率，該制動功率大體上為該發(fā)動機所產(chǎn)生的有功功率的一部分。
公開在美國專利第3 220 392號中由Cummins發(fā)明的這種壓力釋放型發(fā)動機減速器采用了一種液壓系統(tǒng)，其中主活塞的運動控制了隨活塞的運動，而隨動活塞依次又在接近壓縮沖程結(jié)束時打開該內(nèi)燃機排氣閥，這時在壓縮吸入空氣過程中所做的功并沒有在膨脹或“做功”沖程中得到補償，相反，卻通過該車輛的排氣和散熱系統(tǒng)消耗掉了。這樣就正如這個美國專利所敘述的一樣，使得該車輛能夠得以減速。通常該主活塞由一推管驅(qū)動，該推管由該發(fā)動機凸輪軸上的一個凸輪控制，該推管可以與有關(guān)氣缸的噴油器或者與另一個氣缸的進氣或排氣閥門發(fā)生關(guān)系。
另一種結(jié)構(gòu)也可以用來產(chǎn)生壓力釋放效果。在Jonsson取得的美國專利第3 367 312號中該排氣閥由一個分離的凸輪輪廓驅(qū)動在接近壓縮沖程結(jié)束時利序地打開，該凸輪輪廓形成在排氣閥凸輪上并由搖臂軸軸線的擺動或者由在該搖臂中的一個滯差運動機構(gòu)來驅(qū)動，也可參見由Castledge取得的美國專利3 809 3 809 033號，該專利中公開了一種采用一個雙作用凸輪和一個搖臂的壓力釋放減速器，該搖臂具有一個在液力作用下可延伸的余隙調(diào)整活塞。
在Pelizzoni取得的美國專利3 786 792號中，公開了一個用于改變多缸發(fā)動機配氣正時的系統(tǒng)，其目的特別是為了改進壓力釋放減速效果。所公開的機構(gòu)具有用來延長氣門機構(gòu)的液壓裝置，以便使用一個第二凸輪輪廓。該氣門機構(gòu)，例如，可以靠增加推管的長度或加長該搖臂來得以延長。
在Loneisin的美國專利3 859 970中在該凸輪軸上設(shè)置了一個輔助凸輪用來控制一個泵，該泵依次控制一個用來在適當(dāng)?shù)臅r候移動排氣或進氣閥門推管的液壓提升機構(gòu)。
另一種改進壓力釋放減速效果的裝置，其特征為在減速過程中或者保持排氣閥或者保持進氣閥或者保持兩者都部分地打開，所設(shè)計的用來完成這一目的的一種機構(gòu)公開在由Liegles取得的美國專利3 547 087號中。
盡管在先有技術(shù)中公開了各種各樣的機構(gòu)，但是所有這些先有技術(shù)所涉及的都是標(biāo)準的四沖程發(fā)動機，這種發(fā)動機的曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)每個氣缸提供一個壓縮沖程，因此曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)每個氣缸才產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
在這些已頒布的基本的壓力釋放減速器的專利中，包括由Cummion取得的美國專利3 220 392號，研制的目標(biāo)只不過是通過改進壓力釋放配時來提高制動功率(如Custes的美國專利4 398 510)，防止隨動活塞的超程(如Laas 取得的美國專利3 405 699)，防止液化系統(tǒng)的超壓(如Egan獲得的美國專利4 150 640)，防止噴油器推管或凸輪軸的過載(如Lickles的美國專利4 271 796)，以及在制動過程中增加進氣歧管壓力(如Psice的美國專利4 296 605)。然而，在每一個實例中發(fā)動機都在標(biāo)準的四沖程循環(huán)狀態(tài)下工作，這樣曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)每個氣缸才發(fā)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
本發(fā)明所指出的問題就是如何來增加由標(biāo)準的四沖程內(nèi)燃機所產(chǎn)生的制動功率，這個問題在該事實(即只有在曲柄軸轉(zhuǎn)過每兩轉(zhuǎn)時每個氣缸才能產(chǎn)生一次壓力釋放)面前受到了限制。
上述問題在由本發(fā)明所提供的一種用于多缸四沖程內(nèi)燃機壓力釋放減速的方法中得到了解決。該發(fā)動機具有一個旋轉(zhuǎn)曲柄軸和用于每一個氣缸的工作時與所述曲柄軸銜接的發(fā)動機活塞，并且還具有用于每一個氣缸的進氣和排氣閥。所述方法可以應(yīng)用到該多缸發(fā)動機的至少一個氣缸上。該發(fā)動機處于正常的作功或供油狀態(tài)時，在該曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中，該氣缸的活塞按四個沖程循環(huán)運動，即一個向下的進氣沖程，一個向上的壓縮沖程，一個向下的作功沖程和一個向上的排氣沖程。該方法的特征在于在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，通過強迫該排氣和進氣閥在該曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)的過程中，不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣和進氣閥正常移動的位置移動，以及通過調(diào)整該排氣和進氣閥在該曲柄軸轉(zhuǎn)動所述兩轉(zhuǎn)過程中的正常開啟和關(guān)閉次數(shù)，把該發(fā)動機正常的四沖程循環(huán)過程轉(zhuǎn)化為兩沖程循環(huán)過程，結(jié)果該曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)該氣缸就產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
更具體地講，在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，該內(nèi)燃機處于正常工作狀態(tài)時該活塞的正常壓縮，作功，排氣和進氣沖程被轉(zhuǎn)化為一個第一次強制排氣、一個第一次強制進氣、一個強制壓縮、一個第二次強制排氣和一個第二次強制進氣過程，這樣在該曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中就產(chǎn)生了兩次壓力釋放現(xiàn)象，而不是一次。
在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，為了獲得該第一次強制排氣過程，在該活塞向上運動到達其正常壓縮沖程的上止點位置之前打開該排氣閥，這就獲得了一個第一次壓力釋放現(xiàn)象，在所述內(nèi)燃機活塞到達該上止點位置之后關(guān)閉該排氣閥，在該活塞隨后的向下行程中開啟所述進氣閥，這就發(fā)生了一個第一次強制進氣過程，在所述內(nèi)燃機活塞隨后大致到達下止點位置時，關(guān)閉所述進氣閥，進而強迫所述排氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動，強迫所述進氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該進氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動，在該內(nèi)燃機活塞大致到達隨后的上止點位置時，再開始重新打開所述排氣閥，這就獲得了一個第二次壓力釋放現(xiàn)象，在該活塞隨后的向下行程過程中重新開啟所述進氣閥，這就發(fā)生了一個第二次強制進氣過程，在所述內(nèi)燃機活塞到達該上止點位置以后重新關(guān)閉所述排氣閥，并且在所述內(nèi)燃機活塞大致到達隨后的下止點位置時重新關(guān)閉所述進氣閥，由此在所述一個氣缸中，所述曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
由此可以理解到，該氣缸排氣沖程的運動狀況與空氣被壓縮的壓縮沖程運動狀況相類似，正如下面更為具體的敘述所指出的。所提供的機構(gòu)通過調(diào)整該進氣和排氣閥的正常動作可以自動地獲得這種結(jié)果，用以保證在減速過程中，該曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)而不是兩轉(zhuǎn)就出現(xiàn)一次壓力釋放現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明。一個在正常的作功或供油狀態(tài)下具有一個四沖程循環(huán)的內(nèi)燃機被轉(zhuǎn)化為在減速或制動過程中具有兩沖程循環(huán)的壓縮機，由此就使在任何給定時間范圍內(nèi)壓力釋放的次數(shù)增加了一倍。由于單位時間內(nèi)壓力釋放次數(shù)增加了一倍，所以該內(nèi)燃機總的制動功率近似兩倍于裝有一個普通內(nèi)燃機減速器的內(nèi)燃機的減速功率，而且沒有增加發(fā)動機部件的負載。
采用本發(fā)明之方法的內(nèi)燃機減速系統(tǒng)包括用于暫時強迫該進氣和排氣閥不能動作的裝置和控制該進氣和排氣閥不按正常動作順序動作的裝置。更為可取的是，該用于控制該進氣閥不按正常順序工作的裝置包括主活塞和隨動活塞，該主活塞和隨動活塞與一普通減速器的現(xiàn)有主活塞和隨動活塞相互液壓連通，同時與適當(dāng)?shù)墓艿篮蛦蜗蜷y或往復(fù)閥相連通。另外，每一個氣缸的現(xiàn)有主活塞或一套附加的主活塞與該主活塞和隨動活塞相互液壓連通。取而代之，配時可以由傳感器和電子控制器完成，進而可以使用電磁閥和執(zhí)行元件來代替該液壓機構(gòu)的某些部分。
圖1為一曲線圖，它表明了一個使用噴油器的普通壓燃式內(nèi)燃機作為縱坐標(biāo)的氣門和噴油器升程與作為橫坐標(biāo)的曲柄角之間的關(guān)系。
圖2是類似于圖1的曲線圖，它表明了本發(fā)明中所改進的氣門的動作，其中該內(nèi)燃機壓力釋放減速器由噴油器推管驅(qū)動，并且第二次壓力釋放現(xiàn)象發(fā)生在第一次壓力釋放現(xiàn)象之后該曲柄軸轉(zhuǎn)動了大約360°角的時候。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的排氣閥或進氣閥十字頭和搖臂的部分剖開的正視圖。
圖4A為根據(jù)本發(fā)明的一個分離式排氣或進氣氣門搖臂的等比例零件分解圖。
圖4B為圖4A中所表明的分離式排氣或進氣氣門搖臂的截面視圖。
圖5為本發(fā)明之機構(gòu)的示意圖，它表明了對于每一個內(nèi)燃機氣缸所需部件的安排方式。
圖6是類似于圖2的曲線圖，表明了本發(fā)明中氣門動作的進一步改進。其中在該曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中。每一個缸發(fā)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
圖7為根據(jù)本發(fā)明可以采用的一個替換機構(gòu)的示意圖。
首先參考圖1，所提供的曲線涉及的是一個具有噴油器的壓燃式標(biāo)準四沖程內(nèi)燃機，其中進氣閥和排氣閥由通過搖臂動作的推管控制，并由該內(nèi)燃機凸輪軸上的凸輪來驅(qū)動。該凸輪軸與該發(fā)動機曲柄軸同步運轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速為該曲柄軸轉(zhuǎn)速的一半。圖1為氣門升程和噴油器升程相對曲柄軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)過程中曲柄角的關(guān)系曲線圖。
曲線10表明的是一號氣缸當(dāng)其運動開始達到壓縮沖程底部(540°～720°)時，噴油器的動作。在該活塞到達上止點(T、D、C)(0°)的位置之后開始進行該內(nèi)燃機的膨脹或作功沖程(0°～180°)時，該噴油器迅速地充分就位。如圖1所示，在作功和排氣沖程(0～360°)過程中，該噴油器保持充分就位狀態(tài)，而在進氣沖程(360°～540°)噴油器則返回其靜止位置。該噴油器的第二次運轉(zhuǎn)循環(huán)開始于圖1的最右端。
曲線12涉及的是一號氣缸排氣閥的運動。一般來講，該排氣閥在接近作功沖程(0～180°)的終端時開始打開，在排氣沖程(180°～360°)過程中保持開啟，而在進氣沖程(360°～540°)過程中關(guān)閉。
曲線14表明的是一號氣缸進氣閥的運動。一般來講，該進氣閥在接近排氣沖程(180～360°)的終端時開始打開，在進氣沖程(360～540°)過程中保持開啟，而在壓縮沖程(540～720°)過程中關(guān)閉。可以看到，常規(guī)情況下，存在一般時間的重疊，在此重疊期間排氣閥和進氣閥都部分地處于開啟狀態(tài)。如圖1所示，閥門的該重疊期超過大約20°曲柄角。
通過上面了解了由圖1所示的閥門正常的動作以后，我們可以參考圖2，圖2表明了本發(fā)明中改進的閥門動作，這里在該內(nèi)燃機曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)的過程中每個氣缸發(fā)生兩次壓力釋放現(xiàn)象。與圖1類似，圖2為氣門升程和噴油器升程相對曲柄軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)(720°)過程中曲柄角的關(guān)系曲線圖。
圖2中曲線16表示的是一號氣缸排氣閥的運動。該排氣閥初始的上升是由圖1中曲線10所表明的噴油器的運動所引起的。在減速制動過程中，燃料的供給被切斷或減少，這樣就幾乎很少或沒有燃料被噴入該內(nèi)燃機氣缸了。為簡明和清楚起見，本發(fā)明將僅就具有由噴油器推管驅(qū)動的改進型Jacofo內(nèi)燃機減速器的六缸壓燃式發(fā)動機中的一個缸進行說明。標(biāo)準的Jacofo內(nèi)燃機減速器(例如在由Lickles et al取得的美國專利4 271 796號中)已有敘述，在這里參考該發(fā)動機敘述本發(fā)明。
在圖2中不存在與圖1中曲線12對應(yīng)部分，這是由于申請人所提供的機構(gòu)使排氣閥暫時不能運動的緣故，這一點將在下面給予說明。同時，根據(jù)曲線18，在正常的“作功”沖程中申請人采用一種機構(gòu)打開進氣閥，這一過程可以稱之為一個“強制進氣”過程，這一點在下面也將給予說明。在圖2中曲線24表示的是三號氣缸噴油器推管的運動，如下所述，該推管用來保證該進氣閥的關(guān)閉，該進氣閥的運動由曲線18表明。圖2中用點劃線所表示的曲線20表明這時會發(fā)生正常的進氣閥運動(圖1中曲線14)，這個運動也由申請人所提供的機構(gòu)給予了抑制，實際上該進氣閥的運動超前了大約360°曲柄角。代替進氣閥正常的開啟運動(曲線20)，申請人所提供的機構(gòu)強制排氣閥在接近活塞的上止點位置(360°)時打開(曲線22)，這樣就在這點產(chǎn)生了一個第二次壓力釋放現(xiàn)象?？梢岳斫?，該噴油器的運動(圖1中曲線10)使該排氣閥在接近上止點(0°)時打開，這時如曲線16所示產(chǎn)生了該第一次壓力釋放現(xiàn)象。由于該排氣閥的強制開啟發(fā)生在大約0°和360°曲柄角時，因此，在該曲柄軸每轉(zhuǎn)動兩轉(zhuǎn)時每個氣缸就產(chǎn)生兩次壓力釋放現(xiàn)象。
曲線21表示的是該進氣閥的第二次開啟運動，如曲線18所表明的第一次開啟運動一樣，這個開啟運動也稱之為“強制進氣”。該第二次“強制進氣”運動是由一號氣缸的進氣推管通過一個進氣主活塞的作用產(chǎn)生的，這一點在下面給予更詳細的說明。
如前所述，有時需要該排氣閥和進氣閥不能以其正常狀態(tài)動作。由圖3所表明的一個機構(gòu)通過改進該閥門十字頭實現(xiàn)了這一目的。雖然下面的敘述只與排氣閥十字頭有關(guān)，但是對于進氣閥十字頭也可以采用相同的設(shè)計方案。
參考圖3，26為排氣閥搖臂，該排氣閥十字頭28安裝在一個導(dǎo)向銷30上作往復(fù)運動，該導(dǎo)向銷固定在該內(nèi)燃機氣缸蓋32上。該十字頭28中形成有凹口34和36，該凹口用于容納該復(fù)式排氣閥的閥桿38。一個柱形槽42，設(shè)置在該十字頭28上表面的中心部位，在該柱形槽中密接地安裝了一個配合活塞44，該活塞在該柱形槽中作往復(fù)運動。該活塞44設(shè)置有一個肩部46，該肩部可與一個彈簧卡環(huán)48接合，該彈簧卡環(huán)嵌在臨近柱形槽42開口端側(cè)壁上所形成的一個狹槽50中，一個壓簧52位于該活塞44底端和該柱形槽42底部之間，這樣該壓簧就向上偏壓著活塞44(如圖3所示)，使該活塞的肩部46靠在彈簧卡環(huán)48上。
該十字頭的軀干部分54具有一個柱形槽56，以便使該十字頭28能夠相對導(dǎo)向銷30進行往復(fù)運動。一個通路58連通在基座59中的進油通路57和該十字頭頂部的柱形槽42之間。一個單向球閥60位于柱形槽42中通路58的上端部，并由一個介于該單向球閥60和活塞44底端之間的壓簧62向下偏壓著。該基座59可由螺釘61固定在氣缸蓋32上，位于基座59中的0形圈63可以用來防止基座59和軀干54之間的泄漏。
一個盲孔64形成在十字頭28中，其開口與十字頭軀干54中的通路58連通，而一個橫向孔66則與柱形槽42、盲孔64以及十字頭28的外界連通。一個往復(fù)閥68安裝在盲孔64中進行往復(fù)運動，它通過一個彈簧卡環(huán)70保持在盲孔64中，并且通常由壓簧72向彈簧卡環(huán)70的方向偏壓著。如圖3所示，在其退動位置該往復(fù)閥68并沒有封閉或阻塞橫向孔66。然而，每當(dāng)在通路58中存在液壓力的時候，液壓油就會向壓簧72偏壓的反方向移動往復(fù)閥68封閉橫向孔66，與此同時單向球閥60也向壓簧62偏壓的反方向移動，以允許液壓油流入柱形槽42。
該液壓油(比如潤滑油)可以從低壓供給源經(jīng)管道213和通路58供給到該十字頭，這一點將在下面參照圖5和7作更為詳細的說明。
在工作過程中，當(dāng)液壓油被供入與管道211或212(參見圖5和7)及通路58連通的管道213中時，該液壓油將會流徑單向閥60進入柱形槽42，并且移動往復(fù)閥68封閉橫向孔66。搖臂26的向下運動會驅(qū)動十字頭28，這時由于活塞44在液壓力作用下抵往彈簧卡環(huán)48鎖定在其最高位置的緣故。然而，當(dāng)高壓液壓油的供給中斷時，往復(fù)閥68就會打開橫向孔66，這樣液壓油就會流出柱形槽42并流經(jīng)橫向孔66排入如下所述的曲軸箱油底殼104中?？梢岳斫?，在這些條件下，搖臂26的擺動會導(dǎo)致活塞44在柱形槽42中抵著壓簧52的偏壓往復(fù)運動，而不會有任何運動傳遞到十字頭28上，由此就會使十字頭28和排氣或進氣閥不再運動。
圖4A和4B表示了用于使排氣或進氣閥不能運動的另一種裝置。這種替換裝置將參照排氣門搖臂予以說明，但是同樣可以應(yīng)用到進氣門搖臂上。圖4B為一改進的搖臂組件的部分剖開的主視圖，其中包括一個推管零件76和閥門驅(qū)動零件78。圖4A是圖4B中所示改進的搖臂組件的等比例零件分解圖。每一個零件都有一個襯套孔80、82，這樣每個零件都可以分別在搖臂軸84上搖動。該搖臂的一個零件，例如該閥門驅(qū)動零件78，可以分叉形成叉形臂78a，而推管零件76則具有一個單支臂76a。一個柱形腔室86形成在單支臂76a中，用于容鈉一個活塞88。該活塞88由一個壓簧90偏壓著朝向腔室86的封閉端，該壓簧抵住一個固定在柱形腔室86上的彈簧卡環(huán)92。一個通路94在腔室86的里端和高壓液壓油供給源之間連通。一個銷子96與活塞88同軸安裝并指向腔室86的開口端。一個孔98形成在閥門驅(qū)動塞件78上，以便在活塞88由高壓液壓油通過通路94作用下移向腔室86開口端的時候與銷子96配合?？梢岳斫?，當(dāng)銷子96與孔98配合時，組成該搖臂的兩個零件76則作為一個部件在搖臂軸84上擺動。然而，當(dāng)銷子96和孔98沒有處于配合狀態(tài)時，該搖臂的推管零件76的擺動則不會驅(qū)動該搖臂的閥門驅(qū)動零件78。
使得該排氣或進氣閥不能運動的再一個替換方法是在該搖臂的轉(zhuǎn)動中心上提供一個偏心襯套，以便升起該轉(zhuǎn)軸或樞軸，這樣就把一個滯差運動引入到氣門機構(gòu)中。舉個例子，這樣的一種裝置可參見Jansson的美國專利第3367312號，特此引入以供全面參考。應(yīng)當(dāng)注意到，其它形式的滯差運動機構(gòu)也是可以得到的，例如參見Peliggoni的美國專利3786792號，特此引入以供全面參考。
現(xiàn)參考圖5，該圖以示意形式表明了實施申請人的發(fā)明所設(shè)計的裝置。這個裝置包括了作為一個一般的四沖程發(fā)動機減速器而起作用的部分并且增加了可以使單位時間內(nèi)壓力釋放次數(shù)加倍的輔助元件。數(shù)字100表明的是安裝在一個內(nèi)燃機上的殼體，在該殼體中裝有發(fā)動機壓力釋放減速器的零部件。油102從一個油底殼104(例如，可以是發(fā)動基曲軸箱油底殼)中由一個低壓泵108經(jīng)過管道106泵入安裝在殼體100上的電磁閥112的進油口110中，進而低壓油102又從電磁閥112經(jīng)過管道116引導(dǎo)到一個控制缸114中。一個控制閥118安裝在控制缸114中進行往復(fù)運動并由一壓簧120向關(guān)閉位置偏壓?？刂崎y118包括一個由一單向球閥124封閉的進油通路122，該單向球閥由一壓簧126向封閉位置偏壓，該控制閥還包括一個排油通路128。當(dāng)控制閥118處于開啟位置(如圖5所示)時，排油通路128與控制缸排油管道130對準，該排油管道130與一個形成在殼體100上的隨動孔132的進油口連通?？梢岳斫猓鹘?jīng)電磁閥112的低壓油102進入控制缸114并頂起控制閥118至開啟位置。此后，單向球閥124抵著壓簧126打開以允許油102流入隨動孔132，經(jīng)過隨動孔132的一個第一排油口134，油102流經(jīng)一個管道136和一個往復(fù)閥138進入形成在殼體100上的一個主孔140。一個彈簧139向抵住管道136中一個臺肩141的方向偏壓著往復(fù)閥138以便使往復(fù)閥138的環(huán)路狀通路143與管道136對準。如下所述，在進油主活塞190的一個向上運動作用下，往復(fù)閥138可以由管道202中的液壓力驅(qū)動。一個管道142與管道136和主孔140連通，并引導(dǎo)到位于2號氣缸(沒有表明)進油主活塞和隨動活塞之間的往復(fù)閥上，這一點將在下面予以更詳細的說明。
一個隨動活塞144安裝在隨動孔132中進行往復(fù)運動，隨動活塞144受一個壓簧148的向上偏壓作用抵住一個可調(diào)限位器146，該壓簧安裝在隨動活塞144里并與一個位于隨動孔132中的托架150相作用。隨動活塞144的底端作用在一個十字頭28上，該十字頭安裝在一個導(dǎo)向銷30上進行往復(fù)運動，該導(dǎo)向銷被緊固到該內(nèi)燃機的氣缸蓋32上。十字頭28依次作用在排氣閥158的閥桿上，該排氣閥可移動地安裝在氣缸蓋32上。排氣閥158通常由一氣門彈簧160向關(guān)閉位置偏壓著(參見圖5)。一般來講，在排氣閥158關(guān)閉，隨動活塞144位于抵住可調(diào)限位器146的位置，并且該發(fā)動機處于冷卻狀態(tài)時，調(diào)整該可調(diào)限位器146，在隨動活塞144和十字頭28之間提供一個例如為至少是0.018英寸的最大間隙(即“余隙”)。在該發(fā)動機受熱而沒有打開排氣閥158時，所設(shè)計的這個間隙足以滿足排氣門組系零件熱膨脹的需要。
一個主活塞162安裝在主孔140中進行往復(fù)運動，并由一個輕型鋼板彈簧164向上偏壓(參見圖5)。主活塞162的底部聯(lián)接著一個用于噴油器搖臂168的螺旋調(diào)整機構(gòu)166，該噴油器搖臂由一個推管170驅(qū)動，該推管由發(fā)動機凸輪軸驅(qū)動(沒有表明)。參考圖5，如果閥門158與一號缸相結(jié)合，那么驅(qū)動主活塞162的推管170就是與一號缸噴油器結(jié)合的推管。
如圖中172所示，一號缸進氣門搖桿安裝在搖臂軸174上進行擺動運動。如圖5所示當(dāng)以逆時針方向擺動時，該搖臂172作用于安裝在一個導(dǎo)向銷30上進行往復(fù)運動的一個十字頭28a的頂部上，該導(dǎo)向銷固定在發(fā)動機氣缸蓋32上。十字頭28a與復(fù)式進氣閥180的閥桿接觸，該復(fù)式進氣閥通常由氣門彈簧182向封閉位置偏壓著。在殼體100中位于搖臂172之上為進油主孔186和進油隨動孔184。位于隨動孔184中的隨動活塞188由壓簧192向遠離搖臂172的方向偏壓著，而位于主孔186中的主活塞190則由壓簧193向搖臂172的方向偏壓著。隨動活塞188和主活塞190位于與搖臂軸174相對的兩側(cè)，這樣隨動活塞188逆著彈簧192的偏壓方向的向下運動就會打開進氣閥180。進氣推管173的向上運動就會使進氣搖臂172沿逆時針方向擺動，由此驅(qū)動主活塞190抵著彈簧193的偏壓方向向上移動，這樣就會從主孔186中泵出液壓油102。
進氣隨動孔184和主孔186由一個管道194相互連通，該管道引向隨動孔132過程中包括有三個閥，第一個閥為單向閥196，該閥僅僅在隨動活塞144已經(jīng)向下移動到其極限位置時，允許液壓油向進油隨動孔184和主孔186方向流動。第二個閥為往復(fù)閥198，該往復(fù)閥位于管道194和142a的交匯處，管道142a與三號缸的主孔140a連通。該往復(fù)閥198具有“計時砂漏”形狀，并且由壓簧200向其封閉方向偏壓著。第三個閥是一個單向閥199，該閥僅僅允許液壓油通過管道194朝著主孔186的方向流動。
往復(fù)閥198處于封閉或“靜止”位置時，流經(jīng)介于隨動孔184和主孔186之間的管道194的液壓油被阻止了。在由主活塞162a的移動所引起的管道142a中液壓力的作用下，往復(fù)閥198就會壓迫彈簧200向下移動，這樣流經(jīng)管道194的液壓油就會達到主孔186。
一個第二管道202經(jīng)一個單向閥204直接連通著主孔186和隨動機132，在進氣搖臂172和推管173向上推動主活塞190的時候，該單向閥204允許液壓油流入隨動孔132。當(dāng)管道202被加壓時，往復(fù)閥138也會移動，這樣就會阻止液壓油在管道136中流動。
一個第三管道206中裝有一個單向閥208，該管道把隨動孔184和主孔186中當(dāng)活塞190處于其靜止位置時與主活塞190上部區(qū)域相對應(yīng)的一個位置連通起來，這樣主活塞190就阻止了液壓油流經(jīng)管道206，單向閥208允許液壓油向主孔186中流動，一個管道210也與主孔186中當(dāng)活塞190處于靜止位置時與主活塞190上部區(qū)域相對應(yīng)的一個位置相連通，管道210使液壓油返回油底殼104中。如圖5所示，主活塞190在其中間區(qū)域上設(shè)置有一個環(huán)形通道191，這樣當(dāng)主活塞190處于其“上止點”位置時，由管道206經(jīng)單向閥208流來的液壓油就可以環(huán)繞主活塞190經(jīng)管道210流入油底殼104中。主活塞190在其下部區(qū)域上形成有一個第二環(huán)形通道195，一個通道211把這個環(huán)形通道(當(dāng)主活塞190處于其“上止點”位置時)和進氣十字頭軀干54中的通路58(圖3)之間連通起來，這樣就允許液壓油流經(jīng)主活塞190并通過管道215返回油底殼104中。
在主孔186和管道213之間的管道211中有一個截止閥217，該截止閥217被控制著在減速制動過程中打開而在正常作功過程中關(guān)閉。截止閥217通常可以是一個電磁閥，如下所述，它由連接到減速制動器控制線路上線路219控制，或者該截止閥可以是一個由管道116中經(jīng)過管道117的壓力控制的壓力作用閥?？梢岳斫猓?dāng)該進氣十字頭中的液壓油壓力被釋放時，該十字頭就不再活動了。如果不想使用圖3所示的進氣十字頭而是想使用圖4A和4B中的分離式搖臂，那么管道212將會與搖臂76中的通路94連通。
隨動活塞188有一個環(huán)狀通路189，該環(huán)狀通路形成在該隨動活塞的中間部位。管道212在隨動活塞188處于“下止點”位置時，對應(yīng)隨動活塞188的環(huán)狀通道189由一點處與隨動孔184連通，管道212還與排氣閥十字頭28(圖3)中的十字頭軀干54里的通道58連通。如果不想使用圖3所示的排氣十字頭而是想使用圖4A和4B中的分離式搖臂，那么管道212將會與搖臂76中的通路94相連通。管道214與隨動孔184中當(dāng)隨動活塞188處于靜止位置時，低于隨動活塞188的環(huán)狀通道189的一點處連通，并與油底殼104連通。
用于發(fā)動機減速制動器的電控制系統(tǒng)包括車輛蓄電池216，它在218處接地。電池216的熱電極串接地與一個熔斷器220、一個緩沖開關(guān)222、一個離合器開關(guān)224、一個燃油泵開關(guān)226、電磁閥112的線圈連接，然后在218處接地。如果使用的是一個螺管式截斷閥217的話，導(dǎo)線219則給截斷閥217提供電力。最好在電磁閥112的螺管和接地之間安一個二極管228。開關(guān)222、224和226用來保證該系統(tǒng)的安全工作。開關(guān)222由人工控制安裝在車輛駕駛員夠得著的地方，以便切斷該整個系統(tǒng)。開關(guān)224是一個自動開關(guān)，它連接在車輛的離合器上，當(dāng)該離合器沒有嚙合時切斷該系統(tǒng)，以防發(fā)動機過載熄火。開關(guān)226是一個第二自動開關(guān)，它連接在燃料系統(tǒng)上，在該發(fā)動機減速制動器工作時，切斷或減少發(fā)動機燃料。
該機構(gòu)的工作過程如下當(dāng)電磁閥112受到激勵的時候，液壓油或液壓流體102就會流經(jīng)電磁閥112進入控制閥缸114，頂起控制閥118，這時排油通道128就會與排油通路130對準，然后液壓油就會注入到隨動孔132中，并經(jīng)管道136和處于“靜止”或“打開”位置的往復(fù)閥138進入主活塞孔140中。在到達上止點之前約50°時，一號氣缸的噴油器推管170就會向上移動(參見圖1、曲線10)并向上驅(qū)動主活塞162(如圖5所示)。在該液壓油中產(chǎn)生的壓力就會向下驅(qū)動隨動活塞144并且由此打開排氣閥158，如曲線16所示(參見圖2)，大約在一號缸活塞到達上止點位置時產(chǎn)生一個壓力釋放現(xiàn)象。當(dāng)隨動活塞144到達其行程端點時，該隨動活塞就不再能覆蓋管道194的開口，隨后，主活塞162的繼續(xù)運動就會引起使液壓油流經(jīng)單向閥196進入隨動孔184，迫使隨動活塞188向下移動(如圖5所示)。進而隨動活塞144開始回縮，隨動活塞144的繼續(xù)回縮可以采取各種方式使之容易進行。一種方式就是采取措施使隨動活塞144和隨動孔132之間留有充分的間隙，以提供一個受到控制的泄漏。另一種方式就是采取措施在隨動活塞144的頭部設(shè)置一個小孔，以提供一個受到控制的泄漏。再一種方式就是采用如Cavanugh的美國專利4399787中所述的一個液壓復(fù)位機構(gòu)。在這第三個替代方式中，該液壓復(fù)位機構(gòu)代替了調(diào)整螺釘146。進氣隨動活塞188抵住十字頭28a的向下運動，迫使進氣閥180打開(參見圖2、曲線18)。(注意進氣隨動活塞188的底端開有溝槽以躍過搖臂172)同時隨動活塞188的環(huán)狀通道189與管道212和214對準，這樣在排氣十字頭28(圖3)中的液壓力就得以了釋放。當(dāng)這個動作發(fā)生的時候，活塞44(圖3)就可以相對十字頭28進行往復(fù)運動而不會推動該十字頭，由此，就暫時地使該排氣閥不能正常運動了。(注意圖1中表明該排氣閥正常運動的曲線12沒有在圖2中出現(xiàn))。正常泄漏使隨動活塞188開始回縮。
在曲柄軸轉(zhuǎn)到190°的時候，三號缸的噴油器推管170a被驅(qū)動。推管170a推動搖臂168a以及其調(diào)整螺釘166a，這樣就向上驅(qū)動了位于主活塞孔140a中的主活塞162a并使管道142a中的液壓油加壓。在管道142a中的壓力向下抵住偏壓彈簧200移動往復(fù)閥198，這樣就允許了液壓油從管道194中流入主孔186和管道202進入孔132中。如上所述，流經(jīng)隨動活塞144的卸荷流就會允許隨動活塞188向上移動，并且如圖2所示允許在轉(zhuǎn)到大約240°曲柄角的時候關(guān)閉該進氣閥。
在期望較早地關(guān)閉該進氣閥的情況下，管道142a不是被引向主孔140a，而是以主孔186與一號氣缸的進氣推管173對齊的相同方式引向與一號氣缸排氣推管相對齊的一個主孔。如圖2中曲線27所示，這將提供一個觸發(fā)脈沖。該曲線27超前曲線24大約60°曲柄角，除了使排氣閥158不能運動以外，曲線27還會反映出一個圖1中曲線12所反映的運動。由于進氣閥180關(guān)閉，管道212也就切斷了，而且由從低壓油泵108經(jīng)管道213供給到排氣閥十字頭28的液壓油的作用，該排氣閥的運動就恢復(fù)到了正常工況。在曲柄軸轉(zhuǎn)到大約340°曲柄角時，進氣推管173的正常運動使搖臂172沿逆時針方向擺動，并向上驅(qū)動主活塞190(單向閥199防止液壓油經(jīng)管道194流回)，由此液壓油經(jīng)通路202返回，并且迫使往復(fù)閥138向上移動，這樣就切斷了通路136，進而液壓油流經(jīng)單向閥204進入隨動孔132，并向下驅(qū)動隨動活塞144，再次打開排氣閥158(參見圖2，曲線22)。
如圖1曲線10所示，主活塞162的回縮允許在第二次壓力釋放過程完成以后關(guān)閉排氣閥158。由于進氣主活塞190向上移動，其較低位置的環(huán)狀通路195與通路211對齊，使液壓油經(jīng)過通路215流入油低殼104中，這樣就使進氣十字頭28a不能運動，由此就使進氣閥180不再運動了。
當(dāng)隨動活塞144到達其行程底部，液壓油再次流經(jīng)單向閥196和通路194進入隨動孔184。這時，隨動活塞188處于其最上位置，而主活塞190仍在向上運動。這樣，額外的液壓油就迫使隨動活塞188向下移動，來完成一個如圖2曲線21所示的第二次“強制進氣”。隨后，當(dāng)主活塞190到達其最上位置時，通路206將通過環(huán)狀通路191與通路210連通，這樣就使液壓油流入油底殼104中。該液壓油的卸荷允許隨動活塞188回縮，并使該進氣閥在大約540°曲柄角時關(guān)閉。
可以理解，上面所描述的工作循環(huán)在曲柄軸轉(zhuǎn)到將至720°曲柄角之前，一號缸的噴油器推管170再一次被驅(qū)動時將予重復(fù)。實際上，對壓力釋放過程所需要的排氣閥開啟應(yīng)該在該發(fā)動機活塞到達上止點位置時非常迅速地發(fā)生。一旦該氣缸內(nèi)的氣體壓力得以釋放，該排氣閥就應(yīng)該關(guān)閉。然而，由于打開或關(guān)閉該閥門以及操作該裝置的液壓和機械部分需要有限的時間，因此，一般來講該排氣閥的開啟在上止點位置之前大約40°曲柄角時方開始，而在該壓力釋放過程完成之后，該排氣閥的關(guān)閉則開始于大約在上止點之后20°曲柄角的時候。該排氣和進氣閥開啟和關(guān)閉的最佳點也是該發(fā)動機轉(zhuǎn)速和該氣門組系零件的機械剛設(shè)的函數(shù)?？梢岳斫?，這里所具體說明的閥門動作是在特定曲柄角位置加以說明的。事實上，該閥門動作可以發(fā)生在這里所具體說明的位置的±10°或更大的位置。進而，需要說明的是，雖然該排氣閥壓力釋放的開啟時間可以在包括有關(guān)發(fā)動機活塞的上止點位置的大約為60°曲柄角的范圍上延伸。但是可以理解，這個動作實際上在該活塞的上止點位置時已經(jīng)發(fā)生了。類似地，實際上在該活塞的下止點位置時就關(guān)閉了該進氣閥，這個動作可以要求閥門運動發(fā)生在該活塞精確的下止點位置起±30°曲柄角范圍內(nèi)。最后需要說明的是，隨著該排氣閥的關(guān)閉大體上同時需要打開該進氣閥，可以理解，該進氣閥可以在該排氣閥完全關(guān)閉之前大約60°曲柄角時開始打開。
如圖5所示，一號缸的減速制動系統(tǒng)與二號缸和三號缸的該系統(tǒng)是相互聯(lián)系的，在該系統(tǒng)中，一號缸噴油器的運動供給了二號缸(通過通路142)，而一號缸噴油器的運動是由三號缸供給的(經(jīng)通路142a)用于點火順序為1、5、3、6、2、4、1的一個六缸發(fā)動機的減速制動系統(tǒng)的相互關(guān)系表示在下面表一中。
表一
噴油器運動的缸號 迫使強制進氣的缸號
- -
3 1
1 2
2 3
5 4
6 5
4 6
從上面的表一可以很明顯地看到，缸號1、2和3是相互聯(lián)系的，而缸號4、5和6是相互聯(lián)系的。在一個六缸發(fā)動機中，雖然該氣缸可以被分組在各自包括2或3號缸的分離殼體中，通常該氣缸是以行安排的。如果1、2和3號缸處在一個殼體中，可以理解，圖5所示的各個相互聯(lián)系的通路可以結(jié)合在殼體100中?？梢岳斫?，如圖5所建議的，對于每一個發(fā)動機氣缸都可采用一個分離的電磁閥112和控制閥118。然而，如果期望的話，一個電磁閥112和兩個控制閥118可以用來控制涉及兩個氣缸的壓力釋放系統(tǒng)，或者一個電磁閥和三個控制閥可以用來控制三個氣缸以提供一個適應(yīng)性更強的減速制動系統(tǒng)。
雖然上面的敘述是基于一個六缸發(fā)動機進行的，其中該減速制動液壓系統(tǒng)由該噴油器推管加以驅(qū)動，應(yīng)當(dāng)理解到，所公開的本發(fā)明可以等效地應(yīng)用到一個例如由該排氣閥推管驅(qū)動的減速制動系統(tǒng)中。類似地，本發(fā)明可以應(yīng)用到例如具有四個或八個或任何其他數(shù)目的缸數(shù)的發(fā)動機上，僅僅需要做的工作是選擇適當(dāng)?shù)耐乒芑蛲馆喴栽谶m當(dāng)?shù)臅r候提供該液壓脈沖。
如圖3-5所示，本發(fā)明的裝置除了電磁閥112以外，基本上使用的是液壓和機械元件，應(yīng)當(dāng)理解到由液壓或機械裝置控制的某些功能也可由電氣或電子裝置來控制，這樣的一種改進表明在圖7中，其中在圖3-5中與圖7相同的部分以相同的標(biāo)號示出。
現(xiàn)參考圖7，可以理解，包括油底殼104在內(nèi)的低壓液壓系統(tǒng)、電磁閥112和經(jīng)228控制216的控制件、控制缸114以及控制閥118與表明在圖5中的該裝置的相應(yīng)部分是相同的。類似地，該發(fā)動機的每一個氣缸都設(shè)有一個主孔140、140b，一個主活塞162、162b，該主活塞通過搖臂168、168b由噴油器推管170、170b驅(qū)動，另外瘓設(shè)有調(diào)整螺釘機構(gòu)166、166b。最后需要說明的是，排氣閥158和進氣閥180可由圖3所示類型的一個十字頭28、28a驅(qū)動，或者幽圖4A和4B中所示類型的一個分離式搖臂驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的該替換形式，控制著該排氣和進氣閥十字頭的隨動活塞為液壓或電磁機構(gòu)，該機構(gòu)由從一個時間控制裝置引出的一個電信號驅(qū)動，這一佃將在下面予以更詳細的說明。在這個替換實施方式中，由于該排氣閥和進氣閥是由電信號驅(qū)動的，所以該配時和配時延續(xù)時間可以由一個電子控制裝置精確調(diào)定，因此可以減化該機械零部件，并且可以由該發(fā)動機最大程度地產(chǎn)生該減速制動功率。
圖6是一個有點類似于圖2的曲線圖，但是它表明了該排氣和進氣閥在該曲柄軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中的運動。在這個過程中，根據(jù)本發(fā)明的該替換實施例，壓力釋放過程發(fā)生在該曲柄軸轉(zhuǎn)到大約0°和大約360°的時候。曲線17表示的是排氣閥158的運動，當(dāng)一號缸中的活塞接近上止點的位置在該發(fā)動機正常的壓縮沖程即將結(jié)束時，該排氣閥的運動產(chǎn)生了第一次壓力釋放現(xiàn)象。在該曲柄軸接近于轉(zhuǎn)到720°時，曲線17發(fā)生重復(fù)，表示了該機構(gòu)第二個運轉(zhuǎn)循環(huán)的開始。曲線19表示的是進氣閥180的第一次強制打開，類似于圖2，它發(fā)生在超前該進氣閥正常開啟位置大約240°或更多的位置處，由點劃線20表示的該進氣閥的正常開啟被本發(fā)明的機構(gòu)阻止了。曲線23表示的是大約360°曲丙角時該排氣閥158的第二次強制開啟，而曲線25表示的是在大約380°曲柄角時，進氣閥180的第二次強制開啟?？梢岳斫猓@兩次強制進氣保證了該曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中，該氣缸充入了一次最大量的空氣，這樣在每一次壓力釋放過程中所散逸的功率達到了最大限度。現(xiàn)將結(jié)合圖7敘述產(chǎn)生這些結(jié)果所采用的附加裝置。
如圖7所示，一個傳感器230例如對著發(fā)動機飛輪232，以便撿測例如與一號缸中活塞上止點位置有關(guān)的正時標(biāo)記。傳感器230可以為任何已知類型的傳感器，該傳感器發(fā)出一個電信號，這個電信號通過導(dǎo)線236傳送到電子控制裝置234中。取而代之，可以由一個傳感器238產(chǎn)生一個正時信號，該傳感器用來檢測主活塞之一，例如主活塞162b的運動情況，該主活塞162b被用于四號缸與噴油器相聯(lián)系的推管170b驅(qū)動。推管170b驅(qū)動著搖臂168b和調(diào)整螺釘機構(gòu)166b，由此驅(qū)動主活塞162b。從傳感器238引出的信號經(jīng)導(dǎo)線240輸送到控制裝置234中。
從電磁閥112和控制閥118流出的低壓液壓油102經(jīng)通路242通過單向閥244、246流向主孔140和140b。
主孔140b通過通路242和250以及單向閥252與一個高壓儲能器248連通，而主孔140則通過通路242和254以及單向閥256與儲能器248連通?？梢岳斫?，每當(dāng)電磁閥112開啟時，低壓液壓油102就會流經(jīng)通路242，流向單向閥244和246。隨后處于低壓的液壓油將會流經(jīng)單向閥244、246，注入通路242、250和254以及孔140和140b。噴油器推管170、170b的運動會周期地把液壓油102從主孔140、140b泵入高壓儲能器248中，由此提供一個高壓液壓油的貯油器。
一個具有三通電磁閥260的通路258連通在高壓儲能器248和位于排氣閥十字頭28之上的一個隨動孔262之間。一個隨動活塞264安裝在隨動孔262中進行往復(fù)運動并且該隨動活塞設(shè)置有一個開槽伸出部266，用于配合排氣閥十字頭28，一個通路268返回到油底殼104中，并且在三通電磁閥260解除激勵時，該通路268與通路258相互連通。電磁閥260通過導(dǎo)線270由電子控制裝置234驅(qū)動。當(dāng)電磁閥260被驅(qū)動時，通路258允許高壓液壓油從儲能器248流入隨動孔262中，這樣就驅(qū)動了隨動活塞264，進而打開了排氣閥158。
排氣閥十字頭28(參見圖3)經(jīng)過通路213和212供給低壓液壓油。如圖7所示，通路212和213也與一個三通電磁閥272連通，該三通電磁閥通過導(dǎo)線274由控制裝置234驅(qū)動。通路214連通在電磁閥272和油底殼104之間。每當(dāng)電磁閥272受到激勵的時候，在十字頭28中的液壓力就會得以釋放，排氣閥158由該搖臂的正常操作就會被圖3所示的機構(gòu)阻止。如前面所注意的，取而代之，排氣閥158可以使用圖4A和4B中示出的分離式搖臂加以阻止或使之不能動作?？梢岳斫?，隨動活塞264的伸出部266直接作用在十字頭28上，即使在搖臂26不能驅(qū)動排氣活塞158時，也可由伸出部266予以驅(qū)動。
類似于排氣十字頭28，通過桐路213和211可以向進氣十字頭28a供給低壓液壓油，通路211和213也與一個三通電磁閥276連通，該電磁閥經(jīng)導(dǎo)線278由控制裝置234驅(qū)動。通路215連通在電磁閥276和油底殼104之間。正如參考上面電磁閥272的情況一樣，當(dāng)電磁閥276被退動時，就會給如圖3所示的進氣十字頭28a或者給具有如圖4A和4B所示結(jié)構(gòu)的進氣搖臂172提供一定量的低壓液壓油。當(dāng)電磁閥276被驅(qū)動時，在該十字頭或搖臂中的液壓油就會經(jīng)通路215泵入油底殼104中，進而該十字頭或搖臂就不再能運動了。
如圖7所示，一個強力電磁圈280安裝在進氣十字頭28a的上面，當(dāng)它受到激勵的時候用來打開進氣閥180。電磁線圈280經(jīng)導(dǎo)線282由控制裝置234驅(qū)動。由于電磁線圈280直接作用在進氣十字頭28a的本體上，所以即使在該十字頭28a已經(jīng)不能動作，以至搖臂172不能驅(qū)動該進氣閥的時候，該電磁線圈也能夠打開進氣閥180?？梢岳斫?，相對排氣閥158來講示于圖7中的液壓脈沖機構(gòu)也可以用于控制進氣閥180，而不使用如上所述的該電磁線圈機構(gòu)。
可以理解，每當(dāng)打開排氣閥158用來產(chǎn)生一次壓力釋放過程的時候，打開該閥門所需要的力是壓縮該氣門彈簧所需要的力與克服該缸內(nèi)壓力所需要的力的總和。然而，進氣閥180只是在該氣缸壓力較低(即大約為大氣壓力)時才被打開，因此需要一個相對較低的力。如果期望采用一個電磁線圈裝置來打開排氣閥158時，需要使用一個增力裝置。例如一個支承杠桿來提供所需要的力。
用于一個六缸發(fā)動機的最普通的點火順序為1、5、3、6、2、4。這個順序如下面表二所示，可以從上止點測起，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的曲柄角位置。
表二
處于上止點的氣缸 曲柄旋轉(zhuǎn)度數(shù)
(參考一號缸) -
-
1 0°，720°
5 120°
3 240°
6 360°
2 480°
4 600°
1 720°
如圖6的曲線圖中所示，為了在曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中每個氣缸產(chǎn)生兩次壓力釋放現(xiàn)象，這幾個電磁線圈可以根據(jù)下面表三所示出的流程圖加以控制
表三
曲柄角 電磁線圈 開或關(guān) 動作
40°BTDC 260 開 打開排氣閥
20°ATDC 260 關(guān) 關(guān)閉排氣閥
30°ATDC 280 開 打開進氣閥
110°ATDC 272 開 使排氣十字頭不能運動
180°ATDC 280 關(guān) 關(guān)閉進氣閥
260°ATDC 276 開 使排氣十字頭不能運動
320°ATDC 260 開 打開排氣閥
380°ATDC 260 關(guān) 關(guān)閉排氣閥
380°ATDC 280 開 打開進氣閥
410°ATDC 272 關(guān) 使排氣十字頭能夠運動
480°ATDC 276 關(guān) 使排氣十字頭能夠運動
530°ATDC 280 關(guān) 關(guān)閉進氣閥
注“ATDC”意為“在上止點之后”(after the Top Dead Center)
“ATDC”意為“在上止點之前”(before the Top Dead Center)
在圖7中，應(yīng)該注意到，由于驅(qū)動主活塞162b的噴油器推管170b超前于一號缸上止點位置120°運轉(zhuǎn)，因此一號缸和四號缸主活塞162和162b的運動是相互聯(lián)系的。這樣，四號缸主活塞162b可以給一號缸提供所需高壓液壓油以完成第一次壓力釋放過程。一號缸排氣推管的正常運動可以給儲能器248供油，以備由圖6中曲線23示出的第二次壓力釋放過程使用。下面的表四示出了點火順序為1、5、3、6、2、4、1的一個六缸發(fā)動機所有氣缸之間的相互關(guān)系
表四
第一次壓力釋放 給儲能器供油噴油器
氣缸號 所屬氣缸號
- -
1 4
5 1
3 5
6 3
2 6
4 2
從表三和圖6很容易看出圖7所示機構(gòu)的工作過程。大約在上止點之前40°的時候，控制裝置234起動電磁閥260，這樣從儲能器248引出的一個液壓脈沖就驅(qū)動了隨動活塞264，結(jié)果就打開了排氣閥158，由此產(chǎn)生了第一次壓力釋放過程(圖6，曲線17)。在上止點之后大約20°的時候切斷電磁閥260，這樣如圖6曲線17所示，就允許了該排氣閥關(guān)閉。至少在上止點之后110°至上止點之后410°的過程中，通過激勵電磁閥272使該排氣十字頭或搖臂降壓，來導(dǎo)致使排氣閥158的正常運動受到抑制。如果期望的話，在該壓力釋放減速器的整個工作過程中，都可以使該排氣十字頭不能運動。
如圖6曲線19所示的第一次強制進氣過程是通過在上止點之后大約30°時激勵電磁線圈280由此打開進氣閥180和在上止點之后大約180°時解除激勵電磁線圈280，由此關(guān)閉進氣閥180得以完成的。至少在上止點之后260°至上止點之后580°的過程中，通過激勵電磁閥276使該進氣十字頭或搖臂降壓來導(dǎo)致使進氣閥180的正常運動受到抑制。如果期望的話，在該壓力釋放或減速的整個過程中，都可以使該進氣十字頭不能運動。
如圖6的曲線23所示，通過在上止點之后320°至上止點之后380°過程中激勵電磁閥260，打開和關(guān)閉排氣閥158，使在大約上止點之后360°時發(fā)生第二次壓力釋放過程。
通過在上止點之后380°至上止點之后530過程中激勵電磁線圈280，由此分別打開和關(guān)閉進氣閥180來完成如圖6中曲線25所示的第二次強制進氣運動。所設(shè)計的第二次強制進氣運動可以保證充分地吸入空氣，以便最大限度地完成隨后的壓力釋放過程。
可以理解，由于圖7中所示機構(gòu)是受電子控制裝置234的影響，因此，可以根據(jù)人們的期望，即最大限度地發(fā)揮該系統(tǒng)的效能而不受機械局限性所產(chǎn)生的制約的影響來改變該電氣控制脈沖。更具體講該配氣正時可以作為該發(fā)動機轉(zhuǎn)速的一個函數(shù)來變化，以提供由該發(fā)動機產(chǎn)生的該減速制動功率的最佳值。
表四表明了點火順序為1、5、3、6、2、4、1的一個六缸發(fā)動機所有氣缸之間的相互關(guān)系，其中一個分離式儲能器248被提供給每個一氣缸。對于一個六缸發(fā)動機僅使用一個或使用兩個儲能器都屬于本發(fā)明的范圍，由此使所需要的零部件減至最小程度。另外，在某些氣缸上的壓力釋放是可以被抑制的，以獲得漸進式的減速制動功率。
雖然圖7指出的本發(fā)明是針對具有一個特定點火順序的一個六缸發(fā)動機加以說明的，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明同等地適用于具有四、八或其它數(shù)目缸數(shù)的發(fā)動機。類似地，雖然所描述的是由該噴油器推管驅(qū)動的一個壓力釋放減速制動器，但是本發(fā)明也適用于由其它適當(dāng)?shù)耐乒茯?qū)動的減速制動器。
所使用的術(shù)語和符號只是敘述性術(shù)語并設(shè)有任何限制性，并且在使用這些術(shù)語和符號中無意排斥任何所表示和說明的等同特征或部分。應(yīng)當(dāng)認識到在本發(fā)明權(quán)利要求
范圍內(nèi)做任何改進都是可能的。
權(quán)利要求
1、一種用于多缸四沖程內(nèi)燃機壓力釋放減速的方法，該內(nèi)燃機具有一個旋轉(zhuǎn)曲柄軸和用于每一個氣缸的工作時與所述曲柄軸銜接的發(fā)動機活塞。并且還具有用于每一個氣缸的進氣和排氣閥。所述方法可以應(yīng)用到該多缸發(fā)動機的至少一個氣缸上，該發(fā)動機處于正常的作功或供油狀態(tài)時，在該曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)過程中，該氣缸的活塞按四個沖程循環(huán)運動。即一個向下的進氣沖程，一個向上的壓縮沖程，一個向下的作功沖程和一個向上的排氣沖程。該方法的特征在于在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，通過強迫該排氣和進氣閥在該曲柄軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)的過程中不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣和進氣閥正常移動的位置移動以及通過調(diào)整該排氣和進氣閥在該曲柄軸轉(zhuǎn)動所述兩轉(zhuǎn)過程中的正常開啟和關(guān)閉次數(shù)，把該發(fā)動機正常的四沖程循環(huán)過程轉(zhuǎn)化為兩種沖程循環(huán)過程。結(jié)果該曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)該氣缸就產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
2、權(quán)利要求
1中所要求的方法，其特征在于，在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，該內(nèi)燃機處于正常作功狀態(tài)時該活塞的正常壓縮、作功、排氣和進氣沖程被轉(zhuǎn)化為一個第一次強制排氣、一個第一次強制進氣、一個強制壓縮、一個第二次強制排氣和一個第二次強制進氣過程。
3、權(quán)利要求
1或2中所要求的方法，其特征在于，在該內(nèi)燃機的壓力釋放減速過程中，為了獲得該第一次強制排氣過程，在該活塞向上運動到達其正常壓縮沖程的上止點位置之前打開該排氣閥，這就獲得了一個第一次壓力釋放現(xiàn)象，在所述內(nèi)燃機活塞到達該上止點位置之后關(guān)閉該排氣閥，在該活塞隨后的向下行程過程中開啟所述進氣閥，這就發(fā)生了一個第一次強制進氣過程，在所述內(nèi)燃機活塞隨后大致到達下止點位置時關(guān)閉所述進氣閥，進而強迫所述排氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動，強迫所述進氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該進氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動。在該內(nèi)燃機活塞大致到達隨后的上止點位置時，再開始重新打開所述排氣閥，這就獲得了一個第二次壓力釋放現(xiàn)象，在該活塞隨后的向下行程過程中重新開啟所述進氣閥，這就產(chǎn)生了一個第二次強制進氣過程，在所述內(nèi)燃機活塞到達該上止點位置以后重新關(guān)閉所述排氣閥，并且在所述內(nèi)燃機活塞大致到達隨后的下止點位置時重新關(guān)閉所述進氣閥，由此在所述一個氣缸中，所述曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)就產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象。
4、權(quán)利要求
3中所要求的方法，其特征在于，該排氣閥的第一次開啟運動發(fā)生在上止點之前大約40°時，并且該排氣閥在上止點之后大約180°時完成第一次關(guān)閉，該進氣閥的第一次開啟運動發(fā)生在上止點之前大約10°時，并且該進氣閥在上止點之后大約210°時完成第一次關(guān)閉，該排氣閥的第二次開啟運動發(fā)生在上止點之后大約350°時，并且該排氣閥在上止點之后大約450°時完成第二次關(guān)閉，該進氣閥的第二次開啟運動發(fā)生在上止點之后大約370°時，并且該進氣閥在上止點之后大約540°時完成第二次關(guān)閉。
5、權(quán)利要求
4中所要求的方法，其特征在于，至少是在上止點之后大約130°至上止點之后大約370°的過程中使該排氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動，并且至少是在上止點之后大約340°至上止點之后大約580°的過程中使該進氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該進氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動。
6、權(quán)利要求
3中所要求的方法，其特征在于，該排氣閥的第一次開啟運動發(fā)生在上止點之前大約40°時，并且該排氣閥在上止點之后大約90°時完成第一次關(guān)閉，該進氣閥的第一次開啟運動發(fā)生在上止點之后大約30°時，并且該進氣閥在上止點之后180°時完成第一次關(guān)閉，該排氣閥的第二次開啟運動發(fā)生在上止點之后大約300°時，并且該排氣閥在上止點之后大約450°時完成第二次關(guān)閉，該進氣閥的第二次開啟運動發(fā)生在上止點之后大約380°時，并且該進氣閥在上止點之后大約540°時完成第二次關(guān)閉。
7、權(quán)利要求
6中所要求的方法，其特征在于，至少是在上止點之后大約130°至上止點之后大約370°的過程中使該排氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時排氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動，并且至少是在上止點之后大約340°至上止點之后大約580°的過程中使該進氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該進氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動。
8、一種氣體壓力釋放型內(nèi)燃機減速系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個多缸四沖程內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機具有一個曲柄軸和一個由所述曲柄軸同步驅(qū)動的凸輪軸，該系統(tǒng)還包括工作時與所述曲柄軸銜接的內(nèi)燃機活塞，用于該內(nèi)燃機每一個氣缸的排氣閥門裝置和進氣閥門裝置、由所述凸輪軸驅(qū)動的第一和第二推管、液壓油供給裝置、以及工作時與所述排氣閥門裝置相聯(lián)系用于打開所述排氣閥門裝置的一個液壓驅(qū)動第一活塞，其特征在于，一個第二活塞(162)由所述第一推管(170)驅(qū)動并與所述第一活塞(144)以及所述液壓油供給源(102、104)相互液壓連通，并且在與所述排氣閥門裝置(158)相關(guān)的內(nèi)燃機活塞對應(yīng)于該發(fā)動機正常作功過程中的壓縮沖程的一個向上行程過程中，用于驅(qū)動所述第一活塞(144)打開所述排氣閥門裝置(158)以產(chǎn)生一個第一次壓力釋放現(xiàn)象，由所述液壓油供給裝置供油對液壓力敏感的第一裝置(58、66、68、104或88、90、94)用于抑制所述排氣閥門裝置的正常運動，由所述液壓油供給裝置供油對液壓力敏感的第二裝置(58、66、68、104或88、90、94)用于抑制所述進氣閥門裝置的正常運動。一個第三活塞(184)與所述進氣閥門裝置(180)相關(guān)連并與所述第一(144)和第二(162)活塞相互液壓連通，用于在一預(yù)定時間打開所述進氣閥門裝置，一個第四活塞(162a)由所述第二推管(170a)驅(qū)動并與所述第一(144)、第二(162)和第三(184)活塞相互液壓連通。并且在與所述排氣閥門裝置(158)相關(guān)的內(nèi)燃機活塞對應(yīng)于該內(nèi)燃機正常作功過程中的排氣沖程的一個向上行程過程中用于驅(qū)動所述第一活塞(144)打開所述排氣閥門裝置(158)以產(chǎn)生一個第二次壓力釋放現(xiàn)象，隨后驅(qū)動所述第三活塞(184)以打開所述進氣閥門裝置，由此在所述曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中每個氣缸就產(chǎn)生了一次壓力釋放現(xiàn)象。
9、權(quán)利要求
8中所要求的內(nèi)燃機減速系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二活塞(162)控制下打開所述排氣閥門裝置以后并且在用于使所述排氣閥門裝置不能運動的所述第一裝置動作之前，在該系統(tǒng)中的裝置(132、144)在所述內(nèi)燃機活塞運動到上止點位置之后關(guān)閉該排氣閥門裝置。裝置(189)用于打開所述進氣閥門裝置在該活塞隨后的向下行程過程中發(fā)生一個第一次強制進氣。并且裝置(162a)在所述發(fā)動機活塞大體到達隨后的下止點位置時用于關(guān)閉所述進氣閥門裝置，此后所述第一裝置強迫所述排氣閥不能在該內(nèi)燃機正常工作時該排氣閥在該循環(huán)中應(yīng)該移動的位置移動。
10、權(quán)利要求
9中所要求的內(nèi)燃機減速系統(tǒng)，其特征在于，在所述第二裝置抑制了該進氣閥門裝置的正常動作之后，在該第一活塞控制下，該排氣閥門裝置在該內(nèi)燃機活塞大致到達隨后的上止點位置時開始重新打開。以產(chǎn)生所述第二次壓力釋放減速現(xiàn)象，此后所產(chǎn)生的工作循環(huán)與所述第一次壓力釋放減速現(xiàn)象之后的工作循環(huán)相同。
11、一種氣體壓力釋放型內(nèi)燃機減速系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個多缸四沖程內(nèi)燃機。該內(nèi)燃機具有一個曲柄軸和一個由所述曲柄軸同步驅(qū)動的凸輪軸，該系統(tǒng)還包括當(dāng)所述曲柄軸相聯(lián)系的內(nèi)燃機活塞裝置，與所述內(nèi)燃機每一個氣缸相聯(lián)系的排氣閥門裝置和進氣閥門裝置，由所述凸輪軸驅(qū)動并與每一個所述排氣閥相聯(lián)系的推管裝置、液壓油供給裝置、與所述排氣閥門裝置相聯(lián)系用于打開和關(guān)閉所述排氣閥門裝置的第一活塞裝置、以及由所述推管裝置驅(qū)動并與所述第一活塞裝置和所述液壓油供給裝置相互液壓連通的第二活塞裝置，其特征在于，流體壓力儲能器裝置(248)安插在所述第一活塞裝置(264)和所述第二活塞裝置(162)之間，所述儲能器用來容納由所述第二活塞裝置(162)加壓的液壓油，第一電磁閥裝置(260)安插在所述儲能器裝置(248)和所述第一活塞裝置之間，用于液壓驅(qū)動由所述液壓油供給裝置供油的使排氣閥門不能運動的裝置(58、66、68、104或88、90、94)，第二電磁閥裝置(272)連通在所述液壓油供給裝置和所述使排氣閥門不能運動的裝置之間，第三活塞裝置與所述進氣閥門裝置(180)銜接，用于打開和關(guān)閉所述進氣閥門裝置，電磁線圈裝置(280)與所述第三活塞裝置相互聯(lián)系，用于液壓驅(qū)動由所述液壓油供給裝置供油的使進氣閥門不能運動的裝置(58、66、68，104或88、90、94)，第三電磁閥裝置(276)連通在所述液壓油供給裝置和所述使進氣閥門不能運動的裝置之間，第一單向閥裝置(256)安插在所述儲能器(248)和所述第二活塞裝置(162)之間，第二單向閥裝置(244)安插在所述液壓油供給裝置和所述第二活塞裝置之間，傳感裝置(230或238)用于檢測所述曲柄軸的位置，并且電子控制裝置(234)與所述傳感器裝置、所述第一、第二和第三電磁閥裝置以及所述電磁線圈裝置電連通。
12、權(quán)利要求
11所要求系統(tǒng)的一種改進，其特征在于，取代該電磁線圈裝置，在所述儲能器裝置和所述第三活塞裝置之間設(shè)置一個第四電磁閥裝置，所述電子控制裝置與所述傳感四裝置和所述第一、第二、第三和第四電磁閥裝置電連通。
專利摘要
本文為用于多缸四沖程內(nèi)燃機壓力釋放減速的方法和裝置，該方法使內(nèi)燃機曲柄軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)過程中每個氣缸產(chǎn)生一次壓力釋放現(xiàn)象，根據(jù)該方法，排氣和進氣閥的正常運動受到抑制，每當(dāng)發(fā)動機活塞接近上止點位置時迅速打開排氣閥，隨后打開進氣閥，該裝置包括由內(nèi)燃機推管驅(qū)動的液壓裝置用于產(chǎn)生一個定時的液壓脈沖以在適當(dāng)?shù)臅r候打開排氣和進氣閥。取而代之，從電子控制裝置引出的定時信號驅(qū)動電磁閥來控制一個液壓脈沖由此打開閥門。
文檔編號F02D15/02GK86100053SQ86100053
公開日1986年10月29日 申請日期1986年1月6日
發(fā)明者肯尼思·哈羅德·?？死?申請人:扎科布斯制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan