排氣閥和包括具有泄壓裝置的排氣閥的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的制作方法
【專利摘要】一種排氣閥包括延伸到閥端部的桿。該閥端部包括泄壓裝置。一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件包括限定汽缸孔、燃燒室和排氣通道的殼體。燃燒室布置在排氣通道與汽缸孔之間。發(fā)動(dòng)機(jī)組件還包括在汽缸孔內(nèi)可移動(dòng)的活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)組件還包括排氣閥，其可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置阻斷通過(guò)排氣通道的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)排氣通道的流體連通。排氣閥包括泄壓裝置，其構(gòu)造為在排氣閥處于第一位置并且預(yù)定壓力閾值在排氣閥與活塞之間的汽缸孔中出現(xiàn)時(shí)，允許從汽缸孔通過(guò)排氣閥到排氣通道的流體連通。
【專利說(shuō)明】排氣閥和包括具有泄壓裝置的排氣閥的發(fā)動(dòng)機(jī)組件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2015年2月27日提交的編號(hào)為62/121,880的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用以其整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及一種排氣閥和包括具有泄壓裝置(pressure relief apparatus)的排氣閥的發(fā)動(dòng)機(jī)組件。
【背景技術(shù)】
[0004]在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，預(yù)點(diǎn)火事件可發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)中，其中點(diǎn)火在來(lái)自火花塞的火花之前發(fā)生。預(yù)點(diǎn)火事件可以導(dǎo)致在關(guān)閉的排氣閥與朝上止點(diǎn)位置移動(dòng)的活塞之間的壓力尖峰。當(dāng)該尖峰出現(xiàn)時(shí)，額外的力施加到一個(gè)或多個(gè)排氣閥、附接到曲軸的連桿、活塞和相關(guān)聯(lián)的活塞環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，包括:
[0006]殼體，其限定汽缸孔、燃燒室和排氣通道，所述燃燒室布置在排氣通道與汽缸孔之間；
[0007]活塞，其可移動(dòng)地布置在所述汽缸孔內(nèi)；
[0008]排氣閥，其能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置阻斷通過(guò)所述排氣通道的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)所述排氣通道的流體連通;并且
[0009]其中，所述排氣閥包括泄壓裝置，該泄壓裝置構(gòu)造為，在所述排氣閥處于第一位置并且預(yù)定壓力閾值在所述排氣閥與活塞之間的燃燒室中出現(xiàn)時(shí)，允許從所述燃燒室通過(guò)所述排氣閥到排氣通道的流體連通。
[0010]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述泄壓裝置包括阻擋構(gòu)件和將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓到關(guān)閉位置的偏壓構(gòu)件，并且當(dāng)所述預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)，所述阻擋構(gòu)件能夠移動(dòng)到打開位置，這允許通過(guò)所述排氣閥的流體連通。
[0011]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述泄壓裝置包括通過(guò)所述排氣閥限定的通路，并且在所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述通路允許在所述燃燒室與所述排氣通道之間的流體連通。
[0012]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述通路被進(jìn)一步限定為彼此間隔的多個(gè)通路，當(dāng)所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，每個(gè)通路允許所述燃燒室與所述排氣通道之間的流體連通。
[0013]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述泄壓裝置包括由所述排氣閥限定的凹部，所述凹部與所述通路流體連通，所述阻擋構(gòu)件和所述偏壓構(gòu)件布置在所述凹部中。
[0014]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述泄壓裝置包括布置在所述凹部中的止動(dòng)件，所述偏壓構(gòu)件將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓為與所述止動(dòng)件接合，并且其中，所述阻擋構(gòu)件在處于關(guān)閉位置時(shí)接合所述止動(dòng)件、以防止通過(guò)所述通路到排氣通道內(nèi)的流體連通，并且所述阻擋構(gòu)件在處于打開位置時(shí)從所述止動(dòng)件間隔開、以允許通過(guò)所述通路到排氣通道內(nèi)的流體連通。
[0015]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述止動(dòng)件限定開口，并且所述阻擋構(gòu)件選擇性地覆蓋所述開口。
[0016]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述排氣閥包括桿和閥端部，所述閥端部選擇性地阻斷所述排氣通道，并且其中，所述閥端部包括面向所述燃燒室并且限定所述凹部的第一側(cè)。
[0017]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述閥端部包括與所述第一側(cè)間隔開的第二側(cè)，所述通路限定為穿過(guò)所述第二側(cè)。
[0018]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述阻擋構(gòu)件是杯形件。
[0019]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述杯形件包括前側(cè)，并且所述前側(cè)包括選擇性地接合止動(dòng)件的臺(tái)階。
[0020]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述阻擋構(gòu)件是球形件。
[0021 ]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，所述偏壓構(gòu)件是螺旋彈簧。
[0022]在上述發(fā)動(dòng)機(jī)組件中，
[0023]其中，所述活塞在所述汽缸孔中、在上止點(diǎn)位置與下止點(diǎn)位置之間可移動(dòng)；
[0024]其中，所述活塞聯(lián)接到曲軸，并且所述曲軸可繞樞轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且在所述活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置之前，所述曲軸是在小于零度的曲柄角處;并且
[0025]其中，當(dāng)所述排氣閥處于所述第一位置時(shí)，所述預(yù)定壓力閾值在所述活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置之前在所述排氣閥與所述活塞之間的燃燒室中出現(xiàn)。
[0026]本發(fā)明還涉及一種排氣閥，包括:
[0027]延伸到閥端部的桿，所述閥端部包括第一側(cè)和從所述第一側(cè)間隔開的第二側(cè);并且
[0028]其中，所述閥端部包括泄壓裝置，該泄壓裝置構(gòu)造為在預(yù)定壓力閾值從所述閥端部的第一側(cè)出現(xiàn)時(shí)，允許穿過(guò)所述第一側(cè)和第二側(cè)的流體連通。
[0029]在上述排氣閥中，所述泄壓裝置包括阻擋構(gòu)件和將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓到關(guān)閉位置的偏壓構(gòu)件，并且當(dāng)所述預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)，所述阻擋構(gòu)件能夠移動(dòng)到打開位置，這允許穿過(guò)所述第一側(cè)和第二側(cè)的流體連通。
[0030]在上述排氣閥中，所述泄壓裝置包括穿過(guò)所述閥端部的第二側(cè)限定的通路，并且當(dāng)所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述通路允許所述第一側(cè)與第二側(cè)之間的流體連通。
[0031]在上述排氣閥中，所述通路被進(jìn)一步限定為彼此間隔的多個(gè)通路，當(dāng)所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，每個(gè)通路允許所述第一側(cè)與第二側(cè)之間的流體連通。
[0032]在上述排氣閥中，所述泄壓裝置包括穿過(guò)所述閥端部的第一側(cè)限定的凹部，并且所述通路和所述凹部彼此靠近地并置，使得所述凹部和通路流體連通，所述阻擋構(gòu)件和偏壓構(gòu)件布置在所述凹部中。
[0033]在上述排氣閥中，所述泄壓裝置包括布置在所述凹部中的止動(dòng)件，所述偏壓構(gòu)件將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓為與所述止動(dòng)件接合，并且其中，所述阻擋構(gòu)件在處于關(guān)閉位置時(shí)接合所述止動(dòng)件、以防止通過(guò)所述通路并且到所述第二側(cè)外的流體連通，并且所述阻擋構(gòu)件在處于打開位置時(shí)從所述止動(dòng)件間隔開、以允許通過(guò)所述通路并且到所述第二側(cè)外的流體連通。
[0034]本公開提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，其包括限定汽缸孔、燃燒室和排氣通道的殼體。燃燒室布置在排氣通道與汽缸孔之間。發(fā)動(dòng)機(jī)組件還包括可移動(dòng)地布置在汽缸孔內(nèi)的活塞。發(fā)動(dòng)機(jī)組件還包括可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)的排氣閥，所述第一位置阻斷通過(guò)排氣通道的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)排氣通道的流體連通。排氣閥包括泄壓裝置，其構(gòu)造為在排氣閥處于第一位置并且預(yù)定的壓力閾值在排氣閥與活塞之間的燃燒室中出現(xiàn)時(shí)，允許從燃燒室通過(guò)排氣閥到排氣通道的流體連通。
[0035]本公開還提供了包括延伸至閥端部的桿的排氣閥。閥端部包括第一側(cè)和與第一側(cè)間隔開的第二側(cè)。閥端部包括泄壓裝置，其構(gòu)造為當(dāng)預(yù)定的壓力閾值從閥端部的第一側(cè)出現(xiàn)時(shí)，允許穿過(guò)所述第一和第二側(cè)的流體連通。
[0036]詳細(xì)描述和附圖或視圖對(duì)本公開是支持性和描述性的，但本公開的權(quán)利要求的范圍由權(quán)利要求書限定。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于執(zhí)行權(quán)利要求的一些最佳模式和其他實(shí)施例，存在用于實(shí)施在所附權(quán)利要求中限定的公開內(nèi)容的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0037]圖1是活塞處于上止點(diǎn)位置中的發(fā)動(dòng)機(jī)組件的示意性剖視圖。
[0038]圖2是從圖1中的圓圈區(qū)2獲取的通過(guò)排氣閥限定的通路的放大的透視圖。
[0039]圖3是包括第一構(gòu)造的泄壓裝置的排氣閥的示意性局部剖視圖，其中，阻擋構(gòu)件處于關(guān)閉位置中。
[0040]圖4是包括泄壓裝置的排氣閥的示意性局部剖視圖，其中，阻擋構(gòu)件處于打開位置中。
[0041]圖5是包括處于關(guān)閉位置中的第二構(gòu)造的阻擋構(gòu)件的排氣閥的示意性局部剖視圖。
[0042]圖6是壓力關(guān)于曲柄角以及質(zhì)量流率關(guān)于曲柄角的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，諸如“上方”、“下方”、“向上”、“上”、“向下，，、“下”、“頂”、“底”、“左”、“右”、“后”、“前”等的方向標(biāo)記描述性地用于附圖，從而幫助讀者理解本公開，而不產(chǎn)生限制，特別不產(chǎn)生關(guān)于位置、取向、本公開的用途或由所附權(quán)利要求限定的范圍的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“基本上”可以指條件、數(shù)量、數(shù)值或尺寸等的輕微的不精確性或微小方差，其中一些是在制造方差或公差范圍內(nèi)的。
[0044]參考附圖，其中遍及幾個(gè)附圖的相同的編號(hào)表示相同或相應(yīng)的部件，諸如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)總體地示于圖1中。發(fā)動(dòng)機(jī)包括多個(gè)部件并且將在下面討論中被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)組件10。
[0045]參照?qǐng)D1，發(fā)動(dòng)機(jī)組件10通?？梢园んw12，油底殼等。殼體12可包括多個(gè)彼此附接以支撐各個(gè)部件的段。例如，殼體12可以包括汽缸蓋13和附接到彼此的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15。
[0046]殼體12限定了汽缸孔14，并包括可移動(dòng)地布置在汽缸孔14內(nèi)的活塞16。在某些實(shí)施例中，殼體12可限定彼此間隔的多個(gè)汽缸孔14，相應(yīng)的活塞16布置在相應(yīng)的汽缸孔14中。因此，活塞16能夠在相應(yīng)的汽缸孔14中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。一般地，活塞16在相應(yīng)的汽缸孔14中來(lái)回平移。在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15限定了汽缸孔14。在其他實(shí)施例中，汽缸蓋13與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15可以協(xié)作以限定汽缸孔14?；钊?6可在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15的相應(yīng)汽缸孔14內(nèi)移動(dòng)，并且在某些實(shí)施例中進(jìn)入汽缸蓋13的相應(yīng)汽缸孔14。
[0047]汽缸孔14能夠以任何合適的方式布置，諸如但不限于V型發(fā)動(dòng)機(jī)布置、直列發(fā)動(dòng)機(jī)布置、和水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)布置，以及同時(shí)使用頂置凸輪和缸體內(nèi)凸輪(cam-1n-block)的構(gòu)造。
[0048]繼續(xù)圖1，殼體12能夠限定用于每個(gè)相應(yīng)汽缸孔14的燃燒室18。因此，如果使用了一個(gè)以上的汽缸孔14，對(duì)每個(gè)汽缸孔14將會(huì)有相應(yīng)的一個(gè)燃燒室18。在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體15和汽缸蓋13各自限定用于每個(gè)相應(yīng)汽缸孔14的燃燒室18的一部分。另外，殼體12可限定各自鄰近相應(yīng)的汽缸孔14布置的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道20和一個(gè)或多個(gè)排氣通道22。燃燒室18布置在(多個(gè))排氣通道22與汽缸孔14之間。如果使用了一個(gè)以上的汽缸孔14，每個(gè)燃燒室18布置在相應(yīng)的(多個(gè))排氣通道22與相應(yīng)的汽缸孔14之間。在某些實(shí)施例中，燃燒室18、進(jìn)氣通道20和排氣通道22可以部分地或全部地通過(guò)殼體12的汽缸蓋13形成。進(jìn)氣通道20和排氣通道22與每個(gè)燃燒室18選擇性地流體連通。每個(gè)進(jìn)氣通道20可以從進(jìn)氣歧管傳輸空氣/燃料混合物到相應(yīng)的燃燒室18。在空氣/燃料混合物的燃燒之后(該燃燒當(dāng)被來(lái)自火花塞24的火花點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生)，排氣通道22將廢氣帶出燃燒室18。
[0049]活塞16聯(lián)接到曲軸28。例如，連桿26可以將活塞16聯(lián)接到曲軸28。曲軸28可繞樞轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。因此，每個(gè)活塞16通過(guò)相應(yīng)的連桿26聯(lián)接到曲軸28，活塞16的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)燃燒室18內(nèi)的燃燒引起的?？諝?燃料混合物的燃燒施加力至活塞16，這導(dǎo)致活塞16在相應(yīng)的汽缸孔14中移動(dòng)，這導(dǎo)致連桿26旋轉(zhuǎn)曲軸28，使得曲軸28輸出轉(zhuǎn)矩。
[0050]—般地，活塞16可在汽缸孔14內(nèi)移動(dòng)。因此，每個(gè)活塞16的可在相應(yīng)汽缸孔14中在上止點(diǎn)位置(其示于圖1中)與下止點(diǎn)位置之間移動(dòng)。上止點(diǎn)位置是當(dāng)活塞16位于它在汽缸孔14中的最高點(diǎn)時(shí)的位置。換句話說(shuō)，上止點(diǎn)位置是當(dāng)活塞16處于離樞轉(zhuǎn)軸線30距離最大時(shí)的位置。另外，當(dāng)活塞16在上止點(diǎn)位置時(shí)，曲軸28是在大約零度的曲柄角處。因此，在活塞16到達(dá)上止點(diǎn)位置之前，曲軸28是在小于零度的曲柄角處。下止點(diǎn)位置是當(dāng)活塞16位于它在汽缸孔14中的最低點(diǎn)時(shí)的位置。換句話說(shuō)，下止點(diǎn)位置是當(dāng)活塞16處于離樞轉(zhuǎn)軸線30距離最小時(shí)的位置。
[0051]發(fā)動(dòng)機(jī)組件10還可以包括與相應(yīng)的汽缸孔14配合的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥32和一個(gè)或多個(gè)排氣閥34。具體地，每個(gè)汽缸孔14可以有與其配合的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥32，并且可以有與其配合的一個(gè)或多個(gè)排氣閥34。例如，每個(gè)汽缸孔14可以有與其配合的兩個(gè)排氣閥34和兩個(gè)進(jìn)氣閥32。一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)凸輪軸36能夠可操作地耦合到每個(gè)進(jìn)氣閥32和排氣閥34，從而在一個(gè)方向上移動(dòng)所述閥32、34中的一個(gè)或多個(gè)，并且復(fù)位彈簧37能夠可操作地耦合至相應(yīng)的進(jìn)氣閥32和排氣閥34，從而在另一方向上移動(dòng)閥32、34。通常地，閥32、34來(lái)回平移，因此相應(yīng)凸輪軸36的轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)地導(dǎo)致相應(yīng)進(jìn)氣閥32和排氣閥34在一個(gè)方向的平移，而復(fù)位彈簧37將相應(yīng)閥32、34在相反的方向上移回閥32、34的原始位置。在某些實(shí)施例中，進(jìn)氣閥32和排氣閥34是由殼體12的汽缸蓋13支撐的。
[0052]進(jìn)氣閥32可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置阻斷通過(guò)進(jìn)氣通道20的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)進(jìn)氣通道20的流體連通。因此，進(jìn)氣閥32控制空氣/燃料混合物何時(shí)可以進(jìn)入燃燒室18。出于說(shuō)明的目的，圖1示出了在阻斷進(jìn)氣通道20的第一位置中的進(jìn)氣閥32 ο當(dāng)與進(jìn)氣閥32配合的凸輪軸36的偏心部分31旋轉(zhuǎn)到特定位置時(shí)，偏心部分31移動(dòng)搖桿33，然后搖桿33將進(jìn)氣閥32移到第二位置。一旦偏心部分31移過(guò)搖桿33，復(fù)位彈簧37將進(jìn)氣閥32移回第一位置。搖桿33可以是如圖1所示的輥指從動(dòng)件(roller-finger follower)、與推桿配合的搖臂或可根據(jù)需要移動(dòng)進(jìn)氣閥32的任何其他類型的搖桿?？蛇x地，其他類型的致動(dòng)器或致動(dòng)器系統(tǒng)可與凸輪軸36—起用于移動(dòng)進(jìn)氣閥32。
[0053]排氣閥34可在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置阻斷通過(guò)排氣通道22的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)排氣通道22的流體連通。因此，排氣閥34控制廢氣何時(shí)可以離開燃燒室18。出于說(shuō)明的目的，圖1示出了在阻斷排氣通道22的第一位置的排氣閥34。當(dāng)與排氣閥34配合的凸輪軸36的偏心部分35旋轉(zhuǎn)到特定位置時(shí)，偏心部分35移動(dòng)搖桿39，然后搖桿39將排氣閥34移到第二位置。一旦偏心部分35移過(guò)搖桿39，復(fù)位彈簧37將排氣閥34移回第一位置。搖桿39可以是如圖1所示的輥指從動(dòng)件、與推桿配合的搖臂或可根據(jù)需要移動(dòng)排氣閥34的任何其他類型的搖桿?？蛇x地，其他類型的致動(dòng)器或致動(dòng)器系統(tǒng)可與凸輪軸36—起用于移動(dòng)排氣閥34。
[0054]通常，當(dāng)活塞16在上止點(diǎn)位置與下止點(diǎn)位置之間移動(dòng)時(shí)，活塞16建立進(jìn)氣沖程，并且進(jìn)氣閥32相應(yīng)地處于第二位置，以允許空氣/燃料混合物進(jìn)入燃燒室18。此外，當(dāng)活塞16在下止點(diǎn)位置與上止點(diǎn)位置之間移動(dòng)時(shí)，活塞16建立排氣沖程，并且排氣閥34相應(yīng)地處于第二位置，以允許廢氣離開燃燒室18。
[0055]參照?qǐng)D2-5，排氣閥34包括泄壓裝置38，其構(gòu)造為在排氣閥34處于第一位置并且預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)在排氣閥34與活塞16之間的燃燒室18中時(shí)，允許從燃燒室18通過(guò)排氣閥34到排氣通道22的流體連通。當(dāng)在燃燒室18中達(dá)到預(yù)定壓力閾值時(shí)，活塞16可以處于汽缸孔14內(nèi)的任何位置中，并且作為在下面進(jìn)一步討論的一個(gè)例子，該位置可以在活塞16到達(dá)上止點(diǎn)位置之前。換句話說(shuō)，當(dāng)排氣閥34阻斷排氣通道22并且預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)在燃燒室18中時(shí)，泄壓裝置38允許從燃燒室18通過(guò)排氣通道22的流體連通。因此，例如，當(dāng)排氣閥34處于第一位置時(shí)，預(yù)定壓力閾值可以在活塞16到達(dá)上止點(diǎn)位置之前出現(xiàn)在排氣閥34與活塞16之間的燃燒室18中。泄壓裝置38在某些情況下允許燃燒室18中的壓力量減少。例如，如果預(yù)點(diǎn)火事件發(fā)生在燃燒室18中，壓力中的尖峰出現(xiàn)在燃燒室18中，并且如果這種壓力中的尖峰達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，泄壓裝置38將放出或排出過(guò)度的壓力，即放出或排出氣體。
[0056]預(yù)點(diǎn)火事件可以是各種情況，并且其示例在下面討論。預(yù)點(diǎn)火事件可以是在燃燒室18中的空氣/燃料混合物在來(lái)自火花塞24的火花出現(xiàn)之前的點(diǎn)火。簡(jiǎn)單地說(shuō)，燃燒是由于來(lái)自火花塞24的火花之外的原因而在燃燒室18中發(fā)生的。此外，預(yù)點(diǎn)火事件可以是來(lái)自火花塞24的火花在不同于預(yù)期的時(shí)刻發(fā)生。一般地，預(yù)點(diǎn)火事件可包括異常燃燒現(xiàn)象，這可被稱為隨機(jī)預(yù)點(diǎn)火或特大爆震。
[0057]作為預(yù)點(diǎn)火事件的一個(gè)例子，事件可以在活塞16正朝向上止點(diǎn)位置移動(dòng)但尚未達(dá)到該位置時(shí)發(fā)生。換句話說(shuō)，預(yù)點(diǎn)火事件可能發(fā)生在活塞16到達(dá)上止點(diǎn)位置之前。這樣，燃燒施加迫使活塞16向下的力到活塞16的頂部，但活塞16仍朝向上止點(diǎn)位置向上移動(dòng)，因此壓力上的尖峰出現(xiàn)在燃燒室18中，泄壓裝置38釋放所述尖峰。此外，當(dāng)活塞16在預(yù)點(diǎn)火事件發(fā)生時(shí)仍朝向上止點(diǎn)位置向上移動(dòng)時(shí)，泄壓裝置38可以減輕施加到排氣閥34的壓力上的增加。如圖6所示，壓力Yl的尖峰在曲軸28達(dá)到零度曲柄角X之前開始出現(xiàn)，但泄壓裝置38通過(guò)釋放壓力阻遏了此尖峰(見虛線所示，其在曲軸角X為零度之前(即在大約負(fù)二度至負(fù)一度處)開始向上移動(dòng)，然后從約兩度的曲柄角X開始穩(wěn)定地向下傾斜)。如上所述，對(duì)于圖6的曲線圖，壓力Yl以巴(bar)為單位，而曲柄角X以度為單位。圖6還示出了泄壓裝置38阻遏壓力尖峰時(shí)的質(zhì)量流率Y2 (以千克/秒為單位)(示出質(zhì)量流率Y2的實(shí)線在約1度曲柄角X處達(dá)到約0.012千克/秒的峰值)。
[0058]泄壓裝置38可以限制在燃燒室18中的壓力的最大量，并相應(yīng)地限制根據(jù)燃燒室18中的最大壓力施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件的(多個(gè))負(fù)載。因此，泄壓裝置38可提供部件的成本和質(zhì)量的節(jié)省，因?yàn)樗霾考⒉槐乇辉O(shè)計(jì)為承受極端壓力尖峰。
[0059]一般地，排氣閥34支撐泄壓裝置38。這樣，泄壓裝置38被結(jié)合在排氣閥34中，如在下面詳細(xì)地討論并且在圖2-5中示出的。
[0060]參照?qǐng)D3-5，一般地，泄壓裝置38可以包括阻擋構(gòu)件40和將阻擋構(gòu)件40持續(xù)地偏壓到關(guān)閉位置的偏壓構(gòu)件42。當(dāng)預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)，阻擋構(gòu)件40可移動(dòng)到允許通過(guò)排氣閥34的流體連通的打開位置。圖3和圖5示出了在關(guān)閉位置中的阻擋構(gòu)件40，而圖4示出了在打開位置中的阻擋構(gòu)件40。
[0061]因此，阻擋構(gòu)件40通常處于關(guān)閉位置，以當(dāng)沒有發(fā)生預(yù)點(diǎn)火事件時(shí)防止通過(guò)排氣閥34的流體連通。這樣，在排氣閥34的正常操作中，阻擋構(gòu)件40通常處于關(guān)閉位置中。當(dāng)預(yù)點(diǎn)火事件發(fā)生使得達(dá)到了預(yù)定壓力閾值時(shí)，阻擋構(gòu)件40移動(dòng)到打開位置，因?yàn)槭┘拥阶钃鯓?gòu)件40上的預(yù)定壓力克服了由偏壓構(gòu)件42施加到阻擋構(gòu)件40上的力，由此允許廢氣通過(guò)排氣閥34、通過(guò)排氣通道22離開，從而釋放燃燒室18中的過(guò)度壓力。
[0062]如在圖3-5中最佳地示出的，泄壓裝置38還可以包括通過(guò)排氣閥34限定的通路44。在阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)，通路44允許在燃燒室18與排氣通道22之間的流體連通。具體地，當(dāng)阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)，在燃燒室18與排氣通道22之間通過(guò)排氣閥34的通路44的流體連通被允許。
[0063]在某些實(shí)施例中，通路44被進(jìn)一步限定為彼此間隔的多個(gè)通路44。因此，當(dāng)阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)，每個(gè)通路44允許燃燒室18與排氣通道22之間的流體連通。這樣，當(dāng)在燃燒室18中達(dá)到預(yù)定壓力閾值時(shí)，當(dāng)排氣閥34處于阻斷排氣通道22的第一位置時(shí)，廢氣可以通過(guò)通路44從燃燒室18放出或排出到排氣通道22之外。
[0064]繼續(xù)參考圖3-5，泄壓裝置38包括由排氣閥34限定的凹部46，其中，凹部46與通路44流體連通。凹部46與通路44配合或彼此鄰接以選擇性地允許通過(guò)排氣閥34的流體連通。因此，例如，通路44和凹部46彼此并置，使得凹部46與通路44流體連通。阻擋構(gòu)件40和偏壓構(gòu)件42布置在凹部46中。因此，當(dāng)阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)，通過(guò)凹部46和通路44向外到排氣通道22的流體連通是被允許的。
[0065]泄壓裝置38還可以包括布置在凹部46中的止動(dòng)件48。偏壓構(gòu)件42將阻擋構(gòu)件40持續(xù)地偏壓為與止動(dòng)件48接合。因此，如圖3和圖5所示，阻擋構(gòu)件40在處于關(guān)閉位置時(shí)接合止動(dòng)件48，從而防止通過(guò)通路44到排氣通道22內(nèi)的流體連通。如圖4所示，阻擋構(gòu)件40在處于打開位置時(shí)從止動(dòng)件48間隔開，以允許通過(guò)通路44到排氣通道22內(nèi)的流體連通。箭頭已被添加到圖4以總體地說(shuō)明流體(諸如氣體)在阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)通過(guò)排氣閥34的流動(dòng)。
[0066]繼續(xù)圖3-5，排氣閥34可以包括桿50和閥端部52。桿50可以延伸到閥端部52。在某些實(shí)施例中，閥端部52可相比于桿50而擴(kuò)大。此外，閥端部52選擇性地阻斷排氣通道22。閥端部52還可以包括面向燃燒室18的第一側(cè)54。另外，第一側(cè)54背向排氣通道22。凹部46限定為穿過(guò)閥端部52的第一側(cè)54。
[0067]一般地，第一側(cè)54限定凹部46。因此，凹部46延伸遠(yuǎn)離第一側(cè)并鄰近所述第一側(cè)開口。在某些實(shí)施例中，止動(dòng)件48鄰近所述第一側(cè)54布置，并且阻擋構(gòu)件40選擇性地防止通過(guò)排氣閥34的第一側(cè)54的流體連通。止動(dòng)件48限定阻擋構(gòu)件40選擇性地覆蓋的開口 58。開口58與凹部46選擇性地流體連通。當(dāng)阻擋構(gòu)件40在關(guān)閉位置中接合止動(dòng)件48時(shí)，通過(guò)開口 58的流體連通被防止。當(dāng)阻擋構(gòu)件40在打開位置中從止動(dòng)件48間隔開時(shí)，流體可通過(guò)開口 58流入凹部46并流出通路44。
[0068]閥端部52還可以包括與第一側(cè)54間隔開的第二側(cè)56。第二側(cè)56面向排氣通道22，并由此背向燃燒室18。閥端部52可以包括泄壓裝置38，其構(gòu)造為當(dāng)預(yù)定壓力閾值從閥端部52的第一側(cè)54出現(xiàn)時(shí)，允許穿過(guò)第一側(cè)54和第二側(cè)56的流體連通。通路44限定為穿過(guò)第二側(cè)56而不穿過(guò)第一側(cè)54，而凹部46限定為穿過(guò)第一側(cè)54而不穿過(guò)第二側(cè)56。如上所述，凹部46和通路44彼此處于流體連通。如圖3所示，阻擋構(gòu)件40在處于關(guān)閉位置時(shí)接合止動(dòng)件48，以防止通過(guò)通路44并且到第二側(cè)56之外的流體連通。如圖4所示，阻擋構(gòu)件40在打開位置時(shí)從止動(dòng)件48間隔開，以允許通過(guò)通路44并且到第二側(cè)56之外的流體連通。因此，當(dāng)廢氣在阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)通過(guò)排氣閥34放出或排出時(shí)，氣體從燃燒室18通過(guò)凹部46和(多個(gè))通路44流到排氣通道22中。
[0069]通路44可以是任何合適的方向、位置、角度和構(gòu)造，并且圖3-5示出了一個(gè)非限制性的例子。圖3-5示出的通路44橫向于第二側(cè)56延伸。通路44的入口可靠近與凹部46相鄰的止動(dòng)件48布置，并且可以朝向第二側(cè)56成角度地延伸。通過(guò)將通路44的入口接近阻擋構(gòu)件40的前側(cè)60定位，到達(dá)偏壓構(gòu)件42和阻擋構(gòu)件40的背側(cè)62的氣體量被最小化，因?yàn)闅怏w在到達(dá)通路44之前不一定要經(jīng)過(guò)這些部件?？蛇x地，通路44可以從凹部46基本上平行于第一側(cè)54延伸。
[0070]阻擋構(gòu)件40在預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)可移動(dòng)到打開位置，這允許通過(guò)(閥端部52的)第一側(cè)54和第二側(cè)56的流體連通。(多個(gè))通路44限定為通過(guò)閥端部52的第二側(cè)56，并且在阻擋構(gòu)件40處于打開位置時(shí)，(多個(gè))通路44允許第一側(cè)54與第二側(cè)56之間的流體連通。阻擋構(gòu)件40可以是任何合適的構(gòu)造，并且非限制性的例子示于圖3-5中。在如圖3和圖4所示的某些實(shí)施例中，阻擋構(gòu)件40是杯形件。杯形件的總體面向止動(dòng)件48的部分可以是平的、錐形的、弧形的、彎曲的、階梯形的或任何其他合適的構(gòu)造，或它們的任意組合。在如圖5所示的其他實(shí)施例中，阻擋構(gòu)件40是球形件。
[0071]圖3和圖4的杯形件示出了包括臺(tái)階64的前側(cè)60，并且臺(tái)階64選擇性地接合止動(dòng)件48。可選地，止動(dòng)件48可包括鄰近開口 58設(shè)置的錐形表面66。通常地，當(dāng)阻擋構(gòu)件40處于關(guān)閉位置時(shí)，臺(tái)階64接合錐形表面66，這防止了通過(guò)開口 58的流體連通。
[0072]阻擋構(gòu)件40可以由任何合適的材料形成。例如，阻擋構(gòu)件40可由金屬材料形成，并且一個(gè)非限制性的具體例子是鋼。作為另一示例，所述阻擋構(gòu)件40可以是由陶瓷材料形成的。
[0073]此外，可選地，阻擋構(gòu)件40可以涂覆有任何適合的材料。例如，阻擋構(gòu)件40可涂覆有陶瓷材料。
[0074]在多種實(shí)施例中，偏壓構(gòu)件42是螺旋彈簧。偏壓構(gòu)件42可以是其它構(gòu)造，諸如板簧等，或任何其它合適的偏壓特征。偏壓構(gòu)件42能夠被調(diào)整到所需的彈簧系數(shù)，其允許阻擋構(gòu)件40在達(dá)到預(yù)定壓力閾值時(shí)移動(dòng)到打開位置。因此，偏壓構(gòu)件42的彈簧系數(shù)可以根據(jù)所期望的在泄壓裝置38運(yùn)轉(zhuǎn)之前出現(xiàn)在燃燒室18中的壓力積聚的量而調(diào)整。
[0075]泄壓裝置38可以結(jié)合在每個(gè)汽缸孔14的兩個(gè)排氣閥34的一個(gè)中。可選地，泄壓裝置38可以結(jié)合在每個(gè)汽缸孔14的全部?jī)蓚€(gè)排氣閥34中。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在所期望的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中使用任何適當(dāng)數(shù)量的泄壓裝置38。
[0076]雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本公開的最佳模式和其他實(shí)施例，但是熟悉本公開涉及領(lǐng)域的人員將認(rèn)識(shí)到在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)用于實(shí)行本公開的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。此外，圖中示出的實(shí)施例或本說(shuō)明書中提到的各種實(shí)施例的特征不必須被理解為彼此獨(dú)立的實(shí)施例。相反，可能的是，實(shí)施例的示例的一個(gè)中描述的每個(gè)特征可以與來(lái)自其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)期望特征結(jié)合，導(dǎo)致出現(xiàn)沒有用文字或參照附圖描述的其他實(shí)施例。因此，這樣的其他的實(shí)施例落入所附權(quán)利要求范圍的框架內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)組件，包括: 殼體，其限定汽缸孔、燃燒室和排氣通道，所述燃燒室布置在排氣通道與汽缸孔之間； 活塞，其可移動(dòng)地布置在所述汽缸孔內(nèi)； 排氣閥，其能夠在第一位置與第二位置之間移動(dòng)，所述第一位置阻斷通過(guò)所述排氣通道的流體連通，而所述第二位置允許通過(guò)所述排氣通道的流體連通;并且 其中，所述排氣閥包括泄壓裝置，該泄壓裝置構(gòu)造為，在所述排氣閥處于第一位置并且預(yù)定壓力閾值在所述排氣閥與活塞之間的燃燒室中出現(xiàn)時(shí)，允許從所述燃燒室通過(guò)所述排氣閥到排氣通道的流體連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中，所述泄壓裝置包括阻擋構(gòu)件和將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓到關(guān)閉位置的偏壓構(gòu)件，并且當(dāng)所述預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)，所述阻擋構(gòu)件能夠移動(dòng)到打開位置，這允許通過(guò)所述排氣閥的流體連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中，所述泄壓裝置包括通過(guò)所述排氣閥限定的通路，并且在所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述通路允許在所述燃燒室與所述排氣通道之間的流體連通。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述通路被進(jìn)一步限定為彼此間隔的多個(gè)通路，當(dāng)所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，每個(gè)通路允許所述燃燒室與所述排氣通道之間的流體連通。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中，所述泄壓裝置包括由所述排氣閥限定的凹部，所述凹部與所述通路流體連通，所述阻擋構(gòu)件和所述偏壓構(gòu)件布置在所述凹部中。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其中，所述泄壓裝置包括布置在所述凹部中的止動(dòng)件，所述偏壓構(gòu)件將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓為與所述止動(dòng)件接合，并且其中，所述阻擋構(gòu)件在處于關(guān)閉位置時(shí)接合所述止動(dòng)件、以防止通過(guò)所述通路到排氣通道內(nèi)的流體連通，并且所述阻擋構(gòu)件在處于打開位置時(shí)從所述止動(dòng)件間隔開、以允許通過(guò)所述通路到排氣通道內(nèi)的流體連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其中，所述止動(dòng)件限定開口，并且所述阻擋構(gòu)件選擇性地覆蓋所述開口。8.一種排氣閥，包括: 延伸到閥端部的桿，所述閥端部包括第一側(cè)和從所述第一側(cè)間隔開的第二側(cè);并且 其中，所述閥端部包括泄壓裝置，該泄壓裝置構(gòu)造為在預(yù)定壓力閾值從所述閥端部的第一側(cè)出現(xiàn)時(shí)，允許穿過(guò)所述第一側(cè)和第二側(cè)的流體連通。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥，其中，所述泄壓裝置包括阻擋構(gòu)件和將所述阻擋構(gòu)件持續(xù)地偏壓到關(guān)閉位置的偏壓構(gòu)件，并且當(dāng)所述預(yù)定壓力閾值出現(xiàn)時(shí)，所述阻擋構(gòu)件能夠移動(dòng)到打開位置，這允許穿過(guò)所述第一側(cè)和第二側(cè)的流體連通。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥，其中，所述泄壓裝置包括穿過(guò)所述閥端部的第二側(cè)限定的通路，并且當(dāng)所述阻擋構(gòu)件處于打開位置時(shí)，所述通路允許所述第一側(cè)與第二側(cè)之間的流體連通。
【文檔編號(hào)】F02D13/02GK105927394SQ201610012268
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】T.A.托馬斯, K.L.布里斯科, R.S.麥卡爾平
【申請(qǐng)人】通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司