專利名稱：用于大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于十字頭型大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門致動(dòng)
器，特別地涉及一種流體^Mt和電子控制的排氣門致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
十字頭型大型兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)通常用于大型船舶的推進(jìn)系統(tǒng)中或者用 作發(fā)電廠中的原動(dòng)機(jī)，最近已經(jīng)從凸輪軸控制的發(fā)動(dòng)機(jī);^L到了電子控制 的發(fā)動(dòng)機(jī)。電子控制對(duì)于燃油噴射和排氣門的正時(shí)和成形拔 洪了更大的靈 活性。燃燒過(guò)程從而能夠更好地得到控制，使得燃燒更為有效并且排放值 更4^而允許在所有的運(yùn)行速度無(wú)煙運(yùn)行，減少了部分負(fù)荷燃油消耗并降
低最小運(yùn)行itJL CN1485530 (CN正在提交)、JP2004-084670 (JP正在 提交)、KR2004-20003 (KR正在提交)公開了一種大型電子控制兩沖程 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在此發(fā)動(dòng)機(jī)中，排氣門由液壓致動(dòng)器致動(dòng)，該液壓致動(dòng)器由 高壓液壓流⑩供動(dòng)力。致動(dòng)器促使排氣門克服空氣彈簧的反作用力而打 開。液壓致動(dòng)器在排氣門的打開沖程所提供的大部分能量作為勢(shì)能存儲(chǔ)在 空氣彈簧中。與凸輪軸驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，上述所存儲(chǔ)的能量在關(guān)閉沖 程不重復(fù)4吏用，而是浪費(fèi)掉了，因?yàn)闆]裝置對(duì)其進(jìn)行重復(fù)使用。未使用的 能量被轉(zhuǎn)換成熱，隨著回流機(jī)油到達(dá)液壓系統(tǒng)的油箱。用來(lái)打開大型兩沖 程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上的排氣門的液壓能量相當(dāng)大，并且通過(guò)提高電子控制的發(fā) 動(dòng)機(jī)的燃燒控制而獲得的燃油節(jié)省中的很大一部分就在排氣門的致動(dòng)中 損失了。
在WO98/57048中公開了 一種具有大致相同氣門組件的大型兩沖程發(fā) 動(dòng)機(jī)。然而，在W098/57048中排氣門設(shè)置有連接到控制器的位置傳感器。 從該位置傳感器而來(lái)的信號(hào)用于監(jiān)測(cè)排氣門的運(yùn)動(dòng)，并且不用于控制排氣 門的運(yùn)動(dòng)(沒有位置反饋或其它形式的反饋控制)。
WO2006108629公開了一種用于大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門組 件，該排氣門組件包括排氣門，該排氣門能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間 難相反的方向移動(dòng)。雙向作用彈簧組件以可操作方式連接到排氣門并與排
6氣門以及任何其它與排氣門 一起一致地運(yùn)動(dòng)的部件的質(zhì)量一起形成質(zhì)量 彈簧系統(tǒng)。雙向作用彈簧組件在排氣門在關(guān)閉位置和打開位置之間往復(fù)平 移運(yùn)動(dòng)期間儲(chǔ)存能量，以隨后沿相反的方向推動(dòng)排氣門。液壓裝置根據(jù)控 制器的指令將排氣門保持在關(guān)閉位置或打開位置。該系統(tǒng)需要知道排氣門 的實(shí)際位置，并且需要電子控制器每次發(fā)出一個(gè)信號(hào)，4吏得排氣門必需在 其極限位置的其中 一個(gè)位置處停止。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明的目的是提供一種用于大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的 排氣門組件，該排氣門組件帶有雙向作用彈簧組件，控制器不需要確切知 道排氣門的實(shí)際位置，并且不需務(wù)使用比例閥。
該目的是根據(jù)權(quán)利要求1通過(guò)提供一種用于十字頭型大型兩沖程柴油
發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的，該排氣門致動(dòng)器包括設(shè)置有孔的致動(dòng)器 殼體，所述孔中接收雙向作用液壓活塞，雙向作用液壓活塞的一側(cè)是^Ji 關(guān)閉室，雙向作用液壓活塞的另一側(cè)是液壓打開室；在^作上連接到雙向 作用液壓活塞的雙向作用氣體彈簧，雙向作用氣體彈簧在排氣門致動(dòng)器于 排氣門致動(dòng)器的關(guān)閉位置和打開位置之間往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)期間儲(chǔ)存能量，以 隨后沿相反方向推動(dòng)排氣門致動(dòng)器；開/關(guān)型電子控制液壓閥，該電子控制 液壓閥具有第一位置，在該第一位置，該電子控制液壓閥將液壓關(guān)閉室 連接到高壓^>￡流體源并將液壓打開室連接到低壓排出口或油箱；以及第 二位置，在該笫二位置，該電子控制液壓閥將液壓關(guān)閉室連接到低壓排出 口或油箱并將液壓打開室連接到高壓^>￡流體源，當(dāng)排氣門致動(dòng)器處于其 打開位置并且電子控制液壓閥將液壓打開室連接到高壓液壓流體源時(shí)，雙 向作用氣體彈簧的關(guān)閉力與液壓打開室的打開力平衡。
通過(guò)4吏得在所述打開位置時(shí)雙向作用氣體彈簧與雙向作用活塞的力 平衡，排氣門致動(dòng)器能夠構(gòu)造成不帶有沖程末端阻尼室等，不需務(wù)使用比 例閥，并且能夠與開/關(guān)型的簡(jiǎn)單的電子控制牽引閥一^^^作。
優(yōu)選地，當(dāng)排氣門致動(dòng)器處于其關(guān)閉位置并且電子控制液壓閥將液壓 關(guān)閉室連接到高壓滴A流體源時(shí)，氣體彈簧的打開力小于液壓關(guān)閉室的關(guān) 閉力。
僅在相關(guān)沖程最后階段期間，高壓液壓流體可被輸送到相應(yīng)的液壓室。
在打開或關(guān)閉沖程的"階段期間，高壓液壓流體的流動(dòng)能夠受到氣 門殼上開口的控制，在打開或關(guān)閉沖程的笫一階段期間，這些開口被雙向
作用M活S^蓋。
在打開沖程的最后階段期間，從高壓M流體源朝向液壓打開室的液 壓流體的流動(dòng)會(huì)受到節(jié)流。從而，在打開沖程末期，振動(dòng)得以避免，并且 用于使排氣門致動(dòng)器減速的加速力的大小得以減小。
在關(guān)閉沖程的最后階段期間，從高壓滴A流體源朝向液壓關(guān)閉室的液 壓流體的流動(dòng)會(huì)受到節(jié)流。從而，在關(guān)閉沖程末期，振動(dòng)得以避免，并且 用于使排氣門致動(dòng)器減速的加速力的大小以及落在閥座上的速度得以減 小。
液壓打開室和電子控制液壓閥之間的連接可包括與液壓打開室經(jīng)由 第一開口連接的第一管道，并包括第二管道，該第二管道包括第一節(jié)流閥
并與液壓打開室經(jīng)由第二開口連接，雙向作用液壓活塞的位置控制第一開 口和第二開口的打開和關(guān)閉，并且在打開沖程的第一階段期間第一開口打
開，在打開沖程的最后階段期間第二開口打開。從而，揭:供用于控制排氣 門致動(dòng)器的打開運(yùn)動(dòng)的較筒單的液壓系統(tǒng)。
液壓關(guān)閉室和電子控制液壓閥之間的連接可包括第三管道和第四管 道，該第三管道包括第二節(jié)流閥，該第三管道與液壓關(guān)閉室經(jīng)由第三開口 連接，第四管道與液壓關(guān)閉室經(jīng)由第四開口連接，該第四開口通向低壓容 器或油箱，雙向作用液壓活塞的位置控制第三開口和第四開口的打開和關(guān) 閉，并且在關(guān)閉沖程的第一階段期間第四開口打開，在關(guān)閉沖程的最后階 段期間第三開口打開。從而，拔:供用于控制排氣門致動(dòng)器的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的較 簡(jiǎn)單的液A系統(tǒng)。
第一節(jié)流閥能夠經(jīng)由第一止回閥旁通，用于排空液壓打開室。
第二節(jié)流閥能夠經(jīng)由第二止回閥旁通，用于排空液壓關(guān)閉室。
優(yōu)選地，液壓關(guān)閉室在關(guān)閉沖程的至少一個(gè)階段期間被加壓，以提供 額外的能量從而補(bǔ)償排氣門致動(dòng)器的能量消耗，并且當(dāng)排氣門致動(dòng)器處于 關(guān)閉位置時(shí)，液壓關(guān)閉室被加壓以將排氣門致動(dòng)器保持在關(guān)閉位置。
優(yōu)選地，液壓打開室在打開沖程的至少一個(gè)階段期間被加壓，以提供額外的能量從而^M嘗排氣門致動(dòng)器的能量消耗，并且當(dāng)排氣門致動(dòng)器處于 打開位置時(shí)，液壓打開室被加壓以將排氣門致動(dòng)器保持在打開位置。
電子控制液壓閥在其不作用位置能夠?qū)⒁簤宏P(guān)閉室連接到高壓液壓 流體源，并且將液壓打開室連接到低壓容器或油箱。
排氣門致動(dòng)器可還包括第二電子控制液壓閥，用于在氣體彈簧減壓后 在第一打開沖程內(nèi)致動(dòng)器提供M能。
沿關(guān)閉方向迫壓雙向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室能夠總是連接到高 壓空氣源。從而，當(dāng)不施加流體壓力時(shí)，排氣門致動(dòng)器將總是位于其關(guān)閉 位置。
沿打開方向迫壓雙向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室能夠經(jīng)由電子控制 氣動(dòng)閥連接到高壓空氣源。從而，能夠電子地控制沿打開方向迫壓致動(dòng)器 的氣體彈簧的第一加壓過(guò)程。
沿關(guān)閉方向迫壓雙向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室能夠經(jīng)由電子控制 氣動(dòng)閥連接到環(huán)境氣壓。從而，如果沿關(guān)閉方向迫壓雙向作用氣動(dòng)活塞的 氣體彈簧室充滿漏油，則可以排空該氣體彈簧室。
沿打開方向迫壓雙向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室經(jīng)由壓力限制或控 制閥連接到環(huán)境氣壓。從而，如果漏油在雙向作用氣動(dòng)活塞上方聚集，則 所述漏油能夠由壓力限制閥排空。 、
從詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)明白根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動(dòng)器的其它目的、特征、 優(yōu)點(diǎn)和特性。


在本說(shuō)明書下面的詳細(xì)部分中，將參照附圖中以示例性的方式示出的
實(shí)施方式更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的排氣門致動(dòng)器的主要零件處于第一狀 態(tài)時(shí)的示意性截面圖2示出圖1中的致動(dòng)器處于第二狀態(tài)；
圖3示出圖1中的致動(dòng)器處于第三狀態(tài)；
圖4示出圖1中的致動(dòng)器處于第四狀態(tài)；圖5示出圖1中的致動(dòng)器處于第五狀態(tài)；以及
圖6是示出圖1-5的排氣門致動(dòng)器的氣門的打開和關(guān)閉的正時(shí)的順序圖。
真體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明的排氣門致動(dòng)器用于致動(dòng)低速兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(未示 出)的排氣門，該發(fā)動(dòng)機(jī)可以是船舶中的推iOL動(dòng)機(jī)或發(fā)電廠中的原動(dòng)機(jī)。 這些發(fā)動(dòng)機(jī)通常具有6-16個(gè)缸，缸徑可以超過(guò)lm。排氣門相應(yīng)地大， 并且可重達(dá)400kg或以上。這些渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率范閨從 100，000kW (對(duì)于最大型)到1600kW (對(duì)于較小型)。
根據(jù)本發(fā)明的排氣門的操作是電子控制的，即來(lái)自于電子控制單元的 電子信號(hào)決定何時(shí)排氣門打開以及何時(shí)排氣門關(guān)閉。電子控制單元接收來(lái) 自于確定曲軸的角位置的傳感器的信號(hào)。因而發(fā)動(dòng)機(jī)不需要凸輪軸來(lái)操作 排氣門。
排氣門借助排氣門致動(dòng)器來(lái)打開和關(guān)閉，并且排氣門的心軸剛性地連 接到排氣門致動(dòng)器。
圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的排氣門致動(dòng)器的示意性截面圖，在這種 狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)處于準(zhǔn)^l^模式。
排氣門致動(dòng)器包括氣門殼1，氣門殼1設(shè)置有用于接收雙向作用、M 活塞2的孔，以及用于接收雙向作用空氣彈簧活塞3的孔。雙向作用液壓 活塞2經(jīng)由軸剛性地連接到雙向作用空氣彈簧活塞3，并且進(jìn)一步向下朝 向排氣門心軸(未示出)延伸從而剛性地連接到該排氣門心軸。
由于大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通常僅以缸處于豎直位置以及排氣門以
豎直位置處于缸頂部的狀態(tài)來(lái)^Mt，所以在此文件中我們所稱的上、下、 下方和上方就好像排氣門致動(dòng)器總是安^L圖中示出的豎直位置一樣。當(dāng)
然，應(yīng)該清楚的是，如果確實(shí)需要的話，排氣門致動(dòng)器能夠安裝在其它位 置。
液壓關(guān)閉室形成于雙向作用液壓活塞2的下方，并且雙向作用液壓活 塞2下側(cè)設(shè)置有有^L^力區(qū)域7。液壓打開室形成于雙向作用液壓活塞2 的上方，并且雙向作用液壓活塞2上側(cè)設(shè)置有有效壓力區(qū)域8。有效壓力 區(qū)域7選擇為大于有效壓力區(qū)域8，原因如后所述。短管道17在雙向作用液壓活塞2的打開沖程的第一階段將液壓打開 室連接到形成于致動(dòng)器殼體中的開口 16。短管道17在雙向作用液壓活塞2 的打開沖程的最后階段將液壓打開室連接到形成于致動(dòng)器殼體中的開口 18。
開口 16能夠選擇性地連接到高壓^^流體源"HP，，和連接到油箱。 連接到油箱或高壓M流體源受到電子控制開/關(guān)閥4以及電子控制開/關(guān) 閥5的控制。兩個(gè)電子控制開/關(guān)閥4和5都連接到電子控制單元"ECU"。 電子控制單元是電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的一部分或者連接到電子發(fā)動(dòng)機(jī)控 制單元。
將開口 18連接到電子控制開/關(guān)閥4和5的管道設(shè)置有止回閥以及節(jié) 流閥11 (節(jié)流閥可以是簡(jiǎn)單的流量限制裝置)。這種布置允許流體朝向油 箱的流動(dòng)基本上不受限制，但^l:從高壓源到開口 18的流動(dòng)受到節(jié)流閥11 的節(jié)流。在一個(gè)實(shí)施方式中，節(jié)流閥具有能夠由^作員調(diào)節(jié)的可變限制度。
短管道20在雙向作用液壓活塞2的關(guān)閉沖程的第一階段將氣&關(guān)閉 室連接到形成于致動(dòng)器殼體中的開口 21。短管道20在雙向作用液壓活塞2 的關(guān)閉沖程的最后階段將液壓關(guān)閉室連接到形成于致動(dòng)器殼體中的開口 22。
開口 22能夠選擇性地連接到高壓^S流體源"HF，和連接到油箱。 連接到油箱或高壓液壓流體源受到電子控制開/關(guān)閥4的控制。
將開口 22連接到電子控制開/關(guān)閥4的管道i殳置有止回閥以及節(jié)流閥 14。這種布置允許流體朝向油箱的流動(dòng)基本上不受限制，但是從高壓源到 開口 22的流動(dòng)受到節(jié)流閥14的節(jié)流。在一個(gè)實(shí)施方式中，節(jié)流閥具有能 夠由操作員調(diào)節(jié)的可變限制度。
與電子控制單元耦聯(lián)的位置傳感器12通過(guò)檢測(cè)距致動(dòng)器心軸頂部的 錐形部分的距離來(lái)測(cè)量致動(dòng)器心軸的位置。
第一彈簧室形成于雙向作用空氣彈簧活塞3的上方，并且第二彈簧室 形成于雙向作用空氣彈簧活塞3的下方。雙向作用空氣彈簧活塞3設(shè)置有 朝向第二彈簧室的有效壓力區(qū)域9以及朝向第一彈簧室的有效壓力區(qū)域 10。有效壓力區(qū)域9和10的尺寸基本上相同。
第一彈簧室經(jīng)由氣門殼1中的開口 24連接到通向電子控制氣動(dòng)雙向閥6的管道，該氣動(dòng)雙向閥6能夠才艮據(jù)來(lái)自電子控制單元的指令交替地切 斷和建立與加壓空氣源的連接。在一個(gè)實(shí)施方式中，空氣壓力約為7巴。
第一彈簧室經(jīng)由氣門殼1中的開口 25連接到通向壓力控制(或限制) 閥15的管道。
第二彈簧室經(jīng)由氣門殼l中的開口 27連接到與加壓空氣源連接的管 道。該管道設(shè)置有止回閥，從而只允許朝向第二彈簧室流動(dòng)。第二彈簧室 經(jīng)由開口 28連接到通向電子控制雙向閥13的管道，該雙向閥13能夠根據(jù) 來(lái)自電子控制單元的指令交替地切斷和建立與油箱的連接。
在^^t時(shí)，當(dāng)排氣門朝向關(guān)閉位置移動(dòng)時(shí)，第一彈簧室受壓，而當(dāng)排 氣門朝向打開位置移動(dòng)時(shí)，第二彈簧室受壓。第一和第二彈簧室^^勢(shì)能 聚集器的作用。當(dāng)?shù)谝粡椈墒沂軌簳r(shí)，聚集在其內(nèi)的勢(shì)能能夠沿打開方向 驅(qū)動(dòng)排氣門。當(dāng)?shù)诙椈墒沂軌簳r(shí)，聚集在其內(nèi)的能量能夠沿關(guān)閉方向驅(qū) 動(dòng)排氣門。
空氣彈簧與排氣門致動(dòng)器心軸的質(zhì)量、排氣門的質(zhì)量以及^與其一 起一致移動(dòng)的部件的質(zhì)量一起形成質(zhì)量-彈簧系統(tǒng)，該系統(tǒng)一旦開始運(yùn)動(dòng)， 就能夠主要利用存儲(chǔ)奉雙向作用氣體彈簧的彈簧室中并從雙向作用氣體 彈簧的彈簧室中釋放的能量而在關(guān)閉位置和打開位置之間振動(dòng)。排氣門和 任何與其一起移動(dòng)的其它部件的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成氣體彈簧的彈簧室中的勢(shì)能， 并且反之亦然。只有由于摩擦和粘性耗散而造成的能量損耗需要補(bǔ)充，以 保持排氣門在關(guān)閉位置和打開位置之間振動(dòng)，即避免振動(dòng)運(yùn)動(dòng)減弱。
圖1-5示出排氣門致動(dòng)器操作的不同狀態(tài)，圖6是示出閥4、 5、 6
圖6還示出排氣r;打開兩次(兩個(gè)ic動(dòng)"環(huán))所得到的排氣門運(yùn)動(dòng)特性圖。
在準(zhǔn)備模式(圖l)中，液壓閥4和5在其默認(rèn)位置，將開口 l6、 l8 連接到油箱，并將開口 22連接到高壓液A流體源。在此狀態(tài)下，氣動(dòng)雙向 閥6和氣動(dòng)雙向閥13也在其默i人位置。當(dāng)雙向閥6在此位置時(shí)，第一彈簧 室通過(guò)開口24排空。第二彈簧室經(jīng)由開口 27加壓到約7巴。第二彈簧室 中的作用在雙向作用活塞3的有效壓力區(qū)域9上的空氣壓力以及關(guān)閉室中 的作用在有效壓力區(qū)域7上的液壓4吏得致動(dòng)器心軸位于關(guān)閉位置。同時(shí)， 雙向作用液壓活塞2上方的打開室不加壓，因?yàn)榇蜷_室通過(guò)開口 16連接到油箱。
在圖2中，已經(jīng)發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)信號(hào)，氣動(dòng)雙向閥6被激活并且在發(fā) 動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備后在排氣門的第一打開階段將會(huì)向第一彈簧室供給約7巴的空 氣。只要發(fā)動(dòng)M行，即在發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)停止信號(hào)之前，氣動(dòng)雙向閥6都保 持在作用位置。
在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)排氣門將要打開第一時(shí)間段時(shí)，液壓雙向閥4和 5在來(lái)自電子控制單元的信號(hào)的作用下被激活。電子控制單元根據(jù)曲軸角 度以及電子控制單元能夠獲得的與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)的信息來(lái)確定 氣門的打開正時(shí)。由于仍然沒有加壓空氣作用在有效壓力區(qū)域10上，所以 整個(gè)打開沖程借助M流體(油)來(lái)進(jìn)行。從而，液壓雙向閥5也被激活。 ^S雙向閥4和5的作用位置在圖3中示出。當(dāng)M雙向閥4和5移動(dòng)到 其作用位置時(shí)，高壓液壓流體首先經(jīng)由開口 16以較高流率流動(dòng)到液壓打開 室，并且當(dāng)雙向作用液壓活塞2靠近打開位置時(shí)，經(jīng)由開口 18在節(jié)流閥 11的節(jié)流作用下以較低速率流動(dòng)。由液壓打開室中的壓力在雙向作用液壓 活塞2的有效壓力區(qū)域8上產(chǎn)生的力使得排氣門致動(dòng)器的心軸移動(dòng)到打開 位置。液壓關(guān)閉室中的油在打開運(yùn)動(dòng)期間通過(guò)開口 21和20排出到油箱。 當(dāng)致動(dòng)器在如圖3所示的完全打開位置時(shí)，在雙向作用液壓活塞2的有效 壓力區(qū)域8上的壓力以及雙向作用氣體彈簧活塞3的有效壓力區(qū)域9上的 受壓空氣之間形成平衡。供給到液壓打開室的液壓油的最后部分流經(jīng)節(jié)流 閥ll，以在4吏得排氣門減速時(shí)，減小振動(dòng)并減小加速力。
幾乎不可能出現(xiàn)因?yàn)橐簤河途奂陔p向作用空氣活塞3下方而4吏得當(dāng) 排氣門致動(dòng)器的心軸僅部分地朝向完全打開位置移動(dòng)時(shí)就出現(xiàn)平衡狀態(tài)。 這將由位置傳感器12記錄，并且作為響應(yīng)，電子控制單元將向安全閥13 發(fā)出非常短暫的打開信號(hào),從而使過(guò)量的液壓油經(jīng)由開口 28從第二空氣彈 簧室排出。
用于關(guān)閉排氣門的信號(hào)佳:得液壓雙向閥4和5返回到其閑置位置，如 圖4所示。雙向作用液壓活塞2的有效壓力區(qū)域8首先通過(guò)開口 18、止回 閥11 (逆向節(jié)流閥)快速減壓，其次通過(guò)開口 16減壓。第二空氣彈簧室 中雙向作用空氣彈簧活塞3的有效壓力區(qū)域9上的壓力使得致動(dòng)器的心軸 沿關(guān)閉方向移動(dòng)。在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的第一階段期間，低壓液壓油經(jīng)由開口 21 供給到雙向作用液壓活塞2下方的液壓關(guān)閉室。在關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的最后階段期 間(圖4)，高壓液壓油經(jīng)由節(jié)流閥14以及開口 22供給到雙向作用液壓活塞2下方的液壓關(guān)閉室。液壓輔助裝置確保排氣門致動(dòng)器將會(huì)以慢速和受 控的方式完全關(guān)閉，并且有效壓力區(qū)域10上方的空氣受到高度擠壓。節(jié)流 閥14的特性決定排氣門落在其氣門座上的速度。
由于有效壓力區(qū)域7大于有效壓力區(qū)域8，所以能夠在雙向作用空氣 彈簧活塞3上方的第一彈簧室中獲得高于第二彈簧室的壓力。該較高壓力 能夠在排氣門的隨后打開過(guò)程中克服燃燒室中的氣體壓力。如果漏油已經(jīng) 在雙向作用彈簧3上方聚集，則當(dāng)排氣門致動(dòng)器在關(guān)閉位置時(shí)，空氣壓力 將增加到超過(guò)設(shè)定值。從而，壓力控制閥15打開，并且漏油排出，直到達(dá) 到正常狀態(tài)。
在排氣門的隨后打開期間(圖5)，只有液壓雙向閥4激活。雙向作用 液壓活塞2下方的高壓油通過(guò)開口 22排出到油箱。有效壓力區(qū)域10上方 的受壓空氣移動(dòng)排氣門致動(dòng)器。之后，液壓關(guān)閉室中的類似的流體(油) 通過(guò)開口 21和22被壓出到油箱。在打開沖程的第一階段期間，液壓流體 經(jīng)過(guò)開口 16充滿液壓打開室。在打開沖程的最后階段期間，高壓M流體 通過(guò)開口 18供給，并將排氣門致動(dòng)器保持在打開位置。同時(shí)，在第二彈簧 室中的有效壓力區(qū)域9下方的空氣受壓，以用于隨后的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)排氣門致動(dòng)器在打開位置時(shí)，雙向作用、M活塞2的有^t^力區(qū)域 8上的力與雙向作用空氣彈簧活塞3上的有效壓力區(qū)域9上的力平衡。有 效壓力區(qū)域9上的關(guān)閉力的大小經(jīng)過(guò)量定，以確保排氣門致動(dòng)器在預(yù)定的 時(shí)間范圍內(nèi)關(guān)閉。有效壓力區(qū)域8的尺寸根據(jù)液壓和關(guān)閉力來(lái)確定。壓縮 比由所需的沖程長(zhǎng)度確定。
當(dāng)排氣門致動(dòng)器在其關(guān)閉位置時(shí)，有^L^力區(qū)域10上方的彈簧室中 的壓縮比選擇為使得打開力大于作用在排氣門上的燃燒室氣體力。有^L^ 力區(qū)域7的大小確定為使得作用在其上的液壓力大于作用在有效壓力區(qū)域 IO上的氣動(dòng)力，從而使得排氣門*￡靠在其氣門座上，以確保正確地關(guān)閉 排氣門。
上述各個(gè)方面能夠單獨(dú)使用或者以各種結(jié)合方式使用。
本發(fā)明的教導(dǎo)有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。不同實(shí)施方式或?qū)嵺`方式可得到下述優(yōu)點(diǎn) 中的一個(gè)或多個(gè)。應(yīng)該注意到，這不是窮舉式的列舉，可能有本文未描述 的其它優(yōu)點(diǎn)。本申請(qǐng)的教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種像振動(dòng)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)一 樣工作的類型的排氣門致動(dòng)器，該排氣門致動(dòng)器不需^^吏用基于致動(dòng)器的位置的反饋信號(hào)。該申請(qǐng)的教導(dǎo)的另 一優(yōu)點(diǎn)在于提供一種像振動(dòng)質(zhì)量彈簧 系統(tǒng)一樣工作的類型的排氣門致動(dòng)器，該排氣門致動(dòng)器不需要比例液壓 閥。該申請(qǐng)的教導(dǎo)還有另 一優(yōu)點(diǎn)在于提供一種像振動(dòng)質(zhì)量彈簧系統(tǒng)一樣工 作的類型的排氣門致動(dòng)器，該排氣門致動(dòng)器不需要沖程末端阻尼室等。本 發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是其減小了能耗。本發(fā)明的還一優(yōu)點(diǎn)是提供一種小型M 打開表面，這能夠進(jìn)一步節(jié)省能量。本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)是提供一種能夠借
助開/關(guān)型液壓閥進(jìn)行控制的排氣門致動(dòng)器。本發(fā)明的再一優(yōu)點(diǎn);li^供一種 更可靠的排氣門致動(dòng)器。
盡管已經(jīng)出于解釋的目的而對(duì)本申請(qǐng)的教導(dǎo)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，但應(yīng) 該理解的是這些細(xì)節(jié)僅用于該目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不偏離本 申請(qǐng)的教導(dǎo)的范圍的情況下對(duì)其進(jìn)行改變。
還應(yīng)該注意到實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的教導(dǎo)的裝置具有多種替代方式。
權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)"包括"不排除其它元件或步驟。權(quán)利要求 中所使用的術(shù)語(yǔ)"一個(gè)"不排除多個(gè)。單個(gè)處理裝置或其它單元能夠?qū)崿F(xiàn) 權(quán)利要求中所記載的幾個(gè)裝置的功能。
權(quán)利要求
1、一種用于十字頭型大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門致動(dòng)器，所述排氣門致動(dòng)器包括設(shè)置有孔的致動(dòng)器殼體，所述孔中接收雙向作用液壓活塞，所述雙向作用液壓活塞的一側(cè)是液壓打開室，所述雙向作用液壓活塞的另一側(cè)是液壓關(guān)閉室，在操作上連接到所述雙向作用液壓活塞的雙向作用氣體彈簧，所述雙向作用氣體彈簧在所述排氣門致動(dòng)器于排氣門致動(dòng)器的關(guān)閉位置和打開位置之間往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)期間儲(chǔ)存能量，以隨后沿相反方向推動(dòng)所述排氣門致動(dòng)器；開/關(guān)型電子控制液壓閥，所述電子控制液壓閥具有第一位置，在該第一位置，所述電子控制液壓閥將所述液壓關(guān)閉室連接到高壓液壓流體源并將所述液壓打開室連接到低壓排出口或油箱，以及第二位置，在該第二位置，所述電子控制液壓閥將所述液壓關(guān)閉室連接到低壓排出口或油箱并將所述液壓打開室連接到所述高壓液壓流體源，當(dāng)所述排氣門致動(dòng)器處于其打開位置并且所述電子控制液壓閥將所述液壓打開室連接到所述高壓液壓流體源時(shí)，所述雙向作用氣體彈簧的關(guān)閉力與所述液壓打開室的打開力平衡。
2、 如權(quán)利要求1所述的排氣門致動(dòng)器，其中當(dāng)所述排氣門致動(dòng)器處于 其關(guān)閉位置并且所述電子控制液壓閥將所述液壓關(guān)閉室連接到所述高壓 M流體源時(shí)，所述氣體彈簧的打開力小于所述液壓關(guān)閉室的關(guān)閉力。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的排氣門致動(dòng)器，其中高壓^L^流體僅在相 關(guān)沖程的最后階段期間才被輸送到相應(yīng)的液壓室。
4.的排氣門致動(dòng)器，其中高壓M流體在打開或關(guān) 閉沖程的最后階段期間的流動(dòng)受到所述氣門殼上的開口的控制，在打開或 關(guān)閉沖程的第一階段期間，這些開口被所述雙向作用H活^A蓋。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的排氣門致動(dòng)器，其中在打開沖程的最后階 段期間，從所述高壓M流體源朝向所述液壓打開室的液J^流體的流動(dòng)受 到節(jié)流。
6、 如權(quán)利要求3或4所述的排氣門致動(dòng)器，其中在關(guān)閉沖程的最后階 段期間，從所述高壓^JS流體源朝向所述液壓關(guān)閉室的液A流體的流動(dòng)受 到節(jié)流。
7、 如權(quán)利要求3到6中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述液壓打 開室和所述電子控制液壓閥之間的連接包括與所述液壓打開室經(jīng)由第一 開口連接的第一管道，并包括第二管道，所述笫二管道包括第一節(jié)流岡并 與所述液壓打開室經(jīng)由第二井口連接，所述雙向作用氣￡活塞的位置控制 所述第 一開口和笫二開口的打開和關(guān)閉，并且在打開沖禾呈的第 一階段期間 所述第 一開口打開，在打開沖程的最后階段期間所述第二開口打開。
8、 如權(quán)利要求3或7中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述液壓關(guān) 閉室和所述電子控制液壓閥之間的連接包括第三管道和第四管道，所述第 三管道包括第二節(jié)流閥，所述第三管道與所述液壓關(guān)閉室經(jīng)由第三開口連 接，所述第四管道與所述液壓關(guān)閉室經(jīng)由第四開口連接，所述第四管道通 向低壓容器或油箱，所述雙向作用液壓活塞的位置控制所述第三開口和笫 四開口的打開和關(guān)閉，并且在關(guān)閉沖程的第一階段期間所述第四開口打 開，在關(guān)閉沖程的最后階段期間第三開口打開。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述第一節(jié)流閥經(jīng)由 第一止回閥旁通，用于排空所述液壓打開室。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述第二節(jié)流閥經(jīng) 由第二止回閥旁通，用于排空所述禮醫(yī)關(guān)閉室。
11、 如前a利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述M關(guān) 閉室在關(guān)閉沖程的至少一個(gè)階段期間被加壓，以提供額外的能量從而補(bǔ)償 所述排氣門致動(dòng)器的能量消耗，并且當(dāng)所述排氣門致動(dòng)器處于關(guān)閉位置 時(shí)，所述液壓關(guān)閉室被加壓以將所述《#氣門致動(dòng)器保持在關(guān)閉位置。
12、如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述液壓打 開室在打開沖程的至少一個(gè)階段期間祐加壓，以提供額外的能量從而補(bǔ)償 所述排氣門致動(dòng)器的能量消耗，并且當(dāng)所述排氣門致動(dòng)器處于打開位置 時(shí)，所述液壓打開室被加壓以將所述排氣門致動(dòng)器保持在打開位置。
13、如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中所述電子控 制液壓閥在其不作用位置將所述液壓關(guān)閉室連接到所述高壓液壓流體源， 并且將所述液壓打開室連接到低壓容器或油箱。
14、如權(quán)利要求13所述的排氣門致動(dòng)器，還包括第二電子控制液壓閥， 用于在所述氣體彈簧減壓后在第一打開沖程向致動(dòng)器提供液壓能。
15、如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中沿關(guān)閉方向 迫壓所述雙向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室總是連接到高壓空氣源。
16、如權(quán)利要求15所述的排氣門致動(dòng)器，其中沿打開方向迫壓所述雙 向作用氣動(dòng)活塞的氣體彈簧室經(jīng)由電子控制氣動(dòng)岡連接到高壓空氣源。
17、如前i^K利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中沿關(guān)閉方向 迫壓所述雙向作用氣動(dòng)活塞的所述氣體彈簧室經(jīng)由電子控制氣動(dòng)閥連接到環(huán)境壓力。
18、如權(quán)利要求17所述的排氣門致動(dòng)器，其中沿打開方向迫壓所述雙 向作用氣動(dòng)活塞的所述氣體彈簧室經(jīng)由壓力限制或控制閥連接到環(huán)境壓 力。
19、如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣門致動(dòng)器，其中還包括電子 控制氣動(dòng)閥，所述電子控制氣動(dòng)閥設(shè)置成當(dāng)所述大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處 于準(zhǔn)備模式時(shí)將沿打開方向迫壓所述排氣門致動(dòng)器的所述氣體彈簧室連 接到大氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于大型兩沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門致動(dòng)器。該致動(dòng)器能夠在關(guān)閉位置和打開位置之間沿相反方向運(yùn)動(dòng)，并包括帶有液壓關(guān)閉室和液壓打開室的雙向作用液壓活塞。雙向作用彈簧組件連接雙向作用液壓活塞，并與排氣門致動(dòng)器心軸及任何其它與其一起一致地運(yùn)動(dòng)的部件的質(zhì)量一起形成質(zhì)量彈簧系統(tǒng)。雙向作用彈簧組件在排氣門致動(dòng)器在關(guān)閉位置和打開位置之間往復(fù)平移運(yùn)動(dòng)期間儲(chǔ)存能量，以隨后沿相反的方向推動(dòng)排氣門致動(dòng)器。開/關(guān)型液壓閥交替地將液壓關(guān)閉室連接到高壓源并將液壓打開室連接到油箱，或者相反。當(dāng)排氣門致動(dòng)器處于打開位置并且電子控制液壓閥將液壓打開室連接到高壓液壓流體源時(shí)，雙向作用彈簧的關(guān)閉力與液壓打開室的打開力平衡。
文檔編號(hào)F01L1/46GK101509402SQ20081008772
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者芬·考助普·延森 申請(qǐng)人:曼狄賽爾公司