本發(fā)明總體上涉及兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體地，涉及用于這種發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮釋放制動(dòng)裝置和方法。

背景技術(shù)：

在每個(gè)氣缸具有單個(gè)活塞的常規(guī)柴油機(jī)中，可以通過在壓縮沖程的頂部處打開排氣門來實(shí)現(xiàn)壓縮釋放制動(dòng)功能或發(fā)動(dòng)機(jī)減速器制動(dòng)，從而導(dǎo)致壓縮空氣的絕熱膨脹，使得該壓縮空氣中儲(chǔ)存的大量能量不返回到曲軸，而是釋放到大氣中。http：//en.wikipedia.org/wiki/engine_braking。通常，在壓縮沖程期間，隨著向上行進(jìn)的活塞壓縮氣缸內(nèi)的空氣，能量被使用；該壓縮空氣然后用作壓縮彈簧并將活塞向下推回。然而，在運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)減速器制動(dòng)時(shí)，壓縮空氣恰在活塞開始其向下行程之前突然被釋放。由于失去了壓縮空氣中儲(chǔ)存的能量，所以沒有從該位置“彈回”，因此發(fā)動(dòng)機(jī)必須消耗更多的能量將活塞再次向下拉回。

在典型的對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中，在壓縮沖程的頂部處時(shí)不能打開排氣門，因?yàn)闅飧妆谥械呐艢饪诒慌艢饣钊忾]了。因此，希望提供一種用于在兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中執(zhí)行壓縮釋放制動(dòng)功能的裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)包括：氣缸，該氣缸包括進(jìn)氣口和排氣口；進(jìn)氣活塞，該進(jìn)氣活塞能夠在氣缸內(nèi)在進(jìn)氣活塞上止點(diǎn)(iptdc)位置與進(jìn)氣活塞下止點(diǎn)(ipdbc)位置之間移動(dòng)；排氣活塞，該排氣活塞能夠在氣缸內(nèi)在排氣活塞上止點(diǎn)(optdc)位置與排氣活塞下止點(diǎn)(opbdc)位置之間移動(dòng)；增壓空氣通道，該增壓空氣通道與進(jìn)氣口流體連通；燃燒室，該燃燒室由氣缸、進(jìn)氣活塞和排氣活塞限定，該進(jìn)氣活塞在進(jìn)氣活塞處于ipbdc位置時(shí)允許進(jìn)氣口與燃燒室之間的流體連通并在進(jìn)氣活塞處于iptdc位置時(shí)阻斷進(jìn)氣口與燃燒室之間的流體連通，該排氣活塞在排氣活塞處于opbdc位置時(shí)允許排氣口與燃燒室之間的流體連通并在排氣活塞處于optdc位置時(shí)阻斷排氣口與燃燒室之間的流體連通；導(dǎo)管，該導(dǎo)管從燃燒室直接延伸到所述增壓空氣通道；以及閥，該閥被布置成選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由所述導(dǎo)管的流體連通。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)包括：氣缸，該氣缸具有由進(jìn)氣活塞控制的進(jìn)氣口和由排氣活塞控制的排氣口，該氣缸與所述進(jìn)氣活塞及排氣活塞一起限定燃燒室；增壓空氣通道，該增壓空氣通道與進(jìn)氣口流體連通；導(dǎo)管，該導(dǎo)管從燃燒室直接延伸到增壓空氣通道；以及閥，該閥被布置成選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由所述導(dǎo)管的流體連通。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種操作兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣缸，該氣缸具有由進(jìn)氣活塞控制的進(jìn)氣口和由排氣活塞控制的排氣口，該氣缸與所述進(jìn)氣活塞及排氣活塞一起限定燃燒室；以及與所述進(jìn)氣口流體連通的增壓空氣通道。該方法包括選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管的流體連通，該導(dǎo)管從燃燒室直接延伸到增壓空氣通道。

附圖說明

通過結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述，可以很好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中：

圖1-4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性局部剖視圖；并且

圖5和圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的示意性局部剖視圖，示出了用于移動(dòng)搖臂以移動(dòng)閥來打開和關(guān)閉導(dǎo)管的齒輪和凸輪軸裝置。

具體實(shí)施方式

在圖1-4中可以看到根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)21，該兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)21包括氣缸23，該氣缸23具有進(jìn)氣口25和排氣口27。進(jìn)氣口25和排氣口27通常為氣缸壁中的多個(gè)開口的形式。這些開口通常在氣缸23的縱向軸線的方向上是縱長的。

通常，進(jìn)氣口25通到與增壓空氣通道31流體連通的進(jìn)氣廊道29。渦輪增壓器(未示出)和機(jī)械增壓器(supercharger)的壓縮機(jī)或其他形式的壓氣機(jī)(未示出)和一個(gè)或多個(gè)增壓空氣冷卻器(未示出)通常設(shè)置在該進(jìn)氣廊道29的上游，以提供加壓空氣而便于氣缸23的掃氣。

通常，排氣口27通到與排氣通道35流體連通的排氣廊道33。通常，渦輪增壓器(未示出)的渦輪、連接到增壓空氣通道31的排氣再循環(huán)管線(未示出)與諸如柴油微粒捕集器和選擇性催化還原催化劑的其他排氣后處理裝置(未示出)一起設(shè)置在該排氣廊道33的下游。

進(jìn)氣活塞37能夠在氣缸23內(nèi)在進(jìn)氣活塞上止點(diǎn)(iptdc)位置(圖1和圖3)與進(jìn)氣活塞下止點(diǎn)(ipdbc)位置(圖2和圖4)之間移動(dòng)，并且，排氣活塞39能夠在氣缸內(nèi)在排氣活塞上止點(diǎn)(optdc)位置(圖1和3)與排氣活塞下止點(diǎn)(opbdc)位置(圖2和圖4)之間移動(dòng)。進(jìn)氣活塞37在該進(jìn)氣活塞處于ipbdc位置時(shí)允許進(jìn)氣口25與由氣缸23、進(jìn)氣活塞37限定的燃燒室41之間的流體連通，并且在進(jìn)氣活塞處于iptdc位置時(shí)阻斷所述進(jìn)氣口與燃燒室之間的流體連通。類似地，排氣活塞39在排氣活塞處于opbdc位置時(shí)允許排氣口27與燃燒室41之間的流體連通，并在排氣活塞處于optdc位置時(shí)阻斷所述排氣口與燃燒室之間的流體連通。

將會(huì)理解，通常，進(jìn)氣活塞37和排氣活塞將分別在ipdbc位置和opdbc位置之前很遠(yuǎn)的某個(gè)點(diǎn)以及pdbc位置和opdbc位置之后很遠(yuǎn)的某個(gè)點(diǎn)處完全阻塞進(jìn)氣口25和排氣口27。雖然圖1-4示出了進(jìn)氣活塞37和排氣活塞39同時(shí)處于它們各自的上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置，但是，活塞的運(yùn)動(dòng)通常是定時(shí)的，使得排氣口27在進(jìn)氣口25打開之前打開并在進(jìn)氣口關(guān)閉之前關(guān)閉。通過這種方式，在增壓空氣通過進(jìn)氣口25開始進(jìn)入氣缸之前，燃燒室41中的加壓燃燒氣體和排氣活塞39將穿過排氣口27開始離開氣缸，并進(jìn)一步迫使該燃燒氣體移動(dòng)到氣缸外部，從而便于單向流動(dòng)掃氣。

導(dǎo)管43從燃燒室41直接延伸到增壓空氣通道31。導(dǎo)管43從燃燒室41直接延伸到增壓空氣通道31意味著在該燃燒室與增壓空氣通道之間沒有中間結(jié)構(gòu)，例如，該導(dǎo)管首先不通向排氣通道35或某種類型的蓄存器。

閥45被布置成選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通?！斑x擇性地打開和關(guān)閉”是指在操作員或適當(dāng)控制器(例如ecu)的控制下的打開和關(guān)閉，該控制器被編程為在特定情形下打開和關(guān)閉流體連通，而不是隨機(jī)地或始終發(fā)生的打開和關(guān)閉?？梢酝ㄟ^利用該閥45選擇性地打開經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通來提供壓縮釋放制動(dòng)功能。

閥45通常是提升閥，該提升閥被布置成打開和關(guān)閉氣缸23的壁49中的通到導(dǎo)管43的端口47，然而，該閥可以是將所述導(dǎo)管本身關(guān)閉的另一種形式的閥。通常將提供彈簧(未示出)以將提升閥或其它形式的閥45壓向關(guān)閉位置，如圖1、2和4可見。通常(但不是必須的)，閥45被布置成：僅在進(jìn)氣活塞37和排氣活塞39處于其中燃燒室41與進(jìn)氣口25及排氣口27之間的流體連通分別被進(jìn)氣活塞和排氣活塞阻斷的位置時(shí)，才選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。

閥43可布置成通過齒輪和凸輪軸裝置51來選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管45的流體連通，該齒輪和凸輪軸裝置51由進(jìn)氣曲軸53和排氣曲軸55中的一個(gè)或二者驅(qū)動(dòng)，該進(jìn)氣曲軸53由進(jìn)氣活塞37驅(qū)動(dòng)，該排氣曲軸55由排氣活塞39驅(qū)動(dòng)，其中，該齒輪和凸輪軸裝置則驅(qū)動(dòng)搖臂57，該搖臂57樞轉(zhuǎn)以打開和關(guān)閉所述閥。替代地，閥43能夠布置成通過可由操作者或諸如ecu的控制器控制的液壓、氣動(dòng)或電子器件(未示出)來選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管45的流體連通。

如圖5所示，進(jìn)氣曲軸53可包括進(jìn)氣曲柄齒輪59和排氣曲軸55可包括排氣曲柄齒輪61這兩者至少有一。凸輪軸63可以包括凸輪驅(qū)動(dòng)齒輪65和在凸輪軸上的凸輪67，該凸輪驅(qū)動(dòng)齒輪65由進(jìn)氣曲柄齒輪59和排氣曲柄齒輪61中的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)，凸輪67布置成驅(qū)動(dòng)搖臂57以移動(dòng)閥45，從而允許通過該閥選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。惰輪(未示出)通常將設(shè)置在安裝于進(jìn)氣曲軸53和/或排氣曲軸55上的齒輪(例如進(jìn)氣曲柄齒輪59和/或排氣曲柄齒輪61)之間。

搖臂57可包括表面69，該表面69隨著凸輪67的旋轉(zhuǎn)而接觸閥45，以使閥45在伸出位置與縮回位置(圖5中以虛線示出)之間移動(dòng)。與閥45接觸的搖臂表面69可以是能夠從第一位置(圖5中以虛線示出)向外移動(dòng)到第二位置的搖臂活塞71的表面。適合于或適于與本發(fā)明結(jié)合使用的、具有用于打開發(fā)動(dòng)機(jī)中的閥的可移動(dòng)活塞的搖臂例如被公開于美國專利no.8,151,749和美國專利申請(qǐng)us2013/0220249中，上述美國專利或申請(qǐng)都通過引用的方式并入本文。

與該齒輪和凸輪軸裝置51(例如圖5所示)一起布置的閥45僅在搖臂活塞71至少部分地離開第一位置而移向第二位置時(shí)才允許經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。搖臂活塞71可以是處于第一位置和第二位置之間的液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)或電驅(qū)動(dòng)(例如，通過螺線管驅(qū)動(dòng))搖臂活塞中的任一種。搖臂57可以連接到液壓流體源或氣動(dòng)流體源或電源73(以虛線示出)。如圖6可見，搖臂活塞71可以移動(dòng)到在第一位置和第二位置之間的位置，使得通過閥45打開的導(dǎo)管43的開度可以根據(jù)需要而增大或減小，以改變所實(shí)現(xiàn)的壓縮釋放制動(dòng)功能。

本發(fā)明的方法方面涉及操作兩沖程對(duì)置活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)21，該發(fā)動(dòng)機(jī)21包括氣缸23，該氣缸23具有由進(jìn)氣活塞37控制的進(jìn)氣口25和由排氣活塞39控制的排氣口27。氣缸23與進(jìn)氣活塞37及排氣活塞39一起限定燃燒室41。增壓空氣通道31與進(jìn)氣口25流體連通。該方法包括：選擇性地打開(圖3)和關(guān)閉(圖1、2和4)經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通，該導(dǎo)管43從燃燒室41直接延伸到增壓空氣通道31。

通常，僅當(dāng)進(jìn)氣活塞37和排氣活塞39處于其中燃燒室41與進(jìn)氣口25及排氣口27之間的流體連通都被阻斷的位置時(shí)，才會(huì)選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。

發(fā)動(dòng)機(jī)21可包括由進(jìn)氣活塞37驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣曲軸55和由排氣活塞39驅(qū)動(dòng)的排氣曲軸57，并且，進(jìn)氣凸輪包括進(jìn)氣曲柄齒輪59和排氣曲軸包括排氣曲柄齒輪51這兩者至少有一。凸輪軸63包括凸輪驅(qū)動(dòng)齒輪65和在凸輪軸上的凸輪67，該凸輪驅(qū)動(dòng)齒輪65由進(jìn)氣曲柄齒輪59和排氣曲柄齒輪61中的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)，該凸輪67布置成驅(qū)動(dòng)搖臂57以移動(dòng)閥45，從而允許選擇性地打開和關(guān)閉經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。搖臂57可以包括表面69，該表面69隨著凸輪的旋轉(zhuǎn)而接觸閥45，以使閥45在伸出位置(圖3)與縮回位置(圖1、2和4)之間移動(dòng)。與閥45接觸的搖臂表面69可以是能夠從第一位置(圖1和圖2)向外移動(dòng)到第二位置(圖3和圖4)的搖臂活塞71的表面。

閥45通常僅在搖臂活塞71至少部分地離開第一位置而移向第二位置時(shí)才允許經(jīng)由導(dǎo)管43的流體連通。該方法包括在第一位置與第二搖臂之間選擇性地移動(dòng)所述搖臂活塞，例如用于響應(yīng)于操作者或控制器產(chǎn)生的命令來執(zhí)行壓縮釋放制動(dòng)功能。

閥45可在全閉位置(圖1、2和4)與全開位置(圖3)之間移動(dòng)，在該全閉位置，經(jīng)由導(dǎo)管43的流體流通被完全阻斷，而在全開位置，經(jīng)由所述導(dǎo)管的流體連通不被所述閥阻斷，并且閥45可移動(dòng)到一個(gè)或多個(gè)部分打開位置(圖6)，在該部分打開位置，經(jīng)由導(dǎo)管的流體流通被所述閥部分地阻斷。該方法還可包括將搖臂活塞71保持在第一位置與第二位置之間的中間位置(圖6)，使得閥45處于所述一個(gè)或多個(gè)部分打開位置中的一個(gè)。搖臂活塞71還可在所述中間位置(圖6)與第二位置或第一位置之間移動(dòng)，在該第二位置，閥45被定位成使得導(dǎo)管43完全打開(圖5，實(shí)線)，而在該第一位置，所述閥被定位成使得所述導(dǎo)管完全關(guān)閉。

通過提供從燃燒室41直接通到增壓空氣通道31的導(dǎo)管43，而不是例如通過排氣通道35，用于打開和關(guān)閉經(jīng)由所述導(dǎo)管的流體連通的任何致動(dòng)器可以被保持在較冷的環(huán)境中。另外，由于該壓縮釋放不是直接進(jìn)入排氣系統(tǒng)中，來自壓縮釋放制動(dòng)操作的噪音被靜音了。此外，在兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣事件期間，處理該制動(dòng)操作的散熱。

在本申請(qǐng)中，使用的諸如“包括”的術(shù)語是開放式的，并且旨在與諸如“包括”的術(shù)語具有相同的含義，但不排除其他結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作的存在。類似地，雖然所使用的諸如“能夠”或“可以”的術(shù)語旨在是開放式的并且表明該結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作不是必要的，但是，未使用這種術(shù)語也不旨在表明該結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作是必要的。在結(jié)構(gòu)、材料或動(dòng)作目前被認(rèn)為必要的角度來看待它們。

雖然已經(jīng)根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例說明和描述了本發(fā)明，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離如權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和變型。