[发明专利]使用弹簧加载阀的发动机制动系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆、尤其是大型牵引拖挂卡车，包括但不局限于用于发动机制动的设备、控制以及操作。

背景

对于车辆、尤其是大型牵引拖车来说，合适且可靠的制动是理想的。虽然鼓式或盘式车轮制动器在短期内能够吸收大量能量，但所吸收的能量在制动机构中会转换成热量。

已知制动系统包括排气制动器和压缩释放系统，该排气制动器抑制废气流动通过排气系统，而在压缩释放系统中，在发动机的压缩冲程中压缩进气所需的能量通过使经压缩的空气排过排气系统而耗散。

为了实现高效的发动机制动作用，在制动过程中，排气管线中的制动阀可关闭，并且在制动阀上游的排气管线中建立过压。对于涡轮增压发动机来说，所建立的过压以较高的速度流到涡轮增压器的涡轮机中，并且作用在涡轮机转子上，藉此所驱动的压缩机使进气导管中的压力增大。气缸经受增大的充气压力。在排气系统中，在气缸出口和制动阀之间产生过压，并且该过压对于在气缸中经压缩的空气经由排气阀进入排气导管中的排气起反作用。在制动过程中，活塞对抗排气导管中的高过压而进行压缩工作，从而实现较强的制动作用。

在美国专利4,395,884中披露的另一发动机制动方法包括使用一种经涡轮增压的发动机，该发动机装备有双侧进气的涡轮机和结合有分流阀的压缩释放发动机减速器。在发动机的制动过程中，分流阀将气流引导通过涡轮机的划分的涡形室的一个涡管。当发动机进行制动时，涡轮机速度增大且入口歧管压力也增大，由此使得由发动机所产生的制动马力增大。

其它方法是使用一种可变几何形状的涡轮增压器（VGT）。当命令发动机制动时，可变几何形状的涡轮增压器“向下夹紧”，这意味着涡轮机叶片关闭并且用于既产生高的排气歧管压力又产生高的涡轮机速度，并且产生高的涡轮增压器压缩机速度。增大涡轮增压器压缩机的速度又增大发动机的气流以及有效的发动机制动功率。在美国专利6,594,996中披露的方法包括根据发动机的速度和（排气或进气、较佳的是排气）压力而对用于发动机制动的涡轮增压器的几何形状进行控制。

在压缩释放发动机制动器中，存在用于发动机制动操作的排气阀。例如，在“皆可博”制动器中，例如在美国专利4,423,712;4,485,780;4,706,625以及4,572,114中所披露的制动器中，在制动过程中，制动排气阀在压缩冲程过程中关闭，以将空气量堆积在发动机气缸中，然后在上死点（TDC）之前某处的选定气门正时处打开，以突然地释放气缸内压力来产生负的轴功率或缓速动力。

在“泄气式（Bleeder）”制动系统中，在发动机制动过程中，制动排气阀在整个发动机循环期间恒定地保持打开以产生压缩释放效果。

根据德国曼商用车辆股份有限公司（Man Nutzfahrzeuge AG）的“EVBec”发动机制动系统，在进气冲程或压缩冲程期间，存在由于高排气歧管压力脉冲产生的排气次要阀升程。次要升程型式在每次发动机循环中都会产生，并且能设计成持续足够长的时间来通过TDC并且在TDC附近足够高以产生压缩释放的制动效果。例如在美国专利4,981,119中描述了此种系统。

本发明的发明人已认识到希望提出一种替代的设计方案，该方案会以降低的成本来实现发动机制动的改进。

发明内容

发动机制动能够通过在发动机的至少一个气缸中附加弹簧加载阀或压力释放阀来改进，以产生相对较低的成本。在活塞对燃烧室中的空气进行压缩时，释放阀会在预定压力下打开，以与同发动机压缩比相关联的峰值压力相对应。因此，曲柄轴将动力推入压缩空气，阀将该压力释放，且压力能力损失，因此产生制动力。

根据一示例实施例，发动机制动系统包括排气控制通路，该排气控制通路位于发动机气缸和废气排放通路之间。阀构件位于排气控制通路内，且阀构件可在关闭排气控制通路的关闭位置和打开排气控制通路的打开位置之间操作。弹簧将阀构件推向关闭位置。阀键或保持器设置成可定位在两个操作位置中，在第一操作位置，保持器防止阀构件打开，而在第二操作位置，保持器使得阀构件能打开。楔块可操作以在第一位置和第二位置之间运动，从而使保持器在第一和第二操作位置之间运动。

阀键能安装成在第一和第二操作位置之间枢转。阀键能由弹簧推向第一操作位置。该阀键能有第一斜面，而楔块具有第二斜面，其中在楔块从第一位置运动至第二位置时，第二斜面在第一斜面上滑动。