[发明专利]液压提前发动机排气阀打开系统

说明书

本发明涉及液压提前发动机排气阀打开系统。排气阀提前打开(EEVO)模块增加了空载发动机转速，因此发动机在必要时可平稳转变到驱动负载。EEVO模块包括接合喷射器摇臂的驱动活塞和接合排气摇臂的从动活塞。活塞通过激活流体通道流体连接，使得当喷射器凸轮使喷射器摇臂旋转并且引起从动齿轮和排气摇臂移动以打开排气阀来在活塞膨胀冲程期间释放排气能量以限制被传递到曲轴的能量时，驱动活塞压缩通道中的空气。低压正时阀可在驱动活塞的移动的初始部分期间从通道排出加压流体，因此从动活塞不会移动来打开排气阀，直到期望量的能量已经被传递到曲轴。

技术领域

本发明总体上涉及柴油发动机，并且更具体地涉及由燃料喷射器凸轮和喷射器摇臂起始的柴油发动机中的排气阀提前打开(EEVO)。

背景技术

柴油发动机用于对各种应用(诸如车辆和工作机械推进以及各种其它工业应用)提供动力。在其中一些应用中，可能需要柴油发动机在轻载或空载时保持开启和怠速，然后能够在转换时瞬时施加全部动力以驱动负载。在一个示例中，柴油发动机可为用于诸如发电机等装置的备用电源，其中如果主电源发生故障，则备用发动机被接合以驱动装置。在诸如备用医院发电机的应用中，备用发动机转变到立即驱动发电机使得不中断对医院的关键设备和系统的电力传输可能是至关重要的。

为了确保柴油发动机在转换时提供必要的动力以驱动负载，必须保持比在怠速下操作发动机所需的燃料更高的燃料流量。另外，其它系统可能需要由怠速发动机输出更大的能量以便处理负载，诸如涡轮增压器，其需要更高的排气歧管能量来驱动涡轮增压器并向发动机提供增压压力，因此发动机不必使用能量来将空气吸入歧管。存在用于增加燃料流量并产生额外的排气能量以在发动机处于待机状态并且将为怠速时使涡轮增压器加速的方法。在一种方法中，实际的寄生负载被施加到备用发动机。可将油泵或其它发电机挂钩以将能量浪费回冷却系统或可耗散能量的其它系统中。寄生负载使发动机调速器认为发电机或其它工作负载被接合，并且调速器通过增加燃料流量来保持发动机转速而作出反应。当备用发动机转换到发电机负载时，移除寄生负载，并且备用发动机已经以必要的燃料流量操作，并且涡轮增压器加速以驱动发电机。

作为实际寄生负载的替代，备用发动机可通过施加虚拟寄生负载来诱使增加燃料流量和排气能量输出。用于产生虚拟寄生负载的一种策略涉及在所有燃烧能量传递到曲轴之前在膨胀冲程期间从发动机汽缸释放排气能量。在打开排气阀以保持发动机转动之前，允许发生少量燃料消耗，但是消散大部分能量。在燃料流量(诸如会导致发动机怠速运行的燃料流量)较低的情况下，在部分燃料燃烧期间产生的能量不足来实现怠速。发动机调速器响应的方式与当实际负载通过增加燃料流量直到发动机达到怠速时一样。同时，多余的排气能量将使涡轮增压器加速，因此燃料流量和进气歧管压力处于切换到驱动发电机的瞬态响应期间平滑转变所需的水平。

如上所述的用于产生虚拟寄生负载的排气阀提前打开(EEVO)可为增加燃料流量、进气歧管压力和排气温度而不增加发动机动力输出的有效解决方案。在1999年8月17日授予Peters等人的标题为“排气阀提前打开控制系统和方法(Early Exhaust Valve OpeningControl System and Method)”第5,937,807号美国专利公开了一种用于包括涡轮增压器的内燃机的排气阀系统，该涡轮增压器用于在低负载发动机状况下有效地增加涡轮增压的增压压力以改进发动机瞬态响应。排气阀系统包括用于将排气阀的打开正时提前到正常打开曲轴转角之前的提前打开的曲轴角的提前正时模式，同时保持排气阀在正常关闭曲轴角度下的正常关闭正时。排气阀控制装置包括能够选择性地致动一对排气阀中的一个以在正常排气事件之前产生提前打开排气事件的专用提前正时模式摇臂。凸轮轴上的提前凸轮凸角具有凸轮轮廓形状，其能够使提前正时模式摇臂以在正常排气阀事件之前枢转通过提前打开排气阀行程。