[发明专利]用于内燃机压缩释放制动系统的独立压缩制动控制模块

说明书

本发明涉及一种压缩释放制动系统，用于在发动机制动操作期间操作发动机的排气阀。该压缩释放制动系统包括独立的压缩制动控制模块(CBCM)，其可操作性耦合到排气阀以控制其升程和相角。CBCM包括限定致动器腔的壳体、致动活塞和止回阀，致动活塞布置在壳体之外以便在壳体与致动活塞之间限定致动活塞腔，止回阀设置在致动活塞腔与致动器腔中布置的压缩制动致动器之间。致动活塞相对于壳体往复运动。压缩制动致动器包括致动器元件和偏置弹簧。致动器元件在禁用时选择性接合止回阀以便解锁致动活塞腔而在激活时与止回阀脱离以便锁定致动活塞腔。

技术领域

本发明总体上涉及内燃机的压缩释放制动系统，更具体地涉及一种用于内燃机的压缩释放发动机制动系统的独立压缩释放制动控制模块。

背景技术

对于内燃机(IC发动机)，特别是大型卡车的柴油发动机，发动机制动是提高车辆安全性的重要特征。因此，车辆、特别是大型卡车中的柴油发动机通常配备有压缩释放发动机制动系统(或压缩释放减速器)，用于对发动机(以及车辆)进行减速。压缩释放发动机制动在制动操作模式下提供了显著的制动功率。为此，自1960年代以来，压缩释放发动机制动系统在北美获得广泛认可。

典型的压缩释放发动机制动系统在压缩冲程结束时刚好在上死点(Top DeadCenter，TDC)之前打开排气阀。这会造成压缩气缸的气体泄放，而用于压缩的能量不会回收。结果是发动机制动或减速功率。传统压缩释放发动机制动系统在打开排气阀以抵抗压缩气缸充气的极高负载所需的硬件相关方面的成本不菲。气阀机构部件的设计制造必须能够在高机械负载和高发动机转速下可靠运行。此外，高压缩气体的突然释放也会带来很强的噪音。在一些地区，通常是城市，不准许使用发动机制动，因为现有的压缩释放发动机制动系统在TDC压缩附近的高压缩压力下迅速打开阀，这会产生发动机阀机构高负载，响声巨大。正是响声导致某些城市地区禁止使用压缩释放发动机制动系统。

迄今为止，压缩释放发动机制动系统通常只能独用，即针对特定的发动机品牌和型号采取定制的设计制造。在销售发布之前通常需要二十四(24)个月完成设计、原型制造、台架测试、发动机测试和现场测试。因此，开发时间和成本都是值得关注的方面。

压缩释放负载对于气阀机构而言太大的发动机可以使用排气制动系统。排气制动机构由安装在排气系统中的限流元件组成。当此限流器关闭时，背压会在排气循环期间阻止气体排出并提供制动功能。这种系统提供的制动功率虽逊于压缩释放发动机制动系统，但会降低成本。正如压缩释放制动系统，排气制动系统的减速功率会随着发动机转速减慢而急剧下降。发生这种情况是因为该限制优化成在发动机额定转速下产生最大允许背压，但该限制根本不足以在较低发动机转速下生效。

专利文献US 8,272,363描述了一种用于控制排气阀运动的独立压缩制动控制模块(CBCM)，主要但不限于发动机减速目的。US8,272,363中描述的CBCM通常需要借助CBCM的纵轴与其充当的排气阀的阀纵轴之间的显著轴向偏移来操作(参见US8,272,363的图2A至图2C)。

US8,272,363中描述的CBCM包括致动活塞固位圈和密封件，接合到CBCM的单个壳体内的同一孔口。由于装配问题涉及使密封件通过固位圈槽，这会导致部分孔口的直径要求变高。US8,272,363中的CBCM使用了包含致动活塞的壳体，但仍需要支撑壳，从而增加了整个组件的直径。这些有助于所需偏移的贡献机构产生了作用于CBCM的致动活塞上的侧向力，这会导致致动活塞的孔口中发生磨损和/或堵塞的风险。CBCM的实际应用通常要求降低整体高度和直径，以适应现有的发动机组，而不会干扰或不理想地改变其他部件。故而有利的是，能够减小CBCM模块的尺寸，使其更好地集中到排气阀产生的负载，并将其封装到更严格的空间限制中。

因此，虽然已证实公知的压缩释放发动机制动系统可为各种车辆传动系统应用所接受，但此类设备仍然易于实现可提高性能和降低成本的改进。有鉴于此，需要开发改进压缩释放发动机制动系统来推动本领域的发展，诸如用于内燃机压缩释放制动系统的独立压缩制动控制模块，该模块更易组装，组装时更加稳健紧凑，性能增强，显著减少了压缩释放发动机制动系统的开发时间和成本。