ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение, в общем, относится к торможению двигателем внутреннего сгорания, и в частности к устройствам и способам торможения двигателем.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В данной области техники известно использование двигателя внутреннего сгорания в качестве средства торможения за счет временного перехода двигателя в компрессор. Также известно то, что такое преобразование может быть выполнено посредством прекращения подачи топлива и открытия выпускного клапана(ов) в конце или около конца хода сжатия поршня двигателя. Посредством предоставления возможности высвобождения сжатого газа (типично, воздуха) энергия, поглощаемая посредством двигателя, чтобы сжимать газ во время хода сжатия, не возвращается в поршень двигателя во время последующего хода расширения или рабочего хода, а рассеивается через системы выпуска отработавших газов и охлаждения двигателя. Конечным результатом является эффективное торможение двигателя.
Моторный тормоз требуется для двигателя внутреннего сгорания, в частности для двигателя с воспламенением от сжатия, также известного как дизельный двигатель. Такой двигатель практически не предлагает торможения, когда он вращается через ведущий вал посредством инерции и массы перемещающегося вперед транспортного средства. По мере развития технологий транспортных средств их тяговое усилие повышается, при этом одновременно снижаются сопротивление качению и аэродинамическое сопротивление. Соответственно, имеется большая потребность в торможении для транспортного средства с приводом от дизельного двигателя. Хотя обычные барабанные или дисковые колесные тормоза транспортного средства допускают поглощение большой величины энергии за короткий период времени, их повторное использование, например, при функционировании в холмистой местности может приводить к перегреву и повреждению тормоза. Использование моторного тормоза должно значительно уменьшать использование колесных тормозов, минимизировать их износ и исключать опасность аварий, являющихся следствием повреждения тормоза.
Также имеется потребность в использовании моторного тормоза при переключении передач в коробке передач транспортного средства. Это, вероятно, является еще более важным аспектом в транспортных средствах для коммерческих перевозок, например грузовиках и автобусах, которые чаще всего оборудуются автоматическими или полуавтоматическими коробками передач. Такие коробки передач могут быть аналогичными традиционным ручным коробкам передач, при этом отличие состоит в том, что переключение передач выполняется посредством устройства управления, а не вручную водителем. Чтобы уменьшать потерю приводной мощности двигателя во время переключения коробки передач на более высокую передачу, преимуществом является то, что частота вращения двигателя может согласовываться с новым передаточным отношением максимально быстро. Известным является выборочное включение моторного тормоза во время переключения коробки передач на более высокую передачу, когда определенные рабочие параметры получаются, чтобы достигать быстрого снижения частоты вращения двигателя во время процесса переключения передач.
Предусмотрены различные типы моторных тормозов. Типично, работа в режиме торможения двигателем достигается посредством добавления вспомогательного такта клапана двигателя, называемого тактом торможения двигателем, к обычному такту клапана двигателя. В зависимости от того, как формируется такт клапана двигателя, моторный тормоз может быть задан следующим образом:
(a) Моторный тормоз типа I - такт торможения двигателем формируется посредством переноса движений от соседнего кулачка, что формирует так называемый тормоз Джакобса;
(b) Моторный тормоз типа II - такт торможения двигателем формируется посредством изменения существующего профиля кулачка, который формирует моторный тормоз за счет холостого хода;
(c) Моторный тормоз типа III - такт торможения двигателем формируется посредством использования выделенного кулачка для торможения двигателем, который формирует тормоз за счет выделенного кулачка (коромысла);
(d) Моторный тормоз типа IV - такт торможения двигателем формируется посредством модификации существующего подъема клапана двигателя, который обычно формирует моторный тормоз с прокачкой;
(e) Моторный тормоз типа V - такт торможения двигателем формируется посредством использования выделенного клапанного механизма для торможения двигателем, который формирует моторный тормоз за счет выделенного клапана (пятого клапана).
Моторный тормоз также может быть разделен на две большие категории, т.е. моторный тормоз со сбросом давления (CREB) и моторный тормоз с прокачкой (BTEB).
Моторные тормоза со сбросом давления открывают выпускной клапан(ы) в конце или около конца хода сжатия поршня двигателя (также известного как верхняя мертвая точка или ВМТ). Они типично включают в себя гидравлические схемы для передачи механического ввода на выпускной клапан(ы), который должен быть открыт. Такие гидравлические схемы типично включают в себя ведущий поршень, который совершает возвратно-поступательное движение в канале для ведущего поршня посредством механического привода от двигателя. Рабочая жидкость в схеме передает движение ведущего поршня на ведомый поршень, который в свою очередь, совершает возвратно-поступательное движение в канале для ведомого поршня в ответ на поток рабочей жидкости в схеме. Ведомый поршень действует прямо или косвенно на выпускной клапан(ы), который должен быть открыт во время торможения двигателем.
Пример CREB предшествующего уровня техники раскрыт в патенте США №3220392, который включен сюда посредством ссылки. Системы торможения двигателем на основе патента пользуются большим коммерческим успехом. Тем не менее система торможения двигателем предшествующего уровня техники является дополнительным вспомогательным приспособлением, которое устанавливается поверх всей системы. Чтобы предоставлять пространство для монтажа тормозной системы, прокладка может размещаться между головкой блока цилиндров и крышкой клапанного механизма, которая прикрепляется болтами через прокладку. Эта компоновка может добавлять лишнюю высоту, вес и стоимость к двигателю. Многие из вышеуказанных проблем вытекают из рассмотрения тормозной системы в качестве вспомогательного приспособления к двигателю, а не в качестве части самого двигателя.
Имеется потребность в проектных системах, которые уменьшают вес, размер и стоимость систем торможения двигателем и улучшают взаимозависимость различного вспомогательного оборудования, к примеру турбонагнетателя и горного тормоза с замедляющей системой. Помимо этого, рынок для моторных тормозов со сбросом давления сместился от рынка запчастей к изготовителям оригинального оборудования. Изготовители двигателей демонстрируют большую готовность к внесению конструктивных модификаций в свои двигатели, которые смогут улучшить рабочие характеристики и повысить надежность, а также и расширить рабочие параметры моторного тормоза со сбросом давления.
(a) Тормоз с интегрированным коромыслом предшествующего уровня техники
Одно возможное решение состоит в том, чтобы интегрировать компоненты тормозной системы с остальной частью компонентов двигателя. Одна попытка интегрирования частей системы компрессионного торможения представлена в патенте США №3367312, который раскрывает систему торможения двигателем, включающую в себя коромысло, имеющее плунжер или поршень, размещаемый в цилиндре, неразъемно сформированном в одном конце коромысла, при этом плунжер может фиксироваться во внешнем положении посредством гидравлического давления, чтобы активировать работу тормозной системы. В данном патенте также раскрыта пружина для смещения плунжера наружу из цилиндра в непрерывный контакт с выпускным клапаном, чтобы разрешать рычагу коромысла с кулачковым приводом управлять выпускным клапаном как в рабочих режимах, так и в режимах торможения. Регулирующий клапан используется для того, чтобы управлять потоком жидкости под давлением в цилиндр коромысла так, чтобы разрешать селективное переключение между работой в режиме торможения и работой в обычном рабочем режиме.
Тем не менее модуль регулирующего клапана системы компрессионного торможения в такой конструкции размещается отдельно от коромысла в сборе, приводя к излишне длинным каналам доставки жидкости и большему времени срабатывания. Это также приводит к излишне большому объему масла, которое должно быть сжато до того, как активация тормозной системы может осуществляться, приводя к большой податливости и меньшему управлению временем компрессионного торможения.
Кроме того, регулирующий клапан является управляемым вручную поворотным клапаном, требующим активации водителем, что зачастую приводит к ненадежной и неэффективной операции торможения. Более того, поворотные клапаны подвержены нежелательной утечке жидкости между поворотным элементом клапана и его ассоциированным цилиндрическим отверстием.
(b) Тормоз с интегрированным коромыслом с двухклапанным открытием для торможения двигателем
Другая интегрированная система торможения двигателем для автомобилей для коммерческих перевозок известна из патента США №5564385 (патента '385), в котором гидравлический поршень с ограниченным ходом размещается в рабочем конце коромысла для управления ходом клапана зазора в механизме клапана двигателя. Клапан для регулирования давления используется для подачи масла под давлением в гидравлический поршень для управления ходом клапана в коромысле. Масло подается к коромыслу посредством канала, который содержит выпуск в форме очень узкого отверстия, через которое масло может протекать, и тем самым влияет на корпус клапана, который, в зависимости от режима работы, должен размещаться в любом из предварительно определенных положений. С этой целью регулирующий клапан также содержит настраиваемый электромагнитный клапан, выполненный с возможностью выполнять дренаж масла, которое подано через узкое отверстие.
Хотя система моторного тормоза, раскрытая в патенте '385, пользуется значительным коммерческим успехом, она имеет некоторые недостатки. Один из недостатков состоит в том, что она включает в себя небольшое и точно заданное отверстие для подачи масла, что приводит к высокой чувствительности к засорению и допускам. Помимо этого этот ранее известный клапан приводит к относительно медленному сцеплению и расцеплению, что, в частности, является заметным в связи с переключением передач. Кроме того, конструкция является чувствительной к внешним возмущениям, например, в виде изменений температуры и загрязнений, таких как, например, частицы грязи или покрытия.
Другой недостаток связан с гидравлической активацией системы моторного тормоза, которая является причиной высокой податливости. Высокая податливость приводит к отклонению при большом подъеме клапана, которое приводит к повышенной нагрузке на клапан. Также, повышенная нагрузка на клапан приводит к еще большей податливости. Чтобы уменьшать гидравлическую податливость, гидравлический поршень должен быть выполнен с большим диаметром. Для гидравлического поршня большого диаметра требуется длительное время, чтобы достигать выдвинутого положения. Поэтому система, описанная в патенте '385, не подходит для использования в уменьшении частоты вращения двигателя при переключении коробки передач на более высокую передачу.
Другая проблема таких моторных тормозов предшествующего уровня техники состоит в том, что на обычный режим работы выпускного клапана оказывается влияние во время операции торможения. Зазор между толкателем кулачка и распределительным валом эффективно уменьшается во время операции торможения. Это означает, что первый выступ на распределительном вале открывает выпускной клапан больше, чем обычно, для хода выпуска во время работы моторного тормоза. В некоторых случаях необходимо предоставлять пазы в поршнях так, что выпускные клапаны не ударяют поршни, когда функционирует тормоз. Эти пазы и неправильно выдвинутые выпускные клапаны мешают оптимальной конструкции двигателя с точки зрения других соображений, к примеру борьбы с загрязнением атмосферы газообразными отходами.
Дополнительный недостаток известной компоновки состоит в том, что она не имеет простого способа или надлежащего средства регулирования зазора, чтобы задавать клапанный зазор.
(с) Тормоз с интегрированным коромыслом с одноклапанным открытием для торможения двигателем
Вместо открытия двух выпускных клапанов во время торможения двигателем патент США №6234143 (патент '143) раскрывает тормоз с интегрированным коромыслом с одноклапанным открытием для торможения двигателем. Актуатор моторного тормоза располагается в коромысле между точкой поворота и наружным концом. Коромысло и траверса клапана двигателя размещаются таким образом, что гидравлический или тормозной поршень актуатора тормоза имеет возможность активации на внутреннем клапане около точки поворота коромысла. Посредством активации только одного выпускного клапана нагрузка при торможении двигателем существенно уменьшается.
Интегрированная система моторного тормоза тем не менее имеет следующие недостатки. Во-первых, после того как тормозной клапан поднимается посредством тормозного поршня, траверса клапана наклоняется, и результирующая обычная активация клапана как для тормозного клапана, так и для нетормозного клапана посредством коромысла является асимметричной или неуравновешенной. Большая боковая нагрузка может испытываться на обоих штоках клапана или на направляющей траверсы клапана, если перемычка является направляемой. Во-вторых, тормозная система может подходить только для конкретного типа двигателей, которые имеют "параллельную" компоновку коромысла и траверсы клапана.
(d) Тормоз с интегрированным коромыслом с клапаном сброса
Патент США №6253730 (патент '730) раскрывает тормоз с интегрированным коромыслом с клапаном сброса, направленный на недопущение асимметричной нагрузки на клапаны или траверсу клапана, вызываемой за счет работы в режиме торможения двигателем, как раскрыто посредством патента '143. Клапан сброса должен сбрасывать или втягивать гидравлический поршень в коромысле, до того как тормозной клапан достигает своего пикового подъема при торможении, так что тормозной клапан возвращается в свое седло, до того как такт подъема главного клапана начинается, и коромысло может действовать на выровненную траверсу клапана и открывать как тормозной клапан, так и нетормозной клапан без асимметричной нагрузки.
Тем не менее сброс подъема тормозного клапана примерно в рамках ВМТ сжатия является очень проблематичным. Во-первых, длительность и абсолютная величина подъема клапана для торможения двигателем являются очень небольшими и еще меньшими для сброса. Во-вторых, сброс происходит примерно при пиковой нагрузке при торможении двигателем и приводит к высокому давлению или большой нагрузке на клапан сброса. Время для сброса является важным. Если сброс происходит слишком быстро, возникают слишком большие потери при подъеме тормозного клапана (меньший подъем и более раннее закрытие), и тормозная характеристика ухудшается. Если сброс происходит слишком поздно, то тормозной клапан не имеет возможности закрываться, до того как такт главного клапана начинается, и вызывает асимметричную нагрузку. Следовательно, моторный тормоз за счет интегрированного коромысла согласно патенту '730 не может работать хорошо при высоких частотах вращения двигателя, когда длительность и высота сброса является чрезвычайно небольшой, и тормозная нагрузка или давление на клапан сброса является очень высоким.
Из вышеприведенного описания очевидно то, что системы моторного тормоза предшествующего уровня техники имеют один или более следующих недостатков:
(a) Система может быть установлена только на конкретном типе двигателей.
(b) Система имеет большое время срабатывания (включения и выключения).
(c) Система имеет гидравлический привод и имеет большую податливость, приводящую к высокой тормозной нагрузке.
(d) Система приводит к асимметричной нагрузке на клапаны или на направляющую траверсы клапана.
(e) Система имеет слишком много деталей, высокую сложность и не является оптимальной при высоких частотах вращения двигателя.
(f) Система не имеет простого способа задавать зазор для тормозных клапанов двигателя.
(g) Система является ненадежной и чувствительной к внешним возмущениям.
(h) Система влияет на обычную характеристику двигателя (эффективность и загрязнение атмосферы газообразными отходами).
Сущность изобретения
Устройство торможения двигателем настоящего изобретения решает и устраняет вышеприведенные недостатки систем торможения двигателем предшествующего уровня техники.
Одна цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство торможения двигателем, которое имеет небольшое время срабатывания (включения и выключения).
Другая цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы создать устройство торможения двигателем с меньшим числом компонентов, уменьшенной сложностью, более низкой стоимостью и повышенной надежностью системы.
Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать такое устройство торможения двигателем, которое содержит механизм регулирования зазора тормозного клапана так, что он не увеличивает требования по технологическому допуску многих из компонентов.
Еще одна дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство торможения двигателем, которое является эффективным на всех частотах вращения двигателя и нечувствительным к внешним возмущениям.
Еще дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать средство активации моторного тормоза, которое передает силу или нагрузку при торможении двигателем через средство механического соединения, которое не имеет проблем высокой податливости и перегрузки, ассоциированных с традиционным гидравлическим средством, используемым посредством систем торможения двигателем предшествующего уровня техники.
Еще одна другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать устройство торможения двигателем, которое не оказывает влияние на обычный режим работы двигателя.
Устройство торможения двигателем настоящего изобретения преобразует работу двигателя внутреннего сгорания от обычного режима работы двигателя в работу в режиме торможения двигателем. Двигатель включает в себя компоненты механизма выпускного клапана, содержащие, по меньшей мере, один выпускной клапан и, по меньшей мере, один кулачок и служащие для циклического открытия и закрытия, по меньшей мере, одного выпускного клапана.
Устройство включает в себя средство активации моторного тормоза, имеющее, по меньшей мере, один компонент, интегрированный, по меньшей мере, в один из компонентов механизма выпускного клапана, к примеру коромысло или траверсу клапана. Средство активации имеет нерабочее положение и рабочее положение. В нерабочем положении средство активации втягивается и отключается от обычного режима работы двигателя. В рабочем положении средство активации выдвигается, чтобы открывать, по меньшей мере, один выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем. Устройство также имеет средство управления моторным тормозом для перемещения средства активации моторного тормоза между нерабочим положением и рабочим положением, чтобы достигать перехода между обычным режимом работы двигателя и работой в режиме торможения двигателем.
Средство активации дополнительно включает в себя средство механического соединения для передачи нагрузки, сформированной посредством работы в режиме торможения двигателем. Средство механического соединения включает в себя, по меньшей мере, одну систему, выбранную из группы, состоящей из устройства скольжения поршней, устройства с шариковой фиксацией, клиновидного устройства, устройства с кривошипом или рычажным механизмом и устройства сцепления поршней.
Устройство также включает в себя средство сброса для перемещения средства активации из рабочего положения в нерабочее положение во время работы в режиме торможения двигателем так, что профиль подъема клапана сбрасывается к меньшему профилю.
Устройство торможения двигателем согласно вариантам осуществления настоящего изобретения имеет много преимуществ по сравнению с системами торможения двигателем предшествующего уровня техники, например более быстрое срабатывание, лучшие рабочие характеристики, меньшее число компонентов, сниженную сложность и более низкую стоимость.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие преимущества настоящего изобретения должны становиться более очевидными из последующего описания предпочтительных вариантов осуществления в связи со следующими чертежами.
Фиг.1 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей общую взаимосвязь между обычным режимом работы двигателя и дополнительной работой в режиме торможения двигателем согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.2 является функциональной схемой, показывающей взаимосвязь между обычным режимом работы двигателя и дополнительной работой в режиме торможения двигателем согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление работой в режиме торможения двигателем согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.4A и 4B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5A и 5B являются принципиальными схемами средства управления моторным тормозом во включенном положении и выключенном положении или положении для слива согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.6A и 6B являются принципиальными схемами электромагнитного клапана в отключенных и включенных положениях согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.7A и 7B являются принципиальными схемами электромагнитного клапана в отключенных и включенных положениях согласно другой версии настоящего изобретения.
Фиг.8A и 8B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9 показывает профили подъема выпускного клапана согласно одной версии настоящего изобретения.
Фиг.10 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем со средством сброса.
Фиг.10A-A показывает поперечное сечение средства сброса на фиг.7.
Фиг.11A и 11B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12A и 12B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.13A и 13B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14A и 14B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14C и 14D показывают подробности устройства сцепления поршней, используемого в варианте осуществления, показанном на фиг.14A и 14B, в отключенных и включенных положениях.
Фиг.15A и 15B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.15C и 15D показывают подробности устройства сцепления поршней, используемого в варианте осуществления, показанном на фиг.15A и 15B, в отключенных и включенных положениях.
Фиг.16A и 16B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.17A и 17B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.18A и 18B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.19 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно одиннадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20A и 20B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно двенадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.20C и 20D являются принципиальными схемами тормозных поршней, используемых в варианте осуществления фиг.20A и 20B.
Фиг.21A и 21B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно тринадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.22A и 22B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно четырнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.23 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно пятнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.24A и 24B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно шестнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.24C и 24D являются принципиальными схемами средства активации торможения, используемого в варианте осуществления фиг.24A и 24B.
Фиг.25A и 25B являются принципиальными схемами средства активации торможения в отключенных и включенных положениях согласно другой версии настоящего изобретения.
Фиг.26 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно семнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.27 является принципиальной схемой средства активации торможения в отключенном положении согласно еще одной другой версии настоящего изобретения.
Фиг.28 является принципиальной схемой средства активации торможения в отключенном положении согласно еще одной другой версии настоящего изобретения.
Фиг.29 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно восемнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.30 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно девятнадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.31 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно двадцатому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.32 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно двадцать первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.33 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно двадцать второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.34 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно двадцать третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.35 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно двадцать четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.36 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно двадцать пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.37A и 37B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно двадцать шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.38 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно двадцать седьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.39 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно двадцать восьмому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.40A и 40B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем во включенном положении согласно двадцать девятому варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее приводится подробная ссылка на предпочтительные в настоящий момент варианты осуществления изобретения, примеры которых проиллюстрированы в прилагаемых чертежах. Каждый пример предоставляется посредством пояснения, а не ограничения изобретения. Фактически, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что модификации и варьирования могут осуществляться в настоящем изобретении без отступления от его объема и сущности. Например, функции, проиллюстрированные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления, чтобы давать в результате еще один дополнительный вариант осуществления. Таким образом, подразумевается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и варьирования, как попадающие под объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
Фиг.1 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей общую взаимосвязь между обычным режимом 20 работы двигателя и дополнительной работой 10 в режиме торможения двигателем. Двигатель обычно содержит два выпускных клапана 300 и средство 200 активации выпускного клапана (или толкатель) для циклического открытия и закрытия выпускных клапанов 300 во время обычного режима 20 работы двигателя. Работа 10 в режиме торможения двигателем достигается посредством включения средства 50 управления моторным тормозом, чтобы перемещать средство 100 активации моторного тормоза из нерабочего положения 0 в рабочее положение 1. По умолчанию средство 50 управления моторным тормозом выключено, средство 100 активации моторного тормоза остается в нерабочем положении 0, а двигатель - в положении зажигания 2.
Фиг.2 является функциональной схемой, иллюстрирующей общую взаимосвязь между обычным режимом 20 работы двигателя и дополнительной работой 10 в режиме торможения двигателем согласно одной версии настоящего изобретения. Для обычного режима 20 работы двигателя, небольшой выступ(ы) кулачка в кулачке 230 выпускного клапана пропускается, как показано на этапе 240, вследствие промежутка 234 между компонентами клапанного механизма, чтобы формировать профиль подъема 220m главного выпускного клапана для обычного такта 20N клапана двигателя. Для работы 10 в режиме торможения двигателем, средство 50 управления моторным тормозом управляет движением средства 100 активации моторного тормоза между нерабочим положением 0 и рабочим положением 1. В нерабочем положении 0, средство 100 активации втягивается, чтобы формировать промежуток 234, в то время как в рабочем положении 1 (средство 50 управления включается) средство 100 активации выдвигается, чтобы занимать промежуток 234, как показано на этапе 120. Без промежутка 234, движение от всех выступов кулачка, небольших и больших, снимается посредством коромысла, как показано на этапе 125. Профиль подъема тормозного клапана, тем не менее, зависит от того, предусмотрено или нет средство 150 сброса моторного тормоза.
Если средство сброса моторного тормоза не предусмотрено, то движение от всех выступов кулачка должно передаваться в клапан(ы) двигателя, чтобы формировать профиль 220v подъема клапана двигателя для такта 10B клапана при торможении двигателем. Но при использовании средства 150 сброса моторного тормоза, средство 100 активации моторного тормоза временно переключается из выдвинутого положения во втянутое положение во время каждого цикла работы 10 в режиме торможения двигателем, что усекает профиль подъема клапана от большого выступа кулачка, чтобы формировать профиль 220h подъема клапана двигателя для такта 10R тормозного клапана двигателя. Следует отметить, что средство 150 сброса запускается, когда подъем кулачка входит в верхнюю часть большого выступа кулачка, которая выше небольших выступов кулачка. Следовательно, только верхняя часть профиля большого подъема клапана усекается. После того как подъем кулачка возвращается в нижнюю часть большого выступа кулачка, которая ниже высоты небольших выступов кулачка, средство 150 сброса расцепляется, и средство 100 активации моторного тормоза снова выдвигается в рабочее положение, чтобы занимать промежуток 234 до того, как небольшие выступы кулачка должны начинаться, так что профиль вторичного подъема клапана сохраняется.
Фиг.3 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей управление работой в режиме торможения двигателем согласно одной версии настоящего изобретения. Предполагается, что управление начинается с этапа 710 обычного режима работы двигателя. Следующий этап 720 управления определяет то, требуется или нет торможение двигателем. Если нет, средство 50 управления моторным тормозом выключается, как показано на этапе 722 управления, и средство 100 активации моторного тормоза втягивается в нерабочее положение 0 (этап 724 управления), чтобы пропускать все небольшие выступы кулачка (этап 726 управления), чтобы формировать только профиль подъема главного клапана на этапе 728 управления для обычного режима 20 работы двигателя.
Если требуется торможение двигателем, то средство 50 управления моторным тормозом должно включаться, как показано на этапе 730 управления, и средство 100 активации моторного тормоза должно выдвигаться, чтобы формировать механическое соединение, как показано на этапе управления 740, так что все движение кулачка снимается посредством коромысла и интегрированного средства активации моторного тормоза. Следующий этап 750 управления определяет то, предусмотрено или нет средство сброса моторного тормоза. Если средство сброса отсутствует, полный профиль подъема клапана формируется как от больших, так и от небольших выступов кулачка, как показано на этапе 760 управления. Далее управление возвращается к этапу 720, чтобы начинать новый цикл управления торможением двигателем.
Если этап 750 управления показывает, что средство сброса моторного тормоза предусмотрено, то следующим этапом управления является 770, на котором средство 150 сброса втягивает средство 100 активации моторного тормоза так, что профиль подъема клапана от большого выступа кулачка усекается. Сброс происходит во время верхней части профиля большого подъема клапана. После того как подъем клапана возвращается к нижней части большого профиля подъема клапана, средство 150 сброса расцепляется, и средство 100 активации снова выдвигается, чтобы формировать механическое соединение, что происходит до того, как небольшой выступ кулачка начинается, как показано на этапе 7 управления 80. Следовательно, средство 150 сброса работает со средством 100 активации моторного тормоза, чтобы формировать усеченный профиль большого подъема клапана и полный профиль вторичного подъема клапана от небольших выступов кулачка, как показано на этапе 790 управления. Управление торможением двигателем далее возвращается к этапу 720, и цикл управления повторяется.
Фиг.4A и 4B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенном и включенном положении согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Средство 100 активации моторного тормоза интегрируется в коромысло 210 механизма выпускного клапана двигателя или толкателя 200 клапана. Клапанный механизм имеет компоненты, которые включают в себя кулачок 230, толкатель 235 кулачка, коромысло 210, траверсу 400 клапана и выпускные клапаны 300a и 300b (или просто 300). Выпускные клапаны 300 смещаются вверх к седлам 320 на головке 500 блока цилиндров двигателя посредством пружин 310a и 310b клапанов двигателя (или просто 310), чтобы герметизировать газ от протекания между цилиндром двигателя (не показан) и выпускными коллекторами 600. Коромысло 210 шарнирно монтируется на оси 205 коромысел для передачи механического ввода или движения от кулачка 230 к выпускным клапанам 300 для их циклического открытия и закрытия.
Могут быть другие компоненты клапанного механизма, которые не показаны здесь для простоты, к примеру опорный башмак, который может быть присоединен к нижней части 162 тормозного поршня 160 (фиг.4B). Кулачок 230 содержит большой выступ 220 выше внутренней основной окружности (IBC) 225, главным образом, для обычного режима работы двигателя и два небольших выступа 232 и 233 для работы в режиме торможения двигателем. Коромысло 210 смещается к траверсе 400 клапана посредством пружины 198, и промежуток 234 формируется между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, когда моторный тормоз не включен (фиг.4A). Промежуток 234 задается посредством механизма регулирования зазора на такой высоте, что небольшие выступы кулачка должны пропускаться, когда моторный тормоз не требуется. Винт 110 регулирования зазора закрепляется на коромысле 210 посредством контргайки 105 и также является частью средства 100 активации моторного тормоза. Вследствие промежутка 234 между компонентами клапанного механизма, средство пружины может включать в себя пружину 198 и ее оснастку или крепеж. Пружина 198 выполнена таким образом, что ее предварительная нагрузка должна быть достаточно высокой, чтобы предотвращать отсутствие совместного хода любого из компонентов клапанного механизма даже на самой высокой частоте вращения двигателя, но при этом достаточно низкой, чтобы давать возможность включения средства 100 активации моторного тормоза при необходимости. Один конец пружины 198 монтируется на двигателе или фиксированном компоненте двигателя, а другой конец пружины 198 монтируется на одном из компонентов клапанного механизма, к примеру сверху 215 коромысла 210.
Средство 100 активации моторного тормоза является устройством с шариковой фиксацией с множеством шариков 175, ограниченным посредством трех поверхностей на трех элементах, как показано на фиг.4B. Первая поверхность является клиновидной поверхностью 192 внизу винта 110 регулирования зазора. Вторая поверхность является плоской поверхностью наверху тормозного поршня 160, который располагается с возможностью скольжения в отверстии 190 поршня 165 с шариковой фиксацией. Ход тормозного поршня 160 обозначен как 195, что занимает промежуток 234 (фиг.4B). Третья поверхность находится либо на кольцевой канавке 170, когда устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом или отключенном положении, как показано на фиг.4A, либо на отверстии 190, когда устройство с шариковой фиксацией находится в выдвинутом или включенном положении, как показано на фиг.4B.
Перемещение средства 100 активации моторного тормоза управляется посредством средства 50 управления моторным тормозом, как показано на фиг.5A и 5B, которое показано как электрогидромеханическая система (или трехходовой клапан регулирования расхода), содержащая спиральную структуру 51. Клапан 50 регулирования расхода имеет золотник 58 и включается и выключается посредством электрического тока через положительные и отрицательные контактные выводы 55 и 57. По мере того как золотник 58 скользит, он открывает или закрывает порт (жиклер или борозду) 111 или 222, чтобы давать возможность рабочей жидкости, например машинному маслу двигателя, протекать или вытекать из жидкостного контура моторного тормоза, содержащего проходной канал 211 и радиальный жиклер 212 в оси 205 коромысел, подрез 213 и проходной канал 214 в коромысле 210 и прорезь или подрез 180 на поршне 165 с шариковой фиксацией (фиг.4B). Следует отметить, что средство 50 управления моторным тормозом может быть расположено удаленно и использоваться для управления моторными тормозами с несколькими цилиндрами двигателя, и тормозной жидкостный контур может достигать других компонентов двигателя и средства 100 активации.
Когда необходим моторный тормоз, средство 50 управления моторным тормозом включается (фиг.5A), и моторное масло передается в средство 100 активации моторного тормоза через тормозной жидкостный контур. Фиг.4B показывает, что моторное масло из проходного канала 214 может доходить до низа относительно винта 110 регулирования зазора, поскольку его шток 191 меньше отверстия 190 поршня 165 с шариковой фиксацией, в которое тормозной поршень 160 задвигается. Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает вверх коромысло 210 для вращения по часовой стрелке, чтобы занимать промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка (фиг.4B). По мере того как винт 110 регулирования зазора перемещается вверх наряду с коромыслом 210, шарики 175 перемещаются внутрь вдоль клиновидной поверхности 192 и из кольцевой канавки 170 в поршне 165 с шариковой фиксацией. Теперь поршень 165 с шариковой фиксацией может перемещаться вниз в отверстии 260 в коромысле 210, поскольку давление масла преодолевает силу пружины 177 в седле 176 пружины. После того как поршень 165 с шариковой фиксацией стопорится на плече тормозного поршня 160, устройство с шариковой фиксацией фиксируется в выдвинутом положении или рабочем положении, как показано на фиг.4B, которое занимает промежуток 234 и формирует механическое соединение. Без промежутка 234, все движение от кулачка 230 передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать увеличенный профиль подъема главного клапана и профиль вторичного подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на поршень 165 с шариковой фиксацией, который должен подталкиваться вверх посредством пружины 177 к верху отверстия 260. После того как кольцевая канавка 170 в поршне 165 с шариковой фиксацией совмещается с шариками 175, они должны выталкиваться наружу и в кольцевую канавку 170 посредством движения вниз клиновидной поверхности 192 на винте 110 регулирования зазора под силой пружины 198. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом положении или нерабочем положении, и промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка формируется, чтобы пропускать часть движения кулачка, т.е. нижней части кулачка 230, показанного на фиг.4A, чтобы формировать основной профиль подъема клапана для обычного режима работы двигателя.
Можно видеть то, что настоящее изобретение предоставляет средство активации моторного тормоза, которое передает силу или нагрузку при торможении двигателем через средство механического соединения, которое не имеет проблемы высокой податливости и перегрузки, ассоциированные с традиционным гидравлическим средством, используемым посредством систем торможения двигателем предшествующего уровня техники. Следовательно, возникает намного меньше потерь при подъеме клапана вследствие меньшей податливости. Как ход, так и диаметр тормозного поршня 160 могут быть выполнены намного меньшими, чем в гидравлическом средстве предшествующего уровня техники, что значительно снижает время срабатывания при торможении двигателем, момент инерции и эффект чрезмерного высокого подъема клапана при работе двигателя. Кроме того, промежуток 234 между компонентами клапанного механизма является меньшим, что приводит к меньшему потенциалу отсутствия совместного хода компонентов клапанного механизма.
Фиг.6A и 6B являются принципиальными схемами клапана 50 регулирования расхода в отключенных и включенных положениях согласно одной версии настоящего изобретения. Он имеет спиральную структуру 51 поверх клапана и корпус 60 клапана, присоединяемый к спиральной структуре. Спиральная структура известна, и ее подробности не показаны здесь для простоты. Предусмотрена канавка 62 на корпусе 60 клапана, которая используется для монтажа клапана так, что его ориентация не ограничивается.
Корпус 60 клапана имеет впускной порт 111, выпускной порт 211 и выходной порт 222. Шарик 67 монтируется в отверстии 75b и отделяет впускной порт 111 и выпускной порт 211. Подвижный элемент клапана, например цилиндрический корпус 64, располагается в отверстии 75a, чтобы отделять выпускной порт 211 и выходной порт 222. Плунжер 66 располагается между цилиндрическим корпусом 64 и шариком 67. Три порта отделяются или герметизируются друг от друга посредством кольцевых уплотнителей 65 и 68. Экран 69 может быть установлен перед впускным портом 111, чтобы не допускать поступления загрязняющих веществ в клапан.
Давление масла из впускного порта 111 удерживает шарик 67 в седле 73b и отталкивает цилиндрический корпус 64 от седла 73a. Клапан 50 регулирования расхода теперь находится в отключенном положении, как показано на фиг.6A. Масло из впускного порта 111 не может входить в выпускной порт 211, в то время как масло из выпускного порта 211 может протекать к выходному порту 222.
Когда требуется торможение двигателем, электрический ток подается в катушку через контактный вывод 55 и 58. Электромагнитная сила прижимает штифт 63 для активации вниз, а цилиндрический корпус 64 - к седлу 73a. Вместе с тем, шарик 67 отодвигается от седла 73b и открывается против давления масла впускного отверстия. Клапан 50 регулирования расхода теперь находится во включенном положении, как показано на фиг.6B. Масло из впускного порта 111 может протекать в выпускной порт 211, в то время как масло из выпускного порта 211 блокируется от протекания в выходной порт 222.
Фиг.7A и 7B являются принципиальными схемами клапана 50 регулирования расхода в отключенных и включенных положениях согласно другой версии настоящего изобретения. Единственное отличие между этим регулирующим клапаном и предыдущим состоит в том, что цилиндрический корпус 64 заменяется шариком, а плунжер 66 заменяется на направляемый штифт.
Фиг.8A и 8B показывают другую версию варианта осуществления на фиг.4A и 4B с добавленным средством 150 сброса моторного тормоза, чтобы взаимодействовать со средством 100 активации моторного тормоза. Средство 150 сброса содержит поршень 166 сброса, который располагается с возможностью скольжения в отверстии 169 для сброса в коромысле 210. Во время обычного режима работы двигателя поршень 166 сброса смещается вплоть до верха отверстия 169 для сброса (фиг.8A) посредством пружины 199, которая прикрепляется к коромыслу 210 посредством винта 179 (фиг.8B). Промежуток 185 между поршнем сброса и блоком цилиндров двигателя выполнен таким образом, что поршень 166 сброса не касается блока цилиндров двигателя во время полного вращения кулачка, когда моторный тормоз не активируется (фиг.8A).
При использовании средства 150 сброса, электрогидромеханическая система средства 50 управления моторным тормозом, как показано на фиг.5A и 5B, не должна иметь трехходового электромагнитного клапана 51, поскольку средство 150 сброса также является средством слива потока и сливает моторное масло в средстве 100 активации моторного тормоза, чтобы при необходимости выключать моторный тормоз. Поэтому нет необходимости в сливном порте 222, и трехходовой электромагнитный клапан 51 может заменяться посредством двухходового электромагнитного клапана, чтобы открывать и закрывать порт 111 подачи масла.
Во время работы в режиме торможения двигателем масло передается в верхнюю камеру поверх поршня 166 сброса через проток 214a, как показано на фиг.8B. Давление масла преодолевает силу пружины 199 и подталкивает поршень 166 сброса вниз к ограничителю 178, что дает возможность маслу протекать в устройство с шариковой фиксацией через проток 214, но блокирует сливной канал 167. Промежуток 185 между поршнем 166 сброса и блоком цилиндров двигателя уменьшается, но при этом является достаточно большим, так что вращение коромысла посредством небольших выступов 232 и 233 кулачка не должно сбрасывать средство 100 активации моторного тормоза. Только во время вращения коромысла против часовой стрелки посредством верхней части большого выступа 220 кулачка, поршень 166 сброса должен касаться блока цилиндров двигателя и прекращать перемещение вниз, в то время как отверстие 169 для сброса продолжает движение вниз вместе с коромыслом 210. Поршень 166 сброса должен блокировать проходной канал 214a и соединять проходной канал 214 со сливным каналом 167, чтобы снимать давление масла со средства 100 активации моторного тормоза. Без давления масла поршень 165 с шариковой фиксацией должен подталкиваться вверх посредством пружины 177 в направлении верха отверстия 260 в коромысле 210 и расфиксировать устройство с шариковой фиксацией во втянутое положение, как показано на фиг.8A. Часть подъема кулачка, равная промежутку 234, пропускается или теряется вследствие сброса, и механизм становится короче, так что увеличенный профиль подъема главного клапана усекается обратно к профилю подъема главного клапана. Когда вращение кулачка проходит пик большого выступа 220 кулачка, коромысло 210 должно вращаться по часовой стрелке и отодвигаться от блока цилиндров двигателя так, что поршень 166 сброса скользит вниз в отверстие 169 для сброса под давлением масла. Когда подъем кулачка входит в нижнюю часть увеличенного выступа 220 кулачка или ниже пикового подъема небольших выступов 232 и 233, сливной канал 167 блокируется, и средство 150 сброса расцепляется. Подача масла в устройство с шариковой фиксацией возобновляется от канала 214a к каналу 214. Под давлением масла устройство с шариковой фиксацией выдвигается и снова блокируется в рабочем положении, и промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка занимается, что происходит на IBC 225 и перед небольшим выступом 232 кулачка. Следовательно, при использовании средства 150 сброса, подъем клапана двигателя для работы в режиме торможения двигателем будет иметь все подъемы клапана от небольших выступов 232 и 233 кулачка, но усеченный подъем клапана от большого выступа 220 кулачка.
Фиг.9 иллюстрирует профили подъема клапана выпускного клапана двигателя согласно одной версии настоящего изобретения. Профиль 220m подъема главного клапана служит для обычного режима работы двигателя, а увеличенный профиль 220v подъема главного клапана плюс профиль вторичного подъема клапана с подъемами 232v и 233v клапана служат для работы в режиме торможения двигателем, когда нет сброса моторного тормоза. Также предусмотрен гибридный профиль подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем, который получается с помощью средства 150 сброса моторного тормоза.
Во время обычного режима работы двигателя подъем 220a клапана от нижней части кулачка 230, плюс 232v и 233v от небольших выступов 232 и 233 кулачка, пропускается вследствие промежутка 234 между компонентами механизма. Только верхняя часть 220b передается в клапаны двигателя 300, чтобы формировать основной профиль 220m подъема клапана, который начинается в точке 225a и завершается в точке 225b с пиковым подъемом 220b. Нижняя часть 220a и верхняя часть 220b делятся посредством линии перехода, проходящей через точку 220t перехода. Высота 232h нижней части 220a почти совпадает с высотой подъемов 232v и 233v клапана, тогда как верхняя часть 220b является примерно идентичной основному профилю 220m подъема клапана.
Во время работы в режиме торможения двигателем средство 100 активации моторного тормоза выдвигается, и промежуток 234 между компонентами механизма занимается. Все движение от кулачка 230 может быть передано к выпускным клапанам 300. Тем не менее профиль подъема клапана зависит от наличия средства 150 сброса. Если средство сброса не предусмотрено, как показано на фиг.4A и 4B, то профиль подъема клапана начинается в точке 225d, как показано на фиг.9, переходит через изгиб 232v для рециркуляции тормозных газов (BGR), после чего переходит через изгиб 233v для торможения со сбросом давления (CRB), затем проходит точку 220t перехода между нижней частью 220a и верхней частью 220b, перемещается вплоть до точки 220r сброса (но без сброса) и через пик 220e увеличенного профиля 220v подъема главного клапана, в итоге закрывается в точке 225c с нулевым подъемом клапана.
Если средство 150 сброса моторного тормоза предусмотрено, как показано на фиг.8A и 8B, то профиль подъема клапана во время работы в режиме торможения двигателем является идентичным профилю подъема тормозного клапана без сброса до тех пор, пока он не достигает точки 220r сброса (фиг.9). Затем подъем клапана падает от точки 220r сброса на увеличенном профиле 220v подъема главного клапана до точки 220s на профиле 220m подъема главного клапана и в итоге закрывается в точке 225b, гораздо раньше точки 225c. Теоретически, точка 220r сброса может быть в любом месте между точкой 220t перехода и пиковым увеличенным подъемом 220e клапана. Но задание точки 220r сброса ближе к пиковому увеличенному подъему 220e клапана уменьшает потребление масла и длину хода поршня сброса.
Средство 150 сброса моторного тормоза согласно настоящему изобретению исключает недостатки средств, раскрытых посредством предшествующего уровня техники, например патента '730. Во-первых, время и абсолютная величина (или высота) сброса не являются критически важными. Сброс происходит не во время профиля 233v подъема клапана торможения двигателем, а во время верхней части 220b увеличенного профиля 220v подъема главного клапана. Во-вторых, высокое давление масла или большая нагрузка не действует на клапан сброса или поршень, поскольку нагрузка при торможении двигателем от текущей системы моторного тормоза поддерживается не посредством гидравлического средства, а посредством средства механического соединения. Сброс, по сути, является расцеплением или высвобождением механического соединения. Следовательно, средство сброса, раскрытое в данном документе, является более надежным, устойчивым к изменениям и простым в конструировании и изготовлении.
Фиг.10 и его чертеж в поперечном сечении, фиг.10A-A, показывают другую версию варианта осуществления на фиг.8A и 8B с добавленным средством 350 сбора масла для средства 150 сброса. Средство 350 сбора масла содержит поршень 155 для сбора масла, который смещается вниз посредством пружины 156, чтобы герметизировать сливной жиклер 167a. Пружина 156 садится в седло пружины 158, и поршень 155 располагается с возможностью скольжения в отверстии 154 в коромысле 210. Средство 350 сбора масла может удерживать моторное масло в жидкостном контуре моторного тормоза, главным образом, для цели смазки.
Два уровня давления подачи масла могут предоставляться в жидкостный контур моторного тормоза. Во время работы в режиме торможения двигателем, машинное масло двигателя с давлением полной подачи (например, величиной в 30 пси) протекает в тормозной контур, чтобы активировать средство 100 торможения двигателем, тогда как во время обычного режима работы двигателя, масло с давлением нижнего уровня (например, величиной 5 пси) не имеет возможности активировать средство 100 активации моторного тормоза, поршень 166 сброса и поршень 155 для сбора масла. Тем не менее при этом масло может протекать через жиклер 152 в поршне 166 сброса (фиг.10) и в средство 100 активации моторного тормоза для смазки системы. Хранение моторного масла в жидкостном контуре моторного тормоза также приводит к более быстрой активации режима торможения двигателем. Другими словами, это уменьшает время срабатывания при управлении торможением двигателем.
Во время работы в режиме торможения двигателем масло, высвобождаемое из средства 100 активации посредством средства 150 сброса, имеет достаточное давление, чтобы подталкивать поршень 155 для сбора масла вверх к пружине 156 и открывать сливное отверстие 167a так, что масло может вытекать из средства 100 активации в окружающую среду через проходные каналы 214, 167 и 167a, чтобы завершать процесс сброса моторного тормоза.
Фиг.11A и 11B показывают другой вариант осуществления настоящего изобретения с другим устройством с шариковой фиксацией. С другой стороны, шарики 175 ограничены посредством трех поверхностей на трех различных элементах средства 100 активации моторного тормоза. Первая поверхность является клиновидной поверхностью на тормозном поршне 160. Второй является нижняя плоская поверхность на регулировочном винте 110, а третьей является любая поверхность с небольшим диаметром поршня 165 с шариковой фиксацией, когда устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом положении (фиг.11A), или поверхность с большим диаметром, когда устройство с шариковой фиксацией находится в выдвинутом положении (фиг.11B). Аналогично предыдущим вариантам осуществления, механизм регулирования зазора включается в средство 100 активации моторного тормоза. Прокладка может быть добавлена между винтом 110 и шариками 175, чтобы уменьшать размер винта 110.
Когда требуется торможение двигателем, средство 50 управления моторным тормозом включается (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло в средство 100 активации моторного тормоза через тормозной контур моторного тормоза. Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает вверх коромысло 210 для вращения по часовой стрелке, чтобы занимать промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, как показано на фиг.11A. По мере того как винт 110 регулирования зазора перемещается вверх наряду с коромыслом 210, шарики 175 перемещаются вверх и наружу вдоль клиновидной поверхности на тормозном поршне 160. Поршень 165 с шариковой фиксацией также перемещается вверх вместе с винтом 110 регулирования зазора. Когда шарики 175 находятся вне рабочей зоны, поршень 165 с шариковой фиксацией перемещается вверх дополнительно в отверстие в винте 110 регулирования зазора с давлением масла, преодолевающим силу пружины 177. После того как поршень 165 с шариковой фиксацией стопорится на винте 110 регулирования зазора, устройство с шариковой фиксацией фиксируется в выдвинутом или рабочем положении, чтобы формировать механическое соединение, как показано на фиг.11B. Движение от всего кулачка 230 снимается посредством коромысла 210. Но вследствие средства 150 сброса моторного тормоза, часть подъема кулачка, равная промежутку 234, должна усекаться из верхней части увеличенного выступа 220 кулачка так, что подъем клапана двигателя для работы в режиме торможения двигателем должен иметь все подъемы клапана от небольших выступов 232 и 233 кулачка, но усеченный подъем клапана от увеличенного выступа 220 кулачка. Если средство сброса моторного тормоза отсутствует, то полное движение кулачка от всех выступов кулачка, больших и небольших, передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать увеличенный профиль подъема главного клапана и профиль вторичного подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на поршень 165 с шариковой фиксацией, который прижимается к тормозному поршню 160 посредством пружины 177. Следует отметить, что наверху винта 110 регулирования зазора предусмотрен жиклер, чтобы исключать залипание. После того как поршень 165 с шариковой фиксацией опускается к тормозному поршню 160, шарики 175 должны перемещаться вниз и внутрь вдоль клиновидной поверхности на тормозном поршне 160, и винт 110 регулирования зазора может перемещаться вниз вместе с коромыслом 210 под силой пружины 198. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом или нерабочем положении, и промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка формируется, чтобы пропускать нижнюю часть кулачка 230, включающую в себя небольшие выступы 232 и 233 кулачка, чтобы формировать профиль подъема главного клапана для обычного режима работы двигателя.
Фиг.12A и 12B показывают вариант осуществления средства 100 активации моторного тормоза с другим устройством с шариковой фиксацией в коромысле 210 и для траверсы 400 клапана. Шарики 175 всегда ограничены посредством отверстий в тормозном поршне 160, который обычно втягивается в отверстие 190 под нагрузкой пружины 198. Поршень 165 с шариковой фиксацией смещается вниз 260 в тормозном поршне 160 посредством пружины 177, которая имеет седло 176, смонтированное на коромысле 210 с помощью винта 179.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло в средство 100 активации моторного тормоза через жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает вверх коромысло 210 для вращения по часовой стрелке, чтобы занимать промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, как показано на фиг.12A. Кольцевая канавка 170 в коромысле 210 должна совмещаться с шариками 175, которые должны перемещаться наружу и в канавку 170 под действием движения вверх поршня 165 с шариковой фиксацией. Следует отметить, что тормозной поршень 160 прижимается к траверсе 400 клапана и не перемещается, когда кулачок 230 находится в IBC 225. После того как шарики 175 попадают в канавку 170, поршень 165 с шариковой фиксацией должен скользить в отверстии 260 в тормозном поршне 160, поскольку масло доходит до низа проходного канала 196, и давление масла преодолевает силу от пружины 177. После того как поршень 165 с шариковой фиксацией находится наверху отверстия 190 в коромысле 210, шарики 175 фиксируются в канавке 170 посредством большего наружного диаметра поршня с шариковой фиксацией, как показано на фиг.12B. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится в выдвинутом положении с ходом или длиной 195 хода, которая занимает промежуток 234, и формирует механическое соединение. Движение от всего кулачка 230 передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать увеличенный профиль подъема главного клапана и профиль вторичного подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем. Средство сброса может легко добавляться, чтобы модифицировать увеличенный подъем главного клапана.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на поршень 165 с шариковой фиксацией, который прижимается к низу отверстия 260 в тормозном поршне 160 посредством пружины 177. После того как поршень 165 с шариковой фиксацией опускается к тормозному поршню 160, шарики 175 могут перемещаться внутрь и из кольцевой канавки 170, и коромысло 210 должно перемещаться вниз под силой пружины 198. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом положении, и промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка формируется, чтобы пропускать часть движения кулачка, т.е. из нижней части кулачка 230, включающей в себя небольшие выступы 232 и 233 кулачка, показанные на фиг.12A, чтобы формировать профиль подъема главного клапана для обычного режима работы двигателя.
Фиг.13A и 13B показывает вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления, показанному на фиг.12A и 12B, за исключением того, что поршень 165 с шариковой фиксацией и пружина 177 полностью содержатся в отверстии 190 в коромысле 210. Жиклер 168 ограничения расхода добавляется, чтобы исключать гидравлический замок, что обеспечивает движение поршня 165 с шариковой фиксацией в отверстии 260. Проходной канал или жиклер 196 являются необязательными и могут исключаться. Тем не менее, без жиклера 196, трехходовой электромагнитный клапан необходим, чтобы выключать моторный тормоз.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло в средство 100 активации моторного тормоза через жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает вверх коромысло 210 для вращения по часовой стрелке, чтобы занимать промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, как показано на фиг.13A. По мере того как коромысло 210 перемещается вверх, жиклер 168 ограничения расхода раскрывается, и кольцевая канавка 170 совмещается с шариками 175, которые должны перемещаться наружу и в канавку 170 под действием движения вниз поршня 165 с шариковой фиксацией. После того как шарики 175 находятся в канавке 170, поршень 165 с шариковой фиксацией должен перемещаться вниз, поскольку давление масла преодолевает силу пружины 177. Шарики 175 фиксируются в канавке 170 посредством поверхности с большим наружным диаметром поршня 165 с шариковой фиксацией. Поток масла через жиклер 168 блокируется, когда поршень 165 с шариковой фиксацией сидит на тормозном поршне 160, чтобы уменьшать потребление масла. Как показано на фиг.13B, устройство с шариковой фиксацией теперь находится в выдвинутом положении с ходом или длиной 195 хода, которая занимает промежуток 234, чтобы формировать механическое соединение. Без промежутка 234, все движение кулачка передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать увеличенный профиль подъема главного клапана и профиль вторичного подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на поршень 165 с шариковой фиксацией, который должен скользить в тормозном поршне 160 под силой пружины 177. Шарики 175 должны перемещаться внутрь и из кольцевой канавки 170, и коромысло 210 должно перемещаться вниз под силой пружины 198. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом положении, и промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка формируется, чтобы пропускать нижнюю часть кулачка 230, включающую в себя небольшие выступы 232 и 233 кулачка, как показано на фиг.13A.
Фиг.14A и 14B показывают вариант осуществления средства 100 активации моторного тормоза с устройством 123 сцепления поршней в коромысле 210, подробности которого показаны на фиг.14C и 14D. Предусмотрено три поршня 164a, 164b и 164c, расположенные с возможностью скольжения в отверстиях 183a, 183b и 183c трех втулок 163a, 163b и 163c. Втулка 163b фиксируется в тормозном поршне 160, в то время как втулки 163a и 163c фиксируются в коромысле 210. Втулки 163a и 163b имеют уступ или полупрорезь 138a и 138b (фиг.14C), так что они могут легко быть совмещены (фиг.14B и 14D). Кроме того, уступ 138a во втулке 163a выступает из отверстия 190 и входит в осевую канавку или прорезь 138 на тормозном поршне 160 в качестве направляющей.
Во время обычного режима работы двигателя средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5B) выключается, и возникает небольшое (или вообще нулевое) давление масла, чтобы активировать средство 100 активации. Три поршня 164a, 164b и 164c смещаются вправо к втулке 163c посредством седла 178b пружины, которое располагается с возможностью скольжения во втулке 163a и нагружается посредством пружины 177. Поршни 164a и 164b теперь содержатся во втулке 163b и могут скользить вверх в отверстии 190 вместе с тормозным поршнем 160 в нерабочее положение. Ход тормозного поршня составляет 195, что равно подъему клапана посредством выступов 232 и 233 тормозного кулачка. Часть движения, т.е. из нижней части кулачка 230, будет не передаваться в клапаны 300, а поглощаться посредством относительного движения тормозного поршня 160 в отверстии 190 в коромысле 210 (фиг.14A). Только оставшаяся часть движения, т.е. из верхней части увеличенного выступа 220 кулачка, передается к выпускным клапанам 300 для обычного режима работы двигателя.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло в средство 100 активации моторного тормоза. Пружина 177a смещает тормозной поршень 160 вниз в направлении траверсы 400 клапана, которая стопорится, когда уступ 138a втулки 163a входит в контакт с уступом 138b втулки 163b. Теперь втулки совмещены друг с другом, как показано на фиг.14B и 14D. Давление масла преодолевает силу пружины 177 и подталкивает поршни 164a, 164b и 164c влево, и они стопорятся посредством седла 178b пружины на втулке 163a. Теперь тормозной поршень 160 не может перемещаться вверх в отверстии 190 в коромысле 210, а фиксируется в рабочем положении. Механическое соединение формируется посредством сцепленных поршней и втулок, как показано на фиг.14D. Все движение кулачка от небольших и больших выступов кулачка передается к выпускным клапанам 300 для работы в режиме торможения двигателем.
Фиг.15A и 15B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно варьированию варианта осуществления, показанного на фиг.14A и 14B. Коромысло 210 смещается вниз к тормозному поршню 160 в направлении траверсы 400 клапана посредством пружины 198, смонтированной наверху 215 коромысла так, что промежуток 234 формируется между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, когда моторный тормоз находится в отключенном или нерабочем положении, как показано на фиг.15A. Движение нижней части кулачка 230, включающей в себя небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, должно пропускаться. Только верхняя часть увеличенного выступа 220 кулачка передается к выпускным клапанам 300 для обычного режима работы двигателя.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло наверх тормозного поршня 160 через тормозной жидкостный контур, который дополнительно включает в себя проходной канал 217 примерно в рамках втулки 163c, проходной канал 113 в тормозном поршне 160, жиклеры 197o во втулке 163b (фиг.15C), кольцевую канавку 197g на поршне 164b и жиклер 197 в тормозном поршне 160. Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает коромысло 210 вверх, чтобы вращаться по часовой стрелке. Коромысло 210 прекращает движение вверх, когда уступ 138a во втулке 163a входит в контакт с уступом 138b во втулке 163b. Полная длина хода или ход тормозного поршня 160 в коромысле 210 составляет 195, что занимает промежуток 234 между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка. Теперь все втулки, а также поршни совмещены, как показано на фиг.15B и 15D. Давление масла преодолевает силу пружины 177 и подталкивает поршни 164a, 164b и 164c влево, и они стопорятся посредством седла 178b пружины на втулке 163a. Тормозной поршень 160 не может перемещаться вверх в коромысле 210, а фиксируется в рабочем положении. Механическое соединение формируется посредством сцепленных поршней и втулок, как показано на фиг.15D. Все движение кулачка передается к выпускным клапанам 300 для работы в режиме торможения двигателем.
Если средство 100 активации моторного тормоза сбрасывается или выключается, то давление масла на поршень 164c снижается быстрее, чем давление на тормозной поршень 160, поскольку жиклеры 197o во втулке 163b блокируются посредством поршня 164b. Более высокое давление масла выше тормозного поршня 160 подталкивает уступы 138a и 138b во втулках 163a и 163b друг к другу и помогает в уменьшении силы трения на скользящих поршнях 164a и 164c так, что сила пружины 177 является достаточно большой, чтобы подталкивать поршни вправо в расцепленное или нерабочее положение. Затем канавка 197g в поршне 164b должна совмещаться с жиклерами 197o во втулке 163b, и масло выше тормозного поршня 160 может вытекать, так что тормозной поршень 160 должен возвращаться в нерабочее положение, как показано на фиг.15A.
Фиг.16A и 16B показывают вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления, показанному на фиг.12A и 12B, за исключением того, что средство 100 активации моторного тормоза интегрируется в траверсу 400 клапана, а не в коромысло 210. Средство 150 сброса моторного тормоза теперь является частью средства 100 активации, которое включает в себя поршень 165 с шариковой фиксацией и ограничитель 182 сброса. Поршень 165 с шариковой фиксацией может скользить в отверстии 260 в тормозном поршне 160. Ограничитель 182 сброса располагается ниже поршня 165 с шариковой фиксацией и закреплен на двигателе. Механизм регулирования зазора включает в себя винт 110 регулирования зазора, закрепленный на коромысле 210 посредством контргайки 105.
Во время обычного режима работы двигателя или когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5B) выключается, и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на средство 100 активации моторного тормоза. Коромысло 210 смещается к тормозному поршню 160 в направлении траверсы 400 клапана посредством пружины 198. Средство 100 активации моторного тормоза находится в нерабочем положении. Промежуток 234 формируется между кулачком 230 и толкателем 235 кулачка, как показано на фиг.16A, и часть движения кулачка, т.е. от небольших выступов 232 и 233 кулачка пропускается. Только оставшаяся часть движения, т.е. от верхней части увеличенного выступа 220 кулачка передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать профиль подъема главного клапана. Вместе с тем, поршень 165 с шариковой фиксацией смещается посредством пружины 177r, и промежуток 185 формируется между поршнем 165 с шариковой фиксацией и ограничителем 182 сброса. Промежуток 185 выполнен таким образом, что поршень 165 с шариковой фиксацией не должен касаться ограничителя 182 сброса во время обычного режима работы двигателя.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло вниз тормозного поршня 160 через жидкостный контур моторного тормоза, включающий в себя проходной канал 115 в винте 110 регулирования зазора, жиклер 197 наверху поршня торможения двигателем 160 и проходной канал 196 в поршне 165 с шариковой фиксацией (фиг.16A). Давление масла преодолевает силу пружины 198 и подталкивает вверх тормозной поршень 160 с коромыслом 210, поворачивающийся по часовой стрелке на оси 205 коромысел, чтобы занимать промежуток 234. По мере того как тормозной поршень 160 скользит вверх в отверстии 190 в траверсе 400 клапана, шарики 175 должны совмещаться и перемещаться в кольцевую канавку 170 в траверсе 400 клапана под действием поршня 165 с шариковой фиксацией, который отжимается вниз посредством давления масла, преодолевающего силу пружины 177r, смонтированной на траверсе 400 клапана посредством винта 179. Поршень 165 с шариковой фиксацией теперь садится внизу отверстия 190 в траверсе 400 клапана, и шарики 175 фиксируются в канавке 170 посредством поверхности с большим наружным диаметром поршня 165 с шариковой фиксацией (фиг.16B). Теперь устройство с шариковой фиксацией фиксируется в выдвинутом положении или рабочем положении с подъемом 195, который задан так, чтобы занимать промежуток 234, чтобы формировать механическое соединение. Движение от всего кулачка 230 снимается посредством коромысла 210, но не обязательно передается к выпускным клапанам 300 вследствие средства 150 сброса моторного тормоза.
Максимальное движение вниз траверсы 400 клапана и тормозного поршня 160 посредством увеличенного выступа 220 кулачка превышает промежуток 185. Поршень 165 с шариковой фиксацией в тормозном поршне 160 должен касаться ограничителя 182 сброса и прекращать движение вниз до того, как траверса 400 клапана достигает своего максимального подъема. Следовательно, поршень 165 с шариковой фиксацией также является поршнем сброса. Относительное движение создается между поршнем 165 с шариковой фиксацией и тормозным поршнем 160, и устройство с шариковой фиксацией расфиксируется из выдвинутого (рабочего) положения во втянутое (нерабочее) положение. Тормозной поршень 160 опускается до низа отверстия 190 в траверсе 400 клапана, и часть подъема клапана, равная высоте промежутка 195 (фиг.16B), усекается или теряется, чтобы переключать увеличенный профиль подъема главного клапана к профилю подъема главного клапана. После того как вращение кулачка проходит крупный выступ 220 кулачка, коромысло 210 должно поворачиваться по часовой стрелке, траверса 400 клапана и тормозной поршень 160 должны перемещаться вверх. Поршень 165 с шариковой фиксацией отделяется от ограничителя 182 сброса. Когда подъем кулачка входит в нижнюю часть увеличенного выступа 220 кулачка или ниже пикового подъема небольших выступов 232 и 233, устройство с шариковой фиксацией выдвигается и фиксируется в рабочем положении снова, когда кулачок 230 поворачивается на IBC 225 перед небольшим выступом 232 кулачка. Следовательно, при использовании средства 150 сброса профиль подъема клапана двигателя для работы в режиме торможения двигателем должен иметь все подъемы клапана от небольших выступов 232 и 233 кулачка, но усеченный подъем клапана из увеличенного выступа 220 кулачка.
Средство 150 сброса моторного тормоза может работать без пружины 177r сброса, поскольку поршень 165 с шариковой фиксацией может быть сброшен посредством ограничителя 182 сброса, чтобы сбрасывать и выключать средство 100 активации моторного тормоза. Когда поршень 165 с шариковой фиксацией сбрасывается, может быть утечка масла через кольцевой зазор между небольшим поршнем или штоком поршня 165 с шариковой фиксацией и отверстием 450 в траверсе 400 клапана. Средство 150 сброса моторного тормоза также может быть отключено посредством передвижения ограничителя 182 сброса, затем движение всего кулачка передается к выпускным клапанам 300, чтобы формировать увеличенный профиль подъема главного клапана и профиль вторичного подъема клапана для работы в режиме торможения двигателем. Без ограничителя 182 сброса, пружина 177r сброса требуется, чтобы расфиксировать устройство с шариковой фиксацией и выключать моторный тормоз. Кроме того, ограничитель 182 сброса может быть регулируемым. Он может активироваться, чтобы варьировать промежуток 185, чтобы получать различные профили подъема клапана сброса. Он также может сидеть на пружине. Сила пружины является достаточно большой, чтобы сбрасывать устройство с шариковой фиксацией, но достаточно небольшой, чтобы не допускать жесткого столкновения, которое приводит к повреждению двигателя вследствие ненадлежащей конструкции.
Фиг.17A и 17B являются принципиальными схемами другого варианта осуществления настоящего изобретения со средством 100 активации моторного тормоза, интегрированным в траверсу 400 клапана. Средство 100 активации моторного тормоза является устройством с шариковой фиксацией, аналогичным устройству, показанному на фиг.11A и 11B. Множество шариков 175 ограничивается посредством трех поверхностей на трех различных элементах средства 100 активации моторного тормоза. Первая поверхность является клиновидной поверхностью 192 на тормозном поршне 160, который располагается с возможностью скольжения в большом отверстии 190 в траверсе 400 клапана. Вторая поверхность является нижней плоской поверхностью отверстия 190, а третья поверхность на поршне с шариковой фиксацией или плунжере 165, который располагается с возможностью скольжения в небольшом отверстии 450 в траверсе клапана. Средство 150 сброса моторного тормоза включает в себя поршень 165 с шариковой фиксацией и ограничитель 182 сброса на головке 500 блока цилиндров двигателя.
Работа в режиме торможения двигателем, в том числе механизма сброса этого варианта осуществления, является аналогичной варианту осуществления, показанному на фиг.16A и 16B, и не описывается здесь для простоты.
Фиг.18A и 18B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Толкатель 200 выпускного клапана включает в себя кулачок 230, толкатель 235 кулачка, стержень или трубчатую штангу 201 толкателя и коромысло 210. Обычно, средство регулирования зазора клапана предусмотрено либо на стороне стержня толкателя, либо на стороне траверсы клапана. Здесь, винт 110 регулирования зазора находится в контакте со стержнем 201 толкателя и закрепляется на коромысле 210 посредством контргайки 105. Кулачок 230 выпускного клапана содержит увеличенный выступ 220 кулачка выше внутренней основной окружности 225, главным образом, для обычного режима работы двигателя. Увеличенный выступ 220 кулачка больше регулярного или обычного выступа кулачка выпускного клапана, поскольку небольшой выступ кулачка 233 добавляется для работы в режиме торможения двигателем. Другой небольшой выступ 232 кулачка может добавляться для рециркуляции тормозных газов, чтобы улучшать рабочие характеристики торможения двигателем. Коромысло 210 может поворачиваться на оси 205 коромысел. Другой конец коромысла 210 соединяется с опорным башмаком 114 через соединитель 113.
Средство 100 активации моторного тормоза содержит два тормозных поршня (также известных как приводные поршни или гидравлические поршни) 160a и 160b (или просто 160), расположенных с возможностью скольжения в отверстиях 190a и 190b (или просто 190) в траверсе 400 клапана между нерабочим положением и рабочим положением. Опорное средство 250 выполнено с возможностью не допускать отсутствие совместного хода механизма выпускного клапана. Опорное средство 250 содержит пружину клапана двигателя, например внешнюю пружину 312a или 312b (или просто 312) и седло 122a или 122b пружины (или просто 122), которое смещается к держателю 302a или 302b клапанной пружины (или просто 302) посредством внешней пружины 312. Траверса 400 клапана поддерживается посредством двух седел 122 пружины, а не посредством двух выпускных клапанов 300 как обычно (или в предшествующем уровне техники). Следовательно, промежуток 234 может формироваться между траверсой 400 клапана и выпускными клапанами 300, чтобы пропускать движение из нижней части кулачка 230, включающей в себя небольшие выступы 232 и 233 кулачка, во время обычного режима работы двигателя.
Вместо существенной нагрузки от специальной "внешней" пружины, предназначенной для предотвращения отсутствия совместного хода, как раскрыто в заявке на патент США № 2005/0211206, два тормозных поршня 160, показанных на фиг.18A и 18B, не подвергаются нагрузке от пружин 312. Вместо этого пружины 177a и 177b (или просто 177) выделены для работы в режиме торможения двигателем, на которую не оказывает влияния момент инерции или отсутствие совместного хода клапанного механизма. Тормозная пружина 177a или 177b выполнена таким образом, что когда регулирующая жидкость из клапана 50 регулирования расхода находится на уровне или ниже давления первого уровня (не выше давления окружающей среды), тормозной поршень 160 не должен перемещаться из нерабочего положения в рабочее положение; но когда регулирующая жидкость находится на уровне или выше давления второго уровня (давления машинного масла двигателя), тормозной поршень 160 должен перемещаться из нерабочего положения в рабочее положение. В обычном режиме работы двигателя тормозные поршни 160 смещаются в нерабочее положение, как показано на фиг.18A.
При использовании опорного средства 250, тормозные пружины 177 являются менее важными. Фактически, посредством управления давлением открытия запорного клапана 172b и давлением первого уровня регулирующей жидкости, тормозные пружины 177 вообще могут не требоваться. В другом крайнем случае, внешние пружины 312 клапана двигателя могут не требоваться для поддержки траверсы 400 клапана, затем тормозные пружины 177 могут использоваться для управления как отсутствием совместного хода, так и работой в режиме торможения двигателем. В таком случае, седла 122 пружины не являются обязательными, но тормозные пружины 177 должны быть более прочными, а давление второго уровня регулирующей жидкости - выше, чтобы активировать моторный тормоз.
Когда требуется торможение двигателем, включается клапан 50 регулирования расхода (фиг.5B), чтобы давать возможность регулирующей жидкости с давлением второго уровня или выше протекать в тормозные поршни 160, как показано на фиг.18A и 18B, через тормозной жидкостный контур. Тормозной жидкостный контур включает в себя проходной канал 211 и радиальный жиклер 212 в оси 205 коромысел, канавку или прорезь 213 и проходной канал 214 в коромысле 210, проходной канал 115 в соединителе 113 к опорному башмаку 114 и проходные каналы 410 и 412 в траверсе 400 клапана. Средство 172b запорного клапана располагается перед тормозными поршнями 160 в проходном канале 410. Давление масла второго уровня или выше преодолевает нагрузку тормозных пружин 177 и подталкивает тормозные поршни 160 вниз и из отверстий 190 к выпускным клапанам 300. Тормозные поршни 160 теперь находятся в рабочем положении, и их движение или ход ограничивается посредством выпускных клапанов 300 и равен промежутку 234, как показано на фиг.18B. Регулирующая жидкость, смещающая тормозные поршни 160, занимает промежуток 234 и формирует гидравлическое соединение между траверсой 400 клапана и выпускными клапанами 300. По мере того как кулачок 230 вращается, движение от всего кулачка, включающего в себя небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, передается к выпускным клапанам 300 через гидравлическое соединение, поскольку тормозные поршни 160 гидравлически фиксируются в рабочем положении посредством средства 172b запорного клапана и поршня 165 сброса, функция которых поясняется ниже.
Средство 100 активации моторного тормоза также включает в себя предохранительный клапан 172s, установленный в траверсе 400 клапана и гидравлически соединенный с отверстием 412. Он является запорным клапаном сброса давления и выполнен с возможностью открытия только тогда, когда давление жидкости для тормозных поршней 160 превышает предварительно определенное значение, так что связанные компоненты системы не перегружаются. Предварительно определенное значение, главным образом, зависит от предела нагрузки механизма выпускного клапана и средства 100 активации моторного тормоза.
Средство 150 сброса моторного тормоза может модифицировать профиль подъема клапана, сформированный посредством увеличенного выступа 220 кулачка выпускного клапана. Оно включает в себя сливной жиклер 450 в траверсе 400 клапана и поршень 165 сброса, расположенный с возможностью скольжения в траверсе 400 клапана между положением для слива и положением для подачи. В положении для слива (фиг.18A), поршень 165 сброса открывает сливной жиклер 450, блокирует проходной канал 410 и сливает регулирующую жидкость, чтобы позволять двум тормозным поршням 160a и 160b перемещаться из рабочего положения в нерабочее положение. В положении для подачи (фиг.18B), поршень 165 сброса закрывает сливной жиклер 450, открывает проходной канал 410 и позволяет регулирующей жидкости с давлением второго уровня или выше протекать в два тормозных поршня 160 и перемещать их из нерабочего положения в рабочее положение.
Средство 150 сброса также включает в себя пружину 177r сброса и ограничитель 182 поршня сброса. Пружина 177r сброса монтируется на траверсе 400 клапана посредством винта 179 и смещает поршень 165 сброса вверх в положение для слива во время обычного режима работы двигателя, как показано на фиг.18A. Ограничитель 182 поршня сброса находится на двигателе и ниже поршня 165 сброса с промежутком 185 для сброса. По мере того как кулачок 230 вращается и поршень 165 сброса перемещается вниз вместе с траверсой 400 клапана в направлении ограничителя 182 поршня сброса, промежуток 185 для сброса становится меньшим. Промежуток 185 для сброса задан таким образом, что когда поршень 165 сброса находится в положении для слива (фиг.18A), он не должен входить в контакт с ограничителем 182 поршня сброса во время всего вращения кулачка или цикла. Во время работы в режиме торможения двигателем регулирующая жидкость преодолевает предварительную нагрузку пружины 177r сброса и подталкивает поршень 165 сброса из положения для слива вниз в положение для подачи (фиг.18B). По мере того как увеличенный выступ 220 кулачка выпускного клапана перемещает траверсу 400 клапана и два выпускных клапана 300 вниз, чтобы приближаться к максимальному или пиковому подъему, ограничитель 182 поршня сброса стопорит поршень 165 сброса от продвижения вниз вместе с траверсой 400 клапана, что меняет поршень 165 сброса из положения для подачи на положение для слива. Регулирующая жидкость сливается из открытого сливного жиклера 450, и гидравлическое соединение между траверсой 400 клапана и двумя выпускными клапанами 300 временно теряется. Два тормозных поршня 160 перемещаются вверх из рабочего положения в нерабочее положение. Подъем двух выпускных клапанов 300 сбрасывается с профиля подъема клапана, сформированного посредством увеличенного выступа 220 кулачка выпускного клапана, к предварительно определенному меньшему профилю подъема клапана, например профилю подъема клапана, который должен быть сформирован посредством регулярного кулачка выпускного клапана для двигателей без системы моторного тормоза. Промежуток 185 для сброса может варьироваться посредством использования регулируемого ограничителя 182 поршня сброса, чтобы удовлетворять предварительно определенному меньшему профилю подъема клапана.
После того как вращение кулачка проходит пиковый подъем увеличенного выступа 220 кулачка выпускного клапана, траверса 400 клапана должна перемещаться вверх, и поршень 165 сброса в траверсе 400 клапана изменяется из положения для слива обратно на положение для подачи. Регулирующая жидкость с давлением второго уровня снова может протекать в тормозной поршень 160a и 160b и перемещать его из нерабочего положения обратно в рабочее положение, чтобы формировать гидравлическое соединение между траверсой 400 клапана и двумя выпускными клапанами 300. Следовательно, движение из нижней части кулачка 230, включающей в себя небольшие выступы 232 и 233 кулачка, всегда должно передаваться к выпускным клапанам. Только движение из верхней части кулачка 230 должно усекаться посредством средства 150 сброса.
Фиг.19 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Единственным отличием между этим вариантом осуществления и первым вариантом осуществления является опорное средство 250. В этом варианте осуществления, опорное средство 250 находится ниже траверсы 400 клапана и между двумя выпускными клапанами 300. Пружины клапана двигателя (наружные пружины клапана) здесь не используются. Вместо этого выделенная опорная пружина 312 используется, чтобы смещать седло 122 пружины к держателю 302r пружины, закрепленному на ограничителе 182 поршня сброса, который также выступает в качестве направляющей для скольжения седла 122 пружины. Ограничителем 182 поршня сброса может быть винт, а держателем 302r пружины - контргайка, так что положение седла 122 пружины может регулироваться. Предусмотрено отверстие или прорезь 124 в седле 122 пружины, чтобы исключать гидравлический замок. Траверса 400 клапана поддерживается посредством седла 122 пружины. Промежуток 234 между траверсой 400 клапана и двумя клапанами 300 формируется, и два тормозных поршня 160 не подвергаются нагрузке от опорной пружины 312. Рабочий механизм и режим работы этого варианта осуществления являются идентичными первому варианту осуществления, показанному на фиг.18A и 18B, и не поясняются здесь для простоты.
Фиг.20A и 20B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно еще одному другому варианту осуществления настоящего изобретения. Двигатель является двигателем с подвесным кулачковым валом. Следовательно, система регулирования клапанного зазора перемещается на сторону траверсы клапана. Предусмотрен проходной канал 115 в винте 110 регулирования зазора клапана. Опорный башмак 114 присоединен к нижней части 112 винта, в то время как верхняя часть винта 110 притягивается к коромыслу 210 посредством контргайки 105. Следует отметить, что вариант осуществления, представленный здесь, также может применяться к двигателю со стержнем/трубчатой штангой толкателя.
Два тормозных поршня 160a и 160b (или просто 160) с подробностями на фиг.20C располагаются с возможностью скольжения в отверстии 415 в траверсе 400 клапана. Тормозные поршни 160 содержат первую поверхность 140, соответствующую рабочему положению, и вторую поверхность 145, соответствующую нерабочему положению. Две поверхности находятся в двух плоских прорезях на тормозных поршнях 160 и имеют разность 130 высот (фиг.20C). Тормозные поршни 160 смещаются в нерабочее положение посредством тормозных пружин 177a и 177b (или просто 177), чтобы формировать промежуток 234 между траверсой 400 клапана и выпускными клапанами 300, как показано на фиг.20A. Промежуток 234 равен или немного превышает разность 130 высот. Один конец тормозной пружины 177a сидит в седле 176 пружины, которое монтируется на тормозном поршне 160a. Другой конец пружины 177a сидит в другом седле 178 пружины, расположенном в отверстии 183. Седло 178 пружины, показанное на фиг.20C, стопорится в конце отверстия 183. Но когда тормозные поршни 160 собраны в траверсе 400 клапана, седло 178 пружины обычно стопорится посредством штифтов 142a и 142b (или просто 142), фиксированных в траверсе 400 клапана, как показано на фиг.20A и 20B. Предусмотрена прорезь 137 или осевая прорезь через отверстие 183 (фиг.20C) в тормозных поршнях 160, которая имеет ширину, немного превышающую ширину штифтов 142. Штифт 142a и прорезь 137 с двумя торцевыми поверхностями 137a и 137b формируют средство ограничения движения, чтобы управлять перемещением тормозного поршня 160a между нерабочим положением и рабочим положением. Они также формируют средство недопущения вращения для тормозных поршней 160 так, что первая и вторая поверхность 140 и 145 всегда обращены вниз.
Когда требуется торможение двигателем, включается клапан 50 регулирования расхода (фиг.5B), чтобы позволять регулирующей жидкости с давлением второго уровня или выше протекать через жидкостный контур моторного тормоза и в напорную камеру 425 в траверсе 400 клапана (фиг.20A). Давление жидкости преодолевает предварительную нагрузку тормозных пружин 177 и подталкивает тормозные поршни 160 в направлении к выпускным клапанам 300. Когда торцевая поверхность 137b прорези 137 (фиг.20C) достигает штифта 142a (фиг.20B), тормозной поршень 160a перемещается из нерабочего положения в рабочее положение с рабочей поверхностью 140 (фиг.20C) над клапаном 300a (фиг.20B). Промежуток 234 между траверсой 400 клапана и двумя клапанами 300 (фиг.20A) выбирается (исключается или существенно уменьшается), и формируется соединение (фиг.20B). По мере того как кулачок 230 вращается, движение от всего кулачка 230 передается к выпускным клапанам 300 без сброса.
Когда торможение двигателем не требуется, клапан 50 регулирования расхода выключается, как показано на фиг.5A, и регулирующая жидкость сливается из тормозного жидкостного контура. Давление в камере 425 в траверсе 400 клапана (фиг.20A) должно понижаться со второго уровня или выше до первого уровня или ниже. Тормозные поршни 160 отталкиваются в траверсу 400 клапана посредством тормозных пружин 177. Когда нерабочая поверхность 145 (фиг.20C) находится над выпускными клапанами 300, как показано на фиг.20A, тормозные поршни 160 находятся в нерабочем положении, и промежуток 234 формируется, чтобы пропускать движение от нижней части кулачка 230, включающей в себя небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка для обычного режима работы двигателя.
Фиг.20D показывает другой тормозной поршень в сборе, который может использоваться для варианта осуществления, показанного на фиг.20A и 20B. Два тормозных поршня 160a и 160b смещаются друг к другу посредством тормозных пружин 177a и 177b, которые удерживаются и направляются посредством винта 148 и гайки 149. Нерабочая поверхность 145 и рабочая поверхность 140 являются цилиндрическими. Когда собраны в траверсе 400 клапана, два тормозных поршня 160a и 160b отделяются посредством пружинного стопорного кольца 159 (фиг.20D), которое может монтироваться в канавке (не показана) в центре отверстия 415 (фиг.20A и 20B).
Фиг.21A и 21B являются принципиальными схемами другого варианта осуществления, аналогичного варианту осуществления, показанному на фиг.20A и 20B. Тем не менее предусмотрен только один тормозной поршень 160, интегрированный в траверсу 400 клапана. Кроме того, предусмотрен выделенный толкатель 200b тормозного клапана, который включает в себя выделенный тормозной кулачок 230b и коромысло 210b для открытия одного выпускного клапана 300a для торможения двигателем.
Фиг.22A и 22B являются принципиальными схемами нового варианта осуществления с гидравлическим тормозным поршнем 160, интегрированным в траверсу 400 клапана. Запорный шарик 170 используется для того, чтобы формировать гидравлический замок, когда необходимо торможение двигателем. Дренажный жиклер 197 помещается в тормозной поршень 160 для прокачки захваченного моторного масла, когда торможение двигателем выключается.
Фиг.23 является принципиальной схемой другого варианта осуществления настоящего изобретения. Средство 100 активации моторного тормоза включает в себя выделенный толкатель 200b клапана и гидросистему, интегрированную в механизм выпускного клапана. Гидросистема включает в себя устройство скольжения поршней с тормозным поршнем 160, расположенным с возможностью скольжения в траверсе 400 клапана между нерабочим положением и рабочим положением. Тормозной поршень 160 содержит рабочую поверхность 140, соответствующую рабочему положению для работы в режиме торможения двигателем. Нерабочая поверхность 145, соответствующая нерабочему положению для обычного режима работы двигателя, находится на траверсе 400 клапана и отделена от опорного башмака 114b посредством промежутка 234. Промежуток 234 равен или немного превышает разность 130 высот между двумя поверхностями 140 и 145. Тормозной поршень 160 смещается в нерабочее положение посредством пружины 177a. Один конец пружины 177a находится на тормозном поршне 160, а другой конец - в седле 178b пружины, которое закрепляется на траверсе 400 клапана посредством, по меньшей мере, одного винта 179. Седло 178b также используется в качестве ограничителя для тормозного поршня 160, который ограничивает длину хода тормозного поршня 160.
Выделенный толкатель 200b тормозного клапана включает в себя выделенный кулачок 230b, толкатель 235b кулачка, коромысло 210b и систему регулирования зазора, содержащую регулировочный винт 110b, контргайку 105b и опорный башмак 114b. Тормозной кулачок 230b имеет только небольшие выступы 232 и 233 кулачка выше IBC 225b для работы в режиме торможения двигателем, в то время как стандартный кулачок 230r выпускного клапана имеет только регулярный выступ 220r выпуска выше IBC 225 для обычного режима работы двигателя. Только один выпускной клапан 300a используется для торможения двигателем. Клапанный механизм торможения двигателем формируется посредством выделенного толкателя 200b тормозного клапана и выпускного клапана 300a.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы давать возможность моторному маслу протекать через жидкостный контур моторного тормоза и в напорную камеру 425 в траверсе 400 клапана, как показано на фиг.23. Давление моторного масла преодолевает предварительную нагрузку пружины 177a и выталкивает тормозной поршень 160 из отверстия 415 в траверсе 400 клапана из втянутого положения в выдвинутое положение. Тормозной поршень 160 стопорится в седле 178b пружины, и рабочая поверхность 140 на тормозном поршне 160 находится под опорным башмаком 114b. Теперь тормозной поршень 160 полностью выдвинут в рабочем положении, и промежуток 234 в клапанном механизме торможения двигателем занимается, чтобы формировать механическое соединение. Все движение кулачка, от выделенного тормозного кулачка 230b и стандартного кулачка 230r выпускного клапана, передается к выпускным клапанам 300a и 300b. Отсутствует гидравлическая податливость от гидравлического соединения, используемого посредством систем торможения двигателем предшествующего уровня техники.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшой (или вообще нулевой) объем масла подается в жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла в камере 425 является недостаточно высоким, и тормозной поршень 160 отталкивается в траверсу 400 клапана посредством пружины 177a. Тормозное коромысло 210b смещается к тормозному кулачку 230b и в направлении от нерабочей поверхности 145 посредством пружины 198b. Промежуток 234 в клапанном механизме, как показано на фиг.23, формируется. Теперь тормозной поршень втягивается и отсоединяется от выделенного толкателя 200b тормозного клапана. Часть движения кулачка, т.е. от выступов 232 и 233 тормозного кулачка, пропускается. Только движение от стандартного кулачка 230r выпускного клапана передается к выпускным клапанам 300 для обычного режима работы двигателя.
Следует отметить, что дренажный жиклер 418 в траверсе 400 клапана является необязательным и используется в качестве средства слива потока для более быстрого выключения моторного тормоза или исключения необходимости сливного порта 222 на фиг.5A и 5B, так что двухходовой электромагнитный клапан может использоваться для того, чтобы заменять трехходовой электромагнитный клапан 51. Пружина 198 может требоваться, например, в верхней поверхности 215 коромысла 210, чтобы смещать коромысло 210 к траверсе 400 клапана для лучшей герметизации жидкости от канала 214 в коромысле к каналу 410 в траверсе 400 клапана.
Фиг.24A и 24B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях. Этот вариант осуществления является аналогичным варианту осуществления, показанному на фиг.23, за исключением того, что средством 100 активации торможения, интегрированным в траверсе 400 клапана, является система с кривошипом. В дополнение к тормозному поршню 160, предусмотрен приводной поршень 164. Стержень соединения или кривошип 184 размещаются между двумя поршнями.
Когда требуется торможение двигателем, моторное масло протекает в напорную камеру 425 в траверсе 400 клапана, как показано на фиг.24A. Давление моторного масла преодолевает предварительную нагрузку пружины 156 (для получения сведений по средству 100 активации торможения, см. фиг.24C и 24D), и выталкивает приводной поршень 164 из отверстия 166 в траверсе 400 клапана, что приводит кривошип 184 из наклонного положения в прямое положение. Тормозной поршень 160 перемещается вверх из нерабочего положения в рабочее положение, как показано на фиг.24B. Промежуток 234 между винтом 110b регулирования зазора и тормозным поршнем 160 выбирается, чтобы формировать механическое соединение. Все движение тормозного кулачка от выделенного тормозного кулачка 230b передается в выпускной клапан 300a для работы в режиме торможения двигателем.
Когда торможение двигателем не требуется, небольшой (или вообще нулевой) объем масла подается в жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла в камере 425 является недостаточно высоким, и приводной поршень 164 отталкивается в траверсу 400 клапана посредством пружины 156. Кривошип 184 должен перемещаться из прямого положения обратно в наклонное положение, а тормозной поршень 160 должен подталкиваться вниз в траверсу 400 клапана посредством пружины 177. Промежуток 234, как показано на фиг.24A, формируется, и движение тормозного кулачка из выступов 232 и 233 тормозного кулачка пропускается.
Фиг.25A и 25B являются принципиальными схемами средства 100 активации торможения двигателем с другой системой с кривошипом в отключенных и включенных положениях. Оно содержит два стержня соединения или кривошипа 184 и 186 и тормозной поршень 160, который скользит в вертикальном отверстии 190 в каркасе 210 тормоза. Верхний штифт 184 имеет два сферических конца: один зацепляется со сферическим углублением 122 в регулировочном винте 110, а другой - с другим сферическим углублением 125 в нижнем штифте 186, нижний конец которого сидит в третьем сферическом углублении 128 в тормозном поршне 160. Фиг.25A показывает втянутое положение устройства с кривошипом, когда два штифта, направляемые в прорези 137, которая прорезана через направляющий поршень 162, подталкиваются влево посредством пружины 156. Направляющий поршень 162 скользит в горизонтальном отверстии 260 в каркасе 210 тормоза. Предусмотрен приводной поршень 164, который скользит в направляющем поршне 162. Прорезь 137 в направляющем поршне 162 имеет ширину, которая является примерно идентичной или немного большей диаметра двух штифтов, и длину, которая меньше диаметра отверстия 190. Всегда имеется контакт (отсутствие разделения) между тормозным поршнем, нижним штифтом, верхним штифтом и регулировочным винтом вследствие подъемной силы пружины 177, которая прикреплена к каркасу 210 тормоза, по меньшей мере, с помощью одного винта 179.
Когда моторный тормоз является необходимым, средство управления торможением двигателем включается, и давление масла может подталкивать оба поршня 162 и 164 вправо против предварительных нагрузок пружины 156 и 177. Следует отметить, что приводной поршень 164 может перемещаться вправо дополнительно, чтобы фиксировать два штифта или кривошипа 184 и 186 в прямом положении, совмещенном с регулировочным винтом 110b и тормозным поршнем 160, как показано на фиг.25B. Теперь устройство с кривошипом фиксируется в выдвинутом положении для рабочего положения. Средство ограничения движения для этого устройства с кривошипом является уникальным. Угол между двумя штифтами или кривошипами 184 и 186 определяет разность 130 высот, в то время как сам угол управляется посредством двух поршней 162 и 164. Дренажный жиклер 168 в направляющем поршне 162 исключает гидравлический замок.
Система регулирования зазора включается в средство 100 активации торможения двигателем. Винт 110b прикрепляется к каркасу 210 тормоза посредством стопорной гайки 105b. Два штифта соединения или кривошипа 184 и 186 и тормозной поршень 160 могут перемещаться вверх и вниз посредством регулировочного винта 110b. Если требуется, могут предоставляться желобки 163 и 243 для обеспечения перемещения для регулирования зазора системы.
Аналогично средству 100 активации торможения, показанному на фиг.24C и 24D, устройство, показанное на фиг.25A и 25B, также может интегрироваться в различные компоненты клапанного механизма, что означает то, что каркас 210 тормоза может быть коромыслом или траверсой клапана.
Фиг.26 показывает вариант осуществления устройства торможения двигателем со средством 100 активации торможения, показанным на фиг.25A и 25B, интегрированным в выделенное тормозное коромысло 210b.
Фиг.27 показывает средство 100 активации торможения, аналогичное средству, показанному на фиг.25A и 25B, за исключением того, что приводной поршень 164 не находится в направляющем поршне 162. Направляющий поршень 162 имеет U-образную прорезь 137, которая направляет два кривошипа 184 и 186. Направляющий поршень 162 также имеет ограниченный ход, так что регулирование зазора тормозного клапана становится возможным.
Фиг.28 показывает другую модификацию средства 100 активации торможения, показанного на фиг.25A и 25B. Здесь, используется только один горизонтальный поршень 162, который выступает в качестве приводного поршня и направляющего поршня. Кроме того, два идентичных кривошипа 186 используются, и шарик 189 добавляется между двумя кривошипами. Тонкая шайба 188 удерживает шарик 189 в отверстии в середине шайбы. Шайба 188 удерживается или направляется в трех прорезях, две прорези (185) в двух кривошипах 186 и одна (187) в поршне 162. В соответствии с такой компоновкой, шайба 188 может перемещаться вверх и вниз для регулировки зазора в клапанах, и два кривошипа 186 могут вращаться, когда приводной поршень 162 перемещается горизонтально посредством давления масла или силы пружины.
Фиг.29 показывает вариант осуществления, аналогичный варианту осуществления, показанному на фиг.21A и 21B, за исключением того, что тормозной поршень 160 интегрируется в коромысло 210, так что оба из двух выпускных клапанов 300a и 300b являются открытыми во время работы в режиме торможения двигателем.
Тормозной поршень 160 содержит первую поверхность 140, соразмерную с рабочим положением, и вторую поверхность 145, соразмерную с нерабочим положением. Две поверхности являются двумя плоскими прорезями на тормозном поршне 160 и имеют разность 130 высот. Тормозной поршень 160 смещается в отверстие 216 в коромысле 210 в нерабочее положение посредством тормозной пружины 177a. Один конец тормозной пружины 177a сидит в седле 176 пружины, смонтированной на тормозном поршне 160. Другой конец пружины 177a сидит в другом седле 178b пружины, расположенном с возможностью скольжения в отверстии 183 в тормозном поршне 160. Седло 178b пружины обычно стопорится посредством штифта 142, зафиксированного в коромысле 210. Предусмотрена прорезь или осевая прорезь 137 через отверстие 183 в тормозном поршне 160, которая имеет ширину, немного превышающую ширину штифта 142. Штифт 142 и прорезь 137 формируют средство ограничения движения, чтобы управлять перемещением тормозного поршня 160 между нерабочим положением и рабочим положением. Они также формируют средство недопущения вращения, чтобы направлять тормозной поршень 160 так, что первая и вторая поверхности 140 и 145 всегда обращены вверх к опорному башмаку 114b.
Фиг.30 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно варьированию варианта осуществления, показанного на фиг.29. Предусмотрено два существенных изменения. Во-первых, выделенный толкатель 200b тормозного клапана на фиг.29 заменяется посредством каркаса 125 моторного тормоза, закрепленного на двигателе. Во-вторых, кулачок 230, содержащий увеличенный выступ 220 кулачка выпускного клапана, а также небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, заменяется посредством регулярного кулачка 230r, содержащего только регулярный выступ 220r кулачка выпускного клапана. Следовательно, вариант осуществления, показанный на фиг.30, служит для BTEB, тогда как вариант осуществления на фиг.29 служит для CREB.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления моторным тормозом (фиг.5A), чтобы позволять моторному маслу протекать через жидкостный контур моторного тормоза и в отверстие 216 в коромысле 210. По мере того, как кулачок 230r подталкивает коромысло 210, вращающееся против часовой стрелки, чтобы открывать выпускные клапаны 300, тормозной поршень 160 должен перемещаться вниз вместе с коромыслом 210 и в направлении от винта 110b регулирования зазора. Давление моторного масла преодолевает предварительную нагрузку пружины 177a и выталкивает тормозной поршень 160 из отверстия 216 из нерабочего положения в рабочее положение, как показано на фиг.30. Тормозной поршень 160 стопорится в штифте 142, зафиксированном в коромысле 210, и рабочая поверхность 140 на тормозном поршне 160 находится под регулировочным винтом 110b. По мере того как кулачок 230r продолжает свое вращение и проходит пик выступа 220r кулачка, коромысло должно вращаться по часовой стрелке, и тормозной поршень 160 должен перемещаться вверх в направлении к регулировочному винту 110b. Вследствие разности 130 высот между рабочей поверхностью 140 и нерабочей поверхностью 145, выпускные клапаны 300 не могут возвращаться в свои седла 320, а оставляются открытыми для BTEB. Открытие тормозного клапана является 330 и приблизительно 0,4-20 мм, намного меньше обычного открытия выпускного клапана (>10 мм). Согласно открытию 330 тормозного клапана, предусмотрен промежуток 234 между кулачком 230r и толкателем 235 кулачка, поскольку коромысло 210 также стопорится посредством винта 110b регулирования зазора через тормозной поршень 160 и не может полностью возвращаться в регулярное верхнее положение. Следовательно, нагрузка при торможении двигателем передается не в механизм выпускного клапана, например коромысло 210 и кулачок 230r, а в каркас 125, смонтированный на двигателе.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления моторным тормозом выключается (фиг.5B), и небольшой (или вообще нулевой) объем масла подается в жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла в отверстии 216 является недостаточно высоким, чтобы преодолевать силу посредством пружины 177a, и тормозной поршень 160 отталкивается в отверстие 216 в нерабочее положение. Нерабочая поверхность 145 теперь находится под винтом 110b регулирования зазора клапана с регулярным зазором выпускного клапана между ними, и тормозной поршень 160 не должен входить в контакт с винтом 110b регулирования зазора во время всего вращения кулачка. Выпускные клапаны 300 должны возвращаться в свои седла 320, и отсутствует промежуток 234 между кулачком и толкателем кулачка. Теперь средство 100 активации находится в нерабочем положении и отключено от обычного режима работы двигателя.
Фиг.31 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно варьированию варианта осуществления, показанного на фиг.29, когда средство 100 активации торможения перемещается в выделенное тормозное коромысло 200b. Кроме того, только один клапан 300a открывается для торможения двигателем.
Фиг.32 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно варьированию варианта осуществления, показанного на фиг.23. Вместо использования выделенного толкателя 200b тормозного клапана, толкатель тормозного клапана средства 100 активации моторного тормоза интегрируется в толкатель 200 выпускного клапана. Тормозной кулачок 230b и регулярный кулачок 230r на фиг.23 комбинируются в новый кулачок 230, показанный на фиг.32. Новый кулачок 230 содержит небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, а также увеличенный выступ 220 кулачка выпускного клапана. Нижняя часть увеличенного выступа 220 кулачка выпускного клапана имеет высоту, примерно идентичную высоте небольших выступов 232 и 233 кулачка, тогда как верхняя часть является примерно идентичной регулярному выступу 220r кулачка выпускного клапана. Пружина 198e помещается между винтом 110 регулирования зазора и поршнем 112 регулирования зазора, чтобы предотвращать отсутствие совместного хода компонентов механизма выпускного клапана. Другой тип пружины, например плоская пружина или торсионная пружина, может использоваться и помещается в другое местоположение до тех пор, пока могут достигаться идентичные цели. Промежуток 234 задается между винтом 110 регулирования зазора и поршнем 112 регулирования зазора, так что часть движения от кулачка 230, включающего в себя небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, пропускается во время обычного режима работы двигателя.
Работа в режиме торможения двигателем этого варианта осуществления аналогична варианту осуществления, показанному на фиг.23, и здесь описывается только отличие. Выпускной клапан (тормозной клапан) 300a открывается раньше посредством нижней части увеличенного выступа 220 кулачка через тормозной опорный башмак 114b, в то время как другой (нетормозной клапан) 300b открывается позднее посредством верхней части увеличенного выступа 220 кулачка через регулярный опорный башмак 114 вследствие промежутка 234. Справедливо и то, что тормозной клапан 300a должен закрываться позднее нетормозного клапана 300b. Следовательно, возникает небольшой наклон 400 клапана, который создает состояние неуравновешенной нагрузки, когда регулярный опорный башмак 114 действует на траверсу 400 клапана, открывая оба выпускных клапана 300. Универсальная контактная площадка 430 предоставляется между траверсой 400 клапана и клапанами 300, чтобы лучше справляться с неуравновешенной нагрузкой на выпускные клапаны 300. Кроме того, тормозная нагрузка передается в толкатель 200 выпускного клапана.
Устройство торможения двигателем, показанное на фиг.32, может быть легко преобразовано от торможения двигателем со сбросом давления к торможению двигателем с прокачкой. Во-первых, кулачок 230 заменяется регулярным кулачком 230r, показанным на фиг.30. Во-вторых, исключается промежуток 234 между винтом 110 регулирования зазора и поршнем 112 регулирования зазора.
Фиг.33 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении с использованием средства 100 активации торможения системы с кривошипом, показанной на фиг.24C и 24D.
Фиг.34 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно еще одному другому варианту осуществления настоящего изобретения. Тормозной поршень 160 скользит в отверстии 166 в каркасе 125 тормоза (может быть коромыслом или траверсой клапана). Предусмотрена скошенная или наклонная поверхность 140 на тормозном поршне 160. Промежуток 130 между наклонной поверхностью 140 и рычажным механизмом 210 активации тормоза управляется через регулировочный винт 175, который закрепляется на каркасе 125 тормоза посредством контргайки 173. Когда требуется торможение двигателем, масло подается в порт 214, и давление масла преодолевает предварительную нагрузку пружины 177. Тормозной поршень 160 подталкивается влево, и его торцевая поверхность 163 стопорится напротив регулировочного винта 175. Ход 136 и наклон наклонной поверхности 140 тормозного поршня 160 определяет конечный промежуток 130. Тормозной поршень 160 направляется через штифт 142, зафиксированный в каркасе 125 тормоза, и прорезь 137 вырезается аксиально в тормозном поршне 160.
Фиг.35 является принципиальной схемой другого устройства торможения двигателем с клиновидной системой в отключенном положении. Единственное отличие от фиг.34 состоит в том, что наклонная поверхность 140 на тормозном поршне 160 является перпендикулярной рычажному механизму 210 активации тормоза.
Фиг.36 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем в отключенном положении согласно еще одному другому варианту осуществления настоящего изобретения. Тормозной поршень 160 скользит в отверстии 166 в каркасе тормоза, здесь в траверсе 400 клапана. Предусмотрена скошенная или наклонная поверхность 140 на тормозном поршне 160. Промежуток 130 между наклонной поверхностью 140 и рычажным механизмом 210 активации тормоза управляется через регулировочный винт 175, который закрепляется на траверсе 400 клапана посредством контргайки 173. Когда требуется торможение двигателем, масло подается в порт 214, и давление масла преодолевает предварительную нагрузку пружины 177. Тормозной поршень 160 подталкивается влево с ходом 136. Ход 136 и наклон наклонной поверхности 140 тормозного поршня 160 определяют конечный промежуток 130. Тормозной поршень 160 направляется через штифт 142, зафиксированный в траверсе 400 клапана, и прорезь 137 вырезается аксиально в тормозном поршне 160.
Фиг.37A и 37B являются принципиальными схемами устройства торможения двигателем в отключенных и включенных положениях согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Используется регулярный кулачок 230r выпускного клапана. Следовательно, оно является моторным тормозом с прокачкой, открывающим выпускной клапан для торможения двигателем. Устройство с шариковой фиксацией, аналогичное устройству, показанному на фиг.13A и 13B, располагается с возможностью скольжения в траверсе 400 клапана и ниже тормозного опорного башмака 114b.
Когда требуется торможение двигателем, средство 50 управления включается (фиг.5A), чтобы подавать моторное масло в средство 100 активации моторного тормоза через жидкостный контур моторного тормоза. Давление масла преодолевает силу пружины 177a и подталкивает вверх тормозной поршень 160, а также поршень 165 с шариковой фиксацией. По мере того как кулачок 230 вращается, тормозной поршень 160 должен перемещаться вниз вместе с траверсой 400 клапана и еще дальше от тормозного опорного башмака 114b. До того как вращение кулачка достигает пикового подъема выступа 220r кулачка, тормозной поршень 160 должен быть полностью выдвинут из отверстия 190 и в направлении к пружинному стопорному кольцу 176. Во время движения вверх тормозного поршня 160, шарики 175, содержащиеся в тормозном поршне 160, должны совмещаться и перемещаться в кольцевую канавку 170 в траверсе 400 клапана. После того как шарики 175 находятся в канавке 170, поршень 165 с шариковой фиксацией должен перемещаться вверх, поскольку давление масла преодолевает силу пружины 177. Шарики 175 фиксируются в канавке 170 посредством поверхности с большим наружным диаметром поршня 165 с шариковой фиксацией, чтобы формировать механическое соединение между тормозным поршнем 160 и траверсой 400 клапана (фиг.37B). Тормозной поршень 160 теперь находится в выдвинутом или рабочем положении с ходом 195, который превышает начальный клапанный зазор 132 (фиг.37A). После того как вращение кулачка проходит пиковый подъем выступа 220r кулачка, тормозной поршень 160 должен перемещаться вверх вместе с траверсой 400 клапана, а также выпускными клапанами 300. Тем не менее тормозной выпускной клапан 300a не может возвращаться в седло 320, а оставляется открытым вследствие механического соединения (фиг.37B). Открытие 330 тормозного клапана равно разности между ходом тормозного поршня 195 и начальным клапанным зазором 132 (фиг.37A).
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления выключается (фиг.5B), и небольшое (или вообще нулевое) давление масла действует на поршень 165 с шариковой фиксацией, который скользит вниз в тормозном поршне 160 под силой пружины 177. Шарики 175 должны перемещаться внутрь и из кольцевой канавки 170, и тормозной поршень 160 должен перемещаться вниз под силой пружины 177a. Теперь устройство с шариковой фиксацией находится во втянутом или нерабочем положении, как показано на фиг.37A, и средство активации торможения двигателем отключается от обычного режима работы двигателя. Жиклер или проходной канал 196 в поршне 165 с шариковой фиксацией являются необязательными и могут использоваться для того, чтобы выключать моторный тормоз.
Фиг.38 является принципиальной схемой устройства торможения двигателем во включенном положении согласно варианту осуществления, который сочетает некоторые из функций, показанных на фиг.32 и фиг.37A и 37B. Используется тормозной кулачок 230, идентичный показанному на фиг.32, который содержит небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка, а также увеличенный выступ 220 кулачка выпускного клапана. Используется устройство с шариковой фиксацией, идентичное показанному на фиг.37A и 37B. Новый признак этого варианта осуществления заключается в средстве 150 сброса, которое включается в средство 100 активации. Поршень 112 регулирования зазора также выступает в качестве поршня сброса, чтобы блокировать поток масла в тормозной поршень 160 и жиклеры 196 и 197 в устройстве с шариковой фиксацией, выступающем в качестве сливного канала для сброса.
Во время работы в режиме торможения двигателем давление масла преодолевает силу пружины 177a и подталкивает устройство с шариковой фиксацией в рабочее положение, чтобы формировать механическое соединение (фиг.38). Зазор 132 тормозного клапана между тормозным поршнем 160 и опорным башмаком 114b немного больше регулярного зазора выпускного клапана. По мере того как кулачок 230 вращается, небольшие выступы 232 и 233 тормозного кулачка подталкивают тормозной клапан 300a, чтобы открываться вследствие механического соединения. Нетормозной клапан 300b при этом закрывается вследствие промежутка 234 между винтом 110 регулирования зазора и поршнем 112 регулирования зазора. Нижняя часть увеличенного выступа 220 кулачка также открывает тормозной клапан 300a, а не нетормозной клапан 300b. Но верхняя часть увеличенного кулачка 220 должна действовать на траверсу 400 клапана, чтобы открывать оба из двух выпускных клапанов 300, поскольку промежуток 234 занимается посредством нижней части увеличенного выступа 220 кулачка. Следовательно, тормозной клапан 300a открывается раньше и закрывается позднее нетормозного клапана 300b. Возникает небольшой наклон 400 клапана, что создает неуравновешенную нагрузку на два выпускных клапана 300.
Средство 150 сброса здесь выполнено с возможностью разрешать проблему неуравновешенной нагрузки. Когда винт 110 регулирования зазора касается плеча поршня 112 регулирования зазора, промежуток 234 исключается, и проходной канал 113 в винте 110 регулирования зазора блокируется. Масло под тормозным поршнем 160 вытекает из жиклеров 196 и 197 под нагрузкой пружины 177a. Тормозной поршень 160 втягивается в отверстие 190 и отделяется от опорного башмака 114b. Тормозной клапан 300a должен возвращаться в седло 320 со временем закрытия, идентичным времени закрытия нетормозного клапана 300b. Если тормозной поршень 160 по-прежнему выдвинут без сброса, то тормозной опорный башмак 114b должен действовать на него, и тормозной клапан 300a должен закрываться намного позднее нетормозного клапана 300b. Когда коромысло 210 продолжает свое вращение против часовой стрелки после того, как клапаны 300 садятся, промежуток 234 заново формируется, и проходной канал 113 открывается так, что масло может повторно наполнять устройство с шариковой фиксацией. Тормозной поршень 160 должен быть полностью выдвинут во время IBC 225 кулачка перед небольшими выступами 232 и 233 тормозного кулачка, так что их движения могут быть переданы в тормозной клапан 300a, и цикл торможения двигателем повторяется. Следовательно, средство 150 сброса должно модифицировать профиль подъема клапана, сформированный посредством увеличенного выступа 220 кулачка, а не профиль, сформированный посредством небольших выступов 232 и 233 тормозного кулачка.
Фиг.39 показывает другую версию варианта осуществления на фиг.38 с другим средством 150 сброса. Поршень 166 сброса располагается с возможностью скольжения в траверсе 400 клапана ниже опорного башмака 114. Поршень 166 сброса, а также коромысло 210 смещаются к траверсе 400 клапана посредством пружины 198, чтобы предотвращать отсутствие совместного хода каких-либо компонентов механизма выпускного клапана. Проходной канал 167 для сброса также добавляется в траверсе 400 клапана, и более нет необходимости в дренажном жиклере в поршне 165 с шариковой фиксацией.
Когда требуется торможение двигателем, включается средство 50 управления (фиг.5A), позволяющее моторному маслу протекать в поршень 166 сброса и устройство с шариковой фиксацией через тормозной жидкостный контур, который дополнительно включает в себя проходной канал 197r в поршень 166 сброса. Давление масла преодолевает нагрузки пружины 198 и пружины 177a и подталкивает поршень 166 сброса и тормозной поршень 160 вверх, чтобы вращать коромысло 210 против часовой стрелки в направлении к кулачку 230. Тормозная система теперь находится во включенном или рабочем положении, как показано на фиг.39. Тормозной поршень 160 стопорится в пружинном стопорном кольце 176 с ходом 195, который занимает зазор или промежуток между опорным башмаком 114b и тормозным поршнем 160. Поршень сброса имеет ход 234r, соответствующий промежутку 234, который обнаруживается между толкателем 235 кулачка и кулачком 230, если тормозная система находится в отключенном положении. По мере того как кулачок 230 вращается, движение от небольших выступов 232 и 233 тормозного кулачка передается в выпускной клапан 300a через тормозной поршень 160, траверсу 400 клапана и универсальную контактную площадку 430 для работы в режиме торможения двигателем, поскольку тормозной поршень 160 выдвигается и механически фиксируется в рабочем положении посредством поршня 165 с шариковой фиксацией. Движение от небольших выступов 232 и 233 тормозного кулачка не передается в другой выпускной клапан 300b вследствие промежутка 234r между поршнем 166 сброса и траверсой 400 клапана. Масло под поршнем 166 сброса отталкивается через проходной канал 197r. В тормозном жидкостном контуре может требоваться аккумулятор для того, чтобы поглощать поток, закачанный посредством поршня 166 сброса.
После того как вращение кулачка входит в верхнюю часть увеличенного выступа 220 кулачка, поршень 166 сброса должен касаться траверсы 400 клапана и действовать на оба выпускных клапана 300a и 300b. Но до того как поршень 166 сброса касается траверсы 400 клапана, он открывает проходной канал 167 для сброса, поскольку высота 131 сброса меньше промежутка 234r. Масло под тормозным поршнем 160 сливается из канала 167, и тормозной поршень 160 втягивается в отверстие 190 под нагрузкой пружины 177a. Открытый тормозной выпускной клапан 300a должен возвращаться в седло 320, и означенная траверса 400 клапана должна быть выровнена. Неуравновешенная нагрузка отсутствует, когда поршень 166 сброса действует на траверсу 400 клапана и открывает оба выпускных клапана 300a и 300b посредством верхней части увеличенного выступа 220 кулачка. После того как клапаны 300 садятся, коромысло 210 должно продолжать вращаться против часовой стрелки, и поршень 166 сброса должен перемещаться вверх в траверсе 400 клапана под давлением масла, чтобы блокировать проходной канал 167 для сброса так, что масло может повторно наполняться и выталкивать устройство с шариковой фиксацией. Устройство с шариковой фиксацией должно быть полностью выдвинуто в рабочем положении во время IBC 225 кулачка перед небольшими выступами 232 и 233 тормозного кулачка, так что их движения могут быть переданы к тормозному клапану 300a, и цикл торможения двигателем повторяется.
Когда торможение двигателем не требуется, средство 50 управления выключается (фиг.5B), и небольшой (или вообще нулевой) объем масла подается в устройство с шариковой фиксацией. Когда поршень 166 сброса перемещается вниз и открывает проходной канал 167 для сброса, масло под устройством с шариковой фиксацией сливается, и тормозной поршень 160 втягивается в отверстие 190 под нагрузкой пружины 177a. Поршень 166 сброса смещается к траверсе 400 клапана посредством пружины 198, чтобы формировать промежуток 234 между толкателем 235 кулачка и кулачком 230, чтобы пропускать часть движения кулачка, т.е. из нижней части кулачка 230, включающей в себя выступы 232 и 233 тормозного кулачка. Два выпускных клапана 300 должны быть открыты посредством верхней части увеличенного выступа 220 кулачка через коромысло 210, поршень 166 сброса и траверсу 400 клапана. Втянутый тормозной поршень 160 не должен касаться опорного башмака 114b средства регулирования зазора тормозного клапана во время всего цикла вращения кулачка. Средство 100 активации моторного тормоза теперь находится в нерабочем положении и отключается от обычного режима работы двигателя.
Фиг.40A и 40B являются принципиальными схемами варианта осуществления устройства торможения двигателем, аналогичного варианту осуществления, показанному на фиг.39, за исключением того, что используется гидравлический поршень 160. Запорный шарик 170 используется для гидравлического замка, в то время как механизм сброса аналогичен механизму на фиг.39.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЛАСТЬ ОХВАТА
Из вышеприведенного описания очевидно то, что устройство торможения двигателем согласно вариантам осуществления настоящего изобретения имеет одно или более следующих преимуществ по сравнению с системами торможения двигателем предшествующего уровня техники:
(a) Устройство может быть установлено на всех типах двигателей;
(b) Устройство имеет гораздо меньшее время срабатывания (включения и выключения);
(c) Устройство передает силу или нагрузку при торможении двигателем через средство механического соединения, которое не имеет проблем высокой податливости и перегрузки, ассоциированные с гидравлическим средством, используемым посредством моторных тормозов предшествующего уровня техники;
(d) Устройство не имеет асимметричной нагрузки на клапаны или траверсу клапана, ассоциированной с некоторыми из моторных тормозов предшествующего уровня техники;
(e) Устройство имеет меньшее число компонентов, пониженную сложность и более низкую стоимость;
(f) Устройство имеет механизм задания зазора тормозного клапана и тем самым сниженные требования по технологическому допуску для компонентов моторного тормоза;
(g) Устройство является простым по конструкции, более надежным в работе и эффективным на всех частотах вращения двигателя; и
(h) Устройство не влияет на обычную характеристику двигателя.
Хотя вышеприведенное описание содержит множество особенностей, они должны рассматриваться не в качестве ограничений на объем изобретения, а, наоборот, в качестве пояснения примером его предпочтительных вариантов осуществления. Возможно множество других варьирований. Например, устройство торможения двигателем, раскрытое в данном документе, может применяться к двигателю с трубчатой штангой толкателя вместо двигателя с подвесным кулачковым валом. Оно может использовать один клапан для торможения двигателем вместо двух клапанов.
Кроме того, пружина 198, показанная на фиг.4A и других чертежах, может сидеть в других местоположениях или даже между двумя компонентами клапанного механизма двигателя, например между коромыслом 210 и траверсой 400 клапана, если сила пружины является достаточно большой для того, чтобы предотвращать отсутствие совместного хода компонентов клапанного механизма во время обычного режима работы двигателя, и является достаточно небольшой, чтобы обеспечивать активацию средства 100 активации моторного тормоза во время работы в режиме торможения двигателем. Пружина 198 также может иметь тип, отличный от спиральной пружины, например быть плоской или пластинчатой пружиной, волнистой пружиной или торсионной пружиной.
Кроме того, средство 100 активации моторного тормоза может управляться (включаться и выключаться) посредством других типов средства 50 управления, к примеру от выделенной гидросистемы, системы с общей топливной магистралью и пневмосистемы. Также, тарельчатый электромагнитный клапан может использоваться для того, чтобы заменять золотниковый клапан 51 средства 50 управления, как показано на фиг.5A и 5B.
Кроме того, профиль подъема клапана, проиллюстрированный на фиг.9, может отличаться. BGR-подъем 232v, CRB-подъем 233v и увеличенный подъем 220v главного клапана могут быть разделенными отдельными изгибами или соединенными друг с другом. Такт тормозного клапана может быть моторным тормозом со сбросом давления с CRB-изгибом 233v примерно в рамках ВМТ сжатия плюс BGR-изгиб 232v примерно в рамках НМТ впуска или другими типами торможения двигателем, к примеру тормозом с прокачкой и частичным циклом с практически постоянным подъемом клапана по всему ходу сжатия. Не должно быть подъема клапана во время большей части хода впуска так, что средство 100 активации моторного тормоза может быть изменено из втянутого положения в выдвинутое положение. Соответственно, небольшие выступы 232 и 233 кулачка, показанные на фиг.4A и других чертежах, могут комбинироваться, чтобы формировать один выступ кулачка с практически постоянным подъемом во время хода сжатия двигателя для тормоза с прокачкой и частичным циклом. Один выступ кулачка даже может быть выдвинут, чтобы соединяться с увеличенным выступом 220 кулачка. Теперь "один" выступ кулачка фактически является только переходным "уступом" к увеличенному выступу 220 кулачка. Подводя итог вышеупомянутому, кулачок содержит, по меньшей мере, один небольшой выступ, и, по меньшей мере, один небольшой выступ включает в себя тормоз с прокачкой и частичным циклом с постоянным подъемом.
Соответственно, объем изобретения должен быть определен не посредством проиллюстрированных вариантов осуществления, а посредством прилагаемой формулы изобретения и ее юридических эквивалентов.
Изобретение может быть использовано в двигателестроении, в частности в устройствах для перевода двигателя внутреннего сгорания с механизмом выпускного клапана и кулачком от обычного режима (20) работы двигателя на работу в режиме (10) торможения двигателем. Устройство содержит актуатор, имеющий тормозной поршень, интегрированный в механизм выпускного клапана, механизм регулирования зазора и контроллер для подачи регулирующей жидкости. Актуатор имеет нерабочее положение и рабочее положение. В нерабочем положении тормозной поршень втягивается, чтобы формировать промежуток между выпускным клапаном и кулачком, и отключается от обычного режима работы двигателя. В рабочем положении тормозной поршень выдвигается, чтобы открыть выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем. Механизм регулирования зазора тормозного клапана предназначен для регулирования промежутка, сформированного посредством втягивания тормозного поршня. Контроллер для подачи регулирующей жидкости предназначен для перемещения актуатора между нерабочим положением и рабочим положением. Раскрыт способ перехода двигателя от обычного режима (20) работы двигателя на работу в режиме (10) торможения двигателем. Технический результат заключается в уменьшении времени срабатывания устройства, упрощении конструкции и в повышении надежности работы устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 69 ил.
1. Устройство для перевода двигателя внутреннего сгорания от обычного режима работы двигателя на работу в режиме торможения двигателем, причем двигатель включает в себя механизм выпускного клапана, содержащий выпускной клапан и кулачок, при этом устройство содержит:
(a) актуатор, имеющий тормозной поршень, интегрированный в механизм выпускного клапана, причем актуатор имеет нерабочее положение и рабочее положение; при этом в нерабочем положении тормозной поршень втягивается, чтобы формировать промежуток между выпускным клапаном и кулачком, и отключается от обычного режима работы двигателя, а в рабочем положении тормозной поршень выдвигается, чтобы открыть выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем;
(b) механизм регулирования зазора тормозного клапана для регулирования промежутка, сформированного посредством втягивания тормозного поршня, и
(c) контроллер для подачи регулирующей жидкости для перемещения актуатора между нерабочим положением и рабочим положением.
2. Устройство по п.1, в котором кулачок содержит большой выступ кулачка и небольшой выступ кулачка, причем большой выступ кулачка формирует профиль большого подъема клапана, содержащий нижнюю часть и верхнюю часть, при этом нижняя часть имеет высоту, приблизительно идентичную высоте подъема клапана, сформированного посредством небольшого выступа кулачка, и верхняя часть имеет профиль, приблизительно идентичный профилю регулярного подъема клапана для обычного режима работы двигателя.
3. Устройство по п.2, дополнительно содержащее механизм сброса для модификации профиля большого подъема клапана, при этом во время верхней части профиля большого подъема клапана механизм сброса расфиксирует актуатор из рабочего положения в нерабочее положение и сбрасывает профиль большого подъема клапана к регулярному профилю подъема клапана.
4. Устройство по п.3, в котором механизм сброса содержит сливной жиклер и поршень сброса, при этом поршень сброса является подвижным между положением для подачи и положением для слива; причем в положении для подачи поршень сброса закрывает сливной жиклер и позволяет регулирующей жидкости перемещать тормозной поршень из нерабочего положения в рабочее положение, а в положении для слива поршень сброса открывает сливной жиклер и сливает регулирующую жидкость, чтобы позволять тормозному поршню перемещаться из рабочего положения в нерабочее положение.
5. Устройство по п.1, в котором кулачок является регулярным кулачком выпускного клапана, который формирует регулярный подъем клапана для обычного режима работы двигателя, при этом устройство включает в себя тормозной кулачок, который содержит выступ тормозного кулачка для работы в режиме торможения двигателем.
6. Устройство по п.1, в котором актуатор дополнительно содержит устройство ограничения движения для управления перемещением тормозного поршня между втянутым положением и выдвинутым положением.
7. Устройство по любому из пп.1-6, в котором актуатор включает в себя устройство с шариковой фиксацией, которое имеет, по меньшей мере, два шарика, поршень с шариковой фиксацией и тормозной поршень; причем устройство с шариковой фиксацией является подвижным между нерабочим положением и рабочим положением; при этом в нерабочем положении тормозной поршень втягивается, и устройство с шариковой фиксацией расфиксируется и отталкивается, чтобы расцепляться от выпускного клапана; в рабочем положении тормозной поршень выдвигается, и устройство с шариковой фиксацией фиксируется, чтобы формировать соединение между выпускным клапаном и кулачком для передачи движения и нагрузки на выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем.
8. Устройство по любому из пп.1-6, в котором актуатор включает в себя устройство скольжения поршней, которое имеет тормозной поршень, интегрированный в механизм выпускного клапана, причем тормозной поршень является подвижным между нерабочим положением и рабочим положением; при этом в нерабочем положении тормозной поршень втягивается и расцепляется от выпускного клапана; а в рабочем положении тормозной поршень выдвигается, чтобы формировать соединение между выпускным клапаном и кулачком для передачи движения и нагрузки на выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем.
9. Устройство по любому из пп.1-6, в котором актуатор включает в себя устройство с кривошипом, которое содержит штифт, поршень с фиксацией и тормозной поршень; причем устройство с кривошипом является подвижным между нерабочим положением и рабочим положением; при этом в нерабочем положении тормозной поршень втягивается, и устройство с кривошипом расфиксируется и разъединяется от выпускного клапана; а в рабочем положении тормозной поршень выдвигается, и устройство с кривошипом фиксируется, чтобы формировать соединение между выпускным клапаном и кулачком для передачи движения и нагрузки на выпускной клапан для работы в режиме торможения двигателем.
10. Устройство по любому из пп.1-6, в котором тормозной поршень интегрируется с траверсой выпускного клапана механизма выпускного клапана.
11. Устройство по любому из пп.1-6, в котором тормозной поршень интегрируется с коромыслом выпускного клапана механизма выпускного клапана.
12. Устройство по п.1, дополнительно содержащее опорный механизм для предотвращения отсутствия совместного хода механизма выпускного клапана, вследствие промежутка между выпускным клапаном и кулачком, причем опорный механизм содержит опорную пружину.
13. Устройство по п.1, в котором контроллер содержит электрогидромеханическую систему, которая содержит жидкостный контур и регулятор потока, при этом жидкостный контур формируется в актуаторе, и двигатель и регулятор потока используются для подачи и прекращения подачи регулирующей жидкости в актуатор через жидкостный контур.
14. Устройство по п.13, в котором регулятор потока содержит трехходовой электромагнитный клапан или двухходовой электромагнитный клапан.
15. Устройство по п.14, в котором трехходовой электромагнитный клапан содержит:
(a) спиральную структуру для управления включенными и отключенными положениями клапана регулирования расхода;
(b) впускной порт, выпускной порт и выходной порт;
(c) корпус клапана, имеющий первое отверстие, сообщающееся с впускным портом, второе отверстие, сообщающееся с выпускным портом, и третье отверстие, сообщающееся с выходным портом, смежным со спиральной структурой, причем первое отверстие соединяется с вторым отверстием, а второе отверстие соединяется с третьим отверстием;
(d) первый подвижный элемент клапана, смонтированный в первом отверстии и разделяющий впускной порт и выпускной порт;
(е) второй подвижный элемент клапана, смонтированный в третьем отверстии и разделяющий выпускной порт и выходной порт;
(f) соединитель, расположенный во втором отверстии между первым подвижным элементом клапана и вторым подвижным элементом клапана; и
(g) штифт для активации, при этом, когда клапан регулирования расхода находится во включенном положении, штифт для активации подталкивает второй подвижный элемент клапана, чтобы закрывать поток из выпускного порта в сливной порт, и при этом через соединитель штифт для активации подталкивает первый подвижный элемент клапана, чтобы открывать поток из впускного порта в выпускной порт.
16. Устройство по п.15, в котором каждый из первого подвижного элемента клапана и второго подвижного элемента клапана содержит цилиндрический корпус или шарик.
17. Устройство по п.15 или 16, в котором соединитель между первым подвижным элементом клапана и вторым подвижным элементом клапана содержит плунжер или направляемый штифт и имеет одно из следующих соединений с первым подвижным элементом клапана и вторым подвижным элементом клапана:
(a) соединитель соединяется только с первым подвижным элементом клапана;
(b) соединитель соединяется только со вторым подвижным элементом клапана;
(c) соединитель соединяется как с первым подвижным элементом клапана, так и со вторым подвижным элементом клапана;
(d) соединитель не соединяется ни с первым подвижным элементом клапана, ни со вторым подвижным элементом клапана.
18. Способ перехода двигателя внутреннего сгорания от обычного режима работы двигателя на работу в режиме торможения двигателем, причем двигатель имеет механизм выпускного клапана, содержащий выпускной клапан и кулачок, при котором:
(a) обеспечивают актуатор, содержащий тормозной поршень, интегрированный в механизм выпускного клапана, причем актуатор имеет нерабочее положение и рабочее положение; при этом в нерабочем положении тормозной поршень втягивается, чтобы формировать промежуток между выпускным клапаном и кулачком, и отключается от обычного режима работы двигателя, а в рабочем положении тормозной поршень выдвигается, чтобы образовывать соединение между выпускным клапаном и кулачком;
(b) обеспечивают механизм регулирования зазора тормозного клапана для регулирования промежутка, сформированного посредством втягивания тормозного поршня;
(c) обеспечивают контроллер для подачи регулирующей жидкости для перемещения актуатора между нерабочим положением и рабочим положением;
(d) включают контроллер и подают регулирующую жидкость в актуатор;
(e) перемещают актуатор из нерабочего положения в рабочее положение, занимают промежуток и формируют соединение между выпускным клапаном и кулачком;
(f) передают движение от кулачка к выпускному клапану.
19. Способ по п.18, при котором дополнительно:
(a) выключают контроллер;
(b) перемещают актуатор из рабочего положения в нерабочее положение и формируют промежуток между выпускным клапаном и кулачком; и
(c) пропускают часть движения от кулачка при передаче оставшейся части движения от кулачка к выпускному клапану.
20. Способ по п.18, при котором дополнительно:
(а) обеспечивают механизм сброса, который содержит сливной жиклер, поршень сброса, расположенный с возможностью перемещения между положением для подачи и положением для слива, и ограничитель поршня сброса;
(b) включают контроллер и подают регулирующую жидкость в поршень сброса и тормозной поршень;
(c) помещают поршень сброса в положение для подачи и закрывают жиклер слива;
(d) перемещают тормозной поршень из нерабочего положения в рабочее положение;
(e) открывают выпускной клапан посредством кулачка;
(f) прекращают движение поршня сброса посредством ограничителя поршня сброса, тогда как выпускной клапан продолжает перемещаться до пикового подъема;
(g) изменяют положение поршня сброса из положения для подачи на положение для слива и открывают сливной жиклер, чтобы сливать регулирующую жидкость для тормозного поршня;
(h) перемещают тормозной поршень из рабочего положения в нерабочее положение; и
(i) сбрасывают выпускной клапан с профиля подъема клапана, сформированного посредством кулачка, к предварительно определенному меньшему профилю подъема клапана.
| WO 9706355 A1, 20.02.1997 | |||
| US 5146890 A, 15.09.1992 | |||
| US 6244257 B1, 12.06.2001 | |||
| US 6415752 B1, 09.07.2002 | |||
| US 6189504 B1, 20.02.2001 | |||
| СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ В ПРИМЕНЕНИИ К ЧЕТЫРЕХТАКТНОМУ ПОРШНЕВОМУ ДВИГАТЕЛЮ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 1996 |
|
RU2145384C1 |
| УСТРОЙСТВО МОТОРНОГО ТОРМОЗА 4-ТАКТНОГО ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2004 |
|
RU2301370C2 |
