专利名称：控制排气压力的设备和方法
技术领域：
本发明的实施例涉及控制内燃气中的排气压力的设备和方法。
背景技术：
经过内燃机的排出气体的流控制已经被使用，从而提供车辆发动机制动。发动机 制动可包括排气制动(exhaust brake)、减压型发动机制动、放气型发动机制动(bleeder type engine brake)、和/或它们的任何组合。这些制动方式的基本原理是利用由发动机 的往复活塞产生的压缩气体以迟滞活塞的移动，并因而有助于制动发动机所连接的车辆。公知排气制动有助于制动车辆。排气制动可在包括排气歧管的排气系统中产生增 加的排气回压，这是通过在排气歧管的下游在排气系统中产生限制装置而出现。这种限制 装置的形式可以是涡轮增压器、可开关的蝶阀、或者部分地或完全地阻塞排气系统的任何 其它装置。通过增加排气歧管中的压力，排气制动在排气冲程的结束处增加发动机气缸中的 残余气缸压力。气缸中增加的压力反过来增加活塞在随后它们的上冲程(up-stroke)中所 经受的阻力。对于活塞的增加的阻力导致了制动车辆的传动链，其中所述传动链可借助于 曲柄轴连接至活塞。在某些公知的车辆制动系统中，已经提供了排气制动装置，从而排气系统中的限 制装置完全在恰当的位置或不恰当的位置。这些排气制动装置在排气制动时可产生与发动 机的速度(RPM)成比例的制动级别。发动机速度越快，则排气歧管和气缸中的气体的压力 就越大。较高的压力导致对于活塞在气缸中的上冲程增加的阻力，并因而增加的制动。因为排气系统和发动机不可经受无限的压力级别，所以许多系统包括排气制动限 制装置，它们被构造成，它们以额定最大发动机速度的操作将不在排气系统和/或发动机 中产生超过压力极限的不可接受的高压。然而，在低于额定最大发动机速度的发动机速度 上，这些排气制动限制装置可产生低于所需的压力。结果，在额定最大发动机速度以下可出 现差于最佳的制动。在某些公知的车辆制动系统中，排气制动装置已经提供有蝶阀，其中，在所述蝶阀 中形成有固定尺寸的开口或孔口。在阀关闭时，孔口提供经过所述阀的排出气体流道。孔 口的尺寸可设置成，在额定最大发动机速度，孔口允许从阀的上游侧足够的压力释放，从而 排气压力并不超过对于发动机的压力极限。图1是曲线图，示出了对于具有阀与孔口的排 气致动系统的迟滞功率和回压与发动机速度(RPM)。曲线图还示出了在发动机速度的一定范围内，对于特定发动机的排气压力极限与目标迟滞功率。应该理解的是，图1仅仅是出于 示意性的目的，并且例如，对于迟滞功率和排气回压的相对值可取决于诸如车辆发动机的 性能规格的不同的因素而变化。参看图1，在排气制动装置被启动时，蝶阀关闭，并且在阀的下游产生排气压力。如 果排气制动装置在无孔口的情况下或者在孔口处于完全关闭位置(关闭的孔口)的情况下 操作时，则可导致增加的排气压力以及相应增加的迟滞功率。在发动机速度的中间范围的 低速处(如图1中大体所示的粗竖直线的左侧)，具有关闭的孔口的排气制动装置产生低于 发动机压力极限的排气回压。然而，在较高的发动机速度处(如图1中大体所示的粗竖直 线的右侧)，完全关闭孔口位置的排气制动装置可产生不可接受的高排气压力。在排气制动 装置在孔口处于打开位置的情况下(固定孔口)操作时，所产生的排气回压保持低于压力 极限，甚至在较高的发动机速度时。然而，因为产生较低的排气压力，所以可获得小于最佳 的迟滞功率。因而，所需要的是适于通过以下方式优化发动机迟滞功率的排气制动系统和 方法，将排气压力大致在排气压力极限附近维持在较高的发动机速度，而并不超过该极限。在某些公知的车辆制动装置中，排气制动装置已经提供有可变的限制装置。这些 可变的限制装置被构造成，它们的操作取决于预定的回压级别，而不取决于额定最大速度。 因为限制装置并不取决于额定最大速度，所以在低于该速度时可出现改进的制动。一些可变的限制排气制动系统可包括弹簧装载式泄压阀，其中所述泄压阀可操作 成仅仅在规定的回压达到时允许排出气体沿旁通流道流动。在规定的回压达到时，压力克 服阀弹簧的力，并且打开阀以释放压力。然而，在阀打开时，气体流经阀可在阀的附近产生 局部动态压降。该压降可使得阀过早关闭、或者迅速地关闭并且然后重新打开。结果，不可 容易地维持排气回压的期望的级别，并且不可获得期望级别的制动。本发明的实施例可提供控制内燃机中的排气压力的设备和方法。本发明的一些实 施例可提供受控制的排气回压，以优化一个或多个发动机阀(气门)事件，例如发动机制 动。本发明的一些实施例可不受控制排气压力的装置上的动态压力的影响而控制排气回 压。本发明的实施例的优点在说明书中部分地提出，部分地，本领域技术人员通过说明书和 /或本发明的实践将清楚。
发明内容
针对上述挑战，申请人已经开发出用于控制内燃机中的排气压力的革新的设备和 方法。在发动机中，其中所述发动机具有排气歧管、安置在排气歧管下游的阀、用于控制排 气歧管中的压力的压力控制装置以及用于致动所述压力控制装置的致动装置，本发明的方 法的一个实施例可包括以下步骤关闭所述阀；在所述排气歧管内产生排气压力；以基本 上不受作用在所述压力控制装置上的压力的影响的方式，将力施加至所述致动装置；致动 所述压力控制装置；并且控制所述排气歧管中排气压力的级别。申请人:还开发出控制发动机中的排气压力的方法，其中所述发动机具有排气歧 管、安置在所述排气歧管下游的阀、用于控制所述排气歧管中的压力的压力控制装置、以及 用于致动所述压力控制装置的致动装置。在一个实施例中，所述方法包括以下步骤关闭所 述阀；将排气压力施加至压力控制装置，通过所述排气压力作用在所述压力控制装置上的 力是沿大致与所述压力控制装置的致动方向垂直的方向；将力施加至所述致动装置，而力基本上不受所述压力控制装置上压力的影响；致动所述压力控制装置；并且控制所述排气 歧管中排气压力的级别。申请人:已经开发出控制发动机中排气压力的方法，其中所述发动机具有排气歧 管、安置在所述排气歧管下游的阀、用于控制所述排气歧管中的压力的压力控制装置；以及 用于致动所述压力控制装置的致动装置。在一个实施例中，所述方法包括以下步骤关闭所 述阀；在所述排气歧管中产生排气压力；将排气压力施加至所述压力控制装置，其中，通过 所述排气压力作用在所述压力控制装置上的力是沿大致与所述压力控制装置的致动方向 垂直的方向；将排气压力施加至所述致动装置；并且根据所述排气压力致动所述压力控制
直ο申请人:已经开发出控制发动机中排气压力的方法，其中所述发动机具有排气歧 管；安置在所述排气歧管中的阀，在所述阀中形成有孔口 ；以及用于控制经过所述阀孔口 的流通面积的流通面积控制装置。在一个实施例中，所述方法包括以下步骤关闭所述阀； 在所述排气歧管中产生排气压力；将所述排气压力施加至所述流通面积控制装置；根据所 述排气压力，控制经过所述阀孔口的流通面积的大小；并且控制所述排气歧管中排气压力 的级别。申请人:已经开发出用于控制具有排气歧管的内燃机中的排气压力的设备，所述设 备包括安置在所述排气歧管中的阀，所述阀适于绕旋转轴线旋转；与所述旋转轴线共轴 线地、形成在所述阀中的阀孔；用于控制所述排气歧管中的压力的压力控制装置，所述压力 控制装置安置在所述阀孔中；以及用于致动所述压力控制装置的致动装置。申请人:已经开发出用于控制具有排气歧管的内燃机中的排气压力的设备，所述设 备包括安置在所述排气歧管中的阀；用于控制所述排气歧管中的压力的压力控制装置， 所述压力控制装置安置在所述阀中；以及用于致动所述压力控制装置的致动装置，作用在 所述致动装置上的排气压力提供致动所述压力控制装置所需的大致所有力。申请人:已经开发出用于控制内燃机中排气压力的设备，所述设备包括壳体；安 置在所述壳体中的阀；形成在所述阀中的孔口，所述孔口限定经过所述阀的气体流道；可 滑动地安置在形成在所述阀内的阀孔中的轴，所述轴可在第一位置与第二位置之间移动， 其中在所述第一位置，基本上防止气体流经所述孔口，在所述第二位置，允许气体流经所述 孔口 ；以及用于致动所述轴的装置。应该理解的是，前述大致说明以及以下详细说明这两者仅仅是示意性和说明性 的，并且并不限制所要求保护的本发明。结合在此参看的并且构成说明书一部分的附图示 出了本发明的特定实施例，并且与详细的说明一起，解释了本发明的原理。
为了有助于理解本发明，在附图中标出附图标记，其中相同的附图标记指的是相 同的元件。附图仅仅是示意性的，并且不应该被认为是限制了本发明。图1是曲线图，示出了对于示意性排气制动系统的迟滞功率和排气压力与发动机 速度的关系。图2是根据本发明实施例的发动机气缸、排气系统以及排气压力控制系统的示意 性剖视图。
图3是根据本发明第一实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图；图4是具有气动阀动器的、如图3所示的系统的示意性剖视图。图5是如图3所示系统的顶侧剖视图，示出了阀孔中的轴结构。图6是根据本发明第二实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。图7是根据本发明第三实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。图8是根据本发明实施例的铰链销组件放大示意性剖视图。图9是根据本发明第四实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。图10是根据本发明第五实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。图11是根据本发明第六实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。图12是根据本发明第七实施例的排气压力控制系统的示意性剖视图。
具体实施例方式现在详细参看本发明的实施例，它们的实例在附图中示出。参看图2，车辆发动机 20可包括气缸30，在所述气缸中，活塞35可往复运动以提供进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程 和排气冲程。预期的是，发动机20适合于四冲程和/或两冲程发动机应用。在气缸30的 顶部，至少设有一个进气阀32和一个排气阀34。进气阀32和排气阀34可打开和关闭，以 分别提供与进入通道22和排气通道M的连通。排气通道M可与排气歧管沈连通，其中 所述排气歧管还具有来自其它排气通道(未示出)的输入。在排气歧管沈的下游，可设有 安置在壳体110中的排气限制装置100。用于控制排气歧管沈中的压力的装置120可安置 在壳体110中。在一个实施例中，压力控制装置120可包括形成在排气限制装置100中的 孔口，排出气体可流经所述孔口。排气限制装置100可选择性地被致动，以限制排出气体从歧管的流动。致动器200 可在打开位置与关闭位置(如图2所示)之间移动排气限制装置100，其中在所述打开位 置，气体基本上被允许从歧管流动，在所述关闭位置，基本上限制气体从歧管流动。预期的 是，在本发明的一些实施例中，越过排气限制装置100的边缘可出现一些泄漏。在排气限制 装置100处于其关闭位置时，在歧管中可产生排气回压。歧管和/或发动机气缸中的增加 的排气压力可与活塞相反地作用，并有助于迟滞车辆。通过压力控制装置120可控制排气 回压的级别，从而排气压力大致维持在对于发动机的排气压力极限附近，而不超过该极限， 并且由系统所提供的迟滞功率被优化。在一个实施例中，排气回压的级别可通过控制经过 阀孔口 120的流通面积的尺寸而被控制。经过阀孔口 120的流通面积的尺寸越大，则允许 越多气体流经孔口，因而减小歧管中排气回压的级别。经过阀孔口 120的流通面积的尺寸 越小，则允许越少气体流经所述孔口。可根据施加至压力控制装置120或用于致动压力控制装置的装置(未示出)的致 动力而控制排气压力。在本发明的一个实施例中，致动力可包括排气歧管压力。在可选的 实施例中，预期的是，致动力可通过以下一个或多个因素被提供排气歧管压力、来自压力 源的受控的压力、机械力、电子-机械力、电机和/或任何其它合适的致动力。致动力施加至压力控制装置120(或用于致动压力控制装置的装置)的面积优选 不同于排出气体流并且相应地排气压力被控制的面积。在这种方式中，基本上不受作用在 压力控制装置上的压力的影响，致动力可施加至压力控制装置120(或用于致动压力控制装置的装置)。例如，阀孔口流通面积以及相应的排气回压的级别可基本上不受由于气体流 经孔口而出现的动态压力的影响而被控制。参看图3，将详细说明用于控制排气压力的系统10的第一实施例。系统10包括安 置在壳体110中的阀100。壳体110可固定至诸如排气歧管(未示出)的发动机部件。阀 100适于在打开位置与关闭位置(如图3所示)之间移动。在打开位置，阀100基本上允许 气体(沿图3中的箭头1所示的方向)通过壳体110从阀的上游侧2流至阀的下游侧3。 在关闭位置，阀100基本上限制气体流动经过壳体110。在这种方式中，在阀100处于其关 闭位置时，在阀的上游在歧管中可产生排气压力。在本发明的一个实施例中，阀100包括蝶阀。阀100例如可包括对中的蝶阀，和/ 或偏置的蝶阀。适于控制气体流经壳体110的其它阀被认为符合在本发明的范围内。阀100可操作性连接至阀动器200。阀动器200适于在壳体110内在打开位置与关 闭位置之间选择性转动阀100，其中在所述打开位置，阀100基本上允许气体流经壳体110， 而在所述关闭位置，阀100基本上限制气体流经壳体110。在一个实施例中，阀100可连接 至衬套构件115，其中所述衬套构件固定装配在壳体110中。随着阀在壳体110内旋转，所 述衬套构件115可引导阀100。在本发明的一个实施例中，阀100可通过固定装置220连接至阀动器轴210。固定 装置220可包括螺钉、铆钉或适于将阀100固定至阀动器轴210的其它合适的装置。阀动器 200适于旋转阀动器轴210，所述阀动器轴反过来在阀的打开与关闭位置之间旋转阀100。在图4中示出了阀动器200的一个实施例。在一个实施例中，阀动器200可包括 气动致动器。气动致动器200可包括固定至隔热罩232的活塞230、活塞杆234以及杆件 236。在气动活塞230例如通过电机(未示出)被致动时，活塞杆234从活塞230向外横向 移动，同时使得杆件236枢转。活塞杆234与杆件236的移动使得阀动器轴210将阀100 旋转并移动到其关闭位置。其它合适的阀动器200，例如液压致动器、电致动器和/或用于 旋转阀动器轴210的其它合适的装置被认为属于本发明的范围内。重新参看图3，在阀100中形成孔口 120。在阀100处于其关闭位置时，孔口 120 限定了这样的开口，通过该开口，气体可从阀100的上游侧2流至阀的下游侧3。如图3所 示的孔口 120的尺寸、形状和方位仅仅是出于示意性的目的。在不脱离本发明的范围的前 提下，孔口 120可包括气体可流经其的任何合适的结构。孔135优选与阀100的旋转轴线 共轴线地形成在阀100中，如图3所示。阀孔135安置成，孔135与孔口 120相交。在一个 实施例中，孔口 120可大致垂直于阀孔135被形成。轴130安置在阀孔135中。轴130适于在阀孔135中沿上下方向沿轴向移动。轴 130可在阀孔135中向上行进至这样的位置，其中，轴130在孔中延伸到孔口 120之上，如图 3所示。在该位置，轴130基本上阻塞气体流经孔口 120。轴130在阀孔135中可向下行进 至这样的位置，其中，轴在孔中延伸到孔口 120之下。在该位置，气体流经孔口 120并未由 轴130阻塞。轴130可在所述轴位于孔口 120之上的位置与所述轴位于所述孔口之下的位 置之间移动。在这种方式中，轴130适于控制经过孔口 120的流通面积的尺寸，并且控制气 体流经孔口 120，并且相应地控制排气压力的级别。参看图5，在本发明的一个实施例中，轴130可安置在阀孔135中，从而轴130可在 孔中沿轴向移动，并且还适于在阀孔中稍微沿横向移动。在排出气体作用在轴130上时，轴可在阀孔135中沿横向移动，从而轴密封孔口 120的后侧，同时防止气体从阀的上游侧2流 至下游侧3。因为轴130不可紧贴地装配在阀孔135中，这种结构还可防止污染物聚集在轴 上，这可造成轴的粘附。重新参看图3，该轴130操作性连接至活塞140，其中所述活塞可滑动地安置在形 成在活塞壳体144内的孔142中。活塞140适于响应于致动力而在活塞孔142内沿上下方 向沿轴向移动。活塞140在活塞孔142内的移动使得轴130在阀孔135内相应的向上或向 下运动。在这种方式中，轴130与活塞140的运动大致垂直于排出气体流的方向。在一个 实施例中，活塞壳体144可通过诸如螺钉或铆钉的一个或多个固定装置146被固定至壳体 110。在一个实施例中，一个或多个密封环148可密封地接合活塞壳体144和壳体110。弹簧150可在活塞孔142中沿向上的方向推压活塞140。在一个实施例中，弹簧 150可将活塞140推压至这样的位置，即轴130在阀孔135内延伸到孔口 120上方，如图3 所示。在这种方式中，轴130可被推压到这样的位置，即轴基本上阻塞气体流经孔口 120。 弹簧推压力可适合于任何预定的级别。优选地，弹簧推压力可等于或稍微小于由发动机的 排气压力极限所提供的力。在本发明的一个实施例中，活塞140的向下行程可通过安置在活塞140下方的可 调节的螺钉160被限制。可调节的螺钉160延伸通过螺纹板162，并且进入活塞孔142中， 并且利用锁定螺母164被固定就位。锁定螺母164可被调节，以将螺钉160在活塞孔142 内延伸至期望的距离。螺钉160在活塞孔142内延伸得越深，则活塞140沿向下的方向行 进的距离就越短，并且相应地，轴130在阀孔135内沿向下的方向行进的距离就越短。活塞 140的向上行程可通过固定在活塞壳体144内的固定上侧止挡块166被限制。在本发明的可选实施例中，如图6所示，活塞的向下行程可不用可调节的螺钉160 而被限制。弹簧座152的位置可以被调节，以调节其在活塞孔142中的位置，并且相应地调 节弹簧150的负载。轴130以及相应的活塞140的向上行程可通过连接至轴135的凸块 136被限制。随着活塞140与轴130向上行进，凸块136可接触衬套115，因而防止进一步 向上行程。形成在阀壳体110中的回压端口 112可提供阀的上游侧2与活塞140之上的活塞 孔142之间的连通。在阀100处于其关闭位置时，在阀的上游侧2中可产生排气回压。该 压力可通过回压端口 112与阀孔142连通，并可作用在活塞140上。在排气压力足以克服 弹簧150的推压时，压力可使得活塞140在活塞孔142内向下行进。活塞140的向下的移 动反过来使得轴130在阀孔135内向下移动。随着轴130向下移动，经过孔口 120的流通 面积可增加。结果，更多的气体被允许从阀的上游侧2通过孔口 120流至阀的下游侧3。随 着更多的气体被允许从阀100的上游侧2流动，可减小排气歧管中的排气回压的级别。在本发明的一个实施例中，如图7所示，系统10还可包括形成在阀100中位于孔 口 120上方的通气孔125。通气孔125优选与阀孔135相交，并且可在阀孔135与阀的下 游侧3之间提供连通。通气孔125可有助于轴130在阀孔135内行进。随着轴130在活塞 弹簧150的推压作用下在阀孔135内向上移动，孔内轴上方的压力可通过通气孔135泄出。 由于较少的压力作用在轴130的顶部上，所以轴130可返回至其被推压的位置，在该位置， 轴更加迅速地阻塞孔口 120。在本发明的一个实施例中，系统10还可包括用于将轴130固定至活塞140的铰链销组件170。在图8中示出了铰链销组件170的放大的示意图。铰链销组件170可包括安 装在从活塞140延伸的两个凸缘174之间的铰链销172。铰链销172可通过形成在轴130 的下侧端部中的销孔174被松散地装配。铰链销172在销孔174内的松散的装配可允许轴 130稍微绕铰链销旋转。这种布置结构可有助于轴130在阀孔135内的对正。重新参看图3，在本发明的一个实施例中，系统10还可包括稳定销180，所述稳定 销固定至活塞壳体144，并且延伸进入活塞孔142的上侧端部中。稳定销180可通过形成在 轴130中的凹槽132被接收。稳定销180和凹槽132可设置成，轴130沿轴向在阀孔135 内的上下移动并不受销180影响。稳定销180可大致防止轴130的旋转。在这种方式中， 随着阀100在壳体110内旋转，轴130可保持固定。现在将参看图3和4说明系统10的操作。系统10的操作将结合制动操作被说明。 然而，预期的是，例如在诸如EGR的其它发动机操作过程中可使用该系统。在需要制动操作 时，控制信号可提供至致动活塞230的电机(未示出)。在活塞230被致动时，活塞杆234 从活塞230向外横向移动，同时使得杆件236枢转。活塞杆234与杆件236的移动使得阀 动器轴210旋转。阀动器轴210的旋转使得阀100在壳体110内旋转到关闭位置。在该位 置点，轴130在阀孔135内通过活塞弹簧150被向上推压至这样的位置，在该位置，轴130 延伸到孔中位于孔口 120上方。在该位置，轴130基本上阻塞气体流经孔口 120。随着阀100旋转至其关闭位置，在阀100的上游侧3上在排气歧管中可产生排气 回压。该压力可通过回压端口 112与阀孔142连通，并且与弹簧150的推压力相反而作用 在活塞140上。在排气回压的级别等于或稍微大于弹簧150的推压力时，压力可使得活塞 140在活塞孔142中向下行进。因为将致动力提供在活塞140(回压端口 11 上的面积与 流被控制的面积(孔口 120)不同，所以由排气压力所提供的致动力作用在活塞140上，而 基本上不受由气体流经孔口 120所产生的动态压力的影响。活塞140的向下移动反过来使 得轴130在阀孔135内向下移动。随着轴130向下移动，经过孔口 120的流通面积可增加。 结果，更多的气体可被允许从阀的上游侧2通过孔口 120流至阀的下游侧3。因为更多的气 体被允许从阀100的上游侧2流动，所以可减小排气歧管中排气回压的级别。在排气压力 的级别等于或稍微小于弹簧150的推压力时，弹簧150使得活塞140在活塞孔内向上移动。 这反过来使得轴130在阀孔135内向上移动，并且减小了孔口流通面积的尺寸。在这种方 式中，排气回压的级别可大致维持在发动机的排气压力极限的级别附近，并且可以被控制， 从而优化发动机迟滞功率。在图9中示出了本发明的另一实施例，在其中，相同的附图标记代表不同实施例 中的相同的元件。如图9所示的实施例可在没有回压端口 112的情况下操作。系统10可包 括形成在活塞壳体144中位于活塞140上方的进入端口 141。进入端口 141提供了流体压 力源300与活塞140上方的活塞孔142之间的连通。流体压力源300可提供空气压力、液压 流体压力、和/或可与阀孔142连通的任何其它合适的压力。在一个实施例中，流体压力源 300可包括通常在重型卡车上的压缩空气供应装置。可在压力源300与活塞孔142之间设 置调压器325。调压器可被用于将由压力源所供应的压力级别(例如，100至120psig)减 小至预定的压力级别，其可包括发动机的排气压力极限的级别上的或附近的压力(例如， 60 至 65psig) ο压力源300适于提供这样的压力(通过调压器325减小至预定的压力级别)，所述压力可通过进入端口 141与阀孔142连通，并且与弹簧150的推压力相反而作用在活塞140 上，同时使得活塞140在活塞孔142内向下行进。活塞140的向下移动反过来使得轴130 在阀孔135内向下移动。随着轴130向下移动，可增加经过孔口 120的流通面积。结果，更 多的气体可被允许从阀的上游侧2通过孔口 120流至阀的下游侧3。因为更多的气体被允 许从阀100的上游侧2流动，所以可减小排气歧管中排气回压的级别。压力源300可根据从发动机控制模块(ECM) 350接收的信号将压力提供至活塞孔 142。ECM 350可包括计算机，并且可连接至位于诸如发动机气缸和/或排气歧管的合适的 发动机部件中的一个或多个传感器。ECM 350可确定合适的时间，以将压力提供或不提供至 活塞孔142。在这种方式中，排气回压的级别可大致维持在发动机的排气压力极限的级别附 近，并且可以被控制，从而优化发动机迟滞功率。在图10中示出了本发明的另一实施例，在其中，相同的附图标记代表不同实施例 中的相同的元件。如图10所示的系统与如图9所示的系统类似。进入端口 141可设置在 活塞140下方，并且系统可未设有弹簧150。压力源适于提供压力，所述压力可通过调压器 325被减小至预定的级别。在一个实施例中，压力源300可将恒定的压力提供至活塞孔142。 压力可作用在活塞140上，同时在孔142内向上推压活塞，从而孔口 120通过轴130被阻塞。 在系统被致动并且阀100关闭时，阀上游的排气压力增加。如果排气压力小于通过进入端 口 141供应至活塞孔142的压力，则轴130保持在封闭孔口 120的位置。在排气压力等于 或稍微大于供应至孔的压力时，轴130的位置将调整，以增加经过孔口 120的流通面积，同 时减少排气压力级别，直至所述排气压力级别等于供应的压力。在这种方式中，排气回压的 级别可大致维持在发动机的排气压力极限的级别附近，并且可被控制，从而优化发动机迟 滞功率。在图11中示出了本发明的另一实施例，在其中，相同的附图标记代表不同实施例 中的相同的元件。系统可包括设置在活塞140上方的第一进入端口 141和设置在活塞140 下方的第二进入端口 143。在调压器325与第一和第二进入端口之间可设置比例阀330。比 例阀330适于通过第一进入端口 141将第一压力提供至孔，并通过第二进入端口 143将第 二压力提供至孔。在第一压力大于第二压力时，活塞140上的合成压力差可使得活塞在活 塞孔内向下移动，这反过来使得轴130向下移动。在第一压力小于第二压力时，活塞140上 的合成压力差可使得活塞在活塞孔内向上移动，这反过来使得轴130向上移动。在这种方 式中，活塞140的位置可通过比例阀330被控制。图12示出了本发明的另一实施例，在其中，相同的附图标记代表不同实施例中的 相同的元件。系统10可包括形成在阀100中的多个孔口 120。在一个实施例中，如图12所 示，系统可包括四(4)个孔口 120。在阀100处于关闭位置时，每个孔口 120限定对应的开 口，通过所述开口，气体可从阀100的上游侧2流至下游侧3。共同地，孔口 120产生经过 阀100的流通面积。如图12所示的孔口 120的数量仅仅是出于示意性的目的。在不脱离 本发明的范围的前提下，系统10可包括任何合适数量的孔口 120，以产生经过阀100的流通 面积。在轴130中可形成多个环形凹部134。在轴130中形成环形凹部134，从而每个凹 部可选择性与孔口 120对正。轴130可在阀孔135中通过活塞弹簧150被向上推压至这样 的位置，在该位置，环形凹部134并不与孔口 120对正，如图12所示。在该位置，轴130基本上阻塞气体流经每个孔口 120。轴130可在阀孔135内向下行进至这样的位置，在该位 置，每个环形凹部局部或全部与其对应的孔口 120对正。在该位置，气体被允许绕每个环形 凹部134流动，并且流经每个孔口 120，从而气体流道通过轴130仅仅局部被阻塞，或未被阻塞。如图12所示的系统10的操作大致结合图3如上所述。在需要制动操作时，可提 供控制信号以致动阀100。随着阀100旋转至其关闭位置，在阀100的上游侧3上在排气 歧管中可产生排气回压。该压力可通过回压端口 112与阀孔142连通，并且与弹簧150的 推压力相反而作用在活塞140上。在排气回压的级别等于或稍微大于弹簧150的推压力 时，压力可使得活塞140在活塞孔142内向下行进。因为对于将致动力提供到活塞140(回 压端口 11 上的面积不同于流被控制的面积(孔口 120)，所以由排气压力所提供的致动 力作用在活塞140上，而基本上不受由气体流经孔口 120所产生的动态压力的影响。活塞 140的向下移动反过来使得轴130在阀孔135内向下移动。随着轴130向下移动，孔口 120 可与环形凹部Π4对正，并且可增加经过每个孔口 120的流通面积。结果，更多的气体可被 允许从阀的上游侧2通过孔口 120流至阀的下游侧3。因为更多的气体被允许从阀100的 上游侧2流动，所以可减小排气歧管中的排气回压的级别。在排气压力的级别等于或稍微 小于弹簧150的推压力时，弹簧150使得活塞140在活塞孔内向上移动。这反过来使得轴 130在阀孔135内向上移动，并且减小总孔口流通面积的尺寸。在这种方式中，排气回压的 级别可大致维持在发动机的排气压力极限的级别附近，并且可被控制从而优化发动机迟滞 功率。本领域技术人员应该清楚，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可实现本发 明的改型和调整。因而，应该理解的是，本发明覆盖本发明的所有改型和调整，至少它们符 合权利要求书和其等价物的范围。
权利要求
1.一种发动机排气系统中的排气压力的控制方法，其中所述发动机排气系统包括适于 绕旋转轴线旋转的并选择性地限制排气流经所述排气系统的第一阀门；选择性地允许排气 流经所述第一阀的通道；与所述旋转轴线共轴线地形成在所述第一阀门中的阀孔；以及用 于选择性地控制排气流经所述通道的第二阀，所述第二阀的至少一部分在于所述第一阀门 内形成的所述阀孔中设置，所述方法包括以下步骤关闭所述第一阀；在所述排气系统中产生排气压力；并且响应于所述排气系统内排气压力的产生而打开所述第二阀。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，排气压力提供用于所述第二阀的打开力。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，液压提供用于所述第二阀的打开力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，气压提供用于所述第二阀的打开力。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，机械施加的压力提供用于所述第二阀的 打开力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二阀的打开方向大致垂直于经过 所述通道的排气流。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机中的排气压力的控制提供排 气制动。
8.一种发动机中的排气压力的控制方法，其中所述发动机包括排气系统；在所述排气 系统下游设置的并适于绕旋转轴线旋转的第一阀；延伸经过所述第一阀的通道；与所述旋 转轴线共轴线地形成在所述第一阀中的阀孔；以及第二阀，其中所述第二阀包含适于控制 经过所述通道的排气流的第一端以及适于接收用于所述第二阀的致动力的第二端，所述第 二阀的第一端的至少一部分在于所述第一阀内形成的所述阀孔中设置，所述方法包括以下 步骤关闭所述第一阀；沿与所述第二阀的致动方向大致垂直的方向将排气压力施加至所述第二阀的第一端；并且将致动力施加至所述第二阀的第二端以打开所述第二阀并控制所述排气系统中的排 气压力。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加致动力的步骤包括将排气压力施加 至所述第二阀的第二端的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加致动力的步骤包括将液压施加至所 述第二阀的第二端的步骤。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加致动力的步骤包括将机械力施加至 所述第二阀的第二端的步骤。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加致动力的步骤包括将气压施加至所 述第二阀的第二端的步骤。
13.一种发动机排气系统中的排气压力的控制设备，包括在所述排气系统中设置的并适于绕旋转轴线旋转的第一阀门；与所述旋转轴线共轴线地形成在所述第一阀门中的阀孔；延伸经过所述第一阀门并与所述阀孔交叉的通道；以及在所述第一阀门中结合的第二阀，所述第二阀包含在所述阀孔中可滑动设置的并适于 控制经过所述通道的排气流的第一端以及适于接收用于所述第二阀的致动力的第二端。
全文摘要
公开了一种控制内燃机(20)中的排气压力的设备和方法。在一个实施例中，所述设备包括壳体(110)；安置在所述壳体(110)中的阀(100)；形成在所述阀(100)中的孔口，所述孔口限定经过所述阀(100)的气体流道；以及轴(130)，所述轴可滑动地安置在形成在所述阀(100)内的阀孔中，所述轴(130)适于在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置，基本上防止气体流经所述孔口，在所述第二位置，允许气体流经所述孔口。所述轴(130)的位置可响应于致动力而选择性变化。
文档编号F02D9/10GK102094714SQ201010564130
公开日2011年6月15日 申请日期2005年1月10日 优先权日2004年11月22日
发明者T·珀金斯, Z·梅斯特里克 申请人:雅各布斯车辆系统公司