壓力脈沖發(fā)生器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明披露了壓力脈沖發(fā)生器，所述壓力脈沖發(fā)生器包括氣缸(2)，連接至氣缸(2)的主體(9)，從氣缸(2)延伸至壓力降LP的第一通道(15)，具有從壓力源HP延伸至氣缸(2)的第二通道(4)的壓力流體線路，可位移設(shè)置的致動器活塞(3)，設(shè)置在第二通道(4)中以允許或阻止壓力流體在第二通道(4)流動的可控的第一閥體(5)，控制閥體(5)的電子元件(7)，設(shè)置在第二通道(4)處或設(shè)置到第二通道(4)用于打開或關(guān)閉所述通道(4)的第二閥體(8)。第二閥體(8)是剛性連接至致動器活塞(3)的元件。
【專利說明】壓力脈沖發(fā)生器
[0001]本發(fā)明涉及權(quán)利要求1所述的壓力脈沖發(fā)生器。
[0002]本發(fā)明適于控制具有內(nèi)熱源或外熱源的發(fā)動機的進氣閥和排氣閥。在二沖程發(fā)動機中，可以通過氣缸蓋中的閥門進行氣體交換。在四沖程發(fā)動機中，可以省略凸輪軸。在二沖程和四沖程發(fā)動機中，使用可變壓縮是可能的。所述發(fā)動機是尤其優(yōu)選的應(yīng)用。
[0003]作用于壓力脈沖發(fā)生器中的致動器活塞的壓力流體在優(yōu)選的設(shè)計中是空氣，但是也可以使用其它氣體。
[0004]當(dāng)本發(fā)明描述并記載閥體被打開和關(guān)閉，這表示對于通過設(shè)置有閥體所處位置的通道的壓力流體流它是打開和關(guān)閉的。打開和關(guān)閉的位置的含義應(yīng)當(dāng)分別以相應(yīng)的方式理解。當(dāng)在說明書中使用電子元件時，這是一種包括今天的電磁體的作用的未來方向的表達。
[0005]專利申請SE0201613-7和SE0002597-3披露了控制內(nèi)燃機的進氣閥和排氣閥的壓力脈沖發(fā)生器。提及的第一篇專利需要四個電磁體，而提及的第二篇專利需要兩個電磁體。所提及的專利的原理是復(fù)雜的，這導(dǎo)致了閥門控制的不穩(wěn)定性和不必要的高制造成本。本發(fā)明示出了僅使用一個電磁體的新原理，增大了閥門控制的穩(wěn)定性并且降低了制造成本。
[0006]本發(fā)明的一個目的是避免現(xiàn)有技術(shù)的所述問題。
[0007]這個目的通過壓力脈沖發(fā)生器來實現(xiàn)，所述壓力脈沖發(fā)生器在被激活時電子元件會將第一閥體位移至使第一通道保持關(guān)閉以(阻止)排出壓力流體和第二通道打開以便填充壓力流體的位置，與此同時第二閥體使第二通道保持打開以便填充壓力流體。
[0008]液壓鎖定會使得致動器活塞并從而也使得發(fā)動機閥保持在其第二遠(yuǎn)端位置達適當(dāng)長的時間。第三通道會被關(guān)閉以(阻止)排出液壓流體，經(jīng)通過止回閥會填充在位移第二閥體時形成的空間，并且當(dāng)移動至其遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)折點時，閥體會隨完成的致動器活塞鎖定在該位置。當(dāng)電子元件被解除激活時，第一閥體會回到其起始位置，打開第三通道以排出液壓流體，而第二閥體隨完成的致動器活塞可回到其第一位置(原位置)。
[0009]在開始的原位置，第二閥體對于壓力流體流是打開的，第一閥體會對壓力流體流打開，這導(dǎo)致由于壓力流體作用于致動器活塞而產(chǎn)生的在可調(diào)節(jié)氣缸中致動器活塞的位移，并因而第二閥體在一定位移之后會對作用于致動器活塞上的壓力流體流關(guān)閉。因此，致動器活塞從給定的原位置的位移具有一定長度，這決定了壓力脈沖的長度。電子元件控制的閥體-第一閥體被控制成打開以便壓力流體流過，并因此引發(fā)壓力脈沖，在離開原位置一定位移之后會被第二閥體機械切斷。壓力脈沖的長度是第一閥體向前到第二閥體會切斷壓力流體的點之間的距離。應(yīng)當(dāng)指出，每次電磁體被引發(fā)時，脈沖長度會同樣穩(wěn)定。給出有脈沖的長度與閥門升程之間的直接關(guān)系，即，致動器活塞的位移并從而發(fā)動機閥發(fā)生(的位移)。
[0010]另一閥體-致動器活塞軸被表征為剛性連接至致動器活塞的那部分較窄。較窄的部分被設(shè)置在致動器活塞處或接近致動器活塞并且朝向距離致動器活塞更遠(yuǎn)的致動器活塞軸的較寬部分具有某一長度。窄部分的長度會與致動器活塞在其位移的速度一起決定壓力流體應(yīng)有多長時間流入氣缸并作用于致動器活塞上。致動器活塞軸會在通道中來回運動，并且在窄部分之上的致動器活塞軸的寬部分的直徑被調(diào)整至通道的直徑以便壓力流體可以流往致動器活塞通過致動器活塞軸的窄部分，而非沿相反的方向。
[0011]致動器活塞在原位置通過機械或氣動彈簧被保持預(yù)張力，所述彈簧會以相同的方式作用于凸輪軸控制的閥以使發(fā)動機閥保持關(guān)閉或在打開之后使其回到關(guān)閉位置。根據(jù)上文所述用于打開發(fā)動機閥的壓力流體的壓力脈沖會抵消用于關(guān)閉發(fā)動機閥的所述彈簧的作用。主要是打開作用力和關(guān)閉作用力之間的關(guān)系和壓力流體脈沖以某一壓力在流體中的持續(xù)時間決定了哪里是致動器活塞的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)折點(閥門升程)并且其也決定了發(fā)動機閥的發(fā)生。
[0012]為了使致動器活塞回到其原位置，有排氣通道終止于氣缸(其中有致動器活塞運行)的頂部。當(dāng)產(chǎn)生壓力脈沖時并且在致動器活塞位移至其遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)折點期間，該排氣通道會被關(guān)閉。本發(fā)明的特征部分是第一閥體在打開用于流向致動器活塞的同時會對通過排氣通道流出氣缸是關(guān)閉的。當(dāng)致動器活塞應(yīng)當(dāng)返回或致動器活塞返回時，它打開用于排出被引入使致動器活塞運動的壓力流體并從而打開發(fā)動機閥。
[0013]第二閥體-致動器活塞軸在通道中工作。在致動器活塞的原位置，第二通道從側(cè)面連接該通道至致動器活塞的軸是窄的那部分。在該第二通道，第一閥體被設(shè)置成使得它可以開放或阻止(打開或關(guān)閉)壓力流體流向致動器活塞軸的窄部分。激活電磁體會開放壓力流體流向窄部分，并且壓力流體會進一步沿著該窄部分流入氣缸至致動器活塞的上側(cè)并推動它，并且伴隨的電機閥被移向打開以將空氣引向燃燒(室)或釋放廢氣。當(dāng)致動器活塞和發(fā)動機閥應(yīng)當(dāng)返回或回到原位置時，電磁體被解除激活并且第一閥體被迫使關(guān)閉第二連接通道，以使壓力流體不再能夠流向氣缸，此時致動器活塞軸的窄部分會回到壓力流體否則應(yīng)從另一連接通道流向致動器活塞的位置。當(dāng)電磁體被解除激活，它也打開以允許排出進入氣缸的壓力流體以使致動器活塞位移并從而打開發(fā)動機閥。
[0014]本發(fā)明的壓力脈沖發(fā)生器可被設(shè)置成在激活電子元件時激活液壓鎖(液壓封閉)，并且第一閥體位移和第二閥體位移至其遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)折點。標(biāo)志是通過激活電子元件引起的第一閥體的位移會阻止液壓流體的流動，并且當(dāng)電子元件解除激活時，開放液壓流體的流動。
[0015]附圖示出了實施例，其中圖1是本發(fā)明的壓力脈沖發(fā)生器處于第一位置-原位置的局部剖視側(cè)視圖，而其中圖2是處于第二位置-遠(yuǎn)端位置的局部剖視側(cè)視圖。圖3示出了壓力脈沖發(fā)生器在第一位置具有液壓鎖，而圖4是處于第二位置的相同視圖。
[0016]圖1示出了氣缸蓋1，其中本發(fā)明的壓力脈沖發(fā)生器是2-或4-沖程內(nèi)燃機的閥動器的一部分。在氣缸蓋的下面有燃燒室13。提升閥會關(guān)閉燃燒室以便阻止流體通過通道14流入或流出。液壓線路10會(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù))對提升閥在其應(yīng)當(dāng)被關(guān)閉或關(guān)閉時進行適當(dāng)程度的斷開動作。具有致動器活塞3的氣缸2可被包括在氣缸蓋中或安裝到氣缸蓋上。壓力脈沖發(fā)生器位于氣缸2上的主體9中。
[0017]壓力脈沖發(fā)生器包括氣缸2和氣缸2中的可位移的致動器活塞3，壓力流體線路具有第二通道4伸向氣缸2，電子元件控制第一閥體5在通道4中經(jīng)由閥體5中的開口 6打開或阻止通道4中的壓力流體的流動，而另一閥體8也在通道4中用于打開或關(guān)閉所述通道。閥體8包括較寬部分8’和剛性連接至致動器活塞3的較窄部分8”，所述致動器活塞轉(zhuǎn)而擱置在提升閥11的閥桿上或剛性連接至提升閥11的閥桿。通道4包括兩個部分通道4’和4”。部分通道4”從側(cè)面向部分通道4’。第二閥體8在通道4’中可位移。閥體的較寬部分8’的直徑對應(yīng)于通道4’的直徑。閥體8的較窄部分8”的延伸部等于或長于部分通道4’和4”的相交與進入氣缸2的通道4的端部之間的距離。附圖示出了發(fā)動機閥門11和致動器閥門3的初始位置-一端位置或原位置。該位置是第二閥體的窄部分8”在部分通道4’的部分通道4”的孔口之外，并保持打開以便壓力流體流過通道進入氣缸2。這里應(yīng)當(dāng)指出，觸發(fā)第一閥體5的電子元件7可能直接作用在閥體上，如圖所示，或通過所謂的主從(pilot-slave)功能間接作用。這里還應(yīng)當(dāng)指出，所表述的電子元件表示元件通過來自基于計算機的控制系統(tǒng)的信號被激活并從而進行位移?，F(xiàn)今，電磁體是通常的電子元件，但是不斷的開發(fā)導(dǎo)致有其它方案來對應(yīng)于電磁體的作用。這里旨在通過激活電子元件從定義的起始位置朝著一個方向發(fā)生位移，并且當(dāng)電子元件解除激活時，位移是朝著另一方向回到起始位置。
[0018]當(dāng)?shù)谝婚y體5被電子元件7激活并且打開以便來自高壓源HP的壓力流體通過閥體的開口 6在第二通道4中流動，壓力流體會朝著致動器活塞3作用并且使其從第一位置(如圖1所示的原位置)位移到第二位置(如圖2所示的遠(yuǎn)端位置)。兩個位置是活塞的端部位置。在移向第二位置的過程中，閥體的較寬部分8，正好被放在部分通道4”的孔口 4’前面并阻止通道4中持續(xù)的壓力流體流動。
[0019]為了使提升閥向著燃燒室保持關(guān)閉，提升閥通過機械彈簧12或其它類型的彈簧例如氣動彈簧使其軸朝向原位置的方向被預(yù)張緊。致動器活塞可以如圖所示剛性連接至閥桿，但也可以擱置在這里并未示出的變化形式的預(yù)張緊的閥軸上。在不偏離本發(fā)明的情況下可以形成不同的方案。
[0020]氣缸2具有第一通道15，以便當(dāng)激活電子元件7時排出被引入氣缸的壓力流體以及隨后的致動器活塞3的位移。向低壓力源LP進行排氣并且有必要使致動器活塞通過彈簧12的協(xié)助返回到其原位置。當(dāng)?shù)谝婚y體已打開以便通過另一通道4使壓力流體流向氣缸時，它也已關(guān)閉以阻止通過第一通道15排向LP，見圖2。所述打開以便在通道14中流動不應(yīng)當(dāng)發(fā)生在關(guān)閉以便阻止向通道15排氣之前，而是打開應(yīng)不早于關(guān)閉發(fā)生，否則在被允許對致動器活塞3進行完全沖擊以使其位移之前存在釋放壓力流體的風(fēng)險。
[0021]在優(yōu)選的實施例中，存在合適的基于電子的控制系統(tǒng)，具有合適的軟件命令電子元件7激活壓力脈沖發(fā)生器，以便傳輸壓力脈沖用于向發(fā)動機的燃燒室分別重復(fù)打開和關(guān)閉現(xiàn)排氣閥和進氣閥11以進行氣體交換。在優(yōu)選的實施例中，每個電子元件7會被保持激活達如此長的一段時間以使得致動器活塞3在第一閥體5打開以排出壓力流體之前已到達其遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)折點。在致動器活塞朝向原位置返回的過程中，在有足夠的時間排出足夠量的壓力流體以阻止不希望的返回發(fā)生之后，電子元件不應(yīng)被解除激活。
[0022]產(chǎn)生壓力脈沖，所述壓力脈沖在打開位移中會使發(fā)動機閥門11從原位置離開，并且當(dāng)位移受到彈簧12的影響而停止時，發(fā)動機閥門已到達其遠(yuǎn)端位置并且會立即開始其返回到原位置的過程。離開原位置并再次返回到原位置的時間-持續(xù)時間可達到大于I毫秒(幾毫秒)。具有短持續(xù)時間的大閥門升程會允許可能好的氣體交換和高旋轉(zhuǎn)速度。如果壓力脈沖發(fā)生器確實具有所述的液壓線路以將致動器活塞鎖定在其遠(yuǎn)端位置，致動器活塞不能在電子元件解除激活之前開始其朝向原位置的返回位移。電子元件必須被激活以使第一閥體從起始位置發(fā)生位移，并且被解除激活以使所述閥體返回到起始位置。
[0023]應(yīng)當(dāng)強調(diào)，圖1-4所示的壓力脈沖發(fā)生器是示意性示出的，因為文中出現(xiàn)的某些細(xì)節(jié)未在圖中示出。因此，當(dāng)關(guān)閉發(fā)動機閥門時液壓線路的斷開動作的原理和在解除電子元件激活之后彈簧被設(shè)置成返回第一閥體均沒有示出。
[0024]在圖3中，示出了氣缸蓋I具有壓力脈沖發(fā)生器，其中當(dāng)本發(fā)明被應(yīng)用于4-沖程驅(qū)動和在2-沖程和4-沖程發(fā)動機在可變壓縮時，對于排氣閥液壓線路10對優(yōu)選的實施例是完整的。在可變壓縮，發(fā)動機閥不位移，但位于氣缸蓋I中的燃燒室13的頭部中的活塞位移，圖中未不出。
[0025]液壓線路設(shè)置有止回閥18和在第一閥體5中的第三通道16的開口。當(dāng)電子元件7被激活時，第一閥體的位移會關(guān)閉其在通道16的開口，阻止液壓流體流出所述線路10。如上文所述，第二閥體由于第一閥體的位移的結(jié)果而被移位，因為液壓流體會通過止回閥18并會填充所形成的空間17。當(dāng)致動器閥門已到達其遠(yuǎn)端位置時，彈簧12不能使其返回到原位置，因為液壓流體沒有找到從空間17離開的任何路徑。這是由止回閥連同第一閥體引起的，會阻止流體流出空間17，這在圖4示出。
[0026]本發(fā)明不限于上文所示的實施例，而是在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可進行修改。
【權(quán)利要求】
1.一種壓力脈沖發(fā)生器，包括: 氣缸⑵； 第一通道(15)，所述第一通道(15)從氣缸(2)延伸至壓力降LP; 第二通道(4)，所述第二通道(4)從壓力源HP延伸至氣缸(2); 可控的第一閥體(5)，所述可控的第一閥體(5)被設(shè)置在第二通道(4)中以打開允許或關(guān)閉阻止壓力流體在所述第二通道(4)中的流動； 電子元件(7)，所述電子元件(7)控制閥體(5)； 致動器活塞(3)，所述致動器活塞(3)可位移地設(shè)置在氣缸(2)中； 彈簧(12)，所述彈簧(12)被設(shè)置在氣缸(2)中，以利用其彈簧作用使致動器活塞(3)保持在其原位置并在致動器活塞(3)離開原位置后使其返回到原位置； 第二閥體(8)，所述第二閥體(8)剛性連接至致動器活塞并被設(shè)置在第二通道(4)處或第二通道(4)中，以便打開或關(guān)閉所述第二通道(4)； 其中:當(dāng)激活電子元件(7)時，第一閥體(5)會從保持第一通道(15)打開和第二通道(4)關(guān)閉的起始位置位移至保持第一通道(15)關(guān)閉和第二通道(4)打開的位置，與此同時第二閥體(8)使第二通道(4)保持打開；其中，產(chǎn)生來自壓力源HP的壓力流體的壓力脈沖，使致動器活塞(3)與連附的第二閥體(8)從原位置朝向遠(yuǎn)端位置位移，并且在第二閥體(8)的位移過程中，第二通道(4)·會關(guān)閉并從而使壓力脈沖終止，并且第一閥體(5)使第一通道(15)保持關(guān)閉阻止壓力流體排出氣缸(2)直到電子元件(7)被解除激活，并且第一閥體(5)返回到其起始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓力脈沖發(fā)生器，還包括: 液壓線路(10)，所述液壓線路(10)具有止回閥(18)， 第三通道(16)，所述第三通道(16)用于排出液壓流體， 其中:當(dāng)激活電子元件(7)時，第一閥體(5)從其起始位置位移至保持第一通道(15)關(guān)閉和第二通道(4)打開和第三通道(16)關(guān)閉的位置，與此同時第二閥體(8)保持第二通道(4)打開；其中，產(chǎn)生來自壓力源HP的壓力流體的壓力脈沖，使致動器活塞(3)與連附的第二閥體(8)從原位置朝向遠(yuǎn)端位置位移，并且在所述位移過程中，液壓流體會流過止回閥(18)進入由第二閥體(8)的位移所形成的腔室(17)，并且當(dāng)?shù)竭_遠(yuǎn)端位置時，所述腔室(17)被阻止向外流出液壓流體，直到電子元件(7)被解除激活，并由此第一閥體(5)返回到其起始位置，由此第三通道(16)打開以便液壓流體流出腔室(17)并且致動器活塞可返回到其原位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓力脈沖發(fā)生器，其中: 在致動器活塞的原位置，第一閥體(5)被設(shè)置成通過第一通道(15)阻止壓力流體流出氣缸(2)，并且在之后或同時通過第二通道(4)打開使壓力流體流入氣缸(2)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的壓力脈沖發(fā)生器，其中: 第二通道(4)由兩部分通道(4’和4”)組成，其中第二部分通道(4”)會從高壓力源HP通向至第一部分通道(4’)，其中第二閥體(8)被可位移地設(shè)置并且第二閥體(8)包括窄部分(8”)，所述窄部分在原位置被設(shè)置成與第二部分通道(4”)相對，并且所述窄部分的延伸部等于或長于氣缸(2)中第一部分通道(4’ )的開口與第一部分通道(4’ )中的第二部分通道(4”)的開口之間的距離。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的壓力脈沖發(fā)生器，其中: 所述壓力脈沖發(fā)生器被包括在具有發(fā)動機閥門(11)的閥動器中并且致動器活塞(3)擱置在發(fā)動機閥門上或 剛性連接至發(fā)動機閥門。
【文檔編號】F16K31/122GK103582744SQ201280027225
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】M·赫德曼 申請人:奧特內(nèi)蒂太陽能發(fā)動機公司