根据本发明的一个方面，提供一排气制动器(exhaust brake)，它包括一具有一 用于废气的通道的本体。一阀构件可移动地定位在该通道内，以便有选择地在一打 开位置和一关闭位置之间移动，在打开位置该阀构件打开通道而废气可自由地移动 通过该通道，而在关闭位置阀构件阻塞通道并阻塞废气通过该通道。阀构件具有一 通孔，在该通孔打开时允许一限定的流量的废气从中通过。一排气阀致动器机构 (exhaust valve acturtor mechanism)联接于阀构件，以使阀构件在打开位置和关闭位 置之间移动。一关闭构件定位在所述通孔的附近。该关闭构件具有一打开位置，在 该位置关闭构件与阀构件间隔开，而允许一废气流通过通孔。该关闭构件还具有一 关闭位置，在该位置关闭构件接触于围绕通孔的阀构件并阻止废气流通过通孔。设 置有一释放致动器机构，它包括一可操作地接合于关闭构件的致动器构件。当阀构 件关闭时，该释放机构使关闭构件以足够的力可操作地接合于阀构件，以便在废气 低于一预定压力时将关闭构件保持在关闭位置。
根据本发明的另一方面提供一种方法，该方法用于一内燃机中防止在一排气制 动器中形成过压。所述排气制动器具有一废气通过的通道和一可移动地位于该通道 内的阀构件，该阀构件有选择地在一打开位置和一关闭位置之间移动，在打开位置 阀构件打开通道而废气可自由地移动通过该通道，而在关闭位置阀构件阻塞通道并 阻止废气通过该通道。该方法包括提供一通过阀构件的孔，以在该孔打开时允许一 限定的流量的废气通过通孔。一关闭构件定位在通孔的附近以使该关闭构件具有一 打开位置，在该位置关闭构件与阀构件间隔开而允许废气流通过通孔。该关闭构件 还具有一关闭位置，在该位置关闭构件接触于围绕通孔的阀构件并阻止废气流通过 通孔。设置有一释放致动器机构，它包括一可操作地接合于关闭构件的致动器构件。 当阀构件关闭时使关闭构件以足够的力可操作地接合于阀构件，以便在废气低于一 预定压力时将关闭构件保持在关闭位置。
附图说明
诸附图为：
图1是根据本发明第一实施例的一减压排气制动器的示意截面图，图中示出关 闭的主阀构件和关闭的关闭构件；
图2是一类似于图1的视图，示出关闭的主阀构件和打开的关闭构件；
图3是一类似于图1的视图，示出打开的主阀构件；
图4是根据本发明第二实施例的一减压排气制动器的示意截面图，图中示出关 闭的主阀构件和关闭的关闭构件，具有一双金属结构的释放致动器(relief actuator) 机构；
图5是根据本发明第三实施例的一减压排气制动器的示意截面图，图中示出关 闭的主阀构件和打开的关闭构件，一控制的致动器作用在其上的减压阀弹簧 (pressure relief valve spring)，该制动器显示为处于发动机制动模式中；
图6是图5实施例的简化视图，示出处于一第二模式中的减压阀；
图7是一包括图1制动器的发动机的示意图；
图8是一类似于图1的视图，示出本发明的第四实施例；
图9类似于图6，示出本发明的第五实施例；
图10是一类似于图9的视图，示出本发明的第六实施例；以及
图11是一类似于图5的视图，示出本发明的第七实施例。

参照图1-3，此实例中的减压排气制动器10包括一蝶阀12，该蝶阀包括一可 围绕轴16转动的阀构件14。诸如闸阀那样的其它类型的阀门可用于其它实施例中。 该阀构件14可用其它可放置在发动机排气系统内的可移动元件替代。
阀构件14位于本体13内。图7示出一发动机100，它包括一排气集管101、 一排气导管102和排气制动器10。排气制动器通过排气导管连接到排气集管。回 头参照图1-3，本体具有一用于发动机排出废气的通道20。
如图1所示，当阀构件完全关闭时，此实例中的阀构件基本上占据通道的全部 区域，因此阻塞废气流离开发动机。阀构件可完全地停止废气流通过通道20离开 下文中所述的孔6，或在阀构件关闭时可允许少量的气体围绕阀构件流过。
如图3所示，当阀构件打开时，废气流相对地不受约束。一排气阀致动器机构 15指令阀构件运动。在此实施例中，机构15包括一安装在气缸23内的活塞22， 以使活塞可在如图1和图3所示的位置之间作往复运动。活塞的运动受位于气缸相 对端处的挡块21和24约束。一盘簧17安装在活塞和气缸端30之间，该盘簧偏置 活塞朝向气缸的相对端32，该端代表阀构件的打开位置。一杆25连接于活塞并向 外朝向气缸端30延伸。该杆在标号19处可枢转地连接于一杠杆18，该杠杆18连 接于一围绕轴16延伸的圆柱形构件3。阀构件连接于圆柱形构件，这样，致动器 15致使杠杆18枢转，可打开或关闭阀构件。一来自控制单元80的电信号引导操 作一电磁阀81的致动器机构将阀构件14移动到打开或关闭位置。当电磁阀81打 开时，提供致动流体82作用在活塞22上，致使阀构件14关闭。当电磁阀81关闭 时排出致动流体82，通过弹簧17的作用使阀构件14打开。
如至此所描述的，排气制动器大致是传统的。然而，该排气制动器不同于传统 型之处在于阀构件内具有一孔6，当阀构件打开时该孔允许废气流过蝶阀的阀构 件。有一关闭构件34，它的尺寸做成在它压靠于阀构件(如图1所示)时能关闭 孔6。关闭构件具有多个安装孔。两个这样的孔36和38示于图1中。一销可滑动 地延伸通过各个这样的孔，这些孔包括如图1中所示的销40和42。通常，两个以 上的成组的销和孔可围绕关闭构件34定位，并保持间隔开的关系。各个销具有一 如对于销40所示的头部46。各销的相对端刚性地连接于阀构件，在此情形中，通 过与延伸通过阀构件的孔50紧密接合的方式形成连接。因此，通过在销40和42 上的滑动，关闭构件34可自由地朝向阀构件移动或移离阀构件。
一释放致动器机构70包括一致动器构件，在此情形中是一杠杆8，它安装成 可围绕一位于排气导管外面的轴线60转动。该杠杆具有一臂62，该臂延伸通过一 位于本体13上的槽64。臂62配装有一突出部9，在图1的位置中它抵靠于关闭构 件而密封住孔6。杠杆8具有一位于外壳66内的臂65。一盘簧11偏置在外壳和臂 65之间，以将臂62和突出部9推压抵靠在关闭构件上而密封住孔6。
当阀构件关闭时，如图2所示，导管20内的废气压力上升到某一压力，由此， 作用在关闭构件上的废气的作用力通过臂62和杠杆8足以压缩弹簧11，从而致使 关闭构件移离蝶阀的阀构件。这使得废气通过孔6跑逸，因此限制排气导管内的最 大压力。
当蝶阀打开时，如图3所示，关闭构件移离突出部9。然而，由此可见，关闭 构件疏松地安装，因为它能自由地在销40和42上滑动。这阻止关闭构件在排气导 管中遇到高温时粘附到蝶阀的阀构件上。
由此可见，弹簧11安装在排气导管25的外面，因此不承受排气导管内所遇到 的高温。因此，与弹簧安装在排气导管内的结构相比，该结构不能承受长时间暴露 于热的排出气体中，则弹簧的外部安装提供了显著的好处。暴露于热的排出气体中 可导致失去弹簧预加载，这会改变压力释放时的压力。
致动器70的外侧位置为致动器提供更多的空间，因此，对于弹簧的设计来说， 显得更加灵活。再者，如图3所示，当排气制动器打开很宽时，只有外形较低的臂 62和突出部9延伸入废气流中，由此将限流减到最小。
本发明的另一变体示于图8中，这里，相同的零件具有与图1-3的实施例相 同的标号，只是添加“.4”的标示。在此实例中，关闭构件34.4可枢转地连接于臂 62，不滑动地连接于阀构件14.4。孔6.4通过直接安装在臂上的关闭构件34.4关闭。
在内燃机内遇到升高的温度时，压缩弹簧通常具有松弛到一减小的预加载水平 的特性。由于弹簧预加载减小，排气制动器的释放压力也减小，由此，降低了制动 特性。如图4所示，本发明的另一实施例通过提供一可变致动器弹簧预加载(variable actuator spring preload)解决了该问题。类似于图1-3的实施例的零件具有一相同 的标号，但添加“.2”的标示。致动器杠杆8.2是一双金属结构，经校准后提供一 沿压缩弹簧11.2的方向的力，以在温度提高时将弹簧11.2压缩一附加的压缩量。 该附加的压缩量可恢复因弹簧松弛损失的预加载力。
减压排气制动器可操作而加热一冷发动机。在图1-3的实施例的变体中，在 蝶阀中有一较小的排放孔用来产生废气压力，以便在发动机低速下加热发动机，该 压力低于抵抗弹簧11的压力而打开关闭构件的压力。这可通过在杠杆8作用时阻 止关闭构件完全地关闭而得以实现。或者，可在阀构件内钻削一小孔，例如，约为 5mm，以确保发动机加热。或者，在阀构件和排气导管之间设置一环形间隙，以 提供加热发动机的充足的旁路质量流。
利用减压排气制动器进行发动机加热操作的另一方式是提供关闭构件的一两 级打开(two-step opening)。该实施例示于图5中，其中，一致动器作用在嵌套的诸 弹簧上，以提供两个不同的弹簧预加载以及对于不同释放压力水平的弹簧系数。在 图5中，致动器90具有一电枢91。一具有较高的预加载力的第一弹簧92被擒获 在致动器电枢91与减压阀致动器杠杆8.3之间。一具有较低的预加载力的第二弹 簧93被擒获在致动器外壳66.3与致动器杠杆8.3之间。单独作用的弹簧93提供力， 以调用一适合于发动机加热的释放压力。弹簧92和弹簧93一起作用，提供力来调 用一适用于发动机排气制动的释放压力。在制动模式中，如图5所示，致动器电枢 91延伸而接合于弹簧92，并提供一用于发动机制动的弹簧预加载。在发动机加热 模式中，如图6所示，致动器电枢91撤回而与弹簧92脱开，并提供一用于发动机 加热的弹簧预加载。
发动机在用一致动的排气制动器进行操作中，废气的背压和其后排气阀浮动的 大小随着发动机速度的增加而变大。排气压力可在发动机低速时提高，其中，阀浮 动特性和坐落的速度均很低，以便在此范围内提高制动力。然而，排气压力必须在 发动机较高速度时予以限制，然后达到对于阀坐落速度的限值。如图5和6所示， 这可通过变化减压排气致动器内的释放压力的特征予以实现。一第二致动器90用 来按照需要接合或脱开弹簧元件92。一致动器90可以由电磁、流体或机械方式操 作，并由一来自于控制单元80.3的信号引导。发动机运行参数，例如发动机速度， 可以用作为输入来确定控制信号的特性。下面将详细讨论一可变的减压排气制动器 的另一实施例。
图5和6示出弹簧92的使用，该弹簧可具有一恒定的弹簧系数或一可变的弹 簧系数。预加载可变化地由致动器电枢91的行程设定。较长的行程在弹簧92上产 生较高的预加载并提升释放压力。如上所述，可设置一第二弹簧93用于发动机的 加热。
再参照图5和6，弹簧92也可与弹簧93一起使用，以提供一分级变化的释放 压力。如图6所示，弹簧93的预加载可为第一水平的减压提供第一预加载。如图 5所示，弹簧92可被接合以为一较高水平的减压提供较高的总预加载。
参照图9，该图示出一类似于图5和6的实施例，但其使用嵌套的弹簧192a 和192b，当致动器电枢191延伸时各弹簧可相继地接合。随着总的弹簧预加载的 增加，各弹簧的接合代表着释放压力的一级增加。如上所述，可设置弹簧193用于 发动机加热的操作。
在图10所示的变体中，设置一实心的挡块292阻止减压致动器70.6。当该实 心阻挡292接合到杠杆8.6时，关闭构件34.6稳固地保持抵靠在阀构件14.6上以 阻止流过孔6.6。在此模式中，废气压力将上升而没有任何的释放。当需要减压时 则脱开实心挡块292，这由预加载和弹簧293的系数所决定。
废气压力也可如图11所示的实施例中那样用电子学方法进行控制。控制器 80.7用控制算法(control algorithm)300进行编程。压力传感器383测量阀构件14.7 上游的废气压力。可供选择地，温度传感器385可测量阀构件14.7的上游的废气 温度。用于响应传感器的输入，产生了控制信号388以操作致动器15.7，该致动器 又作用在阀构件14.7上。产生控制信号387来操作致动器390，致动器作用在减压 致动器杠杆8.7上以调整通过孔6.7的废气的流动。
如标号302处所示，用于目标排气压力的预定值，或设定压力Pset和最大许 用排气温度Tmax被储存在控制处理器80.7内。从压力传感器383中接收排气压 力信号384，并如标号303所示在控制器80.7内被记录为测量的排气压力Pexh。 可供选择地是，从温度传感器385中接收排气温度信号386，并如标号304所示在 控制器80.7内被记录为测量的排气温度Texh。
控制器80.7将测得的排气压力与305处的排气设定压力的储存值Pset进行比 较。如果测得的排气压力不等于306处的Pset，则控制器80.7致使致动器390调 整307处的致动器杠杆8.7的位置，使废气跑逸通过孔6.7。控制器80.7从标号303 处所示的压力传感器383中接收连续的压力信号384，并连续地调整致动器杠杆 8.7，直到测量的排气压力基本上等于标号306处所示的Pset。当测量的排气压力 等于预定的排气压力时保持了致动器杠杆8.7的位置，由此可保持排气压力。
废气流1.7的温度在减速系统(retarding system)中是重要的，尤其是，使用一 排气制动器和一压缩释放制动器(compression release brake)两者的情形。这样一系 统可产生非常热的废气温度，尤其是在发动机高速时。如果废气温度超过一最大许 用值，则可导致发动机损坏和减速性能变差。由于采用有控制的排气致动器10.7， 发动机的减速特性可优化在最大许用温度Tmax以下的温度上。
控制器80.7可供选择地对比测得的排气温度与标号305处的最大许用排气温 度Tmax的储存值。如果测得的排气温度等于或超过306处的Tmax，则控制器80.7 致使致动器390调整307处的致动器杠杆8.7的位置，使废气通过孔6.7跑逸。控 制器80.7从标号304处所示的温度传感器385中接收连续的温度信号386，并连续 地调整致动器杠杆8.7，直到测量的排气温度小于标号306处所示的Tmax。
控制的排气制动器10.7可在加热模式或减速模式中操作。车辆驾驶员利用一 开关或本技术领域内熟知的其它选择装置来选择301处所需要的模式。如果驾驶员 不作任何模式选择，则由控制器80.7指定减速模式为缺陷模式(defaut mode)。如果 选择加热模式，则控制的排气制动器10.7通过控制器80.7调整到一预定位置，以 便在起动之后提供背压来加热发动机。该预定位置在起动之后为加热发动机提供一 轻载。该加热模式继续进行，直到达到一预定参数值为止。该参数可以是废气温度 或发动机冷却剂温度。
与传统排气制动器相比，图1-3所示的排气制动器还降低了载荷和轴16上的 磨损。当致动器15开始打开蝶阀时，随着它从图1的位置朝图3的位置移动时， 由于高的废气压力作用在阀构件14上轴16上产生一大的载荷。在一传统的排气制 动器中，该高载荷造成显著的摩擦力以及轴与支承轴的轴承之间的磨损。然而，对 于相对小的运动量，所示实施例的轴只遇到该种高载荷。一旦关闭构件移离突出部 9，则废气自由地移动通过孔6，因此，作用在阀构件上的压力显著地减小以降低 作用在轴上的载荷。其它的实施例具有类似的优点。
本发明中揭示的其它实施例具有这样的特征，它们在打开关闭的主阀构件14 之前放掉排气压力。主阀致动器15所需要的力由此显著地减小。图5和6中所示 的实施例设置有流动孔6.3和关闭构件34.3。如图6所示，当控制器80.3调用一第 二模式时，致动器90致使弹簧92脱离减压致动器杠杆8.3。弹簧93仅对加热提供 一轻载，因此允许容易地打开关闭构件34.3。在引导致动器15.3打开阀构件14.3 之前，允许排气制动过程中形成的高背压通过孔6.3释放。同样地，图9中的实施 例具有一由控制器80.5调用的第二模式，它致使弹簧192a和192b脱离减压致动 器杠杆8.5。弹簧193对于加热压力仅提供一轻载，因此，容易打开关闭构件34.5。 在引导主阀致动器打开阀构件14.5之前，允许排气制动过程中形成的高背压通过 孔6.5释放。
图10中所示的实施例也提供减压功能。在该操作模式时实心挡块292脱离杠 杆8.6，以使关闭构件34.6抵抗弹簧293而自由移动，弹簧设置有一高预加载，以 使容易打开关闭构件34.6。在引导主阀致动器打开阀构件14.6之前，允许排气制 动过程中形成的高背压通过孔6.6释放。图11中的实施例也设置有一实心挡块392， 它作用在杠杆8.7上以控制关闭构件的运动。控制器80.7规定：当排气制动器在控 制算法300中的301处不工作时，使该实心阻挡392完全脱离杠杆8.7。因此，关 闭构件抵抗弹簧393而自由移动，弹簧设置有一轻载，因此，容易打开关闭构件。 在引导主阀致动器15.7打开阀构件14.7之前，允许排气制动过程中形成的高背压 通过孔6.7释放。
本技术领域内的技术人员将会理解到，以上提供的许多细节只是借助于实例而 给出，在不脱离附后权利要求所阐述的本发明范围的前提下，这些细节可以变化或 删除。