CN100344863C - 气门节流式发动机缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种新颖的发动机缓速器结构，包括：进油道、电磁阀、出油道、单向阀、工作油道、驱动活塞、弹簧片等。其设置了两个调整结构，第一调整结构通过一个调整垫圈，合理调节螺塞与调节活塞上的限位台阶之间的距离，使得驱动活塞的运动距离得到精确的保证；第二调整结构通过调整调节螺钉使螺塞与调节活塞形成的总成在活塞腔中的适当位置，使得驱动活塞与排气门之间的间隙可以得到精确的保证，使得排气门的初始开启高度可以得到精确的控制；另外本发明结构中还设置了泄油通道，使得本发明所揭示的发动机缓速器，能够在发动机全转速范围内根据发动机转速的大小调整排气门所形成的节流开度。发动机在高转速运转时，排气门的节流开度大；发动机在低转速运转时，排气门的节流开度小，使得发动机在每个转速下都能发出理想的制动力。

Description

气门节流式发动机缓速器

技术领域

本发明涉及一种控制气门运动的机械液压装置，具体涉及一种可以改变气门固有运动规律，从而使发动机能够发出制动马力的气门节流式发动机缓速器。

背景技术

发动机缓速器可暂时将发动机转变为一台空气压缩机，由车辆的传动系统来拖动运转，不停地向发动机的排气管排放高压空气，从而吸收来至车辆的运动能量，达到减缓车辆运动速度的目的。因此是现代车辆，特别是重型载重汽车、大型客车的一种辅助制动装置，其可显著加强车辆的减速安全性能。

气门节流式发动机缓速器结构简单、成本低、工作可靠，而且其工作噪声大大低于压缩释放式发动机制动器。它可以和缸外节流式发动机缓速器组合使用增大制动力，也可以和可变截面增压器组合使用来增大制动力。因此，气门节流式发动机缓速器开始逐渐被人们重视，尤其是在中小功率发动机上具有特别的优势。

现有技术中，美国专利3547087、4662332、5215054、5335636、5647319、6594996等公开了几种气门节流式发动机缓速器的结构原理和方法。

美国专利3547087揭示了一种全行程开启式发动机缓速器。该专利技术方案中，增加了一个辅助摇臂和一个驱动机构。当驱动机构从发动机润滑系统获得了有压力的润滑油时，就驱动辅助摇臂到达一个工作位置，在此位置，辅助摇臂将阻挡发动机气门完全落座关闭，使气门保持一定的开度。切断驱动机构的润滑油供给，辅助摇臂在回位弹簧的作用下复位到停止工作位置，不再对发动机配气机构产生任何影响。由于需要增加一个辅助摇臂，在某些发动机上可能没有位置来安装，并且缓速器不能够使所控制的排气门的开启高度随发动机转速发生变化。

美国专利4870930公开的发动机缓速器，其电磁铁需有足够的吸力才能克服气门弹簧的预紧力和气缸内的空气压力。在某些发动机上根本无法实现，并且同样不能使发动机排气门的开启高度随转速发生变化。

美国专利5215054公开了一种部分行程开启式发动机缓速器。该装置主要包括一个电磁阀、一个动作活塞和一个限位销。制动时，供给压力润滑油，压力油使动作活塞在排气门的打开行程中伸出，其伸出的高度由限位销限定，大约在排气门打开行程的最高点，电磁阀通电，将驱动动作活塞伸出的油密封，在排气门关闭时，动作活塞将阻挡排气门关闭，保持一定的开度，经过进气和压缩行程，直到压缩行程终点，电磁阀断电，动作活塞复位，排气门落座完成一次循环。同样，该方案无法使发动机排气门的开启高度随转速发生变化，而且每循环中排气门都在不受驱动凸轮的控制下进行一次冲击落座，这可能损坏发动机排气门。

美国专利5535636揭示了一种用旋转偏心套来开启排气门的方法。在非制动状态，偏心套处于一个位置，该位置使排气门摇臂的旋转中心处在一个正常的位置。旋转偏心套，使摇臂的旋转中心发生变化(向气门开启方向移动)，从而排气门就不能完全关闭了。同样地，该方案无法使发动机排气门的开启高度随转速发生变化。

美国专利5647319、5655499也是采用旋转偏心套的方法来开启排气门，这两个专利与美国专利5535636不同之处在于其驱动偏心套的机构不同，该机构可以让偏心套处于三个位置，即不需制动时的关闭位置、需要制动时的低转速位置和高转速位置。在低转速位置，排气门开启高度较小，高转速时开启高度较大。而美国专利5535636只有两个位置，即开启和关闭，排气门的开启高度是固定的。

现有技术中，都未涉及排气门开启高度随转速变化这一问题和提出相关解决方案，虽然5647319和5655499专利讨论了排气门的开启高度问题并实现了两级调整，但却不能实现全转速调整。

当发动机进入制动状态并处于高转速时，由于绝对排气时间短，就要求排气门保持大的开启高度。如果缓速器所控制的排气门的开度小，则发动机气缸内的压力气体来不及节流释放，而在发动机的膨胀行程时能量又返回发动机活塞，导致发动机的制动效能下降；相反地，当发动机处于低转速时，由于绝对排气时间长，就要求排气门保持小的开启高度。如果缓速器所控制的排气门的开度大，则发动机气缸内所建立的节流释放压力将小，这也会导致发动机的制动效能下降。因此，排气门的开启高度应随发动机的转速不同而变化，转速高时加大排气门开启高度，转速低时降低排气门开启高度。在发动机的每一转速下，缓速器所控制的排气门的开度都存在一个理想的开度值，在此开度下，发动机才有一个理想的制动力，开度偏大和偏小，都将使发动机的制动效能下降。

在前述现有的专利中，也未涉及这一问题。发动机在进入制动状态后，缓速器如果能够使所控制的排气门的开启高度随发动机转速发生变化并适应发动机气缸内压力气体节流释放的需要，就能使发动机在各个转速下都发挥出理想的制动力。

发明内容

针对目前的气门节流式发动机缓速器存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种可精确控制发动机排气门的初始开启高度，和使发动机排气门开启高度能够在发动机全转速范围内，根据发动机转速的大小进行调整的气门节流式发动机缓速器。

实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种气门节流式发动机缓速器，包括壳体、电磁阀、工作油道、驱动活塞和调节螺钉，它直接安装在一台内燃式发动机上，发动机的润滑系统通过进油道向电磁阀提供低压的润滑油，泄油道与发动机的润滑油池连通，电磁阀的出油道通过单向阀与工作油道连通；工作油道通至位于壳体上的活塞腔，在活塞腔的底部设置平衡油孔通至发动机润滑油池；

活塞腔中设置调节活塞，调节活塞体内有驱动活塞腔和螺纹孔，驱动活塞腔和螺纹孔形成限位台阶；调节活塞外周加工出一个周向环槽对准工作油道，设径向通孔将周向环槽和螺纹孔连通；

驱动活塞位于驱动活塞腔中，其下端对准发动机排气门，并与排气门之间设留间隙，上端设限位轴肩，驱动活塞上还设有回位轴肩；

设一个螺塞通过调整垫圈与调节活塞的螺纹孔连为一体，螺塞下端部与限位轴肩之间设留驱动活塞的限位间隙；

一个弹簧片的一端固定在壳体上，另一端压在驱动活塞的回位轴肩上，将驱动活塞压在螺塞上，将螺塞和调节活塞所形成的总成压在调节螺钉上；位于壳体上的调节螺钉的底部正对螺塞的上端面；

在周向环槽、螺纹孔和工作油道相互连通的区域内设置泄油通道。

所述泄油通道为轴向设于螺塞上的泄油孔。

所述泄油通道为设于分支油道上的泄油孔，所述分支油道与工作油道连通。

所述泄油通道为设于两个分支油道间的泄油孔，所述分支油道分别与工作油道和出油道连通。

在本发明所揭示的节流式发动机缓速器结构中设置了两个调整结构，第一调整结构通过一个调整垫圈，合理调节螺塞与调节活塞上的限位台阶之间的距离，使得驱动活塞的运动距离得到精确的保证；第二调整结构通过调整调节螺钉使螺塞与调节活塞形成的总成在活塞腔中的适当位置，使得驱动活塞与排气门之间的间隙可以得到精确的保证。这样，当本发明装置工作时，驱动活塞所打开的排气门的初始开启高度就可得到精确的控制。另外，本发明结构中还通过设置一个泄油通道，使发动机排气门的开启高度能在发动机全转速范围内进行自动调整。本发明具有构思新颖巧妙、设计合理、结构简单，具有体积小、质量轻、成本低廉、工作可靠等优点，安装布置也非常方便，适于推广运用。

附图说明

图1：本发明气门节流式发动机缓速器的结构原理示意图。处于关闭状态。

图2：本发明气门节流式发动机缓速器的结构原理示意图。处于开启状态。

图3：现有技术排气门的运动曲线图。

图4：本发明气门节流式发动机缓速器排气门的运动曲线图。

图5：本发明另一实施方式的结构原理示意图。处于开启状态。

图6：本发明另一实施方式的结构原理示意图。处于开启状态。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，本发明气门节流式发动机缓速器包括壳体2、电磁阀66、单向阀80、驱动活塞10、泄油孔32、调节螺钉36等。其直接安装在一台内燃式发动机的缸盖3上，壳体2上装配有完成制动功能所需要的零件。

发动机的润滑系统(未画出)通过进油道68向电磁阀66供给润滑油，泄油道70将电磁阀66与发动机润滑油池(未画出)连通。出油道72将单向阀80和电磁阀66连通。当电磁阀66通电时，低压的润滑油流过进油道68、电磁阀66而进入出油道72；当电磁阀66断电时，电磁阀66将进油道68截止的同时将出油道72和泄油道70连通，此时，出油道72中的润滑油经电磁阀66、泄油道70流回发动机润滑油池。

一个单向阀80位于出油道72和工作油道54之间，单向阀80由一个压缩弹簧82施加预压力压在出油道72的孔口上而密封，单向阀80只允许润滑油从出油道72流向工作油道54。

工作油道54通至位于在壳体2上加工出来的活塞腔5，在活塞腔5的底部设置平衡油孔28通至发动机润滑油池。

一个调节活塞18位于在壳体2上加工出来的活塞腔5中。其体内加工出驱动活塞腔8和螺纹孔24，驱动活塞腔8和螺纹孔24形成限位台阶22；其外周加工出一个周向环槽20对准工作油道54，设径向通孔19将周向环槽20和螺纹孔24连通。

一个驱动活塞10位于驱动活塞腔8中，其下端对准发动机排气门1，并与排气门1保持一个间隙12，上端加工出限位轴肩16，驱动活塞10上还带有回位轴肩14。

一个位于螺纹孔24中的螺塞30对驱动活塞10进行限位，驱动活塞10的运动范围为间隙50。调整垫圈26用来精确调整间隙50的大小。

在螺塞30上加工出一个轴向的泄油孔32，并在其上端面加工出一个径向的泄油槽31和泄油孔32连通。螺纹孔24中的润滑油可以通过泄油孔32、泄油槽31流进活塞腔5的底部，并通过平衡油孔28通至发动机润滑油池。

一个位于壳体2上的调节螺钉36的下端正对螺塞30的上端面，并对螺塞30和调节活塞18所形成的总成进行调节定位，调节螺钉36由调节螺母34锁紧固定。

一个弹簧片6的一端由螺栓4固定在壳体2上，另一端压在驱动活塞10的回位轴肩14上，将驱动活塞10压在螺塞30上，从而将螺塞30和调节活塞18所形成的总成压在调节螺钉36上。

下面来分析本发明气门节流式发动机缓速器的工作过程，图1表示的是本发明气门节流式发动机缓速器处于关闭状态。

给电磁阀66断电，进油道68被截止的同时，出油道72和泄油道70连通，出油道72中的润滑油流向发动机润滑油池而失去压力，当发动机进入排气行程时，单向阀80将不能被推开，螺纹孔24中的润滑油从泄油孔32泄漏掉后，螺塞30和调节活塞18所形成的总成被弹簧片6压在调节螺钉36上，限位轴肩16和限位台阶22之间形成间隙50，驱动活塞10与发动机排气门1之间形成间隙12，缓速器保持关闭状态。此时发动机按正常的做功模式运转并不受缓速器的任何影响。

图2所示是本发明气门节流式发动机缓速器处于开启状态。

在车辆的运行中，给电磁阀66通电，泄油道70被截止，低压的润滑油便从进油道68流向出油道72，克服压缩弹簧82的作用力而推开单向阀80，从而流进工作油道54，流过周向环槽20、径向通孔19而进入螺纹孔24中，并克服弹簧片6的作用力后推动驱动活塞10向下运动，另有一小部分的润滑油通过泄油孔32、泄油槽31、活塞腔5的底部、平衡油孔28而流回发动机的润滑油池。驱动活塞10越过间隙12后，如果发动机处于排气行程，则驱动活塞10继续向下运动直到限位轴肩16接触到限位台阶22为止，否则驱动活塞10将接触到排气门1并停止运动，等待发动机进入排气行程，然后才继续向下运动，直到限位轴肩16接触到限位台阶22为止。发动机继续运转，当排气门1在关闭过程中接触到驱动活塞10时，由于排气门1的作用力作用在驱动活塞10上，使螺纹孔24、周向环槽20、工作油道54中的润滑油压力增大，从而单向阀80落座密封，驱动活塞10就阻挡住排气门1关闭，使排气门1形成一个初始开度13，此开度为间隙50和间隙12之差。由于间隙50和间隙12的值都能精确调节，因此发动机排气门1的初始开启高度13就可得到精确的保证。发动机继续运转，泄油孔32持续泄油，使排气门1逐渐降低开启高度，直到进入压缩行程，在压缩行程中，排气门1的开启高度继续降低，所形成的开启高度对发动机气缸内的气体进行节流释放到排气管路中，当发动机进入膨胀行程时，缸内便没有了压力气体，从而发动机产生能量净损失，发出制动马力。当发动机再进入排气行程时完成一次工作循环。

图3所示是现有技术排气门的运动曲线示意图。图中排气门在进气、压缩和膨胀行程都保持一个固定的开启高度S，此开启高度不随发动机的转速发生变化。

图4是本发明气门节流式发动机缓速器排气门的运动曲线示意图。图中曲线300是发动机在高转速时排气门的运动曲线，曲线400是发动机在低转速时排气门的运动曲线。当发动机在高低转速之间的某一转速下运转时，其运动曲线必然在曲线300和曲线400之间，即图4中的曲线500。图中13代表排气门的初始开度，对应于图2中的间隙13。通过对比曲线300和曲线400，可以看出：当发动机在高转速下进行制动时，在压缩行程所形成的排气门节流开度大；当发动机在低转速下进行制动时，在压缩行程所形成的排气门节流开度小。

前面图1、图2结构中的泄油孔32是轴向设置在螺塞30上的，其所泄漏的润滑油通过泄油槽31、活塞腔5的底部和平衡油孔28流向发动机的润滑油池。不难理解的是：只要在周向环槽20、螺纹孔24和工作油道54相互连通的区域内设置泄油的通道，并将所述区域内的润滑油进行合适的泄漏，就可达到本发明所揭示的效果和目的。这样看来，泄油通道不但可以设置在螺塞30上，也可以设置在工作油道54上(参见下面图5实施例)，也可以设置在工作油道54和出油道72之间，也可以利用调节活塞18与活塞腔5之间的间隙来形成泄油通道，使周向环槽20中的润滑油进行合适的泄漏。当设置在工作油道54和出油道72之间时，可以如接下来图6实施例所示进行泄油孔32的设置，单向阀80也可以采用非球型单向阀，而在此单向阀上设置泄油孔32。

图5所示的结构图是本发明气门节流式发动机缓速器的另一实施例，处于开启状态。本实施例的泄油孔32设置在了工作油道54上。在工作油道54上设置分支油道40，在分支油道40的孔口上设置泄油元件38，泄油元件38上轴向设置泄油孔32，泄油孔32通向发动机润滑油池。本实施例的工作原理和过程与前述图1、图2实施例完全一致，这里就不重复描述。

图6所示的结构图是本发明气门节流式发动机缓速器的另一实施例，处于开启状态。本实施例是将泄油孔32设置在出油道72和工作油道54之间，所泄漏的润滑油通向出油道72，同样可以达到本发明所揭示的效果和目的。与图5结构相比：在出油道72上增设一个分支油道86，在工作油道54上增设一个分支油道84，在油道84和油道86之间设置泄油孔32，同时取消图5结构中的分支油道40和泄油元件38。其余结构与图5结构完全一致，这里就不重复描述。

本实施例的工作过程与图1、图2和图5的工作过程不同之处在于：当排气门在关闭过程中接触到驱动活塞10时，导致螺纹孔24中压力增大形成高压，从而工作油道54和分支油道84的压力增大形成高压，而分支油道86中的压力是低压的，润滑油就通过泄油孔32从分支油道84流向分支油道86，从而工作油道54中的润滑油泄向出油道72，达到与图1、图2和图5结构相同的泄油目的。其余工作过程相同，就不重复描述。

通过前面对本发明所揭示的气门节流式发动机缓速器结构原理和工作过程的描述，可以看出：

在本发明所揭示的节流式发动机缓速器结构中设置了两个调整结构，第一调整结构使得驱动活塞10的运动距离(即间隙50)可以得到精确的保证；在将发动机缓速器装配上发动机上时，第二调整结构使得驱动活塞10与排气门1之间的间隙12可以得到精确的保证。这样当本发明装置工作时，驱动活塞所打开的排气门1的初始开启高度13(即间隙50与间隙12之差)就可得到精确的控制。

另外，本发明所揭示的结构中还设置了一个泄油通道，使得本发明所揭示的气门节流式发动机缓速器，能够在发动机全转速范围内根据发动机转速的大小调整排气门1所形成的节流开度，使发动机在每个转速下都发出理想的制动力。发动机在高转速运转时，排气门1所形成的节流开度大；发动机在低转速运转时，排气门1所形成的节流开度小。这是由于泄油通道所泄漏的油量能够随发动机的转速发生变化。发动机转速高时，由于泄油绝对时间短，所泄漏的油量就少，排气门1所形成的节流开度就大；发动机转速低时，由于泄油绝对时间长，所泄漏的油量就多，排气门1所形成的节流开度就小。因此，本发明的缓速器能够在发动机全转速范围内发挥出理想的制动效能，而现有技术的缓速器只能在发动机某一个或两个转速下发挥出理想的制动效能。可以利用本发明所揭示的泄油方法，对现有技术进行改造，使排气门1所形成的节流开度随发动机的转速发生变化。

Claims (4)

1、一种气门节流式发动机缓速器，包括壳体(2)、电磁阀(66)、工作油道(54)、驱动活塞(10)和调节螺钉(36)，它直接安装在一台内燃式发动机上，发动机的润滑系统通过进油道(68)向电磁阀(66)提供低压的润滑油，泄油道(70)与发动机的润滑油池连通，其特征在于：

电磁阀(66)的出油道(72)通过单向阀(80)与工作油道(54)连通；工作油道(54)通至位于壳体(2)上的活塞腔(5)，在活塞腔(5)的底部设置平衡油孔(28)通至发动机润滑油池；

活塞腔(5)中设置调节活塞(18)，调节活塞(18)体内有驱动活塞腔(8)和螺纹孔(24)，驱动活塞腔(8)和螺纹孔(24)形成限位台阶(22)；调节活塞(18)外周加工出一个周向环槽(20)对准工作油道(54)，设径向通孔(19)将周向环槽(20)和螺纹孔(24)连通；

驱动活塞(10)位于驱动活塞腔(8)中，其下端对准发动机排气门(1)，并与排气门(1)之间设留间隙(12)，上端设限位轴肩(16)，驱动活塞(10)上还设有回位轴肩(14)；

设一个螺塞(30)通过调整垫圈(26)与调节活塞(18)的螺纹孔(24)连为一体，螺塞(30)下端部与限位轴肩(16)之间设留驱动活塞(10)的限位间隙(50)；

一个弹簧片(6)的一端固定在壳体(2)上，另一端压在驱动活塞(10)的回位轴肩(14)上，将驱动活塞(10)压在螺塞(30)上，将螺塞(30)和调节活塞(18)所形成的总成压在调节螺钉(36)上；位于壳体(2)上的调节螺钉(36)的底部正对螺塞(30)的上端面；

在周向环槽(20)、螺纹孔(24)和工作油道(54)相互连通的区域内设置泄油通道。

2、根据权利要求1所述的发动机缓速器，其特征在于：所述泄油通道为轴向设于螺塞(30)上的泄油孔(32)。

3、根据权利要求1所述的发动机缓速器，其特征在于：所述泄油通道为设于分支油道(40)上的泄油孔(32)，所述分支油道(40)与工作油道(54)连通。

4、根据权利要求1所述的发动机缓速器，其特征在于：所述泄油通道为设于第一分支油道(84)和第二分支油道(86)间的泄油孔(32)，所述第一分支油道(84)与工作油道(54)连通，所述第二分支油道(86)和出油道(72)连通。

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