CN109184847A - 一种发动机压缩释放制动气门控制系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机压缩释放制动气门控制系统及其工作方法，控制系统包括进油电磁阀，进油电磁阀上的出油口通过第一油路与一制动油压控制阀连接；所述制动油压控制阀内设有储油槽，所述储油槽通过第一高压油路与一单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过第二高压油路与制动执行活塞驱动连接；在所述储油槽和第二高压油路之间还设有一辅助高压密封机构。本发明将制动油压控制阀设计为一个单向阀和一个由低压密封高压的活塞结构，通过高压密封活塞两端压力面积差，实现用低压力密封高压力的作用，降低了控制阀的加工难度，降低加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及属于发动机制动技术领域，具体涉及一种发动机压缩释放制动气门控制系统。
背景技术
发动机压缩释放制动技术最早是由康明斯发明的，国外在1961年就开始生产应用。随着国内安全意识的提高，国内法规也开始要求客车和大型商用必须安装缓速器，发动机压缩释放缓速器由于制动功率高，成本低的优点，逐渐成为了6缸柴油机的必备配置。目前国内各大主机厂都使用的外资品牌的产品；国内各大主机厂也都对发动机制动产品国产化进行了研究，也申请了大量的专利。
现有结构进油进油电磁阀由图1所示，进油电磁阀断电时，球面阀8’在机油压力作用下压紧阀体7’上的下阀座面，此时平面阀6与阀体7上阀座面之间有一定间隙，使进油电磁阀出油口与大气联通，实现制动系统油路泄压排油。
当进油电磁阀通电时，衔铁3’被电磁力吸合，与静铁芯4’之间没有间隙，推杆将电磁力作用于平面阀6’使其向下运动，压紧上阀座面，同时球面阀7’克服液压力离开下阀座面，实现进油进油电磁阀出油口与大气之间关闭，与供油口接通，实现制动系统液压油路冲油。
该进油电磁阀结构平面阀6’和球面阀7’为过盈配合，阀体7’设置上、下两个阀座面，这种结构零件精度要求高，加工难度大，生产成本高，可靠性差。
另外，现有的制动油压控制阀结构对加工的精度要求高，控制阀结构设计复杂，可加工性差；
控制阀与摇臂体之间间隙配合，在液压系统工作，克服排气门弹簧力工作时，液压系统内压力很高，会有机油从间隙泄露，使排气门打开的升程减小，制动效果变差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是通过控制发动机压缩上止点附近，打开排气门，释放出压缩空气的方法，实现发动机辅助制动的目的，利用发动机辅助制动，可以减少刹车制动的使用频率，尤其是在长下坡时，提高车辆行驶的安全性；另外，产品的可加工性大大提高，降低了生产成本。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种发动机压缩释放制动气门控制系统，包括：
进油电磁阀，用于向制动油路供油或泄油，进油电磁阀上的出油口通过第一油路与一制动油压控制阀连接；
所述制动油压控制阀内设有储油槽，所述储油槽通过第一高压油路与一单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过第二高压油路与制动执行活塞驱动连接；
在所述储油槽和第二高压油路之间还设有一辅助高压密封机构，所述辅助高压密封机构包括设置于制动油压控制阀内部的活塞腔、设置于活塞腔内的高压密封活塞以及第三高压油路，其中，所述活塞腔底端敞口设置，并且与所述储油槽之间通过通道相连通，活塞腔另一端通过所述第三高压油路与所述第二高压油路相连通，其中，活塞腔直径、第二高压油路的直径以及第三高压油路的直径依次渐缩；
所述进油电磁阀包括：阀体、衔铁以及电磁装置，电磁装置安装在阀体的上部，所述阀体的轴心处设有第一中空轴腔，第一中空轴腔内设置所述衔铁，并且，所述衔铁的外壁与第一中空轴腔的内壁滑动密封连接；
衔铁的轴心处设有沿衔铁轴向设置的第二中空轴腔，所述第二中空轴腔和第一中空轴腔共轴，第二中空轴腔的底部延伸至阀体底端形成进油口，衔铁的外壁上沿第一中空轴腔轴向从上往下间隔设置第一环槽和第二环槽，其中，第一环槽与第二中空轴腔不连通，第二环槽与第二中空轴腔相连通；
阀体上沿第一中空轴腔轴向间隔设置出油口和卸油口；
所述电磁装置用于带动所述衔铁在第一中空轴腔内上、下往复移动，获得两个位置，分别是第一位置和第二位置，其中，
当衔铁位于第一位置时，衔铁上的第一环槽位于泄油口和出油口之间，使出油口和卸油口接通，实现泄压排油；
当衔铁位于第二位置时，衔铁上的第二环槽和出油口对接，使进油口和出油口接通，实现充油。
所述电磁装置包括电磁线圈、静铁芯以及弹簧，所述电磁线圈的轴心处设置静铁芯，弹簧受力压缩地设置于静铁芯与衔铁之间。
阀体内所述的第一中空轴腔为圆柱形轴腔，衔铁为与圆柱形轴腔相配合的圆柱状结构。
所述衔铁的顶部设有一凹槽，凹槽内设置所述弹簧，弹簧一端与凹槽底端接触，另一端与静铁芯接触。
一种所述发动机压缩释放制动气门控制系统的工作方法，
充油过程如下：当电磁阀通电时，电磁力克服弹簧的预紧力向上运动，较高压力的机油向制动系统充油，充油过过程一方面于此同时较高压力的机油推动高压密封活塞向上运动，压紧高压密封面，高压密封面之外与大气接通，高压密封活塞两端的密封面积差保证活塞压紧阀座面，起到密封效果；另一方面第一高压油路中的高压机油克服单向阀的弹簧力，机油流向制动执行活塞顶部，在高压密封活塞将第二高压油路的泄油口堵住后，使制动执行活塞在机油液压力作用下克服弹簧力向下运动，消除与气门杆之间的间隙，发动机开始起制动作用；
制动系统工作时，此时制动执行活塞与气门之间间隙消除，在配气凸轮的作用下摇臂体通过第二高压油路、制动执行活塞将力作用于气门，打开气门排气，此时第二高压油路液压锁止，阻止制动执行活塞向上运动，保证气门在凸轮作用下开启；制动油路内压力随着气门弹簧力的增大而增大，始终保持液压力与气门弹簧力相等；而高压密封活塞由于两端液压力面积差的原因，底部液压作用面积大，保证底部低压的液压力始终大于顶部的液压力，保证系统正常工作；而单向阀被第二高压油路液压力向阀座面压紧，保证无机油泄露；
当发动机制动系统需要停止工作时，只需进油电磁阀断电，此时高压密封活塞下部压力降低，顶部是制动系统的高压力，推动活塞向下运动，第二高压油路泄油口打开，第二高压油路机油排出，第二高压油路内压力降低，制动执行活塞在弹簧力作用下复位，发动机制动系统停止工作。
一种如所述发动机压缩释放制动气门控制系统中进油电磁阀的工作方法，当电磁阀不通电时，衔铁在弹簧力作用下复位，衔铁上的第二环槽关闭进油口与出油口的联接，衔铁上的第一环槽使出油口与泄油口接通，实现发动机制动液压系统的泄压排油；
当电磁阀通电时，衔铁在电磁力的作用下克服弹簧力，吸合，此时出油口与泄油口关闭，进油口与出油口通过第二环槽接通，实现液压系统的冲油。
本发明的有益效果是：
第一、将制动油压控制阀设计为一个单向阀和一个由低压密封高压的活塞结构，通过高压密封活塞两端压力面积差，实现用低压力密封高压力的作用，降低了控制阀的加工难度，降低加工成本。
第二、该系统将进油电磁阀设计为轴向密封的两位三通阀，该结构阀芯两端液压力相平衡，复位弹簧预紧力可以设计的小一点，从而进一步降低进油电磁阀最小工作电压；另一方面轴向密封设计，进油电磁阀体仅加工圆孔，阀芯加工成中空的圆柱，加工工艺更加成熟，过程控制更加容易。
附图说明
图1为本发明发动机压缩释放制动气门制动系统充油过程示意图；
其中，1、进油电磁阀；2、单向阀；3、第一油路；4、储油槽；5、第一高压油路；6、第二高压油路；7、高压密封活塞；8、第三高压油路；9、制动执行活塞；
图2为制动系统工作状态示意图；
图3为制动系统泄油状态示意图；
图4为现有现有进油电磁阀结构示意图；
其中1’、壳体；2’、线圈；3’、衔铁；4’、静铁芯；5’、推杆；6’、平面阀；7’、阀体；8’、球面阀；
图5为本发明进油电磁阀的结构示意图；
其中，1-1、壳体；1-2、电磁线圈；1-3、静铁芯；1-4、弹簧；1-5、衔铁；1-6、阀体；1-7、进油口；1-8、出油口；1-9、卸油口；1-10、第一环槽；1-11、第二环槽。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明发动机压缩释放制动气门控制系统的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示1、一种发动机压缩释放制动气门控制系统，包括：
进油电磁阀，用于向制动油路供油或泄油，进油电磁阀上的出油口通过第一油路与一制动油压控制阀连接；
所述制动油压控制阀内设有储油槽，所述储油槽通过第一高压油路与一单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过第二高压油路与制动执行活塞驱动连接；
在所述储油槽和第二高压油路之间还设有一辅助高压密封机构，所述辅助高压密封机构包括设置于制动油压控制阀内部的活塞腔、设置于活塞腔内的高压密封活塞以及第三高压油路，其中，所述活塞腔底端敞口设置，并且与所述储油槽之间通过通道相连通，活塞腔另一端通过所述第三高压油路与所述第二高压油路相连通，其中，活塞腔直径、第二高压油路的直径以及第三高压油路的直径依次渐缩。
本发明发动机压缩释放制动气门控制系统具体工作过程如下：
如图1所示，充油过程如下：
当电磁阀通电时，较高压力的机油向制动系统充油，充油过过程一方面较高压力的机油推动高压密封活塞向上运动，压紧高压密封面，高压密封面之外与大气接通，活塞缸两端的密封面积差可以保证高压密封活塞压紧阀座面，起到密封效果；另一方面第一高压油路中的高压油克服单向阀的弹簧力，机油流向制动执行活塞顶部，在高压密封活塞将第二高压油路的泄油口堵住后，使制动执行活塞在机油液压力作用下克服弹簧力向下运动，消除与气门杆之间的间隙，发动机开始起制动作用。
如图2所示，制动系统工作时，此时制动执行活塞与气门之间间隙消除，在配气凸轮的作用下摇臂体通过第二高压油路、制动执行活塞将力作用于气门，打开气门排气。此时第二高压油路液压锁止，阻止制动执行活塞向上运动，保证气门在凸轮作用下开启。制动油路内压力随着气门弹簧力的增大而增大，始终保持液压力与气门弹簧力相等；而高压密封活塞由于两端液压力面积差的原因，底部液压作用面积大，保证底部低压的液压力始终大于顶部的液压力，保证系统正常工作；而单向阀被第二高压油路液压力向阀座面压紧，保证无机油泄露。
如图3所示，当发动机制动系统需要停止工作时，只需进油电磁阀断电，如图5所示，此时高压密封活塞下部压力降低，顶部是制动系统的高压力，推动活塞向下运动，第二高压油路泄油口打开，第二高压油路机油排出，第二高压油路内压力降低，制动执行活塞在弹簧力作用下复位。发动机制动系统停止工作。
本发明进一步公开了一种进油电磁阀，所述进油电磁阀包括：阀体、衔铁以及电磁装置，电磁装置安装在阀体的上部，所述阀体的轴心处设有第一中空轴腔，第一中空轴腔内设置所述衔铁，并且，所述衔铁的外壁与第一中空轴腔的内壁滑动密封连接；衔铁的轴心处设有沿衔铁轴向设置的第二中空轴腔，所述第二中空轴腔和第一中空轴腔共轴，第二中空轴腔的底部延伸至阀体底端形成进油口，衔铁的外壁上沿第一中空轴腔轴向从上往下间隔设置第一环槽和第二环槽，其中，第一环槽与第二中空轴腔不连通，第二环槽与第二中空轴腔相连通；阀体上沿第一中空轴腔轴向间隔设置出油口和卸油口；所述电磁装置用于带动所述衔铁在第一中空轴腔内上、下往复移动，获得两个位置，分别是第一位置和第二位置，其中，当衔铁位于第一位置时，衔铁上的第一环槽位于泄油口和出油口之间，使出油口和卸油口接通，实现泄压排油；当衔铁位于第二位置时，衔铁上的第二环槽和出油口对接，使进油口和出油口接通，实现充油。
本发明所述进油电磁阀的工作方法是：
当电磁阀不通电时，衔铁在弹簧力作用下复位，衔铁上的第二环槽关闭进油口与出油口的联接，衔铁上的第一环槽使出油口与泄油口接通，实现发动机制动液压系统的泄压排油；
当电磁阀通电时，衔铁在电磁力的作用下克服弹簧力，吸合，此时出油口与泄油口关闭，进油口与出油口通过第二环槽接通，实现液压系统的冲油。
本发明系统将控制电磁阀设计为轴向密封的两位三通阀，该结构阀芯两端液压力相平衡，复位弹簧预紧力可以设计的小一点，从而进一步降低电磁阀最小工作电压；另一方面轴向密封设计，电磁阀体进加工圆孔，阀芯加工成中空的圆柱，加工工艺更加成熟，过程控制更加容易。
另外，将控制阀设计为一个单向阀和一个由低压密封高压的高压密封活塞结构，通过高压密封活塞两端压力面积差，实现用低压力密封高压力的作用，同样降低了控制阀的加工难度，降低加工成本。
以高压活塞直径12mm，密封高压油路3mm，制动执行活塞直径18mm计算制动执行活塞的最大作用力，表1列出了列出了制动系统最大液压力和下制动执行活塞最大作用力计算结果。计算结果表明该设计机油压力0.3MPa时最大作用力1221N，足以打开排气门，该设计方案可行。
表1 不同机油压力下制动执行活塞最大作用力计算结果
| 低压压力（MPa） | 0.5 | 0.4 | 0.3 |
| 密封高压压力（MPa） | 8 | 6.4 | 4.8 |
| 制动执行活塞力（N） | 2035 | 1628 | 1221 |
作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述电磁装置包括电磁线圈、静铁芯以及弹簧，所述电磁线圈的轴心处设置静铁芯，弹簧受力压缩地设置于静铁芯与衔铁之间。
作为本发明技术方案的一个优选实施例，阀体内所述的第一中空轴腔为圆柱形轴腔，衔铁为与圆柱形轴腔相配合的圆柱状结构。
作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述衔铁的顶部设有一凹槽，凹槽内设置所述弹簧，弹簧一端与凹槽底端接触，另一端与静铁芯接触。
Claims (7)
1.一种发动机压缩释放制动气门控制系统，包括：
进油电磁阀，用于向制动油路供油或泄油，进油电磁阀上的出油口通过第一油路与一制动油压控制阀连接；
所述制动油压控制阀内设有储油槽，所述储油槽通过第一高压油路与一单向阀的进油口连接，单向阀的出油口通过第二高压油路与制动执行活塞驱动连接；
其特征在于，在所述储油槽和第二高压油路之间还设有一辅助高压密封机构，所述辅助高压密封机构包括设置于制动油压控制阀内部的活塞腔、设置于活塞腔内的高压密封活塞以及第三高压油路，其中，所述活塞腔底端敞口设置，并且与所述储油槽之间通过通道相连通，活塞腔另一端通过所述第三高压油路与所述第二高压油路相连通，其中，活塞腔直径、第二高压油路的直径以及第三高压油路的直径依次渐缩。
2.根据权利要求1所述的发动机压缩释放制动气门控制系统，其特征在于，所述进油电磁阀包括：阀体、衔铁以及电磁装置，电磁装置安装在阀体的上部，所述阀体的轴心处设有第一中空轴腔，第一中空轴腔内设置所述衔铁，并且，所述衔铁的外壁与第一中空轴腔的内壁滑动密封连接；
衔铁的轴心处设有沿衔铁轴向设置的第二中空轴腔，所述第二中空轴腔和第一中空轴腔共轴，第二中空轴腔的底部延伸至阀体底端形成进油口，衔铁的外壁上沿第一中空轴腔轴向从上往下间隔设置第一环槽和第二环槽，其中，第一环槽与第二中空轴腔不连通，第二环槽与第二中空轴腔相连通；
阀体上沿第一中空轴腔轴向间隔设置出油口和卸油口；
所述电磁装置用于带动所述衔铁在第一中空轴腔内上、下往复移动，获得两个位置，分别是第一位置和第二位置，其中，
当衔铁位于第一位置时，衔铁上的第一环槽位于泄油口和出油口之间，使出油口和卸油口接通，实现泄压排油；
当衔铁位于第二位置时，衔铁上的第二环槽和出油口对接，使进油口和出油口接通，实现充油。
3.根据权利要求1所述的发动机压缩释放制动气门控制系统，其特征在于，
所述电磁装置包括电磁线圈、静铁芯以及弹簧，所述电磁线圈的轴心处设置静铁芯，弹簧受力压缩地设置于静铁芯与衔铁之间。
4.根据权利要求1所述的发动机压缩释放制动气门控制系统，其特征在于，
阀体内所述的第一中空轴腔为圆柱形轴腔，衔铁为与圆柱形轴腔相配合的圆柱状结构。
5.根据权利要求2所述的发动机压缩释放制动气门控制系统，其特征在于，
所述衔铁的顶部设有一凹槽，凹槽内设置所述弹簧，弹簧一端与凹槽底端接触，另一端与静铁芯接触。
6.一种如权利要求1所述发动机压缩释放制动气门控制系统的工作方法，其特征在于：
充油过程如下：当电磁阀通电时，电磁力克服弹簧的预紧力向上运动，较高压力的机油向制动系统充油，充油过过程一方面于此同时较高压力的机油推动高压密封活塞向上运动，压紧高压密封面，高压密封面之外与大气接通，高压密封活塞两端的密封面积差保证活塞压紧阀座面，起到密封效果；另一方面第一高压油路中的高压机油克服单向阀的弹簧力，机油流向制动执行活塞顶部，在高压密封活塞将第二高压油路的泄油口堵住后，使制动执行活塞在机油液压力作用下克服弹簧力向下运动，消除与气门杆之间的间隙，发动机开始起制动作用；
制动系统工作时，此时制动执行活塞与气门之间间隙消除，在配气凸轮的作用下摇臂体通过第二高压油路、制动执行活塞将力作用于气门，打开气门排气，此时第二高压油路液压锁止，阻止制动执行活塞向上运动，保证气门在凸轮作用下开启；制动油路内压力随着气门弹簧力的增大而增大，始终保持液压力与气门弹簧力相等；而高压密封活塞由于两端液压力面积差的原因，底部液压作用面积大，保证底部低压的液压力始终大于顶部的液压力，保证系统正常工作；而单向阀被第二高压油路液压力向阀座面压紧，保证无机油泄露；
当发动机制动系统需要停止工作时，只需进油电磁阀断电，此时高压密封活塞下部压力降低，顶部是制动系统的高压力，推动活塞向下运动，第二高压油路泄油口打开，第二高压油路机油排出，第二高压油路内压力降低，制动执行活塞在弹簧力作用下复位，发动机制动系统停止工作。
7.一种如权利要求2所述发动机压缩释放制动气门控制系统中进油电磁阀的工作方法，其特征在于：
当电磁阀不通电时，衔铁在弹簧力作用下复位，衔铁上的第二环槽关闭进油口与出油口的联接，衔铁上的第一环槽使出油口与泄油口接通，实现发动机制动液压系统的泄压排油；
当电磁阀通电时，衔铁在电磁力的作用下克服弹簧力，吸合，此时出油口与泄油口关闭，进油口与出油口通过第二环槽接通，实现液压系统的冲油。
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