CN109367530A - 真空助力系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空助力系统及汽车，属于汽车内燃机技术领域。该真空助力系统包括：真空助力器、真空罐、第一单向阀和用于与发动机燃烧室连通的第一抽空管，所述真空罐的抽气口与所述真空助力器连通，所述真空罐的排气口与所述第一单向阀的进气口连通，所述第一单向阀的出气口与所述第一抽空管连通。本发明能为无节气门的发动机提供真空，并能为真空助力器提供足量的真空度，便于汽车的制动。
Description
技术领域
本发明涉及汽车内燃机技术领域，特别涉及一种真空助力系统及汽车。
背景技术
汽车刹车时需要真空助力器为制动系统辅助助力，便于驾驶员轻松踩下制动踏板，完成汽车的制动。
真空助力器是利用真空来增加驾驶员施加于踏板上力的部件，因此真空助力器获取的真空度大小直接影响汽车的制动效果。发动机在怠速或负荷较小时，发动机的节气门存在节流作用，会使进气歧管内产生一定的负压。目前的真空助力器则是直接通过连接管与进气歧管连通，并利用发动机的进气歧管内的负压为其提供真空。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
由于在多数工况下发动机的进气歧管为正压，且部分汽车无节气门(如柴油机的汽车)，因此真空助力器获取的真空度较低或是无法利用发动机获取到真空。
发明内容
本发明实施例提供了一种真空助力系统及汽车，能为无节气门的发动机提供真空，并能为真空助力器提供足量的真空度，便于汽车的制动。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种真空助力系统，所述真空助力系统包括：真空助力器、真空罐、第一单向阀和用于与发动机燃烧室连通的第一抽空管，所述真空罐的抽气口与所述真空助力器连通，所述真空罐的排气口与所述第一单向阀的进气口连通，所述第一单向阀的出气口与所述第一抽空管连通。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述真空助力系统还包括稳压罐和第二单向阀，所述第二单向阀的进气口与所述真空罐的排气口连通，所述第二单向阀的出气口与所述稳压罐的进气口连通，所述稳压罐的出气口与所述第一单向阀的进气口连通。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一单向阀包括：阀体、阀芯和复位弹簧，所述阀芯包括第一活塞、第二活塞、连接所述第一活塞和所述第二活塞的连接柱，所述阀体具有相互连通的第一腔室和第二腔室，所述第一单向阀的进气口与所述第一腔室连通，所述第一单向阀的出气口与所述第二腔室连通，所述第一活塞和所述复位弹簧位于所述第一腔室内，所述第一活塞上具有轴向通孔，所述第二活塞位于所述第二腔室，所述第一活塞能在第一位置和第二位置之间移动，当所述第一活塞位于所述第一位置时，所述第一活塞封堵所述第一单向阀的进气口，所述第二活塞隔断所述第一腔室和所述第二腔室，当所述第一活塞位于所述第二位置时，所述第一活塞的轴向通孔连通所述第一单向阀的进气口与所述第二腔室。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第二活塞的与所述连接柱连接的侧面为锥面。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述阀芯为金属结构件。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述真空助力系统还包括第三单向阀和用于与发动机的进气歧管连通的第二抽空管，所述第三单向阀的进气口与所述真空罐的排气口连通，所述第三单向阀的出气口与所述第二抽空管连通。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述真空助力系统还包括压力传感器，所述压力传感器位于所述真空罐与所述真空助力器之间。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一抽空管的管径为2至3mm。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述第一抽空管外壁上设有散热鳍片。
另一方面，本发明实施例提供了一种汽车，所述汽车包括如前文所述的真空助力系统。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
由于在发动机的进气冲程中，进气门开启不是立即打开，其开启过程受制进气凸轮轴型线决定，且活塞下行运动较快，缸内进气受到进气门节流作用，就会在发动机燃烧室内产生一定的负压，并且该负压使发动机燃烧室内产生的真空度远高于进气歧管的真空度。本发明实施例通过设置与发动机燃烧室连通的第一抽空管，由于第一抽空管布置在发动机燃烧室上，因此使得真空助力器可以从发动机燃烧室内获取足量的真空度。同时还设有真空罐，发动机燃烧室抽真空后，可以使得真空罐内保持一定真空度，从而使得真空助力系统可以在任何工况都为汽车的制动助力，并还设有第一单向阀，防止发动机燃烧室内的气体回流至真空罐而降低真空罐的真空度。本发明实施例提供的真空助力系统还不受制于发动机是否有节气门，使柴油机和汽油机的汽车都可以获取到足量的真空压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种真空助力系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种第一单向阀与发动机燃烧室连接的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种第一单向阀的阀芯位于第一位置的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种第一单向阀的阀芯位于第二位置的示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种真空助力系统的示意图。
图中各符号表示含义如下：
1-真空助力器，2-真空罐，3-第一单向阀，31-复位弹簧，32-第一活塞，33-第二活塞，34-连接柱，35-第一腔室，36-第二腔室，37-轴向通孔，5-第一抽空管，6-稳压罐，71-第二单向阀，72-第三单向阀，8-第二抽空管，9-压力传感器，10-发动机燃烧室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种真空助力系统的示意图。如图1所示，该真空助力系统包括：真空助力器1、真空罐2、第一单向阀3和用于与发动机燃烧室连通的第一抽空管5，真空罐2的抽气口与真空助力器1连通，真空罐2的排气口与第一单向阀3的进气口连通，第一单向阀3的出气口与第一抽空管5连通。
由于在发动机的进气冲程中，进气门开启不是立即打开，其开启过程与进气凸轮有关，且活塞下行运动较快，缸内进气受到进气门节流作用，就会在发动机燃烧室内产生一定的负压，并且该负压使发动机燃烧室内产生的真空度远高于进气歧管的真空度。本发明实施例通过设置与发动机燃烧室连通的第一抽空管，由于第一抽空管布置在发动机燃烧室上，因此使得真空助力器可以从发动机燃烧室内获取足量的真空度。同时还设有真空罐，发动机燃烧室抽真空后，可以使得真空罐内保持一定真空度，从而使得真空助力系统可以在任何工况都为汽车的制动助力，并还设有第一单向阀，防止发动机燃烧室内的气体回流至真空罐而降低真空罐的真空度。本发明实施例提供的真空助力系统还不受制于发动机是否有节气门，使柴油机和汽油机的汽车都可以获取到足量的真空压力。
图2是本发明实施例提供的一种第一单向阀与发动机燃烧室连接的示意图，
图3是本发明实施例提供的一种第一单向阀的阀芯位于第一位置的示意图。如图2、3所示，第一单向阀3可以包括：阀体30、阀芯和复位弹簧31。阀芯包括第一活塞32、第二活塞33、连接第一活塞32和第二活塞33的连接柱34。阀体30具有相互连通的第一腔室35和第二腔室36，第一单向阀3的进气口与第一腔室35连通，第一单向阀3的出气口与第二腔室36连通。第一活塞32和复位弹簧31位于第一腔室35内，第一活塞32上具有轴向通孔37，第二活塞33位于第二腔室36。第一活塞32能在第一位置(如图3中阀芯所示位置)和第二位置(如图4中阀芯所示位置)之间移动，当第一活塞32位于第一位置时，第一活塞32封堵第一单向阀3的进气口，第二活塞33隔断第一腔室35和第二腔室36，当第一活塞32位于第二位置时，第一活塞32的轴向通孔37连通第一单向阀3的进气口与第二腔室36。
在第一单向阀工作时，当发动机燃烧室10内产生的负压足以驱动第一活塞32克服复位弹簧31的弹力时，则会将真空助力器1内的气体吸入真空罐2内，并由真空罐2的排气口吸入第一单向阀3的进气口，气体从第一活塞32上的轴向通孔37进入阀体30，进而从出气口进入到发动机燃烧室10内。此过程中真空罐2吸入气体并排出气体的期间会保持一定的真空度，待真空助力器1使用。而当发动机燃烧室10内产生的负压不足以驱动第一活塞32克服复位弹簧31的弹力时，第一活塞32迅速回位封堵进气口，且第二活塞33会与第一腔室35连通的壁面迅速贴合形成密封。该第一单向阀3反应灵敏便于使用，同时设置第一单向阀3还可以方式发动机燃烧室10内的气体回流而影响真空罐2的真空度，增强真空助力系统的可靠性。
如图3所示，第二活塞33与第二腔室36密封接触的侧面为锥面。其中第二活塞33与第二腔室36密封接触的侧面有一定的倾角，以保证密封接触的侧面是线接触密封，可以起到较好的密封效果。
在本实施例中，阀芯为金属结构件。阀芯可以是耐磨材料制成的金属块，以提高第一单向阀3的稳定性和耐磨性，延迟使用寿命。
如图1所示，真空助力系统还可以包括稳压罐6和第二单向阀71，第二单向阀71的进气口与真空罐2的排气口连通，第二单向阀71的出气口与稳压罐6的进气口连通，稳压罐6的出气口与第一单向阀3的进气口连通。其中，稳压罐6作用主要是稳定第一单向阀3频繁开启造成的压力震荡。当稳压罐6内部的真空度大于发动机燃烧室内的真空度时，发动机燃烧室内的负压不足以驱动阀芯开启第一单向阀3，此时，真空罐2向稳压罐6获取真空度，只有当稳压罐6内部的真空度小于发动机燃烧室内的真空度时，且发动机燃烧室内的负压能驱动阀芯开启第一单向阀3时，气体从稳压罐6被抽入发动机燃烧室内，使稳压罐6内保持较高的真空度，因此可以避免第一单向阀3频繁开启。待发动机的进气冲程结束后，相续进入压缩冲程、做功冲程、排气冲程，此三冲程缸内的压力一般为正压，此时第一单向阀3关闭且回到密封状态，以防止发动机燃烧室内的高温高压气体进入到稳压罐6。相应地，当稳压罐6的真空度小于真空罐2的真空度时，常规第二单向阀71关闭，真空罐2与稳压罐6气流隔绝。当稳压罐6的真空度大于真空罐2的真空度时，第二单向阀71打开，气体由真空罐2被吸入稳压罐6，从而提高真空罐2的真空度，使得在发动机在其他进程时真空助力系统也可以为真空助力器1提供真空。
示例性地，真空罐2存储的真空度可以满足连续刹车5次以上。在刹车5次之后，由于真空罐2内的真空度会降低，此时稳压罐6会驱第二单向阀71开启，使气体进入稳压罐6，让真空罐2的真空度提高。由于刹车时，一般驾驶员已经松开油门踏板，发动机已经回到怠速或者断油工况，此时发动机燃烧室内的真空度增加，发动机燃烧室则将稳压罐6内的气体抽入发动机燃烧室中，使稳压罐6的真空度提高，从而使发动机在进气冲程时又可继续通过稳压罐6为真空罐2提供真空。
其中，稳压罐6具有一定的耐温、耐压、耐冲击的能力。并且为了防止发动机燃烧室内的高温燃气回流，稳压罐6上也可以设置的散热装置。
可选地，第一抽空管5外壁上设有散热鳍片。设置散热鳍片可以增加第一抽空管的散热表面积，使散热效果更好。在本实施例中，散热鳍片可以降低发动机燃烧室内流出的高温燃气的温度，对高温燃气进行冷却。
在本发明的其他实施例中，第一抽空管5可以与装配在发动机燃烧室缸盖的水套上，也可以起到冷却高温燃气的效果。
可选地，第一抽空管5的管径为2至3mm。
图5是本发明实施例提供的另一种真空助力系统的示意图。如图5所示，真空助力系统还包括第三单向阀72和用于与发动机的进气歧管连通的第二抽空管8，第三单向阀72的进气口与真空罐2的排气口连通，第三单向阀72的出气口与第二抽空管8连通。其中，第二抽空管8与第一抽空管5采用并联的方式与真空罐2的排气口连通。第二抽空管8的一端连接在进气歧管上，第二抽空管8的另一端连接在真空罐2上，同时，第二抽空管8还与第三单向阀72连通。第一抽空管5和第二抽空管8共同形成两路真空助力系统，两路真空助力系统共同确保真空罐2的真空度，以满足真空助力器1的制动需求。当发动机在小负荷运转时，由于发动机的节气门开度较小，进气歧管也有较高的真空度，第三单向阀72开启，此时发动机燃烧室取真空和进气歧管取真空两路并行工作，同时为真空罐2提供真空。当发动机在大负荷运转时，由于节气门开度较大，进气歧管真空度下降，第三单向阀72关闭，真空罐2的真空度主要由发动机燃烧室提供。该真空助力系统适合有节气门的汽油机系统，对于无节气门的柴油机系统，仅适合只有第一抽空管5的真空取气系统。
在本发明的其他实施例中，真空助力系统还可以包括真空泵，真空泵与真空罐2的排气口连通，使用真空泵为真空罐2提供真空。
如图1所示，真空助力系统还包括压力传感器9，压力传感器9位于真空罐2与真空助力器1之间。其中，压力传感器9起着报警和诊断的作用。示例性地，真空罐2与真空助力器1通过管道连接，压力传感器9可以设置在该管道上。
本发明实施例提供了一种汽车，该汽车包括如前文所述的真空助力系统。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种真空助力系统，其特征在于，所述真空助力系统包括：真空助力器(1)、真空罐(2)、第一单向阀(3)和用于与发动机燃烧室连通的第一抽空管(5)，所述真空罐(2)的抽气口与所述真空助力器(1)连通，所述真空罐(2)的排气口与所述第一单向阀(3)的进气口连通，所述第一单向阀(3)的出气口与所述第一抽空管(5)连通。
2.根据权利要求1所述的真空助力系统，其特征在于，所述真空助力系统还包括稳压罐(6)和第二单向阀(71)，所述第二单向阀(71)的进气口与所述真空罐(2)的排气口连通，所述第二单向阀(71)的出气口与所述稳压罐(6)的进气口连通，所述稳压罐(6)的出气口与所述第一单向阀(3)的进气口连通。
3.根据权利要求1所述的真空助力系统，其特征在于，所述第一单向阀(3)包括：阀体(30)、阀芯和复位弹簧(31)，所述阀芯包括第一活塞(32)、第二活塞(33)、连接所述第一活塞(32)和所述第二活塞(33)的连接柱(34)，所述阀体(30)具有相互连通的第一腔室(35)和第二腔室(36)，所述第一单向阀(3)的进气口与所述第一腔室(35)连通，所述第一单向阀(3)的出气口与所述第二腔室(36)连通，所述第一活塞(32)和所述复位弹簧(31)位于所述第一腔室(35)内，所述第一活塞(32)上具有轴向通孔(37)，所述第二活塞(33)位于所述第二腔室(36)，所述第一活塞(32)能在第一位置和第二位置之间移动，当所述第一活塞(32)位于所述第一位置时，所述第一活塞(32)封堵所述第一单向阀(3)的进气口，所述第二活塞(33)隔断所述第一腔室(35)和所述第二腔室(36)，当所述第一活塞(32)位于所述第二位置时，所述第一活塞(32)的轴向通孔(37)连通所述第一单向阀(3)的进气口与所述第二腔室(36)。
4.根据权利要求3所述的真空助力系统，其特征在于，所述第二活塞(33)的与所述连接柱(34)连接的侧面为锥面。
5.根据权利要求3所述的真空助力系统，其特征在于，所述阀芯为金属结构件。
6.根据权利要求1所述的真空助力系统，其特征在于，所述真空助力系统还包括第三单向阀(72)和用于与发动机的进气歧管连通的第二抽空管(8)，所述第三单向阀(72)的进气口与所述真空罐(2)的排气口连通，所述第三单向阀(72)的出气口与所述第二抽空管(8)连通。
7.根据权利要求1至6任一项所述的真空助力系统，其特征在于，所述真空助力系统还包括压力传感器(9)，所述压力传感器(9)位于所述真空罐(2)与所述真空助力器(1)之间。
8.根据权利要求1至6任一项所述的真空助力系统，其特征在于，所述第一抽空管(5)的管径为2至3mm。
9.根据权利要求1至6任一项所述的真空助力系统，其特征在于，所述第一抽空管(5)外壁上设有散热鳍片。
10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至9任一项所述的真空助力系统。
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