CN201190586Y - 一种压缩释放式发动机缓速器 - Google Patents

Abstract

一种压缩释放式发动机缓速器，包括电磁阀(14)、控制阀(17)、液压装置以及排气门，其中液压装置包括一个主动活塞(41)、一个从动活塞(31)、和一延迟活塞(61)，液压装置的工作介质为发动机润滑油池的低压润滑油，润滑油在主动活塞腔(42)、从动活塞腔(32)和延迟活塞腔(62)之间往复流动。本实用新型装置使用延迟活塞，可以精确控制排气门的开启时间，提高制动性能；且本实用新型既适用于具有喷油嘴机构的三凸轮发动机，也适用于只有进、排气驱动凸轮的双凸轮发动机。

Description

一种压缩释放式发动机缓速器

技术领域

本实用新型涉及一种控制发动机排气门运动的机械液压装置，具体涉及一种压缩释放式发动机缓速器，通过改变排气门的运动规律，使发动机由产生能量的动力机转变为吸收能量的空压机，从而对车辆实施制动。

背景技术

缓速器是车辆(特别是重型载重汽车和大型客车)的一种辅助制动装置，使用辅助制动装置可增强车辆的制动性能，不需使用或少使用主制动器(传统的摩擦制动器)就能将车辆控制在一定的安全速度范围内，预防车辆制动失灵，确保行车安全，特别是增强重载车辆下长坡时的安全性。同时使用缓速器可显著的减少主行车制动器(摩擦制动器)的使用频率，从而减少主制动器制动毂和摩擦片的磨损，提高其使用寿命，同时延长主制动器的维修周期，降低维修成本，提高驾驶的安全性和舒适性，降低驾驶员的疲劳，提高工作效率。

在目前使用的汽车辅助制动装置中，排气制动阀因其结构简单，性能可靠，容易操作，安装方便，他作为一种辅助制动装置得到了广泛的应用。目前几乎所有使用辅助制动的车辆都安装有排气制动阀，排气制动阀是在发动机排气管路中安装一碟阀和转动机构，通过关闭该碟阀增大排气行程阻力，利用发动机的排气作为辅助制动的。但由于排气制动阀的制动功率较小，不能满足大部分情况下的制动需求，因此需要有一种新的汽车辅助制动装置。

发动机缓速装置是车辆制动的一种辅助装置。当车辆正常行驶时，发动机为正常的工作模式；当车辆需要制动减速时，发动机缓速装置将发动机转变为制动模式，此时发动机由产生能量的动力机转变为吸收能量的空压机，吸收来自车辆的动能，以达到减速的目的。同时提高车辆的运行安全性，特别是车辆下长坡时的使用安全性。

一般来讲，设计发动机缓速器要力求设计简单、工作可靠、且尽量不改变发动机本身的结构，以便于安装和改装。对于一台既定的发动机，其安装的发动机缓速器产生的制动力矩不能超出发动机本身的额定值，否则就会对发动机和车辆传动系产生危害，同时为了使发动机缓速器达到最理想的工作状态，应调整缓速器的排气正时、排气门开启速率和开启时刻，一般四冲程的发动机包括进气、压缩、做功、排气四个冲程，所以最理想的方式是在压缩冲程的末端打开排气门，释放掉高压空气，这样做功冲程中就没有能量返回活塞，从而达到制动的目的。

世界上最早的发动机缓速器是由美国康明斯于1965年设计完成，并获得了美国专利(专利号：3220392)。3220392专利的结构原理示意图见附图1。由图1可以看出，此类缓速器使用了一套包含主动活塞和从动活塞等零件的液压机构，主动活塞在发动机压缩冲程上止点前产生高压油，由于液压油的不可压缩性，具有能量的高压油便通过输油管路传到从动活塞，从而驱动从动活塞运动，迅速打开排气门，释放掉高压空气，使发动机在做功过程中没有能量返回活塞，以此利用发动机的倒拖运转以消耗汽车的动能，来达到对车辆进行制动的目的。主动活塞有凸轮轴驱动的推杆(可以是进气门推杆、排气门推杆或喷油嘴推杆，最佳为喷油嘴推杆)来驱动。由于柴油机的喷油时刻是在压缩冲程的末端，活塞到达压缩上止点之前，为了达到最佳的喷雾效果，喷射时间很短，凸轮行线很逗，因此对于采用喷油嘴驱动的制动效果要比由进/排气凸轮驱动时效果更好。

但现在许多发动机并不具有喷油嘴机构，而是采用诸如波许燃油系统、转子分配燃油系统、高压共轨喷射系统等，这类发动机一般通称为双凸轮发动机，对于此类发动机，可以采用非本缸的进气、排气门推杆来驱动制动器的主动活塞，一般情况下，进、排气门从其关闭位置到全开位置，需要大于90度的曲轴转角，而喷油嘴凸轮为25-30度的曲轴转角，这就使得制动时排气门开启速度过慢，另外，排气门开启时刻相对于制动器的要求来说开始的太早，无法达到制动器要求的最佳时刻-即压缩冲程的末端时刻。所以此类缓速器不具备理想的排气门开启速度和开启时刻。

美国专利RE33052公开了一种改进的用进、排气门推杆或凸轮驱动的缓速器结构。该结构原理示意图见附图2，该结构同样采用进、排气门推杆或凸轮驱动缓速器的主动活塞，但并不是将其直接驱动排气门，而是经过一系列的转换之后，再用于驱动排气门，使发动机制动时排气门的开启速度和开启时刻于进、排气门推杆或凸轮的运动无关。该专利典型的利用了一个储压室，两个主动活塞，储压室用来暂时储藏第二主动活塞产生的高压润滑油，第一主动活塞不但也产生高压润滑油，同时在预先设计好的合适时刻打开一个触发单向阀，使储备的高压润滑油迅速驱动从动活塞打开排气门，进行排气制动，使排气门的开启速度和开启时刻与由喷油嘴驱动时的制动效果相当。但此类缓速器结构都特别复杂，不容易实现，也会增加总成的加工、制造难度，从而增加总成的制造成本。

实用新型内容

针对现有技术中存在的结构复杂、排气门没有理想的正时的问题，本实用新型专利的目的是提供一种具有理想的排气门正时、结构简单，制动迅速的发动机缓速器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种压缩释放式发动机缓速器，包括电磁阀、控制阀、液压装置以及排气门，其特征在于液压装置包括一个主动活塞、一个从动活塞、和一延迟活塞，其中，主动活塞在主动活塞腔中自由上下运动，并被一回位弹簧压在主动活塞腔的底部；从动活塞在从动液压腔中自由上下运动，并被一回位弹簧压在从动活塞腔的底部，从动活塞对准排气门，其初始位置由一调节螺钉调节，调节完毕，用一锁紧螺母将其固定在调定的位置；延迟活塞在延迟活塞腔中自由上下运动，并被延迟活塞弹簧压在延迟活塞腔的底部；液压装置的工作介质为发动机润滑油池的低压润滑油，润滑油在主动活塞腔、从动活塞腔和延迟活塞腔之间往复流动。

本实用新型采用延迟活塞来精确控制排气门的开启时刻和开启速度；另外由于本实用新型仍然使用单活塞结构，去掉储压室，和单向阀，减少油道的数量，从而减少密封环节，简化整个总成结构。

采用本实用新型结构的发动机制动器，可以使排气门具有理想的开启速度和开启时刻，而且结构简单，制造成本低，容易实现；且通用性提高，既适用于具有喷油嘴机构的三凸轮发动机，也适用于只有进、排气驱动凸轮的双凸轮发动机。

附图说明

图1：美国专利3220392所公开的发动机缓速器结构示意图，此结构尤其适用于喷油嘴结构的发动机；

图2：美国专利RE33052公开的发动机缓速器结构示意图，适用于无喷油嘴结构的两凸轮发动机和火花点火式发动机；

图3：根据本实用新型的发动机缓速器的一实施例的结构示意图。

图4：根据本实用新型的发动机制动器的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图3、图4来介绍本实用新型的具体实施方式，图中所有相同原理的部件均使用相同的编号。

图3是根据本实用新型的发动机缓速器的一实施例的结构示意图。其中，缓速器体01直接安装在缸盖02上，用于将完成制动功能的零部件组成为一个总成。发动机的润滑系统通过油道11向一个三通电磁阀14供应低压润滑油。油道13将电磁阀14与发动机润滑油池连通。油道12将电磁阀14与控制阀17连通。当电磁阀通电时，低压润滑油便经过电磁阀14，油道12而流向控制腔16。当电磁阀14断电时，电磁阀将油路11截止，同时将油道12和油道13连通，此时控制腔16至电磁阀14之间的低压润滑油便经油道12，电磁阀14和油道13流回润滑油池。一个具有两位置的控制阀17，可以在控制腔16中自由上下运动，并由控制阀弹簧18压在控制腔16的底部，控制阀17有一轴向通孔19通过一径向通孔20和周边环槽21相通，一球型单向阀15可在控制阀17中自由上下运动，并由单向阀弹簧固定在控制阀内腔的底部，在初始位置将轴向通孔19和径向通孔20隔开。当电磁阀通电时，润滑油经电磁阀14和油道12流向控制腔16，控制阀17受压上移，使周边环槽与油道22相连，同时球型单向阀15脱离控制阀17的底部，液压油便通过轴向通孔19，径向通孔20和周边环槽21，流向油道22。

从动活塞31可以在从动液压腔32中自由上下运动，同时被一压缩弹簧35压在从动液压腔的底部，调节螺钉33用于调节从动活塞31的初始位置，调节完毕，用一锁紧螺母34将其固定在调定的位置。压缩弹簧35的下端由一垫板36支撑，垫板36由一孔用挡圈37固定在从动液压腔32中。

主动活塞41可以在主动液压腔42中自由上下运动，下端被一弹簧片43压在主动液压腔42的底部，弹簧片由一球型螺栓44固定在缓速器体01的底部。主动活塞41的位置应对准摇臂45上的间隙调节螺钉46，摇臂由推杆47驱动，推杆47为非本缸的进、排气凸轮推杆。

延迟活塞61可以在延迟活塞腔62中自由上下运动，同时被一延迟活塞弹簧65压在延迟活塞腔的底部，调节螺钉63用于调节延迟活塞61的初始位置，从而可以精确控制打开排气门的时间。调节完毕，用一锁紧螺母64将其固定在调定的位置。延迟活塞弹簧65的下端由一垫板66支撑，垫板66由一孔用挡圈67固定在延迟活塞腔62中，其中，延迟活塞弹簧65比压缩弹簧35更容易压缩。

当需要制动时，给电磁阀通电，低压润滑油便经过油道11、油道12而流向控制阀腔16，控制阀17受压上移，使其径向通孔19经周边环槽21和油道22连通，同时球型单向阀15离开阀座，液压油便通过轴向通孔19、径向通孔20和周边环槽21流向油道22，进而流向主动液压腔42、从动液压腔32和延迟活塞腔62，主动活塞在液压油的作用下向下移动，直到接触到摇臂的调节螺钉46，同时主动液压腔42中充满了低压润滑油。此时虽然延迟活塞腔62也与油道22连通，但低压润滑油并不能克服延迟活塞弹簧65的作用力而使延迟活塞向下移动，同时低压润滑油亦不能克服压缩弹簧35的作用力而使从动活塞下移。随着发动机的运转，推杆47开始上移，从而推动主动活塞一起向上运动，控制阀17内的球型单向阀15下移，将轴向通孔19和径向通孔20隔离，这样在主、从动液压腔和延迟活塞腔中就形成了液压锁止，由于液压油的不可压缩性，此时油道22内的压力迅速升高，由于延迟活塞弹簧65比压缩弹簧35更容易压缩，所以润滑油首先克服延迟活塞弹簧65的作用力而推动延迟活塞向下运动，通过调整延迟活塞腔62的大小，可以调整打开排气门的时间，经过一定时间的延迟，油道22内液压油的压力已经足以克服弹簧35的作用力而推动从动活塞向下运动从而迅速打开排气门，完成一次制动过程，通道81用来释放多余的液压油。以上过程反复进行，从而使发动机转速降低，达到降低车速的目的。

当需要解除制动时，给电磁阀14断电，油道12将和进油口11隔离并和回油口13连通，控制阀在控制阀弹簧18的作用下向下移动，储存在制动腔内的润滑油便通过油道12和回油口13流回润滑油池。同时油道22和控制阀的泄油口相通，当主动活塞向上移动时，缓速器已不能建立起液压锁止，也就不能推动从动活塞向下移动，同时延迟活塞在回位弹簧65的作用下自行回位，液压油便通过控制阀的泄油口流回润滑油池，由于进油通道已经被电磁阀切断，缓速器得不到液压油供应，其各运动部件便脱离与发动机的接触，保持关闭状态，制动结束。

图4为根据本实用新型的结构原理而变化的另一种实施方式，在这种方式中，增加了一换向阀71，使得液压油单向流动，每一循环都补充新鲜的液压油，从而能有效的消除系统中的空气，且能更容易的带走系统磨损所产生的杂质。其原理为：制动时，主动活塞由最底端上移，液压油克服弹簧73的作用力而顶开球阀71，液压油便进入油道82，由于活塞65比活塞35易压缩，所以润滑油首先克服延迟活塞弹簧65的作用力而推动延迟活塞向下运动，经过一定时间的延迟，液压油克服弹簧35的作用力而推动从动活塞向下运动从而迅速打开排气门，主动活塞达到最上端开始下移，由于此时油道22中的压力降低，球阀71便在弹簧73的作用下归位，从而隔断油道22和油道82，同时从动液压腔中的液压油便通过腔72而流回润滑油池从而完成一次制动过程。

通过上述对本实用新型结构原理的描述，可以看出，本实用新型结构中，通过调整延迟活塞的初始位置，可以精确控制排气门的开启动时刻，同时本实用新型结构和其他相关的结构相比较结构更简单，实施更方便，且制造成本更低，更容易实现。而且本实用新型装置处于关闭状态时，其所有运动部件都和与之关联的发动机运动部件相脱离，发动机保持正常的工作模式，不受发动机缓速器的影响。最后，本实用新型结构对发动机几乎不需要任何改动，只需在发动机的合适位置预留出连接发动机缓速器的位置即可。

虽然本实用新型装置是针对无喷油嘴驱动凸轮的发动机而设计的，但本实用新型装置同样适用于带喷油嘴驱动凸轮的发动机。对于采用其他点火顺序的发动机和V型发动机，本实用新型装置同样适用。

Claims (7)

1、一种压缩释放式发动机缓速器，包括电磁阀(14)、控制阀(17)、液压装置以及排气门，其特征在于液压装置包括一个主动活塞(41)、一个从动活塞(31)、和一延迟活塞(61)，其中，主动活塞(41)在主动活塞腔(42)中自由上下运动，并被一回位弹簧(43)压在主动活塞腔(42)的底部；

从动活塞(31)在从动液压腔(32)中自由上下运动，并被一回位弹簧(35)压在从动活塞腔(32)的底部，从动活塞(31)对准排气门，其初始位置由一调节螺钉(33)调节，调节完毕，用一锁紧螺母(34)将其固定在调定的位置；

延迟活塞(61)在延迟活塞腔(62)中自由上下运动，并被延迟活塞弹簧(65)压在延迟活塞腔(62)的底部；

液压装置的工作介质为发动机润滑油池的低压润滑油，润滑油在主动活塞腔(42)、从动活塞腔(32)和延迟活塞腔(62)之间往复流动。

2、根据权利要求1所述的发动机缓速器，其特征在于主动活塞(41)由发动机的一个排气门摇臂的调节螺钉或进气门摇臂的调节螺钉(46)驱动。

3、根据权利要求1或2所述的发动机缓速器，其特征在于延迟活塞弹簧(65)比从动活塞的回位弹簧(35)易于压缩。

4、根据权利要求1-3中的任一个所述的发动机缓速器，其特征在于调节螺钉(63)可以调整延迟活塞(61)的初始位置。

5、根据权利要求1-4中的任一个所述的发动机缓速器，其特征在于从动腔中开有一泄油孔(81)。

6、根据权利要求1-5中的任一个所述的发动机缓速器，其特征在于整个缓速器总成根据实际需要做成整体式或分体式结构。

7、根据权利要求1-6中的任一个所述的发动机缓速器，其特征在于在液压装置中增加一两位置球阀(71)。

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