發動機緩速器的製作方法

2023-06-20 05:11:06

專利名稱：發動機緩速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及改變內燃機排氣門運動方式的一種發動機緩速器，適用於具有進排氣驅動凸輪的發動機。
背景技術：
發動機緩速器是車輛進行制動減速的一種輔助裝置。當車輛不需制動減速時，發動機為正常的做功工作模式；當車輛需要制動減速時，發動機緩速器暫時將發動機轉變為制動工作模式，此時發動機相當於一臺空氣壓縮機，吸收來至車輛的運動能量，達到阻止車輛運動的目的。其可顯著地減少車輛主制動器(摩擦制動器)摩擦片的磨損，提高其使用壽命，延長更換周期。並起到ABS防抱死系統同樣的作用，增強車輛的運行安全性。發動機緩速器特別增強車輛重載下坡時的安全性。
一般地講，發動機緩速器力求設計簡單、工作可靠，而且對發動機本身零部件要求作最小的改變。在發動機緩速器的液壓系統內部不能有空氣存在。空氣的彈性模量小、可壓縮量大，空氣的存在會對發動機緩速器的各運動件帶來影響，造成運動的不及時、不準確。
美國康明斯公司在1965年完成了這一基本的設計並獲得了美國專利(專利號3220392)。3220392專利使用了一套包含主動活塞和從動活塞等零部件的液壓機構，主動活塞在發動機的壓縮行程上止點前一定時刻產生高壓油，具有能量的高壓油通過輸油通道驅動從動活塞打開排氣門，從而釋放掉發動機氣缸內的高壓空氣，使發動機在做功行程中得不到膨脹能量，以此來達到吸收能量和對車輛進行緩速制動的目的。主動活塞由凸輪軸驅動的推桿(可以是進氣門推桿或排氣門推桿或噴油器推桿，最佳為噴油器推桿)來驅動。車輛需制動減速時，可選擇一缸或多缸轉換為制動模式。
美國3320392專利未提及如何消除緩速器液壓管路內部存在空氣而帶來影響的問題。所公開結構中的液壓介質是在液壓管路中作往復運動的，這使得液壓介質得不到更新，每一工作循環只補充被洩漏掉的液壓介質，此洩漏量相對於緩速器內部工作介質的容積來說是極小的，不能將內部的空氣及時帶走。緩速器裝配完後，其內部液壓管路中難免會存在部分空氣；發動機向緩速器提供的潤滑油中，有時也難免存在空氣泡。當一定量的空氣進入緩速器的液壓管路中時，由於空氣的可壓縮量遠遠大於潤滑油(潤滑油可近似的當作不可壓縮介質)，而主動活塞的運動行程是預先確定的，這就導致所建立的液壓壓力達不到預先設計的數值，使緩速器的動作失效。

發明內容
針對發動機緩速器內部存在空氣給緩速器帶來影響這一問題，及現有技術存在結構複雜的缺陷，本發明的目的是提供一種能迅速消除液壓管路中業也存在的空氣，簡化結構的發動機緩速器。
實現上述目的，本發明採用下述技術方案發動機緩速器，包括電磁閥、主動活塞、從動活塞和排氣門，電磁閥為單通式電磁閥，控制潤滑油的通斷。主動活塞由排氣門驅動凸輪驅動，其下端由一簧片壓在主動液壓腔的底部，所述活塞上設置有回油環槽，可以設置多個等距離或非等距離、等寬或非等寬、等深度或非等深度的回油環槽。主動液壓腔上設置進油道，通過單向閥通至電磁閥，設置出油道通過單向閥通至非本缸的從動液壓腔，設置洩油道通至本缸的從動液壓腔和設置油道連通到發動機的潤滑油池。
根據需要，還可增設輔助主動活塞由進氣門驅動凸輪驅動，其下端由一簧片壓在輔助泵油腔的底部。輔助泵油腔上設置進油道通過單向閥通至電磁閥，還設置出油道通過單向閥通至非本缸的從動液壓腔。
採用本發明結構的發動機緩速器，能使工作介質作單向流動，每循環更新大部分工作介質從原理上消除空氣的影響。電磁閥就可以不採用直動型結構，不需要二位三通式電磁閥，只需採用單通式電磁閥便可對提供給發動機緩速器的潤滑油進行連通和切斷。同時可取消控制閥，採用簡單的球型單向閥即可滿足要求。
本發明構思巧妙、設計合理。具有操作方便，安全可靠的優點，適用於具有進排氣驅動凸輪的發動機。


圖1現有技術的發動機緩速器結構示意圖。
圖2本發明一實施方式結構示意圖。
圖3本發明另一實施方式結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
為了更清楚的理解本發明的結構原理，說明本發明的新穎性、創造性，以及與其他公開的發動機緩速器結構比較，先對圖1所示的現有技術進行分析。
圖1表示的發動機緩速器，是典型的一種用本缸的噴油器驅動凸輪作動力源來驅動本缸排氣門的緩速器結構，也可用非本缸的排氣門驅動凸輪或非本缸的進氣門驅動凸輪作動力源。殼體10安裝在缸蓋12上，殼體上裝配有完成制動功能所需要的零件。發動機的潤滑系統通過油道14向一個二位三通式電磁閥16供給潤滑油。油道18將電磁閥16與發動機潤滑油池連通。油道20將電磁閥16和控制閥腔22連通。當電磁閥16通電時，低壓的潤滑油流過油道14、電磁閥16、油道20而進入控制閥腔22。當電磁閥16斷電時，電磁閥將油道14截止的同時將油道20和油道18連通，此時，控制閥腔22中的潤滑油經油道20、電磁閥16、油道18流回潤滑油池。一個二位置的控制閥24可在控制閥腔22中自由往復運動，並由壓縮彈簧26壓到控制閥腔22的底部；控制閥24上有一個軸向通孔28，該孔與一徑向通孔30相交叉，周向環槽32與徑向通孔30連通。球型單向閥34由壓縮彈簧38壓到位於軸向通孔28空口上的閥座36上。當電磁閥通電後，低壓的潤滑油流入控制閥腔22，克服壓縮彈簧26的作用力後推動控制閥24。油道40把控制閥腔22同位於殼體10中的從動液壓腔42通過球型單向閥34、徑向通孔30、軸向通孔28、周向環槽32連通。當周向環槽32與油道40連通時，潤滑油克服壓縮彈簧38的作用力而推開球型單向閥34，從而流進油道40。
一個從動活塞48可在從動液壓腔42中自由往復運動，被一壓縮彈簧50壓到一個擰在殼體10上的調節螺釘52上，一顆鎖緊螺母54把調節螺釘52緊固在其調定的位置上。彈簧50的下端由一託架56支撐，託架56由卡環58固定在從動液壓腔中。
主動活塞60可在主動液壓腔46中自由往復運動，並被一簧片62壓向主動液壓腔46的底部。主動活塞60的位置應對準搖臂66上的間隙調節螺釘64，搖臂66由推桿68驅動。典型地，推桿68為發動機本缸的噴油器推桿。
在車輛的運行中，給電磁閥16通電，低壓的潤滑油便經過油道14、油道20、流入控制閥腔22，推動控制閥24離開控制閥腔22的底部，使周向環槽32對準油道40。潤滑油便克服壓縮彈簧38的作用力而推開球型單向閥34，從而進入油道40和油道44而流入從動液壓腔42和主動液壓腔46。克服簧片62的作用力推動主動活塞60離開主動液壓腔46的底部，使其接觸到驅動它的調節螺釘64。一旦調節螺釘64運動到最低點後，主動液壓腔46便注滿了潤滑油。當推桿68驅動主動活塞60向上運動時，從動活塞48便作相應的向下運動並推開排氣門76，完成一次排氣制動過程。
給電磁閥16斷電，油道20便和油道18連通，彈簧26推動控制閥24向下運動到控制閥腔22的底部，儲存在控制閥腔22中的潤滑油流過油道油道20和油道18流回發動機潤滑油池(未畫出)，並使油道40連通殼體10的外部。當主動活塞60向上運動時，緩速器已不能建立高的壓力來推動從動活塞48，內部的潤滑油經過油道40排洩到殼體10的外部，流回到發動機的潤滑油池(未畫出)。由於壓力潤滑油被電磁閥16切斷，緩速器得不到壓力油的供應，其各運動件便脫離與發動機的接觸，保持關閉狀態。
從圖1可得知此類緩速器沒有設置專門的釋放通道來排洩每循環的潤滑油，緩速器內部的潤滑油是在各工作腔和連接油道中作反覆的往返運動，每一工作循環只是由單向閥34補充從主動活塞60、從動活塞48以及控制閥24處洩漏掉的潤滑油。此洩漏量相對於緩速器內部工作介質的容積來說是極小的，不能設計得太大，否則會造成緩速器工作不正常。此洩漏量無法及時將內部的空氣帶走。由此可見，一旦緩速器內部混入了一定量的空氣，緩速器將無法正常工作。因空氣的可壓縮量大，而潤滑油可近似認為不可壓縮。從採用此結構的緩速器產品說明書和操作手冊上可以印證此點，在美國CUMMINS公司的緩速器操作手冊上注有第一次使用或車輛長期停放後第一次使用緩速器時，需開關緩速器電源開關多次，以排出空氣。
從圖1可知必須設置一個二位三通式電磁閥16來控制發動機向緩速器所提供的潤滑油的通斷。通電時，電磁閥16接通油道14和油道20，並關閉油道18，使潤滑油從油道14流到油道20，而且不能流進油道18。發動機向緩速器提供潤滑油。斷電時，電磁閥16切斷油道14，並使油道20連通油道18，切斷潤滑油的供給，並洩掉控制緩速器控制閥24的潤滑油。採用二位三通式電磁閥就決定了必須採用直動型結構的電磁閥。在相同的流通截面、相同的流體壓差下，控制直動型電磁閥的線圈電流最大，而如果採用先導式等結構的電磁閥便可降低此電流。
從圖1還可得知必須設置一個控制閥24來控制發動機緩速器內部高壓油路與外部的通斷和向緩速器內部高壓油路補充液壓介質。控制閥24在承受非常高的壓力下，仍可通過控制控制閥腔22內的低壓潤滑油壓力來控制控制閥24向上或向下運動，使油道40和殼體外部切斷或連通，從而決定緩速器內部是否建立壓力來推動從動活塞48。無論緩速器內部的液壓壓力有多高，控制閥是不會產生向上或向下的運動的，只有控制閥腔22內的壓力大小決定所述運動。同時，在控制閥內還設置球型單向閥34，用來向緩速器供給液壓介質。
為此，本發明將解決現有技術存在的問題，概括為1、從原理上消除空氣的影響；2、簡化電磁閥結構，以減小電磁線圈的控制電流；3、取消存在於傳統緩速器結構中的控制閥。
現在結合圖1所表示的發動機緩速器來分析本發明的結構組成。圖2所表示的發動機緩速器典型的應用於具有進排氣驅動凸輪的發動機上，其處於關閉位置。在圖2中，從動活塞和排氣門結構部分與圖1相同，就省略未畫出，其工作過程參見前面的描述。
在一臺典型的發火順序為1、5、3、6、2、4的四行程發動機上，根據其配氣機構的設計特點，現在假定需要打開以進行制動的排氣門為發動機第1缸的排氣門，那麼推桿82和油道44連接的從動液壓腔42的缸號數和油道212連接的從動液壓腔42的缸號數可按表1來選擇。
表1

通過分析表1，得到將第1、2、3缸的緩速器殼體製作為一個整體，共用一個電磁閥；將第4、5、6缸的緩速器殼體製作為一個整體，共用一個電磁閥，二者具有相同的特性。下面來描述1、2、3缸緩速器的結構和工作過程(只描述第1缸緩速器)。圖2中只畫出了第1缸的零件。
如圖2所示，殼體10上裝配有完成制動功能所需要的零件。發動機的潤滑系統通過油道223向一個單通電磁閥222供給潤滑油。油道221向油道220供給潤滑油。當電磁閥222通電時，低壓的潤滑油流過油道223、電磁閥222、油道221流向油道220，並克服壓在單向閥219上的壓縮彈簧218的作用力而進入油道224，從而流進主動液壓腔46。當電磁閥222斷電時，電磁閥將油道223截止，阻止潤滑油從油道223流向油道221。
一個主動活塞60可在主動液壓腔46中自由往復運動，並在簧片62的作用力下，壓在主動液壓腔46的底部，在主動活塞60上設置有一個周向的回油環槽213，可以設置多個等距或非等距、等寬或非等寬、等深度或非等深度的回油環槽。主動活塞60對準由排氣門驅動凸輪所驅動的調節螺釘84。設置在主動液壓腔46上的油道224通過一單向閥219與油道220連通，單向閥219隻允許工作介質從油道220流向油道224。設置在主動液壓腔46上的油道217通過一單向閥216與油道44連通，單向閥216隻允許工作介質從油道217流向油道44，油道44通至第3缸的從動液壓腔。在主動液壓腔46上還設置有油道212連通到第1缸的從動液壓腔，油道210連通到發動機的潤滑油池。
給電磁閥222通電，電磁閥打開，低壓的潤滑油便經過油道223而進入油道221。一路潤滑油經油道220流入第1缸，另兩路分別流入第2、第3缸(圖2中未畫出)。低壓潤滑油克服壓縮彈簧218的作用力而推開單向閥219，從而進入油道224，流進主動液壓腔46，克服簧片62的作用力後推動主動活塞60向下伸出並接觸到驅動它的調節螺釘84。需說明的是，雖然此時潤滑油可以克服彈簧215的作用力而推開單向閥216，進入油道44和與之相連接的第3缸從動液壓腔，但此時的潤滑油壓力不足以推動第3缸從動活塞和排氣門。當排氣門推桿82向上運動時，主動活塞60便開始推動主動液壓腔46內的潤滑油，使其壓力急劇升高。單向閥219落座密封，阻止潤滑油流向油道220。同時潤滑油克服彈簧215的作用力而推開單向閥216，從油道217流向油道44，進入第3缸從動液壓腔，由於第3缸主動活塞已將第3缸的油道212關閉，隨著主動活塞60的繼續向上運動，第3缸從動活塞便作相應的向下運動，從而推開排氣門。推桿82運動到其最高點後開始向下運動，此時單向閥216在彈簧215的作用下落座密封，低壓潤滑油克服壓縮彈簧218的作用力而推開球型單向閥219，從而進入油道224，流進主動液壓腔46並推動主動活塞60向下運動。經過一定時間後，第3缸排氣門推桿82開始向上運動，並推動第3缸主動活塞60向上運動，當第3缸主動活塞60向上運動到某一位置時，第3缸的回油環槽213將第3缸油道212和第3缸油道210接通，第3缸從動液壓腔中潤滑油在彈簧的作用力下，流過第3缸油道212、第3缸回油環槽213、第3缸油道210而流回發動機的潤滑油池(圖中未畫出)，使第3缸從動活塞落座復位。
給電磁閥222斷電，電磁閥222截至，阻斷低壓的潤滑油經過油道223而進入油道221。由於主動液壓腔46得不到潤滑油的補充，此時，主動活塞60在簧片62的作用下，回位並脫離與調節螺釘84的接觸。緩速器不再工作，發動機進入正常的做功工作模式。
上述為第1缸主動活塞60推動第3缸從動活塞的工作過程的描述，第2缸主動活塞60推動第1缸從動活塞和第3缸主動活塞60推動第2缸從動活塞的工作過程與其相同。
圖3所表示的結構是在圖2基礎上的一種變形結構，典型的應用於具有進排氣驅動凸輪的發動機上，其處於關閉位置。在圖3中，從動活塞和排氣門結構部分與圖1相同，就省略未畫出，其工作過程參見前面的描述；主動活塞60及其附屬機構的工作過程參見圖2的描述。在圖3中帶「″」的序號零件表示發動機第3缸零件，不帶任何附加符號的序號零件為第1缸零件。
圖3所表示結構是在圖2結構的基礎上，增加了一個輔助的泵油裝置，包含有輔助主動活塞95″，以及單向閥236″、239″、油道230″、234″、244″、輔助泵油腔96″、簧片232″等。
一個輔助主動活塞95″可在輔助泵油腔96″中自由往復運動，並在簧片232″的作用力下，壓在泵油腔96″的底部。輔助主動活塞95″對準由進氣門驅動凸輪所驅動的調節螺釘94″。設置在輔助泵油腔96″上的油道234″通過一單向閥239″與油道230″連通，單向閥239″只允許工作介質從油道230″流向油道234″，油道230″通至油道221。設置在輔助泵油腔96″上的油道237″通過一單向閥236″與油道244″連通，單向閥236″只允許工作介質從油道237″流向油道244″，油道244″通至油道44。
在一臺典型的、發火順序為1、5、3、6、2、4的四行程發動機上，根據其配氣機構的設計特點，現在假定需要打開以進行制動的排氣門為發動機第1缸的排氣門，那麼推桿82、推桿92″和油道44連接的從動液壓腔的缸號數和油道212連接的從動液壓腔的缸號數可按表2來選擇。
表2

通過分析表2，得到可以將第1、2、3缸的緩速器殼體製作為一個整體，共用一個電磁閥；將第4、5、6缸的緩速器殼體製作為一個整體，共用一個電磁閥。二者具有相同的特性。下面來描述1、2、3缸緩速器的結構和工作過程(只描述第1缸緩速器)。圖3中只畫出了部分的零件。
主動活塞60及其附屬機構的工作過程參見描述圖2的部分，這裡只描述輔助主動活塞95″及其附屬機構的工作過程。
給電磁閥222通電，電磁閥打開，低壓的潤滑油便經過油道223而進入油道221、油道230″。低壓潤滑油克服壓縮彈簧238″的作用力而推開球型單向閥239″，從而進入油道234″，流進輔助泵油腔96″，克服簧片232″的作用力後推動輔助主動活塞95″向下伸出並接觸到驅動它的調節螺釘94″。當進氣門推桿92″向上運動時，輔助主動活塞95″便開始推動泵油腔96″內的潤滑油，使其壓力急劇升高。單向閥239″落座密封，阻止潤滑油流向油道230″。同時潤滑油克服彈簧235″的作用力而推開單向閥236″，從油道237″流向油道244″，進入油道44。推桿92″運動到其最高點後開始向下運動，此時單向閥236″在彈簧235″的作用下落座密封，低壓潤滑油克服壓縮彈簧238″的作用力而推開球型單向閥239″，從而進入油道234″，流進輔助泵油腔96″並推動輔助主動活塞95″向下運動。完成一次循環。
給電磁閥222斷電，電磁閥222截至，阻斷低壓的潤滑油經過油道223而進入油道221。由於輔助泵油腔96″得不到潤滑油的補充，此時，輔助主動活塞95″在簧片232″的作用下，回位並脫離與調節螺釘94″的接觸。緩速器不再工作，發動機進入正常的做功工作模式。
上述為第1缸主動活塞60聯合第3缸輔助主動活塞95″推動第3缸從動活塞的工作過程的描述，第2缸主動活塞聯合第1缸輔助主動活塞推動第1缸從動活塞和第3缸主動活塞聯合第2缸輔助主動活塞推動第2缸從動活塞的工作過程的描述與其相同。
圖3結構的發動機緩速器雖比圖2結構的緩速器在結構上複雜，成本有所增加，但圖3結構的發動機緩速器可降低發動機驅動凸輪的負荷。
通過前述對本發明結構原理的描述，可以看出在本發明中，液壓管路中的工作介質是單向流動的，每一個工作循環的工作介質都被大部分量的排掉並重新從發動機的潤滑系統獲取新的工作介質，這就使得業已存在於緩速器內部管路中的空氣能夠迅速被排除。由於採用單向流動的方式，致使電磁閥的結構發生變化，可以採用單通式電磁閥而不採用二位三通式電磁閥，達到簡化電磁閥結構的目的，致使控制電磁閥開啟的電流能夠有所減小。由於採用單向流動的方式，就可取消控制閥，而採用結構簡單的單向閥就可滿足要求。並且，本發明裝置處於關閉狀態時，其所有運動件都和與之關聯的發動機運動件脫離接觸，發動機保持正常的做功工作模式，不受緩速器的任何影響。
對於採用其他的發火順序的發動機和V型發動機，本發明裝置同樣適用。
權利要求
1.發動機緩速器，包括電磁閥(222)、主動活塞(60)、從動活塞和排氣門，其特徵在於電磁閥(222)為單通式電磁閥，所述電磁閥控制油道(223)向油道(221)供給潤滑油；主動活塞(60)由排氣門驅動凸輪驅動，活塞(60)的下端由一簧片(62)壓在主動液壓腔(46)的底部，所述活塞上設置有回油環槽(213)；主動液壓腔(46)上設置油道(224)，通過單向閥(219)通至油道(220)，所述單向閥只允許潤滑油從油道(220)流向油道(224)，油道(220)通至油道(221)；設置油道(217)通過單向閥(216)通至油道(44)，所述單向閥只允許潤滑油從油道(217)流向油道(44)，油道(44)通至非本缸的從動液壓腔；設置油道(212)通至本缸的從動液壓腔和設置油道(210)連通到發動機的潤滑油池，油道(212)和油道(210)相對於主動液壓腔(46)的軸線是對稱的。
2.根據權利要求1所述的緩速器，其特徵在於主動活塞(60)上可以設置多個等距離或非等距離、等寬或非等寬、等深度或非等深度的回油環槽。
3.根據權利要求1所述的緩速器，其特徵在於還設輔助主動活塞(95″)，所述活塞的下端由一簧片(232″)壓在輔助泵油腔(96″)的底部，由發動機的一個進氣門驅動凸輪驅動；輔助泵油腔(96″)上設置油道(237″)，通過單向閥(239″)通至油道(230″)，所述單向閥只允許潤滑油從油道(230″)流向油道(234″)，油道(230″)通至油道(221)；輔助泵油腔(96″)上還設置油道(237″)，通過單向閥(236″)通至油道(244″)，所述單向閥只允許潤滑油從油道(237″)流向油道(244″)，油道(244″)通至非本缸的油道(44)。
全文摘要
發動機緩速器，包括電磁閥、主動活塞、從動活塞和排氣門，電磁閥為單通式電磁閥，主動活塞由排氣門驅動凸輪所驅動，並設有回油環槽，主動液壓腔上設置進油道，通過單向閥通至電磁閥，設置出油道通過單向閥通至非本缸的從動液壓腔，設置洩油道通至本缸的從動液壓腔和設置油道連通到發動機的潤滑油池。本發明結構能使工作介質作單向流動，每循環更新大部分工作介質，從原理上消除空氣的影響。
文檔編號F01L13/06GK1548705SQ0311786
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月13日 優先權日2003年5月13日
發明者馬銀良 申請人:馬銀良