氣門節流式發動機緩速器的製作方法
2023-06-11 19:43:56 2
專利名稱：氣門節流式發動機緩速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制氣門運動的機械液壓裝置，具體涉及一種可以改變氣門固有運動規律，從而使發動機能夠發出制動馬力的氣門節流式發動機緩速器。
背景技術：
發動機緩速器可暫時將發動機轉變為一臺空氣壓縮機，由車輛的傳動系統來拖動運轉，不停地向發動機的排氣管排放高壓空氣，從而吸收來至車輛的運動能量，達到減緩車輛運動速度的目的。因此是現代車輛，特別是重型載重汽車、大型客車的一種輔助制動裝置，其可顯著加強車輛的減速安全性能。
氣門節流式發動機緩速器結構簡單、成本低、工作可靠，而且其工作噪聲大大低於壓縮釋放式發動機制動器。它可以和缸外節流式發動機緩速器組合使用增大制動力，也可以和可變截面增壓器組合使用來增大制動力。因此，氣門節流式發動機緩速器開始逐漸被人們重視，尤其是在中小功率發動機上具有特別的優勢。
現有技術中，美國專利3547087、4662332、5215054、5335636、5647319、6594996等公開了幾種氣門節流式發動機緩速器的結構原理和方法。
美國專利3547087揭示了一種全行程開啟式發動機緩速器。該專利技術方案中，增加了一個輔助搖臂和一個驅動機構。當驅動機構從發動機潤滑系統獲得了有壓力的潤滑油時，就驅動輔助搖臂到達一個工作位置，在此位置，輔助搖臂將阻擋發動機氣門完全落座關閉，使氣門保持一定的開度。切斷驅動機構的潤滑油供給，輔助搖臂在回位彈簧的作用下復位到停止工作位置，不再對發動機配氣機構產生任何影響。由於需要增加一個輔助搖臂，在某些發動機上可能沒有位置來安裝，並且緩速器不能夠使所控制的排氣門的開啟高度隨發動機轉速發生變化。
美國專利4870930公開的發動機緩速器，其電磁鐵需有足夠的吸力才能克服氣門彈簧的預緊力和氣缸內的空氣壓力。在某些發動機上根本無法實現，並且同樣不能使發動機排氣門的開啟高度隨轉速發生變化。
美國專利5215054公開了一種部分行程開啟式發動機緩速器。該裝置主要包括一個電磁閥、一個動作活塞和一個限位銷。制動時，供給壓力潤滑油，壓力油使動作活塞在排氣門的打開行程中伸出，其伸出的高度由限位銷限定，大約在排氣門打開行程的最高點，電磁閥通電，將驅動動作活塞伸出的油密封，在排氣門關閉時，動作活塞將阻擋排氣門關閉，保持一定的開度，經過進氣和壓縮行程，直到壓縮行程終點，電磁閥斷電，動作活塞復位，排氣門落座完成一次循環。同樣，該方案無法使發動機排氣門的開啟高度隨轉速發生變化，而且每循環中排氣門都在不受驅動凸輪的控制下進行一次衝擊落座，這可能損壞發動機排氣門。
美國專利5535636揭示了一種用旋轉偏心套來開啟排氣門的方法。在非制動狀態，偏心套處於一個位置，該位置使排氣門搖臂的旋轉中心處在一個正常的位置。旋轉偏心套，使搖臂的旋轉中心發生變化(向氣門開啟方向移動)，從而排氣門就不能完全關閉了。同樣地，該方案無法使發動機排氣門的開啟高度隨轉速發生變化。
美國專利5647319、5655499也是採用旋轉偏心套的方法來開啟排氣門，這兩個專利與美國專利5535636不同之處在於其驅動偏心套的機構不同，該機構可以讓偏心套處於三個位置，即不需制動時的關閉位置、需要制動時的低轉速位置和高轉速位置。在低轉速位置，排氣門開啟高度較小，高轉速時開啟高度較大。而美國專利5535636隻有兩個位置，即開啟和關閉，排氣門的開啟高度是固定的。
現有技術中，都未涉及排氣門開啟高度隨轉速變化這一問題和提出相關解決方案，雖然5647319和5655499專利討論了排氣門的開啟高度問題並實現了兩級調整，但卻不能實現全轉速調整。
當發動機進入制動狀態並處於高轉速時，由於絕對排氣時間短，就要求排氣門保持大的開啟高度。如果緩速器所控制的排氣門的開度小，則發動機氣缸內的壓力氣體來不及節流釋放，而在發動機的膨脹行程時能量又返回發動機活塞，導致發動機的制動效能下降；相反地，當發動機處於低轉速時，由於絕對排氣時間長，就要求排氣門保持小的開啟高度。如果緩速器所控制的排氣門的開度大，則發動機氣缸內所建立的節流釋放壓力將小，這也會導致發動機的制動效能下降。因此，排氣門的開啟高度應隨發動機的轉速不同而變化，轉速高時加大排氣門開啟高度，轉速低時降低排氣門開啟高度。在發動機的每一轉速下，緩速器所控制的排氣門的開度都存在一個理想的開度值，在此開度下，發動機才有一個理想的制動力，開度偏大和偏小，都將使發動機的制動效能下降。
在前述現有的專利中，也未涉及這一問題。發動機在進入制動狀態後，緩速器如果能夠使所控制的排氣門的開啟高度隨發動機轉速發生變化並適應發動機氣缸內壓力氣體節流釋放的需要，就能使發動機在各個轉速下都發揮出理想的制動力。
發明內容
針對目前的氣門節流式發動機緩速器存在的上述缺陷，本發明的目的在於提供一種可精確控制發動機排氣門的初始開啟高度，和使發動機排氣門開啟高度能夠在發動機全轉速範圍內，根據發動機轉速的大小進行調整的氣門節流式發動機緩速器。
實現上述目的，本發明採用下述技術方案一種氣門節流式發動機緩速器，包括殼體、電磁閥、工作油道、驅動活塞和調節螺釘，它直接安裝在一臺內燃式發動機上，發動機的潤滑系統通過進油道向電磁閥提供低壓的潤滑油，洩油道與發動機的潤滑油池連通，電磁閥的出油道通過單向閥與工作油道連通；工作油道通至位於殼體上的活塞腔，在活塞腔的底部設置平衡油孔通至發動機潤滑油池；活塞腔中設置調節活塞，其體內有驅動活塞腔和螺紋孔， 驅動活塞腔和螺紋孔形成限位臺階；其外周加工出一個周向環槽對準工作油道，設徑向通孔將周向環槽和螺紋孔連通；設一個螺塞通過調整墊圈與調節活塞的螺紋孔連為一體，螺塞下端部與限位軸肩之間設留驅動活塞的限位間隙；驅動活塞位於驅動活塞腔中，其下端對準發動機排氣門，並與排氣門之間設留間隙，上端設限位軸肩，驅動活塞上還設有回位軸肩；一個彈簧片的一端固定在殼體上，另一端壓在驅動活塞的回位軸肩上，將驅動活塞壓在螺塞上，將螺塞和調節活塞所形成的總成壓在調節螺釘上；位於殼體上的調節螺釘的底部正對螺塞的上端面；在周向環槽、螺紋孔和工作油道相互連通的區域內設置洩油通道。
所述洩油通道為軸向設於螺塞上的洩油孔。
所述洩油通道為設於分支油道上的洩油孔，所述分支油道與工作油道連通。
所述洩油通道為設於兩個分支油道間的洩油孔，所述分支油道分別與工作油道和出油道連通。
在本發明所揭示的節流式發動機緩速器結構中設置了兩個調整結構，第一調整結構通過一個調整墊圈，合理調節螺塞與調節活塞上的限位臺階之間的距離，使得驅動活塞的運動距離得到精確的保證；第二調整結構通過調整調節螺釘使螺塞與調節活塞形成的總成在活塞腔中的適當位置，使得驅動活塞與排氣門之間的間隙可以得到精確的保證。這樣，當本發明裝置工作時，驅動活塞所打開的排氣門的初始開啟高度就可得到精確的控制。另外，本發明結構中還通過設置一個洩油通道，使發動機排氣門的開啟高度能在發動機全轉速範圍內進行自動調整。本發明具有構思新穎巧妙、設計合理、結構簡單，具有體積小、質量輕、成本低廉、工作可靠等優點，安裝布置也非常方便，適於推廣運用。
圖1本發明氣門節流式發動機緩速器的結構原理示意圖。處於關閉狀態。
圖2本發明氣門節流式發動機緩速器的結構原理示意圖。處於開啟狀態。
圖3現有技術排氣門的運動曲線圖。
圖4本發明氣門節流式發動機緩速器排氣門的運動曲線圖。
圖5本發明另一實施方式的結構原理示意圖。處於開啟狀態。
圖6本發明另一實施方式的結構原理示意圖。處於開啟狀態。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發明氣門節流式發動機緩速器包括殼體2、電磁閥66、單向閥80、驅動活塞10、洩油孔32、調節螺釘36等。其直接安裝在一臺內燃式發動機的缸蓋3上，殼體2上裝配有完成制動功能所需要的零件。
發動機的潤滑系統(未畫出)通過進油道68向電磁閥66供給潤滑油，洩油道70將電磁閥66與發動機潤滑油池(未畫出)連通。出油道72將單向閥80和電磁閥66連通。當電磁閥66通電時，低壓的潤滑油流過進油道68、電磁閥66而進入出油道72；當電磁閥66斷電時，電磁閥66將進油道68截止的同時將出油道72和洩油道70連通，此時，出油道72中的潤滑油經電磁閥66、洩油道70流回發動機潤滑油池。
一個單向閥80位於出油道72和工作油道54之間，單向閥80由一個壓縮彈簧82施加預壓力壓在出油道72的孔口上而密封，單向閥80隻允許潤滑油從出油道72流向工作油道54。
工作油道54通至位於在殼體2上加工出來的活塞腔5，在活塞腔5的底部設置平衡油孔28通至發動機潤滑油池。
一個調節活塞18位於在殼體2上加工出來的活塞腔5中。其體內加工出驅動活塞腔8和螺紋孔24，驅動活塞腔8和螺紋孔24形成限位臺階22；其外周加工出一個周向環槽20對準工作油道54，設徑向通孔19將周向環槽20和螺紋孔24連通。
一個驅動活塞10位於驅動活塞腔8中，其下端對準發動機排氣門1，並與排氣門1保持一個間隙12，上端加工出限位軸肩16，驅動活塞10上還帶有回位軸肩14。
一個位於螺紋孔24中的螺塞30對驅動活塞10進行限位，驅動活塞10的運動範圍為間隙50。調整墊圈26用來精確調整間隙50的大小。
在螺塞30上加工出一個軸向的洩油孔32，並在其上端面加工出一個徑向的洩油槽31和洩油孔32連通。螺紋孔24中的潤滑油可以通過洩油孔32、洩油槽31流進活塞腔5的底部，並通過平衡油孔28通至發動機潤滑油池。
一個位於殼體2上的調節螺釘36的下端正對螺塞30的上端面，並對螺塞30和調節活塞18所形成的總成進行調節定位，調節螺釘36由調節螺母34鎖緊固定。
一個彈簧片6的一端由螺栓4固定在殼體2上，另一端壓在驅動活塞10的回位軸肩14上，將驅動活塞10壓在螺塞30上，從而將螺塞30和調節活塞18所形成的總成壓在調節螺釘36上。
下面來分析本發明氣門節流式發動機緩速器的工作過程，圖1表示的是本發明氣門節流式發動機緩速器處於關閉狀態。
給電磁閥66斷電，進油道68被截止的同時，出油道72和洩油道70連通，出油道72中的潤滑油流向發動機潤滑油池而失去壓力，當發動機進入排氣行程時，單向閥80將不能被推開，螺紋孔24中的潤滑油從洩油孔32洩漏掉後，螺塞30和調節活塞18所形成的總成被彈簧片6壓在調節螺釘36上，限位軸肩16和限位臺階22之間形成間隙50，驅動活塞10與發動機排氣門1之間形成間隙12，緩速器保持關閉狀態。此時發動機按正常的做功模式運轉並不受緩速器的任何影響。
圖2所示是本發明氣門節流式發動機緩速器處於開啟狀態。
在車輛的運行中，給電磁閥66通電，洩油道70被截止，低壓的潤滑油便從進油道68流向出油道72，克服壓縮彈簧82的作用力而推開單向閥80，從而流進工作油道54，流過周向環槽20、徑向通孔19而進入螺紋孔24中，並克服彈簧片6的作用力後推動驅動活塞10向下運動，另有一小部分的潤滑油通過洩油孔32、洩油槽31、活塞腔5的底部、平衡油孔28而流回發動機的潤滑油池。驅動活塞10越過間隙12後，如果發動機處於排氣行程，則驅動活塞10繼續向下運動直到限位軸肩16接觸到限位臺階22為止，否則驅動活塞10將接觸到排氣門1並停止運動，等待發動機進入排氣行程，然後才繼續向下運動，直到限位軸肩16接觸到限位臺階22為止。發動機繼續運轉，當排氣門1在關閉過程中接觸到驅動活塞10時，由於排氣門1的作用力作用在驅動活塞10上，使螺紋孔24、周向環槽20、工作油道54中的潤滑油壓力增大，從而單向閥80落座密封，驅動活塞10就阻擋住排氣門1關閉，使排氣門1形成一個初始開度13，此開度為間隙50和間隙12之差。由於間隙50和間隙12的值都能精確調節，因此發動機排氣門1的初始開啟高度13就可得到精確的保證。發動機繼續運轉，洩油孔32持續洩油，使排氣門1逐漸降低開啟高度，直到進入壓縮行程，在壓縮行程中，排氣門1的開啟高度繼續降低，所形成的開啟高度對發動機氣缸內的氣體進行節流釋放到排氣管路中，當發動機進入膨脹行程時，缸內便沒有了壓力氣體，從而發動機產生能量淨損失，發出制動馬力。當發動機再進入排氣行程時完成一次工作循環。
圖3所示是現有技術排氣門的運動曲線示意圖。圖中排氣門在進氣、壓縮和膨脹行程都保持一個固定的開啟高度S，此開啟高度不隨發動機的轉速發生變化。
圖4是本發明氣門節流式發動機緩速器排氣門的運動曲線示意圖。圖中曲線300是發動機在高轉速時排氣門的運動曲線，曲線400是發動機在低轉速時排氣門的運動曲線。當發動機在高低轉速之間的某一轉速下運轉時，其運動曲線必然在曲線300和曲線400之間，即圖4中的曲線500。圖中13代表排氣門的初始開度，對應於圖2中的間隙13。通過對比曲線300和曲線400，可以看出當發動機在高轉速下進行制動時，在壓縮行程所形成的排氣門節流開度大；當發動機在低轉速下進行制動時，在壓縮行程所形成的排氣門節流開度小。
前面圖1、圖2結構中的洩油孔32是軸向設置在螺塞30上的，其所洩漏的潤滑油通過洩油槽31、活塞腔5的底部和平衡油孔28流向發動機的潤滑油池。不難理解的是只要在周向環槽20、螺紋孔24和工作油道54相互連通的區域內設置洩油的通道，並將所述區域內的潤滑油進行合適的洩漏，就可達到本發明所揭示的效果和目的。這樣看來，洩油通道不但可以設置在螺塞30上，也可以設置在工作油道54上(參見下面圖5實施例)，也可以設置在工作油道54和出油道72之間，也可以利用調節活塞18與活塞腔5之間的間隙來形成洩油通道，使周向環槽20中的潤滑油進行合適的洩漏。當設置在工作油道54和出油道72之間時，可以如接下來圖6實施例所示進行洩油孔32的設置，單向閥80也可以採用非球型單向閥，而在此單向閥上設置洩油孔32。
圖5所示的結構圖是本發明氣門節流式發動機緩速器的另一實施例，處於開啟狀態。本實施例的洩油孔32設置在了工作油道54上。在工作油道54上設置分支油道40，在分支油道40的孔口上設置洩油元件38，洩油元件38上軸向設置洩油孔32，洩油孔32通向發動機潤滑油池。本實施例的工作原理和過程與前述圖1、圖2實施例完全一致，這裡就不重複描述。
圖6所示的結構圖是本發明氣門節流式發動機緩速器的另一實施例，處於開啟狀態。本實施例是將洩油孔32設置在出油道72和工作油道54之間，所洩漏的潤滑油通向出油道72，同樣可以達到本發明所揭示的效果和目的。與圖5結構相比在出油道72上增設一個分支油道86，在工作油道54上增設一個分支油道84，在油道84和油道86之間設置洩油孔32，同時取消圖5結構中的分支油道40和洩油元件38。其餘結構與圖5結構完全一致，這裡就不重複描述。
本實施例的工作過程與圖1、圖2和圖5的工作過程不同之處在於當排氣門在關閉過程中接觸到驅動活塞10時，導致螺紋孔24中壓力增大形成高壓，從而工作油道54和分支油道84的壓力增大形成高壓，而分支油道86中的壓力是低壓的，潤滑油就通過洩油孔32從分支油道84流向分支油道86，從而工作油道54中的潤滑油洩向出油道72，達到與圖1、圖2和圖5結構相同的洩油目的。其餘工作過程相同，就不重複描述。
通過前面對本發明所揭示的氣門節流式發動機緩速器結構原理和工作過程的描述，可以看出在本發明所揭示的節流式發動機緩速器結構中設置了兩個調整結構，第一調整結構使得驅動活塞10的運動距離(即間隙50)可以得到精確的保證；在將發動機緩速器裝配上發動機上時，第二調整結構使得驅動活塞10與排氣門1之間的間隙12可以得到精確的保證。這樣當本發明裝置工作時，驅動活塞所打開的排氣門1的初始開啟高度13(即間隙50與間隙12之差)就可得到精確的控制。
另外，本發明所揭示的結構中還設置了一個洩油通道，使得本發明所揭示的氣門節流式發動機緩速器，能夠在發動機全轉速範圍內根據發動機轉速的大小調整排氣門1所形成的節流開度，使發動機在每個轉速下都發出理想的制動力。發動機在高轉速運轉時，排氣門1所形成的節流開度大；發動機在低轉速運轉時，排氣門1所形成的節流開度小。這是由於洩油通道所洩漏的油量能夠隨發動機的轉速發生變化。發動機轉速高時，由於洩油絕對時間短，所洩漏的油量就少，排氣門1所形成的節流開度就大；發動機轉速低時，由於洩油絕對時間長，所洩漏的油量就多，排氣門1所形成的節流開度就小。因此，本發明的緩速器能夠在發動機全轉速範圍內發揮出理想的制動效能，而現有技術的緩速器只能在發動機某一個或兩個轉速下發揮出理想的制動效能。可以利用本發明所揭示的洩油方法，對現有技術進行改造，使排氣門1所形成的節流開度隨發動機的轉速發生變化。
權利要求
1.一種氣門節流式發動機緩速器，包括殼體(2)、電磁閥(66)、工作油道(54)、驅動活塞(10)和調節螺釘(36)，它直接安裝在一臺內燃式發動機上，發動機的潤滑系統通過進油道(68)向電磁閥(66)提供低壓的潤滑油，洩油道(70)與發動機的潤滑油池連通，其特徵在於電磁閥(66)的出油道(72)通過單向閥(80)與工作油道(54)連通；工作油道(54)通至位於殼體(2)上的活塞腔(5)，在活塞腔(5)的底部設置平衡油孔(28)通至發動機潤滑油池；活塞腔(5)中設置調節活塞(18)，其體內有驅動活塞腔(8)和螺紋孔(24)，驅動活塞腔(8)和螺紋孔(24)形成限位臺階(22)；其外周加工出一個周向環槽(20)對準工作油道(54)，設徑向通孔(19)將周向環槽(20)和螺紋孔(24)連通；設一個螺塞(30)通過調整墊圈(26)與調節活塞(18)的螺紋孔(24)連為一體，螺塞(30)下端部與限位軸肩(16)之間設留驅動活塞(10)的限位間隙(50)；驅動活塞(10)位於驅動活塞腔(8)中，其下端對準發動機排氣門(1)，並與排氣門(1)之間設留間隙(12)，上端設限位軸肩(16)，驅動活塞(10)上還設有回位軸肩(14)；一個彈簧片(6)的一端固定在殼體(2)上，另一端壓在驅動活塞(10)的回位軸肩(14)上，將驅動活塞(10)壓在螺塞(30)上，將螺塞(30)和調節活塞(18)所形成的總成壓在調節螺釘(36)上；位於殼體(2)上的調節螺釘(36)的底部正對螺塞(30)的上端面；在周向環槽(20)、螺紋孔(24)和工作油道(54)相互連通的區域內設置洩油通道。
2.根據權利要求1所述的發動機緩速器，其特徵在於所述洩油通道為軸向設於螺塞(30)上的洩油孔(32)。
3.根據權利要求1所述的發動機緩速器，其特徵在於所述洩油通道為設於分支油道(40)上的洩油孔(32)，所述分支油道(40)與工作油道(54)連通。
4.根據權利要求1所述的發動機緩速器，其特徵在於所述洩油通道為設於分支油道(84)和分支油道(86)間的洩油孔(32)，所述分支油道(84)與工作油道(54)連通，所述分支油道(86)和出油道(72)連通。
全文摘要
本發明揭示了一種新穎的發動機緩速器結構，包括進油道、電磁閥、出油道、單向閥、工作油道、驅動活塞、彈簧片等。其設置了兩個調整結構，第一調整結構通過一個調整墊圈，合理調節螺塞與調節活塞上的限位臺階之間的距離，使得驅動活塞的運動距離得到精確的保證；第二調整結構通過調整調節螺釘使螺塞與調節活塞形成的總成在活塞腔中的適當位置，使得驅動活塞與排氣門之間的間隙可以得到精確的保證，使得排氣門的初始開啟高度可以得到精確的控制；另外本發明結構中還設置了洩油通道，使得本發明所揭示的發動機緩速器，能夠在發動機全轉速範圍內根據發動機轉速的大小調整排氣門所形成的節流開度。發動機在高轉速運轉時，排氣門的節流開度大；發動機在低轉速運轉時，排氣門的節流開度小，使得發動機在每個轉速下都能發出理想的制動力。
文檔編號F02D9/06GK1673504SQ200510057030
公開日2005年9月28日 申請日期2005年4月25日 優先權日2005年4月25日
發明者馬銀良 申請人:馬銀良