专利名称：发动机缓速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及改变内燃机排气门运动方式的一种发动机缓速器，适用于具有进排气驱动凸轮的发动机。
背景技术：
发动机缓速器是车辆进行制动减速的一种辅助装置。当车辆不需制动减速时，发动机为正常的做功工作模式；当车辆需要制动减速时，发动机缓速器暂时将发动机转变为制动工作模式，此时发动机相当于一台空气压缩机，吸收来至车辆的运动能量，达到阻止车辆运动的目的。其可显著地减少车辆主制动器(摩擦制动器)摩擦片的磨损，提高其使用寿命，延长更换周期。并起到ABS防抱死系统同样的作用，增强车辆的运行安全性。发动机缓速器特别增强车辆重载下坡时的安全性。
一般地讲，发动机缓速器力求设计简单、工作可靠，而且对发动机本身零部件要求作最小的改变。在发动机缓速器的液压系统内部不能有空气存在。空气的弹性模量小、可压缩量大，空气的存在会对发动机缓速器的各运动件带来影响，造成运动的不及时、不准确。
美国康明斯公司在1965年完成了这一基本的设计并获得了美国专利(专利号3220392)。3220392专利使用了一套包含主动活塞和从动活塞等零部件的液压机构，主动活塞在发动机的压缩行程上止点前一定时刻产生高压油，具有能量的高压油通过输油通道驱动从动活塞打开排气门，从而释放掉发动机气缸内的高压空气，使发动机在做功行程中得不到膨胀能量，以此来达到吸收能量和对车辆进行缓速制动的目的。主动活塞由凸轮轴驱动的推杆(可以是进气门推杆或排气门推杆或喷油器推杆，最佳为喷油器推杆)来驱动。车辆需制动减速时，可选择一缸或多缸转换为制动模式。
美国3320392专利未提及如何消除缓速器液压管路内部存在空气而带来影响的问题。所公开结构中的液压介质是在液压管路中作往复运动的，这使得液压介质得不到更新，每一工作循环只补充被泄漏掉的液压介质，此泄漏量相对于缓速器内部工作介质的容积来说是极小的，不能将内部的空气及时带走。缓速器装配完后，其内部液压管路中难免会存在部分空气；发动机向缓速器提供的润滑油中，有时也难免存在空气泡。当一定量的空气进入缓速器的液压管路中时，由于空气的可压缩量远远大于润滑油(润滑油可近似的当作不可压缩介质)，而主动活塞的运动行程是预先确定的，这就导致所建立的液压压力达不到预先设计的数值，使缓速器的动作失效。
发明内容
针对发动机缓速器内部存在空气给缓速器带来影响这一问题，及现有技术存在结构复杂的缺陷，本发明的目的是提供一种能迅速消除液压管路中业也存在的空气，简化结构的发动机缓速器。
实现上述目的，本发明采用下述技术方案发动机缓速器，包括电磁阀、主动活塞、从动活塞和排气门，电磁阀为单通式电磁阀，控制润滑油的通断。主动活塞由排气门驱动凸轮驱动，其下端由一簧片压在主动液压腔的底部，所述活塞上设置有回油环槽，可以设置多个等距离或非等距离、等宽或非等宽、等深度或非等深度的回油环槽。主动液压腔上设置进油道，通过单向阀通至电磁阀，设置出油道通过单向阀通至非本缸的从动液压腔，设置泄油道通至本缸的从动液压腔和设置油道连通到发动机的润滑油池。
根据需要，还可增设辅助主动活塞由进气门驱动凸轮驱动，其下端由一簧片压在辅助泵油腔的底部。辅助泵油腔上设置进油道通过单向阀通至电磁阀，还设置出油道通过单向阀通至非本缸的从动液压腔。
采用本发明结构的发动机缓速器，能使工作介质作单向流动，每循环更新大部分工作介质从原理上消除空气的影响。电磁阀就可以不采用直动型结构，不需要二位三通式电磁阀，只需采用单通式电磁阀便可对提供给发动机缓速器的润滑油进行连通和切断。同时可取消控制阀，采用简单的球型单向阀即可满足要求。
本发明构思巧妙、设计合理。具有操作方便，安全可靠的优点，适用于具有进排气驱动凸轮的发动机。
图1现有技术的发动机缓速器结构示意图。
图2本发明一实施方式结构示意图。
图3本发明另一实施方式结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
为了更清楚的理解本发明的结构原理，说明本发明的新颖性、创造性，以及与其他公开的发动机缓速器结构比较，先对图1所示的现有技术进行分析。
图1表示的发动机缓速器，是典型的一种用本缸的喷油器驱动凸轮作动力源来驱动本缸排气门的缓速器结构，也可用非本缸的排气门驱动凸轮或非本缸的进气门驱动凸轮作动力源。壳体10安装在缸盖12上，壳体上装配有完成制动功能所需要的零件。发动机的润滑系统通过油道14向一个二位三通式电磁阀16供给润滑油。油道18将电磁阀16与发动机润滑油池连通。油道20将电磁阀16和控制阀腔22连通。当电磁阀16通电时，低压的润滑油流过油道14、电磁阀16、油道20而进入控制阀腔22。当电磁阀16断电时，电磁阀将油道14截止的同时将油道20和油道18连通，此时，控制阀腔22中的润滑油经油道20、电磁阀16、油道18流回润滑油池。一个二位置的控制阀24可在控制阀腔22中自由往复运动，并由压缩弹簧26压到控制阀腔22的底部；控制阀24上有一个轴向通孔28，该孔与一径向通孔30相交叉，周向环槽32与径向通孔30连通。球型单向阀34由压缩弹簧38压到位于轴向通孔28空口上的阀座36上。当电磁阀通电后，低压的润滑油流入控制阀腔22，克服压缩弹簧26的作用力后推动控制阀24。油道40把控制阀腔22同位于壳体10中的从动液压腔42通过球型单向阀34、径向通孔30、轴向通孔28、周向环槽32连通。当周向环槽32与油道40连通时，润滑油克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而流进油道40。
一个从动活塞48可在从动液压腔42中自由往复运动，被一压缩弹簧50压到一个拧在壳体10上的调节螺钉52上，一颗锁紧螺母54把调节螺钉52紧固在其调定的位置上。弹簧50的下端由一托架56支撑，托架56由卡环58固定在从动液压腔中。
主动活塞60可在主动液压腔46中自由往复运动，并被一簧片62压向主动液压腔46的底部。主动活塞60的位置应对准摇臂66上的间隙调节螺钉64，摇臂66由推杆68驱动。典型地，推杆68为发动机本缸的喷油器推杆。
在车辆的运行中，给电磁阀16通电，低压的润滑油便经过油道14、油道20、流入控制阀腔22，推动控制阀24离开控制阀腔22的底部，使周向环槽32对准油道40。润滑油便克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而进入油道40和油道44而流入从动液压腔42和主动液压腔46。克服簧片62的作用力推动主动活塞60离开主动液压腔46的底部，使其接触到驱动它的调节螺钉64。一旦调节螺钉64运动到最低点后，主动液压腔46便注满了润滑油。当推杆68驱动主动活塞60向上运动时，从动活塞48便作相应的向下运动并推开排气门76，完成一次排气制动过程。
给电磁阀16断电，油道20便和油道18连通，弹簧26推动控制阀24向下运动到控制阀腔22的底部，储存在控制阀腔22中的润滑油流过油道油道20和油道18流回发动机润滑油池(未画出)，并使油道40连通壳体10的外部。当主动活塞60向上运动时，缓速器已不能建立高的压力来推动从动活塞48，内部的润滑油经过油道40排泄到壳体10的外部，流回到发动机的润滑油池(未画出)。由于压力润滑油被电磁阀16切断，缓速器得不到压力油的供应，其各运动件便脱离与发动机的接触，保持关闭状态。
从图1可得知此类缓速器没有设置专门的释放通道来排泄每循环的润滑油，缓速器内部的润滑油是在各工作腔和连接油道中作反复的往返运动，每一工作循环只是由单向阀34补充从主动活塞60、从动活塞48以及控制阀24处泄漏掉的润滑油。此泄漏量相对于缓速器内部工作介质的容积来说是极小的，不能设计得太大，否则会造成缓速器工作不正常。此泄漏量无法及时将内部的空气带走。由此可见，一旦缓速器内部混入了一定量的空气，缓速器将无法正常工作。因空气的可压缩量大，而润滑油可近似认为不可压缩。从采用此结构的缓速器产品说明书和操作手册上可以印证此点，在美国CUMMINS公司的缓速器操作手册上注有第一次使用或车辆长期停放后第一次使用缓速器时，需开关缓速器电源开关多次，以排出空气。
从图1可知必须设置一个二位三通式电磁阀16来控制发动机向缓速器所提供的润滑油的通断。通电时，电磁阀16接通油道14和油道20，并关闭油道18，使润滑油从油道14流到油道20，而且不能流进油道18。发动机向缓速器提供润滑油。断电时，电磁阀16切断油道14，并使油道20连通油道18，切断润滑油的供给，并泄掉控制缓速器控制阀24的润滑油。采用二位三通式电磁阀就决定了必须采用直动型结构的电磁阀。在相同的流通截面、相同的流体压差下，控制直动型电磁阀的线圈电流最大，而如果采用先导式等结构的电磁阀便可降低此电流。
从图1还可得知必须设置一个控制阀24来控制发动机缓速器内部高压油路与外部的通断和向缓速器内部高压油路补充液压介质。控制阀24在承受非常高的压力下，仍可通过控制控制阀腔22内的低压润滑油压力来控制控制阀24向上或向下运动，使油道40和壳体外部切断或连通，从而决定缓速器内部是否建立压力来推动从动活塞48。无论缓速器内部的液压压力有多高，控制阀是不会产生向上或向下的运动的，只有控制阀腔22内的压力大小决定所述运动。同时，在控制阀内还设置球型单向阀34，用来向缓速器供给液压介质。
为此，本发明将解决现有技术存在的问题，概括为1、从原理上消除空气的影响；2、简化电磁阀结构，以减小电磁线圈的控制电流；3、取消存在于传统缓速器结构中的控制阀。
现在结合图1所表示的发动机缓速器来分析本发明的结构组成。图2所表示的发动机缓速器典型的应用于具有进排气驱动凸轮的发动机上，其处于关闭位置。在图2中，从动活塞和排气门结构部分与图1相同，就省略未画出，其工作过程参见前面的描述。
在一台典型的发火顺序为1、5、3、6、2、4的四行程发动机上，根据其配气机构的设计特点，现在假定需要打开以进行制动的排气门为发动机第1缸的排气门，那么推杆82和油道44连接的从动液压腔42的缸号数和油道212连接的从动液压腔42的缸号数可按表1来选择。
表1
通过分析表1，得到将第1、2、3缸的缓速器壳体制作为一个整体，共用一个电磁阀；将第4、5、6缸的缓速器壳体制作为一个整体，共用一个电磁阀，二者具有相同的特性。下面来描述1、2、3缸缓速器的结构和工作过程(只描述第1缸缓速器)。图2中只画出了第1缸的零件。
如图2所示，壳体10上装配有完成制动功能所需要的零件。发动机的润滑系统通过油道223向一个单通电磁阀222供给润滑油。油道221向油道220供给润滑油。当电磁阀222通电时，低压的润滑油流过油道223、电磁阀222、油道221流向油道220，并克服压在单向阀219上的压缩弹簧218的作用力而进入油道224，从而流进主动液压腔46。当电磁阀222断电时，电磁阀将油道223截止，阻止润滑油从油道223流向油道221。
一个主动活塞60可在主动液压腔46中自由往复运动，并在簧片62的作用力下，压在主动液压腔46的底部，在主动活塞60上设置有一个周向的回油环槽213，可以设置多个等距或非等距、等宽或非等宽、等深度或非等深度的回油环槽。主动活塞60对准由排气门驱动凸轮所驱动的调节螺钉84。设置在主动液压腔46上的油道224通过一单向阀219与油道220连通，单向阀219只允许工作介质从油道220流向油道224。设置在主动液压腔46上的油道217通过一单向阀216与油道44连通，单向阀216只允许工作介质从油道217流向油道44，油道44通至第3缸的从动液压腔。在主动液压腔46上还设置有油道212连通到第1缸的从动液压腔，油道210连通到发动机的润滑油池。
给电磁阀222通电，电磁阀打开，低压的润滑油便经过油道223而进入油道221。一路润滑油经油道220流入第1缸，另两路分别流入第2、第3缸(图2中未画出)。低压润滑油克服压缩弹簧218的作用力而推开单向阀219，从而进入油道224，流进主动液压腔46，克服簧片62的作用力后推动主动活塞60向下伸出并接触到驱动它的调节螺钉84。需说明的是，虽然此时润滑油可以克服弹簧215的作用力而推开单向阀216，进入油道44和与之相连接的第3缸从动液压腔，但此时的润滑油压力不足以推动第3缸从动活塞和排气门。当排气门推杆82向上运动时，主动活塞60便开始推动主动液压腔46内的润滑油，使其压力急剧升高。单向阀219落座密封，阻止润滑油流向油道220。同时润滑油克服弹簧215的作用力而推开单向阀216，从油道217流向油道44，进入第3缸从动液压腔，由于第3缸主动活塞已将第3缸的油道212关闭，随着主动活塞60的继续向上运动，第3缸从动活塞便作相应的向下运动，从而推开排气门。推杆82运动到其最高点后开始向下运动，此时单向阀216在弹簧215的作用下落座密封，低压润滑油克服压缩弹簧218的作用力而推开球型单向阀219，从而进入油道224，流进主动液压腔46并推动主动活塞60向下运动。经过一定时间后，第3缸排气门推杆82开始向上运动，并推动第3缸主动活塞60向上运动，当第3缸主动活塞60向上运动到某一位置时，第3缸的回油环槽213将第3缸油道212和第3缸油道210接通，第3缸从动液压腔中润滑油在弹簧的作用力下，流过第3缸油道212、第3缸回油环槽213、第3缸油道210而流回发动机的润滑油池(图中未画出)，使第3缸从动活塞落座复位。
给电磁阀222断电，电磁阀222截至，阻断低压的润滑油经过油道223而进入油道221。由于主动液压腔46得不到润滑油的补充，此时，主动活塞60在簧片62的作用下，回位并脱离与调节螺钉84的接触。缓速器不再工作，发动机进入正常的做功工作模式。
上述为第1缸主动活塞60推动第3缸从动活塞的工作过程的描述，第2缸主动活塞60推动第1缸从动活塞和第3缸主动活塞60推动第2缸从动活塞的工作过程与其相同。
图3所表示的结构是在图2基础上的一种变形结构，典型的应用于具有进排气驱动凸轮的发动机上，其处于关闭位置。在图3中，从动活塞和排气门结构部分与图1相同，就省略未画出，其工作过程参见前面的描述；主动活塞60及其附属机构的工作过程参见图2的描述。在图3中带“″”的序号零件表示发动机第3缸零件，不带任何附加符号的序号零件为第1缸零件。
图3所表示结构是在图2结构的基础上，增加了一个辅助的泵油装置，包含有辅助主动活塞95″，以及单向阀236″、239″、油道230″、234″、244″、辅助泵油腔96″、簧片232″等。
一个辅助主动活塞95″可在辅助泵油腔96″中自由往复运动，并在簧片232″的作用力下，压在泵油腔96″的底部。辅助主动活塞95″对准由进气门驱动凸轮所驱动的调节螺钉94″。设置在辅助泵油腔96″上的油道234″通过一单向阀239″与油道230″连通，单向阀239″只允许工作介质从油道230″流向油道234″，油道230″通至油道221。设置在辅助泵油腔96″上的油道237″通过一单向阀236″与油道244″连通，单向阀236″只允许工作介质从油道237″流向油道244″，油道244″通至油道44。
在一台典型的、发火顺序为1、5、3、6、2、4的四行程发动机上，根据其配气机构的设计特点，现在假定需要打开以进行制动的排气门为发动机第1缸的排气门，那么推杆82、推杆92″和油道44连接的从动液压腔的缸号数和油道212连接的从动液压腔的缸号数可按表2来选择。
表2
通过分析表2，得到可以将第1、2、3缸的缓速器壳体制作为一个整体，共用一个电磁阀；将第4、5、6缸的缓速器壳体制作为一个整体，共用一个电磁阀。二者具有相同的特性。下面来描述1、2、3缸缓速器的结构和工作过程(只描述第1缸缓速器)。图3中只画出了部分的零件。
主动活塞60及其附属机构的工作过程参见描述图2的部分，这里只描述辅助主动活塞95″及其附属机构的工作过程。
给电磁阀222通电，电磁阀打开，低压的润滑油便经过油道223而进入油道221、油道230″。低压润滑油克服压缩弹簧238″的作用力而推开球型单向阀239″，从而进入油道234″，流进辅助泵油腔96″，克服簧片232″的作用力后推动辅助主动活塞95″向下伸出并接触到驱动它的调节螺钉94″。当进气门推杆92″向上运动时，辅助主动活塞95″便开始推动泵油腔96″内的润滑油，使其压力急剧升高。单向阀239″落座密封，阻止润滑油流向油道230″。同时润滑油克服弹簧235″的作用力而推开单向阀236″，从油道237″流向油道244″，进入油道44。推杆92″运动到其最高点后开始向下运动，此时单向阀236″在弹簧235″的作用下落座密封，低压润滑油克服压缩弹簧238″的作用力而推开球型单向阀239″，从而进入油道234″，流进辅助泵油腔96″并推动辅助主动活塞95″向下运动。完成一次循环。
给电磁阀222断电，电磁阀222截至，阻断低压的润滑油经过油道223而进入油道221。由于辅助泵油腔96″得不到润滑油的补充，此时，辅助主动活塞95″在簧片232″的作用下，回位并脱离与调节螺钉94″的接触。缓速器不再工作，发动机进入正常的做功工作模式。
上述为第1缸主动活塞60联合第3缸辅助主动活塞95″推动第3缸从动活塞的工作过程的描述，第2缸主动活塞联合第1缸辅助主动活塞推动第1缸从动活塞和第3缸主动活塞联合第2缸辅助主动活塞推动第2缸从动活塞的工作过程的描述与其相同。
图3结构的发动机缓速器虽比图2结构的缓速器在结构上复杂，成本有所增加，但图3结构的发动机缓速器可降低发动机驱动凸轮的负荷。
通过前述对本发明结构原理的描述，可以看出在本发明中，液压管路中的工作介质是单向流动的，每一个工作循环的工作介质都被大部分量的排掉并重新从发动机的润滑系统获取新的工作介质，这就使得业已存在于缓速器内部管路中的空气能够迅速被排除。由于采用单向流动的方式，致使电磁阀的结构发生变化，可以采用单通式电磁阀而不采用二位三通式电磁阀，达到简化电磁阀结构的目的，致使控制电磁阀开启的电流能够有所减小。由于采用单向流动的方式，就可取消控制阀，而采用结构简单的单向阀就可满足要求。并且，本发明装置处于关闭状态时，其所有运动件都和与之关联的发动机运动件脱离接触，发动机保持正常的做功工作模式，不受缓速器的任何影响。
对于采用其他的发火顺序的发动机和V型发动机，本发明装置同样适用。
权利要求
1.发动机缓速器，包括电磁阀(222)、主动活塞(60)、从动活塞和排气门，其特征在于电磁阀(222)为单通式电磁阀，所述电磁阀控制油道(223)向油道(221)供给润滑油；主动活塞(60)由排气门驱动凸轮驱动，活塞(60)的下端由一簧片(62)压在主动液压腔(46)的底部，所述活塞上设置有回油环槽(213)；主动液压腔(46)上设置油道(224)，通过单向阀(219)通至油道(220)，所述单向阀只允许润滑油从油道(220)流向油道(224)，油道(220)通至油道(221)；设置油道(217)通过单向阀(216)通至油道(44)，所述单向阀只允许润滑油从油道(217)流向油道(44)，油道(44)通至非本缸的从动液压腔；设置油道(212)通至本缸的从动液压腔和设置油道(210)连通到发动机的润滑油池，油道(212)和油道(210)相对于主动液压腔(46)的轴线是对称的。
2.根据权利要求1所述的缓速器，其特征在于主动活塞(60)上可以设置多个等距离或非等距离、等宽或非等宽、等深度或非等深度的回油环槽。
3.根据权利要求1所述的缓速器，其特征在于还设辅助主动活塞(95″)，所述活塞的下端由一簧片(232″)压在辅助泵油腔(96″)的底部，由发动机的一个进气门驱动凸轮驱动；辅助泵油腔(96″)上设置油道(237″)，通过单向阀(239″)通至油道(230″)，所述单向阀只允许润滑油从油道(230″)流向油道(234″)，油道(230″)通至油道(221)；辅助泵油腔(96″)上还设置油道(237″)，通过单向阀(236″)通至油道(244″)，所述单向阀只允许润滑油从油道(237″)流向油道(244″)，油道(244″)通至非本缸的油道(44)。
全文摘要
发动机缓速器，包括电磁阀、主动活塞、从动活塞和排气门，电磁阀为单通式电磁阀，主动活塞由排气门驱动凸轮所驱动，并设有回油环槽，主动液压腔上设置进油道，通过单向阀通至电磁阀，设置出油道通过单向阀通至非本缸的从动液压腔，设置泄油道通至本缸的从动液压腔和设置油道连通到发动机的润滑油池。本发明结构能使工作介质作单向流动，每循环更新大部分工作介质，从原理上消除空气的影响。
文档编号F01L13/06GK1548705SQ0311786
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月13日 优先权日2003年5月13日
发明者马银良 申请人:马银良