耿鳳明

（西安雙特智能傳動有限公司，陜西 西安 710119）

安裝在發(fā)動機上的幾種形式的緩速裝置

耿鳳明

（西安雙特智能傳動有限公司，陜西 西安 710119）

分析了發(fā)動機緩速器的工作過程及其制動能力，介紹了典型的商用車發(fā)動機制動的機構(gòu)特征，工作原理及性能特點等，對目前最新的發(fā)動機緩速器技術(shù)進行了比較全面的分析。

發(fā)動機制動；緩速器；結(jié)構(gòu)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.050

CLC NO.:U461.1 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-148-03

引言

汽車常用輔助制動裝置有發(fā)動機制動、電渦流緩速器、液力緩速器、空氣動力緩速、牽引電機緩速等。用發(fā)動機作為阻力源，產(chǎn)生制動力矩，通常采用方法是在發(fā)動機排氣管中加裝制動閥，當(dāng)閥門關(guān)閉時，把發(fā)動機作為空氣壓縮機來用的方式稱為發(fā)動機緩速器。與其他緩速器相比，發(fā)動機緩速器體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，響應(yīng)時間短，造價低，制動功率大而且可以調(diào)整，長時間使用時發(fā)出的制動功率穩(wěn)定，不會由于溫升等因素影響制動性能等。國外的發(fā)動機緩速器已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，用于多種品牌、型號的柴油機，獲得良好的經(jīng)濟效益[1-2]。發(fā)動機制動主要包括排氣制動、緩釋制動和壓縮釋放制動。

1、發(fā)動機緩速器的原理

發(fā)動機能夠驅(qū)動汽車運動，也應(yīng)該可以阻止汽車運動。

當(dāng)車輛不需制動減速時，發(fā)動機為正常的做功工作模式，發(fā)動機消耗燃油發(fā)出正的馬力來驅(qū)動汽車運動。

當(dāng)車輛需要制動減速時，發(fā)動機緩速器暫時將發(fā)動機轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿庸ぷ髂Ｊ?，此時發(fā)動機相當(dāng)于一臺空氣壓縮機，吸收來至車輛的運動能量，達到阻止車輛運動的目的。此時發(fā)動機不消耗燃油而發(fā)出負(fù)的馬力來阻止汽車運動。

發(fā)動機緩速器實際上是一套機械液壓裝置，其安裝在發(fā)動機上，并直接作用于發(fā)動機的排氣門，可改變排氣門固有的運動規(guī)律。當(dāng)緩速器工作時，發(fā)動機進入制動狀態(tài)；當(dāng)緩速器停止工作時，發(fā)動機又恢復(fù)做功狀態(tài)。

由一個電磁閥來實現(xiàn)這兩個狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，因此非常方便和快捷。

2、發(fā)動機緩速器的分類

按實現(xiàn)發(fā)動機制動的技術(shù)方案，發(fā)動機緩速器可分為三類：如表1所示。

表1

3、發(fā)動機排氣碟閥制動

發(fā)動機排氣制動對行駛中的汽車停止供給燃油，并將變速器掛入某一前進擋，汽車通過車輪和傳動系帶動發(fā)動機曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使發(fā)動機變成空氣壓縮機，消耗車輛的動能，或是在發(fā)動機怠速時一定程度關(guān)閉排氣管道，使氣缸壓力升高；其產(chǎn)生的阻力矩通過傳動系放大傳給車輪，實現(xiàn)車輛的緩速。這種緩速器價格低，結(jié)構(gòu)簡單，不需改動汽車傳動系[3]。

(1)結(jié)構(gòu)及工作原理圖1為制動執(zhí)行機構(gòu)總成，由排氣制動缸、搖臂機構(gòu)、蝶形閥及殼體等。蝶形閥的操縱是由單向作用活塞式排氣制動缸控制的，當(dāng)排氣制動不起作用時閥片處在張開的位置，并不影響發(fā)動機的正常工作。當(dāng)排氣制動起作用時，閥片關(guān)閉，同時斷油機構(gòu)強制性切斷發(fā)動機的供油，行駛的汽車帶動發(fā)動機曲軸強制旋轉(zhuǎn)運動。發(fā)動機活塞在排氣行程中，排出的氣體因制動閥片關(guān)閉而被壓縮，產(chǎn)生壓力，使發(fā)動機如同壓氣機一樣工作，被壓縮的氣體使排氣時活塞上行產(chǎn)生阻力，加大了發(fā)動機的壓氣損失，從而起到了制動效果[4-5]。

圖1

(2)發(fā)動機壓縮釋放制動

壓縮釋放制動的原理是：在壓縮行程末段（約在噴油點附近），發(fā)動機緩速器的從動活塞將排氣門強制打開，釋放掉氣缸內(nèi)的高壓力氣體。使得發(fā)動機在膨脹行程沒有能量返回活塞，從而發(fā)動機產(chǎn)生泵氣損失。約能產(chǎn)生14－21kW/L。

由于在壓縮上止點前強制打開排氣門，此時缸內(nèi)的壓縮壓力通常達到2.5－4Mpa。此壓力作用在排氣門上，就需要制動器的從動活塞有足夠的能量才能打開排氣門。因此如何使制動器的從動活塞有足夠的能量是首要的問題。

雖然壓縮釋放制動的制動功率很高，但其產(chǎn)生的高壓力排氣激波會損壞排氣系統(tǒng)的零件，尤其是貴重的增壓器。并且國內(nèi)的大多發(fā)動機如果應(yīng)用此技術(shù)，需對配氣機構(gòu)進行重新設(shè)計，這會花極大的代價。

為了使制動器的從動活塞具有足夠的能量，通常我們采用主從動活塞的液壓機構(gòu)來實現(xiàn)。讓主動活塞產(chǎn)生高壓油，由高壓油再推動從動活塞去打開排氣門。主動活塞可以是一個，也可以是多個主動活塞共同來建立高壓油。

由于液壓機構(gòu)必須考慮排空氣以避免空氣泡影響的問題，因此采用每循環(huán)都排掉液壓油的方法來避免空氣泡的影響，既使本循環(huán)液壓管路中存在空氣泡，到下循環(huán)就會被排出，圖2所示的單項球閥就是實現(xiàn)這個功能。

(3)發(fā)動機緩速制動

發(fā)動機緩速制動是通過在發(fā)動機上安裝一套特殊機構(gòu)，把發(fā)動機轉(zhuǎn)變成為空氣壓縮機來吸收車輛動能，從而產(chǎn)生制動緩速作用[6]。發(fā)動機緩速裝置是一種提高發(fā)動機制動力的設(shè)備。通過打開壓縮沖程上止點附近的排氣制動器并排放出壓縮空氣，發(fā)動機緩速裝置減少了汽缸內(nèi)的壓力。這樣就減少了在下一次膨脹沖程中降低活塞的能量，從而提高了發(fā)動機制動力。該設(shè)備安裝在發(fā)動機主體的閥動機構(gòu)上面，通過發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的液壓而運行。

3.1 結(jié)構(gòu)

圖3

如圖3所示發(fā)動機緩速裝置包含了安裝在蓋罩內(nèi)閥動機構(gòu)上面的緩速裝置主體，一個用于凸輪軸制動器的特別凸輪、以及一臺控制這些組件的計算機。緩速裝置主體包含了一個開啟和關(guān)閉發(fā)動機油壓的電磁調(diào)節(jié)閥、一個打開和關(guān)閉油路的控制閥、一個通過凸輪運動來推動活塞的主活塞、以及一個通過液壓來推動排氣閥的副活塞。

3.2 運行過程

如圖4所示：

圖4

●來自于計算機的電信號打開了制動器一側(cè)上面的電磁調(diào)節(jié)閥。

●來自于發(fā)動機的液壓向上推動控制閥及其內(nèi)部止回閥，將發(fā)動機油提供給位于主活塞和副活塞之間的油通路A。

●主活塞通常是由彈簧向上推動。發(fā)動機油提供的壓力向上推動制動器搖臂，使其與制動器凸輪相接觸。

●制動器凸輪通過制動器搖臂將主活塞向上推動到壓縮沖程的上止點，從而將油通路A中的油料推回。

●在控制閥內(nèi)止回閥油通路A上的壓力高于油通路B的壓力（發(fā)動機油壓），而止回閥關(guān)閉了油通路，以產(chǎn)生液壓。

●開這種液壓的增加會向下推動副活塞，并打開排氣閥。

●開啟的排氣閥排放出壓縮空氣，從而消除了將活塞向上推動力量。因此，在壓縮沖程中獲得的制動力得以保留，并能有效的使用。

4、結(jié)束語

發(fā)動機制動器是汽車輔助制動裝置,器市場應(yīng)用前景廣闊。其具有高性價比，對需對底盤做任何變動，重量和價格的增加也是很少的。國外對發(fā)動機制動技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟，在北美與歐洲應(yīng)用廣泛。它能給廣大用戶帶來巨大的經(jīng)濟利益和安全保證[7]。

[1] Zdenek Meistrick.Jacobs new engine brake technology[C].SAE Paper 92448，1992.

[2] 董穎，何仁.發(fā)動機制動技術(shù)的研究與展望[J].車用發(fā)動機，2006，163（3）.

[3] 何仁，董穎，牛潤新.車用發(fā)動機緩速器工作循環(huán)的理論分析[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2007，38（12）：36～40.

[4] 秦啟華. 排氣制動系統(tǒng)的基本原理(上) [M]. 汽車運輸. 1989.02, pp36～37.

[5] 秦啟華. 排氣制動系統(tǒng)的基本原理(下) [M]. 汽車運輸. 1989.03, pp 42～44.

[6] 林秀霞，張幽彤，于鯤.柴油機排氣制動控制技術(shù)研究[J].車用發(fā)動機，2006，第6期（總第166期）:16～19.

[7] 馬海建.載重汽車用柴油機排氣制動系統(tǒng)的研制 [J].拖拉機與農(nóng)用運輸車,2007,34（22）:56～57.

Several forms of slow speed device installed on the engine

Geng Fengming
( Shaanxi Fast Gear Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710119 )

The working process and stop ability of the engine retarder were analyzed, Then the structure, working principle and braking performance of exhaust brake, engine brake are expounded. Finally the developing trend of auto auxiliary braking set is prospected.

engine break; retarder; structure

U461.1

B

1671-7988(2016)01-148-03

耿鳳明，工程師，就職于西安雙特智能傳動有限公司。主要從事汽車變速器的生產(chǎn)管理工作。