提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置
专利汇可以提供提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种提高 发动机 制动 功率 且制动功率无级可调的装置。该装置是由 链轮 和小 太阳轮 、三个 行星轮 及大太阳轮构成第一输入部，由驱动 电机 和 蜗杆 、蜗轮及大太阳轮构成第二输入部，即 相位 控制部，由 行星架 及排气 凸轮 轴构成共同输出部，其利用第一输入部将 曲轴 旋转运动按 传动比 2的关系输出到排气 凸轮轴 上而完成发动机正常工作时 排气凸轮轴 所需的运动。另外利用第二输入部将电机的旋转 角 度按一定传动比的关系输出到排气凸轮轴上而完成发动机作为制动装置工作时排气凸轮轴所需的相位变化角度。本实用新型是通过改变排气凸轮轴的相位来调整制动功率且获得大制动功率。其结构简单，设计合理，性能可靠，应用广泛。，下面是提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置专利的具体信息内容。
1.一种提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置，其特征在于该 装置包括：链轮、小太阳轮、键、行星轮、销、行星架、大太阳轮、蜗轮齿 轮、蜗杆齿轮、驱动电机、内侧盖、外侧盖、螺栓、垫片、锁紧螺母、排气 凸轮轴、凸轮、排气阀、气缸体、排气歧管、活塞、进气阀、进气歧管、曲 轴、曲轴链轮、链条；其中链轮呈阶梯圆筒状分为大直径部和小直径部，大 直径部圆周面做成链轮齿，通过链条与曲轴链轮连接，小直径圆周外表面上 设有一个键槽，链轮套在排气凸轮轴上，且可相对旋转；小太阳轮呈圆筒状， 外圆周面设有齿，内圆周面设有一个键槽，套在链轮小直径部上，通过键与 链轮连接，且与三个行星轮外啮合；三个行星轮呈圆筒状，外圆周面设有齿， 内圆周面为通孔，三个行星轮套在镶嵌于行星架上的三个销上，且可相对旋 转，三个行星轮与小太阳轮外啮合且与大太阳轮内啮合，小太阳轮和三个行 星轮处于同一平面，厚度相同且含在大太阳轮内；所述三个销呈圆柱状，且 相互成120°角均匀分布镶嵌在行星架上，且凸出部分长度略小于行星轮厚度； 行星架呈圆筒状，外圆周面直径略小于大太阳轮内齿齿顶圆直径，且厚度略 小于大太阳轮与行星轮厚度之差，内圆周面上设有一个键槽，行星架套在排 气凸轮轴上，通过键与排气凸轮轴连接，且包含在大太阳轮内；大太阳轮呈 薄壁圆筒状，内圆周面设有内齿，与三个行星轮内啮合，外圆周面有蜗轮齿， 与蜗杆齿轮外啮合，且可自锁，沿着靠近大太阳轮内齿的部位间隔均匀设有 通孔；蜗杆齿轮与驱动电机连接；内侧盖呈阶梯圆筒状，沿着大直径圆筒靠 近圆周的部位间隔均匀设有螺纹孔，内侧盖套在链轮小直径圆筒上，且可相 对旋转并居于链轮大直径圆筒与小太阳轮之间，内侧盖带有小直径圆筒的一 侧面对链轮大直径圆筒侧，内侧盖不带有小直径圆筒的一侧面对大太阳轮、 小太阳轮及行星轮；外侧盖呈扁平圆筒状，沿着圆筒靠近圆周的部分间隔均 匀设有通孔，外侧盖套在排气凸轮轴上，且可相对旋转，一侧面对大太阳轮、 小太阳轮及行星轮；分别对应设有螺栓通过外侧盖上的通孔及大太阳轮上的 通孔与内侧盖上的螺纹孔配合；垫片套在排气凸轮轴上与排气凸轮轴上的一 个阶梯面接触同时与外侧盖接触，且可相对旋转；锁紧螺母将垫片锁紧在排 气凸轮轴上；链轮通过链条与曲轴链轮连接；排气凸轮轴、凸轮、排气阀、 气缸体、排气歧管、活塞、进气阀、进气歧管、曲轴、曲轴链轮、链条的设 置与传统发动机相同。
技术领域
本实用新型涉及一种发动机制动装置，特别是涉及一种提高发动机制动 功率且制动功率无级可调的装置。
背景技术
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种提高发动机制动功率且制动功率无级可调 的装置，可在车辆需要制动功率时提供强大的制动功率，并根据具体情况对 车辆制动功率进行无级调整。
为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：一种提高发动机制动 功率且制动功率无级可调的装置，其特征在于该装置包括：链轮、小太阳轮、 键、行星轮、销、行星架、大太阳轮、蜗轮齿轮、蜗杆齿轮、驱动电机、内 侧盖、外侧盖、螺栓、垫片、锁紧螺母、排气凸轮轴、凸轮、排气阀、气缸 体、排气歧管、活塞、进气阀、进气歧管、曲轴、曲轴链轮、链条；其中链 轮呈阶梯圆筒状分为大直径部和小直径部，大直径部圆周面做成链轮齿，通 过链条与曲轴链轮连接，小直径圆周外表面上设有一个键槽，链轮套在排气 凸轮轴上，且可相对旋转；小太阳轮呈圆筒状，外圆周面设有齿，内圆周面 设有一个键槽，套在链轮小直径部上，通过键与链轮连接，且与三个行星轮 外啮合；三个行星轮呈圆筒状，外圆周面设有齿，内圆周面为通孔，三个行 星轮套在镶嵌于行星架上的三个销上，且可相对旋转，三个行星轮与小太阳 轮外啮合且与大太阳轮内啮合，小太阳轮和三个行星轮处于同一平面，厚度 相同且含在大太阳轮内；所述三个销呈圆柱状，且相互成120°角均匀分布镶 嵌在行星架上，且凸出部分长度略小于行星轮厚度；行星架呈圆筒状，外圆 周面直径略小于大太阳轮内齿齿顶圆直径，且厚度略小于大太阳轮与行星轮 厚度之差，内圆周面上设有一个键槽，行星架套在排气凸轮轴上，通过键与 排气凸轮轴连接，且包含在大太阳轮内；大太阳轮呈薄壁圆筒状，内圆周面 设有内齿，与三个行星轮内啮合，外圆周面有蜗轮齿，与蜗杆齿轮外啮合， 且可自锁，沿着靠近大太阳轮内齿的部位间隔均匀设有通孔；蜗杆齿轮与驱 动电机连接；内侧盖呈阶梯圆筒状，沿着大直径圆筒靠近圆周的部位间隔均 匀设有螺纹孔，内侧盖套在链轮小直径圆筒上，且可相对旋转并居于链轮大 直径圆筒与小太阳轮之间，内侧盖带有小直径圆筒的一侧面对链轮大直径圆 筒侧，内侧盖不带有小直径圆筒的一侧面对大太阳轮、小太阳轮及行星轮； 外侧盖呈扁平圆筒状，沿着圆筒靠近圆周的部分间隔均匀设有通孔，外侧盖 套在排气凸轮轴上，且可相对旋转，一侧面对大太阳轮、小太阳轮及行星轮； 分别对应设有螺栓通过外侧盖上的通孔及大太阳轮上的通孔与内侧盖上的螺 纹孔配合；垫片套在排气凸轮轴上与排气凸轮轴上的一个阶梯面接触同时与 外侧盖接触，且可相对旋转；锁紧螺母将垫片锁紧在排气凸轮轴上；链轮通 过链条与曲轴链轮连接；排气凸轮轴、凸轮、排气阀、气缸体、排气歧管、 活塞、进气阀、进气歧管、曲轴、曲轴链轮、链条的设置与传统发动机相同。
本实用新型提供的提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置是由 链轮和小太阳轮、三个行星轮及大太阳轮构成第一输入部，由驱动电机和蜗 杆、蜗轮及大太阳轮构成第二输入部，即相位控制部，由行星架及排气凸轮 轴构成共同输出部，其利用第一输入部将曲轴旋转运动按传动比2的关系输 出到排气凸轮轴上而完成发动机正常工作时排气凸轮轴所需的运动；另外利 用第二输入部将电机的旋转角度按大于30，小于350的传动比的关系输出到 排气凸轮轴上而完成发动机作为制动装置工作时排气凸轮轴所需的相位角度 变化。
本实用新型的有益效果是：该装置是通过改变排气凸轮轴的相位来调整 制动功率且获得大制动功率，因此，可在不改变现有发动机凸轮、凸轮轴、 进气阀、排气阀结构及进、排气阀开启频率的情况下通过简单的相位调整操 作来实现目的。另外，该装置在发动机正常工作时大太阳轮是固定不动的， 且发动机作为制动装置工作时相位变化角度与驱动电机旋转角度或者是大太 阳轮的旋转角度是成正比关系的，因此可直观的判断排气凸轮轴相位变化量， 有助于判断及控制相位变化量。该装置第二输入部，即相位控制部具有自锁 功能，即第二输入部无输入时可使相位变化量保持不变。由于所述装置的特 点所在，因此非常适合应用在发动机凸轮轴上控制凸轮轴相位。其结构简单， 设计合理，性能可靠，因此具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型装置的外部结构示意图。
图2是本实用新型装置分解立体图。
图3是本实用新型装置横向剖视图。
图4是本实用新型装置与排气阀及曲轴相互连接关系图。
图5是本实用新型装置在链轮停止且相位提前角为0°时大太阳轮与行星 架之间相位关系的纵向剖视图。
图6是本实用新型装置在链轮停止且相位提前角为90°时大太阳轮与行星 架之间相位关系的纵向剖视图。
图7是本实用新型装置在链轮停止且相位提前角为0°至90°之间角度时大 太阳轮与行星架之间相位关系的纵向剖视图。
图8是本实用新型装置相位提前角为0°时进气阀及排气阀开启状态图；
图9是本实用新型装置相位提前角为0°时发动机做功示意图。
图10是本实用新型装置相位提前角为90°时进气阀及排气阀开启状态图；
图11是本实用新型装置相位提前角为90°时发动机做功示意图。
图12是本实用新型装置相位提前角为0°至90°之间角度时进气阀及排气 阀开启状态图；
图13是本实用新型装置相位提前角为0°至90°之间角度时发动机做功示 意图。
图14是已有技术的发动机制动装置排气阀驱动部分结构示意图。
图8、图10、图12中横坐标表示曲轴角度，纵坐标表示气阀开度；B代 表进气阀开度，C代表排气阀开度。
图9、图11、图13中横坐标表示排气凸轮轴角度，纵坐标表示空气所做 的功；负值代表空气吸收能量，正值代表空气释放能量。
具体实施方式
如图1～图13所示，本实用新型提供的提高发动机制动功率且制动功率 无级可调的装置包括：链轮1、小太阳轮2、键3、行星轮4、销5、行星架6、 大太阳轮7、大太阳轮内齿8、蜗轮齿9、蜗杆齿轮10、驱动电机11、内侧盖 12、外侧盖13、螺栓14、垫片15、锁紧螺母16、排气凸轮轴17、凸轮18、 排气阀19、气缸体20、排气歧管21、活塞22、进气阀23、进气歧管24、曲 轴25、曲轴链轮26、链条27；其中链轮1呈阶梯圆筒状分为大直径部和小 直径部，大直径部圆周面做成链轮齿，通过链条27与曲轴链轮26连接，小 直径圆周外表面上设有一个键槽，链轮1套在排气凸轮轴17上，且可相对旋 转；小太阳轮2呈圆筒状，外圆周面设有齿，内圆周面设有一个键槽，套在 链轮1小直径部上，通过键3与链轮1连接，且与三个行星轮4外啮合；三 个行星轮4呈圆筒状，外圆周面设有齿，内圆周面为通孔，三个行星轮4套 在镶嵌于行星架6上的三个销5上，且可相对旋转，三个行星轮4与小太阳 轮2外啮合且与大太阳轮7内啮合，小太阳轮2和三个行星轮4处于同一平 面且，厚度相同且含在大太阳轮7内；三个销5呈圆柱状，且相互成120° 角均匀分布地镶嵌在行星架6上，且凸出部分长度略小于行星轮4厚度；行 星架6呈圆筒状，外圆周面直径略小于大太阳轮7内齿齿顶圆直径，且厚度 略小于大太阳轮7与行星轮4厚度之差，内圆周面上设有一个键槽，行星架6 套在排气凸轮轴17上，通过键3与排气凸轮轴17连接，且包含在大太阳轮7 内；大太阳轮7呈薄壁圆筒状，内圆周面设有内齿，与三个行星轮4内啮合， 外圆周面设有蜗轮齿9，与蜗杆齿轮10外啮合，且可自锁，沿着靠近大太阳 轮内齿8的部位设有3～8个均匀分布的通孔；蜗杆齿轮10与驱动电机11连 接；内侧盖12呈阶梯圆筒状，沿着大直径圆筒靠近圆周的部位设有3～8个 均匀分布的螺纹孔，内侧盖12套在链轮1小直径圆筒上，且可相对旋转并居 于链轮1大直径圆筒与小太阳轮2之间，内侧盖12带有小直径圆筒的一侧面 对链轮1大直径圆筒侧，内侧盖12不带有小直径圆筒的一侧面对大太阳轮7、 小太阳轮2及行星轮4；外侧盖13呈扁平圆筒状，沿着圆筒靠近圆周的部分 设有3～8个均匀分布的通孔，外侧盖13套在排气凸轮轴上17，且可相对旋 转，一侧面对大太阳轮7、小太阳轮2及行星轮4；3～8个螺栓14通过外侧 盖13上的通孔及大太阳轮7上的通孔与内侧盖12上的螺纹孔配合；垫片15 套在排气凸轮轴17上与排气凸轮轴17上的一个阶梯面接触同时与外侧盖13 接触，且可相对旋转；锁紧螺母16将垫片15锁紧在排气凸轮轴17上；链轮 1通过链条27与曲轴链轮26连接。排气凸轮轴17、凸轮18、排气阀19、气 缸体20、排气歧管21、活塞22、进气阀23、进气歧管24、曲轴25、曲轴链 轮26、链条27的设置与传统发动机相同。
本实用新型提供的提高发动机制动功率且制动功率无级可调的装置满足 以下关系。
设：
Z1-小太阳轮2的齿数，本实施例中Z1＝24；
Z2-行星轮4的齿数，本实施例中Z2＝12；
Z3-大太阳轮7的齿数，本实施例中Z3＝48；
Z4-大太阳轮2的蜗轮齿数，本实施例中Z4＝44；
Z5-链轮1的齿数，本实施例中Z5＝16；
Z6-曲轴链轮26的齿数，本实施例中Z6＝24；
i1-曲轴25到与小太阳轮2同轴连接的链轮1的传动比；
i2-大太阳轮7固定时与小太阳轮2同轴连接的链轮1到与行星架6同 轴连接的排气凸轮轴17的传动比，即发动机正常工作状态时第一输入部到输 出部的传动比；
i3-与小太阳轮2同轴连接的链轮1固定时大太阳轮7到与行星架6同 轴连接的排气凸轮轴17的传动比，即发动机处于制动工作状态时第二输入部 到输出部的传动比；
i4-蜗杆齿轮10到大太阳轮7的传动比；
i5-曲轴25到与行星架6同轴连接的排气凸轮轴17的传动比；
i6-蜗杆齿轮10到与行星架6同轴连接的排气凸轮轴17的传动比；
α-排气凸轮轴17相位变化角度；
β-大太阳轮7旋转角度。
则：i1＝Z5/Z6，本实施例中i1＝16/24；
i2＝Z3/Z1+1，i2＞2，本实施例中i2＝48/24+1＝3；
i3＝Z1/Z3+1，2＞i3＞1，本实施例中i3＝24/48+1＝3/2；
i4＝Z4/1，通常5≤i4≤70，常用范围是15≤i4≤50，本实施例中i4＝44；
i5＝i1xi2＝2，即排气凸轮轴17角速度为曲轴25角速度的1/2；
i6＝i4xi3，即相位控制部传动比，本实施例中i6＝44x3/2＝66；
β＝αxi3，即若使排气凸轮轴17相位提前α度，大太阳轮7则应向相位 提前方向旋转β度；本实施例中β＝3α/2。
下面结合附图对实现提高发动机制动功率且制动功率无级可调的方法进 行详细说明：
当车辆需要发动机制动功率时，首先驾驶员启动发动机制动功能，停止 喷入燃料，并经过若干个冲程将进气岐管24内的燃料混合气及气缸内的废气 排净，然后进入发动机制动功率调整过程，此时，车载控制器根据驾驶员给 出的制动功率的要求通过计算向驱动电机11输出旋转信号，包括旋转方向及 旋转度数，驱动电机11带动蜗杆齿轮10旋转，蜗杆齿轮10与蜗轮齿9相啮 合带动大太阳轮7旋转，大太阳轮7的旋转角度通过行星轮4和行星架6输 出到排气凸轮轴17上，如图6、图7所示，大太阳轮7旋转β角、排气凸轮 轴17旋转α角，排气凸轮轴17相位发生变化使排气阀19开启区间在排气冲 程与膨胀冲程之间变化，即排气凸轮轴17相位提前角在0°至90°之间变化， 当排气阀19开启区间与排气冲程区间相同，即排气凸轮轴17相位提前角为0° 时制动功率最小；当排气阀19开启区间与膨胀冲程区间相同，即排气凸轮轴 17相位提前角为90°时制动功率最大；当排气阀19开启区间部分处于排气冲 程之内部分处于膨胀冲程之内，即排气凸轮轴17相位提前角为0°至90°之间 的角度时制动功率居于最小制动功率与最大制动功率之间。
图8图9对应最小制动功率；如图8所示，进气阀23及排气阀19开启 区间与传统的发动机相同时发动机做功曲线如图9所示，即吸气冲程进气阀 23打开、排气阀19关闭从进气阀23吸气，压缩冲程进气阀23和排气阀19 关闭空气被压缩吸收能量，膨胀冲程进气阀23和排气阀19关闭压缩空气膨 胀对活塞做功，排气冲程进气阀23关闭、排气阀19打开从排气阀19排气， 上述过程中活塞22压缩空气对空气做功一次，压缩空气膨胀对活塞22做功 一次，总的制动功率最小。
图10图11对应最大制动功率；如图10所示，进气阀23开启区间与传 统的发动机相同、排气阀19开启区间处于膨胀冲程区间上时发动机做功曲线 如图11所示，即吸气冲程进气阀23打开、排气阀19关闭从进气阀23吸气， 压缩冲程进气阀23和排气阀19关闭空气被压缩吸收能量，膨胀冲程进气阀 23关闭、排气阀19打开压缩空气从排气阀19释放后又从排气阀19吸入，排 气冲程进气阀23和排气阀19关闭空气被压缩再一次吸收能量，下一个吸气 冲程压缩空气通过进气阀23暂时先排入进气岐管24内降压后再吸入；上述 过程中活塞22压缩空气对空气做功两次，无压缩空气对活塞22做功，总的 制动功率最大。
图12图13对应中间制动功率；如图12所示，进气阀23开启区间与传 统的发动机相同、排气阀19开启区间部分处于膨胀冲程之内，另一部分处于 排气冲程之内时发动机做功曲线如图13所示，即吸气冲程进气阀23打开、 排气阀19关闭从进气阀23吸气，压缩冲程进气阀23和排气阀19关闭空气 被压缩吸收能量，膨胀冲程进气阀23关闭、排气阀19关闭区间压缩空气膨 胀对活塞做功，排气阀19开启区间压缩空气通过排气阀19排出，排气冲程 进气阀23关闭、排气阀19开启区间空气通过排气阀19排出，排气阀19关 闭区间空气被压缩吸收能量，上述过程中活塞22在压缩冲程中对空气做功1 次，压缩空气在膨胀冲程的部分区间对活塞22做功，活塞22在排气冲程的 部分区间对空气做功，总的制动功率居于最小制动功率与最大制动功率之间。
综上所述，排气凸轮轴17相位提前角接近0°，则制动功率接近最小值； 排气凸轮轴17相位提前角接近90°，则制动功率接近最大值；排气凸轮轴17 相位提前角居于0°至90°之间，则制动功率也居于最小值与最大值之间。
本领域普通技术人员应该知道，在没有脱离本实用新型构思范围或者实 质的情况下，本实用新型可以进行各种变形和改进。例如，驱动大太阳轮7 旋转的机构除本实用新型讨论的蜗轮、蜗杆机构外还可以是链轮、链条机构， 或者齿轮、齿条机构，而不会脱离本实用新型要求保护装置的范围。各种零 件的尺寸大小，数量和设计可以改变，而不会脱离本实用新型要求保护装置 的范围。
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