柴油机及其减压机构

摘要

本发明公开一种柴油机减压机构，包括凸轮轴、减压盘、弹性部件和减压阀杆；其中，减压盘与凸轮轴铰接，该减压盘具有与气门挺柱配合的弧状外缘；弹性部件置于减压盘与凸轮轴之间；且凸轮轴颈外周表面上开设有与机油泵连通的阀腔；减压阀杆的一端置于该阀腔内并可在机油压力的作用下在阀腔内滑动，减压阀杆的伸出端与所述减压盘相抵；机油压力低于预定压力值时，在弹性部件的弹力作用下，减压盘的弧状外缘与所述气门挺柱的端面相抵，气门处于开启状态；机油压力达到预定压力值时，在机油压力的作用下，减压盘的弧状外缘与气门挺柱的端面分离，气门在所述凸轮的作用下实现开启、关闭。在此基础上，本发明还提供一种具有前述减压机构的柴油机。

权利要求

1.柴油机减压机构，包括：

凸轮轴，其凸轮与气门挺柱配合，以控制气门的开启与关闭，其特征在于，还包括：减压盘，与所述凸轮轴铰接，该减压盘具有与气门挺柱配合的弧状外缘；

弹性部件，置于减压盘与凸轮轴之间；和

减压阀杆；且

所述凸轮轴颈外周表面上开设有与机油泵连通的阀腔；所述减压阀杆的一端置于该阀腔内并可在机油压力的作用下在阀腔内滑动，所述减压阀杆的伸出端与所述减压盘相抵；

机油压力低于预定压力值时，在弹性部件的弹力作用下，所述减压盘绕铰点转动至减压工作位置，此状态下，所述减压盘的弧状外缘与所述气门挺柱的端面相抵，气门处于开启状态；机油压力达到预定压力值时，在机油压力的作用下，所述减压盘克服弹性部件的弹力绕铰点转动至非减压工作位置，此状态下，所述减压盘的弧状外缘与气门挺柱的端面分离，气门在所述凸轮的作用下实现开启、关闭。

2.根据权利要求1所述的柴油机减压机构，其特征在于，在与凸轮轴相垂直的投影面内，所述减压盘的弧状外缘的包角范围与发动机处于压缩、作功期间凸轮与气门挺柱的接触包角范围重合。

3.根据权利要求1或2所述的柴油机减压机构，其特征在于，与壳体枢接的凸轮轴颈外周表面上具有周向设置的环形油槽，壳体的凸轮轴安装孔内与该环形油槽对应的位置上设有与机油泵连通的压力油孔；所述凸轮轴颈上具有连通所述环形油槽和阀腔的油道。

4.根据权利要求3所述的柴油机减压机构，其特征在于，所述减压盘的弧状外缘和与减压阀杆相抵部分别位于铰点的两侧。

5.根据权利要求3所述的柴油机减压机构，其特征在于，连通所述环形油槽与阀腔之间的油道直径的范围为3mm-5mm；所述减压阀杆的与阀腔配合端直径的范围为6mm-10mm。

6.根据权利要求1所述的柴油机减压机构，其特征在于，所述减压盘的弧状外缘与气门挺柱相抵时，气门挺柱上端面与凸轮外缘之间距离的范围为1mm-4mm。

7.根据权利要求1所述的柴油机减压机构，其特征在于，所述弹性部件具体为弹簧。

8.根据权利要求7所述的柴油机减压机构，其特征在于，所述弹簧为螺旋弹簧，其中径的范围为4mm-8mm，钢丝直径的范围为0.5mm-0.8mm。

9.柴油机，包括减压机构，其特征在于，所述减压机构采用如权利要求1至8中任一项所述的柴油机减压机构。

说明书

柴油机及其减压机构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发动机，具体涉及一种柴油机及其减压机构。 背景技术

[0002] 现有的柴油机大都设置有减压机构，以便于在柴油机起动和进行技术保养时，将气门顶开，以减轻摇转曲轴时的阻力。

[0003] 传统的单缸柴油机手摇起动的机构主要包括起动轴、凸轮轴和减压机构，以及起动手柄。请参见图1，该图为传统的单缸柴油机手摇起动减压机构的工作状态示意图。其手摇起动操作具体为：首先，打开减压阀10，此时减压阀10顶住气门摇臂20，气门摇臂20通过护帽30推开气门40，使气门40不能正常闭合；然后，转动起动手柄，至一定转速后放开减压(关闭减压阀10)，此时气门40能够正常打开闭合，柴油机着火工作；最后，用力加快摇动起动手柄，柴油机起动后手柄在螺旋力推动下自动退出。这样，通过曲轴活塞运动，将空气吸入气缸内(关闭减压让空气压缩)经压缩后形成高温高压，此时将柴油以高压喷入缸内与空气形成可燃混合气体，自动着火燃烧后推动活塞做功。然而，这种起动方式对于操作者的要求较高，不仅需要较大的力气，还需要具有熟练的操作技巧，即，在松开减压(关闭减压阀10)的同时，需要继续加速转动起动手柄；若操作经验不足，柴油机活塞没有通过死点时柴油机起动，则会导致起动轴反转，从而造成起动手柄反转而伤害操作人员的事故。此外，随着单缸柴油机逐步向大功率方向发展，其体积也在相应地增加，存在着起动操作空间有限的问题；特别是对于应用于农机的柴油机来说，由于配套有很多农机具，操作空间有限的问题更加突出。

[0004] 另外，传统的单缸柴油机手摇起动的机构中，如果操作者未及时发现机油油路(断机油)的故障，进行柴油机的正常起动将造成拉瓦拉缸等现象，从而损毁柴油机。 发明内容

[0005] 针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种柴油机减压机构，以减轻操作人员的操作强度，提高柴油机的安全性；同时可在机油油路出现故障时，确保柴油机的使用安全。在此基础上，本发明还提供一种具有前述减压机构的柴油机。 [0006] 本发明提供的柴油机减压机构，包括凸轮轴、减压盘、弹性部件和减压阀杆；其中，所述凸轮轴的凸轮与气门挺柱配合，以控制气门的开启与关闭；所述减压盘与所述凸轮轴铰接，该减压盘具有与气门挺柱配合的弧状外缘；所述弹性部件置于减压盘与凸轮轴之间；且所述凸轮轴颈外周表面上开设有与机油泵连通的阀腔；所述减压阀杆的一端置于该阀腔内并可在机油压力的作用下在阀腔内滑动，所述减压阀杆的伸出端与所述减压盘相抵；机油压力低于预定压力值时，在弹性部件的弹力作用下，所述减压盘绕铰点转动至减压工作位置，此状态下，所述减压盘的弧状外缘与所述气门挺柱的端面相抵，气门处于开启状态；
机油压力达到预定压力值时，在机油压力的作用下，所述减压盘克服弹性部件的弹力绕铰点转动至非减压工作位置，此状态下，所述减压盘的弧状外缘与气门挺柱的端面分离，气门在所述凸轮的作用下实现开启、关闭。

[0007] 优选地，在与凸轮轴相垂直的投影面内，所述减压盘的弧状外缘的包角范围与发动机处于压缩、作功期间凸轮与气门挺柱的接触包角范围重合。

[0008] 优选地，与壳体枢接的凸轮轴颈外周表面上具有周向设置的环形油槽，壳体的凸轮轴安装孔内与该环形油槽对应的位置上设有与机油泵连通的压力油孔；所述凸轮轴颈上具有连通所述环形油槽和阀腔的油道。

[0009] 优选地，所述减压盘的弧状外缘和与减压阀杆相抵部分别位于铰点的两侧。 [0010] 优选地，连通所述环形油槽与阀腔之间的油道直径的范围为3mm-5mm；所述减压阀杆的与阀腔配合端直径的范围为6mm-10mm。

[0011] 优选地，所述减压盘的弧状外缘与气门挺柱相抵时，气门挺柱上端面与凸轮外缘之间的距离的范围为1mm-4mm。

[0012] 优选地，所述弹性部件具体为弹簧。

[0013] 优选地，所述弹簧为螺旋弹簧，其中径为4mm-8mm，钢丝直径的范围为0.5mm-0.8mm。

[0014] 本发明提供的柴油机减压机构，既适用于手摇起动的柴油机，也适用于电机起动的柴油机。

[0015] 本发明提供的柴油机，包括减压机构，所述减压机构采用如前所述的柴油机减压机构。

[0016] 本发明在停机时减压盘保持与气门挺柱相抵的工作状态，从而使气门处于常开状态，即，减压盘的弧状外缘与气门挺柱的上端面相抵，处于减压工作位置。当柴油机转动并达到一定起动转速后，柴油机内的机油会通过机油泵的作用，产生一定的机油压力，该压力作用于减压盘并推动减压盘的弧状外缘离开气门挺柱上端面，气门在凸轮的作用下正常打开、闭合，即，减压盘处于非减压工作状态。此过程中，减压机构自动完成了从减压状态到正常工作状态的转变。当柴油机停止工作时，机油油路的压力不足或无压力，无法提供有效动力推动减压盘，这样，在弹性部件的作用下，减压盘自动回复至初始状态，即减压工作位置。上述分析可知，本发明所述减压机构的初始状态为减压工作位置。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果。

[0018] 首先，本发明所述减压机构完可自动完成减压工作状态与正常工作状态之间的切换。在起动或者进行技术保养时，无需操作者手动进行减压操作，在起动的初期为自动减压，从而减轻操作者的工作强度。

[0019] 其次，本发明有效利用机油压力作为动力源，推动减压盘由减压工作位置转动至非减压工作位置，起动时，若当柴油机发生反转时，则机油泵 反向转动，机油泵无法正常供油，无法建立机油压力，进而不能有效作用于减压盘，气门保持打开状态使得柴油机主动停机，因而无需操作者具有较高的操作经验和技巧，大大提高了使用安全性。 [0020] 再次，该机构全内置于机壳中，因此无需较大操作空间。

[0021] 第四，当柴油机正常工作后，一旦发生柴油机机油润滑油路的故障，则减压盘无法保持在非减压工作位置，从而使得柴油机停机。因此，可有效避免润滑油中断故障而损坏柴油机的事故。

[0022] 第五，本发明的优选方案中，在与凸轮轴相垂直的投影面内，所述减压盘的弧状外缘的包角范围与发动机处于压缩、作功期间凸轮与气门挺柱的接触包角范围重合。由于减压盘与凸轮轴相连并同步转动，因而减压盘的弧状外缘与凸轮进气和排气的配气相位配合，在凸轮轴周向转动过程中确保气门保持开启状态。具有结构设计合理、简单的优点。 附图说明

[0023] 图1是传统单缸柴油机手摇起动减压机构的工作状态示意图；

[0024] 图2是本发明所述柴油机减压机构的示意图；

[0025] 图3是图2的A-A剖视图；

[0026] 图4示出了本发明所述减压机构在柴油机正常工作时非减压工作位置； [0027] 图5示出了所述减压盘的弧状外缘与凸轮外缘在减压工作位置的配合关系； [0028] 图6是本发明所述柴油机的外形图。

[0029] 图2-图6中：

[0030] 减压盘1、弧状外缘11、凸轮轴2、凸轮21、环形油槽22、阀腔23、径向油道24、轴向油道25、气门挺柱3、销轴4、开口销5、弹性部件6、减压阀杆7、活塞71、闷头8。 具体实施方式

[0031] 本发明是基于现有凸轮轴作出的优化设计，该方案有效利用了柴油机达到一定起动转速时的机油压力，以控制减压盘与气门挺柱相抵或分离，实现由初始减压工作位置至正常非减压工作位置的转换，从而有效减轻操作强度，提高柴油机的使用安全性，并可在机油油路出现故障时确保柴油机的使用安全。

[0032] 下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

[0033] 本文中所涉及的上、下等方位词是基于图中所示各部件之间的位置关系定义的，应当理解上、下等方位词的使用不会限制本申请要求保护的范围。

[0034] 请参见图2和图3，其中，图2是本发明所述柴油机减压机构的示意图，图3是图2的A-A剖视图。图中所示的减压机构为初始工作状态，即，减压工作状态。 [0035] 如图所示，减压盘1与凸轮轴2铰接，其下端部呈盘状且具有弧状外缘11，该弧状外缘11与气门挺柱3的上端面相抵，随着凸轮轴2的转动，气门保持打开状态，使得起动时不能形成有效的压缩空气，从而起到起动减压的功能。这样，可降低手摇起动或者电机起动的扭矩，从而降低操作强度或者提高起动电机使用寿命和可靠性。

[0036] 理论上来说，只要气门处于打开状态就能够起到减压并降低起动扭矩的作用。作为优选方案，减压盘1的弧状外缘11与气门挺柱3相抵时，气门挺柱3上端面与凸轮外缘11之间的距离B为1mm-4mm，以确保获得较小的起动扭矩。

[0037] 具体地，图3中所示，减压盘1的上部呈叉形，凸轮轴2置于该叉形内部空间，两者之间通过销轴4铰接在一起，且销轴4的两端部分别插装有开口销5，以限制销轴4轴向窜动，从而获得可靠的铰接关系。

[0038] 本发明利用机油压力作为减压盘1相对于凸轮轴2转动的动力源，机油压力达到预定压力值时，在机油压力的作用下，减压盘1绕铰点转动至 非减压工作位置，请参见图4，该图示出了本发明所述减压机构在柴油机正常工作时非减压工作位置。此状态下，减压盘1的弧状外缘11与气门挺柱3的上端面分离，气门在所述凸轮21的作用下实现开启、关闭。需要说明的是，所述预定压力值为能够使得减压盘1绕铰点转动至非减压工作位置的最小压力值。

[0039] 弹性部件6置于减压盘1与凸轮轴2之间，这样，减压盘1在机油压力的作用下转动至非减压工作位置时，需要克服弹性部件6的弹力；机油压力低于预定压力值时，在弹性部件6的弹力作用下，减压盘1绕铰点转动至减压工作位置(图2中所示的位置)，此状态下，减压盘1的弧状外缘11回复至初始状态，与气门挺柱3的端面相抵。显然，从整个机构的运动构成来看，减压盘1相当于杠杆类构件。

[0040] 如图所示，弹性部件6具体为拉伸弹簧，且其两端部分别与减压盘1和凸轮21挂装在一起。优选地，该弹簧的中径范围为4mm-8mm，钢丝直径范围为0.5mm-0.8mm。 [0041] 当然，弹性部件6也可以采用压缩弹簧或者弹性橡胶件(图中未示出)，只要其弹性变形能够满足减压盘1准确回位至减压工作位置的需要均可。

[0042] 特别说明的是，本方案提供减压盘1的弧状外缘11的优化方案，即在与凸轮轴相垂直的投影面内，减压盘1的弧状外缘11的包角范围与发动机处于压缩、作功期间凸轮21与气门挺柱3的接触包括范围重合。如前所述，减压盘1与凸轮轴2相连并同步转动，因而减压盘的弧状外缘与凸轮21进气和排气的配气相位配合，在凸轮轴周向转动过程中确保气门保持开启状态。请一并参见图5，该图示出了所述减压盘的弧状外缘与凸轮外缘在减压工作位置的配合关系。

[0043] 如图5所示，随着凸轮轴2的转动，减压盘1的弧状外缘11一并转动并脱离气门挺柱3时，凸轮21的进、排气相位的外缘与气门插杆3相抵，从而在减压状态下，气门始终处于打开状态。应当理解，本方案所述弧状外缘11包角范围需要根据柴油机配气相位的确定，只要应用本方案的发明 构思均在本申请要求保护的范围内。

[0044] 现有技术中，与壳体枢接的凸轮轴颈外周表面上具有周向设置的环形油槽22，该环形油槽22与机油油路连通，壳体的凸轮轴安装孔内与该环形油槽对应的位置上设有与机油泵连通的压力油孔(图中未示出)。本方案在该环形油槽22与凸轮21之间的凸轮轴颈外周表面上开设有与环形油槽22连通的阀腔23；减压阀杆7的下端活塞71置于该阀腔23内，并可在机油压力的作用下在阀腔23内滑动，减压阀杆7的伸出端与减压盘1相抵，以便于机油压力达到预定压力值时推动减压盘1绕铰点转动至非减压工作位置，如图4所示。
具体地，减压盘1的弧状外缘11处和与减压阀杆7相抵的上部分别位于铰点的两侧，以有效利用机体内部空间。本方案具有结构紧凑，工作可靠的特点，制造成本低，利于在大功率柴油机上应用。

[0045] 具体地，连通环形油槽22与阀腔23之间的油道由径向油道24和轴向油道25两部分构成，其中，径向油道24与环形油槽22连通，轴向油道25与阀腔23的底部连通，并且在轴向油道25的端部采用工艺用闷头8封堵，以形成相对密闭的内部腔室。径向油道24与轴向油道25的直径范围为3mm-5mm；减压阀杆7的与阀腔配合端直径范围(活塞71的直径范围)为6mm-10mm。

[0046] 同理，油道直径范围和活塞直径范围等尺寸参数不局限于在前述范围值中选择，它也可以根据不同的柴油机机型、减压盘的杠杆比以及机油压力等相关参数设定。 [0047] 请参见图6，该图是本发明所述柴油机的外形图。

[0048] 本发明提供的柴油机，包括如前所述的柴油机减压机构。柴油机的曲轴、缸体、燃油系统及润滑油系统等主要功能部件与现有技术相同，本领域的普通技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文中未予赘述。

[0049] 综上，在本发明所述减压机构的作用下，停机时气门挺柱始终顶开，从而使气门不能正常闭合，保持常开状态；随着起动过程中转速的提高，柴油机内的机油会通过机油泵的作用，产生一定的机油压力，本发明有效 利用机油油压来控制减压阀杆的升起，推动减压盘与气门挺柱分离，从而使柴油机的气门在凸轮的作用下正常打开闭合，着火工作，从而自动完成从减压到正常工作状态的转变。

[0050] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。