CN101392667A - 使用单阀和阀桥的发动机制动装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用单阀和阀桥的发动机制动装置(发动机缓速器)和方法。该装置的驱动机构含有集成于排气阀门系内的制动液压系统和集成于发动机排气阀致动器内的制动承载系统与制动阀致动器。制动液压系统包括安置在阀桥内的制动活塞。该装置还含有用来使制动活塞在其非操作位置和操作位置之间运动的控制机构。在非操作位置，制动活塞缩回，制动驱动机构与发动机的正常运作分离；在操作位置，制动活塞伸出，制动驱动机构打开两个排气阀中的一个，产生发动机制动运作。本发明的制动装置使用简单可靠的重置机构，减少甚至消除了单阀制动的不对称载荷，且不增加发动机的高度和重量，减少了元件和复杂性，降低了制造成本，提高了系统可靠性。

Description

使用单阀和阀桥的发动机制动装置和方法

技术领域

本发明涉及内燃机制动，特别涉及将发动机从正常运作转换为制动运作的装置和方法。

背景技术

用内燃机作为制动手段是众所周知的，只需将发动机暂时转换为压缩机。这种转换可以通过切断燃油，在发动机活塞压缩冲程结束时或接近结束时打开排气阀，允许被压缩气体(通常情况下是空气)被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀或″做功″冲程中返回到发动机活塞，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉。最终的结果是有效的发动机制动。

发动机制动对内燃机是很有必要的，特别是对压缩点火式发动机，也被称为柴油发动机。这种发动机在由向前移动车辆的惯性和质量使驱动轴旋转时，几乎不提供任何制动。由于车辆设计和技术的改进，车辆的牵引能力增加，而滚动和风力阻力有所减少。因此，柴油动力机车对制动的需求很高。虽然车辆的鼓盘式车轮刹车能够在很短的时间内吸收大量的能量，其重复使用，比如说，当车辆经过丘陵山地时，可能会导致刹车过热而失效。利用发动机制动，可以大大减少使用车轮刹车，最大限度地减少其磨损，消除刹车失效造成的事故隐患。

发动机制动有许多不同的类型。通常情况下，发动机制动运作是在正常的发动机阀动(气阀运动)过程中添加用于发动机制动的辅助发动机阀动。根据该辅助发动机阀动是如何产生的，发动机制动可以定义为：

1.I型发动机制动-辅助阀动是从邻近凸轮引进的，产生所谓的“皆可”(Jake)制动；

2.II型发动机制动-辅助阀动是通过改变现有凸轮曲线，产生运动丢失型发动机制动；

3.III型发动机制动-辅助阀动来自于专用凸轮，产生专用凸轮(摇臂)制动；

4.IV型发动机制动-辅助阀动由改变现有发动机阀动得到，通常产生泄气型发动机制动；及

5.V型发动机制动-辅助阀动使用专用阀门系，生成一个专用阀门(第五气门)发动机制动。

发动机制动也可以分为两大类，即压缩释放型发动机制动和泄气型发动机制动。

1.压缩释放型发动机制动

传统的压缩释放型发动机制动装置在发动机活塞压缩冲程结束时或接近结束时打开排气阀。该装置通常经过液压回路将机械输入传递到要打开的排气阀。液压回路上通常包括在主活塞孔内往复运动的主活塞，该往复运动来自于发动机的机械输入，比如说喷油器摇臂的摇动。主活塞的运动通过液压流体传递到液压回路上的副活塞，使其在副活塞孔内往复运动。副活塞直接或间接地作用在排气阀上，产生发动机制动运作的阀动。

压缩释放发动机制动器的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号3220392披露，于此纳入参考。根据该专利所制造的发动机制动系统在商业上很成功。不过，此类发动机制动系统为顶置在发动机上的附件。为了安装此类发动机制动器，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此，额外地增加发动机的高度、重量及成本。上述这些问题是由于将发动机制动系统当作发动机的一个附件，而不是发动机的一个组成部分或集成件所造成的。

随着压缩释放型发动机制动市场的发展与成熟，制动系统的设计有必要进行改进，以减少重量、体积和成本。此外，压缩释放发动机制动器也已经从售后市场附件转向原装设备。发动机制造商都比以前更愿意对其发动机做出设计修改，进而提高压缩释放型发动机制动的性能。

一个可能的解决方案是将制动系统的部件集成于发动机的现有部件内。美国专利第6234143号(简称’143专利)公开了一个开单阀制动的摇臂集成式发动机制动系统。制动驱动器安置在摇臂的支点和远端之间。该发动机的摇臂和阀桥的安排，使得摇臂内制动驱动器的制动活塞能够促动靠近摇臂支点的内气阀，制动时打开两个排气阀中的一个，减少发动机制动载荷。

不过，上述集成式发动机制动系统有以下弊端。首先，在制动排气阀被制动活塞打开之后，阀桥处于倾斜状态，接下来的摇臂对制动阀和非制动阀的正常气门驱动是不对称或不平衡的，阀杆或阀桥导杆(如果阀桥有导杆)将受到很大的侧向力。

美国专利第6253730号(以下简称’730专利)公开了一种带有重置机构的摇臂集成式制动系统，试图避免由’143专利在发动机制动操作时开单阀所造成的对气阀或阀桥的不对称载荷。重置机构将摇臂内的制动活塞在制动阀达到最高制动阀升前复位或缩回，使制动阀在主阀门动作开始前回到阀座，阀桥回到水平位置，摇臂可以平衡地打开制动阀和非制动阀，避免不对称载荷。

不过，使发动机制动系统在制动阀达到最高制动阀升前重置或复位，问题很多。首先，发动机制动时制动阀的开启时间和高度非常有限，可用于重置的就更有限。其次，重置发生在靠近发动机制动载荷最大的时候，使得重置阀门承受高压力或大载荷。发动机制动重置的时间至关重要。如果重置发生太快，制动阀升损失太多(阀升降低及气阀关闭提早)，降低制动性能。如果重置发生太晚，制动阀将无法在主阀门动作开始前关闭，造成非对称载荷。因此，’730专利的摇臂集成式制动器可能在高引擎速度时无法正常工作，因为重置时间和高度都非常小，而在重置阀上的载荷或压力又非常高。

2.泄气型发动机制动

泄气型发动机制动也是早已众所周知的。在泄气型发动机制动时，排气阀除了正常的开启，还在部分周期内保持微量打开(部分周期泄气制动)，或在非排气冲程的周期内(进气冲程，压缩冲程，和膨胀或″做功″冲程)保持微量恒开(全周期泄气制动)。部分周期泄气制动和全周期泄气制动的主要区别，在于前者在大部分的进气冲程中不打开排气阀。

美国专利第5692469号和第7013867号公开了一种泄气型发动机制动系统，分别用于每缸一个排气阀和每缸两个排气阀的发动机。该泄气型发动机制动系统包括一个节流装置(也称为排气制动器)，能使排气压力或排气阀背压增高，导致每个排气阀在其进气冲程临近结束时浮开。在排气阀浮动其间，有可能用一制动装置对其进行干预，也就是在浮阀关闭之前，通过一个油压控制的活塞将其截住，阻止它关闭，产生部分周期泄气制动。这是一种IV型发动机制动。

上述类型的泄气型发动机制动系统未必可靠，因为它依赖于制动排气阀的间歇开放或浮动，这无论在时间和大小上都是不一致的。众所周知，排气阀的浮动高度依赖于发动机的转速，并受排气制动器的质量与控制以及排气歧管设计的影响。在中、低速时，排气阀的浮动可能不够或根本没有，发动机制动装置无法启动。而此时发动机制动的需求很高，因为发动机大多是驾驶在这样的速度。另外，这种类型的发动机制动需要添加额外的制动承载装置，增加发动机的高度和重量。

从以上的描述明显可知，先前的发动机制动系统至少有下列一个弊端：

1.先前的制动系统对气阀或阀桥造成不对称载荷；

2.先前的制动系统增加发动机的高度和重量；

3.先前的制动系统太复杂，以至于制造精度增加，成本过于昂贵；及

4.先前的制动系统不可靠，只有在某些发动机转速下工作。

发明内容

本发明所推荐的发动机制动装置和方法可以克服上述缺陷。本发明的技术方案分为制动装置和制动方法两部分。

使用单阀和阀桥的发动机制动装置，将发动机的正常运作转换成制动运作。该发动机含有排气阀门系，其中包括两个排气阀、一个阀桥和排气阀致动器。所述装置含有：

(a)驱动机构，所述驱动机构含有集成于排气阀门系内的制动液压系统；所述制动液压系统包括安置在阀桥内的制动活塞，所述制动活塞可以在非操作位置和操作位置之间运动；在非操作位置，制动活塞缩回，驱动机构与发动机的正常运作分离；在操作位置，制动活塞伸出，驱动机构打开两个排气阀中的一个，产生所述发动机制动运作；及

(b)用来使制动活塞在非操作位置和操作位置之间运动的控制机构。

本发明所述装置的驱动机构还含有集成于发动机排气阀致动器内的制动承载系统，所述制动承载系统含有制动阀隙调节系统，所述制动阀隙调节系统安置在发动机的摇臂之内并位于所述制动活塞之上。

本发明所述装置的驱动机构还含有集成于发动机排气阀致动器内的制动阀致动器，所述制动阀致动器含有至少一个小凸轮凸起部分，所述小凸轮凸起部分和发动机的大凸轮凸起部分集成在现有的发动机凸轮上。

本发明所述装置的制动液压系统还包括制动流体网路和单向截流阀，所述单向截流阀位于阀桥内的制动活塞之前。

本发明所述装置还包括制动重置机构，所说制动重置机构含有重置活塞和泄流通道，用于修改由大凸轮凸起部分所产生的制动气阀的阀升曲线。

本发明所述装置的控制机构包括机电液压系统，所述机电液压系统包括电磁阀，所述电磁阀通过制动流体网路内的流体，控制制动活塞在非操作位置和操作位置之间的运动。

本发明所述装置的控制机构还包括泄流系统，所述泄流系统含有至少一个泄流孔或通道，用以释放制动活塞底下的流体。

本发明提供用来改变发动机阀门系的气阀运动从而产生一种与发动机的正常运作不同的辅助气门活动的方法。所述发动机阀门系含有两个气阀、一个阀桥和一个气阀致动器，所述气阀致动器含有一个凸轮，所述凸轮含有一个大突起部分和至少一个小突起部分和。所述方法由下述步骤组成：

1.提供集成于发动机阀门系内的驱动机构，所述驱动机构含有安置在发动机阀桥内的液压活塞和位于发动机气阀致动器之内、液压活塞之上的阀隙调节系统；

2.提供使液压活塞在其非操作位置和操作位置之间运动的控制机构；

3.打开所述控制机构，控制流体流向液压活塞；

4.液压活塞从非操作位置移到操作位置，驱动机构与发动机的两个气阀中的一个之间形成液压链接；及

5.发动机凸轮的小突起部分通过所述阀隙调节系统推动液压活塞，打开发动机的两个气阀中的一个，产生所述辅助气门活动。

本发明所述的方法，还包括下述步骤：

1.提供含有重置活塞和泄流通道的制动重置机构，所述重置活塞可在发动机阀桥内滑动，所述泄流通道位于发动机阀桥之内；

2.发动机凸轮的大突起部分通过发动机气阀致动器将重置活塞往下推入阀桥，打开泄流通道并释放液压活塞底下的流体；

3.液压活塞从操作位置(1)缩回到非操作位置，驱动机构与发动机气阀分离；

4.发动机气阀致动器通过重置活塞推动阀桥，打开和关闭发动机的两个气阀；

5.控制流体推动重置活塞与发动机气阀致动器上移，关闭泄流通道；

6.流体重新充满液压活塞，使其从非操作位置移回到操作位置；及

7.发动机凸轮的小突起部分通过所述阀隙调节系统推动液压活塞，打开发动机的两个气阀中的一个，产生所述辅助气门活动。

本发明所述的方法，还包括下述步骤：

1.提供含有重置活塞和泄流通道的制动重置机构，所述重置活塞位于发动机阀桥的上方，所述泄流通道位于液压活塞上；

2.发动机凸轮的大突起部分使发动机气阀致动器往下移向重置活塞；

3.重置活塞关闭通向液压活塞的流体通道；

4.发动机气阀致动器通过重置活塞往下推动阀桥和发动机的两个气阀，打开液压活塞上的泄流通道并释放液压活塞底下的流体；

5.液压活塞从操作位置缩回到非操作位置，驱动机构与发动机气阀分离；

6.发动机的两个气阀由气阀致动器打开后返回阀座关闭；

7.发动机气阀致动器上移，离开重置活塞，打开流体通道；

8.流体重新充满液压活塞，使其从非操作位置移回到操作位置；及

9.发动机凸轮的小突起部分通过所述阀隙调节系统关闭液压活塞上的泄流通道推动液压活塞，打开两个气阀中的一个，产生所述辅助气门活动。

本发明所述制动装置有以下优点：

1.不增加发动机高度和重量；

2.大大减少了制动载荷；

3.减少甚至消除单阀制动的不对称载荷；

4.使用更少的部件，减少了复杂性，降低了成本；及

5.结构简单，运行可靠，能在所有机速下有效工作。

附图说明

本发明的上述和其他优点，将从以下具体实施方式或装置的描述中越来越明显，这些实施方式或装置体现在下列图形中。

图1是根据本发明的一个流程图，描述发动机正常运作与所加制动运作的一般关系。

图2A和2B是根据本发明的发动机制动控制机构在其“开”和“关”位置的示意图。

图3A和3B是本发明的第一个发动机制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图。

图4是本发明的第二个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。

图5是本发明的第三个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。

图6是本发明的第四个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。

具体实施方式

现将本发明所推荐的具体实施方式或装置作详细的说明，相关实例在随附的示意图内有说明。每一个例子都是对本发明进行说明，而不是对其进行限制。事实上，那些精通本行的人可以显而易见地在本发明的范围和原理内对本发明进行修改和变动。举例来说，一个具体装置所述明或描述的某一部分功能，可用于另一具体装置，进而得到一个新的装置。因此，本发明将包括上述修改和变动，只要它们属于所附的权利要求或与所要求权利相当的范围之内。

图1所示的流程图是本发明的一部分，用以说明发动机正常运作20与添加的制动运作10之间的一般关系。一个典型的内燃机内有排气阀300和排气阀致动器200，在发动机正常运作时，周期性地打开和关闭排气阀。添加的发动机制动运作10是通过发动机制动控制机构50对发动机制动驱动机构100的驱动来实现的。驱动机构100含有一个非操作位置0和一个操作位置1。当发动机从它的正常运作20转换至发动机制动运作10时，制动控制机构50需要将制动驱动机构100从非操作位置0转换至操作位置1。通常情况下，发动机制动控制机构50处于“关”的位置，而发动机制动驱动机构100处于非操作位置0，此时发动机制动装置与排气阀分离。

图2A和2B是发动机制动一控制机构50分别在其“开”和“关”位置的示意图。当需要发动机制动时，控制机构50的三通电磁阀51由通过正负终端55和57的电流开通(图2A)。电磁阀51的阀柱58下滑，打开供油口111，让液压流体，例如发动机润滑油，流进用于制动的流体网路。该流体网路包括在摇臂轴205内的流体通道211和径向孔212、在摇臂210内的切口213和流体通道214。有关排气阀致动器200的细节将在下面阐述。当不需要发动机制动时，三通电磁阀51关闭，阀柱58上移关闭供油口111，打开排油出口222，让流体流出制动流体网路(图2B)。如果将排油出口222堵住，也就是说，如果没有排油出口222，三通电磁阀51就变成了双向电磁阀。后面会看到，如果制动流体网路内含有泄流孔或通道，双向电磁阀就足够了。另外，发动机制动控制机构50可用来控制多汽缸发动机制动，流体网路也可涉及到发动机的其他部件。

实施例一

图3A和3B是本发明的第一个发动机制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图。图中包括三个主要部分：发动机制动的驱动机构100、排气阀致动器200和排气阀300。排气阀致动器200包括凸轮230、摇臂210、以及排气阀隙调节系统。凸轮230在内基圆225上有一大凸起部分220(相对于后面用于制动的小凸起部分而言)，用于发动机的正常运作。摇臂210摆动式地安装在摇臂轴205上，一端带有凸轮从动轮235，而另一端则含有排气阀隙调节系统的阀隙调节螺钉110、阀隙调节活塞112和象足垫114。阀隙调节螺钉110由锁紧螺帽105固定在摇臂210上。阀隙调节螺钉110上或其它地方可装一弹簧198，将摇臂210偏置在阀桥400上，更好地密封油流。

因有两个排气阀300a和300b，故需要阀桥400来联合驱动。排气阀致动器200和排气阀300加上阀桥400组成通称的排气阀门系。排气阀300a和300b由气门弹簧310a和310b顶在发动机缸盖500内的阀座320上，阻止气体(发动机制动时为空气)在发动机汽缸和排气管600之间的流动。通常，排气阀致动器200将凸轮230的大凸起部分220的机械运动通过阀桥400传递给排气阀300a和300b，使其周期性地打开和关闭。

发动机制动的驱动机构100包括集成于排气阀门系内的制动液压系统和制动承载系统。制动液压系统包括制动活塞160，滑动式地安置在阀桥400内的活塞孔190内，可以在非操作位置和操作位置之间运动。通常，制动活塞160由弹簧177推入阀桥400，偏置在非操作位置(图3A)，使得驱动机构100与制动阀300a分离。弹簧177的一端在制动活塞160上，而另一端由螺钉179固定在阀桥400上。制动液压系统还包括单向截流阀170和位于排气阀门系内的制动流体网路。制动承载系统包括位于摇臂210内、制动活塞160上的制动阀隙调节系统。制动阀隙调节系统的阀隙调节螺钉110b由锁紧螺帽105b固定在摇臂210上，而阀隙调节螺钉110b下面装有象足垫114b。象足垫114b与制动活塞160之间可以有制动阀隙132(图3A)。制动阀隙132与正常排气阀隙相当，用于排气阀300和其它零部件的热膨胀。阀桥400与气阀300a和300b之间可以加万向垫430，更好地承担开单阀制动时的载荷。

当需要发动机制动时，发动机制动控制机构50打开(图2A)。流体通过制动流体网路，包括阀隙调节螺钉110内的流体通道113、阀隙调节活塞112内的流体通道115和阀桥400内的通道410，推开单向截流阀170，从阀球与孔420之间，流向制动活塞160(图3A和3B)。截流阀170停靠在固定于阀桥400内的柱销175上。油压克服弹簧177的载荷，将制动活塞160从阀桥400的活塞孔190内推出。但由于制动活塞160的冲程130大于制动阀隙132，制动活塞160不能完全推出。当凸轮的大凸起部分220通过排气阀致动器200将阀桥400连同排气阀300a和300b一起往下推时，制动活塞160与制动阀致动器，也就是象足垫114b逐渐分离，进而可以完全从阀桥400内伸出到操作位置，停靠在卡环176上。当凸轮230继续转动时，摇臂210反时针旋转，排气阀300a和300b随同阀桥400向上运动，欲返回其座位320。但由于制动活塞160完全伸出并由单向截流阀170液压锁住，制动活塞160顶靠在象足垫114b上，泄流孔197被堵塞(或密封)。这样，制动阀300a不能返回其座位320，而是被制动活塞160与阀桥400之间形成的液压链接挡住，保持打开(图3B)，产生泄气型发动机制动。制动阀升330为制动活塞160的冲程130与制动阀隙132之差。

当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构50关闭(图2B)，无油供给制动流体网路。当凸轮的大凸起部分220通过排气阀致动器200将阀桥400连同排气阀300a和300b一起往下推时，制动活塞160与制动阀致动器，也就是象足垫114b分离。制动活塞160上的泄流孔197被打开，其下面的流体受弹簧177的挤压，从泄流孔197流出。制动活塞160缩回到活塞孔190内的非操作位置，形成如图3A所示的阀隙132，驱动机构100与制动排气阀300a不起作用(分离)，整个发动机制动装置与发动机正常运作分离。

图3A和3B所示的实施例可以被修改和变动而不脱离本发明的范围和原理。比如，阀隙调节活塞112可以不在阀隙调节螺钉110内，而是在摇臂210内滑动。弹簧198和177可以采用与实施例一中不同的类型，如扭转弹簧。另外，也可添加一个弹簧，将单向截流阀170偏置在阀座上。

实施例二

图4是本发明的第二个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。本实施例在实施例一的基础上添加了制动阀致动器和制动重置机构150。制动阀致动器集成于发动机的排气阀致动器200内，它除了含有制动阀隙调节系统之外，还含有至少一个用于制动的小凸轮凸起部分(本实施例含有两个小凸轮凸起部分232和233)。该小凸轮凸起部分232和233和发动机的大凸轮凸起部分220集成在现有的发动机凸轮230上。为了在发动机正常运作时越过小凸轮凸起部分232和233，大凸轮凸起部分220必须加大。而制动重置机构150就是用来修改加大了的大凸轮凸起部分220产生的阀升曲线。制动重置机构150与驱动机构100综合在一起。因此，阀隙调节活塞112也是制动重置活塞，而制动活塞160上的泄流孔197也被用作重置泄流通道。

当需要发动机制动时，发动机制动控制机构50打开(图2A)。流体通过制动流体网路，包括阀隙调节螺钉110内的流体通道113、制动重置活塞112内的流体通道115和阀桥400内的通道410，推开单向截流阀170，从阀球与孔420之间，流向制动活塞160。油压克服弹簧177的载荷，将制动活塞160从阀桥400的活塞孔190内推出到操作位置，停靠在卡环176上。现在，发动机制动装置处于如图4所示的“开”位。当制动活塞160升出到操作位置时，象足垫114b与制动活塞160之间的制动阀隙132可以是零甚至负值。当凸轮230继续转动时，小凸轮凸起部分232和233通过制动阀致动器的象足垫114b，推动制动活塞160。制动活塞160上的泄流孔197被象足垫114b堵住，制动活塞160下的流体由单向截流阀170液压锁住，在制动活塞160和阀桥400之间形成液压链接。小凸轮凸起部分232和233的运动，通过万向垫430，被传递到制动阀300a，产生压缩释放型制动。由于重置活塞112与阀隙调节螺钉110之间的间隙234，小凸轮凸起部分232和233的运动无法传递到阀桥400。因此，非制动阀300b处于关闭状态。

当凸轮230转到大凸轮凸起部分220时，排气阀致动器200克服弹簧199e的载荷，往下移向重置活塞112，逐渐减少以至消除重置活塞112与阀隙调节螺钉110之间的间隙234。与此同时，阀隙调节螺钉110内的流体通道113也逐渐减少以至关闭，使得流体无法流向制动活塞160。排气阀致动器200通过重置活塞112，往下推动阀桥400和气阀300a和300b。制动活塞160与象足垫114b分离，打开泄流通道197。制动活塞160底下的流体从泄流通道197释放出去。制动活塞160从操作位置缩回到非操作位置，驱动机构100与制动排气阀300a分离。排气阀致动器200推动重置活塞112与阀桥400，使排气阀300a和300b完全打开然后返回阀座320关闭。排气阀致动器200继续反时针上移，离开重置活塞112，重新打开流体通道113，流体再次流向制动活塞160，使其从非操作位置移回到操作位置。发动机制动装置回到如图4所示的“开”位，整个制动周期重新开始，如此循环往复。由此可见，制动重置机构150使得制动阀300a和非制动阀300b同时关闭，提前了制动阀300a的关闭时间，减少了制动阀300a在发动机活塞上死点时的阀升、非制动阀300b的落座速度以及阀桥400对排气阀300的不平衡载荷。

当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构50关闭(图2B)，无油供给制动流体网路。制动活塞160与制动阀致动器，也就是象足垫114b分离。制动活塞160上的泄流孔197被打开，其下面的流体受弹簧177的作用，从泄流孔197压出。制动活塞160缩回到活塞孔190内的非操作位置，发动机制动驱动机构100与制动排气阀300a不起作用(分离)，整个发动机制动装置与发动机正常运作分离。

实施例三

图5是本发明的第三个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。本实施例与实施例二有不同的制动重置机构150。该制动重置机构150的制动重置活塞165滑动式地安置在阀桥400内，位于象足垫114的正下方。制动活塞160上的泄流孔197被位于阀桥400内的泄流通道167取代。本制动装置的弹簧198，将排气阀致动器200随同重置活塞165偏置在阀桥400上。

当需要发动机制动时，发动机制动控制机构50打开(图2A)。流体通过制动流体网路，包括阀隙调节螺钉110内的流体通道113和115、重置活塞165内的流体通道197e、阀桥400内的通道412，推开单向截流阀170，从阀球与孔420之间，流向制动活塞160。油压克服弹簧177的载荷，将制动活塞160从阀桥400的活塞孔190内推出到操作位置，停靠在卡环176上。现在，发动机制动装置处于如图5所示的“开”位。制动活塞160下的流体由单向截流阀170液压锁住，在制动活塞160和阀桥400之间形成液压链接。当凸轮230转动时，小凸轮凸起部分232和233，通过制动阀致动器的象足垫114b，推动制动活塞160、液压链接、阀桥400和万向垫430，打开制动阀300a，产生压缩释放型制动。由于重置活塞165与阀桥400之间的间隙234，小凸轮凸起部分232和233的运动无法传递到阀桥400。因此，非制动阀300b处于关闭状态。制动流体网路内带有蓄油器(未显示)，接纳从重置活塞165下推回来的流体。

当凸轮230转到大凸轮凸起部分220时，排气阀致动器200将重置活塞165推入阀桥400，消除重置活塞165与阀桥400之间的间隙234，关闭流体通道412，使得流体无法流向制动活塞160。重置泄流通道167在此稍前打开，制动活塞160底下的流体从泄流通道167释放出去。制动活塞160从操作位置缩回到非操作位置，驱动机构100与制动排气阀300a分离。排气阀致动器200推动重置活塞165和阀桥400，使排气阀(300a和300b)完全打开后返回阀座320关闭。重置活塞165在液压作用下，克服弹簧198的作用力，随着排气阀致动器200向上移动。阀桥400在液压作用下，静坐在万向垫430和排气阀300上。重置活塞165在阀桥400内向上移动，重新打开流体通道412，关闭泄流通道167。流体再次流向制动活塞160，使其从非操作位置移回到操作位置。发动机制动装置回到如图4所示的“开”位，整个制动周期重新开始，如此循环往复。注意到重置活塞165打开泄流通道167的行程131小于重置活塞165与阀桥400之间的间隙234。因此，在排气阀致动器200推动重置活塞165接触阀桥400之前，制动重置机构150已使得制动阀300a重置，返回阀座，减少甚至消除阀桥400的倾斜和对排气阀300的不平衡载荷。制动重置机构150使得制动阀300a和非制动阀300b同时关闭，提前了制动阀300a的关闭时间，减少了制动阀300a在发动机活塞上死点的阀升和非制动阀300b的落座速度。

当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构50关闭(图2B)，无油供给制动流体网路。重置活塞165由弹簧198推入阀桥400，打开泄流通道167，关闭流体通道412，制动活塞160从操作位置缩回到非操作位置，整个制动驱动机构100与制动排气阀300a分离。摇臂210也在弹簧198的作用下，随着重置活塞165偏置在阀桥400上，将重置活塞165与阀桥400之间的间隙234移到了凸轮230和从动轮235之间。这样，小凸轮凸起部分232和233被越过，而大凸轮凸起部分220的上面部分的运动，通过排气阀致动器200、重置活塞165、阀桥400和万向垫430，同时传递给制动阀300a和非制动阀300b，产生发动机的正常运作。

实施例四

图6是本发明的第四个发动机制动装置实施例在其“开”位的示意图。本实施例与图5的实施例三不同的是制动重置机构150。因此，图6只显示了与图5不同的部分。该制动重置机构150的制动重置活塞165滑动式地安置在套管163内，而套管163本身则固定在阀桥400内。制动重置泄流通道包括阀桥400内的通道167、套管163内的通道164和重置活塞165内的通道193。因此，制动重置时制动活塞160底下的流体不是泄放到阀桥400外，而是流回到制动流体网路。和图5的实施例三一样，制动流体网路内配有蓄油器，接纳重置时的回油。

本实施例的工作原理及操作过程与图5的实施例三相同，在此不加细说。结论、演变、及范围

从以上的描述可以很显然地看到，本发明所体现的发动机制动装置与先前发动机制动系统相比，有下列一个或一个以上的优点：

1.使用集成式发动机制动，不增加发动机高度和重量；

2.使用单阀制动，大大减少了制动载荷；

3.使用简单可靠的重置机构，减少甚至消除了单阀制动的不对称载荷；

4.使用更少的部件，减少了复杂性，降低了成本；及

5.结构简单，运行可靠，能在所有发动机转速下有效工作。

上述说明包含了很多具体的实施方式，这不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，本发动机制动装置，不但可用于顶置式凸轮发动机，也可用于推管式发动机；不但可用于排气阀，也可用于进气阀；不但可用于发动机制动，还可用来产生其它辅助气阀运动，如废气再循环。

此外，实施例的小凸轮凸起部分232和233可以是分开的，也可以结合为一个凸起部分，可用作压缩泄放制动，也可用作部分泄气制动。

还有，弹簧177、198和199e可以采用不同的类型，包括压缩弹簧、叶片弹簧、扭转弹簧等等；也可以安装在不同的部件或部位，只要它们能达到同样的效果。

因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权利要求及其法律相当的权力来决定。

Claims (10)

1.使用单阀和阀桥的发动机制动装置，将内燃机的发动机正常运作(20)转换为发动机制动运作(10)，所述装置含有：

1.1)驱动机构(100)，所述驱动机构(100)含有集成于发动机排气阀门系内的制动液压系统；所述制动液压系统包括安置在发动机的阀桥(400)内的制动活塞(160)，所述制动活塞(160)可以在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动；在所述非操作位置(0)，制动活塞(160)缩回，驱动机构(100)与发动机的正常运作(20)分离；在所述操作位置(1)，制动活塞(160)伸出，驱动机构(100)打开发动机的两个排气阀(300a和300b)中的一个(300a)，产生所述发动机制动运作(10)；及

1.2)用来使制动活塞(160)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述驱动机构(100)还含有集成于发动机排气阀致动器(200)内的制动承载系统，所述制动承载系统含有制动阀隙调节系统，所述制动阀隙调节系统安置在发动机的摇臂(210)之内。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述驱动机构(100)还含有集成于发动机排气阀致动器(200)内的制动阀致动器，所述制动阀致动器含有至少一个小凸轮凸起部分(232和233)，所述小凸轮凸起部分(232和233)和发动机的大凸轮凸起部分(220)集成在发动机凸轮(230)上。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述制动液压系统还包括制动流体网路和单向截流阀(170)，所述单向截流阀(170)位于阀桥(400)内的制动活塞(160)之前。

5.如权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于：还包括制动重置机构(150)，所说制动重置机构(150)含有重置活塞(165或112)和重置泄流通道(167或197)，用于修改由大凸轮凸起部分(220)所产生的阀升曲线。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述控制机构(50)包括机电液压系统，所述机电液压系统包括电磁阀(51)，所述电磁阀(51)控制制动活塞(160)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间的运动。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述控制机构(50)还包括泄流系统，所述泄流系统含有至少一个泄流孔或通道(197或167)，用以释放制动活塞(160)底下的流体。

8.用来改变发动机阀门系的气阀运动从而产生一种与发动机的正常运作(20)不同的辅助气门活动的方法，所述发动机阀门系含有两个气阀(300a和300b)、一个阀桥(400)和一个气阀致动器(200)；所述气阀致动器(200)含有一个凸轮(230)，所述凸轮(230)含有一个大突起部分(200)和至少一个小突起部分(232)和(233)；所述方法由下述步骤组成：

8.1)提供集成于所述发动机阀门系内的驱动机构(100)，所述驱动机构(100)含有安置在阀桥(400)内的液压活塞(160)和位于气阀致动器(200)之内的阀隙调节系统；

8.2)提供使液压活塞(160)在其非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)；

8.3)打开所述控制机构(50)，控制流体流向液压活塞(160)；

8.4)液压活塞(160)从非操作位置(0)移到操作位置(1)，驱动机构(100)与气阀(300a)之间形成液压链接；及

8.5)凸轮(230)的小突起部分(232)和(233)通过所述阀隙调节系统推动液压活塞(160)，打开一个气阀(300a)，产生所述辅助气门活动。

9.如权利要求8所述的方法，还包括下述步骤：

9.1)提供含有重置活塞(165)和泄流通道(167)的制动重置机构(150)，所述重置活塞(165)可以在阀桥(400)内滑动，所述泄流通道(167)位于阀桥(400)之内；

9.2)凸轮(230)的大突起部分(220)通过气阀致动器(200)将重置活塞(165)往下推入阀桥(400)，打开泄流通道(167)并释放液压活塞(160)底下的流体；

9.3)液压活塞(160)从操作位置(1)缩回到非操作位置(0)，驱动机构(100)与气阀(300a)分离；

9.4)气阀致动器(200)通过重置活塞(165)推动阀桥(400)，打开和关闭发动机的两个气阀(300a和300b)；

9.5)控制流体推动重置活塞(165)与气阀致动器(200)上移，关闭泄流通道(167)；

9.6)流体重新充满液压活塞(160)，使其从非操作位置(0)移回到操作位置(1)；及

9.7)凸轮(230)的小突起部分(232)和(233)通过所述阀隙调节系统推动液压活塞(160)，打开两个气阀(300a和300b)中的一个(300a)，产生所述辅助气门活动。

10.如权利要求8所述的方法，还包括下述步骤：

10.1)提供含有重置活塞(112)和泄流通道(197)的制动重置机构(150)，所述重置活塞(112)位于阀桥(400)之上，所述泄流通道(197)位于液压活塞(160)上部；

10.2)凸轮(230)的大突起部分(220)使气阀致动器(200)往下移向重置活塞(112)；

10.3)重置活塞(112)关闭通向液压活塞(160)的流体通道(113)；

10.4)气阀致动器(200)通过重置活塞(165)往下推动阀桥(400)和气阀(300a和300b)，打开液压活塞(160)上的泄流通道(197)并释放液压活塞(160)底下的流体；

10.5)液压活塞(160)从操作位置(1)缩回到非操作位置(0)，驱动机构(100)与气阀(300a)分离；

10.6)气阀(300a和300b)由气阀致动器(200)打开后再关闭；

10.7)气阀致动器(200)上移，离开重置活塞(112)，打开流体通道(113)；

10.8)流体重新充满液压活塞(160)，使其从非操作位置(0)移回到操作位置(1)；及

10.9)凸轮(230)的小突起部分(232)和(233)通过所述阀隙调节系统关闭液压活塞(160)上部的泄流通道(197)，推动液压活塞(160)，打开两个气阀(300a和300b)中的一个(300a)，产生所述辅助气门活动。

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