CN101429895B - 改变发动机阀动的发动机制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的装置，含有用来操作至少一个排气阀的驱动机构，和将驱动机构在非操作位置和操作位置之间移动的控制机构。在非操作位置，驱动机构与排气阀分离；而在操作位置，驱动机构使排气阀保持打开，改变发动机阀动，产生所述发动机制动运作。驱动机构还包括阀隙调节系统，用以设定在驱动机构和排气阀之间的阀隙。本发明所述装置减少了元件和复杂性，降低了制造公差要求和成本，提高了系统的可靠性，避免了液压传载方式所带来的大压缩和超载荷问题；且结构紧凑、简单、系统运行更可靠、应用范围广，可安装于所有类型的发动机，特别是较小型的发动机，也可以加装在现有的发动机上。

Description

改变发动机阀动的发动机制动装置 

技术领域

本发明涉及到改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动，特别涉及到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人所共知的，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(阀门运动)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。这是一个I型发动机制动，即所谓的“皆可”(Jake)制动。 

压缩释放发动机制动器的一个先例是由康明斯提供的美国专利号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有某些固有的缺点，其主要应用限制在大型车辆，如重型卡车(发动机的排量通常在10升或以上)，如果不对发动机缸盖做大的修改，在现有的发动机上加装此类发动机制动系统基本上是不可能的。 

传统压缩释放发动机制动器的一种弊端在于发动机制动载荷是由该发动机的部件支持。由于发动机制动载荷大大高于正常发动机运行负载，许多发动机部件，如摇臂，推管，凸轮等，必须予以修改，以容纳此种发动机制动系统。因此，发动机整体的重量，高度，及成本有可能会过度，限制该发动机制动系统的应用。 

另一个与传统压缩释放发动机制动器相关的缺点，是发动机活塞在压缩冲程靠近其上死点时，高压气体通过排气阀释放或″冲出″而产生的高而独特的噪音。 

传统压缩释放发动机制动器的另一个弊端在于其相对的复杂性和使用精密零件的必要性，因为该发动机制动器必须操作准确，液压驱动器应能够精确地打开排气阀。因此，该发动机制动系统可能会比较昂贵，而且无法安装在某些发动机上。 

传统压缩释放发动机制动器还有另一个弊端，它与液压系统的可缩性有关，可能导致制动阀在最大制动载荷(靠近发动机活塞压缩冲程上死点)时失去升高，进一步增加制动载荷。液压系统的可缩性大大影响制动阀的升高，减少制动性能；而过度的制动载荷可能造成发动机损坏。 

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。本发明人在美国专利号6594996为泄气型发动机制动体系和方法提供了相关的说明和实例。 

在通常情况下，泄气制动运作时制动阀在远离压缩冲程上死点的地方打开，然后将制动阀门保持常开。由于阀门早开，泄气型发动机制动要求更低的力量打开阀门，并因持续泄气而产生较少噪音，不象压缩释放发动机制动那样将高压气体快速释放或″冲出″。此外，泄气型发动机制动往往需要更少元件和更低制造成本。因此，泄气型发动机制动可以克服压缩释放发动机制动器的一些弊端。事实上，泄气型发动机制动系统已经取得了一定的商业上的成 功，特别是在较小型车辆上的应用，如中型和轻型卡车(发动机的排量通常在10升以下)。以下是一些目前在市场上的泄气型发动机制动系统。 

1)摇臂偏心移动产生的泄气型发动机制动 

美国专利第5335636号公开了一种泄气型发动机制动系统，其中发动机排气摇臂中心由偏心机构下移，该偏心机构由一杆臂与一液压活塞或驱动器连接。摇臂中心的下移造成排气阀在制动运作时打开，产生部分周期泄气制动。这是一种IV型发动机制动。 

该泄气型发动机制动系统在液压活塞或驱动器与摇臂之间需要一个额外的机械部件。该系统还要求中间杆臂，第二摇臂偏心套，以及在驱动器或摇臂小端和活塞的机械驱动端的特殊装置。这些部件和装置都会添加成本和复杂性，并降低系统的可靠性。此外，该系统集成于发动机排气阀驱动装置，制动时打开两个排气阀，发动机制动载荷如此之高，以至于发动机的相应部分，如摇臂，推管，凸轮等，都必须重新设计。最后，这种类型的发动机制动器不能加装到现有发动机上。 

2)专用发动机制动阀产生的泄气型发动机制动 

美国专利第5168848号公开了一种泄气型发动机制动系统，它除了正常发动机排气阀，还添加了一个额外的排气阀。所加的排气阀专用于发动机制动。该制动阀是由气动或液压方式驱动并保持打开，产生全周期泄气制动。这是一种V型发动机制动。 

上述泄气型发动机制动系统集成到发动机的缸盖，从而大大限制了它的设计和制造，只能用于特定的发动机。所加排气阀在燃烧室内产生一种额外的凹穴，会增加发动机的有害排放。此外，这种类型的发动机制动不能加装到现有发动机上。 

3)发动机浮阀产生的泄气型发动机制动 

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)，能使排气压力增高，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。这种类型的发动机制动也不能加装到现有发动机上。 

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.该系统只能安装在一种特定类型的发动机上，也不能加装在现有发动机上； 

2.发动机制动载荷由发动机部件承受，其安装需要重新设计发动机或发动机部件； 

3.该系统有太多的部件，太复杂，以至于制造公差要求增加，成本过于昂贵； 

4.该系统不可靠，只有在某些发动机转速下工作；及 

5.该系统影响正常的发动机性能(排放)。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种可克服上述缺陷、用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的发动机制动装置。 

本发明的另一个目的是提供用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的方法。 

本发明所述装置的技术方案为：用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的装置，该发动机至少含有一个排气阀和排气阀致动器，在发动机运行时周期性地打开和关闭排气阀，所述装置含有： 

a)用来操作排气阀进而改变发动机阀动的驱动机构，所述驱动机构含有一个非操作位置和一个操作位置；在非操作位置，驱动机构与排气阀分离；在操作位置，驱动机构使排气阀打开，产生所述发动机制动运作； 

b)用来使驱动机构在非操作位置和操作位置之间运动的控制机构，该运动发生在排气阀被排气阀致动器打开之后；及 

c)用来承受发动机制动载荷的箱体，该箱体安装在所述发动机上。 

本发明所述装置还包括阀隙调节系统，所述阀隙调节系统与驱动机构及箱体综合于一体，阀隙调节系统包括阀隙调节螺钉和阀桥；所述阀隙调节螺钉安装在箱体上，用以设定驱动机构与排气阀之间的阀隙。 

本发明所述装置的驱动机构使排气阀打开的阀升为0.3到3.0毫米。 

本发明所述驱动机构包含运动限制机构，所述运动限制机构控制驱动机构在非操作位置和操作位置之间的运动。 

本发明所述驱动机构包括机械链接机构，用以将发动机制动载荷传给箱体；所述机械链接机构包括旋转机构、滑动机构、球锁机构及肘杆机构中的一种。 

本发明所述控制机构至少含有下述机构中的一种或其组合机构：液压机构、机械机构、电动机构及磁力机构。 

本发明所述组合机构包括机电机构，所述机电机构含有一个电动马达，所述电动马达可将驱动机构在非操作位置和操作位置之间移动一预定转角。 

本发明所述组合机构还包括机电液压机构；该机电液压机构含有形成于驱动机构和发动机内的流体网路、为驱动机构供流与排流的流体控制手段、以及推动驱动机构的流体驱动手段。 

本发明提供的用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的方法，由下述步骤组成： 

a)提供含有非操作位置和操作位置的驱动机构以及使得驱动机构在非操作位置和操作位置之间运动的控制机构； 

b)打开所述控制机构； 

c)等候排气阀的打开； 

d)在排气阀被排气阀致动器打开之后，将驱动机构从非操作位置移到操作位置；及 

e)使排气阀保持打开，改变发动机阀动，产生所述发动机制动。 

本发明所述的方法，还包括下述步骤： 

a)提供集成于驱动机构内的阀隙调节机构和运动限制机构； 

b)通过所述阀隙调节机构设定驱动机构与排气阀之间的阀隙； 

c)通过所述运动限制机构控制驱动机构在非操作位置和操作位置之间的运动。 

本发明所提供的发动机制动装置改变了发动机的阀动，将发动机的正常运作转换成制动运作，具备以下优越性： 

1、减少其元件和复杂性，降低制造公差要求和成本，提高系统的可靠性，使其在所有发动机转速下都能有效地工作； 

2、通过机械链接机构传递发动机制动载荷，避免液压传载方式所带来的大压缩和超载荷问题； 

3、其中发动机的排气阀致动器部件不承受沉重的发动机制动载荷，使得安装该发动机制动装置时不需要重新设计发动机或发动机部件； 

4、结构紧凑、简单、适用广泛、系统运行更可靠、并能在所有机速下有效工作，易于安装； 

6、应用范围广，可安装于所有类型的发动机，特别是较小型的发动机，也可以加装在现有的发动机上。即不仅可以用于载货的卡车发动机，还可以用于载人的轿车发动机；不仅可以用来减缓车辆，还可以改进车辆的巡航控制，制动气体再循环或废气再循环控制，以及其他发动机或车辆的控制。 

附图说明

图1是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2是本发明装置的实施例1与排气阀传动装置的示意图。 

图3是本发明装置的实施例2的示意图。 

图4A是本发明装置的实施例3的示意图。 

图4B是装于图4A所示的发动机制动装置内的滑动柱塞示意图。 

图5A是本发明装置实施例4的示意图。 

图5B是装于图5A所示的发动机制动装置内的滑动柱塞示意图。 

图6是本发明装置实施例5与排气阀传动装置的示意图。 

图7A和7B是本发明的发动机制动控制示意图(“开”和“关”的位置)。 

图8A是本发明装置的实施例6的示意图。 

图8B是装于图8A所示的发动机制动装置内的滑动柱塞示意图。 

图8C和8D是用于图8A所示的发动机制动装置的弹簧示意图。 

图8E是一个示意图，显明图8C和8D中的弹簧与图8B中的滑动柱塞之间的关系。 

图9A是本发明装置实施例7与排气阀传动装置的示意图。 

图9B是装于图9A所示的发动机制动装置内的滑动柱塞组件的示意图。 

图10是本发明装置实施例8与排气阀传动装置的示意图。 

图11A和11B是本发明装置实施例9的驱动机构在其“关”和“开”位置的示意图。 

图12A和12B是本发明装置实施例10的驱动机构在其“关”和“开”位置的示意图。 

图13A和13B是本发明装置实施例11的驱动机构在其“关”和“开”位置的示意图。 

图14A和14B是本发明装置实施例13的驱动机构在其“关”和“开”位置的示意图。 

图15A和15B本发明装置实施例13所示的是肘杆机构位于非操作位置和操作位置示意图。 

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考查，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。 

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至少有一个排气阀300和一个排气阀致动器200，在发动机正常运作时，周期性地打开和关闭该排气阀。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。该驱动机构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，该转换发生在排气阀300被排气阀致动器200打开之后。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300分离。 

实施例1： 

图2是根据本发明的一个具体的发动机制动装置与排气阀传动装置的示意图。典型的卡车发动机的每缸有两个排气阀300a和300b。排气阀由发动机气门弹簧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。排气阀致动器200包括一个可摆动地安装在摇臂轴205上的摇臂210，将凸轮230的机械输入通过凸轮从动轮235和阀桥400传递到排气阀。该凸轮在内基圆225以上的凸台或位移曲线220使得排气阀在发动机正常运作时周期性地打开和关闭。 

参考图2，发动机制动驱动机构100包括一个安装在发动机缸体(图内未显示)上的制动箱125，旋转机构的旋转块135，其转轴115在制动箱的孔120内滑动和转动。该旋转块下边有两个表面140和145，其高差为130。第一表面140相应于发动机制动运作时的操作位置1，而第二表面145相应于发动机正常运作时发动机制动装置所处的非操作位置0。通常，固定在发动机缸体上的发动机制动控制机构50使得旋转块135偏向于非操作位置。发动机制动控制机构 包括机电(机械电动)系统，可以是电动马达51，如步进电机，它有一个预定的旋转角度53。其开启和关闭是由通过电机正负终端55和57的电流来控制。 

图2所示的发动机制动驱动机构100处于非操作位置，发动机制动装置不参与发动机的运作。当需要发动机制动时，发动机制动控制机构50打开，欲将发动机制动驱动机构100转向操作位置。不过，当排气阀300a处于或接近其阀座320时，旋转块135和阀桥400之间有干涉。发动机制动驱动机构100等待排气阀的打开。在排气阀被排气阀致动器200推开之后，发动机制动驱动机构100才可以旋转到其操作位置，此时第一表面140将位于阀桥表面405之上。当排气阀300a返回时，阀桥表面405会接触发动机制动驱动机构上的第一表面140。由于第一表面140和第二表面145之间的高差130，由排气阀致动器200打开的排气阀300a无法返回阀座320关闭，而是由发动机制动驱动机构100将其保持打开，产生发动机制动。 

根据图2所示的发动机制动是一个泄气型或IV型发动机制动。发动机制动运作是由改变现有发动机阀动而产生。由发动机制动驱动机构100在非排气冲程(进气冲程，压缩冲程，膨胀或做功冲程)产生的制动阀(300a)阀升，大约为0.3到3.0毫米，比排气阀致动器200在发动机排气冲程产生的阀升小得多。这么小的阀升是在通常的阀门回位减速坡段之内，所以发动机制动阀300a和发动机制动驱动机构100之间的冲击载荷很小。不过，可以改进现有凸轮曲线220，在制动阀门300a接触制动驱动机构100前就开始减小排气阀的回位减速坡度，进一步减少这种冲击载荷。 

根据本发明的发动机制动系统，发动机制动所产生的载荷没有传给排气阀致动器200，而是通过阀隙调节螺钉110传给制动箱125和发动机缸体，该螺钉由螺帽105固定在制动箱125上。现有发动机制动系统由发动机部件承担制动载荷，与其相比，本发明的发动机制动系统减少了发动机的整体重量、高度与成本。 

发动机制动装置的阀隙调节系统与驱动机构100及制动箱体125综合于一体，阀隙调节系统包括阀隙调节螺钉110、制动旋转块135和阀桥400。旋转块135可以在制动箱125内上下滑动，装于箱体125内的阀隙调节螺钉110可用来设定驱动机构100和制动阀300a之间的阀隙。因为有发动机气门的热胀冷缩和制造公差，制动阀阀隙调节是必要的。发动机制动运作时制动阀的升高由第一表面140和第二表面145之间的高差130减去制动阀阀隙来决定。此外，阀隙调节螺钉110位于在旋转块135的一个环形槽150内，形成一种运动限制机构，用来控制旋转块135在非操作位置与操作位置之间的旋转角度。 

由于发动机制动阀门的升高是通过阀隙调节系统控制，不是由一个有限制冲程的活塞控制，因而受发动机制动部件尺寸公差的影响较小。因此，根据本发明的发动机制动装置不需要使用现有发动机制动系统要求的高成本精密零件。 

实施例2 

图3显示了与图2类似的装置，其区别在于发动机制动控制机构50是一个包含三通电磁阀51a的电动液压机械系统。电磁阀51a的阀柱58有一预定的冲程53a，由通过正负终端55和57 的电流打开或关闭。注意到发动机制动控制机构50可以远程控制多汽缸发动机制动。通过形成于发动机制动驱动机构和发动机内的流体网路，液压流体，如发动机润滑油，从发动机制动控制机构50传递到发动机制动驱动机构100。当阀柱58在制动箱125的孔内滑动时，它会打开或关闭一个出口(孔眼或钻孔)11或22，让机油流进或流出液体通道在制动箱125内的油路126。当发动机制动装置打开时，加压机油从一个在轴杆115的圆环状切割或槽127，通向油路128，由旋转块135内的一个泄流孔129喷出。 

旋转机构的旋转块135由可以同时提供压缩和扭紧的弹簧118压向调节螺钉110，使其偏向于非操作位置。弹簧118的一端固定在制动箱125上，另一端在旋转块135上。当液体流出泄流孔129时，它生成一个与喷射方向相反的喷流式推进力，克服弹簧118的预扭力，在排气阀300被排气阀致动器200推下之后，将旋转块135从非操作位置转向操作位置。旋转角度由运动限制机构控制，该运动限制机构包括在旋转块135内的环槽150，槽内有与调整螺钉110接触的终端面。 

当不需要发动机制动时，三通电磁阀51a关闭，阀柱58将关闭图3所示的机油供应进口11，打开排油出口22。油将不会从泄流孔129喷出，因此没有任何的推进力作用，旋转块135在弹簧118的作用下回到非操作位置，发动机制动驱动机构100与发动机的正常运作分离。发动机制动的关闭有可能通过泄流孔129来实现，因而不需要排油出口22。因此，一个双通电磁阀，加上泄流孔129可能被用来取代三通电磁阀51a。 

另外，旋转块135的转动可以通过其它形式的固液相互作用来达到，如从制动箱125出来的射流在旋转块135上产生的冲击力，或由制动箱125内的液压活塞来推动旋转块135；或通过机械手段，如齿轮系统或绳子和滑轮系统；或通过电动机构；或磁性机构，以及两种或两种以上上述机构的组合，如机电液压系统。 

实施例3 

图4A所示的发动机制动装置是本发明的第三个实施例，其中发动机制动驱动机构100含有一滑动机构，其滑动块135a不会旋转，只能在制动箱125内滑动，用来调整制动阀阀隙。该滑动块由压缩弹簧118a向上压靠调节螺钉110，机构内有一横向孔415，孔内有一滑动柱塞136，其细节如图4B所示。由于抗旋转的导向机构，滑动柱塞136只能在孔415内滑动。导向机构是由滑动柱塞136上的两个表面136a和柱塞孔415下的切槽139组成。滑动柱塞136的突起部分上还有另外两个表面140和145，其高差为130。第一表面140相应于发动机制动运作时的操作位置，而第二表面145相应于发动机正常运作时发动机制动装置的非操作位置。通常，该滑动柱塞136由一个叶片弹簧177往内压向非操作位置，弹簧的一端由螺钉179固定在滑动块135a上，另一端在滑动柱塞表面136b上并与凸出部136c相联。 

滑动块135a可以有不同的形状。如果是一个活塞，那么制动箱125就带有一活塞孔120a与其相匹配，并有防旋转机制，由阀隙调节螺钉110插入一个孔或径向槽150内，阻止滑动块135a转动。如果滑动块135a是一个长方形或方形块，那么120a将是一个平面。轴杆115也可 以采取不同的形状，只要它可以在制动箱内上下滑动，调整发动机制动驱动机构100和发动机制动阀门300a之间的阀隙。 

当需要发动机制动时，发动机制动控制50的电磁阀51a(图3)被打开。加压机油进入如图4A所示的制动箱125内的油路126，克服弹簧177的预载，在排气阀300A由排气阀致动器200推开之后，将滑动柱塞136从孔415内推出。滑动柱塞136的运动由运动限制机构控制，其预定冲程由底槽139的左终端面420和弹簧177之间的距离决定，弹簧端面将接触滑动柱塞的终端面136d。一旦滑动柱塞的第一表面140移到阀桥顶面405之上，被排气阀致动器200推开的排气阀300a就不能返回阀座320而关闭，而是被发动机制动驱动机构100将其保持打开，产生发动机制动。制动装置的阀隙调节系统与驱动机构100及制动箱125综合于一体，阀隙调节系统包括阀隙调节螺钉110、滑动块135a、滑动柱塞136和阀桥400。 

实施例4 

图5A和5B显示了与图4A和4B类似的装置，不过滑动柱塞136是由一个压缩弹簧177a偏向于非操作位置。弹簧的一端在滑动块135上，另一端在滑动柱塞136上。另一个区别在于运动限制机构，滑动块上有一柱销142，位于滑动柱塞136的一个轴向槽137内，控制滑动柱塞的轴向运动。柱销与槽的组合，也对滑动柱塞形成一种抗旋转机构。此外，操作与非操作表面140和145是在如图5B所示的滑动柱塞的底部切面上。 

实施例5 

图6所示的发动机制动装置是本发明的另一种体现，它也有一个滑动机构，但包含在阀桥400内。图4B所示的滑动柱塞136由一个抗旋转机构引导，只能在阀桥孔415内滑动。该抗旋转导引机构由柱塞上的两突出表面136a(图4B)和阀桥孔415上部的切槽139形成。滑动柱塞136上有与操作位置和非操作位置相应的第一表面140和第二表面145。这两个表面位于滑动柱塞的凸起部分，面向阀隙调节螺钉110，高差为130。通常，滑动柱塞136由弹簧177压向非操作位置，弹簧177的一端由螺钉179固定在阀桥400上，另一端位于滑动柱塞表面136b(图4B)上。 

图7A和7B所示是发动机制动控制装置分别在其″开″和″关″的位置。当需要发动机制动时，发动机制动控制机构50的三通电磁阀51a(与图3相同)开通，图7A所示的进口11打开，让机油从流体网路，包括在发动机摇臂轴205内的油路211，通过径向孔212和切口213，进入摇臂210内的油路214。发动机制动控制机构50可以远程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。 

参见图6，机油从摇臂通过阀桥400的油路410流向压力腔425。油压克服弹簧177的预紧力，在阀桥(和制动阀300A)被排气阀致动器200从阀隙调节螺钉110推开后，将滑动柱塞136从阀桥孔415内推出。滑动柱塞136的移动是由一运动限制机构控制，其预定冲程由阀桥终端面420和弹簧177之间的距离决定，弹簧177的终端面与滑动柱塞的终端面136d(图4B)相接 触。一旦操作表面140移到阀隙调节螺钉110之下，被排气阀致动器200推开的排气阀300a不能返回阀座320关闭，而是被发动机制动驱动机构100将其保持打开，产生发动机制动。 

当不需要发动机制动时，图7B所示的三通电磁阀51a关闭，阀柱58将供油口11关闭，排油口22打开。柱塞136在无油压作用下，被弹簧177推回。一旦第二表面145位于调整螺钉之下，如图6所示，发动机制动机构100处于非操作位置，与排气阀分离，不干涉发动机的正常运作。阀桥400内的泄流孔418是一选装件，可用来加快发动机制动的关闭，甚至完全消除对排油出口22的需要。因此，一个双通电磁阀，加上泄流孔418可能被用来取代三通电磁阀51a。另外，可用一个弹簧使摇臂210偏向阀桥，更好地密封从摇臂内的油路214流到阀桥内的油路214的流体。 

实施例6 

图8A显示了与图6类似的装置，不过其滑动柱塞136是由一个特别的弹簧装置138偏置在非操作位置，图8B有滑动柱塞的细节。该弹簧装置既可作为滑动柱塞的终端，又可作为一个抗其旋转的导向机构，如图8C，8D及8E所示。另一不同之处是，第一和第二表面140和145不在滑动柱塞136的凸起部分(图4B)，而是图8B所示滑动柱塞136的切面上。图6所示阀桥内的泄流孔418仍然可以使用，只是在这里没有显示。因此，图7B所示的三通电磁阀51a与排油出口22，被用来关闭所示发动机制动装置。 

参考图8A及8B，在阀桥400内移动的滑动柱塞136是由弹簧装置138的弹簧138a偏置在非操作位置，弹簧装置的详情载于图8C和8D。通过一种抗旋转的导向机构，使得含有导向面136a的滑动柱塞只能在固定在阀桥400上的弹簧装置的两条腿138b之间移动。弹簧138a作用于滑动柱塞的表面136b，弹簧装置的切口或槽138c匹配在柱塞的凸台136c上，也可以作为图8E所示滑动滑动柱塞的导向机构。滑动柱塞136的移动是由一运动限制机构控制，其预定冲程由阀桥终端面420和弹簧装置的两条腿138b之间的距离决定。弹簧的两条腿与滑动柱塞的终端面136d相接触，如图8B至8E所示。 

实施例7 

图9A所示的发动机制动装置的阀桥400内包含一特殊的柱塞组件，其细节如图9B所示。滑动柱塞136由一压缩弹簧177a偏置在非操作位置，与阀隙调节螺钉110之间有以间隙132(图9A)。弹簧177a的一端在弹簧座176上，弹簧座176安装在柱塞136上；弹簧177a的另一端位于弹簧座178，弹簧座178可以在柱塞内孔183a内滑动(图9B)。孔183a上有一轴向槽或切口137，其宽度比柱销142稍大。柱销142与轴向槽137形成用以控制柱塞136滑动的运动限制机构。 

当需要发动机制动时，如图7A所示的控制机构50打开，让机油从流体网路流入摇臂210内的油路214。机油从摇臂通过如图9A所示阀桥400内的油路410流向压力腔425。油压克服弹簧177a的预紧力，在阀桥(和制动阀300A)被排气阀致动器200从阀隙调节螺钉110推开后，将柱塞136从阀桥孔415内推出。当轴向槽137的端面136d接触柱销142时，柱塞136停止移动。 此时，制动柱塞136处于完全伸出位置，操作表面140被移到阀隙调节螺钉110之下，被排气阀致动器200推开的排气阀300a不能返回阀座320关闭，而是被发动机制动驱动机构100将其保持打开，阀升由第一表面140和第二表面145之间的高差130减去制动阀阀隙132来决定。 

当不需要发动机制动时，图7B所示的制动控制机构50关闭，无油或很少的油进入流体网路。柱塞136在无油压或低油压作用下，将被弹簧177a推回阀桥孔415内(图9A)，发动机制动驱动机构100处于非操作位置。 

实施例8 

图10所示的发动机制动装置的阀桥400内的滑动柱塞136只含有与操作位置相应的第一表面140，而与非操作位置相应的第二表面145则在阀桥400上。第二表面145与阀隙调节螺钉110之间有一阀隙132，柱塞136由一压缩弹簧177a偏置在非操作位置。弹簧177a的一端在滑动柱塞136上，另一端位于弹簧座178内，弹簧座178由螺钉179固定在阀桥400上。弹簧座178也用作滑动柱塞136的终端，为运动限制机构的一部分。制动装置的阀隙调节系统与驱动机构100综合为一体，并含有箱体125、阀隙调节螺钉110和包含滑动柱塞136的阀桥400。发动机制动运作时制动阀的升高由第一表面140和第二表面145之间的高差130减去制动阀阀隙132来决定。除了如图10所示的圆柱表面，第一表面140也可以是象如图8A所示的滑动柱塞136上的平切面。 

实施例9 

图11A所示的发动机制动驱动机构100是本发明的另一个实施例，它是一个位于阀桥400顶面405之上的球锁机构，包含在阀隙调节系统之内。阀隙调节螺钉110由螺帽105固定在制动箱125上。视球锁机构的不同状态，制动活塞160可以伸出或缩回，处于操作或非操作位置，与发动机制动运作或发动机正常运作相对应。 

当需要发动机制动时，三通电磁阀51a(图3)开启，进油口11打开，使机油进入制动箱125内流体通路的油路126，通过图11B所示的环形槽121，一个或多个油孔122和油路180流入油腔123。油压将制动活塞160连同锁球活塞165往下推，压迫弹簧177a。弹簧支承在弹簧座178上，弹簧座由螺钉179固定在阀隙调节螺钉110上。制动活塞160在孔415内滑动，滑动终点为卡环176。终止时，制动活塞孔内的滚球175与孔415内的环形槽170相齐。油压克服弹簧199的预紧力，将锁球活塞165推向制动活塞钻孔182的底面，使滚球锁在环形槽内。此时滑动柱塞136是在其伸出位置并被锁紧，伸出量为图11B所示的130。被排气阀致动器200推开的排气阀300a不能返回阀座320关闭，而是由制动活塞160将其保持打开，产生发动机制动。发动机制动载荷从制动活塞160通过滚球175传给阀隙调节螺钉110，如图11A所示。泄流孔168旨在将泄漏到锁球活塞背面的机油排掉，消除液阻塞。制动装置的阀隙调节系统与驱动机构100综合为一体，并含有箱体125、阀隙调节螺钉110、螺钉内的球锁机构和阀桥400。发动机制动运作时制动阀的升高由球锁机构的伸出与缩回之间的差距130减去制动阀阀隙来决定。 

当不需要发动机制动时，锁球活塞165不受油压作用，被弹簧199往上推；同时，弹簧177a向上推动制动活塞160，迫使滚球进入锁球活塞165的环切小口径。一旦滚球从阀隙调节螺钉孔415的环形槽170出来，制动活塞160便可自由上移，回到其缩回位置，从而发动机制动驱动机构100与发动机运行分离，如图11A所示。 

实施例10 

图12A和12B显示了与图11A和11B类似的球锁机构，其区别在于球锁机构的滚球175装载于阀隙调节螺钉110的孔内，锁球活塞165在调节螺钉的外面。当发动机制动驱动机构100在其非操作位置时，制动活塞160被叶片弹簧177或制动阀300a压回图12A所示的孔415内。阀隙调节系统与驱动机构100综合为一体，而运动限制机制也是由球锁机构形成的。 

实施例11 

图13A和13B所示的球锁机构是本发明的又一种体现，滚球175不象以前描述的那样包含在孔内，而是受三个部件或表面的约束。第一表面是调整螺钉110底部的圆锥面192。第二表面是制动活塞160的顶面。取决于球锁机构是在缩回(图13A)或伸出(图13B)位置，第三表面要么是锁球活塞165的环形槽170的槽面，或者是孔415的径面。注意到制动活塞也属于球锁机构的运动限制机构的一部分。 

当需要发动机制动时，油压将锁球活塞165和制动活塞160同时往下推，而滚球175沿圆锥面192向内和向下移动。阀隙调节螺钉的杆径191小于在锁球活塞孔415内滑动的制动活塞160。一旦滚球迁出孔415内的环形槽170，锁球活塞能进一步下移，总的移动量由具有可变弹簧率的弹簧177限制，因此它既是弹簧又是停止装置。现在制动活塞是在伸长位置，其锁定高度为图11B所示的130，它也取决于返回制动阀300a的向上运动。发动机制动载荷是从制动活塞160，通过滚球175传到阀隙调节螺钉110。 

当不需要发动机制动时，锁球活塞165不受油压作用，被弹簧199a推向孔182的顶部。滚球与环槽170相平齐并被挤入槽内，制动活塞160在弹簧177和向上运动的阀300a的作用下上移，回到如图13A所示的缩回位置。 

实施例12 

图14A和14B所示球锁机构的滚球175由三个不同的部件或表面约束。第一表面是制动活塞160上的圆锥面192，第二表面是调整螺钉110的底部平面，第三表面是在调整螺钉孔182内滑动的锁球活塞165上。 

当需要发动机制动时，油压将制动活塞160往下推向终端178，而滚球175沿圆锥面192向外移动。由于油压和排气调整螺钉110顶部的泄油口168，锁球活塞165被向上推，压缩弹簧199。圆锥表面192和滚球175的设计，使得制动活塞160在伸出位置时，锁球活塞165处于最高位置，而其最大外径将滚球固定在如图14B所示的伸出和锁紧位置。发动机制动运作时制动阀的升高由球锁机构的伸出与缩回之间的差距130减去制动阀阀隙来决定。发动机制动载荷是从制动活塞160通过滚球175传到阀隙调节螺钉110。 

当不需要发动机制动时，锁球活塞165不受油压作用，被弹簧199a往下推，使得滚球可以向内移。此时，制动活塞160在弹簧177和返回制动阀300a的作用下在孔415内上移，由于发动机制动活塞160上的弹簧(177)压力大于锁球活塞165的弹簧(199)压力，所以，球锁机构可以回到如图14A所示的缩回位置。 

实施例13 

图15A和15B显示了又一种不同的发动机制动驱动机构100，它是一个肘杆机构，含有两根肘杆184和186，以及在制动箱125的竖孔415内滑动的制动活塞160。上肘杆184有两个球形终端，其中上端座在调整螺钉110的球窝内，下端在下肘杆186的球窝内，而下肘杆186的底部在制动活塞160的球窝内。图15A所示的是肘杆机构位于非操作位置，两肘杆在锁杆活塞162的导向槽137内，被弹簧199a推向左边。锁杆活塞162在制动箱125的横孔182内移动，而另一个较小的锁杆活塞164则在锁杆活塞162内移动。活塞162的导向槽137的宽度与两肘杆的直径相配，而长度小于钻孔415的直径。在弹簧177向上力的作用下，制动活塞与两肘杆和阀隙调节螺钉将始终保持接触(无分离)，弹簧177由螺钉179固定在制动箱125上。 

当需要发动机制动时，油压克服弹簧199a的预载，将锁杆活塞162和164推向右边，而较小的锁杆活塞164可以更多地向右推，将两肘杆锁定在垂直位置，与如图15B所示的阀隙调节螺钉和制动活塞校准。此时，肘杆机构被锁定在伸出位置。肘杆机构的运动限制机构很独特，两肘杆的夹角决定肘杆机构的伸出量130，而夹角本身是由两锁杆活塞控制，锁杆活塞162的冲程为131。两个泄流孔168和169用于消除液阻塞，使得两个活塞可以自由移动。泄流孔169在安装螺钉161内，安装螺钉既作为弹簧座又是锁杆活塞162的终端。 

同样，制动流体网路的流体通道126内可以加一泄流孔，用来加快发动机制动的关闭，甚至完全消除对排油出口22(图3)的需要。因此，一个双通电磁阀，加上该泄流孔可能被用来取代三通电磁阀51a。 

该发动机制动装置的阀隙调节系统包含在肘杆机构内。发动机制动运作时制动阀的升高由肘杆机构的伸出与缩回之间的差距130减去制动阀阀隙来决定。发动机制动载荷是从制动活塞160通过两肘杆184和186传到阀隙调节螺钉110。 

本发明包含了很多具体的实施方式，不应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，发动机制动驱动机构100除了位于如图2和其它图所示的阀桥400的顶面405，制动时打开一个排气阀300a，也可以位于摇臂210的顶面215或者靠近凸轮一边的摇臂210的底面，制动时打开多个排气阀300(300a和300b)。所述顶面400和215以及底面也可以有不同的形状，不但是平面，也可以是球面等。 

还有，除了在如图6和图8A所示阀桥400的一边使用一个柱塞136，制动时打开一个排气阀300a，也可以在阀桥400的两边使用两个柱塞，制动时打开双排气阀300a和300b。 

此外，这里显示的发动机制动装置，不但可用于如图2和其他图所示的顶置式凸轮发动机，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。 

还有，发动机制动驱动机构100可以由其他类型的控制机构50来控制(打开或关闭)，像简单的机械机构，如自行车刹车的导线控制。如图3所示控制机构50的滑柱式阀51也可以用提升式控制阀来代替。 

另外，如图2和其他图所示的发动机制动驱动机构100中，与操作位置和非操作位置相应的两表面140和145可以合并为一个倾斜面，例如一个楔式机构。 

同时，箱体125也可由所不同，可以是安装在摇臂轴上的摇臂；也可以有不同的凸轮，凸轮上含有一个以上的凸台。 

此外，提供给图6所示的流体通路的机油可以有两个压强级别，使得在发动机制动时，全压供油给发动机制动驱动机构100产生制动操作；而在发动机正常运作时，机油通过减压装置，如泄流孔，进入制动流体通路，使油压不足以推动发动机制动驱动机构，但却可用于润滑发动机部件。 

因此，本发明的范围不应由上述的具体实例来决定，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.用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的装置，该发动机至少含有一个排气阀(300a或300)和排气阀致动器(200)，在发动机运行时周期性地打开和关闭排气阀(300a或300)，所述装置含有：

d)用来操作排气阀(300a或300)进而改变发动机阀动的驱动机构(100)，所述驱动机构(100)含有一个非操作位置(0)和一个操作位置(1)；在非操作位置(0)，驱动机构(100)与排气阀(300a或300)分离；在操作位置(1)，驱动机构(100)使排气阀(300a或300)打开，产生所述发动机制动运作(10)；

e)用来使驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)，该运动发生在排气阀(300a或300)被排气阀致动器(200)打开之后；及

f)用来承受发动机制动载荷的箱体(125)，该箱体(125)安装在所述发动机上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括阀隙调节系统，所述阀隙调节系统与驱动机构(100)及箱体(125)综合于一体，阀隙调节系统包括阀隙调节螺钉(110)和阀桥(400)；所述阀隙调节螺钉(110)安装在箱体(125)上，用以设定驱动机构(100)与排气阀(300a或300)之间的阀隙(132)。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述驱动机构(100)使排气阀(300a或300)打开的阀升为0.3到3.0毫米。

4.如权利要求1或2所述的用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的装置，其特征在于：所述驱动机构(100)包含运动限制机构，所述运动限制机构控制驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间的运动。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述驱动机构(100)包括机械链接机构，用以将发动机制动载荷传给箱体(125)；所述机械链接机构至少包括下述机构中的一种：

a)含有旋转块(135)的旋转机构，旋转块(135)下面为排气阀致动器(200)，上面与阀隙调节系统的螺钉(110)相接触，可以在箱体(125)内滑动和转动；旋转块(135)还含有与操作位置(1)相应的第一表面(140)和与非操作位置(0)相应的第二表面(145)，第一表面(140)和第二表面(145)之间有一高差(130)，该高差(130)减去所设定的阀隙(132)决定发动机制动的阀升；

b)含有柱塞(136)的滑动机构，所述柱塞(136)可以在上述阀隙调节系统的柱塞孔(415)内从非操作位置(0)移到操作位置(1)，非操作位置(0)与操作位置(1)之间有一高差(130)，该高差(130)减去所设定的阀隙(132)决定发动机制动的阀升；

c)含有多个滚球(175)、锁球活塞(165)、制动活塞(160)及弹簧(177)的球锁机构，其制动活塞(160)在上述阀隙调节系统的柱塞孔(415)内从非操作位置(0)移到操作位置(1)；在所述非操作位置(0)，球锁机构缩回到没有锁紧的状态；在所述操作位置 (1)，球锁机构伸出并锁住；伸出位置和缩回位置之间有一高差(130)，该高差(130)减去所设定的阀隙(132)决定发动机制动的阀升；及

d)含有一对肘杆(184和186)、至少一个锁杆活塞(162)、一个制动活塞(160)及弹簧(177和199a)的肘杆机构，该制动活塞(160)在上述阀隙调节系统的柱塞孔(415)内从非操作位置(0)移到操作位置(1)；在所述非操作位置(0)，肘杆机构缩回到没有锁紧的状态；在所述操作位置(1)，肘杆机构伸出并锁住；伸出位置和缩回位置之间有一高差(130)，该高差(130)减去所设定的阀隙(132)决定发动机制动的阀升。

6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述控制机构(50)至少含有下述机构中的一种或其组合机构：液压机构、机械机构、电动机构及磁力机构。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述组合机构包括机电机构，所述机电机构含有一个电动马达(51)，所述电动马达(51)可将驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间移动一预定转角(53)。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述组合机构还包括机电液压机构；该机电液压机构含有形成于驱动机构(100)和发动机内的流体网路、为驱动机构(100)供流与排流的流体控制手段、以及推动驱动机构(100)的流体驱动手段；所述流体控制手段包括一个三通电磁阀(51a)或一个双向电磁阀与一泄流孔(418)；所述流体驱动手段包括固液相互作用机制。

9.用来改变发动机阀动从而在内燃机内产生一种发动机制动的方法，该发动机至少含有一个排气阀(300a或300)和一个排气阀致动器(200)，在发动机运行时周期性地打开和关闭排气阀(300a或300)，所述方法由下述步骤组成：

f)提供含有非操作位置(0)和操作位置(1)的驱动机构(100)以及使得驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)；

g)打开所述控制机构(50)；

h)等候排气阀(300a或300)的打开；

i)在排气阀(300a或300)被排气阀致动器(200)打开之后，将驱动机构(100)从非操作位置(0)移到操作位置(1)；及

j)使排气阀(300a或300)保持打开，改变发动机阀动，产生所述发动机制动。

10.如权利要求9所述的方法，还包括下述步骤：

d)提供集成于驱动机构(100)内的阀隙调节机构和运动限制机构；

e)通过所述阀隙调节机构设定驱动机构(100)与排气阀(300a或300)之间的阀隙(132)；

f)通过所述运动限制机构控制驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间的运动。 

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