CN101769185A - 带有机械链接的集成式发动机制动装置及用来改变发动机气阀运动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有机械链接的集成式发动机制动装置(发动机缓速器)及用来改变发动机气阀运动的方法。该装置的驱动机构的一部分或全部集成于发动机排气阀系的一个或更多部件内，可以在非操作位置和操作位置之间运动。在非操作位置，驱动机构缩回，与发动机正常运作分离；在操作位置，驱动机构伸出，形成机械链接，打开发动机排气阀，产生发动机制动运作。本装置的重置机构，在阀升曲线的顶部期间，使驱动机构从伸出位置变为缩回位置，将阀升曲线重置变小。本发明还提供了用来改变发动机气阀运动的方法，包括制动装置的操作与重置步骤。本发明所述装置采用机械链接，结构简单，运行可靠，避免了液压链接的大压缩问题，减少了制动反应时间。

Description

带有机械链接的集成式发动机制动装置及用来改变发动机气阀运动的方法

技术领域

本发明涉及到内燃机制动，特别涉及到集成于发动机气阀系内的发动机制动装置(发动机缓速器)和将内燃机从正常运作转换为制动运作的方法。

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(制动时为空气)被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程返回到发动机活塞，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。当车辆由向前移动的惯性和质量使驱动轴旋转时，这种发动机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。

发动机制动还可用于车辆的变速换档。这对于商用车辆，如卡车和公共汽车，尤其重要。此种车辆更多地配备有自动或半自动变速箱，这种变速箱由一种控制装置换档，不同于手动变速箱的手动换档。为了减少引擎向上换档时的动力损失，发动机转速应尽快与新的传动比匹配。众所周知，在向上换档时，如果某些运行参数具备的话，有选择地引进发动机制动可以在换档过程中加快发动机减速。据称这样可以减少对发动机制动系统的磨损，因为发动机制动只发生于向上换档过程的一小部分。

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，产生泄气型发动机制动；及

5)V型发动机制动-辅助阀动使用专用气阀系，生成一个专用气阀(第五气阀)制动。

发动机制动也可以简单地分为两大类，即压缩释放型发动机制动和泄气型发动机制动。下面主要对相关的，特别是集成式压缩释放型发动机制动进行回顾考查。

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。

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。上述许多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，缓速系统的设计有必要进行改进，以减少重量，体积和成本，并改善其与涡轮增压器和排气制动等各种配套设备之间的关系。此外，压缩释放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作出设计修改，进而提高压缩释放型发动机制动的性能和可靠性，并拓宽其运行参数。

1.早期的集成式摇臂制动器

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。安德森(Jonsson)在美国专利第3367312号公开了一种集成式压缩释放型发动机制动系统，该制动系统集成于发动机的摇臂，内有一个柱塞，或副活塞，在摇臂一端的缸内被液压锁定在伸出位置，产生发动机制动运作。安德森还用了一个弹簧将柱塞从缸内偏置向外，与排气阀保持持续的接触，使得凸轮驱动的摇臂在动力和制动时都能操作排气阀。此外，通向摇臂缸的承压流体是由一控制阀来控制的，从而可以选择性地切换制动运作和正常的动力运作。

然而，安德森的压缩释放型发动机制动系统的控制阀和制动器在摇臂内的组装是处于分开的位置。加长了流体传送通道和反应时间，导致了在制动系统启动前不必要地压缩大量的油，造成很大的可缩性，减少了对制动时间的精确控制。此外，控制阀是一个手动式旋转式阀，导致司机的制动操作不可靠和低效率。还有，旋转阀部件与缸体之间有不良的流体泄漏。

2.开双阀制动的集成式摇臂制动器

美国专利第5564385号(以下简称’385专利)公开了另一种用于商用车辆的集成式压缩释放型发动机制动系统。带有行程限制的液压活塞安装在摇臂的操作端，用来填补发动机气阀系内部的阀隙。承压油通过压力控制阀供给液压活塞来填补摇臂内的阀隙。油是由一通道供给摇臂，通道内有一个很窄的孔，油从中流过，根据运作要求控制阀体，使控制阀移到预定的位置。为此，控制阀也设有一个可调磁阀，用以将通过窄孔的供油排掉。

虽然由’385专利所发明的发动机制动系统在商业上已享有相当的成功，它却带有一些弊端。其中一大缺点就是通过以精密设计的小孔来控制油流，因为小孔对堵塞和公差都非常敏感。此外，所述控制阀的耦合和去耦合都相对缓慢，这在换档时尤其明显。还有，其设计对外界的干扰尤其敏感，比如温度的变化，杂质或涂料造成的污染等。

另一个缺点是关系到液压驱动的发动机制动系统，与液体的柔性有关。高柔性导致阀升的大量压缩减小，阀升的减小导致阀载的增加，而阀载的增加导致更高的柔性，造成一种恶性循环。为了减少液压柔性，必须使用大直径的活塞。油流需要很长时间使大直径活塞从缩回位置移到伸出位置。因此，由’385专利所述的发动机制动系统，惯性大、反应慢、不适用于换档。

上述发动机制动系统的另一个问题是排气阀的正常运作(开启)在制动操作时受到影响。在制动运行期间，凸轮从动轮和凸轮轴之间的间隙大大地减少了。这意味着在发动机制动操作时，凸轮的第一(或加大)凸台在排气冲程期间打开的排气阀升，比正常阀升更高，以致在某些情况，有必要在发动机活塞上提供凹穴，以免制动运作时排气阀与活塞相碰。这些凹穴，以及异常的排气阀升扩大，综合其他因素，如废气排放控制，影响发动机的优化设计。

上述发动机制动系统的另一个缺点，在于它没有适当的阀隙调节手段来设置阀门的阀隙。

3.开单阀制动的集成式摇臂制动器

不象’385专利所述的那样打开双排气阀制动，美国专利第6234143号(以下简称’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。发动机制动的驱动器是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，使得驱动器的制动活塞能够促动靠近摇臂支点的内阀门，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驱动是不对称或不平衡的，阀杆或阀桥导杆将受到很大的侧向力。其次，该制动系统只适合于摇臂和阀桥“平行”安排的特定类型发动机。

4.带有复位阀的集成式摇臂制动器

美国专利第6253730号(以下简称’730专利)公开了一种带有复位阀的集成式摇臂制动系统，试图避免由’143专利在发动机制动操作时所造成的对阀门或阀桥的非对称载荷。复位阀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，不产生任何不对称载荷。

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短，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(压缩冲程上死点)，使得复位阀门承受高油压或大载荷。发动机制动重置的准时至关重要。如果重置发生太早，制动阀升损失太多(阀升降低及阀门关闭提早)，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专利的集成式摇臂制动器可能在高引擎速度时无法正常工作，因为重置时间太短、重置高度太小，而在复位阀上的载荷或压力又非常高。该制动系统也只适合于摇臂和阀桥“平行”安排的特定类型发动机。

从以上的描述明显可知，已有的发动机制动系统有一个或一个以上的下列弊端：

1)先前的制动系统只能安装在一种特定类型的发动机上；

2)先前的制动系统的转动惯量太大、反应(开和关)时间太长；

3)先前的制动系统由液压驱动，柔性太大，进而造成发动机制动性能降低、载荷加大；

4)先前的制动系统对阀门或阀桥造成不对称载荷；

5)先前的制动系统有太多的部件，太复杂，在发动机高转速时无法正常工作；

6)先前的制动系统没有简便的方法设置发动机制动阀的阀隙；

7)先前的制动系统不可靠，对外界扰动太敏感；

8)先前的制动系统影响正常的发动机性能(效率和废气排放)。

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。

带有机械链接的集成式发动机制动装置(发动机缓速器)，将发动机的正常运作转换成制动运作。所述装置包括驱动机构和控制机构。驱动机构的一部分或全部集成于发动机排气阀系的一个或更多部件内。控制机构使得驱动机构在非操作位置和操作位置之间运动。在非操作位置，驱动机构缩回，与发动机正常运作分离；在操作位置，驱动机构伸出，形成机械链接，打开发动机排气阀，产生发动机制动运作。

本发明所述装置的驱动机构还含有机械链接机构。所述机械链接机构至少包括下述机构中的一种：球锁紧机构、滑动机构和耦合机构，用来传递发动机制动运作(10)时的运动和载荷。

本发明所述装置还包括重置机构。在阀升曲线的顶部期间，重置机构使驱动机构从操作位置缩回到非操作位置，将阀升曲线重置变小；在阀升曲线的底部期间，重置机构与驱动机构分离，驱动机构从非操作位置伸回到操作位置，将凸轮底部的运动传递给排气阀。

本发明还提供了用来改变发动机气阀运动的方法。所述发动机包括至少一个气阀、至少一个凸轮和其它气阀系部件。所述方法由下述步骤组成：

1)打开控制机构；

2)推动驱动机构从缩回位置到伸出位置，形成机械链接；及

3)传递凸轮的所有运动给气阀。

本发明所述的方法，还包括下述步骤：

1)关闭控制机构；

2)推动驱动机构从伸出位置到缩回位置，解除机械链接；及

3)跳过凸轮运动的一部分，只传递凸轮运动的另一部分给气阀。

本发明所述的方法，还包括下述步骤：

1)提供重置机构；

2)当阀升进入阀升曲线的顶部后，接通所述重置机构；

3)松开驱动机构，将其从伸出位置移到缩回位置；

4)重置阀升曲线，使其变小；

5)当阀升返回到阀升曲线的底部时，解除所述重置机构；

6)驱动机构从缩回位置移回到伸出位置，形成机械链接；及

7)传递凸轮底部的运动给气阀。

因此，本发明所述制动装置有许多优点。比如说，它可以安装于不同类型的发动机；采用机械链接，避免了现有发动机制动系统由液压承载方式所带来的大压缩和超载荷问题，减少了发动机制动的反应时间，消除了发动机气阀系部件的不跟随或碰撞；带有制动阀隙调节机构，减少了发动机制动部件的制造公差要求；简单易行的重置机构，消除了对阀门或阀桥的不对称载荷。总之，本发明所述制动装置结构简单、运行可靠、不受外界扰动，并能在所有机速下有效工作，不影响发动机的正常运作性能。

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描述了根据本发明所体现的发动机正常运作与所加制动运作的一般关系；

图2是根据本发明的一个流程图，描述发动机制动的操作控制过程；

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4A和4B是本发明的一种发动机制动控制的示意图，分别在其“开”和“关”的位置；

图5A和5B是本发明的第二个发动机制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图6是本发明用以描述排气阀升曲线的示意图；

图7是根据本发明的发动机制动重置机构示意图；

图7A-A是图7所示的重置机构的横截面图；

图8A和8B是本发明的第三个发动机制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图9A和9B是本发明的第四个发动机制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图10A和10B是本发明的第五个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图11A和11B是本发明的第六个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图11C和11D是图11A和11B所示实施例的耦合机构在其“关”和“开”位置的示意图；

图12A和12B是本发明的第七个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图12C和12D是图12A和12B所示实施例的耦合机构在其“关”和“开”位置的示意图；

图13A和13B是本发明的第八个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图14A和14B是本发明的第九个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图；

图15是本发明的第十个发动机制动装置实施例在其“关”位置的示意图；

图16是本发明的第十一个发动机制动装置实施例在其“关”位置的示意图。

图17是本发明的第十二个发动机制动装置实施例在其“开”位置的示意图。

图18是本发明的第十三个发动机制动装置实施例在其“关”位置的示意图；

图19A和19B是本发明的第十四个制动装置实施例在其“关”和“开”位置的示意图。

图20是本发明的第十五个发动机制动装置实施例在其“开”位置的示意图。

图21是本发明的第十六个发动机制动装置实施例在其“开”位置的示意图。

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考查，相关实施例在随附的图纸内有说明。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易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力要求或与所要求权力相当的范围之内。

图1所示的功能图是本发明的一部分，用以说明发动机正常运作20与一种添加的制动运作10之间的一般关系。在发动机正常运作20时，由于排气阀系部件之间的间隙234，凸轮的一部分如底部(包括小凸台)被跳过(步骤240)，产生发动机正常运作20的主阀升曲线220m，用于发动机正常运作20N。发动机制动运作10由发动机制动控制机构50操纵发动机制动驱动机构100而实现。驱动机构100可以在非操作位置0和操作位置1之间运动。在非操作位置0，驱动机构100缩回形成间隙234。在操作位置1，控制机构50打开，驱动机构100伸出，消除排气阀系部件之间的间隙234(步骤120)。这样，凸轮的小凸台和大凸台所产生的全部运动，都可传递给摇臂(步骤125)，但制动气阀的运动取决于重置机构150。

如果没有发动机制动重置机构，凸轮将产生加大了的主阀升曲线220v(包括小凸台产生的辅助阀升曲线在内)，用于发动机制动运作10B。如果带有发动机制动重置机构150，驱动机构100将在发动机制动运行10的每个周期内短暂地从伸长位置切换到缩回位置，截短加大了的主阀升曲线，产生一种混合阀升曲线220h(包括截短了的加大主阀升曲线和小凸台产生的辅助阀升曲线)，用于发动机制动运作10R。值得注意的是重置机构150在凸轮转入其顶部后才起作用，只有加大了的主阀升曲线的顶部被截除。一旦凸轮进入底部，重置机构150不起作用，驱动机构100再次伸出回到操作位置，在凸轮开始小凸台运动前消除间隙234，得到辅助阀升曲线。

图2是根据本发明的一个流程图，描述发动机制动的一种操作控制过程。先假定控制从发动机的正常运作开始(控制块710)，接下来决定是否需要发动机制动(控制块720)。如果不需要，控制机构50关闭(控制块722)，驱动机构100缩回到非操作位置(控制块724)，跳过凸轮的小凸台和大凸台的底部(控制块726)，只有大凸台的顶部运动被传递给气阀，产生用于发动机正常运作20的主阀升曲线(控制块728)。

如果需要发动机制动，控制机构50打开(控制块730)，驱动机构100伸出并锁紧，形成机械链接(控制块740)。凸轮的大凸台和小凸台所产生的运动，都可传递给摇臂和集成的发动机制动驱动机构。下一个控制块750决定是否有发动机制动重置机构。如果没有，所有的凸轮运动都传递给阀门，产生完整的阀升曲线，包括大凸台产生的加大了的主阀升曲线和小凸台产生的辅助阀升曲线(控制块760)。此后，操作回到控制块720，开始新一轮的发动机制动控制。

如果控制块750确定有发动机制动重置机构，那么下一个控制块将是770。重置机构在凸轮抵达大凸台顶峰之前，将驱动机构100松开并缩回，截短由大凸台所产生的加大了的主阀升曲线。一旦阀升回到加大了的主阀升曲线的底部，或低于小凸台所产生的辅助阀升，重置机构150不起作用，驱动机构100再次伸出并锁紧，在凸轮开始小凸台运动之前形成机械链接(控制块780)。因此，重置机构与发动机驱动机构结合，使得由凸轮的大凸台所产生的加大了的主阀升曲线被截割，而小凸台产生的辅助阀升曲线被保存(控制块780)。此后，控制回到控制块720，开始新一轮的发动机制动控制。

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。驱动机构100集成在发动机排气阀系或阀门致动器200的摇臂210内。排气阀系有很多部件，包括凸轮230，凸轮从动轮235，摇臂210，阀桥400，和排气阀300。排气阀300由发动机气阀弹簧310偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和排气管600之间流动。摇臂210摇动式地安装在摇臂轴205上，将凸轮230的运动，传递给排气阀300，使其周期性地开闭。

排气阀系还可能有其他部件，如连接到制动活塞160下面162(图3B)的象足垫，因为简要起见在此省约。凸轮230在内基圆225以上有一大凸台220，主要用于发动机的正常运作，还有至少一个小制动凸台233(小凸台232用于制动气再循环)用于发动机的制动运作。摇臂210由弹簧198偏置在阀桥400上，当没有发动机制动时，在凸轮230和凸轮从动轮235之间形成一间隙234(图3A)。间隙234是由阀隙调节机构设定的，设定高度使得在不需要发动机制动时，凸轮的小凸台被跳过。阀隙调节螺钉110由螺帽105固定在摇臂210上，它也是驱动机构100的一部分。由于气阀系部件之间的间隙234，需要一弹簧机构，其中包括弹簧198和弹簧座及其安装等。弹簧198的载荷必须高到足以防止任何气阀系部件在最高发动机转速度下产生不跟随(碰撞)；但与此同时，弹簧的载荷必须足够低，使得油压可以克服弹簧力，启动驱动机构100。弹簧198的一端安装在发动机或某一固定部件上；而另一端装在气阀系的一个部件，如摇臂210的顶部215。

该驱动机构100包括一个球锁紧机构，含有多个滚球175，受三个部件上的三表面约束(图3B)。第一表面是阀隙调节螺钉110底部的圆锥面192。第二表面是制动活塞160顶部的平面。第三表面与球锁紧机构的位置有关。当球锁紧机构在如图3A所示的缩回位置时，第三表面是在环形槽170内；当球锁紧机构在如图3B所示的伸出位置时，第三表面是在孔面190上。

驱动机构100的运动是由图4A和图4B所示的控制机构50来实现的。所示控制机构为一机电液压系统，具体地说，是一个三通电磁阀51。电磁阀51有一个阀柱58，由通过正负终端55和57的电流打开或关闭。阀柱58滑动时，它会打开或关闭一个端口(孔眼)111或222，让液压流体，例如机油，流进或流出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、以及锁球活塞165上的切槽180(图3B)。控制机构50可以远离某一特定的驱动机构100，并可用来控制多气缸发动机制动。制动流体网路也可涉及到发动机的其他部件。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过流体网路传送给驱动机构100。从图3B可见，从流体通道214出来的机油可以很容易地流到阀隙调节螺钉110的底部，因为它的直径191小于锁球活塞165的孔径190，而制动活塞160可以在孔径内190滑动，其冲程为195，用来消除间隙234。油压克服弹簧198的预紧力，推动摇臂210顺时针旋转，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图3B)。当阀隙调节螺钉110随着摇臂210向上移动时，滚球175沿锥面192向内移动，从锁球活塞165的环形槽170内滚出。现在锁球活塞165可以在摇臂210的孔260内往下移，因为油压克服了弹簧177的预紧力。弹簧位于弹簧座176上。一旦锁球活塞165停靠在制动活塞160的轴肩上时，球锁紧机构被锁定在如图3B所示的伸出位置或操作位置，形成机械链接，消除了间隙234。这样，凸轮的大凸台220和小凸台232和233所产生的全部运动，都可传递到排气阀300，产生加大了的主阀升曲线和辅助阀升曲线，用于发动机的制动运作。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，因为油压很低甚至没有，锁球活塞165由弹簧177推向摇臂210内孔260的顶部。一旦锁球活塞165内的环槽170与滚球175对齐，阀隙调节螺钉110随同摇臂210在弹簧198的作用下向下运动，滚球将被调节螺钉110的锥面192向外推进环形槽170。现在球锁紧机构处于缩回位置或非操作位置，形成了凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图3A)，使得凸轮230的一部分如底部(包括小凸台232和233)被跳过，产生主阀升曲线，用于发动机的正常运作。

显而易见，本发明提供的发动机制动装置，通过机械链接机构传递发动机制动载荷，避免了先前发动机制动系统的液压传载方式所带来的大压缩和超载荷问题。因此，发动机制动期间的阀升损失将大大减小，制动活塞160的冲程和直径都可以设计得比先前液压系统更小。从而大大减小发动机制动的响应时间和转动惯量，以及由于加高了的阀升对发动机运作而造成的影响。此外，排气阀系部件之间的间隙234也更小，进一步减少了排气阀系部件不跟随的可能性。

实施例二

图5A和5B是图3A和3B所示的发动机制动装置实施例的另一种体现，在驱动机构100的基础上，添加了发动机制动重置机构150。重置机构包括一个在摇臂210的重置孔169内滑动的重置活塞166。在发动机正常运行时，重置活塞166由弹簧199偏置在重置孔169的顶部(图5A)，而弹簧199由螺钉179固定在摇臂210上(图5B)。重置活塞166和缸体之间的间距185的设计，使得重置活塞166在发动机正常运作时不会接触缸体而重置(图5A)。

有了重置机构150，图4A和4B所示的制动控制机构50不需要一个三通电磁阀51。因为重置机构也是排油机构，从制动驱动机构100排油，可用来关闭发动机制动。因此，没有必要使用排油口222，三通电磁阀51可换成一个双通电磁阀，用以开启和关闭供油口111。

在发动机制动运作时，油通过流体通道214a传递到重置活塞166顶部。油压克服弹簧199的作用力，把重置活塞166往下推向终端178(图5B)，使得油流可以通过流体通道214，流向球锁紧机构，但却不能流向排油通道167。虽然重置活塞166和缸体之间的间距185减少了，但在凸轮的小凸台232和233推动摇臂旋转时，重置活塞166不会接触缸体。只有在凸轮的大凸台220的顶部使摇臂反时针旋转时，重置活塞166才接触缸体，停止向下移动，而重置孔169将随摇臂210继续向下移动。重置活塞166将堵住流体通道214a，而将流体通道214与排油通道167接通，使驱动机构100泄压。锁球活塞165在无油压作用下，将被弹簧177推向摇臂210内孔260的顶部，松开球锁紧机构，缩回到如图5A所示的非操作位置。由于重置，与冲程195等同的阀升被失去，使加大了的主阀升曲线被截短而返回到主阀升曲线。当凸轮继续旋转并越过凸轮的大凸台220的顶部时，摇臂210将顺时针旋转，并向上逐渐远离缸体，重置活塞166在油压下，在重置孔169内相对下滑。当凸轮旋转进入大凸台220的底部或凸轮升高低于小凸台232和233的峰值时，排油通道167被堵，重置机构150被解除而不起作用。机油从流体通道214a流向流体通道214，恢复对球锁紧机构的供油。在油压下，球锁紧机构在凸轮从内基圆225旋转到小凸台232之前，重新回到伸出位置并锁紧，形成机械链接，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234。小凸台232和233的运动被传递给气阀300。因此，有了重置机构150，发动机制动运作时，由凸轮的大凸台220产生的阀升被截短变小，而小凸台232和233产生的阀升被完全保留。

图6的排气阀升曲线用以描述上述实施例。主阀升曲线220m用于发动机的正常运作，没有发动机制动重置时得到的加大了的主阀升曲线220v(包括辅助阀升曲线232v和233v)用于发动机的制动运作。发动机制动重置机构150可以导致另一种用于发动机制动运作的混合式阀升曲线。

在发动机正常运作时，由于排气阀系部件之间的间隙234(图3A和5A)，凸轮230的底部(包括小凸台232和233)被跳过，只有大凸台220的顶部传递到气阀300，产生主阀升曲线220m(图6)，与标准发动机(不带发动机制动器)的标准阀升曲线相同。主阀升曲线220m的起点为225a，终点为225b，最高阀升为220b。大凸台220产生的加大阀升曲线220v的底部220a和顶部220b的过渡点为220t。底部220a的高度232p与凸轮的小凸台232和233所产生的阀升232v和233v相同或稍大，而其顶部220b与主阀升曲线220m大致相同。

在发动机制动运作时，驱动机构100伸出，消除排气阀系部件之间的间隙234(图3B和5B)。凸轮的小凸台232和233以及大凸台220所产生的机械运动，都可以传递给排气阀300。不过，发动机制动运作的阀升曲线取决于重置机构150的有无。如果没有重置机构(图3A和3B)，那么发动机制动阀升曲线的零起点为图6所示的225d，经过制动气再循环阀升232v，其次是压缩释放制动阀升233v，然后通过底部220a与顶部220b之间的过渡点220t，向上移至重置点220r(但不重置)，经过加大了的主阀升曲线220v的顶峰220e，最后在终点225c回到阀座。

如果含有发动机制动重置机构150(图5A和5B)，那么在重置点220r之前，发动机制动阀升曲线与没有重置机构时相同(图6)，之后，气阀将从加大了的主阀升曲线220v上的重置点220r降至主阀升曲线220m上的点220s，最后在终点225b回到阀座(零终点)，比没有重置机构时的终点225c大大超前。理论上来说，重置点220r可以在过渡点220t和加大了的主阀升曲线220v的顶点220e之间的任何部位，但使重置点220r靠近顶点220e将减少机油消费和重置活塞行程。

本发明所示的发动机制动重置机构实施例，消除了先前技术(如’730专利)的缺点。首先，重置的准确时间和高度都不重要，因为重置不再像以往那样发生在制动阀升曲线233v期间(压缩冲程上死点)，而是在加大了的主阀升曲线220v的顶部220b。其次，重置活塞不受高油压或大载荷，因为发动机制动载荷不是由液压手段承担，而是由机械链接传递。重置只不过是机械链接的解耦。因此，本重置机构更可靠，更宽容尺寸误差，更容易设计和制造。

图7与其横截面图7A-A是图5A和5B所示的发动机制动装置实施例的一种扩充。在重置机构150的基础上增加了挡油机构350。挡油机构350包括挡油活塞155，由弹簧156偏置向下，关闭排油孔167a。弹簧156位于弹簧座158上，而挡油活塞155滑动式地安置在摇臂210的孔154内。挡油机构350旨在保持机油在发动机制动流体网路之内，起润滑作用。

发动机制动流体网路内可以有两种不同的油压。在发动机制动运作时，机油带着全压(例如，3.0巴)输入制动流体网路，启动驱动机构100；而在发动机正常运作时，制动流体网路内机油的油压被大大减低(例如，0.3巴)，无法启动驱动机构100、重置活塞166和挡油活塞155。然而，低压油仍然可以流经重置活塞166内的孔眼152(图7)，进入驱动机构100，起润滑作用。将机油保持在发动机制动流体网路内使得发动机的正常运作与制动运作之间的转换更快。也就是说，减少了发动机制动的响应时间。

在发动机制动运作时，重置机构150从驱动机构100内释放出来的油流有足够的压力，推动挡油活塞155向上压迫弹簧156，打开排油孔167a，使油流可以从驱动机构100，通过流体通道214、167和167a，排到体外，完成发动机制动重置过程。

实施例三

图8A和8B是本发明的发动机制动装置的另一个实施例。驱动机构100采用了一种不同的球锁紧机构。滚球175受控于驱动机构100的三个不同部件上的三个表面。第一表面是制动活塞160上的锥面。第二表面是阀隙调节螺钉110底部的平面。第三表面与球锁紧机构的位置有关。当球锁紧机构在缩回位置时，第三表面是锁球活塞165的小直径柱面(图8A)；当球锁紧机构在伸出位置时，第三表面是锁球活塞165的大直径柱面(图8B)。与前面的实施例一样，阀隙调节机构与驱动机构100综合为一体。螺钉110和滚球175之间可加一带孔垫片，以减少螺钉110尺寸。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，供给驱动机构100。油压克服弹簧198的预紧力，推动摇臂210顺时针旋转，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图8A)。当阀隙调节螺钉110随摇臂210向上移动时，滚球175沿制动活塞160上的锥面向上和向外移动。锁球活塞165也因油压作用随阀隙调节螺钉110向上移动。当滚球175移开后，锁球活塞165可以在阀隙调节螺钉110的孔内进一步上升，因为油压克服了弹簧177的预紧力。一旦锁球活塞165停靠在阀隙调节螺钉110上，球锁紧机构被锁定在如图8B所示的伸出位置或操作位置。由于消除了间隙234，凸轮230的大凸台220和小凸台232和233的运动，都传递到摇臂210。但由于发动机制动重置机构150，与间隙234高度相同的凸轮升高将从大凸台220的顶部截除。也就是说，发动机制动运作时的阀升包括由小凸台232和233产生的辅助阀升曲线，而由大凸台220所产生的加大了的主阀升曲线则被被截短变小。如果没有发动机制动重置机构，凸轮的大、小凸台的运动都传递给排气阀300，产生加大了的主阀升曲线，包括辅助阀升曲线。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，锁球活塞165受很小甚至无油压作用，被弹簧177往下推向制动活塞160(图8A和8B)。阀隙调节螺钉110内的小孔177，用以消除液压锁止，在锁球活塞165前后产生压差。一旦锁球活塞165下移碰到制动活塞160时，滚球175将沿制动活塞160上的锥面向下和向内移动，阀隙调节螺钉110与摇臂在弹簧198的推力下向下移动。此时，球锁紧机构缩回到非操作位置，形成了凸轮230和凸轮从动轮235之间的间距234(图8A)，跳过凸轮230的底部(包括小凸台232和233)，产生用于发动机正常运作的主阀升曲线。

实施例四

图9A和9B所示制动装置的驱动机构100是一种不同的球锁紧机构，它在摇臂210以内、阀桥400之上。滚球175始终受制于制动活塞160的小孔内。由于弹簧198的作用，制动活塞160通常是在摇臂210的孔190内的缩回位置。当机油压力大于弹簧198的载荷时，摇臂210上升，滚球175进入摇臂210内的环槽170，制动活塞160将从孔190内相对伸出，并被上升后的锁球活塞165锁定。为了描述方便起见，本实施例没有包括发动机制动重置机构，尽管它可以很容易地加进来。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，供给驱动机构100。油压克服弹簧198的载荷，推动摇臂210绕着摇臂轴205顺时针旋转，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图9A)。随着摇臂210上移，环槽170将与滚球175对齐。在锁球活塞165向上运动的促动下，滚球175向外移入环槽170。当凸轮230在内基圆225上时，制动活塞160顶着阀桥400，并没有移动。机油从流体通道196进入制动活塞160的底部，油压大于弹簧177的载荷。一旦滚球175移开，锁球活塞165将在活塞的孔260内向上滑动。弹簧177有一个弹簧座176，由螺钉179将其安装在摇臂210上。当锁球活塞165移到摇臂210孔190的顶部时，滚球175被锁球活塞165的大直径表面锁入环槽170，球锁紧机构处于伸出位置，如图9B所示。其伸出量或冲程195将消除间距234。这样，凸轮的大凸台220和小凸台232、233所产生的全部运动，都可传递到排气阀300，产生加大了的主阀升曲线和辅助阀升曲线，用于发动机制动运作。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，锁球活塞165受很小甚至无油压作用，被弹簧177推到制动活塞160的孔260的底部。滚球175可以向内移出环槽170，摇臂210将在弹簧198的作用力下往下移。现在球锁紧机构是在缩回位置，造成了凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图9A)，使得凸轮的一部分如底部被跳过，产生主阀升曲线，用于发动机的正常运作。

实施例五

图10A和10B所示实施例与图9A和9B的球锁紧机构相类似，只是锁球活塞165与弹簧177完全置于摇臂210的孔190之内。另外还添加了泄流孔168，在锁球活塞165前后制造压差，使其能在制动活塞160的孔260内上下移动。流体通道或泄流孔196可有可无，需要时可用来关闭发动机制动。如果没有泄流孔196，就需要三通电磁阀来关闭发动机制动。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过制动流体网路，供给驱动机构100。油压克服弹簧198的载荷，推动摇臂210向上顺时针旋转，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图10A)。摇臂210上移时，泄流孔168被打开，环槽170将与滚球175对齐。在锁球活塞165的向下促动下，滚球175向外移入环槽170。因为油压大于弹簧177的载荷，所以一旦滚球175移入环槽170，锁球活塞165将向下滑动，滚球175被锁球活塞165的大直径表面锁入环槽170。当锁球活塞165坐落在制动活塞160上时，没有机油流向泄流孔168。此时球锁紧机构处于如图10B所示的伸出位置，其伸出量或冲程195将消除间距234。这样，凸轮的大凸台220和小凸台232、233所产生的全部运动，都可传递到排气阀300。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，油压很小甚至没有。锁球活塞165被弹簧177推到孔190的顶部。这样，滚球175可以从环槽170内移出，摇臂210在弹簧198的作用力下往下移。现在球锁紧机构缩回到非操作位置，造成了凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图10A)，使得凸轮的一部分如底部(包括小凸台232和233)被跳过，产生主阀升曲线。

实施例六

图11A和11B所示实施例的发动机制动驱动机构100含有置于摇臂210内的耦合机构123，其细节如图11C和11D所示。三个活塞或柱塞164a、164b和164c滑动式地置于三个套筒163a、163b和163c的孔183a、183b和183c内。套筒163b固定在制动活塞160内，而套筒163a和163c固定在摇臂210内。套筒163a和163b的一端带有一个跨半圆的切口或台阶138a和138b(图11C)，便于两套筒的对齐(图11B和图11D)。此外，套筒163a的台阶138a伸入摇臂210的孔190内，与制动活塞160上的导向切槽138匹配。

发动机正常运作时，控制机构50关闭(图4B)，驱动机构100受很小甚至无油压作用。弹簧177通过在套筒163a内滑动的弹簧座178b，将柱塞164a、164b和164c往右偏置在套筒163c上。柱塞164a和164b完全位于套筒163b内，可以随着制动活塞160在孔190内向上移到非操作位置(图11A)。制动活塞160抵达孔190顶部的冲程为195，与制动凸台232和233的高度(或凸轮230与从动轮235之间的间隙234)相对应。凸轮230底部(包括制动凸台232和233)的运动，不会传递给排气阀300，而是被制动活塞160在摇臂210内的相对运动吸收。只有大凸台220顶部的运动被传递到排气阀300，产生发动机正常运作的主阀升曲线。

当凸轮230处于内基圆225上时，弹簧177a将制动活塞160推向阀桥400。制动活塞160通过其上的套筒163b的台阶138b停靠在固定于摇臂210内的套筒163a的台阶138a上。此时，所有套筒和柱塞水平对齐(图11B和图11D)。当控制机构50打开时(图4A)，油供给驱动机构100。油压克服弹簧177的载荷，往左推动柱塞164a、164b和164c，通过弹簧座178b停靠在套筒163a上(图11D)。此时，活塞耦合机构123处于耦合状态，制动活塞160不能在摇臂210的孔190内上移，而是锁定在图11B所示的操作位置，通过活塞耦合机构123形成机械链接。凸轮230的大、小凸台的全部运动，都被传递到排气阀300，产生加大了的制动阀升曲线。

实施例七

图12A和12B所示的发动机制动装置实施例是的图11A和11B所示实施例的演变和推广。位于摇臂210顶部215的弹簧198将摇臂210以及制动活塞160偏置在阀桥400上，形成在凸轮230和从动轮235之间的间隙234(图12A)。在不需要发动机制动，也就是当驱动机构100处于非操作位置时，凸轮的一部分如底部(包括小制动凸台232和233)的运动将被跳过，只有大凸台220顶部的运动被传递到排气阀300，产生发动机正常运作的主阀升曲线。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过制动流体网路，流向制动活塞160的顶部。制动流体网路还包括套筒163c周围的流体通道217、制动活塞160内的流体通道113、套筒163b内的孔197o、柱塞164b上的环槽197g(图12C)和制动活塞160内的孔197(图12A)。油压克服弹簧198的预紧力，往上推动摇臂210顺时针旋转。当套筒163a的台阶138a停靠在套筒163b的台阶138b上时，摇臂210停止向上运动。制动活塞160在摇臂210内的冲程为195，将消除凸轮230与从动轮235之间的间隙234。此时，所有套筒和柱塞水平对齐(图12B和图12D)。油压克服弹簧177的载荷，往左推动柱塞164a、164b和164c，通过弹簧座178b停靠在套筒163a上(图12D)。此时，活塞耦合机构123处于耦合状态，制动活塞160不能在摇臂210的孔190内上移，而是锁定在图12B所示的操作位置，通过活塞耦合机构123形成机械链接。凸轮230的大、小凸台的运动，都被传递到排气阀300，产生加大了的制动阀升曲线。

如果驱动机构100被重置或关闭，由于制动活塞160上的油孔197o被柱塞164b挡住了(图12B)，柱塞164c上的油压将比制动活塞160上的油压下降得快得多。保持制动活塞160上有更高的油压，使得套筒163a的台阶138a停靠在套筒163b的台阶138b上，减少了柱塞的滑动阻力。弹簧177的作用力将足以推动它们向右，解除耦合。此时，柱塞164b上的环槽197g和套筒163b内的孔197o对齐，制动活塞160上的油被排出，回到如图12A所示的非操作位置。

实施例八

图13A和13B所示实施例与图9A和9B的发动机制动装置相类似，只是驱动机构100集成于阀桥400内，而不是在摇臂210内。另外重置机构150为驱动机构100的一部分，包括锁球活塞165和位于气缸500上的重置终端182。因此，锁球活塞165也就是重置活塞，位于制动活塞160的孔260之内、重置终端182之上。阀隙调节系统含有调节螺钉110，由螺帽105固定在摇臂210上。

在正常发动机运作或不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4b)，驱动机构100受低油压或无油压作用。弹簧198使摇臂210顶着制动活塞160偏置在阀桥400上，驱动机构100处于非操作位置，造成了凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图13A)。凸轮230的一部分如底部，包括小凸台232和233，由于间隙234而被跳过，只有大凸台220的顶部被传送给排气阀300，产生主阀升曲线。与此同时，锁球活塞165由弹簧177r偏置向上(弹簧177r由螺钉179固定在阀桥400上)，在锁球活塞165和重置终端182之间形成一间距185。间距185的设计使得锁球活塞165在发动机正常运作时不会触及重置终端182。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，流到制动活塞160的下面(图13A和图13B)。制动流体网路包括阀隙调节螺钉110内的流体通道115，制动活塞160顶部的孔口197和锁球活塞165内的流体通道196。油压克服弹簧198的预紧力，推动制动活塞160以及摇臂210上移。摇臂210绕着摇臂轴205顺时针旋转，消除凸轮230和凸轮从动轮235之间的间隙234(图13A)。当制动活塞160在阀桥400的孔190内向上滑动时，滚球175将与阀桥400内的环槽170对齐并向外移入环槽170。因为机油压力大于弹簧177r的预紧力，使得锁球活塞165向下移到阀桥400的孔190的底部，滚球175被锁球活塞165的大直径表面锁入环槽170，球锁紧机构处于伸出位置或操作位置，其冲程195将消除间隙234，如图13B所示。这样，凸轮的大凸台220和小凸台232、233所产生的全部运动，都可传递到摇臂210，但不一定都能传递到排气阀300，因为发动机制动重置机构150的缘故。

当制动活塞160和阀桥400由凸轮的大凸台220往下移时，落座后的锁球活塞165(图13B)将触及重置终端182，因为间隙185小于阀桥400的最大行程。锁球活塞165由重置终端182从其座位上推开，在制动活塞160的孔260内作相对向上运动，松开球锁紧机构，使其从操作位置缩回到非操作位置。制动活塞160落回到阀桥400的孔190的底部，与间隙195相同的阀升将被截去或丢失，使得加大了的主阀升曲线切换到主阀升曲线。当凸轮230转过大凸台220的顶峰后，摇臂210将顺时针旋转，制动活塞160和阀桥400上升，锁球活塞165将与重置终端182分开。当凸轮升高进入大凸台220的底部或低于小凸台232和233的峰值时，制动活塞160由于油压作用在阀桥400内上升，而锁球活塞165则下降。球锁紧机构在凸轮230从内基圆225旋转到小凸台232和233之前，再次伸出到操作位置并锁紧。因此，有了重置机构150，发动机制动运作时，由凸轮的大凸台220产生的阀升被截短变小，而小凸台232和233产生的阀升被完全保留。

上述发动机制动重置机构150可以没有重置弹簧177r，因为重置终端182可以将锁球活塞165从座位上顶开，重置和关闭驱动机构100。锁球活塞165离开座位时，机油将从活塞与阀桥400的孔450之间流出。如果不需要重置机构150，只需将重置终端182拿掉。此时，凸轮的大、小凸台所产生的运动，都可传递到排气阀300，产生加大了的主阀升曲线和辅助阀升曲线。不过，没有重置终端182，就必须使用重置弹簧177r来松开球锁紧机构和关闭发动机制动。还可使用可变重置终端。比如，重置终端182可以被驱动，产生可变重置间距185和重置阀升曲线。重置终端182也可以装在弹簧上。弹簧力足够大以便重置球锁紧机构，但足够小，避免由于间距185的误差所造成的硬碰撞而损害发动机。

实施例九

图14A和14B所示实施例是将驱动机构100集成到阀桥400内的另一种体现。该制动驱动机构100与图8A和8B所示的球锁紧机构相类似。滚球175受制于驱动机构100的三个不同部件上的三个表面。第一表面是制动活塞160上的锥面192，制动活塞160可以在阀桥400的大孔190内滑动。第二表面是阀桥400的大孔190的底平面。第三表面是锁球活塞或柱塞165的外径表面。锁球活塞165被滑动式地安置在阀桥400的小孔450内。发动机制动重置机构150含有锁球活塞165和位于发动机缸盖500上的重置终端182。因此，锁球活塞165也就是重置活塞。

本实施例的制动运作与重置机理与图13A和13B所示的实施例几乎相同，在此不再详述。

实施例十

图15所示的发动机制动装置实施例处于“关闭”或非操作位置，是本发明的又一种体现。驱动机构100包括制动专用排气阀致动器200b和集成于排气阀系内的滑动机构。滑动机构的制动活塞160位于阀桥400内，可以在非操作位置和操作位置之间滑动。与发动机制动操作位置相应的操作表面140位于制动活塞160上；而与发动机正常运作的非操作位置相应的非操作表面145则位于阀桥400上。非操作表面145与象足垫114b之间有一间隙234。该间隙234不小于非操作表面145和操作表面140之间的高度130。通常，制动活塞160由弹簧177a偏置在如图15所示的非操作位置。弹簧177a的一端在活塞160上，而另一端在弹簧座178b上。弹簧座178b由螺钉179固定在阀桥400上，也是限制制动活塞160运动的终端。

制动专用排气阀致动器200b包括制动凸轮230b，凸轮从动轮235b、摇臂210b、阀隙调节螺钉110b和象足垫114b。阀隙调节螺钉110b由螺帽105b固定在制动摇臂210b上。凸轮230b只含有位于内基圆225b上的小凸台232和233，用于发动机制动。标准凸轮230r则只含有位于内基圆225上的标准凸台220r，产生主阀升曲线，用于正常的发动机运作。这里，发动机制动时只打开一个排气阀300a。因此，制动气阀系由排气阀300a和专用排气阀致动器200b组成。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，进入阀桥400内的压力腔425(图15)。油压克服弹簧177a的预紧力，将阀桥孔415内的制动活塞160从非操作位置向外推出到操作位置，停靠在弹簧座178b的终端面上。操作表面140被移到了象足垫114b之下。现在，活塞160完全伸出到操作位置并机械式地锁紧，消除了间隙234。制动凸轮230b的小凸台232和233所产生的运动就通过活塞160和阀桥400传递到排气阀300a，因此，所谓“机械式地锁紧”意味着机械链接，而不是先前发动机制动系统采用的液压链接。凸轮运动的全部，包括制动凸轮230b和标准凸轮230r的运动，都传递到排气阀300a和300b，产生发动机制动。

在正常发动机运作或不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，压力腔425内无油压或油压很低，制动活塞160被弹簧177a推回到阀桥孔415内的非操作位置(图15)，与制动专用排气阀致动器200b(象足114b)分离。制动摇臂210b被弹簧198b偏置在制动凸轮230b上，与阀桥400上的非操作表面145分开，形成如图15所示的间隙234。凸轮运动的-部分，也就是小凸台232和233的运动被跳过。驱动机构100处于非操作位置，不参与由标准凸轮230r产生的发动机正常运作。

图15所示阀桥内的泄流孔418可有可无，需要时可作为泄流机构的一部分，用来排油，更快地关闭发动机制动，甚至消除图4A和图4B所示的泄流孔222，用一双通电磁阀取代三通电磁阀51。另外，还可以加装一个弹簧，比如说，在摇臂210的上表面215处，使摇臂210偏置在阀桥400上，更好地密封从摇臂210内的通道214到阀桥400内的通道410之间的油流。

图15所示的实施例可以被修改和变动而不脱离本发明的范围。举例来说，操作表面140可以不是圆柱面，而是平面，而且活塞160的运动可以是导向式的，等等。甚至可以把操作表面140和非操作表面145都放在制动活塞160上。同样，制动凸轮230b可以使用标准凸轮230的凸轮轴，也可以使用附加的凸轮轴；制动摇臂210b可以使用标准摇臂210的摇臂轴205，也可以使用附加的摇臂轴205b。弹簧198b可以不用压缩弹簧，而用其它的弹簧，比如叶片弹簧或扭转弹簧。

实施例十一

图16所示实施例与图15的发动机制动装置相类似，只是制动活塞160集成于摇臂210内，因而制动时打开两个排气阀300a和300b。制动活塞160的结构和安装也不一样。与操作位置相应的第一表面140和与非操作位置相应的第二表面145为制动活塞160上的两切面，其高差为130。制动活塞160由制动弹簧177a偏置在孔216内的非操作位置。制动弹簧177a的一端位于固定在制动活塞160上的弹簧座176上，而另一端则位于可以在孔183内滑动的弹簧座178b上。弹簧座178b停靠在固定于摇臂210内的柱销142上。制动活塞160的孔183上有一轴向切槽137，其宽度略大于柱销直径。柱销142与切槽137的组合，对制动活塞160形成一种运动限制机构和抗旋转机构或导向机构。柱销142与切槽137的两端面控制制动活塞160的冲程(轴向运动)，而柱销142与切槽137的两侧面阻止制动活塞160的转动，使得第一表面140和第二表面145始终朝上，面向象足垫114b。

本实施例的制动操作与图15的发动机制动装置几乎相同，在此不再细说。

实施例十二

图17所示的发动机制动装置实施例处于“打开”或操作位置，是图16所示实施例的一种演变。图16的制动专用排气阀致动器200b被一安装在发动机上的制动箱125取代。因此，本实施例不是压缩释放型制动，而是泄气型制动。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，进入摇臂210的孔216内。当凸轮230推动摇臂210将气阀300打开时，制动活塞160随着摇臂210下移，离开制动阀隙调节螺钉110b。油压克服制动弹簧177的预紧力，将制动活塞160从孔216内的非操作位置向外推到如图17所示的操作位置。制动活塞160停靠在固定于摇臂210内的柱销142上，操作表面140移到了阀隙调节螺钉110b的下面。当凸轮230转过凸台220r的最高点后，制动活塞160随着摇臂210向上移向阀隙调节螺钉110b。由于操作表面140与非操作表面145之间的高差130，当操作表面140顶靠阀隙调节螺钉110b时，气阀300无法返回阀座320，而是被顶开，产生发动机泄气制动。阀的开量330大约为0.4到2.0毫米，比气阀的正常开量(大于10毫米)小得多。与气阀的开量330相对应，凸轮230与凸轮从动轮235之间有一间隙234，因为摇臂210也因制动活塞160顶靠在阀隙调节螺钉110b上而不能回到其最高位。由此可见，排气阀致动器200没有承担制动载荷。制动载荷通过阀隙调节螺钉110b，传给了安装在发动机上的制动箱125。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，油压很小甚至没有。制动弹簧177a将制动活塞160从图17所示的操作位置推回孔216内的非操作位置。非操作表面145移到阀隙调节螺钉110b的下面，两者之间的间隙为正常阀隙。在整个凸轮230的旋转周期内，制动活塞160都不会接触阀隙调节螺钉110b。制动驱动机构100不起作用，发动机恢复其正常运作。

实施例十三

图18所示的发动机制动装置实施例处于“关闭”或非操作位置，是图15所示实施例的一种演变。首先，图15的制动专用排气阀致动器200b被集成于现有的排气阀致动器200内。制动凸轮230b与标准凸轮230r合并为一新的凸轮230。新凸轮230含有制动小凸台232和233以及加大了的主凸台(简称加大凸台)220。加大凸台220的底部与小凸台232和233的高度相当，而顶部则与标准主凸台220r大致相同。其次，阀隙调节螺钉110与调节活塞112之间有一压缩弹簧198e，用于防止气阀系部件的不跟随。其它形式的弹簧，如叶片弹簧、扭转弹簧等，都可使用；弹簧198e的位置也可以不同，只要能达相同目的即可。还有，阀隙调节螺钉110与调节活塞112之间设有一间隙234，使得在发动机正常运作时，跳过制动小凸台232和233以及加大凸台220的底部，只将加大凸台220的顶部传递给排气阀300，产生主排气阀升曲线220m。

本实施例的制动操作与图15的发动机制动装置很相似，在此只说明其不同的地方。制动排气阀(制动阀)300a由加大凸台220的底部通过制动阀隙调节螺钉110b和象足114b先打开，非制动阀300b由加大凸台220的顶部通过标准阀隙调节螺钉110和象足114后打开(因为间隙234的缘故)。同样原因，制动阀300a会后关闭，而非制动阀300b先关闭。因此，阀桥400会微微倾斜，当标准阀隙调节螺钉110和象足114推动阀桥400打开双阀300a和300b时，产生不平衡载荷。在发桥400与排气阀300之间加入万向垫430，将缓解不平衡载荷对排气阀300的影响。此外，制动载荷将通过制动阀隙调节螺钉110b和象足114b，传给摇臂210和凸轮230。由于没有重置机构，本实施例制动时产生加大了的制动阀升曲线。

实施例十四

图19A和19B所示的发动机制动装置处于“关”和“开”的位置，是本发明的又一个实施例。该装置采用的是标准排气凸轮230r，为开单阀的泄气型制动。与图10A和10B中相似的球锁紧机构被滑动式地安置在发桥400之内、制动象足114b之下。

当需要发动机制动时，控制机构50打开(图4A)，机油通过发动机制动流体网路，流向驱动机构100。油压克服制动弹簧177a的预紧力，将制动活塞160以及锁球活塞165往上推向象足垫114b。当凸轮230推动摇臂210将气阀300打开时，制动活塞160随着摇臂210下移，进一步离开象足垫114b。在凸轮230转到大凸台220最高点之前，制动活塞160已完全升出到图19B所示的操作位置，停靠在卡环176上。其冲程为195，比图19A所示的制动阀隙132大。在此上升过程当中，含于制动活塞160孔内的滚球175与阀桥400内的环槽170平齐并滚入其内。在滚球175进入环槽170后，锁球活塞165因油压克服弹簧177的预紧力而向上移动，其大直径表面将滚球175锁定在环槽170内，形成制动活塞160与阀桥400之间的机械链接(图19B)。此时，球锁紧机构处于操作位置。当凸轮230转过凸台220r的最高点后，制动活塞160随着摇臂210以及排气阀300向上移向象足垫114b。但是，制动气阀300a无法返回阀座320，而是由所述机械链接顶开，产生发动机泄气制动。阀的开量330为制动活塞160的冲程195与制动阀隙132之差。

当不需要发动机制动时，控制机构50关闭(图4B)，油压很小甚至没有。弹簧177将锁球活塞165往下推。滚球175从阀桥400内的环槽170内移出。制动活塞160被弹簧177a往下推回非操作位置，与象足垫114b分离(图19A)。制动驱动机构100与发动机运作分离。锁球活塞165上的孔196可有可无，需要时可以和制动活塞160上的孔197一起，代替三通阀的排油孔222(图4B)泄流。

实施例十五

图20为另一个发动机制动装置实施例在“开”位的示意凸。该实施例将图18以及图19A和19B所示实施例的某些功能综合于一体。比如说，它采用了图18中同样的制动凸轮230，其中包含了小的制动凸台232和233以及加大了的排气凸台220。它也采纳了与图19A和19B中相同的球锁紧机构。本实施例的新功能来自于其制动重置机构150，与驱动机构100综合在一起。阀隙调节活塞112也是制动重置活塞，而球锁紧机构上的泄流孔196和197也用作重置泄流通道。

在发动机制动时，油压克服弹簧177a的载荷，将球锁紧机构从阀桥400的活塞孔190内推出并锁紧到如图20所示的操作位置，在发桥400与制动活塞160之间形成机械链接。制动活塞160与象足垫114b之间的阀隙132比标准的排气阀隙稍大。凸轮230的小凸台232和233通过制动象足垫114b，推动制动活塞160、阀桥400、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112与阀隙调节螺钉110之间的间隙234，小凸台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转到加大凸台220时，排气阀致动器200克服弹簧198e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。制动活塞160底下的流体将在大凸台220抵达最高点之前，从泄流通道196和197释放出去。失去油压作用的锁球活塞165被弹簧177推下，球锁紧机构松开，制动活塞160从操作位置缩回到非操作位置，进一步离开象足垫114b。摇臂210推动重置活塞112与阀桥400，使排气阀300a和300b同时返回阀座320关闭。摇臂210继续反时针上移，与重置活塞112分开，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20所示的“开”位，整个制动周期重新开始。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。

实施例十六

图21所示的发动机制动装置实施例处于“开”位，是图20所示实施例的演变。两者的区别在于制动重置机构150。添加的重置活塞166滑动式地安置在阀桥400内，位于象足垫114的下方。锁球活塞165上的泄流孔196被位于阀桥400内的泄流通道167取代。弹簧198将排气阀致动器200随同重置活塞166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4A)。流体通过制动流体网路，包括重置活塞166内的流体通道197r，进入阀桥400。油压克服弹簧198和177a的载荷，将重置活塞166和球锁紧机构往上推出阀桥400到如图21所示的操作位置。重置活塞166的冲程为234r，消除了在非操作位置时凸轮230与从动轮235之间的间隙。制动活塞160的冲程为195，消除了在非操作位置时与象足垫114b之间的间隙。制动活塞160由滚球175和锁球活塞165锁定在发桥400上，形成机械链接。当凸轮230转动时，小凸台232和233通过制动阀致动器的象足垫114b，推动制动活塞160、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166与阀桥400之间的间隙234r，小凸台232和233的运动无法通过排气阀致动器200传递到阀桥400。因此，非制动阀300b处于关闭状态。阀桥400处于微倾斜状态。

当凸轮230转到加大凸台220时，排气阀致动器200将重置活塞166推入阀桥400，打开重置泄流通道167，消除重置活塞166与阀桥400之间的间隙234r。由于重置活塞166的泄流行程131小于其冲程234r，泄流通道167先打开，供油通道412后关闭。一旦停油并泄流，锁球活塞165上的油压下降，被弹簧177推下，球锁紧机构松开。打开的制动气阀300a将阀桥400推向制动活塞160，返回阀座320关闭，阀桥400恢复到水平位置。加大凸台220的顶部推动重置活塞166和阀桥400，同时打开和关闭排气阀300a和300b，产生重置阀升曲线。在气阀300a和300b同时返回阀座320后，重置活塞166在油压作用下，克服弹簧198的作用力，向上推动排气阀致动器200。而阀桥400则在油压作用下，在万向垫430和排气阀300上保持不动。因此，重置活塞166在阀桥400内的向上移动将重新打开流体通道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到操作位置。发动机制动装置回到如图21所示的“开”位，整个制动周期重新开始。

因此，制动重置机构150减少甚至消除了阀桥400的倾斜和对排气阀300的不平衡载荷，也使得制动阀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4B)，油压很小甚至没有。重置活塞166由弹簧198推入阀桥400，打开泄流通道167，关闭流体通道412，球锁紧机构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不起作用(分离)。摇臂210也在弹簧198的作用下，随着重置活塞166偏置在阀桥400上，将重置活塞166与阀桥400之间的间隙234r移到了凸轮230和从动轮235之间。这样，小凸台232和233被越过，而加大凸台220顶部的运动，通过排气阀致动器200、重置活塞166、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。

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.可安装在不同类型的发动机上；

2.大大减少了发动机制动的反应(开和关)时间；

3.发动机制动载荷由机械链接机构传递，避免了先前发动机制动系统由液压承载方式所带来的大压缩和超载荷问题；

4.不会象某些现有发动机制动系统那样对阀门或阀桥造成不对称载荷；

5.具有更少的部件，减少了复杂性，并降低了成本；

6.带有制动阀隙调节机构，减少了发动机制动部件的制造公差要求；

7.结构简单，运行可靠，不受外界扰动，并能在所有机速下有效工作；

8.不影响发动机的正常运作性能(效率和废气排放)。

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，这里显示的发动机制动装置，不但可用于顶置式凸轮发动机，也可用于推杆/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，也可用于气阀提前关闭、废气再循环和巡航控制等。

此外，驱动机构100可以集成到气阀系的其他部件，也可以由其它控制机构来控制，如专用液压系统，共轨系统，以及气动系统。这里显示的机械链接机构，也可以是楔型或锥型机构，滑动机构，或伸缩机构等。此外，滑柱式控制阀51可以用提升式控制阀来代替。

还有，图6所示的阀升曲线可以变化。比如说，制动气再循环阀升凸台232v、压缩释放制动阀升凸台233v、以及加大了的主阀升凸台220v可以相互分离，也可以彼此相接，变为部分周期泄气制动阀升曲线。其阀升在整个压缩冲程中基本不变，而在进气冲程的大部分期间阀升为零。合并后的单一恒高小凸台，还可与大凸台220相连接。

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

Claims (10)

1.带有机械链接的集成式发动机制动装置，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)的一部分或全部集成于发动机排气阀系的一个或更多部件内；所述驱动机构(100)含有非操作位置(0)和操作位置(1)，在非操作位置(0)，驱动机构(100)缩回，与发动机正常运作(20)分离；在操作位置(1)，驱动机构(100)伸出，形成机械链接，打开至少一个发动机排气阀(300a或300)，产生发动机制动运作(10)；及

1.2)使上述驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)，用以实现在发动机正常运作(20)和发动机制动运作(10)之间的转换。

2.如权利要求1所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：所述发动机包括一个凸轮(230)，所述凸轮(230)含有加大凸台(220)和至少一个小凸台(232和233)；所述加大凸台(220)生成的加大阀升曲线(220v)由底部(220a)和顶部(220b)组成；底部(220a)与小凸台(232和233)生成的辅助阀升曲线(232v和233v)大约同高，而顶部(220b)则与发动机标准凸轮(230r)的标准凸台(220r)生成的标准阀升曲线(220m)大致相同。

3.如权利要求1和2所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：还包括用于修改加大阀升曲线(220v)的重置机构(150)，所述重置机构(150)的设计使得：

3.1)在加大阀升曲线(220v)的顶部(220b)期间，重置机构(150)与驱动机构(100)接通，使驱动机构(100)从伸出位置变为缩回位置，将加大阀升曲线(220v)重置到标准阀升曲线(220m)；及

3.2)在加大阀升曲线(220v)的底部(220a)期间，重置机构(150)与驱动机构(100)分离，使驱动机构(100)从缩回位置回到伸出位置，将小凸台(232和233)的运动传递给排气阀(300a或300)，产生辅助阀升曲线(232v和233v)。

4.如权利要求1所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：所述发动机包括一个标准凸轮(230r)和一个专用凸轮(230b)；所述标准凸轮(230r)含有标准凸台(220r)，产生用于发动机正常运作(20)的标准阀升曲线(220m)；所述专用凸轮(230b)含有至少一个小凸台(232和233)，产生用于发动机制动运作(10)的辅助阀升曲线(232v和233v)。

5.如权利要求1所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：所述集成有驱动机构(100)部件的发动机排气阀系部件包括摇臂(210)。

6.如权利要求1所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：所述集成有驱动机构(100)部件的发动机排气阀系部件包括阀桥(400)。

7.如权利要求1所述的带有机械链接的集成式发动机制动装置，其特征在于：所述驱动机构(100)包括机械链接机构，所述机械链接机构至少包括下述机构中的一种：

7.1)含有滚球(175)、锁球活塞(165)和制动活塞(160)的球锁紧机构；所述球锁紧机构集成于发动机排气阀系的一个部件内，可以在操作位置(1)和非操作位置(0)之间运动；在所述操作位置(1)，球锁紧机构伸出并被锁定在被集成的排气阀系部件上，形成机械链接，传递发动机制动运作(10)的运动和载荷；在所述非操作位置(0)，球锁紧机构被推回到没有锁紧的状态，解除机械链接，使得凸轮(230)底部的运动被跳过；

7.2)含有制动活塞(160)的滑动机构，所述制动活塞(160)可以在发动机排气阀系的一个部件内的非操作位置(0)和操作位置(1)之间滑动；在所述非操作位置(0)，驱动机构(100)与排气阀(300a或300)分离；在所述操作位置(1)，驱动机构(100)打开排气阀(300a或300)；非操作位置(0)与操作位置(1)之间有一高差(130)，所述高差(130)决定上述排气阀的打开量；及

7.3)含有柱塞(164a、164b和164c)、套筒(163a、163b和163c)、制动活塞(160)和弹簧手段(177和177a)的耦合机构，所述耦合机构集成于发动机排气阀系的一个部件内，有耦合和非耦合两种状态；在耦合状态，制动活塞(160)伸出并锁定在被集成的排气阀系部件上，形成机械链接，传递发动机制动运作(10)的运动和载荷；在非耦合状态，耦合机构解耦，制动活塞(160)在被集成的排气阀系部件内可以作相对运动，使得凸轮(230)底部的运动被跳过。

8.用来改变发动机气阀运动的方法，由下述步骤组成：

8.1)提供驱动机构(100)，所述驱动机构(100)的一部分或全部集成于发动机气阀系的一个或更多部件内；所述驱动机构(100)含有非操作位置(0)和操作位置(1)，在非操作位置(0)，驱动机构(100)缩回，在操作位置(1)，驱动机构(100)伸出；

8.2)提供使驱动机构(100)在非操作位置(0)和操作位置(1)之间运动的控制机构(50)；

8.3)打开控制机构(50)；

8.4)推动驱动机构(100)从非操作位置(0)到操作位置(1)，形成机械链接；及

8.5)将发动机凸轮运动的全部传递给发动机的气阀(300a或300)。

9.如权利要求8所述的用来改变发动机气阀运动的方法，还包括下述步骤：

9.1)关闭控制机构(50)；

9.2)推动驱动机构(100)从操作位置(1)到非操作位置(0)，解除机械链接；及

9.3)跳过凸轮运动的一部分，将凸轮运动的另一部分传递给气阀(300a或300)。

10.如权利要求8所述的用来改变发动机气阀运动的方法，还包括下述步骤：

10.1)提供重置机构(150)，用于修改由凸轮(230)产生的阀升曲线(220v)；

10.2)当阀升进入阀升曲线(220v)的顶部(220b)后，接通所述重置机构(150)；

10.3)松开驱动机构(100)，使其从操作位置(1)缩回到非操作位置(0)；

10.4)重置阀升曲线(220v)，使其变小；

10.5)当阀升返回到阀升曲线(220v)的底部(220a)时，解除所述重置机构(150)；

10.6)驱动机构(100)从非操作位置(0)伸出到操作位置(1)，形成机械链接；及

10.7)传递凸轮(230)底部的运动给气阀(300a或300)。

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