CN102650224A - 集成式的泄气型发动机制动方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种集成式的泄气型发动机制动方法，在制动控制机构的排气制动器关闭时，发动机的排气背压升高，内排气门在进气冲程末期反跳向下打开，阀桥内的制动活塞跟进到操作位置，将内排气门保持小量恒开，产生发动机泄气制动，当发动机凸轮驱动阀桥打开排气门时，集成在摇臂内的支撑机构与阀桥分开，打开阀桥内的卸流通道，制动活塞缩回到非操作位置。实现该方法的装置，包括制动驱动机构和制动控制机构，制动驱动机构包括制动活塞、活塞限位机构、供油机构、卸油机构和支撑机构，制动活塞位于阀桥的活塞孔内，卸油机构含有阀桥内的卸流通道，支撑机构可调式地集成在摇臂内，下面紧靠阀桥，封闭卸流通道，本发明制动原理简单，结构紧凑，安装和调整方便。

Description

集成式的泄气型发动机制动方法和装置

技术领域：

本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机的气门驱动领域，特别是一种集成式的泄气型发动机制动方法和装置。

背景技术：

发动机制动技术可以分为缸内制动和缸外制动。发动机的缸内制动只需将发动机暂时转换为压缩机。转换过程中切断燃油，在发动机活塞压缩冲程接近结束时打开排气门，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，减缓车辆的速度。

发动机的缸外制动技术早在1956年就有了(见美国专利号2730090)，是在发动机的排气管内使用限流装置，如排气蝶阀，升高发动机的排气背压，使得发动机在排气冲程当中发动机活塞上的阻力增大，产生发动机制动。发动机的缸外制动又叫排气制动，排气蝶阀或其它排气限流装置又叫排气制动器。

发动机的缸内制动又可以分为压缩释放型制动和泄气型制动。发动机的压缩释放型制动在发动机活塞压缩冲程接近结束时打开排气门，在压缩冲程结束后(膨胀或做功冲程初期，排气门正常开启之前)关闭排气门。压缩释放型制动器的一个先例由康明斯(Cummins)于1965年在美国专利号3220392披露。制动系统经过液压回路将机械输入传递到要打开的排气门。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，比如说发动机喷油凸轮的运动或相邻排气凸轮的运动。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门上，产生发动机制动运作的气门运动。

发动机的泄气型制动是排气门除了正常的开启，还在部分周期内保持小量恒开(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)保持小量恒开(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门。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。

发动机全周期泄气制动系统的一个先例由缪尔(Muir)于1970年在美国专利第3525317号公开。该制动系统将发动机制动分为三档。第一档是发动机和车辆各运动部件造成的摩擦损失而产生的制动。第二档是将发动机的排气门保持连续小量恒开而产生的全周期泄气制动。第三档是在第二档的全周期泄气制动的基础上增加排气蝶阀，产生联合制动。

德国曼(M1N)于1992年在美国专利第5086738号公开了发动机部分周期泄气制动系统。发动机制动时排气门在发动机进气冲程快结束时微量打开，然后在整个压缩冲程内保持恒开，最后在膨胀或做功冲程的初期关闭。

发动机泄气型制动器一般与发动机排气制动器(如排气蝶阀)联合使用，形成联合制动。使用排气蝶阀或其它排气限流装置使排气背压升高有可能导致排气门反跳或浮动(浮阀)。发动机行业一般对浮阀不赞成，因为浮阀时排气门的开启和关闭不是由凸轮驱动的，气门的落座速度无法控制。太大的气门落座速度有可能损坏发动机。然而，加拿大的PacBrake于1989年在美国专利第4848289号公开了使用排气制动器提高排气背压导致浮阀的制动方法，认为高排气背压浮阀有助于压缩释放型发动机制动。

瑞典的沃尔沃(Volvo)于1992年在美国专利第5146890号公开了一种压缩释放型发动机制动与排气制动器一起使用的联合制动方法。其中发动机的制动凸轮除了压缩释放制动凸台外，增加了排气再循环(EGR)凸台。这样，排气门在进气冲程下止点附近打开，由排气制动器产生的高背压尾气(制动时为空气)，从排气管内反充发动机汽缸，增加压缩制动功率。

德国曼(M1N)于1997年在美国专利第5692469号公开了一种利用排气制动器提高排气背压导致浮阀进而开启泄气制动器的装置和方法。当排气背压足够高时，排气门在进气冲程临近结束时浮开或反跳。在该排气门浮动其间，用一制动装置对其进行干预，也就是在浮开的排气门关闭之前，通过一个油压控制的活塞将其截住，阻止它关闭，让它保持小量恒开，产生部分周期泄气制动(排气门在排气冲程后关闭)。该制动系统是用于每缸单排气门的发动机。2006年，德国曼(M1N)(美国专利第7013867号，中国专利第200310123153.7号)将上述技术扩展到每缸双排气门的发动机。

德国曼(M1N)的上述泄气型发动机制动系统的可靠性和耐久性面临着很多问题，因为它依赖于制动排气门的间歇开放或浮动，这无论在时间和大小上都是不一致的。众所周知，排气门的浮动高度依赖于排气背压，而排气背压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，排气门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，因为发动机大多是使用在这样的速度。此外，过高的排气背压不仅浮动被制动的排气门(外气门)，同时也浮动不制动的排气门(内气门)。内气门的落座速度将太大，影响发动机的可靠性和耐久性。还有，该泄气型发动机制动器需要一个额外的托架，用于承受制动载荷以及为发动机制动卸油。这一额外的托架(支撑机构)与发动机的排气门驱动系统分开，给发动机的设计带来困难。不仅安装和调试不方便，还有可能增加发动机的高度和重量。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种集成式的泄气型发动机制动方法，所述的这种集成式的泄气型发动机制动方法要解决现有技术中泄气型发动机制动技术存在的可靠性和耐久性不好、安装和调试不方便以及增加发动机高度和重量等技术问题。

本发明的这种集成式的泄气型发动机制动方法，包括一个利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程，所述的制动控制机构包括排气制动器，所述的阀桥中设置有一条卸流通道和一个活塞孔，所述的活塞孔内设置有一个制动活塞，所述的制动活塞在所述的活塞孔内具有一个非操作位置和一个操作位置，所述的摇臂内集成有一个支撑机构，所述的支撑机构的下面靠紧阀桥并封闭阀桥中的卸流通道，其特征在于：在所述的利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程中，利用所述的排气制动器限制发动机排气管内气流，提高发动机排气管内的排气背压，在凸轮处于内基圆位置、发动机的汽缸活塞靠近进气冲程的末期时，利用所述的排气背压使所述的内排气门向下移动并在内排气门与发动机的缸体阀座之间产生一个间隙，所述的制动活塞在阀桥中活塞孔内跟随内排气门向下从非操作位置伸出并锁定到操作位置，将内排气门的位置及所述的间隙保持，在凸轮从内基圆转向常规排气凸台时，利用所述的摇臂将凸轮的运动传递到阀桥，驱动阀桥向下移动并使阀桥与集成在摇臂内的支撑机构分开，打开阀桥中的卸流通道卸流，，制动活塞在阀桥内缩回到非操作位置，在凸轮继续驱动阀桥向下运动时，阀桥将发动机的内排气门和外排气门打开，在凸轮转过常规排气凸台回到内基圆上时，内排气门和外排气门关闭，摇臂和阀桥复位，集成在摇臂内的支撑机构重新靠紧阀桥并封闭阀桥中的卸流通道，开始一个新的制动循环周期。

进一步的，所述的利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程中包括以下步骤：

1)打开所述的制动控制机构，关闭所述的排气制动器，提高发动机排气管内的排气背压，

2)在凸轮处于内基圆位置、发动机的汽缸活塞靠近进气冲程的末期时，利用所述的排气背压克服内排气门上的弹簧作用力和缸压，驱动内排气门向下打开一个间隙，

3)制动活塞在阀桥的活塞孔内跟随内排气门向下从非操作位置伸出并锁定到操作位置，

4)利用向下伸出后处于操作位置的制动活塞将打开的内排气门顶住，保持内排气门所打开的间隙，

5)凸轮继续沿着内基圆转动，发动机的汽缸活塞从进气冲程的末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程时，利用锁定在操作位置的制动活塞将内排气门保持所打开的间隙，产生发动机泄气型制动，

6)凸轮从内基圆转向常规排气凸台，凸轮驱动阀桥向下运动，阀桥与集成在摇臂内的支撑机构分开，打开阀桥内的卸流通道卸流，

7)制动活塞在阀桥的活塞孔内从操作位置向上缩回到非操作位置，

8)凸轮继续驱动阀桥向下运动，阀桥将内、外两个排气门一起打开，

9)凸轮转过常规排气凸台，回到内基圆上，排气门关闭，制动过程回到步骤2)，开始一个新的制动循环周期，

10)关闭所述的制动控制机构，打开所述的排气制动器，解除对发动机排气管内气流的限制，发动机制动运作解除，回到常规点火运作。

本发明还提供了一种集成式的泄气型发动机制动装置，所述的这种集成式的泄气型发动机制动装置包括制动驱动机构和制动控制机构，所述的发动机包括凸轮、摇臂、摇臂轴、阀桥、内排气门和外排气门，所述的内排气门靠近摇臂轴，所述的外排气门偏离摇臂轴，其中，所述的制动驱动机构包括制动活塞、活塞限位机构、供油机构、卸油机构和支撑机构，所述的制动活塞安置在内排气门上方并位于阀桥中的活塞孔内，所述的活塞限位机构限制制动活塞在所述的活塞孔内的非操作位置和操作位置之间的运动，所述的供油机构与阀桥中的活塞孔相连，所述的卸油机构包括一个设置在阀桥内的卸流通道，所述的卸流通道与阀桥中的活塞孔连通，所述的支撑机构集成设置在所述的摇臂内，支撑机构的下端封闭卸流通道的出口，所述的制动控制机构包括排气制动器，所述的排气制动器具有一个关闭位置和一个开启位置。

进一步的，所述的卸油机构具有一个供油位置和一个卸油位置，在所述的供油位置，所述的支撑机构与阀桥靠紧，在所述的卸油位置，所述的支撑机构与阀桥分开。

进一步的，所述的供油机构包括单向供油阀和供油流道，所述的单向供油阀安置在供油流道和制动活塞之间。

进一步的，所述的供油机构与所述的支撑机构集成，所述的供油机构包括一个单向供油阀，所述的单向供油阀设置在所述的支撑机构内。

进一步的，所述的制动驱动机构中还包括有一个泄压机构。

进一步的，所述的制动驱动机构中还包括有一个自动阀隙调节机构。

进一步的，所述的制动控制机构中还包括有一个设置在所述的内排气门上的可变排气门弹簧机构，所述的可变排气门弹簧机构含有可变排气门弹簧作用力，所述的可变排气门弹簧作用力包括至少两级排气门弹簧作用力，所述的两级排气门弹簧作用力包括制动用弹簧作用力和非制动用弹簧作用力，所述的非制动用弹簧作用力与所述的外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相当，所述的制动用弹簧作用力小于非制动用弹簧作用力，所述内排气门在制动阀升期间承受制动用弹簧作用力。

进一步的，所述的可变排气门弹簧机构包括作用于所述的内排气门上的两根排气门弹簧，所述的两根排气门弹簧在内排气门上的联合作用力与外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相当，其中只有一根排气门弹簧在制动阀升期间对内排气门施加弹簧力。

进一步的，所述的可变排气门弹簧机构包括套设在所述的内排气门上的内弹簧和外弹簧，所述的外弹簧比内弹簧长，所述的外弹簧在制动阀升期间对内排气门施加弹簧力，所述的内弹簧在制动阀升期间对内排气门不施加弹簧力，所述的外弹簧和内弹簧在内排气门上的联合作用力与外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相等。

进一步的，所述的支撑机构可调式地集成在所述的摇臂内，所述的支撑机构包括由螺母固定在摇臂上的调节螺钉，调节螺钉与象足垫相连，象足垫的下端紧靠阀桥并封闭阀桥内卸流通道的出口。

进一步的，所述的支撑机构支撑机构可调式地集成在所述的摇臂内，所述的支撑机构包括由螺母固定在摇臂上的调节螺钉，调节螺钉下面设置有供油活塞，供油活塞的内部含有供油通道和单向供油阀，供油活塞的下端紧靠阀桥并封闭阀桥内卸流通道的出口

本发明的工作原理是：当需要发动机制动时，制动控制机构打开，排气制动器关闭，排气制动器上游的发动机排气管内的排气背压升高。在发动机缸内压强较低和排气背压较高时时(靠近发动机汽缸进气冲程末期，此时排气凸轮位于内基圆上，排气摇臂和阀桥处于相对静止的位置)，排气背压作用在内排气门上的力克服排气门弹簧的作用力和缸压，使内排气门反跳向下打开。位于内排气门上的制动活塞在阀桥的活塞孔内跟随内排气门向下从非操作位置移到操作位置。发动机的低压机油从供油流道和单向供油阀向制动活塞孔内供油，机油充满制动活塞向下形成的间隙。由于单向供油阀不允许流体倒流，卸流通道被支撑机构封闭，制动活塞和阀桥之间形成液压链接，制动活塞被锁定在操作位置，将反跳向下打开的内排气门顶住，不让其落回阀座。从发动机的进气冲程末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程，内排气门始终保持小量恒开，产生泄气型发动机制动。制动载荷由内排气门通过制动活塞、制动活塞与阀桥之间形成的液压链接、阀桥、支撑机构和摇臂，传给处于内基圆位置的凸轮。当凸轮从内基圆转向常规排气凸台，凸轮驱动阀桥向下运动。阀桥与支撑机构分开，打开卸流通道卸油。制动活塞就从操作位置缩回到非操作位置。阀桥在凸轮的推动下，将两个排气门一起打开和关闭。凸轮转过常规排气凸台，回到内基圆上，制动周期从头开始。如此的制动周期，反复循环，直到制动控制机构关闭为止。此时，排气制动器(蝶阀)打开，排气制动器上游的发动机排气管内的排气背压降低，排气门无法反跳打开(排气门弹簧的作用力远大于制动弹簧)，制动活塞在阀桥的活塞孔内处于非操作位置，发动机退出制动状态，回到点火状态。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明将整个泄气型制动机构集成在发动机现有的气门驱动链内部，结构紧凑，减小了发动机的重量和高度，简化了发动机制动装置，增加了发动机运作的可靠性和耐久性。

附图说明：

图1是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第一个实施例在其“关”位置的示意图。

图2是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第一个实施例在其“开”位置的示意图。

图3是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第二个实施例在其“关”位置的示意图。

图4是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第二个实施例在其“开”位置的示意图。

图5是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第三个实施例在其“关”位置的示意图。

图6是本发明中的集成式的泄气型发动机制动装置的第三个实施例在其“开”位置的示意图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1和图2所示，本发明的集成式的泄气型发动机制动装置的第一个实施例分别在其“关”和“开”位置。图中包括四个主要组成部分：排气门致动器200、排气门300(包括内排气门3001和外排气门3002)、发动机制动驱动机构100和发动机制动控制机构50。

排气门致动器200包括凸轮230、凸轮从动轮235、摇臂210以及阀桥400。通常在摇臂210的一端(靠近阀桥的一侧或者靠近凸轮的一侧)带有阀隙调节系统。本实施例中在阀桥400的一侧设置阀隙调节螺钉110，阀隙调节螺钉110位于摇臂210上并由锁紧螺帽105固定。阀隙调节螺钉110与象足垫114相连，象足垫114位于阀桥400上面的中央位置。摇臂210摆动式地安装在摇臂轴205上，阀桥400则横跨在内排气门3001和外排气门3002之上。凸轮230在内基圆225上有一个用于发动机常规运作的常规凸台220。

内排气门3001和外排气门3002分别由气门弹簧3101和气门弹簧3102(简称气门弹簧310)顶置在发动机缸体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。排气门致动器200将凸轮230的机械运动，通过阀桥400传递给内排气门3001和外排气门3002，使其周期性地打开和关闭。其中内排气门3001靠近摇臂轴205，外排气门3002则远离或偏离摇臂轴205。

制动驱动机构100包括制动活塞160。制动活塞160安置在内排气门3001上和阀桥400的活塞孔190内，可以在非操作位置(图1)和操作位置(图2)之间运动。固定在阀桥400内的定位销137和制动活塞160上的限位槽142形成活塞限位机构。活塞限位机构控制制动活塞160的非操作位置和操作位置之间的运动距离234。制动活塞160和阀桥400之间安置有制动弹簧177，制动弹簧177的作用力远小于气门弹簧3101的作用力。

制动驱动机构100还包括供油机构。供油机构包括单向供油阀172和供油流道。单向供油阀172位于阀桥400内。供油流道通过单向供油阀172向高压流道412和制动活塞160供油。供油流道包括位于摇臂轴205内的轴向孔211和径向孔212，摇臂210内的切口213和油道214，以及调节螺钉110内的水平孔113和竖直孔115等。单向供油阀172只允许发动机的低压润滑油从供油流道进入制动活塞160孔190内。

制动驱动机构100还包括支撑机构125。支撑机构125可调式地集成在摇臂210内，包括由螺母1052固定在摇臂210上的调节螺钉1102。调节螺钉1102与象足垫1142相连。象足垫1142的下面紧靠阀桥400，封闭阀桥中的卸流通道197。

制动驱动机构100还包括卸油机构。卸油机构包括阀桥400内的卸流通道(或卸流孔)197。卸油机构含有供油位置和卸油位置，在供油位置(图1和图2)，支撑机构125与阀桥400靠紧，关闭卸流通道197；在卸油位置，支撑机构125与阀桥400分开，打开卸流通道197。卸油机构的卸油位置是由排气门致动器200推动阀桥400和排气门300向下运动时支撑机构125(象足垫1142)与阀桥400分开而形成的。

制动控制机构50包括排气制动器，如排气蝶阀700。排气蝶阀700包括绕阀轴704转动的阀片702。制动控制机构50的驱动单元750根据控制单元800给出的控制信号，关闭和开启排气制动器(如排气蝶阀700)。

当需要发动机制动时，制动控制机构50打开，排气制动器700关闭，限制排气尾管710内的气流，排气制动器700上游的发动机排气管(包括排气管610、排气管620和排气管630等)内的排气背压升高。在发动机缸内压强较低和排气背压较高时(靠近进气冲程末期，此时排气凸轮230位于内基圆225上，排气摇臂210和阀桥400处于相对静止的位置)，排气背压作用在排气门300上的力克服排气门弹簧310的作用力和缸压，使排气门反跳向下小量打开330(图2)。间隙330与234相近。位于内排气门3001上的制动活塞160在阀桥的活塞孔190内跟随内排气门3001向下从非操作位置(图1)移到操作位置(图2)。发动机的低压机油从供油流道通过单向供油阀172进入高压油道412，充满制动活塞160向下形成的间隙234。由于单向供油阀172不允许流体倒流，卸流通道197被支撑机构125封闭，制动活塞160和阀桥400之间形成液压链接，制动活塞160被锁定在操作位置，将反跳向下打开的内排气门3001顶住，不让其落回阀座320。从发动机的进气冲程末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程，内排气门3001始终保持小量恒开(间隙330)，产生泄气型发动机制动。制动载荷由内排气门3001通过制动活塞160、制动活塞160与阀桥之间形成的液压链接、阀桥400、支撑机构125和摇臂210，传给处于内基圆225位置的凸轮230。

当凸轮230从内基圆225转向常规排气凸台220，凸轮230驱动摇臂210和阀桥400，阀桥400向下运动。阀桥400与支撑机构125(象足垫1142)之间的距离增大，两者逐渐分开。阀桥400内的卸流通道197打开卸油，制动活塞160从操作位置压回到非操作位置(排气门弹簧3101的作用力远大于制动弹簧177)。阀桥400在凸轮230和摇臂210的推动下，将内排气门3001和外排气门3002一起打开和关闭。凸轮230转过常规排气凸台220，回到内基圆225上，制动周期从头开始，反复循环，直到制动控制机构50关闭。此时，排气制动器(蝶阀)打开，排气尾管710内的气流不受限制，排气制动器上游的发动机排气管(排气管610、排气管620和排气管630等)内的排气背压降低，排气门无法反跳打开(排气门弹簧3101的作用力远大于制动弹簧177)，制动活塞160在阀桥的活塞孔内处于非操作位置(图1)，发动机退出制动状态，回到点火状态。

实施例2：

如图3和图4所示，本发明的集成式的泄气型发动机制动装置的第二个实施例分别在其“关”和“开”位置。本实施例与第一实施例之间的主要区别是：

1.增加了自动阀隙调节机构。自动阀隙调节机构包括调节活塞162和调节弹簧166。调节活塞162位于阀桥400内向上打开的中心孔内。调节弹簧166位于调节活塞162和阀桥400之间，将调节活塞162偏置向上靠紧象足垫114。供油机构的单向供油阀位于调节活塞162内。调节活塞162和阀桥400之间设置有一阀隙130。阀隙130小于制动活塞160的冲程234(非操作位置和操作位置之间的距离)，主要用来调节内排气门3001和外排气门3002的热胀冷缩，保持凸轮230在内基圆225位置时摇臂210与阀桥400之间设计的预定位置，使得集成在摇臂210内的支撑机构125的下面(象足垫1142)紧靠阀桥400，封闭阀桥内的卸流通道197。

2.增加了泄压机构。泄压机构包括制动活塞160内的泄压孔152。当制动活塞160孔190内的油压增高时，通过制动活塞160和孔190之间的间隙、制动活塞160上的定位槽137和泄压孔152的机油泄漏随之增大，使得作用在制动活塞160上的油压不超过所设计的预定值。

3.在承受制动载荷的内排气门3001上增加了可变排气门弹簧机构。可变排气门弹簧机构含有可变排气门弹簧作用力。可变排气门弹簧作用力包括至少两级排气门弹簧作用力。两级排气门弹簧作用力包括制动用弹簧作用力和非制动用弹簧作用力。非制动用弹簧作用力与外排气门3002上的常规排气门弹簧的作用力相当。内排气门3001在制动阀升期间承受的制动用弹簧作用力小于非制动用弹簧作用力。本实施例的可变排气门弹簧机构包括作用于内排气门3001上的排气门弹簧3101(外弹簧)和排气门弹簧312(内弹簧)。内弹簧312和弹簧座3021之间设置有一间距131(图3)。间距131与制动阀升330(图4)大致相同(一般小于2mm)。这样，内弹簧312在制动阀升期间对内排气门3001不施加弹簧力，内排气门3001只承受外弹簧3101的作用力。由于外弹簧3101的作用力小于常规排气门弹簧(如3102)的作用力，所以在制动阀升期间，内排气门3001承受的弹簧力小于外排气门3002承受的弹簧力。但是一旦内排气门3001的升程超过制动升程131(或制动阀升330)，排气门弹簧3101和排气门弹簧312在内排气门3001上的联合作用力(非制动弹簧力)与外排气门3002上的常规排气门弹簧3102的作用力相当，从而保证了内排气门3001和外排气门3002的均衡运动。

当需要发动机制动时，制动控制机构50打开，排气制动器关闭，限制排气尾管710内的气流，排气制动器上游的发动机排气管(排气管610、排气管620和排气管630等)内的排气背压升高。在发动机缸内压强较低和排气背压较高时(靠近进气冲程末期，此时排气凸轮230位于内基圆225上，排气摇臂210和阀桥400处于相对静止的位置)，排气背压作用在内排气门3001上的力克服外弹簧3101的作用力和缸压，使内排气门3001反跳向下小量打开330(图4)。位于内排气门3001上的制动活塞160在阀桥400的活塞孔190内从非操作位置(图3)向下移到操作位置(图4)。发动机的低压机油从供油流道通过单向供油阀172进入高压油道412，充满制动活塞160向下形成的间隙234。由于单向供油阀172不允许流体倒流，卸流通道197被支撑机构125封闭，制动活塞160和阀桥400之间形成液压链接，制动活塞160被锁定在操作位置，将反跳向下打开的内排气门3001顶住，不让其落回阀座320。从发动机的进气冲程末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程，内排气门3001始终保持小量恒开(间隙330)，产生泄气型发动机制动。制动载荷由内排气门3001通过制动活塞160、制动活塞160与阀桥之间形成的液压链接、阀桥400、支撑机构125和摇臂210，传给处于内基圆225位置的凸轮230。

当凸轮230从内基圆225转向常规排气凸台220，凸轮230驱动摇臂210和阀桥400，阀桥400向下运动。阀桥400与支撑机构125(象足垫1142)之间的距离增大，两者逐渐分开。阀桥400内的卸流通道197打开卸油，制动活塞160从操作位置压回到非操作位置(排气门弹簧3101的作用力远大于制动弹簧177)。阀桥400在凸轮230和摇臂210的推动下，将内排气门3001和外排气门3002同时打开然后关闭。凸轮230转过常规排气凸台220，回到内基圆225上，制动周期从头开始，反复循环，直到制动控制机构50关闭。

由于外排气门3002承受的弹簧3102的作用力大于内排气门3001承受的外弹簧3101的作用力，当内排气门3001因排气背压升高而反跳打开时，外排气门3002不会反跳打开或反跳打开减小。这样，在内排气门3001更易打开制动的同时，外排气门3002不易打开，从而减小其落座速度，增加发动机的可靠性和耐久性。

实施例3：

如图5和图6所示，本发明的集成式的泄气型发动机制动装置的第三个实施例分别在其“关”和“开”位置。本实施例的供油机构与支撑机构125集成。支撑机构125的调节螺钉1102内部有一供油活塞162。供油活塞162内有一液压流道115，通过调节螺钉1102内的横向油孔113，与摇臂210内的液压流道214相通。液压流道115内安置有单向供油阀172。此外阀桥400内的卸流通道197同时也是供油通道。安置在供油活塞162端面内的密封圈173可以防止因接触面不平整或不对齐而造成的泄漏。

当需要发动机制动时，制动控制机构50打开，排气制动器关闭，限制排气尾管710内的气流，排气制动器上游的发动机排气管(排气管610、排气管620和排气管630等)内的排气背压升高。在发动机缸内压强较低和排气背压较高时(靠近进气冲程末期，此时排气凸轮230位于内基圆225上，排气摇臂210和阀桥400处于相对静止的位置)，排气背压作用在内排气门3001上的力克服外弹簧3101的作用力和缸压，使内排气门3001反跳向下小量打开330(图6)。位于内排气门3001上的制动活塞160在阀桥400的活塞孔190内从非操作位置(图5)向下移到操作位置(图6)。发动机的低压机油从支撑机构125内的供油流道115和单向供油阀172以及阀桥400内的卸流通道197直接进入制动活塞160孔190内，充满制动活塞160向下形成的间隙234。由于单向供油阀172不允许流体倒流，卸流通道197被支撑机构125封闭，制动活塞160和阀桥400之间形成液压链接，制动活塞160被锁定在操作位置，将反跳向下打开的内排气门3001顶住，不让其落回阀座320。从发动机的进气冲程末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程，内排气门3001始终保持小量恒开(间隙330)，产生泄气型发动机制动。制动载荷由内排气门3001通过制动活塞160、制动活塞160与支撑机构125之间形成的液压链接、阀桥400、支撑机构125和摇臂210，传给处于内基圆225位置的凸轮230。

当凸轮230从内基圆225转向常规排气凸台220，凸轮230驱动摇臂210和阀桥400，阀桥400向下运动。阀桥400与支撑机构125(象足垫1142)之间的距离增大。支撑机构125内的供油活塞162在油压(如需要也可以在其上面增加弹簧)作用下下滑。供油活塞162的下滑距离由安装在活塞内部的卡环176决定。下滑后，供油活塞162将挡住调节螺钉1102内的横孔113，停止向单向供油阀172供油。这样在供油活塞162与阀桥400内的卸流通道197分开时，来自供油通道的机油不会往外泄漏。但是一旦阀桥400内的卸流通道197打开卸油，制动活塞160就从操作位置压回到非操作位置(排气门弹簧3101的作用力远大于制动弹簧177)。阀桥400在凸轮230和摇臂210的推动下，将两个排气门3001和3002同时打开然后关闭。凸轮230转过常规排气凸台220，回到内基圆225上，制动周期从头开始，反复循环，直到制动控制机构50关闭。

上述说明披露了新的集成式的泄气型发动机制动装置和方法。上述的许多具体实施方式，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，这里的集成式的泄气型发动机制动装置和方法，不但可以用于顶置凸轮式发动机，也适用于推杆式发动机。

还有，制动控制机构的排气制动器不但可以是排气蝶阀，也可以是其它形式的限流装置，如可变几何涡轮增压机。只要能够实现增加发动机的排气背压功能即可。

此外，单向供油阀可以是球阀，也可以是其它形式的阀门，如碟片阀等。还有，制动活塞160可以多种多样，如“H”型和“T”型等。

还有，用于实施例2的自动阀隙调节机构也可以用于其它实施例。

此外，制动用内排气门上的可变排气门弹簧机构也可以采用多种形式，可以是一根弹簧或多根弹簧，可以采用螺旋弹簧或其它形式的弹簧，只要能够实现在制动阀升(大约0到2mm)期间内排气门上的弹簧作用力小于常规排气门(外排气门)上的弹簧作用力，而在制动阀升以上的气门升程期间，作用在内、外两个排气门上的弹簧力大致相同即可。

因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由权利要求来决定。

Claims (13)

1.一种集成式的泄气型发动机制动方法，包括一个利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程，所述的制动控制机构包括排气制动器，所述的阀桥中设置有一条卸流通道和一个活塞孔，所述的活塞孔内设置有一个制动活塞，所述的制动活塞在所述的活塞孔内具有一个非操作位置和一个操作位置，所述的摇臂内集成有一个支撑机构，所述的支撑机构的下面靠紧阀桥并封闭阀桥中的卸流通道，其特征在于：在所述的利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程中，利用所述的排气制动器限制发动机排气管内的气流，提高发动机排气管内的排气背压，在凸轮处于内基圆位置、发动机的汽缸活塞靠近进气冲程的末期时，利用所述的排气背压使所述的内排气门向下移动并在内排气门与发动机的缸体阀座之间产生一个间隙，所述的制动活塞在阀桥中活塞孔内跟随内排气门向下从非操作位置伸出并锁定在操作位置，将内排气门的位置及所述的间隙保持，在凸轮从内基圆转向常规排气凸台时，利用所述的摇臂将凸轮的运动传递到阀桥，驱动阀桥向下移动并使阀桥与集成在摇臂内的支撑机构分开，打开阀桥中的卸流通道卸流，，制动活塞在阀桥内缩回到非操作位置，在凸轮继续驱动阀桥向下运动时，阀桥将发动机的内排气门和外排气门打开，在凸轮转过常规排气凸台回到内基圆上时，内排气门和外排气门关闭，摇臂和阀桥复位，集成在摇臂内的支撑机构重新靠紧阀桥并封闭阀桥中的卸流通道，开始一个新的制动循环周期。

2.如权利要求1所述的集成式的泄气型发动机制动方法，其特征在于：所述的利用制动控制机构、凸轮、摇臂和阀桥驱动发动机的内排气门打开和关闭的过程中包括以下步骤：

1)打开所述的制动控制机构，关闭所述的排气制动器，提高发动机排气管内的排气背压，

2)在凸轮处于内基圆位置、发动机的汽缸活塞靠近进气冲程的末期时，利用所述的排气背压克服内排气门上的弹簧作用力和缸压，驱动内排气门向下打开一个间隙，

3)制动活塞在阀桥的活塞孔内跟随内排气门向下从非操作位置伸出并锁定到操作位置，

4)利用向下伸出后处于操作位置的制动活塞将打开的内排气门顶住，保持内排气门所打开的间隙，

5)凸轮继续沿着内基圆转动，发动机的汽缸活塞从进气冲程的末期，经过整个压缩冲程和大部分的做功冲程时，利用锁定在操作位置的制动活塞将内排气门保持所打开的间隙，产生发动机泄气型制动，

6)凸轮从内基圆转向常规排气凸台，凸轮驱动阀桥向下运动，阀桥与集成在摇臂内的支撑机构分开，打开阀桥内的卸流通道卸油，

7)制动活塞在阀桥的活塞孔内从操作位置向上缩回到非操作位置，

8)凸轮继续驱动阀桥向下运动，阀桥将内、外两个排气门一起打开，

9)凸轮转过常规排气凸台，回到内基圆上，排气门关闭，制动过程回到步骤2)，开始一个新的制动循环周期，

10)关闭所述的制动控制机构，打开所述的排气制动器，解除对发动机排气管内气流的限制，降低发动机排气管内的排气背压，发动机制动运作解除，回到常规点火运作。

3.一种集成式的泄气型发动机制动装置，包括制动驱动机构和制动控制机构，所述的发动机包括凸轮、摇臂、摇臂轴、阀桥和一个内排气门和一个外排气门，所述的内排气门靠近摇臂轴，所述的外排气门偏离摇臂轴，其特征在于：所述的制动驱动机构包括制动活塞、活塞限位机构、供油机构、卸油机构和支撑机构，所述的制动活塞安置在内排气门上方并位于阀桥中的活塞孔内，所述的活塞限位机构限制制动活塞在所述的活塞孔内的非操作位置和操作位置之间的运动，所述的供油机构与阀桥中的活塞孔相连，所述的卸油机构包括一个设置在阀桥内的卸流通道，所述的卸流通道与阀桥中的活塞孔连通，所述的支撑机构集成设置在所述的摇臂内，支撑机构的下端封闭卸流通道的出口，所述的制动控制机构包括排气制动器，所述的排气制动器具有一个关闭位置和一个开启位置。

4.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的卸油机构具有一个供油位置和一个卸油位置，在所述的供油位置，所述的支撑机构与阀桥靠紧，在所述的卸油位置，所述的支撑机构与阀桥分开。

5.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的供油机构包括单向供油阀和供油流道，所述的单向供油阀安置在供油流道和制动活塞之间。

6.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的供油机构与所述的支撑机构集成，所述的供油机构包括一个单向供油阀，所述的单向供油阀设置在所述的支撑机构内。

7.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的制动驱动机构中还包括有一个泄压机构。

8.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的制动驱动机构中还包括有一个自动阀隙调节机构。

9.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的制动控制机构中还包括有一个设置在所述的内排气门上的可变排气门弹簧机构，所述的可变排气门弹簧机构含有可变排气门弹簧作用力，所述的可变排气门弹簧作用力包括至少两级排气门弹簧作用力，所述的两级排气门弹簧作用力包括制动用弹簧作用力和非制动用弹簧作用力，所述的非制动用弹簧作用力与所述的外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相当，所述的制动用弹簧作用力小于非制动用弹簧作用力，所述内排气门在制动阀升期间承受制动用弹簧作用力。

10.如权利要求9所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的可变排气门弹簧机构包括作用于所述的内排气门上的两根排气门弹簧，所述的两根排气门弹簧在内排气门上的联合作用力与外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相当，其中只有一根排气门弹簧在制动阀升期间对内排气门施加弹簧力。

11.如权利要求9所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的可变排气门弹簧机构包括套设在所述的内排气门上的内弹簧和外弹簧，所述的外弹簧比内弹簧长，所述的外弹簧在制动阀升期间对内排气门施加弹簧力，所述的外弹簧和内弹簧在内排气门上的联合作用力与外排气门上的常规排气门弹簧的作用力相等。

12.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的支撑机构可调式地集成在所述的摇臂内，所述的支撑机构包括由螺母固定在摇臂上的调节螺钉，调节螺钉与象足垫相连，象足垫的下端紧靠阀桥并封闭阀桥内卸流通道的出口。

13.如权利要求3所述的集成式的泄气型发动机制动装置，其特征在于：所述的支撑机构可调式地集成在所述的摇臂内，所述的支撑机构包括由螺母固定在摇臂上的调节螺钉，调节螺钉下面设置有供油活塞，供油活塞的内部含有供油通道和单向供油阀，供油活塞的下端紧靠阀桥并封闭阀桥内卸流通道的出口。

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