CN103334840A - 电动发动机制动气门执行装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用在柴油发动机上的电动发动机制动气门执行装置，适用于发动机制动功能；包括排气摇臂总成、制动摇臂、摇臂轴，制动摇臂衬套、调整螺栓、凸轮轴、摇臂轴压块、圆键、控制机构、气门桥、排气门、摇臂外轴、位置传感器、扭转弹簧；另外在发动机凸轮轴上增加一个制动凸轮，用来驱动制动摇臂，需要发动机制动装置工作时，控制机构调节摇臂轴的最佳位置；控制机构可使摇臂轴连续转动，改变制动摇臂衬套的轴线位置，因此调整螺栓和滑销之间的距离可连续变化，从而实时调整制动气门升程，使发动机在全转速范围内获得最优的制动性能。本发明使发动机在全转速范围内获得最优的制动性能，使得发动机的使用寿命更长、效率更高。

Description

电动发动机制动气门执行装置

技术领域

本发明涉及一种制动气门执行装置应用在柴油发动机上，具体涉及到一种实现连续可调气门制动升程的电动发动机制动气门执行装置系统。

背景技术

柴油发动机主要作为商用车的动力源。在柴油发动机作正功时，在凸轮轴旋转360°（曲轴旋转720°）过程中，发动机完成进气、压缩、做功及排气四个工作循环。在压缩冲程结束时，燃油喷入气缸中燃烧，在随后的膨胀冲程中对外做功。在柴油发动机凸轮轴上，一般包含有进气凸轮及排气凸轮，进气凸轮在进气冲程中打开进气门使空气进入气缸中，排气凸轮在排气冲程中用于打开排气门将燃烧的废气排出气缸。

随着技术的发展，柴油发动机除应满足作为整车动力源所需的性能指标外，还需进一步满足整车辅助制动系统的要求，比如发动机制动技术的应用有效地提升整车辅助制动性能。

发动机制动技术是指利用发动机运行时产生的阻力来有效控制车速，发动机制动是通过汽车对发动机的倒托，利用发动机的机械损失、泵气损失和压缩功等产生制动功能，从而增加汽车制动功率。发动机制动技术分为压缩式发动机制动、泄气式发动机制动和部分泄气式发动机制动三种。压缩式发动机制动是在压缩上止点附近开启排气门或辅助气门；泄气式发动机制动是在整个发动机循环开启排气门；部分泄气式发动机制动是在发动机循环的大部分冲程开启排气门。发动机制动技术的应用有效地减少行车制动器的使用频率，整车在下长坡、崎岖山路等陡峭路面时，使用发动机制动，可以避免因长时间使用制动器，导致制动器摩擦片的温度升高，使制动力下降，甚至失去作用。

气门机构的执行装置能够提供一个或是多个辅助气门升程，用于实现发动机制动功能。目前多个发明专利涉及此项技术的应用，主要技术是在凸轮主升程外包含额外一个或几个辅助升程，根据发动机工作的需要，气门机构执行装置使辅助升程起作用（实现发动机制动功能）或使其不工作。

传统的发动机制动装置主要包括一个支架，支架上布置一个或几个内部油路，主动阀和从动阀安装在支架上的主动阀孔和从动阀孔内，主动阀可在主动阀孔内滑动，从动阀可在从动阀孔内滑动，主动阀孔和从动阀孔由支架上的油路连通，电磁阀控制是否向支架内的油路供油。在发动机气门执行装置工作时，机油进入支架上的液压油路，由于机油的不可压缩性，从动阀不能在从动阀孔内滑动，在凸轮轴上辅助升程的驱动下开启气门。取消辅助气门升程时，机油可经支架上的油路流出。

专利201080019296.1为雅各布斯车辆系统公司申请的用于发动机制动和排气提前开启的空动可变气门制动系统，该发明公开了一种用于制动内燃机排气门以在发动机制动模式的发动机运行期间提供压缩释放制动和在正功率模式的发动机运行期间提供提前排气门开启制动的方法和系统，所述方法和系统还提供与压缩释放制动和提前排气门开启制动相联合的废气再循环和/或制动气体再循环；专利200780025923.0为雅各布斯车辆系统公司申请的操作发动机制动器的方法，该发明公开了用于制动设置在发动机汽缸和排气歧管之间的发动机阀以与排气节流和制动气体再循环结合来提供压缩－释放的发动机制动的方法和设备；专利WO2010/126479 A1为雅各布斯车辆系统公司申请的专用发动机制动摇臂(Dedicated Rocker Arm Engine Brake)是通过摇臂集成方式实现压缩式发动机制动。

发动机制动性能很大程度取决于制动气门的开启升程及开启正时。制动气门升程及开启正时在一定发动机转速时对制动性能是最优的，并不能满足发动机全转速范围内最优的制动性能。现有技术的发动机制动装置都不具有对制动气门升程连续可调的功能，同时，现有发动机制动技术不能根据排气温度改变气门开启正时，发动机制动工作时引起排气温度过高时，发动机零部件（特别是喷油嘴）的寿命降低。

 

 发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种简单、高效的气门执行装置，所述装置包括一个闭环控制制动系统，可实时调整制动气门升程和制动正时，提高发动机全转速的制动性能，同时可根据排气温度传感器的反馈改变制动正时避免排气温度过高，弥补上述气门执行装置的不足，以解决现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种电动发动机制动气门执行装置，包括排气摇臂总成、制动摇臂、摇臂轴，制动摇臂衬套、调整螺栓、凸轮轴、摇臂轴压块、圆键、控制机构、气门桥、排气门、摇臂外轴、位置传感器、扭转弹簧；所述排气摇臂总成和所述制动摇臂相邻布置在所述摇臂外轴上，在发动机压缩上止点附近开启所述排气门实现发动机制动，在所述凸轮轴上增加一个制动凸轮，所述制动凸轮驱动所述制动摇臂，需要发动机制动工作时，所述制动摇臂衬套旋转，补偿预留气门间隙，制动凸轮的小升程起作用，在所述制动摇臂的驱动下，所述排气门按照要求开启，起到发动机制动的目的。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述制动摇臂上的所述调整螺栓和所述气门桥上的滑销之间的间隙可以克服制动凸轮的小升程,所述制动摇臂在制动装置不工作时，不影响所述排气门的运动，在制动装置工作时，可实现发动机制动。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述制动摇臂衬套可绕所述摇臂外轴旋转。 

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述制动摇臂衬套在旋转过程中偏心位置发生变化，使得所述制动摇臂位置变化，补偿所述制动摇臂上的所述调整螺栓和所述气门桥上的滑销之间的间隙。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述扭转弹簧使所述制动摇臂在发动机工作过程中始终与所述凸轮轴接触。 

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述圆键穿过所述制动摇臂衬套上的摇臂衬套孔、所述摇臂外轴上的摇臂外轴槽、所述摇臂轴上的摇臂轴孔将所述制动摇臂衬套固定在所述摇臂轴上，所述摇臂外轴上的摇臂外轴槽可使所述圆键在其内滑动。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述控制机构包括蜗杆、蜗轮、锁紧螺栓和电机;所述蜗轮以所述锁紧螺栓固定在所述摇臂轴的前端；所述蜗杆的一端和所述蜗轮连接，所述蜗杆的另一端和所述电机连接，在所述电机作用下，所述蜗杆带动所述蜗轮旋转，从而带动所述摇臂轴旋转。 

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述控制机构包括电机、传动锥齿轮、锥齿轮、传动杆、套筒、连接销、控制杆和锁紧螺母；所述控制杆由所述锁紧螺母固定在所述摇臂轴的前端，所述套筒由所述连接销固定在所述控制杆的下端，所述传动杆的外螺纹和所述套筒的内螺纹啮合，使所述套筒可沿垂直于所述摇臂轴的方向移动；所述传动锥齿轮固定在所述传动杆前端，所述锥齿轮固定在所述电机前端，所述传动锥齿轮和所述锥齿轮互相啮合；所述电机得到控制信号旋转时，其转动通过所述锥齿轮和所述传动锥齿轮改变方向后，经所述传动杆、所述套筒、所述控制杆传动，带动所述摇臂轴转动。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述控制机构包括底座、转子、定子、顶盖、锁紧螺栓、双头螺柱和螺母；所述底座固定在缸盖或其他固定装置上，所述定子和所述顶盖由所述双头螺柱和所述螺母固定在所述底座上；所述转子安装在所述底座和所述顶盖之间，所述转子和所述摇臂轴以所述锁紧螺栓连接；所述定子上有四个挡板，所述转子上有四个挡板，所述定子和所述转子的挡板之间形成封闭油腔，所述摇臂轴或其他装置上的油路向油腔内供油，使所述转子绕所述定子旋转，从而带动所述摇臂轴旋转。

依照本发明实施例所述的电动发动机制动气门执行装置，所述控制机构包括电机、传动杆、圆柱销、行星架、两个以上的固定销、两个以上的行星轮、太阳轮、外齿圈和锁紧螺栓；所述外齿圈固定在缸盖或其他固定装置上；所述传动杆的一端和所述电机连接，另一端以所述圆柱销固定在所述行星架上，两个以上的行星轮由所述两个以上的固定销固定在所述行星架上，放置在所述外齿圈中；所述太阳轮以所述锁紧螺栓固定在所述摇臂轴上，所述太阳轮和两个以上的行星轮啮合；所述电机得到控制信号旋转时，驱动所述传动杆转动，带动所述行星架上的两个以上的行星轮转动，从而驱动所述太阳轮转动，带动所述摇臂轴转动。

由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术具有如下的优点和积极效果：

第一、本发明电动发动机制动装置结构简单，刚度好，成本低；

第二、本发明装置可连续的改变制动系统内零部件的位置关系，使制动气门开启时间和升程连续改变，提高全转速范围内的制动性能；

第三、本发明当排气温度过高时，通过气门执行装置提前开启排气门，减小压缩行程时气体压力，从而降低缸内温度，避免发动机过热降低零部件寿命，提高了发动机制动工作过程的可靠性。

当然，实施本发明内容的任何一个具体实施例，并不一定同时具有以上全部的技术效果。

附图说明

图1是本发明实施例1电动发动机制动装置工作框架图；

图2是本发明实施例1电动发动机制动装置工作流程图;

图3是实施例2摇臂总成的侧视图;

图4是实施例2摇臂总成的俯视图;

图5是实施例2制动系统的分解视图;

图6是实施例2摇臂轴和制动摇臂衬套连接状态剖视图;

图7是制动偏心衬套轴线位置变化图;

图8是实施例2控制机构方案1的结构图;

图9是实施例2控制机构方案2的结构图;

图10是实施例2控制机构方案3的结构图;

图11是实施例2控制机构方案3的分解视图;

图12是实施例2控制机构方案4的结构图;

图13是实施例2控制机构方案4的分解视图；

图14是实施例3摇臂总成的侧视图；

图15是实施例3摇臂总成的俯视图；

图16是实施例3制动系统的分解视图；

图17是实施例3驱动机构方案1的结构图；

图18是实施例3驱动机构方案1的侧视图；

图19是实施例3驱动机构方案1的分解视图；

图20是实施例3驱动机构方案2的结构图；

图21是实施例3驱动机构方案3的结构图。

 

具体实施方式

在发明内容说明的技术方案下，为便于理解，以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件等。

实施例1

请参考图1及图2所示，本发明的电动发动机制动装置包括制动系统1用于发动机制动、信号轮2、位置传感器3、发动机控制单元4、发动机制动电控单元5、驱动装置11、排气温度传感器8、转速传感器9和控制轴10，而驱动装置11包括控制机构6和驱动机构7。

驱动机构7前端布置控制机构6，控制机构6可带动驱动机构7运动。控制机构6由螺栓或其他装置固定在驱动机构7前端。当驱动机构7在控制机构6的作用下运动时，可连续改变控制轴10的位置，从而改变制动系统1内零部件的位置关系，从而实现对制动气门升程及制动正时的连续调整。改善发动机全转速范围内的制动性能。

控制机构6包括电机或其他动力装置作为驱动机构7的动力源，控制机构6输出的动力经减速机构传递给驱动机构7。转速传感器9采集发动机转速信号传递给发动机控制单元4，发动机转速信号经发动机控制单元4传递给发动机制动电控单元5。排气温度传感器8采集排气温度信号，位置传感器3采集控制轴10角度的位置信号传递给发动机制动电控单元5。在发动机台架上，标定不同转速的最优制动气门升程及制动正时的曲线图，将最佳的制动气门升程及制动正时曲线图固化到发动机制动电控单元5中。控制轴10的不同旋转角度对应一固定的制动气门升程，这种对应关系也固化在发动机制动控制单元5中。发动机制动电控单元5利用采集的转速信号，根据制动升程曲线图，确定制动升程的最佳值，将该值与位置传感器3输出的控制轴角度信号所对应的制动气门升程进行对比运算，从而进一步确定控制轴10所需调整角度，将其转换为一个电信号传递给控制机构6，控制机构6带动驱动机构7改变控制轴10的位置，从而改变制动系统1内零部件的位置，从而实现对制动气门升程及正时的连续调整。

制动系统1、信号轮2、位置传感器3、发动机控制单元4、发动机制动电控单元5、控制机构6、驱动机构7、排气温度传感器8、转速传感器9、控制轴10一起构成一个模块系统，可以使用在不同的发动机。实际控制轴10相位由信号轮2传递给位置传感器3记录，并将实际的位置信号反馈给发动机制动电控单元5，实时与发动机制动电控单元5内曲线图确定的理论控制轴10位置进行对比，形成闭环控制制动系统。

实施例2

如图3、图4、图5和图6所示，本发明的电动发动机制动气门执行装置包括排气摇臂总成2001、制动摇臂2002、摇臂轴2003、制动摇臂滚轮2004、制动摇臂衬套2005、调整螺栓2006、凸轮轴2007、摇臂轴压块2008、圆键2009、制动摇臂滚轮轴2010、控制机构2011（如图8所示）、气门桥2012、排气门2013、第二排气门2014、摇臂外轴2015、位置传感器2016、信号轮2161、扭转弹簧2017、调整螺母2018。

图3、图4、图5和图6所示是一个采用制动凸轮驱动的闭环控制制动系统2100。排气门2013、第二排气门2014是一个菌形气门，用于控制发动机内燃烧室和进排气歧管之间气体的流动。闭环控制制动系统2100可以用来实现发动机制动及需要气门具有辅助升程的情况。闭环控制制动系统2100包括一根摇臂轴2003和一根摇臂外轴2015，三缸或者六缸共用一根摇臂轴2003和一根摇臂外轴2015。排气摇臂总成2001和制动摇臂2002相邻布置在摇臂外轴2015上，排气摇臂总成2001和制动摇臂2002在凸轮轴2007驱动下绕摇臂外轴2015转动，摇臂外轴2015经摇臂轴压块2008上的两个螺栓孔固定在缸盖或其他固定装置上。

排气摇臂总成2001通过气门桥2012同时驱动排气门2013和第二排气门2014实现排气冲程。凸轮轴2007旋转，凸轮2702驱动排气摇臂总成2001，使排气摇臂总成2001绕摇臂外轴2015旋转。制动摇臂2002可选择性的驱动气门桥2012上的滑销2121开启排气门2013实现发动机制动功能。滑销2121中间的肩部与气门桥2012上滑销孔的肩部配合。

制动摇臂滚轮轴2010安装在制动摇臂2002的末端，制动摇臂滚轮2004安装在制动摇臂滚轮轴2010上和制动凸轮2701相接触，制动摇臂2002在制动凸轮2701的驱动下绕摇臂外轴2015旋转。制动凸轮2701包括凸起2711和基圆2721两部分。制动凸轮2701可使发动机实现压缩式、泄气式和部分泄气式发动机制动。压缩式发动机制动是在压缩上止点附近开启排气门或制动气门；泄气式发动机制动是在整个发动机循环开启排气门；部分泄气式发动机制动是在发动机循环的大部分冲程开启排气门。

制动凸轮2701可以包括一个或多个凸起来取代凸起2711，例如一个BGR凸起驱动制动摇臂2002实现辅助气门运动，可选的BGR凸起可在发动机制动时提供一个BGR升程。

在发动机工作过程中，制动摇臂2002始终保持与制动凸轮2701相接触，如图4所示，扭转弹簧2017一端固定在制动摇臂2002上，另一端固定在摇臂外轴2015上，扭转弹簧2017将制动摇臂2002压向制动凸轮2701。在发动机工作过程中，扭转弹簧2017有足够的弹簧力使制动摇臂2002一直与制动凸轮2701接触。

摇臂轴2003包括一个或多个油路将机油提供给摇臂轴2003上的摇臂。具体地说，摇臂轴2003上包括一个润滑油路，润滑油路可在发动机工作过程中向一个或多个摇臂提供润滑油。

如图5和图6所示，制动摇臂2002包括衬套孔2201，衬套孔2201横向延伸穿过制动摇臂2002的中间，在衬套孔2201内部安装制动摇臂衬套2005，制动摇臂衬套2005内部安装摇臂外轴2015。制动摇臂衬套2005上有沿摇臂轴垂直方向设置的摇臂衬套孔2501，摇臂轴2003相应的位置设置摇臂轴孔2301，摇臂外轴2015上设置相应的摇臂外轴槽2151，制动摇臂衬套2005由圆键2009，经摇臂衬套孔2501、摇臂外轴槽2151、摇臂轴孔2301固定在摇臂轴2003上。摇臂外轴2015上的摇臂外轴槽2151是长条形槽可使圆键2009在其内滑动。调整螺栓2006锁付在制动摇臂2002的通孔中,以调整螺母2018依设定决定调整螺栓2006的露出长度。

摇臂轴前端布置控制机构2011，控制机构2011可带动摇臂轴2003旋转。控制机构2011由螺栓或其他装置固定在摇臂轴前端，制动摇臂衬套2005为偏心结构，当摇臂轴2003在控制机构2011的作用下旋转时，带动制动摇臂衬套2005旋转，从而改变偏心位置，改变调整螺栓2006和气门桥2012上滑销2121之间的距离。 控制机构2011可使摇臂轴2003连续转动，因此调整螺栓2006和气门桥2012上滑销2121之间的距离可连续变化，从而使制动升程及制动正时连续变化。在不同转速时提供不同的制动升程，提高全转速范围内的制动性能。

控制机构2011可由以下四种结构实现：

方案1：如图8所示，控制机构2011包括蜗杆2019、蜗轮2020、锁紧螺栓2021和电机2022。蜗轮2020由锁紧螺栓2021固定在摇臂轴2003的前端，蜗杆2019的一端和蜗轮2020连接，蜗杆2019的另一端和电机2022连接，在电机2022作用下，蜗杆2019带动蜗轮2020旋转，从而带动摇臂轴2003旋转。

方案2：如图9所示，控制机构2011包括电机2023、传动锥齿轮2024、锥齿轮2025、传动杆2026、套筒2027、连接销2028、控制杆2029和锁紧螺母2030。控制杆2029由锁紧螺母2030固定在摇臂轴2003的前端，套筒2027由连接销2028固定在控制杆2029的下端，传动杆2026的外螺纹和套筒2027的内螺纹啮合，使套筒2027可沿垂直于摇臂轴2003的方向移动。传动锥齿轮2024固定在传动杆2026前端，锥齿轮2025固定在电机2023前端，传动锥齿轮2024和锥齿轮2025互相啮合。使用锥齿轮传动可以改变直流电机2023的旋转方向，使直流电机2023能平行于摇臂轴2003放置。当电机2023得到控制信号旋转时，其转动通过传动锥齿轮2024、锥齿轮2025改变方向后，经传动杆2026、套筒2027、控制杆2029传动，带动摇臂轴2003转动。

方案3：如图10和图11所示，控制机构2011包括底座2031、转子2032、定子2033、顶盖2034、锁付螺栓2035、双头螺柱2036和螺母2037。底座2031固定在缸盖或其他固定装置上，定子2033和顶盖2034由双头螺柱2036和螺母2037固定在底座2031上，转子2032安装在底座2031和顶盖2034之间，转子2032和摇臂轴2003以锁付螺栓2035连接；定子2033上有四个挡板，转子2032上有四个挡板，定子2033和转子2032的挡板之间形成封闭油腔，摇臂轴2003或其他装置上的油路向油腔内供油，使转子2032绕定子2033旋转，从而带动摇臂轴2003旋转。

方案4：如图12和图13所示，控制机构2011包括电机2038、传动杆2039、圆柱销2040、行星架2041、两个以上的固定销2042、两个以上的行星轮2043、太阳轮2044、外齿圈2045和螺栓2046。外齿圈2045固定在缸盖或其他固定装置上，传动杆2039的一端和电机2038固定在一起，另一端由圆柱销2040固定在行星架2041上，行星轮2043由固定销2042固定在行星架2041上，放置在所述外齿圈2045中；本申请以四个行星轮为例，但不能用来限制本申请。太阳轮2044由螺栓2046固定在摇臂轴2003上，太阳轮2044和行星轮2043啮合。当电机2038得到控制信号旋转时，驱动传动杆2039转动，带动行星架2041上的行星轮2043转动，从而驱动太阳轮2044转动，带动摇臂轴2003转动。行星轮2043的个数和齿数不同将构成不同的减速机构。

直流电机作为驱动摇臂轴2003旋转的动力源，电机的旋转通过如上所述的四种减速机构或其他形式的减速机构传递给摇臂轴2003。

以下将详细介绍采用制动凸轮驱动的气门驱动闭环控制制动系统2100的工作过程，曲轴运动带动凸轮轴2007旋转。凸轮轴2007上的凸轮2702驱动排气摇臂总成2001绕摇臂外轴2015旋转，开启关闭排气门2013、第二排气门2014实现排气冲程；凸轮轴2007上的制动凸轮2701驱动制动摇臂2002绕摇臂外轴2015旋转，实现发动机制动功能。

如图7所示，发动机正常工作时，制动摇臂衬套2005的轴线位置为A，调整螺栓2006和气门桥2012上滑销2121之间存在一定的间隙，这个间隙足够克服制动凸轮2701驱动制动摇臂2002旋转时产生的制动升程。凸轮轴2007旋转，制动凸轮2701和制动摇臂滚轮2004接触，驱动制动摇臂2002绕摇臂轴2003转动，调整螺栓2006和滑销2121之间的间隙克服制动升程，不驱动滑销2121，对排气门2013不起作用。

发动机制动装置工作时，在控制机构2011的作用下，摇臂轴2003旋转从而带动制动摇臂衬套2005旋转，轴线位置变为A’，制动摇臂2002随着制动摇臂衬套2005的旋转向下运动，带动调整螺栓2006向下移动，从而改变调整螺栓2006和气门桥2012上的滑销2121之间的距离，制动凸轮2701上的小升程起作用。凸轮轴2007旋转，制动凸轮2701和制动摇臂滚轮2004接触，驱动制动摇臂2002绕摇臂外轴2015转动，驱动气门桥2012上的滑销2121开启排气门2013实现发动机制动。

发动机气门执行装置不工作时，控制机构2011带动摇臂轴2003反方向旋转，从而使制动摇臂衬套2005恢复到初始位置，制动凸轮2701小升程不起作用，发动机正常工作。

实施例3

如图14、图15和图16所示，本发明的制动气门执行装置包括排气摇臂总成3001、制动摇臂3002、摇臂轴3003、制动摇臂滚轮3004、制动摇臂衬套3005、调整螺栓3006、凸轮轴3007、摇臂轴压块3008（如图17所示）、支座3009（如图17所示）、制动摇臂滚轮轴3010、控制机构（图未示）、气门桥3012、排气门3013、第二排气门3014、驱动机构3015（如图17所示）、位置传感器3016、信号轮3161、扭转弹簧3017、调整螺母3018。

如图14、图15和图16所示是一个采用制动凸轮驱动的闭环控制制动系统3100。排气门3013和第二排气门3014是一个菌形气门，用于控制发动机内燃烧室和进排气歧管之间气体的流动。闭环控制制动系统3100可以用来实现制动气门升程的连续可调及需要气门具有辅助升程的情况；闭环控制制动系统3100包括一根摇臂轴3003，三缸或者六缸共用一根摇臂轴3003；排气摇臂总成3001和制动摇臂3002相邻布置在摇臂轴3003上，排气摇臂总成3001和制动摇臂3002在凸轮轴3007或其他驱动装置的作用下绕摇臂轴3003转动，摇臂轴3003经摇臂轴压块3008（如图17所示）上的螺栓孔固定在缸盖或其他固定装置上。

排气摇臂总成3001通过气门桥3012同时驱动排气门3013和第二排气门3014实现排气冲程。凸轮轴3007旋转，凸轮3702驱动排气摇臂总成3001，使排气摇臂总成3001绕摇臂轴3003旋转。制动摇臂3002可选择性的驱动气门桥3012上的滑销3121开启排气门3013实现发动机制动功能。滑销3121中间的肩部与气门桥3012上滑销孔的肩部配合。

制动摇臂滚轮轴3010安装在制动摇臂3002的末端，制动摇臂滚轮3004安装在制动摇臂滚轮轴3010上和制动凸轮3701相接触，制动摇臂3002在制动凸轮3701的驱动下绕摇臂轴3003旋转。制动凸轮3701包括凸起3711和基圆3721两部分。制动凸轮3701可使发动机实现压缩式、泄气式和部分泄气式发动机制动。压缩式发动机制动是在压缩上止点附近开启排气门或制动气门；泄气式发动机制动是在整个发动机循环开启排气门；部分泄气式发动机制动是在发动机循环的大部分冲程开启排气门。

制动凸轮3701可以包括一个或多个凸起来取代凸起3711，例如一个BGR凸起驱动制动摇臂3002实现制动气门运动，可选的BGR凸起可在发动机制动时提供一个BGR升程。

在发动机工作过程中，制动摇臂3002始终保持与制动凸轮3701相接触，如图15所示，扭转弹簧3017一端固定在制动摇臂3002上，另一端固定在摇臂轴3003上，扭转弹簧3017将制动摇臂3002压向制动凸轮3701。在发动机工作工程中，扭转弹簧3017有足够的弹簧力使制动摇臂3002一直与制动凸轮3701接触。

如图14和图15所示，摇臂轴3003包括一个或多个油路将机油提供给摇臂轴3003上的摇臂。具体地说，摇臂轴3003上包括一个润滑油路，润滑油路可在发动机工作过程中向一个或多个摇臂提供润滑油。

制动摇臂3002包括衬套孔3201，该孔横向延伸穿过摇臂的中间，在衬套孔3201内部安装制动摇臂衬套3005，制动摇臂衬套3005内部安装摇臂轴3003。制动摇臂衬套3005的末端和驱动机构3015相连接。

控制机构由螺栓或其他装置固定在驱动机构3015前端，制动摇臂衬套3005为偏心结构，当驱动机构3015在控制机构的作用下运动时，带动制动摇臂衬套3005旋转，从而改变偏心位置，改变调整螺栓3006和气门桥3012上滑销3121之间的距离。控制机构可使驱动机构3015连续转动，因此调整螺栓3006和气门桥3012上滑销3121之间的距离可连续变化，从而使制动升程及制动正时连续变化。调整螺栓3006锁付在制动摇臂3002的通孔中,以调整螺母3018依设定决定调整螺栓3006的露出长度。

驱动机构3015可由以下三种结构实现：

方案1：如图17、图18和图19所示，驱动机构3015由驱动轴3051、球销3052、驱动杆3053、圆键3054组成。驱动轴3051由摇臂轴压块3008、支座3009固定在缸盖上，和摇臂轴3003保证一定的位置关系，驱动轴3051可在支座3009内自由旋转，驱动轴3051上设有驱动轴孔3511。驱动杆3053末端设有驱动杆孔3531，前端设有球形窝3532，制动摇臂衬套3005末端设有摇臂衬套孔3501。圆键3054经摇臂衬套孔3501、驱动杆孔3531将驱动杆3053和制动摇臂衬套3005末端连接在一起。球销3052末端安装在驱动轴3051的驱动轴孔3511上，随驱动轴3051的旋转而旋转，球销3052前端安装在驱动杆3053前端的球形窝3532内。球销3052、驱动杆3053和制动摇臂衬套3005的摆臂构成三连杆机构，驱动轴3051在控制机构的驱动下旋转时，带动球销3052、驱动杆3053运动，从而驱动制动摇臂衬套3005旋转。

方案2：如图20所示，驱动机构3015由驱动轴3061、滚轮3062、滚轮轴3063组成。驱动轴3061由摇臂轴压块3064、支座3065固定在缸盖上，和摇臂轴3003保证一定的位置关系，摇臂轴压块3064前端固定摇臂轴3003，后端支撑驱动轴3061，驱动轴3061可在摇臂轴压块3064上自由旋转。滚轮轴3063安装在制动摇臂衬套3005的末端，滚轮3062安装在滚轮轴3063上，驱动轴3061相应位置设置凸起3611。驱动轴3061在控制机构的驱动下旋转时，凸起3611驱动滚轮3062带动制动摇臂衬套3005旋转。

方案3：如图21所示，驱动机构3015由驱动轴3071、齿轮3072组成。驱动轴3071由摇臂轴压块3073、支座3074固定在缸盖上，和摇臂轴3003保证一定的位置关系，摇臂轴压块3073前端固定摇臂轴3003，后端支撑驱动轴3071，驱动轴3071可在摇臂轴压块3073上自由旋转。齿轮3072安装在驱动轴3071上，制动摇臂衬套3005的末端设计成齿轮结构和驱动轴3071上的齿轮3072相啮合。驱动轴3071在控制机构的驱动下旋转时，齿轮3072驱动制动摇臂衬套3005末端的齿轮结构，带动制动摇臂衬套3005旋转。

以下将详细介绍闭环控制制动系统3100的工作过程，曲轴运动带动凸轮轴3007旋转。凸轮轴3007上的凸轮3702驱动排气摇臂总成3001绕摇臂轴3003旋转，开启关闭排气门3013、第二排气门3014实现排气冲程；凸轮轴3007上的制动凸轮3701驱动制动摇臂绕摇臂轴3003旋转，实现发动机制动功能。

如图7所示，发动机正常工作时，制动摇臂衬套3005的轴线位置为A，调整螺栓3006和气门桥3012上滑销3121之间存在一定的间隙，这个间隙足够克服制动凸轮3701驱动制动摇臂3002旋转时产生的制动升程。凸轮轴3007旋转，制动凸轮3701和制动摇臂滚轮3004接触，驱动制动摇臂3002绕摇臂轴3003转动，调整螺栓3006和滑销3121之间的间隙克服制动升程，不驱动滑销3121，对排气门3013不起作用。

发动机气门执行装置工作时，在控制机构的作用下，驱动机构3015旋转从而带动制动摇臂衬套3005旋转，轴线位置变为A’，制动摇臂3002随着制动摇臂衬套3005旋转向下运动，带动调整螺栓3006向下移动，从而改变调整螺栓3006和气门桥3012上的滑销3121之间的距离，制动凸轮3701上的小升程起作用。凸轮轴3007旋转，制动凸轮3701和制动摇臂滚轮3004接触，驱动制动摇臂3002绕摇臂轴3003转动，驱动气门桥3012上的滑销3121开启排气门3013实现制动气门升程的连续可调。

发动机气门执行装置不工作时，控制机构带动驱动机构反方向旋转，从而使制动摇臂衬套3005恢复到初始位置，制动凸轮小升程不起作用，发动机正常工作。

综上所述，由于采用了以上的技术特征，使得本发明相比于现有技术具有如下的优点和积极效果：

第一、本发明电动发动机制动装置结构简单，刚度好，成本低；

第二、本发明装置可连续的改变制动系统内零部件的位置关系，使制动气门开启时间和升程连续改变，提高全转速范围内的制动性能；

第三、本发明当排气温度过高时，通过气门执行装置提前开启排气门，减小压缩行程时气体压力，从而降低缸内温度，避免发动机过热降低零部件寿命，提高了发动机制动工作过程的可靠性。

发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。以上公开的仅仅是本发明的较佳实施例，但并非用来限制其本身，任何熟习本领域的技术人员在不违背本发明精神内涵的情况下，所做的均等变化和更动，均应落在本发明的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种电动发动机制动气门执行装置，包括排气摇臂总成（2001）、制动摇臂（2002）、摇臂轴（2003），制动摇臂衬套（2005）、调整螺栓（2006）、凸轮轴（2007）、摇臂轴压块（2008）、圆键（2009）、控制机构（2011）、气门桥（2012）、排气门（2013）、摇臂外轴（2015）、位置传感器（2016）、扭转弹簧（2017）；所述排气摇臂总成（2001）和所述制动摇臂（2002）相邻布置在所述摇臂外轴（2015）上，在发动机压缩上止点附近开启所述排气门（2013）实现发动机制动，其特征在于：在所述凸轮轴（2007）上增加一个制动凸轮（2701），所述制动凸轮（2701）驱动所述制动摇臂（2002），需要发动机制动工作时，所述制动摇臂衬套（2005）旋转，补偿预留气门间隙，制动凸轮（2701）的小升程起作用，在所述制动摇臂（2002）的驱动下，所述排气门（2013）按照要求开启，起到发动机制动的目的。

2.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述制动摇臂（2002）上的所述调整螺栓（2006）和所述气门桥（2012）上的滑销（2121）之间的间隙可以克服制动凸轮（2701）的小升程,所述制动摇臂（2002）在制动装置不工作时，不影响所述排气门（2013）的运动，在制动装置工作时，可实现发动机制动。

3.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述制动摇臂衬套（2005）可绕所述摇臂外轴（2015）旋转。

4.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述制动摇臂衬套（2005）在旋转过程中偏心位置发生变化，使得所述制动摇臂（2002）位置变化，补偿所述制动摇臂（2002）上的所述调整螺栓（2006）和所述气门桥（2012）上的滑销（2121）之间的间隙。

5.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述扭转弹簧（2017）使所述制动摇臂（2002）在发动机工作过程中始终与所述凸轮轴（2007）接触。

6.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述圆键（2009）穿过所述制动摇臂衬套（2005）上的摇臂衬套孔（2501）、所述摇臂外轴（2015）上的摇臂外轴槽（2151）、所述摇臂轴（2003）上的摇臂轴孔（2301）将所述制动摇臂衬套（2005）固定在所述摇臂轴（2003）上;所述圆键（2009）在所述摇臂外轴（2015）上的摇臂外轴槽（2151）内滑动。

7.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述控制机构（2011）包括蜗杆（2019）、蜗轮（2020）、锁紧螺栓（2021）和电机（2022）;

所述蜗轮（2020）以所述锁紧螺栓（2021）固定在所述摇臂轴（2003）的前端；

所述蜗杆（2019）的一端和所述蜗轮（2020）连接，所述蜗杆（2019）的另一端和所述电机（2022）连接，在所述电机（2022）作用下，所述蜗杆（2019）带动所述蜗轮（2020）旋转，从而带动所述摇臂轴（2003）旋转。

8.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述控制机构（2011）包括电机（2023）、传动锥齿轮（2024）、锥齿轮（2025）、传动杆（2026）、套筒(2027)、连接销（2028）、控制杆（2029）和锁紧螺母(2030)；所述控制杆（2029）由所述锁紧螺母（2030）固定在所述摇臂轴（2003）的前端，所述套筒(2027)由所述连接销（2028）固定在所述控制杆(2029)的下端，所述传动杆（2026）的外螺纹和所述套筒(2027)的内螺纹啮合，使所述套筒(2027)可沿垂直于所述摇臂轴(2003)的方向移动；所述传动锥齿轮（2024）固定在所述传动杆（2026）前端，所述锥齿轮（2025）固定在所述电机(2023)前端，所述传动锥齿轮（2024）和所述锥齿轮（2025）互相啮合；所述电机(2023)得到控制信号旋转时，其转动通过所述锥齿轮（2025）和所述传动锥齿轮（2024）改变方向后，经所述传动杆（2026）、所述套筒(2027)、所述控制杆（2029）传动，带动所述摇臂轴（2003）转动。

9.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述控制机构（2011）包括底座（2031）、转子（2032）、定子（2033）、顶盖（2034）、锁付螺栓（2035）、双头螺柱（2036）和螺母（2037）；

所述底座（2031）固定在缸盖或其他固定装置上，

所述定子（2033）和所述顶盖（2034）由所述双头螺柱（2036）和所述螺母（2037）固定在所述底座（2031）上；

所述转子（2032）安装在所述底座（2031）和所述顶盖（2034）之间，所述转子（2032）和所述摇臂轴（2003）以所述锁付螺栓（2035）连接；所述定子（2033）上有四个挡板，所述转子（2032）上有四个挡板，所述定子（2033）和所述转子（2032）的挡板之间形成封闭油腔，

所述摇臂轴（2003）或其他装置上的油路向油腔内供油，使所述转子（2032）绕所述定子（2033）旋转，从而带动所述摇臂轴（2003）旋转。

10.根据权利要求1所述的电动发动机制动气门执行装置，其特征在于：所述控制机构（2011）包括电机（2038）、传动杆（2039）、圆柱销（2040）、行星架（2041）、两个以上的固定销（2042）、两个以上的行星轮（2043）、太阳轮（2044）、外齿圈（2045）和螺栓（2046）；

所述外齿圈（2045）固定在缸盖或其他固定装置上；

所述传动杆（2039）的一端和所述电机（2038）连接，另一端以所述圆柱销（2040）固定在所述行星架（2041）上;两个以上的行星轮（2043）由所述两个以上的固定销（2042）固定在所述行星架（2041）上，放置在所述外齿圈（2045）中；所述太阳轮（2044）以所述螺栓（2046）固定在所述摇臂轴（2003）上，所述太阳轮（2044）和两个以上的行星轮（2043）啮合；所述电机（2038）得到控制信号旋转时，驱动所述传动杆（2039）转动，带动所述行星架（2041）上的两个以上的行星轮（2043）转动，从而驱动所述太阳轮（2044）转动，带动所述摇臂轴（2003）转动。

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