CN107939472A - 集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法。用于解决现有两冲程压缩释放式制动装置只能适用于多缸且进气门具有提前角的发动机，不能进行单缸控制的问题，本发明的装置可以实现两冲程的压缩释放式制动，能够获得较高的制动功率，控制油路、切换结构简单易于实现，且能够对发动机制动时的每一气缸进行独立控制，对发动机的气缸数和原配气相位无特殊要求，设计之初通过对双峰排气凸轮型线的设计，可控制发动机能够实现的最大制动功率。

Description

集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法
技术领域
本发明涉及一种发动机制动装置及其制动方法，更具体地说，本发明涉及一种集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法。
背景技术
发动机制动，是一种利用发动机的压缩行程产生的压缩阻力、内摩擦力和进排气阻力对驱动轮形成制动作用的车辆辅助制动技术，可用于降低并控制汽车的平均行驶速度，能够有效地减少行车制动系统的使用频率，避免由于长期连续工作而产生的过热和磨损，提高制动器的使用寿命，同时有利于及时降速或停车，增强车辆行驶的安全性。目前常用的发动机制动中，发动机压缩释放式制动由于其制动原理，其制动性能表现最佳，可提供的制动功率和效率最高。CN201610401939.8/CN201620554511.2公开了一种发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法，利用具有进气提前角的进气门运动，通过机械液压传动装置，使进气门在进气冲程和膨胀冲程两次打开进气，排气门在压缩冲程和排气冲程接近于结束时两次打开释放缸内压缩气体，从而实现两冲程的压缩释放式制动，达到获得更高制动功率的目的，然而这种两冲程压缩释放式制动装置及方法只能适用于多缸且进气门具有提前角的发动机，不能进行单缸控制，具有一定的局限性，并且控制油路也较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可以产生高制动功率且结构简单、可进行单缸控制的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法，以更好的满足车辆制动需求。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置，包括气门，气门摇臂，气门推杆，气门挺柱机构、配气凸轮和壳体，气门挺柱机构包括进气门挺柱机构和排气门挺柱机构，配气凸轮包括进气凸轮和排气凸轮，气门挺柱机构与配气凸轮安装在壳体内；气门挺柱机构包括柱塞套、柱塞、下齿、上齿、挺柱、导向滑块和弹簧；柱塞呈管状，同轴安装在柱塞套内，柱塞与柱塞套侧面设有导向机构，导向机构与壳体相连，柱塞与柱塞套只能进行轴向运动，不能产生径向滑动；进气门挺柱机构柱塞上端为圆环型平面，排气门挺柱机构柱塞上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽；下齿呈管状，下齿下端为圆环型平面，下齿上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，下齿的齿数与排气门挺柱机构柱塞上端齿数相同，下齿套装在柱塞上端，同轴安装在柱塞套内，下齿与柱塞套通过定位螺栓相连，不能相对移动；排气门挺柱机构下齿的齿正对排气门挺柱机构柱塞上端齿槽；上齿呈桶状，上齿外径与下齿外径相等，上齿内径与柱塞内径相等，上齿下端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，上齿的齿数与下齿齿数相同，上齿上端设有凸台结构，上齿安装于柱塞和下齿上方，同轴安装在柱塞套内，进气门挺柱机构上齿的齿正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞端面相接，排气门挺柱机构上齿的齿正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接；挺柱下端设有弧状导向槽和扇形槽，导向槽一端封闭，一端与扇形槽连通，导向槽内封闭端与弹簧一端相接，弹簧另一端与弧状导向滑块相接，挺柱安装于上齿上方，同轴安装在柱塞套内，挺柱与柱塞套通过定位销相连，只能进行轴向运动，不能产生径向滑动，挺柱下端面与上齿凸台底部端面相接，上齿凸台上端面与挺柱扇形槽底面相接，上齿凸台一侧面与挺柱的导向滑块相接，另一侧面与挺柱的扇形槽端面间形成液压容腔，液压容腔正对柱塞套上的油孔，通过油孔与控制油道相连，挺柱上端呈碗状，碗底与气门推杆下端相接，气门推杆上端通过气门摇臂与气门相连；进气凸轮包括与进气门挺柱机构柱塞下端位置相对的主单峰进气凸轮和与进气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的辅单峰进气凸轮，主单峰进气凸轮为发动机正常进气凸轮，辅单峰进气凸轮与主单峰进气凸轮型线型线相同，安装相位相差180°；排气凸轮包括与排气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的主单峰排气凸轮和与排气门挺柱机构柱塞下端位置相对的辅双峰排气凸轮，主单峰排气凸轮为发动机正常排气凸轮，辅双峰排气凸轮型线轮峰和行程较主单峰排气凸轮小，安装相位为气缸活塞到达上止点前时辅双峰排气凸轮的一个轮峰达到最高位置。
所述的柱塞套侧壁设有润滑油孔，连通柱塞套内腔和壳体。
所述的控制油道经电磁阀与油泵相连。
所述的进气凸轮和配气凸轮安装在同一凸轮轴上。
所述的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置的制动方法包括如下步骤：
1)制动时，发动机停止喷油点火，配气凸轮正常运动，电磁阀通电，机油泵驱动使液压油通过油孔进入上齿凸台与挺柱扇形槽间的液压容腔，液压油推动上齿凸台侧壁，使上齿转动，带动导向滑块沿导向槽滑动，弹簧压缩，进气门挺柱机构上齿的齿转动至同时与进气门挺柱机构下齿的齿和进气门挺柱机构柱塞相接，主单峰进气凸轮和辅单峰进气凸轮对进气门挺柱机构的驱动功能同时生效，主单峰进气凸轮驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机进气冲程打开向缸内进气，辅单峰进气凸轮驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机膨胀冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至与排气门挺柱机构柱塞的齿相接，主单峰排气凸轮对排气门挺柱机构的驱动功能失效，辅双峰排气凸轮对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮驱动排气门挺柱机构使排气门在压缩冲程和排气冲程活塞到达上止点前附近位置时打开一个小开度，缸内高压空气排出形成泵气损失，实现两冲程压缩释放制动；
2)当不需要制动时，电磁阀断电，液压容腔内的液压油通过油孔泄油，弹簧复位，推动导向滑块和上齿转动，进气门挺柱机构上齿的齿转动至正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞端面相接，主单峰进气凸轮对进气门挺柱机构的驱动功能保持生效，辅单峰进气凸轮对进气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰进气凸轮驱动进气门挺柱机构使进气门在进气冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接，主单峰排气凸轮对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮对排气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰排气凸轮驱动排气门挺柱机构使排气门在排气冲程打开，缸内废气排出；此时发动机正常工作。
与现有技术相比，本发明的优点是可以实现两冲程的压缩释放式制动，能够获得较高的制动功率，控制油路、切换结构简单易于实现，且能够对发动机制动时的每一气缸进行独立控制，对发动机的气缸数和原配气相位无特殊要求，设计之初通过对双峰排气凸轮型线的设计，可控制发动机能够实现的最大制动功率。
附图说明
图1是本发明集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置制动状态的剖面结构示意图。
图2是本发明集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置非制动状态的剖面结构示意图。
图3是本发明的进气门挺柱机构柱塞和下齿结构示意图。
图4是本发明的排气门挺柱机构柱塞和下齿结构示意图。
图5是本发明的上齿结构示意图。
图6是本发明的挺柱底端结构示意图。
图中附图标记为：1柱塞套；2挺柱；3液压容腔；4油孔；5上齿；6下齿；7定位螺栓；8润滑油孔；9进气门挺柱机构柱塞；10主单峰进气凸轮；11辅单峰进气凸轮；12凸轮轴；13主单峰排气凸轮；14辅双峰排气凸轮；15排气门挺柱机构柱塞；16导向滑块；17弹簧；18扇形槽。
具体实施方式
首先，需要说明的是，本发明可适用于任意缸数的发动机。下面将结合附图对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本实施例中集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置的结构示意图如图1至图6所示，包括气门，气门摇臂，气门推杆，气门挺柱机构、配气凸轮和壳体，气门挺柱机构包括进气门挺柱机构和排气门挺柱机构，配气凸轮包括进气凸轮和排气凸轮，气门挺柱机构与配气凸轮安装在壳体内；气门挺柱机构包括柱塞套1、柱塞、下齿6、上齿5、挺柱2、导向滑块16和弹簧17；柱塞呈管状，同轴安装在柱塞套1内，柱塞与柱塞套1侧面设有导向机构，导向机构与壳体相连，柱塞与柱塞套1只能进行轴向运动，不能产生径向滑动；进气门挺柱机构柱塞9上端为圆环型平面，排气门挺柱机构柱塞15上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽；下齿6呈管状，下齿6下端为圆环型平面，下齿6上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，下齿6的齿数与排气门挺柱机构柱塞15上端齿数相同，下齿6套装在柱塞上端，同轴安装在柱塞套1内，下齿6与柱塞套1通过定位螺栓7相连，不能相对移动；排气门挺柱机构下齿的齿正对排气门挺柱机构柱塞15上端齿槽；上齿5呈桶状，上齿5外径与下齿6外径相等，上齿5内径与柱塞内径相等，上齿5下端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，上齿5的齿数与下齿6齿数相同，上齿5上端设有凸台结构，上齿5安装于柱塞和下齿6上方，同轴安装在柱塞套1内，进气门挺柱机构上齿的齿正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞9端面相接，排气门挺柱机构上齿的齿正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接；挺柱2下端设有弧状导向槽和扇形槽18，导向槽一端封闭，一端与扇形槽18连通，导向槽内封闭端与弹簧17一端相接，弹簧17另一端与弧状导向滑块16相接，挺柱2安装于上齿5上方，同轴安装在柱塞套1内，挺柱2与柱塞套1通过定位销相连，只能进行轴向运动，不能产生径向滑动，挺柱2下端面与上齿5凸台底部端面相接，上齿5凸台上端面与挺柱2扇形槽18底面相接，上齿5凸台一侧面与挺柱2的导向滑块16相接，另一侧面与挺柱2的扇形槽18端面间形成液压容腔3，液压容腔3正对柱塞套1上的油孔4，通过油孔4与控制油道相连，挺柱2上端呈碗状，碗底与气门推杆下端相接，气门推杆上端通过气门摇臂与气门相连；进气凸轮包括与进气门挺柱机构柱塞9下端位置相对的主单峰进气凸轮10和与进气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的辅单峰进气凸轮11，主单峰进气凸轮10为发动机正常进气凸轮，辅单峰进气凸轮11与主单峰进气凸轮10型线型线相同，安装相位相差180°；排气凸轮包括与排气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的主单峰排气凸轮13和与排气门挺柱机构柱塞15下端位置相对的辅双峰排气凸轮14，主单峰排气凸轮13为发动机正常排气凸轮，辅双峰排气凸轮14型线轮峰和行程较主单峰排气凸轮13小，安装相位为气缸活塞到达上止点前时辅双峰排气凸轮14的一个轮峰达到最高位置。
所述的柱塞套1侧壁设有润滑油孔8，连通柱塞套1内腔和壳体。
所述的控制油道经电磁阀与油泵相连。
所述的进气凸轮和配气凸轮安装在同一凸轮轴12上。
本实施例中集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置的制动方法如下：
1)参阅图1所示，制动时，发动机停止喷油点火，配气凸轮正常运动，电磁阀通电，机油泵驱动使液压油通过油孔4进入上齿5凸台与挺柱扇形槽18间的液压容腔3，液压油推动上齿5凸台侧壁，使上齿5转动，带动导向滑块16沿导向槽滑动，弹簧17压缩，进气门挺柱机构上齿的齿转动至同时与进气门挺柱机构下齿的齿和进气门挺柱机构柱塞9相接，主单峰进气凸轮10和辅单峰进气凸轮11对进气门挺柱机构的驱动功能同时生效，主单峰进气凸轮10驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机进气冲程打开向缸内进气，辅单峰进气凸轮11驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机膨胀冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至与排气门挺柱机构柱塞15的齿相接，主单峰排气凸轮13对排气门挺柱机构的驱动功能失效，辅双峰排气凸轮14对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮14驱动排气门挺柱机构使排气门在压缩冲程和排气冲程活塞到达上止点前附近位置时打开一个小开度，缸内高压空气排出形成泵气损失，实现两冲程压缩释放制动；
2)参阅图2所示，当不需要制动时，电磁阀断电，液压容腔3内的液压油通过油孔4泄油，弹簧17复位，推动导向滑块16和上齿5转动，进气门挺柱机构上齿的齿转动至正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞9端面相接，主单峰进气凸轮10对进气门挺柱机构的驱动功能保持生效，辅单峰进气凸轮11对进气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰进气凸轮10驱动进气门挺柱机构使进气门在进气冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接，主单峰排气凸轮13对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮14对排气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰排气凸轮13驱动排气门挺柱机构使排气门在排气冲程打开，缸内废气排出；此时发动机正常工作。
最后，还需注意的是，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置，包括气门，气门摇臂，气门推杆，气门挺柱机构、配气凸轮和壳体，气门挺柱机构包括进气门挺柱机构和排气门挺柱机构，配气凸轮包括进气凸轮和排气凸轮，其特征在于，所述气门挺柱机构与配气凸轮安装在壳体内；气门挺柱机构包括柱塞套(1)、柱塞、下齿(6)、上齿(5)、挺柱(2)、导向滑块(16)和弹簧(17)；柱塞呈管状，同轴安装在柱塞套(1)内，柱塞与柱塞套(1)侧面设有导向机构，导向机构与壳体相连，柱塞与柱塞套(1)只能进行轴向运动，不能产生径向滑动；进气门挺柱机构柱塞(9)上端为圆环型平面，排气门挺柱机构柱塞(15)上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽；下齿(6)呈管状，下齿(6)下端为圆环型平面，下齿(6)上端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，下齿(6)的齿数与排气门挺柱机构柱塞(15)上端齿数相同，下齿(6)套装在柱塞上端，同轴安装在柱塞套(1)内，下齿(6)与柱塞套(1)通过定位螺栓(7)相连，不能相对移动；排气门挺柱机构下齿的齿正对排气门挺柱机构柱塞(15)上端齿槽；上齿(5)呈桶状，上齿(5)外径与下齿(6)外径相等，上齿(5)内径与柱塞内径相等，上齿(5)下端为齿状结构，齿厚上下相同，齿槽与齿均匀分布且等宽，上齿(5)的齿数与下齿(6)齿数相同，上齿(5)上端设有凸台结构，上齿(5)安装于柱塞和下齿(6)上方，同轴安装在柱塞套(1)内，进气门挺柱机构上齿的齿正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞(9)端面相接，排气门挺柱机构上齿的齿正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接；挺柱(2)下端设有弧状导向槽和扇形槽(18)，导向槽一端封闭，一端与扇形槽(18)连通，导向槽内封闭端与弹簧(17)一端相接，弹簧(17)另一端与弧状导向滑块(16)相接，挺柱(2)安装于上齿(5)上方，同轴安装在柱塞套(1)内，挺柱(2)与柱塞套(1)通过定位销相连，只能进行轴向运动，不能产生径向滑动，挺柱(2)下端面与上齿(5)凸台底部端面相接，上齿(5)凸台上端面与挺柱(2)扇形槽(18)底面相接，上齿(5)凸台一侧面与挺柱(2)的导向滑块(16)相接，另一侧面与挺柱(2)的扇形槽(18)端面间形成液压容腔(3)，液压容腔(3)正对柱塞套(1)上的油孔(4)，通过油孔(4)与控制油道相连，挺柱(2)上端呈碗状，碗底与气门推杆下端相接，气门推杆上端通过气门摇臂与气门相连；
进气凸轮包括与进气门挺柱机构柱塞(9)下端位置相对的主单峰进气凸轮(10)和与进气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的辅单峰进气凸轮(11)，主单峰进气凸轮(10)为发动机正常进气凸轮，辅单峰进气凸轮(11)与主单峰进气凸轮(10)型线相同，安装相位相差180°；排气凸轮包括与排气门挺柱机构柱塞套下端位置相对的主单峰排气凸轮(13)和与排气门挺柱机构柱塞(15)下端位置相对的辅双峰排气凸轮(14)，主单峰排气凸轮(13)为发动机正常排气凸轮，辅双峰排气凸轮(14)型线轮峰和行程较主单峰排气凸轮(13)小，安装相位为气缸活塞到达上止点前时辅双峰排气凸轮(14)的一个轮峰达到最高位置。
2.根据权利要求1所述的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置，其特征在于所述的柱塞套(1)侧壁设有润滑油孔(8)，连通柱塞套(1)内腔和壳体。
3.根据权利要求1所述的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置，其特征在于所述的控制油道经电磁阀与油泵相连。
4.根据权利要求1所述的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置，其特征在于所述的进气凸轮和配气凸轮安装在同一凸轮轴(12)上。
5.一种如权利要求1所述的集成式发动机两冲程压缩释放式制动装置的制动方法，其特征在于包括如下步骤：
1)制动时，发动机停止喷油点火，配气凸轮正常运动，电磁阀通电，机油泵驱动使液压油通过油孔(4)进入上齿(5)凸台与挺柱扇形槽(18)间的液压容腔(3)，液压油推动上齿(5)凸台侧壁，使上齿(5)转动，带动导向滑块(16)沿导向槽滑动，弹簧(17)压缩，进气门挺柱机构上齿的齿转动至同时与进气门挺柱机构下齿的齿和进气门挺柱机构柱塞(9)相接，主单峰进气凸轮(10)和辅单峰进气凸轮(11)对进气门挺柱机构的驱动功能同时生效，主单峰进气凸轮(10)驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机进气冲程打开向缸内进气，辅单峰进气凸轮(11)驱动进气门挺柱机构使进气门在发动机膨胀冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至与排气门挺柱机构柱塞(15)的齿相接，主单峰排气凸轮(13)对排气门挺柱机构的驱动功能失效，辅双峰排气凸轮(14)对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮(14)驱动排气门挺柱机构使排气门在压缩冲程和排气冲程活塞到达上止点前附近位置时打开一个小开度，缸内高压空气排出形成泵气损失，实现两冲程压缩释放制动；
2)当不需要制动时，电磁阀断电，液压容腔(3)内的液压油通过油孔(4)泄油，弹簧(17)复位，推动导向滑块(16)和上齿(5)转动，进气门挺柱机构上齿的齿转动至正对进气门挺柱机构下齿的齿槽，进气门挺柱机构上齿的齿与进气门挺柱机构柱塞(9)端面相接，主单峰进气凸轮(10)对进气门挺柱机构的驱动功能保持生效，辅单峰进气凸轮(11)对进气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰进气凸轮(10)驱动进气门挺柱机构使进气门在进气冲程打开向缸内进气；排气门挺柱机构上齿的齿转动至正对排气门挺柱机构下齿的齿，排气门挺柱机构上齿的齿与排气门挺柱机构下齿的齿端面相接，主单峰排气凸轮(13)对排气门挺柱机构的驱动功能生效，辅双峰排气凸轮(14)对排气门挺柱机构的驱动功能失效，主单峰排气凸轮(13)驱动排气门挺柱机构使排气门在排气冲程打开，缸内废气排出；此时发动机正常工作。
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