CN108825326A - 一种电磁控制式发动机制动装置及其启闭控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电磁控制式发动机制动装置及其启闭控制方法。其特征在于：ECU电子控制单元检测凸轮轴的工作位置，BCU制动控制单元对ECU电子控制单元传递的信息进行处理，计算出相应电磁控制器的工作区间，控制电磁控制器驱动控制机构执行动作，一个电磁控制器驱动一个控制机构工作，凸轮轴旋转一周时，各个电磁控制器依次完成动作。其优点在于能够大大提升发动机制动进入及退出速度，而且系统工作稳定可靠。
Description
技术领域
本发明所应用在中重型柴油及天然气发动机上，提供一种电磁控制式发动机制动装置及其启闭控制方法。
背景技术
我国山脉众多，山区面积广大，约占国土总面积的 69%，重型货车在山区长下坡路段，驾驶员频繁使用行车制动，在短时间内行车制动器可以吸收较大能量，但随着制动时间的增加，制动鼓与制动蹄片之间的摩擦副表面温度升高，摩擦系数降低，最终造成制动效能下降甚至制动失灵的危险状况，引起重大交通事故。为了提高重型商用汽车的行驶安全性，需要在行车制动的基础之上增加辅助制动系统，以保证车辆在下坡过程中具有持续不变的制动力。
车用辅助制动系统主要分为两类：缓速器和发动机制动系统。发动机制动系统由于其结构简单、安装方便、价格低廉等优点得到广泛应用。
发动机制动技术是指汽车行驶过程中驾驶员抬起加速踏板，松开离合器，利用发动机压缩行程中所产生的压缩阻力，以及进排气阻力和摩擦力对驱动轮所形成的制动力作用，使之对汽车进行制动。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。
发动机制动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。目前已有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，也可增加一个专门用于制动的凸轮，根据发动机工作的需要，发动机制动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。
专利CN200980158946.8为雅各布斯车辆系统公司申请的专用的摇臂型发动机制动器，该发明公开了一种驱动发动机排气门的系统，所述系统在电磁阀或者其它电控阀的控制下，液压流体可被选择性地供应到控制阀和作动活塞。电磁阀可安装在凸轮盖上并且液压通路可被设置在发动机缸盖和/或凸轮盖内，以对摇臂轴中的控制流体供给通路提供液压流体。通过打开和关闭电磁阀，液压流体可被选择性地供给到通路。一个电磁阀可服务于发动机设有的多个气门作动系统。专利CN201080019296.1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致动系统，所述系统控制阀可以在高速电磁触发阀的控制下工作，可以设置在通道的液压回路中，使得控制阀可以控制液压流体供给到致动器活塞和从致动器活塞供给液压流体；专利CN200910140026.5为德国曼商用车辆股份公司申请的带有气门辅助控制单元的发动机制动装置和用于发动机制动的方法，所述制动装置的排气气门借助于一包括一液压气门辅助控制单元的机械的连接机构与凸轮轴相连接。液压气门辅助控制单元将排气气门保持在暂时打开的位置上。液压气门辅助控制单元可借助于一相对于内燃机的主油回路附加设置的辅助油回路接通和切断。
以上所述发动机制动的控制方法为开环控制，发动机制动需要介入时，制动电磁阀给电，发动机制动解除时，制动电磁阀去电，以上发动机制动控制方法导致发动机制动介入与退出的时间普遍较长，这样对发动机制动与点火状态的转换过程产生影响，导致发动机瞬态转换过程不稳定。
发明内容
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种电磁控制式发动机制动装置及其启闭控制方法，解决现有发动机制动开启或关闭时，时间长，对发动机瞬态转换过程不稳定的问题。
本发明所采用的技术方案：一种电磁控制式发动机制动装置，包括凸轮轴；
辅助凸轮，设置在凸轮轴上，并包括有基圆、一个CR桃子以及一个BGR桃子；
辅助摇臂，沿前后方向旋转设置，其前端与排气门相对应，其后端在弹性件的作用下与辅助凸轮相接触；
控制机构，设置在辅助摇臂的前端，其具有始终与排气门端部保持间隙的第一位置，以及能在压缩上止点附近和压缩下止点附近时与排气门端部接触开启排气门实现压缩式发动机制动的第二位置；
电磁控制器，与控制机构对应设置，用于驱动控制机构在第一位置与第二位置之间进行转换；
BCU制动控制单元，连接电磁控制器，用于接收信号，并输出控制信号至电磁控制器，控制电磁控制器动作；
ECU电子控制单元，连接BCU制动控制单元，用于实时监测凸轮轴的工作位置，并将该位置信号传递给BCU制动控制单元；
所述辅助凸轮、辅助摇臂、控制机构、电磁控制器的数量与发动机缸数相同，并与各发动机缸相对应。
所述辅助摇臂后端设有滚轮，所述滚轮与辅助凸轮相接触。
一种基于上述电磁控制式发动机制动装置的启闭控制方法，具体包括如下步骤：
步骤一、发出将发动机正常工作转换到发动机制动的动作信号或者将发动机制动转换到发动机正常工作的动作信号；
步骤二、ECU电子控制单元检测凸轮轴的工作位置，并将该位置传递给BCU制动控制单元；
步骤三、BCU制动控制单元对ECU电子控制单元传递的信息进行处理，计算出相应电磁控制器的工作区间，控制电磁控制器驱动控制机构执行动作，将控制机构转换至第二位置实现发动机制动或者将控制机构转换至第一位置实现发动机正常工作；
步骤四、凸轮轴旋转一周时，各个电磁控制器依次完成动作。
在上述步骤三中，当辅助凸轮旋转到基圆与辅助摇臂接触的位置时，控制电磁控制器驱动控制机构执行动作。
本发明的有益效果是：1、根据当前凸轮轴位置采用单缸单独供电策略，一个电磁控制器驱动一个控制机构工作，实现凸轮轴旋转一圈内完成正功及负功的切换，大大提升发动机制动进入及退出速度；2、由BCU制动控制单元和ECU电子控制单元自动监控控制，进而控制电磁控制器驱动控制机构在理想的位置执行动作，保证系统工作稳定可靠。
附图说明
图1为本发明实施例电磁控制式发动机制动装置的结构示意图。
图2为本发明实施例控制机构处于第一位置时电磁控制式发动机制动装置的剖视图。
图3为本发明实施例控制机构处于第二位置时电磁控制式发动机制动装置的剖视图。
图4为本发明实施例辅助凸轮的剖视图。
图5为本发明实施例开启电磁控制式发动机制动装置的方法示意框图。
图6为本发明实施例关闭电磁控制式发动机制动装置的方法示意框图。
图7为本发明实施例电磁控制式发动机制动装置的制动气门升程曲线图。
图8为本发明实施例发动机运转过程中控制机构与排气门端部之间的间隙随转轴曲轴转角变化的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
如图1-4所示，一种电磁控制式发动机制动装置，包括凸轮轴1、辅助凸轮2、辅助摇臂3、控制机构4、电磁控制器5、BCU制动控制单元、ECU电子控制单元7。
所述辅助凸轮2设置在凸轮轴1上，并包括有基圆21、一个CR桃子22以及一个BGR桃子23。
所述辅助摇臂3通过摇臂轴沿前后方向可旋转设置，所述辅助摇臂3前端与排气门相对应，其后端在弹性件的作用下与辅助凸轮2相接触。
为了减少磨损，提高使用寿命，在所述辅助摇臂3后端通常设置一滚轮8，通过所述滚轮8与辅助凸轮2相接触，两者之间能够形成滚动配合，所以能够减少摩擦，进一步减少磨损。
所述控制机构4设置在辅助摇臂3的前端，并具有第一位置和第二位置两种工作位置。
当控制机构4处于第一位置时，控制机构4始终与排气门端部保持有间隙，不会打开排气门，使得发动机处于一个正常工作的状态。
当控制机构4处于第二位置时，随着凸轮轴的旋转，控制机构4能与排气门端部接触并打开排气门，实现压缩式发动机制动。
在上述描述中，所谓的CR，是指在活塞上止点附件打开制动气门，即当控制机构4处于第二位置时，辅助凸轮2上的CR桃子22与辅助摇臂3后端接触，推动辅助摇臂3转动，使得控制机构4与排气门端部接触并打开排气门。
所谓的BGR，指活塞在下止点附件再次打开排气门，引进废气，从而增加制动性能，即当控制机构4处于第二位置时，辅助凸轮2上的BGR桃子23与辅助摇臂3后端接触，推动辅助摇臂3转动，使得控制机构4与排气门端部接触再次打开排气门。
所述控制机构4可以如图2-3所示采用顶杆的形式，该顶杆可上下活动的设置在辅助摇臂3前端，当顶杆处于上端位置时，则为第一位置，当顶杆处于下端位置时，则为第二位置。
所述电磁控制器5对应设置在控制机构4上方，用于驱动控制机构4在第一位置与第二位置之间进行转换。
其中，所述辅助凸轮2、辅助摇臂3、控制机构4、电磁控制器5均设有多个，其数量与发动机缸数相同，并分别与各发动机缸相对应。
所述ECU电子控制单元7用于实时监测凸轮轴1的工作位置，并能够将该位置信号传递给BCU制动控制单元6。
所述BCU制动控制单元6连接电磁控制器5，用于接收信号，并输出控制信号至电磁控制器5，所述BCU制动控制单元6能够对ECU电子控制单元7传递的信息进行处理，计算出相应的电磁控制器5工作区间，进而控制电磁控制器5驱动控制机构4在理想的位置执行动作。
如图5所示，当开启电磁控制式发动机制动装置时，具体包括如下步骤：
步骤一、做出将发动机正常工作转换到发动机制动的动作信号；
步骤二、ECU电子控制单元7检测凸轮轴1的工作位置，并将该位置传递给BCU制动控制单元6；
步骤三、BCU制动控制单元6对ECU电子控制单元7传递的信息进行处理，计算出相应电磁控制器5的工作区间，当辅助凸轮2旋转到基圆21与辅助摇臂3接触的位置时，控制电磁控制器5驱动控制机构4执行动作，将控制机构4转换至第二位置实现发动机制动；
步骤四、凸轮轴1旋转一周时，各个电磁控制器5依次完成动作。
如图6所示，当关闭电磁控制式发动机制动装置时，具体包括如下步骤：
步骤一、做出将发动机制动转换到发动机正常工作的动作信号；
步骤二、ECU电子控制单元7检测凸轮轴1的工作位置，并将该位置传递给BCU制动控制单元6；
步骤三、BCU制动控制单元6对ECU电子控制单元7传递的信息进行处理，计算出相应电磁控制器5的工作区间，当辅助凸轮2旋转到基圆21与辅助摇臂3接触的位置时，控制电磁控制器5驱动控制机构4执行动作，将控制机构4转换至第一位置实现发动机正常工作；
步骤四、凸轮轴1旋转一周时，各个电磁控制器5依次完成动作。
在本发明实施例中，由一个电磁控制器驱动一个控制机构工作，根据当前凸轮轴位置采用单缸单独供电策略，实现凸轮轴旋转一圈内完成正功及负功的切换，从而大大提升发动机制动进入及退出的速度。
如图7所示，电磁控制式发动机制动装置的制动气门升程曲线包括排气门升程主升程81，CR段制动升程82，BGR段制动升程83。
如图8所示，在发动机运转过程中控制机构4与排气门端部的间隙会随曲轴转角而变化。
当曲轴转角在CR段制动升程82及BGR段制动升程83时，其间隙值是最小的，如果在此阶段进行制动切换，可能出现切换失败情况，为保证系统可靠性，应该需要确保在间隙为最大的时候完成切换，即当曲轴转角在排气门升程主升程81阶段，也就是辅助凸轮2旋转到基圆21与辅助摇臂3接触的位置。
由于由BCU制动控制单元和ECU电子控制单元自动监控控制，进而能够准确控制电磁控制器能够驱动控制机构在最理想的位置执行动作，从而保证系统工作稳定可靠
实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电磁控制式发动机制动装置，其特征在于：包括
凸轮轴（1）；
辅助凸轮（2），设置在凸轮轴（1）上，并包括有基圆（21）、一个CR桃子（22）以及一个BGR桃子（23）；
辅助摇臂（3），沿前后方向旋转设置，其前端与排气门相对应，其后端在弹性件的作用下与辅助凸轮（2）相接触；
控制机构（4），设置在辅助摇臂（3）的前端，其具有始终与排气门端部保持间隙的第一位置，以及能在压缩上止点附近和压缩下止点附近时与排气门端部接触开启排气门实现压缩式发动机制动的第二位置；
电磁控制器（5），与控制机构（4）对应设置，用于驱动控制机构（4）在第一位置与第二位置之间进行转换；
BCU制动控制单元（6），连接电磁控制器（5），用于接收信号，并输出控制信号至电磁控制器（5），控制电磁控制器（5）动作；
ECU电子控制单元（7），连接BCU制动控制单元（6），用于实时监测凸轮轴（1）的工作位置，并将该位置信号传递给BCU制动控制单元（6）。
2.根据权利要求1所述的电磁控制式发动机制动装置的启闭方法，其特征在于：所述辅助凸轮（2）、辅助摇臂（3）、控制机构（4）、电磁控制器（5）的数量与发动机缸数相同，并与各发动机缸相对应。
3.根据权利要求1所述的电磁控制式发动机制动装置的启闭方法，其特征在于：所述辅助摇臂（3）后端设有滚轮（8），所述滚轮（8）与辅助凸轮（2）相接触。
4.一种基于权利要求1所述电磁控制式发动机制动装置的启闭控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤一、发出将发动机正常工作转换到发动机制动的动作信号或者将发动机制动转换到发动机正常工作的动作信号；
步骤二、ECU电子控制单元（7）检测凸轮轴（1）的工作位置，并将该位置传递给BCU制动控制单元（6）；
步骤三、BCU制动控制单元（6）对ECU电子控制单元（7）传递的信息进行处理，计算出相应电磁控制器（5）的工作区间，控制电磁控制器（5）驱动控制机构（4）执行动作，将控制机构（4）转换至第二位置实现发动机制动或者将控制机构（4）转换至第一位置实现发动机正常工作。
5.根据权利要求4所述的电磁控制式发动机制动装置的启闭控制方法，其特征在于：所述辅助凸轮（2）、辅助摇臂（3）、控制机构（4）、电磁控制器（5）的数量与发动机缸数相同，并与各发动机缸相对应；当凸轮轴（1）旋转一周时，各个电磁控制器（5）依次完成动作。
6.根据权利要求4所述的电磁控制式发动机制动装置的启闭控制方法，其特征在于：在步骤三中，当辅助凸轮（2）旋转到基圆（21）与辅助摇臂（3）接触的位置时，控制电磁控制器（5）驱动控制机构（4）执行动作。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 316000 Honglu Avenue, Xingang Park, Zhoushan High-tech Industrial Park, Zhejiang Province Applicant after: Zhejiang Liming Zhizhuang Co., Ltd. Address before: 316000 No. 456 Hongsheng Avenue, Zhoushan City, Zhejiang Province Applicant before: Zhejiang Liming Motor Parts Co., Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information |