CN110425016A - 一种发动机制动装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机制动装置，其控制机构设置在控制腔内，包括单向控制阀、第一弹簧、挡圈，所述单向控制阀具有被机油推动单向封闭第二油路的第一位置以及被第一弹簧推动开启第二油路的第二位置；其执行机构设置在执行腔内，包括调节螺栓、壳体、挡盖、第二弹簧、执行柱塞、第三弹簧；所述执行柱塞具有与滑销保持一定制动间隙的第三位置以及能与滑销接触并驱动滑销实现制动的第四位置。其优点在于该发动机制动装置结构简单稳定，空间紧凑，不影响发动机整体高度，而且制动工作稳定高效。

Description

一种发动机制动装置

技术领域

本发明涉及一种中重型柴油及天然气发动机，具体涉及一种发动机制动装置。

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，所述系统可以包括第一凸轮，所述第一凸轮具有压缩释放凸起部分和提前排气门开启凸起部分，所述提前排气门开启凸起部分连接到具有第一摇臂的液压空动系统上。液压方式致动的活塞可以从所述液压空动系统有选择地延伸，以向所述排气门提供压缩释放致动或提前排气门开启致动。液压方式致动的活塞可以作为主-从活塞回路中的从动活塞设置在固定的壳体中，或者，替代地，作为液压活塞可滑动地布置在摇臂中；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相关专利结构复杂，相关组件多。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种发动机制动装置，主要解决解决现有技术中发动机制动结构复杂、可靠性与耐久性差等技术问题。

本发明所采用的技术方案：一种发动机制动装置，包括

排气门，其包括第一排气门、第二排气门以及横设于第一排气门与第二排气门上的气门桥；

滑销，其设置在气门桥内，其一端与第一排气门接触，另一端穿出气门桥；

摇臂轴，其具有供机油流通的制动油路；

凸轮轴，其与摇臂轴平行设置，并具有相邻布置的排气凸轮与辅助凸轮；

排气摇臂，其可旋转地安装在摇臂轴上，其前端与气门桥对应接触，其后端与排气凸轮对应接触；

辅助摇臂，其可旋转地安装在摇臂轴上，并与排气摇臂相邻设置，其后端与辅助凸轮相对应，所述辅助摇臂上还设有控制腔、执行腔以及连通制动油路与控制腔的第一油路和连通控制腔与执行腔的第二油路，所述执行腔位于辅助摇臂前端且其下端开口与滑销相对应；

弹性元件，其能将辅助摇臂压住与辅助凸轮保持接触；

控制机构，其设置在控制腔内，其包括单向控制阀、第一弹簧、挡圈，所述单向控制阀活动设置在控制腔内，所述挡圈设置在控制腔的开口出，所述第一弹簧设置在挡圈与单向控制阀之间，所述单向控制阀具有被机油推动单向封闭第二油路的第一位置以及被第一弹簧推动开启第二油路的第二位置；

执行机构，其设置在执行腔内，其包括调节螺栓、壳体、挡盖、第二弹簧、执行柱塞、第三弹簧；所述调节螺栓设置在辅助摇臂上，并从上至下穿入执行腔中；所述壳体设置在执行腔内，其设有下端开口并呈“凸”字形的滑腔，其外表面设有周向设置的油槽，且所述油槽与第二油路相对应，所述壳体上还设有连通油槽与滑腔上部的油孔；所述挡盖设置在执行腔下端开口处，所述第二弹簧设置在挡盖与壳体之间，驱使壳体上表面与调节螺栓相抵；所述执行柱塞呈“T”字形，并设置在滑腔内，其上端与滑腔的凸肩限位配合，其下端穿出挡盖与滑销相对应；所述第三弹簧套设在执行柱塞外，其两端分别于执行柱塞、挡盖相抵，能驱使执行柱塞上端面与滑腔的凸肩相抵；所述执行柱塞具有与滑销保持一定制动间隙的第三位置以及能与滑销接触并驱动滑销实现制动的第四位置。

所述执行机构还包括挡环，所述挡环设置在滑腔开口下端，并与执行柱塞的凸肩限位配合。

所述调节螺栓外还设有锁紧螺母。

所述控制腔相对摇臂轴平行设置。

所述控制腔相对摇臂轴垂直设置，并与执行腔布置在同一平面内。

上述发动机制动装置的工作原理如下：

当发动机正常工作时，摇臂轴内的制动油路无机油流通，单向控制阀在第一弹簧的作用下处于第二位置，所述执行柱塞在第三弹簧的作用下处于第三位置，此时执行柱塞与滑销保持一定制动间隙，因此辅助凸轮的升程不起作用，不会影响排气门的正常运动，保证发动机正常工作。

当上述发动机制动装置工作时，发动机的电子控制单元发出指令，电磁阀开启，使得机油能够流入到摇臂轴的制动油路内，制动油路内的机油通过第一油路进入到控制腔内，推动单向控制阀克服第一弹簧的弹性力动作，并移动至第一位置，然后机油经单向控制阀、第二油路进入到执行腔内，执行腔内的机油则通过油槽、油孔进入到壳体的滑腔内，推动执行柱塞克服第三弹簧的弹性力向下运动并处于第四位置，此时，执行柱塞与滑销之间的制动间隙被消除，在辅助凸轮的驱动下，在发动机压缩冲程上止点附近，执行柱塞推动滑销开启排气门，实现发动机制动。

当上述发动机制动装置不工作时，发动机的电子控制单元发出指令，电磁阀关闭，摇臂轴的制动油路内机油压力下降或由电磁阀泄出，单向控制阀在第一弹簧的作用下恢复到第二位置，同时第二油路被打开，执行柱塞在第三弹簧的作用下向上移动复位到第三位置，滑腔内的机油经油孔、油槽、第二油路泄出，此时执行柱塞与滑销保持一定制动间隙，因此辅助凸轮的升程不起作用，不会影响排气门的正常运动，保证发动机正常工作。

本发明的有益效果是：采用以上方案，发动机制动装置结构简单稳定，空间紧凑，不影响发动机整体高度，而且制动工作稳定高效。

附图说明

图1为本发明实施例发动机制动装置的主视结构示意图。

图2为本发明实施例发动机制动装置的局部立体结构示意图。

图3为本发明实施例发动机制动装置的剖视图。

图4为本发明实施例控制机构处于第二位置时辅助摇臂与控制机构的剖视图。

图5为本发明实施例执行机构处于第三位置时辅助摇臂与执行机构的剖视图。

图6为本发明实施例控制机构处于第一位置时辅助摇臂与控制机构的剖视图。

图7为本发明实施例执行机构处于第四位置时辅助摇臂与执行机构的剖视图。

图8为本发明实施例辅助摇臂的立体结构示意图。

图9为本发明实施例辅助摇臂的剖视图1。

图10为本发明实施例辅助摇臂的剖视图2。

图11为本发明实施例壳体的结构示意图。

图12为本发明实施例壳体的剖视图。

图13为本发明另一实施例辅助摇臂、控制机构及执行机构的剖视图。

图14为本发明另一实施例辅助摇臂的结构示意图。

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：

如图所示，一种发动机制动装置，包括排气门1、滑销2、摇臂轴3、凸轮轴4、排气摇臂5、辅助摇臂6、弹性元件7、控制机构8、执行机构9。

所述排气门1包括第一排气门11、第二排气门12以及横设于第一排气门11与第二排气门12上的气门桥13，第一排气门11与第二排气门12均采用菌形气门，用于控制发动机内燃烧室和进排气歧管之间气体的流动。

所述滑销2设置在气门桥13内，其一端与第一排气门11接触，另一端穿出气门桥13，当滑销2受到一个足够大的作用力时，其将推动第一排气门11动作，实现第一排气门11的排气冲程。

所述摇臂轴3与凸轮轴4平行设置，所述凸轮轴4上具有相邻布置的排气凸轮41与辅助凸轮42，所述凸轮轴4旋转能同时带动排气凸轮41与辅助凸轮42旋转。

所述排气摇臂5可旋转地安装在摇臂轴3上，所述排气摇臂5的前端与气门桥13对应接触，后端与排气凸轮41对应接触，因此随着凸轮轴4的旋转，排气摇臂5能够在排气凸轮41与排气门1的共同作用下绕摇臂轴3旋转摆动，从而通过排气凸轮41、排气摇臂5能够实现排气门1的排气冲程。

其中，所述排气摇臂5后端通过第一滚轮轴安装第一滚轮51，所述第一滚轮51与排气凸轮41相接触，由于排气凸轮41与第一滚轮51之间形成滚动配合，因此大大减少了排气凸轮41与排气摇臂5之间的摩擦力，减少磨损，提高使用寿命。

所述排气摇臂5前端还设有调整螺栓53、象角52、紧固螺母54，所述象角52通过专用工具压装在调整螺栓53的下端，且象角52可在一定转角内自由转动，所述调整螺栓53上端从排气摇臂5前端的顶部突出，并通过紧固螺母54锁紧固定，连接更加牢固可靠，所述象角52与气门桥13相接触，由于象角52的自由度较高，随着排气摇臂5的摆动动作，保证与气门桥13的接触效果，保证工作稳定。

所述辅助摇臂6可旋转地安装在摇臂轴3上，并与排气摇臂5相邻设置，其后端与辅助凸轮42相对应，并通过弹性元件7压住与辅助凸轮42相接触，因此凸轮轴4旋转时，辅助凸轮42能够带动辅助摇臂6沿摇臂轴3旋转摆动。

同样的，可以在所述辅助摇臂6后端通过第二滚轮轴安装第二滚轮65，所述第二滚轮65与辅助凸轮42接触，辅助凸轮42与第二滚轮65之间形成滚动配合，大大减少了辅助凸轮42与辅助摇臂6之间的摩擦力，减少磨损，提高使用寿命。

其中，所述辅助凸轮42包括基圆以及一个或者二个桃子，例如本实施例中设置二个桃子，其分别包括一个制动桃子以及一个EGR桃子或者一个BGR桃子，制动桃子用于提供一个制动升程，可选的EGR桃子可在发动机作正功时提供一个EGR升程，可选的BGR桃子可在发动机制动时提供一个BGR升程。

另外，弹性元件7也有很多可选择的方式，在本实施例中，弹性元件7采用弹簧，其一端固定在辅助摇臂6的后端，另一端固定在弹簧架（图上未画出）上，弹簧架固定在发动机缸盖或其他固定的零部件上，发动机工作过程中，弹性元件7具有足够的弹簧力使发动机辅助摇臂6一直与辅助凸轮42相接触。

当然，在发动机工作过程中，辅助摇臂6可以通过如板簧、扭簧等其他方式保持与辅助凸轮42的接触。

所述摇臂轴3具有供机油流通的制动油路31，该制动油路31上设置电磁阀（图中未画出），而电磁阀则由发动机的电子控制单元控制，当电子控制单元接收到制动信号时，则控制电磁阀开启，机油便可通过电磁阀进入到制动油路31中，当电子控制单元接收到停止制动的信号时，则控制电磁阀关闭，机油便无法进入到制动油路31中。

所述辅助摇臂6上还设有控制腔61、执行腔62、第一油路63、第二油路64。

所述执行腔62设置在辅助摇臂6的前端位置，并相对摇臂轴3垂直设置，其下端开口设置与滑销2相对应。

所述控制腔61可以相对摇臂轴3平行设置，也可以相对摇臂轴3垂直设置，并与执行腔62布置在同一平面内，所述控制腔61一端开口设置。

所述第一油路63连通制动油路31与控制腔61，且其与控制腔61的端部位置连通，所述第二油路64则连通控制腔61与执行腔62，且其与控制腔61的侧壁位置连通。

所述控制机构8设置在控制腔61内，其包括单向控制阀81、第一弹簧82、挡圈83，所述单向控制阀81滑动设置在控制腔61内，所述挡圈83设置在控制腔61的开口出，所述第一弹簧82设置在挡圈83与单向控制阀81之间，当制动油路31中有机油通过第一油路63进入到控制腔61中时，其会推动单向控制阀81克服第一弹簧82的弹性力滑动至第一位置，当制动油路31中无机油时，第一弹簧82则会推动单向控制阀81复位至第二位置。

其中单向控制阀81形成有端部进口、侧部出口供介质流通的流道，且该流道内设有单向密封组件，当单向控制阀81处于第一位置时，其侧部出口刚好与第二油路64对应，因此机油会通过单向控制阀81、第二油路64进入到执行腔62中，同时执行腔62中的机油无法回流，当单向控制阀81处于第二位置时，其整体与第二油路64分开，能够使得执行腔62中的机油通过第二油路64回流至控制腔61中实现泄油。

所述执行机构9设置在执行腔62内，其包括调节螺栓91、壳体92、挡盖93、第二弹簧94、执行柱塞95、第三弹簧96。

所述调节螺栓91设置在辅助摇臂6上，并从上至下穿入执行腔62中，所述壳体92设置在执行腔62内，其设有下端开口并呈“凸”字形的滑腔921，其外表面设有周向设置的油槽922，且所述油槽922与第二油路64相对应，所述壳体92上还设有连通油槽922与滑腔921上部的油孔923；所述挡盖93设置在执行腔62下端开口处，所述第二弹簧94设置在挡盖93与壳体92之间，驱使壳体92上表面与调节螺栓91相抵，所述执行柱塞95呈“T”字形，并设置在滑腔921内，其上端与滑腔921的凸肩限位配合，其下端穿出挡盖93与滑销2相对应；所述第三弹簧96套设在执行柱塞95外，其两端分别于执行柱塞95、挡盖93相抵，能驱使执行柱塞95上端面与滑腔921的凸肩相抵。

当制动油路31中无机油时，执行柱塞95在第三弹簧96的推动下，与滑腔921的凸肩相抵，处于第三位置，当制动油路31中有机油通过第一油路63进入到控制腔61中时，其会推动单向控制阀81克服第一弹簧82的弹性力滑动至第一位置，此时控制腔61中的机油便会通过单向控制阀81、第二油路64进入到执行腔62中，然后通过油槽922、油孔923进入到滑腔921中，推动执行柱塞95克服第三弹簧96的弹性力滑动至第四位置。

当执行柱塞95处于第三位置时，其与滑销2保持一定制动间隙，因此辅助凸轮的升程不起作用，不会影响排气门的正常运动，当执行柱塞95处于第四位置时，其与滑销2之间的间距变小，制动间隙消除，因此，在辅助凸轮的驱动下，在发动机压缩冲程上止点附近，执行柱塞推动滑销开启排气门。

另外，通过所述调节螺栓91、壳体92、挡盖93与第二弹簧94，能够实现壳体92位置的微量调节，进而实现执行柱塞95与滑销2之间的间距调整。其中，所述调节螺栓91外还设有锁紧螺母98，确保调节螺栓91不会松动，结构更加稳定。

所述执行机构9还可以包括挡环97，所述挡环97设置在滑腔921开口下端，并与执行柱塞95的凸肩限位配合，通过挡环97对执行柱塞95进行限位，确保不会因机油液压压力过大，造成执行柱塞滑移过量或损坏第三弹簧96的问题。

上述发动机制动装置的工作原理如下：

当发动机正常工作时，摇臂轴3内的制动油路31无机油流通，单向控制阀81在第一弹簧82的作用下处于第二位置，所述执行柱塞95在第三弹簧96的作用下处于第三位置，此时执行柱塞95与滑销2保持一定制动间隙，因此辅助凸轮的升程不起作用，不会影响排气门的正常运动，保证发动机正常工作。

当上述发动机制动装置工作时，发动机的电子控制单元发出指令，电磁阀开启，使得机油能够流入到摇臂轴3的制动油路31内，制动油路31内的机油通过第一油路63进入到控制腔61内，推动单向控制阀81克服第一弹簧82的弹性力动作，并移动至第一位置，然后机油经单向控制阀81、第二油路64进入到执行腔62内，执行腔62内的机油则通过油槽922、油孔923进入到壳体92的滑腔921内，推动执行柱塞95克服第三弹簧96的弹性力向下运动并处于第四位置，此时，执行柱塞95与滑销2之间的制动间隙被消除，在辅助凸轮的驱动下，在发动机压缩冲程上止点附近，执行柱塞推动滑销开启排气门，实现发动机制动。

当上述发动机制动装置不工作时，发动机的电子控制单元发出指令，电磁阀关闭，摇臂轴3的制动油路31内机油压力下降或由电磁阀泄出，单向控制阀81在第一弹簧82的作用下恢复到第二位置，同时第二油路64被打开，执行柱塞95在第三弹簧96的作用下向上移动复位到第三位置，滑腔921内的机油经油孔923、油槽922、第二油路64泄出，此时执行柱塞95与滑销2保持一定制动间隙，因此辅助凸轮的升程不起作用，不会影响排气门的正常运动，保证发动机正常工作。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (5)

1.一种发动机制动装置，包括

排气门（1），其包括第一排气门（11）、第二排气门（12）以及横设于第一排气门（11）与第二排气门（12）上的气门桥（13）；

滑销（2），其设置在气门桥（13）内，其一端与第一排气门（11）接触，另一端穿出气门桥（13）；

摇臂轴（3），其具有供机油流通的制动油路（31）；

凸轮轴（4），其与摇臂轴（3）平行设置，并具有相邻布置的排气凸轮（41）与辅助凸轮（42）；

排气摇臂（5），其可旋转地安装在摇臂轴（3）上，其前端与气门桥（13）对应接触，其后端与排气凸轮（41）对应接触；

辅助摇臂（6），其可旋转地安装在摇臂轴（3）上，并与排气摇臂（5）相邻设置，其后端与辅助凸轮（42）相对应，所述辅助摇臂（6）上还设有控制腔（61）、执行腔（62）以及连通制动油路（31）与控制腔（61）的第一油路（63）和连通控制腔（61）与执行腔（62）的第二油路（64），所述执行腔（62）位于辅助摇臂（6）前端且其下端开口与滑销（2）相对应；

弹性元件（7），其能将辅助摇臂（6）压住与辅助凸轮（42）保持接触；

其特征在于：还包括

控制机构（8），其设置在控制腔（61）内，其包括单向控制阀（81）、第一弹簧（82）、挡圈（83），所述单向控制阀（81）活动设置在控制腔（61）内，所述挡圈（83）设置在控制腔（61）的开口出，所述第一弹簧（82）设置在挡圈（83）与单向控制阀（81）之间，所述单向控制阀（81）具有被机油推动单向封闭第二油路（64）的第一位置以及被第一弹簧（82）推动开启第二油路（64）的第二位置；

执行机构（9），其设置在执行腔（62）内，其包括调节螺栓（91）、壳体（92）、挡盖（93）、第二弹簧（94）、执行柱塞（95）、第三弹簧（96）；所述调节螺栓（91）设置在辅助摇臂（6）上，并从上至下穿入执行腔（62）中；所述壳体（92）设置在执行腔（62）内，其设有下端开口并呈“凸”字形的滑腔（921），其外表面设有周向设置的油槽（922），且所述油槽（922）与第二油路（64）相对应，所述壳体（92）上还设有连通油槽（922）与滑腔（921）上部的油孔（923）；所述挡盖（93）设置在执行腔（62）下端开口处，所述第二弹簧（94）设置在挡盖（93）与壳体（92）之间，驱使壳体（92）上表面与调节螺栓（91）相抵；所述执行柱塞（95）呈“T”字形，并设置在滑腔（921）内，其上端与滑腔（921）的凸肩限位配合，其下端穿出挡盖（93）与滑销（2）相对应；所述第三弹簧（96）套设在执行柱塞（95）外，其两端分别于执行柱塞（95）、挡盖（93）相抵，能驱使执行柱塞（95）上端面与滑腔（921）的凸肩相抵；所述执行柱塞（95）具有与滑销（2）保持一定制动间隙的第三位置以及能与滑销（2）接触并驱动滑销（2）实现制动的第四位置。

2.根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：所述执行机构（9）还包括挡环（97），所述挡环（97）设置在滑腔（921）开口下端，并与执行柱塞（95）的凸肩限位配合。

3.根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：所述调节螺栓（91）外还设有锁紧螺母（98）。

4.根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：所述控制腔（61）相对摇臂轴（3）平行设置。

5.根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：所述控制腔（61）相对摇臂轴（3）垂直设置，并与执行腔（62）布置在同一平面内。