CN112267924A - 一种压缩释放型发动机缸内制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩释放型发动机缸内制动装置，包括驱动力输入凸轮轴、受驱动力输入凸轮轴驱动可绕摇臂轴旋转摆动的制动摇臂总成，所述制动摇臂总成包括制动摇臂以及设置在制动摇臂的安装孔内的气门间隙控制机构，所述气门间隙控制机构包括制动柱塞、对制动柱塞具有向上弹力的复位弹簧以及对制动柱塞具有沿轴向向下作用力的驱动装置，所述制动柱塞正对排气门。本发明的驱动活塞同步带动上连杆、下连杆摆动，由于上连杆、下连杆的球形头分别在对应的球形槽内作扭转动作，上连杆在摆动扭转过程中，向下挤压中间滑块，继而使得中间滑块挤压下连杆，下连杆向下挤压制动柱塞，从而使得制动柱塞下移，触发气门帽，从而实现发动机缸内制动工作。

Description

一种压缩释放型发动机缸内制动装置

技术领域

本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种压缩释放型发动机缸内制动装置。

背景技术

现有技术中，将发动机作为制动手段的方法为人共知，只需将发动机停止供油后，由动力输出的发动机暂时转换为吸收功率的压缩机。在切断燃油的情况下，发动机进气冲程中吸入气缸的气体，压缩冲程中对气体进行压缩，在发动机活塞压缩冲程结束时或接近结束时打开排气门，压缩气体被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后膨胀冲程返回到发动机中，而是通过发动机的排气系统散发掉，最终的结果是发动机吸收了车辆行使的能量，减缓车辆的速度。

发动机制动器的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号3220392披露，根据该专利制造的发动机制动系统在商业上很成功。不过，此类发动机制动系统安装在发动机的缸盖上，为了安装此类发动机制动器，需要对缸盖进行重新设计，并额外增地增加了发动机的高度、重量及成本。上述这些问题是由于将发动机制动系统当作发动机的一附件，而不是发动机的组成部分或集成件所造成的。

现在技术中的发动机制动器通常采用液压式制动机构，主要结构是在制动摇臂上的主活塞孔内安装往复运动的柱塞，机油进入油腔中，在机油的压力下，使运动柱塞向下运动，使柱塞与排气门气门帽接触，油路中设置单向阀，利用机油的不可压缩性，打开排气门。

中国专利公告号CN 210919173 U公开了一种压缩释放式发动机缸内制动装置,包括凸轮轴，所述凸轮轴设置有若干个排气凸轮，且凸轮轴设置有沿其轴向延伸的凸轮轴轴向通道，排气凸轮沿其径向设有与凸轮轴轴向通道相通的排气凸轮径向孔，凸轮轴内部对应于每一排气凸轮设置有制动机构，制动机构包括相连的滑动柱塞和控制轴，滑动柱塞滑动安装于排气凸轮径向孔，控制轴滑动安装于凸轮轴轴向通道；缸内制动时，制动机构受控于驱动机构，控制轴沿凸轮轴轴向通道滑动并且带动滑动柱塞沿排气凸轮径向孔滑动，使滑动柱塞伸出排气凸轮的凸轮面形成制动凸起，即使滑动柱塞受到挺柱下压的力，由于受到控制轴的承托，滑动柱塞也不会下沉，制动可靠，制动效果好；非缸内制动时，制动机构受控于复位机构，滑动柱塞缩回排气凸轮径向孔。上述专利的技术方案就是采用液压式制动机构，它存在着如下缺陷：1、反应速度慢，开启和关闭都有延迟性；2、受油温、油压的影响，柱塞行程发生变化和在发动机高转速时，机油压力过高，容易引起液压油腔开裂，发动机制动被强迫制关闭等因素，对车辆的刹车性能都会产生影响。

发明内容

因此，本发明的主要目的，在于解决上述问题，提供一种压缩释放型发动机缸内制动装置。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是提供一种压缩释放型发动机缸内制动装置，包括驱动力输入凸轮轴、受驱动力输入凸轮轴驱动可绕摇臂轴旋转摆动的制动摇臂总成，所述制动摇臂总成包括制动摇臂以及设置在制动摇臂的安装孔内的气门间隙控制机构，所述气门间隙控制机构包括制动柱塞、对制动柱塞具有向上弹力的复位弹簧以及对制动柱塞具有沿轴向向下作用力的驱动装置，所述制动柱塞正对排气门，当制动柱塞处于下止点且制动柱塞距离排气门的气门帽为最小值时，则制动摇臂总成的每一次摆动，使得制动柱塞推动排气门打开，发动机缸内制动处于工作状态；当制动柱塞处于上止点且制动柱塞距离排气门的气门帽为最大值时，则制动柱塞无法触碰挤压排气门，发动机处于正常工作状态。

所述驱动装置包括设置在制动摇臂的滑道内的驱动活塞、活动设置在驱动活塞内的可相对驱动活塞沿制动柱塞的轴向方向移动的中间滑块、设置在中间滑块与制动柱塞之间的下连杆、控制驱动活塞沿滑道移动的动力装置以及控制中间滑块移动行程的上连杆装置，所述驱动活塞的移动路径与中间滑块的移动路径呈交叉，所述下连杆的上端、下端分别与中间滑块的底面、制动柱塞的顶面活动铰接，通过动力装置，使得驱动活塞沿轴向在滑道内左右移动，从而改变下连杆对制动柱塞向下的作用力，继而使得制动柱塞沿轴向移动。

所述上连杆装置包括上连杆、气门调整螺钉、密封垫片与螺母，所述气门调整螺钉螺接在安装孔内，上连杆的上端、下端分别与气门调整螺钉的底面、中间滑块的顶面铰接，通过调节气门调整螺钉与滑块之间的距离，从而调节上连杆在受驱动活塞推动时呈垂直状所需要的高度，继而使得上连杆推动中间滑块下移，从而调节下连杆推动制动柱塞下移的距离；所述密封垫片套设在气门调整螺钉上并密封贴合在安装孔的上端，所述螺母螺接在气门调整螺钉的上部并紧固挤压密封垫片。

所述上连杆、下连杆的结构一致，均包括杆体，所述杆体的两端分别为球形头，所述球形头分别与气门调整螺钉、中间滑块、制动柱塞上的球形槽对应匹配。

所述中间滑块的顶面、底面上的球形槽之间设有通孔。

所述驱动活塞的外壁对应匹配上连杆、下连杆的位置分别设有限位槽。

所述动力装置包括油道孔、弹簧、弹簧座与卡簧，所述油道孔匹配在驱动活塞的一端且油道孔与滑道贯通，高压油装置通过油道孔将高压油注入滑道内，从而推动驱动活塞沿自身轴线在滑道内移动；所述弹簧处于驱动活塞的另一端，并对驱动活塞具有沿高压油的油压相反方向的弹力，所述弹簧座对弹簧具有支撑作用，且弹簧座抵靠在安装于滑道内壁的卡簧上。

所述高压油装置包括设置在摇臂轴内的第一油道与第二油道，所述油道孔通过径向油道与第二油道贯通，所述第一油道内的高压油来自于发动机运转过程中存在的高压机油；所述第一油道与第二油道之间设有电磁阀，通过电磁阀，从而实现第一油道与第二油道的贯通或闭合；所述油道孔还贯通泄压油道。

所述第一油道的内径大于第二油道的内径。

所述驱动力输入凸轮轴包括基圆、设置在基圆外表面的第一凸轮点与第二凸轮点，所述制动摇臂与驱动力输入凸轮轴匹配的一端设有滚轮，所述制动摇臂与摇臂轴之间设有扭簧，从而使得滚轮始终贴合靠在驱动力输入凸轮轴的外表面。

本发明的有益效果是：

本发明的压缩释放型发动机缸内制动装置，通过第一油道对第二油道供油，继而使得高压油通过径向油道、油道孔进入滑道，从而使得驱动活塞工作，驱动活塞同步带动上连杆、下连杆摆动，由于上连杆、下连杆的球形头分别在对应的球形槽内作扭转动作，且上连杆的上端受到了气门调整螺钉的限制，上连杆在摆动扭转过程中，向下挤压中间滑块，继而使得中间滑块挤压下连杆，下连杆向下挤压制动柱塞，从而使得制动柱塞下移，触发气门帽，从而实现发动机缸内制动工作。在此过程中，驱动活塞只需较小的行程，即可实现制动柱塞的下移，反应速度快，开启灵敏，不延时。

本发明的压缩释放型发动机缸内制动装置，利用电磁阀控制制动摇臂与排气门的气门帽之间的间隙，实现发动机缸内制动与发动机正常工作两种状态的切换和维持，可与发动机集成，从而减小发动机制动器的体积和重量，不需采用液压控制阀，降低了成本，减少了制动反应时间，没有高油压引起的泄漏、变形和载荷波动，气门间隙控制机构不受油温、油压的影响，升程可控，提高了发动机的制动功率。

附图说明

图1是本发明压缩释放型发动机缸内制动装置的结构示意图；

图2是本发明压缩释放型发动机缸内制动装置的气门间隙控制机构的制动柱塞处于上止点位置的结构示意图；

图3是本发明压缩释放型发动机缸内制动装置的制动柱塞处于下止点位置的结构示意图；

图4是本发明本发明压缩释放型发动机缸内制动装置的高压油装置的第一油道与第二油道处于非贯通状态的结构示意图；

图5是本发明压缩释放型发动机缸内制动装置的高压油装置的第一油道与第二油道处于贯通状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

请参阅图1至图5，本发明提供一种压缩释放型发动机缸内制动装置，包括驱动力输入凸轮轴1、受驱动力输入凸轮轴1驱动可绕摇臂轴2旋转摆动的制动摇臂总成3，所述制动摇臂总成3包括制动摇臂4以及设置在制动摇臂4的安装孔5内的气门间隙控制机构6，所述气门间隙控制机构6包括制动柱塞7、对制动柱塞7具有向上弹力的复位弹簧8以及对制动柱塞7具有沿轴向向下作用力的驱动装置，所述制动柱塞7正对排气门9，当制动柱塞7处于下止点且制动柱塞7距离排气门9的气门帽10为最小值时，则制动摇臂总成3的每一次摆动，使得制动柱塞7推动排气门9打开，发动机缸内制动处于工作状态；当制动柱塞7处于上止点且制动柱塞7距离排气门9的气门帽10为最大值时，则制动柱塞7无法触碰挤压排气门9，发动机处于正常工作状态。

所述驱动力输入凸轮轴1包括基圆11、设置在基圆11外表面的第一凸轮点12与第二凸轮点13，所述制动摇臂4与驱动力输入凸轮轴1匹配的一端设有滚轮14，所述制动摇臂4与摇臂轴2之间设有扭簧，或者是通过一弹簧对制动摇臂4的滚轮14一端施加弹力，从而使得滚轮14始终贴合靠在驱动力输入凸轮轴1的外表面。当驱动力输入凸轮轴1的基圆11部分与滚轮14发生接触时，则仅仅是滚轮14绕自身轴线旋转，制动摇臂4静止不动；当驱动力输入凸轮轴1上的第一凸轮点12、第二凸轮点13与滚轮14发生驱动接触时，则第一凸轮点12、第二凸轮点13挤压制动摇臂4绕摇臂轴2发生向上的旋转摆动，从而处于制动摇臂4另一端的气门间隙控制机构6朝向气门帽10方向移动。在上述过程中，当发动机缸内制动工作时，则驱动装置使得制动柱塞7下移并到达下止点位置，从而使得制动柱塞7能够挤压气门帽10；当发动机缸内制动未工作时，则驱动装置不工作，制动柱塞7处于上止点位置。

所述驱动装置包括设置在制动摇臂4的滑道15内的驱动活塞16、活动设置在驱动活塞16内的可相对驱动活塞16沿制动柱塞7的轴向方向移动的中间滑块17、设置在中间滑块17与制动柱塞7之间的下连杆18、控制驱动活塞16沿滑道15移动的动力装置19以及控制中间滑块17移动行程的上连杆装置20，所述驱动活塞16的移动路径与中间滑块17的移动路径呈交叉，所述下连杆18的上端、下端分别与中间滑块17的底面、制动柱塞7的顶面活动铰接，通过动力装置19，使得驱动活塞16沿轴向在滑道15内左右移动，从而改变下连杆18对制动柱塞7向下的作用力，继而使得制动柱塞7沿轴向移动。

所述上连杆装置20包括上连杆21、气门调整螺钉22、密封垫片23与螺母24，所述气门调整螺钉22螺接在安装孔5内，上连杆21的上端、下端分别与气门调整螺钉22的底面、中间滑块17的顶面铰接，通过调节气门调整螺钉22与中间滑块17之间的距离，从而调节上连杆21在受驱动活塞16推动时呈垂直状所需要的高度，继而使得上连杆21推动中间滑块17下移，从而调节下连杆18推动制动柱塞7下移的距离；所述密封垫片23套设在气门调整螺钉22上并密封贴合在安装孔5的上端，所述螺母24螺接在气门调整螺钉22的上部并紧固挤压密封垫片23。

所述上连杆21、下连杆18的结构一致，均包括杆体25，所述杆体25的两端分别为球形头26，所述球形头26分别与气门调整螺钉22、中间滑块17、制动柱塞7上的球形槽27对应匹配。

所述驱动活塞16的外壁对应匹配上连杆21、下连杆18的位置分别设有限位槽28。

所述中间滑块17的顶面、底面上的球形槽27之间设有通孔29。

所述动力装置19包括油道孔30、弹簧31、弹簧座32与卡簧33，所述油道孔30匹配在驱动活塞16的一端且油道孔30与滑道15贯通，高压油装置34通过油道孔30将高压油注入滑道15内，从而推动驱动活塞16沿自身轴线在滑道15内移动；所述弹簧31处于驱动活塞16的另一端，并对驱动活塞16具有沿高压油的油压相反方向的弹力，所述弹簧座32对弹簧31具有支撑作用，且弹簧座32抵靠在安装于滑道15内壁的卡簧33上。

驱动装置、上连杆装置20以及动力装置19的安装，具体如下：在制动摇臂4内设置了安装孔5，滑道15与安装孔5实际上是交叉贯通设置，优选为垂直贯通，通过滑道15，我们可以先放入驱动活塞16，然后，通过驱动活塞16上安装中间滑块17的滑块孔35，装入下连杆18，接着装入中间滑块17、上连杆装置20，最后，依次在滑道15内装入弹簧31以及弹簧座32，将卡簧33卡入滑道15内壁的卡簧槽36内，从而使得弹簧31对驱动活塞16具有向右的弹力，并使得驱动活塞16始终处于右止点位置，油道孔30处于滑道15的右侧，高压油对驱动活塞16具有向左的驱动力，当驱动力大于弹簧31和制动柱塞7下端复位弹簧8的叠加弹力时，则驱动活塞16向左移动。

所述高压油装置34包括设置在摇臂轴2内的第一油道37与第二油道38，所述油道孔30通过径向油道39与第二油道38贯通，所述第一油道37内的高压油来自于发动机运转过程中存在的高压机油；所述第一油道37与第二油道38之间设有电磁阀40，电磁阀40固定在摇臂轴轴座49上，通过电磁阀40，从而实现第一油道37与第二油道38的贯通或闭合；所述油道孔30还贯通泄压油道41。

所述第一油道37的内径大于第二油道38的内径。

在本发明中，所述驱动力输入凸轮轴1上还设有排气凸轮点42，如图1所示的右侧部分，排气摇臂43铰接在摇臂轴2上，且排气摇臂43的一端设有滚轮44，滚轮44抵靠在驱动力输入凸轮轴1的外表面，排气摇臂43的另一端连接在气门桥45上，所述气门桥45连接排气门9的杆体25，排气门9处于发动机缸盖46内，所述气门桥45与缸盖46之间设有气门弹簧47。在上述技术方案中，排气摇臂43涉及到的摇臂轴2、驱动力输入凸轮轴1就是制动摇臂4涉及到的摇臂轴2、驱动力输入凸轮轴1，为了图纸表达的更加明白，在图1中的排气摇臂43与制动摇臂4分开表示在缸盖46的两边。在发动机正常工作时，设置在缸盖46和气门桥507之间的排气门9和气门弹簧47随气门桥45一起联动，排气摇臂43滚轮与在驱动力输入凸轮轴1的排气凸轮点42段接触时，排气摇臂另一端向下运动，气门桥45受到压力，克服气门弹簧47的弹簧力，打开排气门，释放发动机燃烧产生的废气，排气摇臂43滚轮与在驱动力输入凸轮轴1的基圆11段接触时，排气门9恢复与缸盖46密封状态。

以下对本发明的压缩释放型发动机缸内制动装置的工作原理作出说明：

本发明的压缩释放型发动机缸内制动装置，需要发动机从正常工作状态切换至发动机缸内制动工作状态时，通过发动机ECU控制器向电磁阀40发送动作信号并为电磁阀40开通电源，电磁阀40在其正、负接线端的电流开通时，电磁阀40的阀芯48在磁力的作用下，向上滑动，从而使得第一油道37与第二油道38贯通，使高压机油通过第二油道38、径向油道39以及油道孔30流向气门间隙控制机构6，即：高压机油进入滑道15的右侧内，高压机油克服驱动活塞16左端弹簧31的弹力和制动柱塞7下端复位弹簧8的叠加弹性力，将驱动活塞16向左推动，并停靠在弹簧座32上，此时的上连杆21、中间滑块17、下连杆18以及制动柱塞7呈共线垂直状态，即：驱动活塞16向左移动，带动上连杆21、下连杆18的下端、上端由右向左移动，在此过程中，由于制动柱塞7顶面至中间滑块17底面之间的距离小于下连杆18的长度，气门调整螺钉22底面至中间滑块17顶面的距离小于或等于上连杆21的长度，受驱动活塞16的驱动作用，下连杆18向下挤压制动柱塞7，并使得制动柱塞7下移，而上连杆21是挤压或者不挤压中间滑块17向下移动，当制动柱塞7下移位移的大小，取决于制动柱塞7顶面至中间滑块17底面之间的距离，这个距离的调节，我们只需松开螺母24，旋转气门调整螺钉22，即可调节，在调节完毕后，紧固好螺母24即可。在上述过程中，上连杆21、下连杆18由倾斜状态切换为垂直状态，使制动柱塞7伸出到操作位置，制动柱塞7与排气门9的气门帽10之间的间隙消除或减小，驱动力输入凸轮轴1与发动机的传动机构连接，随发动机一起转动，驱动力输入凸轮轴1的第一凸轮点12、第二凸轮点13使得制动摇臂4以摇臂轴2为中心进行上下摆动，制动摇臂4上的制动柱塞7对排气门9的气门帽10施加压力，气门帽10受到的压力传递给排气门9，排气门9克服气门弹簧47的弹力，打开排气门9并释放压缩空气。当不需要发动机缸内制动时，发动机ECU控制器切断电磁阀40的电源，电磁阀40不产生磁力，在电磁阀40弹簧力的作用下，阀芯48向下运动，阀芯48切断第一油道37与第二油道38之间的油路，油道孔30贯通有泄压油道41，泄压油道41为制动摇臂4和摇臂轴2之间的间隙，从而使得使高压机油泄压，驱动活塞16在弹簧31的弹力力作用下，向右移动，制动柱塞7在复位弹簧8的作用下向上移动，从而使得制动柱塞7缩回到非操作位置，也就是发动机缸内制动“关”的位置，与发动机正常工作分离。

以上对本发明实施例所提供的压缩释放型发动机缸内制动装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明所揭示的技术方案；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为本发明的限制。

Claims (10)

1.一种压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：包括驱动力输入凸轮轴、受驱动力输入凸轮轴驱动可绕摇臂轴旋转摆动的制动摇臂总成，所述制动摇臂总成包括制动摇臂以及设置在制动摇臂的安装孔内的气门间隙控制机构，所述气门间隙控制机构包括制动柱塞、对制动柱塞具有向上弹力的复位弹簧以及对制动柱塞具有沿轴向向下作用力的驱动装置，所述制动柱塞正对排气门，当制动柱塞处于下止点且制动柱塞距离排气门的气门帽为最小值时，则制动摇臂总成的每一次摆动，使得制动柱塞推动排气门打开，发动机缸内制动处于工作状态；当制动柱塞处于上止点且制动柱塞距离排气门的气门帽为最大值时，则制动柱塞无法触碰挤压排气门，发动机处于正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述驱动装置包括设置在制动摇臂的滑道内的驱动活塞、活动设置在驱动活塞内的可相对驱动活塞沿制动柱塞的轴向方向移动的中间滑块、设置在中间滑块与制动柱塞之间的下连杆、控制驱动活塞沿滑道移动的动力装置以及控制中间滑块移动行程的上连杆装置，所述驱动活塞的移动路径与中间滑块的移动路径呈交叉，所述下连杆的上端、下端分别与中间滑块的底面、制动柱塞的顶面活动铰接，通过动力装置，使得驱动活塞沿轴向在滑道内左右移动，从而改变下连杆对制动柱塞向下的作用力，继而使得制动柱塞沿轴向移动。

3.根据权利要求2所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述上连杆装置包括上连杆、气门调整螺钉、密封垫片与螺母，所述气门调整螺钉螺接在安装孔内，上连杆的上端、下端分别与气门调整螺钉的底面、中间滑块的顶面铰接，通过调节气门调整螺钉与滑块之间的距离，从而调节上连杆在受驱动活塞推动时呈垂直状所需要的高度，继而使得上连杆推动中间滑块下移，从而调节下连杆推动制动柱塞下移的距离；所述密封垫片套设在气门调整螺钉上并密封贴合在安装孔的上端，所述螺母螺接在气门调整螺钉的上部并紧固挤压密封垫片。

4.根据权利要求3所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述上连杆、下连杆的结构一致，均包括杆体，所述杆体的两端分别为球形头，所述球形头分别与气门调整螺钉、中间滑块、制动柱塞上的球形槽对应匹配。

5.根据权利要求2或3或4所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述中间滑块的顶面、底面上的球形槽之间设有通孔。

6.根据权利要求3或4所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述驱动活塞的外壁对应匹配上连杆、下连杆的位置分别设有限位槽。

7.根据权利要求2所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述动力装置包括油道孔、弹簧、弹簧座与卡簧，所述油道孔匹配在驱动活塞的一端且油道孔与滑道贯通，高压油装置通过油道孔将高压油注入滑道内，从而推动驱动活塞沿自身轴线在滑道内移动；所述弹簧处于驱动活塞的另一端，并对驱动活塞具有沿高压油的油压相反方向的弹力，所述弹簧座对弹簧具有支撑作用，且弹簧座抵靠在安装于滑道内壁的卡簧上。

8.根据权利要求7所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述高压油装置包括设置在摇臂轴内的第一油道与第二油道，所述油道孔通过径向油道与第二油道贯通，所述第一油道内的高压油来自于发动机运转过程中存在的高压机油；所述第一油道与第二油道之间设有电磁阀，通过电磁阀，从而实现第一油道与第二油道的贯通或闭合；所述油道孔还贯通泄压油道。

9.根据权利要求8所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述第一油道的内径大于第二油道的内径。

10.根据权利要求1所述的压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述驱动力输入凸轮轴包括基圆、设置在基圆外表面的第一凸轮点与第二凸轮点，所述制动摇臂与驱动力输入凸轮轴匹配的一端设有滚轮，所述制动摇臂与摇臂轴之间设有扭簧，从而使得滚轮始终贴合靠在驱动力输入凸轮轴的外表面。

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