CN112267925A - 一种新型压缩释放型发动机缸内制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型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回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。本发明的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，通过高压机油使得驱动活塞工作，继而使得高压机油作用在制动柱塞上，从而使得制动柱塞下移，并对排气门的气门帽进行挤压，从而实现发动机缸内制动。

Description

一种新型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，具体涉及一种新型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，提供一种新型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新型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回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横向滑道内的驱动活塞以及控制驱动活塞沿横向滑道往复移动的动力装置，所述动力装置包括通过油道孔对驱动活塞具有向左推力的液压油以及对驱动活塞具有向右弹力的复位弹簧；所述驱动活塞内设有相贯通的进油通道与出油通道，在进油通道与出油通道之间设有单向阀装置，所述液压油仅能够从进油通道朝向出油通道方向流动；所述制动柱塞设置在制动摇臂的竖向滑道内，在竖向滑道与横向滑道之间设有进油孔与出油孔；当液压油使得驱动活塞沿轴向在横向滑道内向左移动并到位后，则出油通道与进油孔贯通，且驱动活塞封闭住出油孔，从而使得制动柱塞沿轴向下移；当复位弹簧使得驱动活塞沿轴向在横向滑道内向右移动并到位后，则进油孔被驱动活塞封闭密封，且出油孔被打开，受回位弹簧的弹力作用，制动柱塞沿轴向上移。

所述单向阀装置包括阀座、钢球与弹簧，所述阀座内置固定在进油通道内，且在阀座的中心设有通孔，所述钢球匹配在阀座的朝向出油通道的一侧且钢球受到弹簧的弹力作用始终密封抵在阀座的通孔上。

所述动力装置还包括对复位弹簧具有支撑力的弹簧座以及对弹簧座具有支撑作用的挡圈，所述挡圈固定卡设在横向滑道内。

所述制动柱塞的顶面设有凹槽。

所述液压油通过高压油装置提供，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，所述第一油道内的液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：

本发明的新型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、油道孔进入横向滑道，从而克服复位弹簧推动驱动活塞向左移动，当驱动活塞移动到位后，此时的驱动活塞与弹簧座贴合，此时驱动活塞内的出油通道与进油孔相通，且驱动活塞密封挡住出油孔，然后，液压油持续增压，克服单向阀装置的弹簧，推开钢球，从而使得进油通道与出油通道贯通，液压油进入竖向滑道内，并作用在制动柱塞的顶面，从而推动制动柱塞沿轴向下移，当制动柱塞下移到位后，其与所述的气门帽之间的间隙消除，在所述的驱动力输入凸轮轴的第一凸轮点与第二凸轮点与所述的制动摇臂总成的滚轮接触时，制动摇臂总成以摇臂轴为中心摆动，制动柱塞向下运动，对气门帽施加压力，气门帽底面与发动机排气门上端贴合，气门帽所受到的压力传送给发动机排气门，克服气门弹簧的弹力，使排气门打开，释放发动机缸内的压缩空气；

本发明的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，利用电磁阀提高液压油，从而控制制动摇臂内的制动柱塞与排气门之间的间隙，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，降低了成本，因为采用进油孔和出油孔设计，减少了制动反应时间，提高了发动机的制动功率。

附图说明

图1是本发明新型压缩释放型发动机缸内制动装置的结构示意图；

图2是本发明新型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是本发明新型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是本发明本发明新型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是本发明新型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，本发明提供一种新型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具有向上弹力的回位弹簧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。

在本发明中，驱动力输入凸轮轴1上的凸轮点可以为多个。

所述驱动装置包括设置在制动摇臂4的横向滑道15内的驱动活塞16以及控制驱动活塞16沿横向滑道15往复移动的动力装置，所述动力装置包括通过油道孔18对驱动活塞16具有向左推力的液压油以及对驱动活塞16具有向右弹力的复位弹簧19；所述驱动活塞16内设有相贯通的进油通道20与出油通道21，在进油通道20与出油通道21之间设有单向阀装置22，所述液压油仅能够从进油通道20朝向出油通道21方向流动；所述制动柱塞7设置在制动摇臂4的竖向滑道23内，在竖向滑道23与横向滑道15之间设有进油孔24与出油孔25；当液压油使得驱动活塞16沿轴向在横向滑道15内向左移动并到位后，则出油通道21与进油孔24贯通，且驱动活塞16封闭住出油孔25，从而使得制动柱塞7沿轴向下移；当复位弹簧19使得驱动活塞16沿轴向在横向滑道15内向右移动并到位后，则进油孔24被驱动活塞16封闭密封，且出油孔25被打开，受回位弹簧8的弹力作用，制动柱塞7沿轴向上移。

所述单向阀装置22包括阀座26、钢球27与弹簧28，所述阀座26内置固定在进油通道20内，且在阀座26的中心设有通孔29，所述钢球27匹配在阀座26的朝向出油通道21的一侧且钢球27受到弹簧28的弹力作用始终密封抵在阀座26的通孔29上。

所述动力装置还包括对复位弹簧19具有支撑力的弹簧座30以及对弹簧座30具有支撑作用的挡圈31，所述挡圈31固定卡设在横向滑道15内。

所述制动柱塞7的顶面设有凹槽32。

所述液压油通过高压油装置33提供，所述高压油装置33包括设置在摇臂轴2内的第一油道34与第二油道35，所述油道孔18通过径向油道36与第二油道35贯通，所述第一油道34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34与第二油道35之间设有电磁阀37，电磁阀37固定在摇臂轴轴座38上，通过电磁阀37，从而实现第一油道34与第二油道35的贯通或闭合；所述油道孔18还贯通泄压油道39。

所述第一油道34的内径大于第二油道35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40，如图1所示的右侧部分，排气摇臂41铰接在摇臂轴2上，且排气摇臂41的一端设有滚轮42，滚轮42抵靠在驱动力输入凸轮轴1的外表面，排气摇臂41的另一端连接在气门桥43上，所述气门桥43连接排气门9的杆体44，排气门9处于发动机缸盖45内，所述气门桥43与缸盖45之间设有气门弹簧47。在上述技术方案中，排气摇臂41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41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45和气门桥43之间的排气门9和气门弹簧47随气门桥43一起联动，排气摇臂41滚轮与在驱动力输入凸轮轴1的排气凸轮点40段接触时，排气摇臂另一端向下运动，气门桥43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41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45密封状态。

以下对本发明的新型压缩释放型发动机缸内制动装置的工作原理作出说明：

本发明的新型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37发送动作信号并为电磁阀37开通电源，电磁阀37在其正、负接线端的电流开通时，电磁阀37的阀芯46在磁力的作用下，向上滑动，从而使得第一油道34与第二油道35贯通，使高压机油通过第二油道35、径向油道36以及油道孔30流向气门间隙控制机构6，即：高压机油进入横向滑道15的右侧内，高压机油克服驱动活塞16左端复位弹簧19的弹力，将驱动活塞16向左推动，并停靠在弹簧座30上，此时的出油通道21与进油孔24贯通，出油孔25被驱动活塞16挡住并密封。由于驱动活塞16不再继续左移，不断增压的高压机油克服弹簧28的弹力，使得钢球27离开阀座26的通孔29，这样，高压机油经进油通道20、通孔29、出油通道21、进油孔24进入竖向滑道23内，从而对竖向滑道23内的制动柱塞7具有向下的作用力，由于制动柱塞7顶面设有凹槽32，高压机油作用在制动柱塞7顶面作用力变得更加稳定、均匀、集中，当向下的作用力克服回位弹簧8的弹力时，制动柱塞7沿轴向下移，在竖向滑道23内也设有挡圈31、弹簧座30，弹簧座30对回位弹簧8具有支撑力，挡圈31则对弹簧座30具有限位支撑作用，同时，弹簧座30作为制动柱塞7移动到位的下止点，当制动柱塞7下移到弹簧座30位置时，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。在实现发动机缸内制动时，为了实现制动柱塞7始终对气门帽10做挤压动作，并挤压到位，需要对竖向滑道23内的高压机油进行保压，本发明的单向阀装置22就起到了这个作用，当制动柱塞7下移到位后，在对气门帽10作向下挤压工作时，气门帽10施加给制动柱塞7反作用力，从而使得竖向滑道23、进油孔24、出油通道21内的油压瞬间大于进油通道20以及横向滑道15内的油压，这样，推动钢球27复位，并密封住阀座26的通孔29，从而使得竖向滑道23、进油孔24与出油通道21共同形成的油腔成为密闭油腔，利用机油不可压缩性，从而使得制动柱塞7保持在下止点位置。当不需要发动机缸内制动时，发动机ECU控制器切断电磁阀37的电源，电磁阀37不产生磁力，在电磁阀37弹簧力的作用下，阀芯46向下运动，阀芯46切断第一油道34与第二油道35之间的油路，油道孔18贯通有泄压油道39，泄压油道39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在复位弹簧19的弹力力作用下，向右移动并到位，此时，进油孔24被驱动活塞16挡住密封，出油孔25则与横向滑道15贯通，也就是说，出油孔25与横向滑道15内处于驱动活塞16的左侧区域贯通，而这个左侧区域与发动机的摇臂室相通，从而使得竖向滑道23内的油压被释放，制动柱塞7在回位弹簧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新型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 (8)

1.一种新型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回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所述的新型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横向滑道内的驱动活塞以及控制驱动活塞沿横向滑道往复移动的动力装置，所述动力装置包括通过油道孔对驱动活塞具有向左推力的液压油以及对驱动活塞具有向右弹力的复位弹簧；所述驱动活塞内设有相贯通的进油通道与出油通道，在进油通道与出油通道之间设有单向阀装置，所述液压油仅能够从进油通道朝向出油通道方向流动；所述制动柱塞设置在制动摇臂的竖向滑道内，在竖向滑道与横向滑道之间设有进油孔与出油孔；当液压油使得驱动活塞沿轴向在横向滑道内向左移动并到位后，则出油通道与进油孔贯通，且驱动活塞封闭住出油孔，从而使得制动柱塞沿轴向下移；当复位弹簧使得驱动活塞沿轴向在横向滑道内向右移动并到位后，则进油孔被驱动活塞封闭密封，且出油孔被打开，受回位弹簧的弹力作用，制动柱塞沿轴向上移。

3.根据权利要求2所述的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述单向阀装置包括阀座、钢球与弹簧，所述阀座内置固定在进油通道内，且在阀座的中心设有通孔，所述钢球匹配在阀座的朝向出油通道的一侧且钢球受到弹簧的弹力作用始终密封抵在阀座的通孔上。

4.根据权利要求2或3所述的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述动力装置还包括对复位弹簧具有支撑力的弹簧座以及对弹簧座具有支撑作用的挡圈，所述挡圈固定卡设在横向滑道内。

5.根据权利要求1或2或3所述的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述制动柱塞的顶面设有凹槽。

6.根据权利要求2所述的新型压缩释放型发动机缸内制动装置，其特征在于：所述液压油通过高压油装置提供，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，所述第一油道内的液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。

7.根据权利要求6所述的新型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。

8.根据权利要求1所述的新型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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