CN113187578B - 一种内燃机缸内制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃机缸内制动装置，包括摇臂轴、进气摇臂组件、排气摇臂组件，排气摇臂组件上设置制动阀组件，摇臂组件的气门端分别设置液压挺柱组件，液压挺柱组件与气门桥组件相配合；液压挺柱组件包括壳体，壳体内弹性配合有挺柱，挺柱的球头上装配有象足，挺柱上轴向设置主油道，该主油道的上端与上油腔之间设置第一单向阀组件，壳体上设置有排气孔，挺柱上径向设置进油孔和出油孔，出油孔上设置缩径段；摇臂轴内的润滑油道通过进油道与进油孔相通，出油孔与象足的内腔相通，制动控制油道通过摇臂上的制动油道与制动阀组件相通。其优点在于：结构合理，能够提高制动可靠性和安全性，无需调整气门间隙，能够减少发动机噪音，提高NVH。

Description

一种内燃机缸内制动装置

技术领域

本发明涉及汽车内燃机制造技术领域，具体地说是一种内燃机缸内制动装置。

背景技术

随着我国公路交通运输的不断发展，各种中、重型商用汽车都进入了不同行业的运输领域，运输途中的安全是头等大事。各种中、重型商用汽车在运输途中的制动性能都是很重要，尤其在长下坡时，行驶安全性更不容乐观。由于在长下坡时，驾驶员要频繁采用制动器进行制动减速，从而使制动器过热，造成制动器制动效能逐渐下降甚至导致失效。在崎岖山路加上长坡度道路更为严重，一些中、重型商用汽车上会设置一个大水箱对制动器轮毂进行浇水来进行强制冷却，但是，这样会加速产生轮毂疲劳开裂的严重后果，直接对车辆行驶安全性造成很大的威胁。另外，在寒冷的冬季，对制动器轮毂进行浇水进行强制冷却的水流到地面上结冰，会对后面的车辆行驶造成重大的安全隐患。

由于目前中、重型商用汽车的发动机功率越来越大，载重也越来越重，一些行驶环境非常恶劣的地方，现在发动机的常规制动功率状态，已经不能满足行驶制动安全的要求。同时由于发动机制造技术的提高，在设计和使用环境更加紧凑，对气门间隙的正常调整带来了很多的复杂性和困难。为此，提高发动机制动性能和功率及应用气门间隙稳定补偿技术是非常重大的研究科题。

之前为了提高制动性能和功率，设计了一款缸内制动装置，详见申请号为CN202021715422.4的专利申请，该申请中的缸内制动装置，包括摇臂轴；进气摇臂结构，转动安装在摇臂轴上；排气摇臂结构，包括排气门桥和排气摇臂组件；第一制动摇臂结构包括第一制动摇臂组件，包括第一制动凸轮以及转动安装在摇臂轴上的第一制动摇臂；第一制动控制阀组件，包括阀杆，与第一制动摇臂的另一端相连，能相对第一制动摇臂上下移动，并能在高压油的作用下向下移动至与第一排气门相抵；第一弹性件，使阀杆保持向上移动而与第一排气门的顶部具有间隙的趋势。如此能够改变第一排气门的制动动作，在压缩行程阶段打开排气门，排出高压气体至排气管中，释放掉能量，使发动机变成吸收能量的空气压缩机，消耗整车动能和势能，提高制动功率。但是，其结构复杂，且未考虑到气门间隙的调整问题，因此其结构有待进一步改进。

发明内容

本发明之目的是弥补上述之不足，向社会公开一种内燃机缸内制动装置，其结构合理，能够提高制动可靠性和安全性，无需调整气门间隙，能够减少发动机噪音，提高NVH。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种内燃机缸内制动装置，包括有摇臂轴，所述的摇臂轴上装配有进气摇臂组件和排气摇臂组件，所述的进气摇臂组件和排气摇臂组件上分别设置有与凸轮轴上的凸轮相配合的滚轮组件，所述的排气摇臂组件上设置有制动阀组件，所述的进气摇臂组件和排气摇臂组件的气门端分别设置有液压挺柱组件，所述的液压挺柱组件与气门桥组件相配合，所述的气门桥组件包括有气门桥，与排气摇臂组件相配合的气门桥上设置有与气门桥弹性连接的推杆，该推杆与制动阀组件相配合，所述的气门桥组件上连接有气门组件；

所述的液压挺柱组件包括有壳体，所述的壳体内弹性配合有挺柱，所述的挺柱的球头上装配有象足，所述的挺柱上轴向设置有主油道，该主油道的上端与上油腔之间设置有第一单向阀组件，所述的壳体上设置有与上油腔相通的排气孔，所述的挺柱上径向设置有与主油道相通的进油孔和出油孔，所述的出油孔上设置有缩径段；

所述的摇臂轴内的润滑油道通过进油道与进油孔相通，所述的出油孔与象足的内腔相通，所述的摇臂轴内的制动控制油道通过摇臂上的制动油道与制动阀组件相通。

进一步优化本技术方案的措施是：

作为改进，所述的制动阀组件包括有阀体，所述的阀体上径向设置有制动阀进油孔，所述的阀体内轴向设置有与制动阀进油孔相通的制动阀油道，所述的制动阀油道内设置有阀芯，所述的阀芯上设置有排油孔，所述的阀芯下方设置有第二单向阀组件，该第二单向阀组件下方设置有与气门桥组件的推杆相配合的顶杆，所述的顶杆下端相抵有顶杆回位弹性件；所述的阀芯上方形成有制动阀上油腔，所述的第二单向阀组件与顶杆之间形成制动阀下油腔。

作为改进，所述的第二单向阀组件包括有第二止回阀座，所述的第二止回阀座内设置有第二钢球，所述的第二钢球与第二止回阀座之间设置有第二回位件。

作为改进，所述的阀体上连接有调整螺套，所述的调整螺套与阀芯之间设置有回位弹性件，所述的调整螺套上设置有制动阀出油孔。

作为改进，所述的气门桥的中部设置有与气门桥弹性连接的限位销轴。

作为改进，所述的限位销轴与气门桥之间设置有第一弹性件，所述的限位销轴的伸出端上设置有第一限位件。

作为改进，所述的推杆与气门桥之间设置有第二弹性件，所述的推杆的伸出端上设置有第二限位件。

作为改进，所述的第一单向阀组件包括有设置有缺口的第一止回阀座，所述的第一止回阀座内设置有第一钢球，所述的第一钢球与第一止回阀座之间设置有第一回位件。

作为改进，所述的第一止回阀座的截面呈“几”字形结构，所述的挺柱与壳体之间设置有第三弹性件，所述的第三弹性件的下端与止回阀座相抵。

作为改进，所述的气门组件包括有气门、气门弹簧和气门座圈，所述的气门穿过所述气门座圈与气门桥组件相配合，所述的气门弹簧套配于气门外周。

本发明与现有技术相比的优点是：

本发明是一种内燃机缸内制动装置，结构合理，其通过改变排气门的制动动作，在压缩行程打开排气门，排出高压气体至排气管中，释放掉能量，使发动机变成吸收能量的空气压缩机，消耗整车动能和势能，提高制动功率；同时，增加了对气门间隙的补偿，发动机制造公司在装配时，不需要进行气门间隙调整，用户以后也不需要对气门间隙再进行调整，能够减少运行成本，还解决了由于气门跟随性不佳造成气门阀桥跳出的风险，大大提高了发动机制动的稳定性和安全性，降低了发动机运行的噪音，提高了NVH。

附图说明

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明实施例一内燃机正常运行工况下的剖视结构示意图；

图3是图2中A部放大图；

图4是本发明实施例一内燃机制动运行工况下的剖视结构示意图；

图5是图2中制动阀组件的结构示意图；

图6是图2中液压挺柱组件的结构示意图；

图7是图2中气门桥组件的结构示意图；

图8是本发明实施例二内燃机正常运行工况下的剖视结构示意图；

图9是图8中气门桥组件的结构示意图。

本发明附图中各附图标记的名称是：

摇臂轴1、润滑油道1a、进油道1b、制动控制油道1c、制动油道2a、进气摇臂组件21、排气摇臂组件22、凸轮轴3、凸轮31、滚轮组件32、制动阀组件4、制动阀上油腔4a、制动阀下油腔4b、阀体41、制动阀进油孔41a、制动阀油道41b、阀芯42、排油孔42a、顶杆43、顶杆回位弹性件43a、第二止回阀座44、第二钢球44a、第二回位件44b、调整螺套45、制动阀出油孔45a、调整螺母45b、回位弹性件46、限位挡圈47、钢丝挡圈48、橡胶密封圈49、液压挺柱组件5、壳体51、上油腔51a、排气孔51b、挺柱52、主油道52a、进油孔52b、出油孔52c、缩径段52d、象足53、第一止回阀座54、第一钢球54a、第一回位件54b、第三弹性件55、气门桥组件6、气门桥61、推杆62、第二弹性件62a、第二限位件62b、限位销轴63、第一弹性件63a、第一限位件63b、气门组件7、气门71、气门弹簧72、气门座圈73。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明：

实施例一，如图1至图7所示，一种内燃机缸内制动装置，包括有摇臂轴1，所述的摇臂轴1上装配有进气摇臂组件21和排气摇臂组件22，所述的进气摇臂组件21和排气摇臂组件22上分别设置有与凸轮轴3上的凸轮31相配合的滚轮组件32，所述的排气摇臂组件22上设置有制动阀组件4，所述的进气摇臂组件21和排气摇臂组件22的气门端分别设置有液压挺柱组件5，所述的液压挺柱组件5与气门桥组件6相配合，所述的气门桥组件6包括有气门桥61，与排气摇臂组件22相配合的气门桥61上设置有与气门桥61弹性连接的推杆62，该推杆62与制动阀组件4相配合，所述的气门桥组件6上连接有气门组件7。

其中，与进气摇臂组件21的滚轮组件32相配合的称为进气凸轮，与排气摇臂组件22的滚轮组件32相配合的称为排气凸轮。相对应的，与进气摇臂组件21配合的为进气气门桥组件和进气气门，与排气摇臂组件22配合的为排气气门桥组件和排气气门。

所述的液压挺柱组件5包括有壳体51，所述的壳体51内弹性配合有挺柱52，所述的挺柱52的球头上装配有象足53，所述的挺柱52上轴向设置有主油道52a，该主油道52a的上端与上油腔51a之间设置有第一单向阀组件，所述的壳体51上设置有与上油腔51a相通的排气孔51b，所述的挺柱52上径向设置有与主油道52a相通的进油孔52b和出油孔52c，所述的出油孔52c上设置有缩径段52d；

所述的摇臂轴1内的润滑油道1a通过进油道1b与进油孔52b相通，所述的出油孔52c与象足53的内腔相通，所述的摇臂轴1内的制动控制油道1c通过摇臂上的制动油道2a与制动阀组件4相通。

排气气门桥组件和进气气门桥组件的结构相似，所不同的是，排气气门桥组件的气门桥61上设置有推杆62。

所述的制动阀组件4包括有阀体41，所述的阀体41上径向设置有制动阀进油孔41a，所述的阀体41内轴向设置有与制动阀进油孔41a相通的制动阀油道41b，所述的制动阀油道41b内设置有阀芯42，所述的阀芯42上设置有排油孔42a，所述的阀芯42下方设置有第二单向阀组件，该第二单向阀组件下方设置有与气门桥组件6的推杆62相配合的顶杆43，所述的顶杆43下端相抵有顶杆回位弹性件43a；所述的阀芯42上方形成有制动阀上油腔4a，所述的第二单向阀组件与顶杆43之间形成制动阀下油腔4b。上述的顶杆回位弹性件43a为弹簧。

所述的第二单向阀组件包括有第二止回阀座44，所述的第二止回阀座44内设置有第二钢球44a，所述的第二钢球44a与第二止回阀座44之间设置有第二回位件44b。第二回位件44b优选为弹簧。

所述的阀体41上采用钢丝挡圈48连接有调整螺套45，并用橡胶密封圈49进行密封，所述的调整螺套45与阀芯42之间设置有回位弹性件46，所述的调整螺套45上设置有制动阀出油孔45a。设置调整螺套45能够调整顶杆43与推杆62之间的距离，调整到位后，锁紧调整螺母45b。

本实施例中，排气凸轮型线对气门初始间隙有补偿，气门桥组件6为补偿式气门桥组件。

所述的气门桥61的中部设置有与气门桥61弹性连接的限位销轴63。

所述的限位销轴63与气门桥61之间设置有第一弹性件63a，所述的限位销轴63的伸出端上设置有第一限位件63b。第一弹性件63a优选为弹簧，第一限位件63b为挡圈。

所述的推杆62与气门桥61之间设置有第二弹性件62a，所述的推杆62的伸出端上设置有第二限位件62b。第二弹性件62a优选为弹簧，第二限位件62b优选为挡圈。

所述的第一单向阀组件包括有设置有缺口的第一止回阀座54，所述的第一止回阀座54内设置有第一钢球54a，所述的第一钢球54a与第一止回阀座54之间设置有第一回位件54b。

所述的第一止回阀座54的截面呈“几”字形结构，所述的挺柱52与壳体51之间设置有第三弹性件55，所述的第三弹性件55的下端与止回阀座54相抵。

第三弹性件55优选为弹簧，第三弹性件55压住第一止回阀座54的外圈，结构紧凑，装配可靠。

所述的气门组件7包括有气门71、气门弹簧72和气门座圈73，所述的气门71穿过所述气门座圈73与气门桥组件6相配合，所述的气门弹簧72套配于气门71外周。

实施例二，如图8和图9所示，本实施例中的内燃机缸内制动装置的结构与实施一中的相似，所不同的是，本实施例中，气门桥组件6为无补偿式气门桥组件，气门桥组件6的中部无需设置限位销轴63。本实施例中，排气凸轮型线对气门初始间隙没有补偿。

工作原理：

在内燃机正常运行的工况下：

进气摇臂组件21和排气摇臂组件22和气门按正常状态进行运行。

排气摇臂组件22在排气凸轮的作用下，排气摇臂组件22按照排气凸轮的型线轨迹进行运行，液压挺柱组件5在第三弹性件55的作用下，挺柱52通过象足53压紧气门桥61，达到启动发动机初始状态下无气门间隙的目的。发动机的润滑油，经摇臂轴1上的润滑油道1a，通过进油道1b经挺柱52的进油孔52b进入主油道52a中。

主油道52a其中一路油：克服第一回位件54b的弹力，推动第一钢球54a向上运动，使第一单向阀组件打开，润滑油经过第一止回阀座54进入上油腔51a，气体从排气孔51b排出，在发动机工作过程中上油腔51a形成高压腔，使挺柱52往下运动，达到不断补偿气门间隙的功能，从而解决了发动机从低速到高速运行时，不会使气门桥组件在排气门跟随性不好的状态下跳出而失效，并能够降低运动噪音，提高了NVH。

主油道52a另一路油：通过出油孔52c流入象足53内腔，由于出油孔52c上设置有缩径段52d，因此流入象足53内腔中的是少量的润滑油，而象足53内腔溢出的润滑油会流入气门桥组件6，并最终流入气门组件7，达到持续润滑的目的。

若排气凸轮型线对气门初始间隙有补偿作用，选用实施例一中的补偿式气门桥组件，其工作原理如下：

排气摇臂组件22在排气凸轮的作用下，排气摇臂组件22按照排气凸轮的型线轨迹进行运行，液压挺柱组件5在第三弹性件55的作用下，挺柱52通过象足53压紧气门桥61；气门桥61中部的限位销轴63在第一弹性件63a作用下向上移动(移动距离受第一限位件63b限制)。

当排气摇臂组件22通过液压挺柱组件5往下压排气门移动，挺柱52通过象足53紧压气门桥61上的限位销轴63，使其压缩第一弹性件63a向下运动，此时气门桥61未发生位移，只消除了初始气门间隙；当排气摇臂组件22继续往下压时，气门桥61随机同步使排气门往下移动至下止点。

当排气摇臂组件22旋转至下止点往上运动时，气门桥61随即同步往上运动，使排气门和气门桥61运行至上止点，然而，限位销轴63在第一弹性件63a弹力作用下，顶住象足53继续向上运动直到受到第一限位件63b的限制，释放初始气门间隙。

若排气凸轮型线对气门初始间隙没有补偿作用，则选用实施例二中的无补偿式气门桥组件。

在内燃机排气制动运行的工况下：

进气摇臂组件21和排气摇臂组件22和气门仍按正常状态进行运行。

当内燃机需要进行排气制动工作时，内燃机的制动高压油，经过摇臂轴1的制动控制油道1c进入摇臂的制动油道2a内，并快速进入制动阀组件4内，经过制动阀进油孔41a和制动阀油道41b，使阀芯42克服回位弹性件46的弹力向上运动，此时，部分在高压油中的空气会通过阀芯42上的排油孔42a，经制动阀上油腔4a从调整螺套45上的制动阀出油孔45a持续排出。同时，高压油经过制动阀进油孔41a、制动阀油道41b克服第二回位件44b的弹力将第二钢球44a向下推，使第二单向阀组件打开，高压油进入制动阀下油腔4b内。在高压油的作用下，压缩顶杆回位弹性件43a，使顶杆43向下运动至下限位(用限位挡圈47限位)，并持续建立此工作制动状态。迫使气门桥组件6中的推杆62向下运动，此时，第二弹性件62a的弹力释放，确保气门桥组件在制动状态下运动姿态保持基本不变；从而使发动机从低速到高速制动运行时，能够保持气门桥上下运动时的姿态和缓冲作用，不会使气门桥在排气门跟随性不好的状态下跳出，并降低了排气制动时运动件之间的运动噪音，提高了NVH。

解除内燃机排气制动运动的工况下：

进气摇臂组件21和排气摇臂组件22和气门仍按正常状态进行运行。

当内燃机切断制动高压油进入排气摇臂组件22时，此时，制动阀组件4中，在回位弹性件46的作用下，阀芯42快速向下移动，阀芯42快速顶开第二钢球44a，同时，气门71(排气门)在气门弹簧72作用下向上运动，推杆62压缩第二弹性件62a推动推杆62向上移动，顶杆43也在顶杆回位弹性件43a作用下向上移动，上述的几股力量形成向上的合力。阀体41内的高压油会快速经过制动阀油道41b、排油孔42a，经制动阀上油腔4a从制动阀出油孔45a排出。

顶杆43在顶杆回位弹性件43a的持续作用下，顶杆43的上端面紧贴阀体41内孔底部，此时，推杆62与顶杆43保持原状态的间隙，排气摇臂组件22仍按原状态运行，此状态下，解除了内燃机排气制动运行的工况。

本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.一种内燃机缸内制动装置，包括有摇臂轴(1)，所述的摇臂轴(1)上装配有进气摇臂组件(21)和排气摇臂组件(22)，所述的进气摇臂组件(21)和排气摇臂组件(22)上分别设置有与凸轮轴(3)上的凸轮(31)相配合的滚轮组件(32)，所述的排气摇臂组件(22)上设置有制动阀组件(4)，其特征是：所述的进气摇臂组件(21)和排气摇臂组件(22)的气门端分别设置有液压挺柱组件(5)，所述的液压挺柱组件(5)与气门桥组件(6)相配合，所述的气门桥组件(6)包括有气门桥(61)，与排气摇臂组件(22)相配合的气门桥(61)上设置有与气门桥(61)弹性连接的推杆(62)，该推杆(62)与制动阀组件(4)相配合，所述的气门桥组件(6)上连接有气门组件(7)；

所述的液压挺柱组件(5)包括有壳体(51)，所述的壳体(51)内弹性配合有挺柱(52)，所述的挺柱(52)的球头上装配有象足(53)，所述的挺柱(52)上轴向设置有主油道(52a)，该主油道(52a)的上端与上油腔(51a)之间设置有第一单向阀组件，所述的壳体(51)上设置有与上油腔(51a)相通的排气孔(51b)，所述的挺柱(52)上径向设置有与主油道(52a)相通的进油孔(52b)和出油孔(52c)，所述的出油孔(52c)上设置有缩径段(52d)；

所述的摇臂轴(1)内的润滑油道(1a)通过进油道(1b)与进油孔(52b)相通，所述的出油孔(52c)与象足(53)的内腔相通，所述的摇臂轴(1)内的制动控制油道(1c)通过摇臂上的制动油道(2a)与制动阀组件(4)相通。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的制动阀组件(4)包括有阀体(41)，所述的阀体(41)上径向设置有制动阀进油孔(41a)，所述的阀体(41)内轴向设置有与制动阀进油孔(41a)相通的制动阀油道(41b)，所述的制动阀油道(41b)内设置有阀芯(42)，所述的阀芯(42)上设置有排油孔(42a)，所述的阀芯(42)下方设置有第二单向阀组件，该第二单向阀组件下方设置有与气门桥组件(6)的推杆(62)相配合的顶杆(43)，所述的顶杆(43)下端相抵有顶杆回位弹性件(43a)；所述的阀芯(42)上方形成有制动阀上油腔(4a)，所述的第二单向阀组件与顶杆(43)之间形成制动阀下油腔(4b)。

3.根据权利要求2所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的第一单向阀组件包括有设置有缺口的第一止回阀座(54)，所述的第一止回阀座(54)内设置有第一钢球(54a)，所述的第一钢球(54a)与第一止回阀座(54)之间设置有第一回位件(54b)。

4.根据权利要求3所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的第一止回阀座(54)的截面呈“几”字形结构，所述的挺柱(52)与壳体(51)之间设置有第三弹性件(55)，所述的第三弹性件(55)的下端与第一止回阀座(54)相抵。

5.根据权利要求4所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的第二单向阀组件包括有第二止回阀座(44)，所述的第二止回阀座(44)内设置有第二钢球(44a)，所述的第二钢球(44a)与第二止回阀座(44)之间设置有第二回位件(44b)。

6.根据权利要求5所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的阀体(41)上连接有调整螺套(45)，所述的调整螺套(45)与阀芯(42)之间设置有回位弹性件(46)，所述的调整螺套(45)上设置有制动阀出油孔(45a)。

7.根据权利要求1所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的气门桥(61)的中部设置有与气门桥(61)弹性连接的限位销轴(63)。

8.根据权利要求7所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的限位销轴(63)与气门桥(61)之间设置有第一弹性件(63a)，所述的限位销轴(63)的伸出端上设置有第一限位件(63b)。

9.根据权利要求8所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的推杆(62)与气门桥(61)之间设置有第二弹性件(62a)，所述的推杆(62)的伸出端上设置有第二限位件(62b)。

10.根据权利要求1至9任一权利要求所述的一种内燃机缸内制动装置，其特征是：所述的气门组件(7)包括有气门(71)、气门弹簧(72)和气门座圈(73)，所述的气门(71)穿过所述气门座圈(73)与气门桥组件(6)相配合，所述的气门弹簧(72)套配于气门(71)外周。

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