CN2600591Y - 一种发动机制动装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机制动装置，包括电磁阀、控制阀，还具有两个主动活塞和一个从动活塞的液压装置，还包含有一储压器，储压器由储压腔、储压活塞、储压弹簧组成；储压器通过储压单向阀与第一、第二主动液压腔以流体管路相通，并且和第一主动活塞上的供油环槽以流体管路连通非本缸的从动液压腔。采用本实用新型结构，每一工作循环的液压介质都被排掉大部分量，使业已存在的空气随液压介质一起排出制动器的液压管路，并重新从发动机获取新的液压介质。同时，采用液压双活塞结构的活塞来精确控制排气正时和提供理想的开启速率，让排气门的开启时刻不受凸轮轴座孔、凸轮轴、挺杆、推杆、气门间隙调节螺钉公差累积的影响，并使排气门的运动接近理想的运动。

Description

一种发动机制动装置

技术领域  本实用新型涉及内燃机排气门液压控制装置，具体涉及一种发动机制动装置，适用于不具备喷油器驱动凸轮的发动机。

背景技术  发动机制动装置是车辆制动的一种辅助装置。当车辆不需制动减速时，发动机为正常的做功工作模式；当车辆需要制动减速时，发动机制动装置将发动机转变为制动工作模式，此时发动机相当于空气压缩机，吸收来至车辆的运动能量，达到阻止车辆运动的目的。其可显著地减少车辆主制动器(传统的摩擦制动器)的磨损，提高使用寿命，并可增强车辆的运行安全性，特别是车辆重载下坡时的安全性。

一般地讲，发动机制动器力求设计简单、工作可靠，而且对发动机本身零部件要求作最小的改变，以求安装和改装简单。对于一台结构参数已确定的发动机来讲，当其转为制动工作模式后，存在一理论的最大制动马力。发动机制动器产生的制动马力必接近这一理论值，当然也不能超越发动机本身的标定值，否则会对发动机和车辆的传动系产生危害。在发动机制动器的液压系统内部不能有空气存在，空气的弹性模量小、可压缩量大，空气的存在会对发动机制动器的各运动件带来影响，造成运动的不及时、不准确。

美国康明斯公司在1965年完成了这一基本的设计并获得了美国专利(专利号：3220392)。3220392专利使用了一套包含主动活塞和从动活塞等零部件的液压机构，主动活塞在发动机的压缩行程上止点前一定时刻产生高压油，具有能量的高压油通过输油通道驱动从动活塞打开排气门，从而释放掉发动机气缸内的高压空气，使发动机在做功行程中得不到膨胀能量，以此来达到吸收能量和对车辆进行缓速制动的目的。主动活塞由凸轮轴驱动的推杆(可以是进气门推杆或排气门推杆或喷油器推杆，最佳为喷油器推杆)来驱动。车辆需制动减速时，可选择一缸或多缸转换为制动模式。

对于泵喷嘴结构发动机，每缸不但具有进、排气门驱动凸轮，还具有第三凸轮，即用来驱动喷油器推杆的喷油凸轮，这类发动机通常称为三凸轮发动机。采用喷油器凸轮来作为主动活塞的驱动源是非常合适的。我们知道，对于压燃式柴油机，其喷油持续角为25-30°曲轴转角以内，结束于压缩上止点后一非常短的时间内。利用喷油器凸轮推动的推杆来驱动发动机制动器的主动活塞，就可使制动器的主动活塞在压缩上止点前25-30°曲轴转角的位置开始推开排气门，并在压缩上止点后  定时刻使排气门达到预先设计的开度。

从现有技术来看，具备喷油凸轮的发动机的制动器，在其结构的简单性和发出的制动马力与理论值的接近性这两点上，是其他类型的发动机制动器无法相比的，并且这类制动器具有理想的排气正时(制动时排气门的开启时刻)和排气门开启速率。因此其具有良好的制动效果。

许多压燃式发动机所采用的燃油喷射系统不是由发动机凸轮轴驱动的，而是采用诸如波许燃油系统、转子分配燃油系统、高压共轨燃油喷射系统等，同时对于火花点火式发动机来说，其发动机凸轮轴上同样也不具备喷油器驱动凸轮。这类发动机通常称为双凸轮发动机。对于这类发动机，可以采用非本缸的进气门、排气门推杆或凸轮来驱动发动机制动器，如美国4485780专利所公开的结构就适用于此类发动机。进、排气门凸轮所产生的运动是相似的，但很明显的不同于喷油器凸轮。一般情况下，进、排气门从其关闭位置到全开位置，需要90°曲轴转角以上，而喷油凸轮为25-30°曲轴转角，这就使得制动时排气门的开启过程太长太缓慢。另外，排气门推杆的运动相对于制动器的要求来讲开始得太早，无法达到制动器要求的最佳运动时刻一即最佳排气正时。美国4485780专利通过增加工作间隙来推迟排气门的开启时刻，和通过增加一个由一合适的进气门推杆驱动的第二主动活塞来增大排气门的开启速率，即缩短开启过程，使开启时刻在压缩上止点前55°曲轴转角位置、开启过程持续80°曲轴转角左右。

用进、排气门推杆或凸轮来直接驱动发动机制动器，虽然发动机也能发出制动马力，但该制动马力大大小于用喷油器推杆或凸轮驱动的制动器所发出的制动马力。此类制动器不具备理想的排气正时和排气门开启速率。

美国专利RE33052公开了一种改进的用进、排气门推杆或凸轮驱动的制动器结构。该结构同样采用进、排气门推杆或凸轮来驱动制动器，但其将进、排气门推杆或凸轮的运动经过一系列的转换后，再用于驱动排气门，使发动机制动时排气门的开启速率与进、排气门凸轮的运动无关。该专利典型的采用了一个储压室，利用发动机润滑油的弹性模量来暂时储备进气门推杆所驱动的第二主动活塞产生的高压油，排气门推杆驱动的第一主动活塞不但也产生高压油，同时在一预先设计的合适时刻顶开一个触发单向阀，使储备的高压油迅速供给从动活塞，从而推开排气门进行排气制动，使排气门的开启运动接近理想的制动要求。该专利所公开的结构中，并未说明如何排出液压管路系统中存在的空气，也未说明如何调整第一主动活塞的安装位置。第一主动活塞控制着触发单向阀的开启时刻，而第一主动活塞典型的是靠非本缸的排气门摇臂上的气门间隙调节螺钉推动的。调节螺钉的位置变化很大，其位置受凸轮轴座孔、凸轮轴、挺杆、推杆、气门间隙调节螺钉的公差累积的影响。这就使制动器的排气门开启时刻在一个很大的范围内变化，造成这类制动器具有理想的排气门开启速率，但其排气正时却受加工误差的影响。

在现有的发动机制动器结构中，如美国3320392、4485780、RE33052专利所公开的结构，都未提及如何消除制动器液压管路内部存在的空气的问题。这些结构中的液压介质都是在液压管路中作往复运动，液压介质得不到更新，每一工作循环只补充被泄漏掉的液压介质。制动器装配完后，其内部的液压管路中，难免会存在部分空气；发动机向制动器提供的润滑油中，有时也难免存在空气泡。当一定量的空气进入制动器的液压管路中时，由于空气的可压缩量远远大于润滑油(润滑油可近似的当作不可压缩介质)，而主动活塞的运动行程是预先确定的，这就导致所建立的液压压力达不到预先设计的数值，使制动器的动作失效——各从动零件运动不准确、不及时。

发明内容  本实用新型的目是解决发动机制动器内部存在的空气给制动器带来影响这一问题，使发动机制动器能迅速消除液压管路中业也存在的空气；同时，通过改进排气门的开启控制方式，来解决制动器的排气正时、排气门开启速率，让发动机制动器发出的制动马力接近或超过由喷油器推杆或凸轮所驱动的制动器所发出的制动马力。

实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种发动机制动装置，包括电磁阀、控制阀，还具有两个主动活塞和一个从动活塞的液压装置，其工作介质是从发动机的润滑系统获取的发动机润滑油，第一主动活塞由发动机的一个排气凸轮所驱动的相应零件驱动，第二主动活塞由发动机的一个进气凸轮所驱动的相应零件驱动；

还包含有一储压器，储压器由储压腔、储压活塞、储压弹簧组成；储压器通过储压单向阀与第一、第二主动液压腔以流体管路相通，并且和第一主动活塞上的供油环槽以流体管路连通非本缸的从动液压腔；

第一主动活塞可在第一主动液压腔中自由运动，并在第一回位弹簧的作用力下，压在设置在第一主动液压腔中的第一卡环上；第一主动活塞上设置周向的供油环槽和回油环槽，可以设置一个或多个等距或非等距的回油环槽。第一驱动活塞可在第一液压腔中自由运动，并在簧片的作用力下压在第一液压腔的底部；在第一主动液压腔与第一液压腔之间，设置有一球型单向阀，该单向阀被压缩弹簧压在油道的孔口上而密封；第一主动液压腔上设置有油道通至储压腔，并设置油道通至非本缸的从动液压腔；设置在第一主动液压腔上的油道与本缸的从动液压腔连通，并在其对准的位置上设置通向发动机润滑油池的油道；第一推杆驱动摇臂和第一调节螺钉，第一驱动活塞对准第一调节螺钉；

第二主动活塞可在第二主动液压腔中自由运动，并在第二回位弹簧的作用力下，压在设置在第二主动液压腔中的第二卡环上；第二驱动活塞可在第二液压腔中自由运动，并在簧片的作用力下压在第二液压腔的底部；在第二主动液压腔与第二液压腔之间，设置有一球型单向阀，该单向阀被压缩弹簧压在油道的孔口上而密封；

第一主动液压腔通过油道连通第二主动液压腔，储压腔通过球型单向阀连通所述油道。

第一驱动活塞位于在第一主动活塞上加工出来的液压腔中，并用单向阀和第一主动活塞上的油孔与第一主动液压腔连通。第一驱动活塞由发动机的一个排气门推杆驱动。

第二驱动活塞位于在第二主动活塞上加工出来的液压腔中，并用单向阀和第二主动活塞上的油孔与第二主动液压腔连通。第二驱动活塞由发动机的一个进气门推杆驱动。

采用本实用新型结构，每一工作循环的液压介质都被排掉大部分量，使业已存在的空气随液压介质一起排出制动器的液压管路，并重新从发动机获取新的液压介质。同时，采用液压双活塞结构的活塞来精确控制排气正时和提供理想的开启速率，让排气门的开启时刻不受凸轮轴座孔、凸轮轴、挺杆、推杆、气门间隙调节螺钉公差累积的影响，并使排气门的运动接近理想的运动。

本实用新型尤其适用于无喷油器驱动凸轮的双凸轮发动机和火花点火式发动机。当然，本实用新型也可用于泵喷嘴结构的三凸轮发动机。

附图说明  图1：现有技术的发动机制动器结构示意图。此结构尤其适用于泵喷嘴结构的三凸轮发动机；

图2：图1结构的发动机制动器处于制动状态时，排气门的典型运动图；

图3：现有技术的发动机制动器结构示意图。此结构适用于无喷油器驱动凸轮的双凸轮发动机和火花点火式发动机；

图4：图3结构的发动机制动器处于制动状态时，排气门的典型运动图；

图5：现有技术的发动机制动器结构示意图，为图3结构的发动机制动器的改进型，适用于无喷油器驱动凸轮的双凸轮发动机和火花点火式发动机；

图6：图5结构的发动机制动器处于制动状态时，排气门的典型运动图；

图7：本实用新型的发动机制动器结构原理示意图。其处于关闭状态；

图8：本实用新型的发动机制动器结构原理示意图。其处于制动状态；

图9：根据本实用新型的结构原理而变化的另一种发动机制动器结构原理示意图，其处于关闭状态。

最佳实施方式  下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图7所示，本实用新型直接安装在一台发动机上，是具有两个主动活塞和一个从动活塞的液压装置，其工作介质是从发动机的润滑系统获取的发动机润滑油。第一主动活塞223由发动机的一个排气凸轮所驱动的相应零件(典型的为气门间隙调节螺钉126)驱动，第二主动活塞233由发动机的一个进气凸轮所驱动的相应零件(典型的为气门间隙调节螺钉136)驱动。两个主动活塞产生的高压油能在一精确的时刻迅速供给从动活塞48，让从动活塞48驱动与之关联的排气门76到一预先确定的开度，进行一次压缩排气制动。

本实用新型还包含有一储压器，储压器由储压腔245、储压活塞244、储压弹簧246组成。储压器借助一个储压单向阀241与第一、第二主动液压腔以流体管路相通，并借助第一主动活塞223的供油环槽211以流体管路连通非本缸从动液压腔42。发动机进入制动工作模式时，第二主动活塞233在某一时刻预先泵送一定量的、具有一定压力的润滑油并通过储压单向阀241进入储压器，泵送完毕后，所述活塞在凸轮的控制下返回并重新从发动机吸取低压的润滑油进入该活塞所处的液压腔。经过一定时间后，第一主动活塞223也开始泵送一定量的润滑油通过储压单向阀241进入储压器，使储压器所储存的润滑油压力继续升高，达到预先设计的压力值，当第一主动活塞223在泵送润滑油过程中的某一时刻，设置在所述活塞上的供油环槽211与设置在所述活塞所处的液压腔上的供油孔240连通，此时储存在储压器中的具有一定压力的和一定量的润滑油便流入非本缸的从动液压腔42，进而驱动从动活塞48打开非本缸的排气门76进行制动排气；当与排气门76关联的主动活塞223′上设置的回油环槽212′将设置在所述活塞所处的液压腔上的回油孔213′连通时，从动液压腔42中的润滑油在从动活塞回位弹簧50的作用下，流过回油孔、回油环槽进入发动机的润滑油池中，此时发动机完成一次压缩排气制动过程。第一主动活塞223由第一驱动活塞221驱动并通过一回位弹簧和一卡环定位于第一液压腔中，第一驱动活塞221位于在第一主动活塞223加工出来的液压腔229中，并用单向阀226和第一主动活塞223上的油孔与第一主动液压腔228连通。第一主动活塞223上的供油环槽211和回油环槽212可以预先进行精确的设计和加工控制，使排气门的开启时刻和关闭时刻能得到精确的控制。由于采用单向的液压结构，第一驱动活塞221能自动适应凸轮轴座孔、凸轮轴、挺杆、推杆、气门间隙调节螺钉的公差变化，并在制动器不工作时，第一驱动活塞221能在回位弹簧的作用下回位到设计的初始位置，脱离与驱动源零件的接触。第二主动活塞233和第二驱动活塞231的结构与第一主动活塞223、第一驱动活塞221类似，但只泵送润滑油，不参与排气门的排气正时控制。

为了更清楚的理解本实用新型装置的结构原理，和明白本实用新型装置的新颖性以及与其他公开的发动机制动器结构相比的进一步优点，现分析图1。

图1表示的发动机制动器，是典型的一种用同一缸的喷油器推杆驱动本缸排气门的制动器结构。壳体10安装在缸盖12上，壳体上装配有完成制动功能所需要的零件。发动机的润滑系统通过油道14向一个三通电磁阀16供给润滑油。油道18将电磁阀16与发动机润滑油池连通。油道20将电磁阀16和控制阀腔22连通。当电磁阀16通电时，低压的润滑油流过油道14、电磁阀16、油道20而进入控制阀腔22。当电磁阀16断电时，电磁阀将油道14截止的同时将油道20和油道18连通，此时，控制阀腔22中的润滑油经油道20、电磁阀16、油道18流回润滑油池。一个二位置的控制阀24可在控制阀腔22中自由运动，并由压缩弹簧26压到控制阀腔22的底部。控制阀24上有一个轴向通孔28，该孔与一径向通孔30相交叉，周向环槽32与径向通孔30连通。球型单向阀34由压缩弹簧38压到位于轴向通孔28空口上的阀座36上。当电磁阀通电后，低压的润滑油流入控制阀腔22，克服压缩弹簧26的作用力后推动控制阀24。油道40把控制阀腔22同位于壳体10中的从动液压腔42通过球型单向阀34、径向通孔30、轴向通孔28、周向环槽32连通。当周向环槽32与油道40连通时，润滑油克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而流进油道40。

一个从动活塞48可在从动液压腔42中自由运动，被一压缩弹簧50压到一个拧在壳体10上的调节螺钉52上，一颗锁紧螺母54把调节螺钉52紧固在其调定的位置上。弹簧50的下端由一托架56支撑，托架56由卡环58固定在从动液压腔中。

主动活塞60可在主动液压腔46中自由运动，并被一簧片62压向从动液压腔42的底部。主动活塞60的位置应对准摇臂66上的间隙调节螺钉64。摇臂66由推杆68驱动。典型地，推杆68为发动机本缸的喷油器推杆。

在车辆的运行中，给电磁阀16通电，低压的润滑油便经过油道14、油道20、流入控制阀腔22，推动控制阀24离开控制阀腔22的底部，使周向环槽32对准油道40。润滑油便克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而进入油道40和油道44而流入从动液压腔42和主动液压腔46。克服簧片62的作用力推动主动活塞60离开主动液压腔46的底部，使其接触到驱动它的调节螺钉64。一旦调节螺钉64运动到最低点后，主动液压腔46便注满了润滑油。当推杆68驱动主动活塞60向上运动时，从动活塞48便作相应的向下运动并推开排气门76。完成一次排气制动过程。

从此图还可得知：此类制动器没有设置专门的释放通道来排泄每循环的工作介质(润滑油)，制动器内部的润滑油是在各工作腔和连接油道中作反复的往返运动，每一工作循环只是由单向阀34补充从主动活塞60、从动活塞48以及控制阀24处泄漏掉的润滑油。此泄漏量相对于制动器内部工作介质的容积来说是极小的，不能设计得太大，否则会造成制动器工作不正常。此泄漏量无法及时将内部的空气带走。由此可见，一旦制动器内部混入了一定量的空气，制动器将无法正常工作，因空气的可压缩量大，而润滑油可近似认为不可压缩。从采用此结构的制动器产品说明书和操作手册上可以印证此点，在美国CUMMINS公司的制动器操作手册上注有：第一次使用或车辆长期停放后第一次使用制动器时，需开关制动器多次，以排出空气。

图2是图1结构的发动机制动器处于制动状态时，排气门的典型运动图。由图可见，发动机第一缸喷油推杆的运动大致开始于上止点前30°曲轴转角。由于气门组中通常安排有大约0.457mm的间隙用来消除气门的热膨胀(通过调节螺钉52实现)，从动活塞需越过这一间隙方可推动排气门，因此排气门大约在上止点前25°曲轴转角的位置开始开启，并在刚刚越过上止点的时候达到最大的制动开度。由于采用了喷油器凸轮来驱动制动器的主动活塞，使得从动活塞推动排气门的时刻和速率都有一较理想的数值，从而所产生的制动马力也很理想。

图3表示无喷油器驱动凸轮的双凸轮发动机或火花点火式发动机的早期结构示意图。从图中可以看到：该结构的制动器与图1所表示的制动器具有同样原理的电磁阀、控制阀、从动活塞以及将这些零件连接起来的油道。但明显不同的是具有两个主动活塞72和82，分别靠非本缸的进、排气门推杆80、90来驱动。由于所应用的发动机凸轮轴上没有喷油器驱动凸轮，再加上该结构的制动器将非本缸的进、排气门推杆80、90的运动通过油道中的润滑油直接引导给从动活塞，就导致采用该结构的制动器的制动效果不理想，无法和采用图1结构的制动器相比。此类制动器与图1结构的制动器一样，也存在无法消除空气的影响问题。

现分析图4，图4表示采用图3结构的制动器，其排气门在制动排气时的运动情况。可以看出：从动活塞的运动相对于图2所示的来说开始得太早，并且其开启速率也低。这两点对制动排气是不利的。虽然其将气门组间隙从0.457mm增大到1.778mm来推迟排气门制动时运动——推迟开启时刻、提高开启速率，以建立起更高的气缸压力，但其产生的制动马力还是小于喷油器凸轮驱动的制动器。

图5为图3结构的发动机制动器的改进型。虽然是在图3所示的技术上进步而来，却明显比图3的制动器的性能优越，但同样也无法消除空气的影响。结构上与图1所示意的制动器相比，具有同样的电磁阀、控制阀、从动活塞等附属结构，不同的是驱动源不同：图1所示制动器的驱动源典型的采用喷油器凸轮，图5所示制动器采用非本缸的进、排气门的驱动凸轮作驱动源。与图3所示的制动器相比，其电磁阀、控制阀、从动活塞等附属结构相同，驱动源也同样采用进、排气门的驱动凸轮，但图3所示的制动器是将驱动源的运动直接导给从动活塞，而图5所示制动器却将此驱动源的运动经过一系列的转换后，再导给从动活塞，使得从动活塞的运动规律与采用喷油器凸轮作驱动源的制动器相仿。

现来分析图5所示制动的结构，结构中的电磁阀、控制阀这里就不再分析，其与前面所述相同。电磁阀通电后发动机润滑油便经过电磁阀、控制阀进入油道44，克服压缩弹簧162的作用力后推开触发单向阀160进入油道164、170、174，并克服簧片129的作用力推动第一主动活塞130离开第一主动液压腔128去接触由第一推杆122驱动的调节螺钉126，并注满第一主动液压腔128；此时油道中压力很低，无法克服压缩弹簧178的作用力，也就无法推动第二单向阀182的驱动活塞176，使得润滑油克服簧片139的作用力推动第二主动活塞140离开第二主动液压腔138去接触由第二推杆132驱动的调节螺钉136，并注满第二主动液压腔138。根据发动机的运转特点可知：第二推杆132比第一推杆122先运动，它推动第二主动活塞迫使润滑油流过第二单向阀182，由于此时触发推杆156已与触发单向阀160脱离接触，触发单向阀160便在压缩弹簧162的作用下落座密封，所述润滑油便不能进入油道44，只能流过油道152去推动驱动活塞146并进入驱动腔144。当第二主动活塞140运动到其最高位置时，驱动它的第二推杆132随后便往下运动，此时，由于油道174已具有一定的压力，此压力已能克服压缩弹簧178的作用力，并驱动第二单向阀182的驱动活塞176使第二单向阀182落座密封，就使得第二主动活塞140无法随驱动它的第二推杆132一起往下运动。经过一定时间后，第一推杆122开始向上运动，并推动第一主动活塞130将第一主动液压腔中的润滑油经油道164送入驱动腔144(此时第二单向阀182处于密封位置、触发单向阀处于密封位置)，在第一主动活塞向上运动到某一预先设计的位置时，与触发推杆156接触，所述推杆推开触发单向阀160，储存在驱动腔144中一定量的、具有一定压力的润滑油便流过触发单向阀160进入油道44，并进入从动液压腔42。从图中可知：驱动腔中的润滑油受两个作用力：1、弹簧148作用在储压活塞146上的的作用力；2、因储压腔142储存的压力而作用在储压活塞146上的的作用力。此时，如果润滑油的压力足够大，便推动从动活塞48开启排气门74，进行一次制动排气；如果润滑油的压力不足以推动从动活塞48开启排气门74，也就意味着储压腔142中储存的压力太低，润滑油便推开第三单向阀186进入油道188，去给储压腔142增压，直到某一循环时储压腔142中的压力足够大。当第一主动活塞运动到其最高点后，便开始下落回位，使得排气门弹簧和从动活塞回位弹簧50推动从动活塞回位，并把从动液压腔中的润滑油送回油道170，当油道174的压力降到某一水平时，第二单向阀168打开，使润滑油迅速进入第二主动液压腔并推动第二主动活塞接触驱动它的调节螺钉136。第一主动活塞130在驱动它的凸轮控制下继续下行，直到最低点，并补充被泄漏掉的润滑油。

此结构的制动器也同样面临空气的影响问题，因液压工作介质同样是在制动器内部作往复运动。同时，制动时，其排气门开启时刻也无法精确控制。主动活塞130控制着触发推杆156的运动，触发推杆156控制着触发单向阀160的开启时刻。虽然触发推杆156的位置是确定的，但主动活塞130的位置却受驱动它的调节螺钉126的影响。也就是说，调节螺钉126的位置高，那么触发时刻就早，位置低则晚。很显然，调节螺钉126的位置误差很大，是与其关联的凸轮轴座孔、凸轮轴、挺杆、推杆和调节螺钉126的制造加工误差累积。

图6表示采用图5方案的制动器的具体测试曲线图，横坐标是曲轴转角位置，纵坐标是压力或运动距离。在这里，只分析发动机第一缸缸内的压力变化情况曲线114和第一缸排气门在制动期间的运动距离曲线118，以及第二缸排气门的运动曲线108。由图中的情况可看出：采用该方案的制动器具有与采用喷油器凸轮驱动的制动器同样的理想排气正时和排气门开启速率。发动机在进行制动时，第一缸排气门的开启速率与发动机的进、排气凸轮运动完全无关，只是其开启时刻受第二缸的排气门的控制。从曲线118可看出，第一缸排气门大约在压缩上止点前25°曲轴转角的位置开始开启，并在压缩上止点后大约5°曲轴转角的位置达到其最大的制动开度，这使得第一缸缸内的压缩气体在压缩上止点的位置已被释放掉绝大部分，在随后的膨胀行程中，发动机活塞得不到膨胀的能量。

前述典型的发动机制动器结构，我们可以称为机械液压式发动机制动器，以与那些采用电子、电力控制的发动机制动器区分。虽然二者结构上有所不同，但原理都一样，就是在发动机的压缩上止点前一定时刻将排气门打开，释放掉气缸内在压缩行程吸收了能量的高压空气，使得发动机在膨胀行程得不到能量，从而产生制动马力。本实用新型装置属于机械液压式发动机制动器的一种，此类采用电子、电力控制的发动机制动器与本发明无关，就不叙述。我们知道，发动机的进、排气门都是在凸轮的控制下进行工作的，为了防止气门关闭落座时对气门座圈的机械冲击而带来相关损坏，凸轮上都设计有精密的缓冲段、加速段和减速段，而且整个配气机构都是经过严密的设计，用来限制、优化、控制、协调气门的运动。从某种意义上来说，发动机制动器给排气门增加的额外运动，已经给配气机构的协调性带来影响。为此，为了消除这种影响，机械液压式发动机制动器，都设计有从动活塞回位弹簧50(参照图5)，设计此弹簧的目的是为制动器内部各运动件提供回位力；另外从动活塞的回位都受主动活塞运动的限制，目的在于保证排气门的落座完全处于凸轮缓冲段的控制之下。正是这一点，才导致制动器内部的工作介质作往复运动，得不到大部分量的更新，每循环只补充更新被泄漏的工作介质，从而使得空气可能给制动器带来影响。

为此，本实用新型解决现有技术存在的上述问题，概括有：

1、原理上根本消除空气的影响；

2、精确控制排气门制动时的开启时刻；

具体地说，本实用新型采用每循环更新大部分量工作介质的方法来从原理上消除空气的影响。每循环大部分量工作介质的更新，就意味着存在于制动器内部的空气可以立即被排掉。采用液压双活塞结构的活塞来控制排气门制动时的开启时刻，主动活塞精确地控制开启时刻，驱动活塞自动地适应驱动源零件的位置公差变化。

现在结合图1、图3、图5所表示的发动机制动器来分析反映本实用新型的结构的图7、图8。所有图中的相同部件都采用相同的标号，不同缸采用标号带“′”来表示。图7表示本实用新型结构的发动机制动器处于关闭位置，即电磁阀16不通电的位置，此时制动器的所有运动件都和与之关联的发动机运动件脱离接触，发动机为正常的做功工作模式；图8表示本实用新型结构的发动机制动器处于接通位置，即电磁阀16通电的位置，此时发动机为制动工作模式。

壳体10安装在缸盖12上，壳体上装配有完成制动功能所需要的零件。发动机的润滑系统通过油道14向一个三通电磁阀16供给润滑油。油道18将电磁阀16与发动机润滑油池连通。油道20将电磁阀16和控制阀腔22连通。当电磁阀16通电时，低压的润滑油流过油道14、电磁阀16、油道20而进入控制阀腔22。当电磁阀16断电时，电磁阀将油道14截止的同时将油道20和油道18连通，此时，控制阀腔22中的润滑油经油道20、电磁阀16、油道18流回润滑油池。一个二位置的控制阀24可在控制阀腔22中自由运动，并由压缩弹簧26压到控制阀腔22的底部。控制阀24上有一个轴向通孔28，该孔与一径向通孔30相交叉，周向环槽32与径向通孔30连通。球型单向阀34由压缩弹簧38压到位于轴向通孔28空口上的阀座36上。当电磁阀通电后，低压的润滑油流入控制阀腔22，克服压缩弹簧26的作用力后推动控制阀24。油道40把控制阀腔22同位于壳体10中的从动液压腔42通过球型单向阀34、径向通孔30、轴向通孔28、周向环槽3 2连通。当周向环槽32与油道40连通时，润滑油克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而流进油道40。

一个从动活塞48可在从动液压腔42中自由运动，被一弹簧50压到一个拧在壳体10上的调节螺钉52上，一颗锁紧螺母54把调节螺钉52紧固在其调定的位置上。弹簧50的下端由一托架56支承，托架56由卡环58固定于从动液压腔42中。从动活塞48的下端可与排气门压板70接触，所述压板与排气门76保持接触，向下推动压板70，克服气门弹簧78的作用力后便可打开排气门76。

一个储压活塞244可在储压腔245中自由运动，并被一储压弹簧246压在储压腔245的底部。

第一主动活塞223可在第一主动液压腔228中自由运动，并在第一回位弹簧227的作用力下，压在设置在第一主动液压腔228中的第一卡环222上。第一主动活塞223上设置周向的供油环槽211和回油环槽212。第一驱动活塞221可在第一液压腔229中自由运动，并在簧片129的轻微作用力下压在第一液压腔229的底部。在第一主动液压腔228与第一液压腔229之间，设置有一球型单向阀226，该单向阀被压缩弹簧224压在油道225的孔口上而密封。第一主动液压腔228上设置有油道240通至储压腔245，并设置油道44通至从动液压腔42，油道240对准油道44。油道44和设置在非本缸第一主动液压腔228′上的油道213′连通，油道213′对准油道210′，油道210′和发动机润滑油池(图中未画出)连通。设置在第一主动液压腔228上的油道213与本缸的从动腔(图中未画出)连通，并在其对准的位置上设置通向发动机润滑油池(图中未画出)的油道210。第一推杆122驱动摇臂124和第一调节螺钉126，第一驱动活塞221应对准第一调节螺钉126。

第二主动活塞233可在第二主动液压腔238中自由运动，并在第二回位弹簧237的作用力下，压在设置在第二主动液压腔238中的第二卡环232上。第二驱动活塞231可在第二液压腔239中自由运动，并在簧片139的轻微作用力下压在第二液压腔239的底部。在第二主动液压腔238与第二液压腔239之间，设置有一球型单向阀236，该单向阀被压缩弹簧234压在油道235的孔口上而密封。

第一主动液压腔228通过油道250连通第二主动液压腔238，油道250与油道40连通，储压腔245通过球型单向阀241连通油道251，油道251与油道250连通。

在一台典型的、发火顺序为1、5、3、6、2、4的四行程发动机上，根据其配气机构的设计特点，现在假定排气门76为发动机第一缸的排气门，那么第一推杆122和第二推杆132可按表1来选择。

                            表1

制动缸	第1推杆排气门推杆	第2推杆进气门推杆
							A	B	C	D	E
		1	2	2	4	1						5	3
5	4						4	1	5	3	6
		3	1	1	5	3						6	2
6	5						5	3	6	2	4
		2	3	3	6	2						4	1
4	6						6	2	4	1	5

为了描述的简便，现参照方案A来描述本实用新型结构装置的工作情况，即76为发动机第一缸排气门、122′为发动机第一缸排气门推杆、122为发动机第二缸排气门推杆、132发动机第二缸进气门推杆。

如已指出的，图7表示本实用新型结构装置处于关闭位置，即由图8所示接通位置转换为关闭位置，此时电磁阀16不通电而处于关闭的位置，控制阀落座而将油道40与发动机的润滑油池连通，导致主动液压腔228、238和油道250中无正常的油压。虽然此时第一驱动活塞221在第二缸排气门推杆的驱动下继续运动，进而驱动第一主动活塞223运动，但却无法向储压腔245提供高压润滑油。在每一循环的运动中，由于第一驱动活塞221和第一主动活塞223间存在一定量的泄漏，而且此泄漏量无法得到补充，就导致第一驱动活塞221每一循环都往液压腔229中收缩一点。经过一定的循环后，第一驱动活塞221最终脱离与第一调节螺钉126的接触。第二驱动活塞231与第一驱动活塞221的情况相似，最终也与驱动它的第二调节螺钉136脱离接触。至此，制动器的所有运动件都和与之关联的发动机运动件不接触，发动机保持正常的做功工作模式，不受制动器的任何影响。

图8表示本实用新型结构的发动机制动器处于接通位置。给电磁阀16通电，低压的润滑油便经过油道14、油道20、流入控制阀腔22，推动控制阀24离开控制阀腔22的底部，使周向环槽32对准油道40。润滑油便克服压缩弹簧38的作用力而推开球型单向阀34，从而进入油道40和油道250，并充满第一主动液压腔228和第二主动液压腔238。在克服弹簧224、234的作用力后推开球型单向阀226、236，进入第一液压腔229和第二液压腔239中，克服簧片129、139的作用力后推动第一驱动活塞221和第二驱动活塞231向下伸出，并分别接触到与之关联的第一调节螺钉126和第二调节螺钉136。需说明的是，此时的润滑油压力不足以推动储压活塞244。

根据发动机的运转特点可知：第二缸进气门推杆比第二缸排气门推杆先运动。它推动与之关联的第二驱动活塞231向上运动，由于单向阀236的密封作用，处于第二液压腔239中的润滑油无法外泄(实际存在一很小的泄漏量)，便带动第二主动活塞233克服第二回位弹簧237的作用力后向上运动。此时，单向阀34密封，第一主动活塞223由于处于最下点位置而密封油道240，这就迫使润滑油推开单向阀241流过油道250、油道251，在克服储压弹簧246的作用力后推动储压活塞244而进入储压腔245中。第二缸进气门推杆运动到最上点后开始向下运动，第二主动活塞233在第二回位弹簧237的作用下随同向下运动，此时，单向阀241在弹簧242和储压腔245中高压润滑油压力的联合作用下而密封，单向阀226也密封，润滑油便推开单向阀34，流过油道40、油道250而进入第二主动腔238，直到第二主动活塞231的下端接触到第二卡环232。然后，润滑油克服弹簧234和第二簧片139的联合作用力，推开单向阀236进入第二液压腔239，并推动第二驱动活塞231向下运动接触到驱动它的第二调节螺钉136，完成向第二液压腔239补充被泄漏的润滑油。经过一定时间后，第二缸排气门推杆开始向上运动，由于单向阀226的密封作用，处于第一液压腔中的润滑油无法外泄(实际存在一很小的泄漏量)，便带动第一主动活塞223克服第一回位弹簧227的作用力后向上运动。此时，单向阀34密封，第二主动活塞233由于处于最下点位置而无法向下运动、第二驱动活塞231下端已接触到驱动它的第二调节螺钉136，同样无法向下运动，这就迫使润滑油推开单向阀241流过油道250、油道251，在克服储压弹簧246的作用力后推动储压活塞244而进入储压腔245中，继续增高储压腔245中的润滑油压力。当第一主动活塞223运动到某一位置时，设置在所述活塞上的回油环槽212将油道213、油道210连通，这就将第二缸制动器的从动液压腔(图中未画出)中的润滑油泄掉，使处于所述液压腔中的从动活塞回位。又当第一主动活塞223运动到某一位置时，设置在所述活塞上的供油环槽211将油道240、油道44连通，从而使得储存在储压腔245中的高压润滑油流过油道240、供油环槽211、油道44而进入从动液压腔42。如果此时的压力不足以推动从动活塞48，说明制动器相关管路存在有空气，润滑油便保持到直到被排掉而排出空气；如果压力足够高，便推动从动活塞48，进而推动压板70克服气门弹簧78的作用力，打开排气门76进行制动排气。排气门76继续向下开启直到第一主动活塞223向上运动到最高位置。然后第二缸排气门推杆开始向下运动，虽然此时供油环槽211连通油道240和油道44，但单向阀241是密封的，从动液压腔42中的润滑油不能进入油道250，第二液压腔239中的润滑油由于单向阀236的密封也不能进入油道250，只有控制阀腔22中的润滑油可以推开单向阀34流过油道40和油道250，进而进入第一主动液压腔228，直到第一主动活塞的下端接触到第一卡环222，然后再推开单向阀226进入第一液压腔229，推动第一驱动活塞221向下运动接触到与之关联的第一调节螺钉126，完成向第一液压腔229补充被泄漏的润滑油。当第一缸排气门推杆122′所驱动的主动活塞223′运动到回油位置时，进入从动液压腔42中的润滑油便在从动活塞回位弹簧50的作用下流过油道44、油道213′、回油环槽212′、油道210′而流回发动机润滑油池。

需说明的是：从开始供油点到第一主动活塞223的最高位置，供油环槽211始终连通油道240和油道44；开始供油时刻(排气正时)和回油时刻可设计在同一时刻或一先一后，只要保证第一驱动活塞处在最下点时，供油环槽和回油环槽不和任何油道连通。另外，回油环槽212′将油道213′、油道210′连通时，气门压板70应与从动活塞48脱离接触，不能提前回油。回油可以是单次回油或多次回油，很明显，如果采用多次回油可降低从动活塞48对调节螺钉52的机械冲击，设置一个回油环槽可实现单次回油或双次回油，设置两个回油环槽可实现双次回油或四次回油，依此类推。

图9表示本实用新型的一种变形结构，其采用一触发单向阀来给从动活塞供油。在储压腔245和从动腔42问，设置一球型单向阀252，所述单向阀被一压缩弹簧254压在密封带253上而将油道240和油道44截断，只有当第一主动活塞223向上运动到排气正时位置时，才接触并推动触发挺杆251，从而推动单向阀252打开，储存在储压腔245中的高压机油便流入从动腔42，推动从动活塞48打开排气门76进行排气制动。可以理解的是：图9所示的机构要比图8、图9所示的结构复杂一些，图7、图8所示的结构只是采用供油环槽和设置相应的油孔便可实现准时供油，这比图9所示结构少两个运动件——球型单向阀252和触发挺杆251。

通过前述对本实用新型结构原理的描述，可以看出：在本实用新型中，液压管路中的工作介质是单向流动的，每一个工作循环的工作介质都被大部分量的排掉并重新从发动机的润滑系统获取新的工作介质，这就使得业已存在于制动器内部管路中的空气能够迅速被排除。另外，制动器的排气正时可以得到精确的控制和保证，本发明装置能自动适应驱动源零件的制造误差和磨损的变化，消除对排气正时的影响。另外，只要合理设计储压弹簧246的参数，便能保证排气门有一理想的制动排气开启速率。并且，本实用新型装置处于关闭状态时，其所有运动件都和与之关联的发动机运动件脱离接触，发动机保持正常的做功工作模式，不受制动器的任何影响。

虽然本实用新型结构装置是针对无喷油器驱动凸轮的双凸轮发动机来进行表述的，但本实用新型结构装置同样适用于带喷油器驱动凸轮的三凸轮发动机。而且，受本实用新型的每循环更新大部分量工作介质方法的影响，可以对现有技术进行改造，以自动消除空气带来的影响。和用本实用新型所公布的自适应公差变化的正时机构，对现有技术进行改造，以精确控制制动时的排气门开启时刻。对于采用其他的发火顺序的发动机和V型发动机，本发明装置同样适用。

Claims (6)

1、一种发动机制动装置，包括电磁阀(16)和控制阀(24)，其特征在于：包括具有两个主动活塞和一个从动活塞的液压装置，其工作介质是从发动机的润滑系统获取的发动机润滑油，第一主动活塞(223)由发动机的一个排气凸轮所驱动的相应零件驱动，第二主动活塞(233)由发动机的一个进气凸轮所驱动的相应零件驱动；

还包含有一储压器，储压器由储压腔(245)、储压活塞(244)、储压弹簧(246)组成；储压器通过储压单向阀(241)与第一、第二主动液压腔(228、238)以流体管路相通，并且和第一主动活塞(223)上的供油环槽(211)以流体管路连通非本缸的从动液压腔(42)；

第一主动活塞(223)可在第一主动液压腔(228)中自由运动，并在第一回位弹簧(227)的作用力下，压在设置在第一主动液压腔(228)中的第一卡环(222)上；第一主动活塞(223)上设置周向的供油环槽(211)和回油环槽(212)；第一驱动活塞(221)可在第一液压腔(229)中自由运动，并在簧片(129)的作用力下压在第一液压腔(229)的底部；在第一主动液压腔(228)与第一液压腔(229)之间，设置有一球型单向阀(226)，该单向阀被压缩弹簧(224)压在油道(225)的孔口上而密封；第一主动液压腔(228)上设置有油道(240)通至储压腔(245)，并设置油道(44)通至非本缸的从动液压腔(42)，油道(44)对准油道(240)；设置在第一主动液压腔(228)上的油道(213)与本缸的从动液压腔连通，并在其对准的位置上设置通向发动机润滑油池的油道(210)；第一推杆(122)驱动摇臂(124)和第一调节螺钉(126)，第一驱动活塞(221)对准第一调节螺钉(126)；

第二主动活塞(233)可在第二主动液压腔(238)中自由运动，并在第二回位弹簧(237)的作用力下，压在设置在第二主动液压腔(238)中的第二卡环(232)上；第二驱动活塞(231)可在第二液压腔(239)中自由运动，并在簧片(139)的作用力下压在第二液压腔(239)的底部；在第二主动液压腔(238)与第二液压腔(239)之间，设置有一球型单向阀(236)，该单向阀被压缩弹簧(234)压在油道(235)的孔口上而密封；

第一主动液压腔(228)通过油道(250)连通第二主动液压腔(238)，油道(250)与油道(40)连通，储压腔(245)通过球型单向阀(241)连通油道(251)，油道(251)与油道(250)连通。

2、根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：第一驱动活塞(221)位于在第一主动活塞(223)上加工出来的液压腔(229)中，并用单向阀(226)和第一主动活塞(223)上的油孔(225)与第一主动液压腔(228)连通。

3、根据权利要求2所述的发动机制动装置，其特征在于：第一驱动活塞(221)由发动机的一个排气门推杆驱动。

4、根据权利要求1所述的发动机制动装置，其特征在于：第二驱动活塞(231)位于在第二主动活塞(233)上加工出来的液压腔(239)中，并用单向阀(236)和第二主动活塞(233)上的油孔(235)与第二主动液压腔(238)连通。

5、根据权利要求4所述的发动机制动装置，其特征在于：第二驱动活塞(231)由发动机的一个进气门推杆驱动。

6、根据权利要求1所述发动机制动装置，其特征在于：在第一主动活塞(223)上可以设置一个或多个等距或非等距的回油环槽(212)。

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