CN102787919B - 一种重置式摇臂制动方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种重置式摇臂制动方法和装置，在摇臂内设置有与制动供油通道相连的制动活塞孔和卸油活塞孔，在制动活塞孔和卸油活塞孔之间设置有卸油通道。利用凸轮的制动凸台驱动摇臂，摇臂的制动活塞孔内的制动活塞打开排气门制动；利用凸轮的排气凸台驱动摇臂，摇臂的运动驱动卸油活塞孔内的卸油活塞打开卸油通道卸油，制动活塞孔内的制动活塞从伸出位置移到缩回位置，排气门的升程重置变小到不带发动机制动的常规排气门运动的阀升曲线。本发明将发动机制动机构与重置卸油机构集成在摇臂内，设计简单，结构紧凑，减小了发动机的重量和高度，增加了发动机的制动功率，改进了发动机运作的可靠性和耐久性。
Description
技术领域：
本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机的气门驱动领域，特别是一种重置式摇臂制动方法和装置。
背景技术：
在发动机制动方法中，在发动机活塞压缩冲程的后期打开排气门，在膨胀冲程的前期(一般在排气门正常开启之前)关闭排气门。发动机制动器的一个先例由康明斯(Cummins)于1965年在美国专利号3220392披露。制动***经过液压回路将机械输入传递到要打开的排气门。液压回路中通常包括在制动活塞孔内往复运动的制动活塞，该往复运动来自于发动机的机械输入，比如说发动机喷油凸轮的运动或相邻排气凸轮的运动。制动活塞的运动通过液压流体传递到液压回路上的副活塞，使其在副活塞孔内往复运动，副活塞直接或间接地作用在排气门上，产生发动机制动运作的气门运动。
康明斯的发动机制动装置为顶置在发动机上的附件。为了安装此类发动机制动器，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此，额外地增加发动机的高度、重量及成本。很显然，解决上述问题的方案是将制动装置的部件集成于发动机的现有部件内，如集成在发动机的摇臂内，形成集成式制动器。
美国马克(Mack)卡车公司于1974年在专利第3786792号公开了一种集成式摇臂制动器。该制动***的制动活塞在靠近推杆一端的摇臂缸内被液压锁定在伸出位置，将凸轮的运动传递给一个排气门(早期的每缸单阀发动机)，产生发动机制动运作。凸轮将常规凸台和制动凸台集成在一块。该制动***的制动控制阀机构(漏斗形柱塞阀+单向球阀的组合)后来被广泛采用。
美国皆可博(JVS)公司于1974年在专利第3809033号公开了另一种集成式摇臂制动器。该制动***的制动活塞安置在靠近阀桥一端的摇臂缸内，可以在非制动位置和制动位置之间运动。在制动位置，制动活塞被液压锁定在伸出位置，将凸轮的运动传递给阀桥，打开两个排气门(每缸双阀发动机)，产生发动机制动运作。该制动***采用两种分开的油道，一种油道只为制动器供油，另一种乃常规的发动机润滑油道。
瑞典沃尔沃(Volvo)公司于1996年在美国专利第5564385号公开了一种用于顶置凸轮式四气门发动机的集成式摇臂制动***。该制动***与美国皆可博(JVS)公司于1974年在专利第3809033号公开的集成式摇臂制动器在结构和原理上非常相近。液压制动活塞安置在靠近阀桥一端的摇臂缸内，可以在非制动位置和制动位置之间运动，在发动机气阀系内部形成一间隙。承压油通过压力控制阀供给制动活塞来填补摇臂内的阀隙，形成液压链接。该发动机制动***采用了“漏斗形柱塞阀+单向球阀”的组合机构，增加了超载卸压机构和采用单油道提供双油压的供油机构。双油压的低油压(低于发动机的润滑油压)用于发动机的润滑，双油压的高油压(等于发动机的润滑油压)用于发动机的制动。制动时，制动活塞推动阀桥，同时打开两个排气门制动。
美国马克(Mack)卡车公司于2001年在专利第6234143号公开了又一种集成式摇臂制动器。该制动***与其1974年在专利第3786792号公开的专利技术相比，有较大变动。首先，常规凸台和制动凸台形成的集成式凸轮增加了排气再循环(EGR)凸台，有利于提高制动功率。其次，每缸单阀的发动机变成了每缸双阀，因此增加了阀桥(气门桥或横臂)。还有，制动活塞从推杆一端移到了阀桥一端的摇臂活塞孔内，位于靠近摇臂轴的排气门(内阀门)上方。制动时，制动活塞通过制动顶块或直接作用在阀桥上，打开一个排气门。不过，由于开单阀制动，阀桥处于倾斜状态，在阀桥和摇臂上会产生不对称载荷。此外，制动气门(内气门)的升程曲线大于非制动气门(外气门)或常规气门的升程曲线(开量更大，关闭更晚)。
康明斯(Cummins)发动机公司于2001年在美国专利第6253730号公开了一种带有阀升重置机构的集成式摇臂制动***，用来解决制动时开单阀(内阀门)所造成的非对称载荷以及制动气门(内气门)的升程曲线大于非制动气门(外气门)或常规气门的升程曲线(开量更大，关闭更晚)等问题。阀升重置机构将摇臂内的制动活塞在制动阀达到最高制动阀升前复位或缩回，使制动阀在主阀门动作开始前回到阀座，阀桥回到水平位置，摇臂可以平衡地打开制动阀和非制动阀，消除任何不对称载荷。
不过，使发动机制动***在制动气门达到最高制动阀升前重置或复位，问题很多。首先，发动机制动时制动气门的开启时间和高度非常短，可用于重置的时间就更有限。其次，重置发生在靠近发动机制动载荷最大的时候(压缩冲程上死点)，使得阀升重置机构的复位阀承受高油压或大载荷。发动机制动重置的正时(Timing)至关重要。如果重置发生太早，制动阀升损失太多(阀升降低及阀门关闭太早)，降低制动性能。如果重置发生太晚，制动气门将无法在主阀门动作开始前关闭，造成非对称载荷。测试表明，该集成式摇臂制动器在高发动机速度时无法正常工作，因为重置时间太短、重置高度太小，而在复位阀上的载荷或压力又非常高。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种重置式摇臂制动方法，所述的这种重置式摇臂制动方法要解决现有发动机制动技术中存在的可靠性和耐久性不好、制动偏载或重置不稳、安装和调试不方便以及增加发动机高度和重量的技术问题。
本发明的这种重置式摇臂制动方法包括一个利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程，所述的发动机包括发动机制动控制机构，所述的排气门致动器包括凸轮和摇臂，所述的凸轮含有排气凸台和至少一个制动凸台，所述的排气凸台高于制动凸台，所述的摇臂中设置有制动供油通道，其特征在于：在所述的摇臂的一端下侧中向下开口设置一个制动活塞孔，在所述的制动活塞孔内滑动式地设置一个制动活塞，制动活塞相对于制动活塞孔具有一个伸出位置和一个缩回位置，将摇臂中的制动供油通道与制动活塞孔相连，在制动活塞孔与制动供油通道之间、或者在制动供油通道内设置一个单向供油阀，所述的单向供油阀的供油方向是从制动供油通道进入制动活塞孔，在摇臂的同一端的上侧中向上开口设置一个卸油活塞孔，在所述的卸油活塞孔内滑动式地设置一个卸油活塞，在卸油活塞孔和制动活塞孔之间设置一条卸油通道，在所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程中，首先，打开所述的制动控制机构，通过制动供油通道同时向卸油活塞孔和制动活塞孔供油，将制动活塞置于伸出位置，同时将卸油活塞置于关闭卸油通道的位置，然后，利用凸轮中的制动凸台驱动摇臂和处于伸出位置的制动活塞打开制动活塞下方的至少一个排气门，之后，利用凸轮中高于制动凸台的排气凸台的上升段继续驱动摇臂，同时利用摇臂的运动改变卸油活塞在卸油活塞孔内的位置并打开卸油通道，利用卸油通道对制动活塞孔卸油，使制动活塞从伸出位置移到缩回位置，跳过排气凸台顶部的一部分对排气门的驱动，最后，利用凸轮中排气凸台的下降段使摇臂回转，利用摇臂的返回运动改变卸油活塞在卸油活塞孔内的位置并关闭卸油通道，同时通过制动供油通道和单向供油阀向制动活塞孔继续供油，将制动活塞重新置于伸出位置，开始一个新的发动机制动循环周期。
进一步的，在卸油活塞孔所在的摇臂一端的上侧设置一个重置支架结构，将所述的重置支架结构固定在发动机上，利用所述的重置支架结构限制卸油活塞在卸油活塞孔内的运动。
进一步的，利用一个预紧弹簧保持由制动活塞的缩回位置与伸出位置在排气门驱动链内部生成的间隙，消除排气门驱动链内部的不跟随和冲击。
进一步的，所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程包括以下步骤：
1.打开发动机制动控制机构，
2.通过所述的制动供油通道向摇臂内的卸油活塞孔供油，
3.将卸油活塞在卸油活塞孔内置于关闭卸油通道的位置，
4.通过所述的制动供油通道和单向供油阀向摇臂内的制动活塞孔供油，
5.将制动活塞在制动活塞孔内置于伸出位置，形成液压链接并锁止，
6.凸轮的制动凸台驱动摇臂和伸出的制动活塞，打开至少一个排气门，产生制动阀升，
7.凸轮抵达高于制动凸台的排气凸台的上升段，继续驱动摇臂和伸出的制动活塞以及排气门，
8.将卸油活塞孔内的卸油活塞从关闭卸油通道的位置移到打开卸油通道的位置，通过制动活塞孔卸油，
9.制动活塞在制动活塞孔内从伸出位置移到缩回位置，排气门在发动机的排气冲程期间的升程被重置减小，
10.凸轮从排气凸台的最高升程下降回到凸轮的内基圆，摇臂与缩回的制动活塞以及排气门一起往回运动，
11.驱动卸油活塞孔内的卸油活塞从重置位置回到制动位置，重新关闭卸油通道，
12.回到步骤4，开始新的一轮发动机制动循环周期。
进一步的，所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程还包括以下步骤：
1.关闭发动机制动控制机构，
2.停止向摇臂内的卸油活塞孔和制动活塞孔供油，
3.卸油活塞打开卸油通道卸油，
4.制动活塞与摇臂之间的液压链接解除并形成一间隙，
5.凸轮从内基圆往上运动，
6.排气门保持静止不动，
7.凸轮抵达高于制动凸台的上升段，驱动摇臂，打开排气门，产生常规的排气阀升。
进一步的，所述的制动凸台中包括有一个压缩释放凸台。
进一步的，所述的制动凸台中包括有一个排气再循环凸台。
本发明还提供了一种重置式摇臂制动装置，所述的这种重置式摇臂制动装置包括制动控制机构、制动驱动机构、排气门致动器和至少一个排气门，所述的排气门致动器包括凸轮和摇臂，所述的凸轮含有排气凸台和至少一个制动凸台，所述的排气凸台高于制动凸台，其中，所述的制动控制机构包括一个与液压产生装置相连接的控制阀，所述的制动驱动机构包括供油机构、卸油机构和制动活塞，所述的制动活塞在摇臂的制动活塞孔内具有一个伸出位置和一个缩回位置，所述的制动活塞的下端与至少一个排气门相连，所述的供油机构包括制动供油通道和单向供油阀，所述的制动控制机构的控制阀与所述的制动供油通道的入口连接，制动供油通道的出口与制动活塞孔连接，所述的单向供油阀设置在制动供油通道与制动活塞孔之间、或者在制动供油通道之内，单向供油阀的供油方向是从制动供油通道进入制动活塞孔，所述的卸油机构包括一个卸油阀和卸油通道，所述的卸油阀通过卸油通道与制动活塞孔连接，所述的卸油阀的开闭由所述的摇臂与发动机之间的距离控制。
进一步的，所述的制动驱动机构还包括预紧弹簧，所述的预紧弹簧保持由制动活塞的缩回位置与伸出位置在发动机的排气门驱动链内生成的间隙，消除排气门驱动链部件之间的不跟随和冲击。
进一步的，所述的制动驱动机构还包括限位机构，所述的限位机构限制所述的制动活塞在制动活塞孔内的冲程。
进一步的，所述的卸油阀包括设置在摇臂上的卸油活塞孔内的卸油活塞，所述的卸油活塞相对卸油活塞孔具有一个制动位置和一个重置位置，所述的卸油活塞孔的底部与所述的制动供油通道连通，所述的卸油活塞孔的中部与一条卸油通道的一端相连，所述的卸油通道的另一端与所述的制动活塞孔连通；在所述的制动位置，卸油活塞关闭所述的卸油通道；在所述的重置位置，卸油活塞打开所述的卸油通道。
或者，所述的卸油阀包括设置在阀隙调节螺钉上的卸油活塞孔内的卸油活塞，所述的卸油活塞相对卸油活塞孔具有一个制动位置和一个卸油位置，所述的阀隙调节螺钉内还设置有一条卸油通道，所述的卸油通道的一端与卸油活塞孔的底部相连，所述的卸油通道的另一端与所述的制动活塞孔连通；在所述的制动位置，卸油活塞位于卸油活塞孔的底部，所述的卸油通道关闭；在所述的重置位置，卸油活塞位于卸油活塞孔的顶部，所述的卸油通道打开。
再进一步的，所述的制动驱动机构还包括一个重置支架结构，所述的重置支架结构固定在卸油活塞孔所在的摇臂一端的上侧的发动机上，所述的重置支架结构限制卸油活塞在卸油活塞孔内的运动。
本发明的工作原理是：当需要发动机制动时，制动控制机构打开，控制阀向制动驱动机构供油。低压机油(发动机润滑油)从供油通道和单向供油阀进入制动活塞孔内，制动活塞在摇臂的制动活塞孔内处于伸出位置。卸油活塞在摇臂的卸油活塞孔内处于制动位置，关闭制动活塞孔与卸油活塞孔之间的卸油通道。凸轮的制动凸台从内基圆往上升，驱动摇臂和制动活塞孔内处于伸出位置并液压锁止的制动活塞，打开排气门制动。
凸轮的排气凸台上升超过制动凸台的高度时，摇臂的卸油活塞孔内的卸油活塞从制动位置移到重置位置，打开制动活塞孔与卸油活塞孔之间的卸油通道，制动活塞孔卸油，制动活塞从伸出位置移到缩回位置，排气门升程被重置变小到不带发动机制动的常规排气门运动的阀升曲线。
本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明将发动机制动机构和重置卸油机构集成在发动机现有的摇臂内，设计简单，结构紧凑，减小了发动机的重量和高度，增加了发动机的制动功率，改进了发动机运作的可靠性和耐久性。
附图说明：
图1是本发明中的重置式摇臂制动装置的第一个实施例在发动机制动装置处于“关”位置的示意图。
图2是本发明中的重置式摇臂制动装置的第一个实施例在发动机制动装置处于“开”位置的示意图。
图3是本发明中的重置式摇臂制动装置的卸油活塞的示意图。
图4是本发明中的重置式摇臂制动装置的制动控制机构处于“开”位置的示意图。
图5是本发明中的重置式摇臂制动装置的制动控制机构处于“关”位置的示意图。
图6是本发明中的重置式摇臂制动装置的一种凸轮型线的示意图。
图7是本发明中的重置式摇臂制动装置的一种排气门升程曲线和进气门升程曲线的示意图。
图8是本发明中的重置式摇臂制动装置的第二个实施例在凸轮处于内基圆位置的示意图。
图9是本发明中的重置式摇臂制动装置的第三个实施例在发动机制动装置处于“关”位置的示意图。
图10是本发明中的重置式摇臂制动装置的第四个实施例在发动机制动装置处于“关”位置的示意图。
具体实施方式：
实施例1：
图1和图2表示了本发明的重置式摇臂制动装置的第一个实施例在发动机制动装置处于“关”和“开”的位置。图1和图2中包括四个主要组成部分：排气门致动器200、排气门机构300、发动机制动驱动机构100和重置支架结构150。
排气门致动器200包括凸轮230、凸轮从动轮235、推杆201和摇臂210。排气门致动器200和排气门机构300合在一起称为排气门驱动链。摇臂210靠近凸轮230的一端带有阀隙调节***，阀隙调节螺钉110位于摇臂210上并由锁紧螺帽105固定。摇臂210摆动式地安装在摇臂轴205上。
排气门301由气门弹簧310顶置在发动机缸体500内的阀座320上，阻止气体(发动机制动时为空气)在发动机汽缸和排气管600之间的流动。排气门致动器200将凸轮230的机械运动，通过摇臂210传递给排气门301，使其周期性地打开和关闭。
凸轮230集成了发动机的常规排气与制动双重功能。凸轮230的内基圆225上有一个主要用于发动机常规排气运作的加大凸台220，加大凸台220比常规(不带发动机制动)的排气凸台要大，又叫集成式排气凸台。加大的原因是凸轮230还带有用于发动机制动的小凸台232和小凸台233。在发动机常规(点火)运作时，为了跳过制动小凸台232和小凸台233，加大凸台220的底部必须增加与小凸台232和小凸台233大约等高的过渡部分，而其顶部相当于常规排气凸台。小凸台232用于制动时的排气再循环，小凸台233则用于制动时的压缩释放。凸轮230的加大凸台220、小凸台232和小凸台233所生成的凸轮升程曲线在图6中详细描述。
制动驱动机构100包括供油机构、卸油机构和制动活塞160。
制动活塞160安置在摇臂210的制动活塞孔190内。制动活塞160在制动活塞孔190内具有一个伸出位置和一个缩回位置。制动活塞160的下端通过象足垫114与排气门301相连。当然，制动活塞160也可以直接作用在排气门301上。制动活塞160与摇臂210之间设置有一根预紧弹簧198。预紧弹簧198可以是螺旋弹簧和其它形式的弹簧。预紧弹簧198也可以使用不同的安装方式，设置在不同的地方，最终目的是为了保持由制动活塞160的伸出位置与缩回位置在排气门驱动链内生成的间隙234，消除排气门驱动链部件之间的不跟随和冲击。制动活塞160上还设置有止位槽137，与设置在摇臂210内的止位销142组成限位机构，限制制动活塞160在制动活塞孔190内的冲程。
供油机构包括制动供油通道和单向供油阀172。为简明起见，发动机在摇臂轴205和摇臂210内的润滑油道在此没有显示。制动供油通道包括在摇臂轴205内的轴向孔211和径向孔212、摇臂210内的切口213和油道214。油道214的出口与制动活塞孔190连接。单向供油阀172设置在油道214与制动活塞孔190之间，其供油方向是从油道214进入制动活塞孔190。单向供油阀172的阀球由弹簧156偏置在阀座上。实际使用当中，单向供油阀172可以增加弹簧座或使用不同的安装方式。
卸油机构包括一个卸油阀和卸油通道219。卸油阀包括设置在排气摇臂210上的卸油活塞孔183内的卸油活塞170。卸油活塞170相对卸油活塞孔183具有三个不同的位置：非制动位置、制动位置和卸油位置。卸油活塞孔183的底部与油道214连通。卸油活塞孔183的中部与卸油通道219的一端相连，卸油通道219的另一端与制动活塞孔190连通。在如图1所示的非制动位置，卸油活塞170位于卸油活塞孔183的底部，卸油通道219打开；在如图2所示的制动位置，卸油活塞170位于卸油活塞孔183的中部，卸油通道关闭；在重置位置，卸油活塞170位于卸油活塞孔183的顶部，卸油通道再次打开。因此，卸油阀的开闭由卸油活塞170在卸油活塞孔183的内的位置决定。
重置支架结构150位于卸油活塞孔183所在的摇臂210一端的上侧，包括固定在发动机上的支架125，调节螺钉1102和固紧螺母1052。重置支架结构限制卸油活塞170在卸油活塞孔183内的运动，从而控制卸油阀的开闭。也就是说，卸油阀的开闭由摇臂210与发动机或固定在发动机上的重置支架机构之间的距离控制。卸油活塞170在卸油活塞孔183内的最大冲程由安装在摇臂210上的螺钉179控制。螺钉179也可以由卡环或其它定位的零部件来替代。此外，如果需要，还可以在卸油活塞170上增加弹簧。
当需要发动机制动时，如图4所示，打开制动控制机构50。制动控制机构的控制阀51与摇臂轴205内的轴向油道211的入口连接，并通过其它制动供油通道，向制动驱动机构100供油。低压机油将卸油活塞孔183内的卸油活塞170从非制动位置(图1)推到制动位置(图2)，停靠在重置支架结构150的调节螺钉1102的底面上。关闭卸油通道219。与此同时，机油通过单向供油阀172，向制动活塞孔190内供油。制动活塞160在摇臂210的制动活塞孔190内处于伸出位置，与制动活塞孔190的孔底面(也就是摇臂210)之间形成一间隙234。
当凸轮230上的用于制动的小凸台233(压缩释放凸台)从内基圆225往上升时，摇臂210顺时针转动，驱动摇臂210的制动活塞孔190内处于伸出位置并形成液压锁止的制动活塞160向下，打开其下面的排气门301。尽管制动活塞160与摇臂210之间有一间隙234，但由于单向供油阀172和关闭了的卸油通道219，机油在制动活塞160与摇臂210之间形成了液压链接并锁止，可以将小凸台233和小凸台232的运动传递给排气门301。
在凸轮230驱动摇臂210顺时针转动的过程中，摇臂210从图2所示的接触位置离开重置支架结构150，卸油活塞170在卸油活塞孔183内也从制动位置往上移。但是卸油阀的结构使小凸台233的运动不足以打开卸油通道219。卸油活塞170的顶面147(图3)仍然与调节螺钉1102相接触，卸油活塞170的外壁仍然将卸油通道219堵住。
如果凸轮230的制动凸台还包括用于排气再循环的小凸台232，那么小凸台232驱动排气门301的过程，与上述的小凸台233驱动排气门301的过程相同，在此不再复述。
当凸轮230转入排气凸台220的高于小凸台233的上升段后，摇臂210离开重置支架结构150足够远，卸油活塞170在卸油活塞孔183内上移到重置位置，卸油活塞170上的环槽180(图3)打开图2中卸油通道219，制动活塞孔190卸油。制动活塞160上移，消除间隙234，由小凸台233产生的排气门运动被丢失，排气门301的阀升被重置变小到不带发动机制动的常规排气门运动的阀升曲线。
在凸轮230转入排气凸台220的顶部时，卸油活塞170的顶面147(图3)将脱离调节螺钉1102，卸油活塞170的台阶面148(图3)与摇臂上的止位螺钉179(图2)接触，卸油通道219通过卸油活塞170上的环槽180完全打开。
当凸轮230转过排气凸台220的最高位置并下降回到凸轮的内基圆225时，摇臂210与缩回在制动活塞孔190内的制动活塞160以及制动活塞160下面的排气门301在气门弹簧310的作用下一起往回运动。卸油活塞孔183内的卸油活塞170向下从重置位置回到制动位置，重新关闭卸油通道219。机油再次通过单向供油阀172，向制动活塞孔190内供油，制动活塞160在制动活塞孔190内从缩回位置回到伸出位置，开始新一轮的制动循环周期。
当不需要发动机制动时，如图5所示，关闭制动控制机构50，控制阀51停止向制动驱动机构100供油。卸油活塞170没有机油压力的作用，在卸油活塞孔183内置于如图1所示的非制动位置，卸油通道219打开，制动活塞160与摇臂210之间不再形成液压链接。
当凸轮230的小凸台233(压缩释放凸台)从内基圆225往上升时，摇臂210顺时针转动。但由于制动活塞160与摇臂210之间的间隙234，摇臂210与制动活塞160之间只作相对运动，排气门310保持静止不动。也就是说，在图1所示的非制动状态，小凸台233和小凸台232的运动由于间隙234被丢失，不会传递到排气门301，发动机的制动运作被解除。
当凸轮230进入排气凸台220的高于小凸台233的上升段时，制动活塞160与摇臂210之间的间隙234开始消失，摇臂210直接推动制动活塞160，打开排气门301。也就是说，在图1所示的非制动状态，只有排气凸台220顶部的运动传递给排气门301，产生常规排气门运动。
如图4和图5所示，本发明的重置式摇臂制动装置的制动控制机构50处于“开”和“关”的位置。图中的控制阀51为二位三通型电磁阀。当制动控制机构50打开时(图4)，控制阀51的阀体向下打开供油口111，同时关闭卸油口222，发动机的低压机油(润滑油)从制动流体通道流向制动驱动机构100(图1和图2)。当制动控制机构50关闭时(图5)，控制阀阀51的阀体向上关闭供油口111，同时打开卸油口222，发动机的低压机油(润滑油)停止流向制动驱动机构100(图1和图2)，制动驱动机构100从制动流体通道和卸油口222卸油。由于摇臂210内的制动活塞孔190和卸油活塞孔183之间设置有卸油通道219(图1和图2)，每一周期卸油一次，有可能使用二位双通电磁阀来取代三通电磁阀，也就是说，不需要卸油口222。
图6显示了本发明的重置式摇臂制动装置中的一种凸轮型线，其中包括制动凸台和集成式排气凸台220，225为凸轮的内基圆。制动凸台包括小凸台233和小凸台232。集成式排气凸台220分为底部和顶部(图6中的双点划线将它们分开)。集成式排气凸台220的底部为过渡部分，与制动凸台接近同高；集成式排气凸台220的顶部与发动机的常规凸台接近相同。这样，在非制动(常规点火)运作时，集成式排气凸台220的底部连同制动凸台(小凸台233和小凸台232)的运动都因为排气门驱动链内部的间隙234(图1)而被跳过或丢失，不会传递给排气门301；只有集成式排气凸台220的顶部的运动被传递给排气门301，产生常规阀升运动。
图7表示了本发明的重置式摇臂制动装置中的一种排气门的升程曲线和进气门的升程曲线。发动机排气门的常规阀升曲线220m的起点为225a，终点为225b，其最高升程大约为220b。如果摇臂210的制动活塞孔190和卸油活塞孔183之间没有卸油通道219(图1和图2)，那么发动机制动时由集成式排气凸台220产生的加大的主阀升曲线220v的起点为225h，终点为225c，其最高升程220e为220a和220b之和。由于卸油阀通过卸油通道219的重置作用，排气门301的阀升曲线在加大的主阀升曲线220v的底部220a与顶部220b之间的过渡点220t之后向主阀升曲线220m过渡，在220s点与主阀升曲线220m融合，在终点225b比没有卸油通道时提前关闭。加大的主阀升曲线220v被重置后变小到常规阀升曲线220m，重置点220s位于220t和220m之间。
在发动机制动运作时，凸轮的制动凸台(小凸台232和小凸台233)的运动，由摇臂210通过液压链接234和制动活塞160(图2)传给制动活塞160下面的排气门301，产生图7所示的排气再循环的制动阀升232v和压缩释放的制动阀升233v。排气再循环的制动阀升232v的起点为225d，位于发动机的进气冲程的后期，也就是在进气门的阀升曲线280v趋于关闭的时候；排气再循环的制动阀升232v的终点为225e，位于发动机的压缩冲程的前期。压缩释放的制动阀升233v的起点为225f，位于发动机的压缩冲程的后期；压缩释放的制动阀升233v的终点为225g，位于发动机的膨胀冲程的前期。阀升曲线在0～720°之间循环，0°和720°为同一点。
当凸轮230的集成式排气凸台220从内基圆225往上升时(图7)，摇臂210通过液压链接234和制动活塞160(图2)推动排气门301向下运动。在凸轮230进入集成式排气凸台220的顶部(大于小凸台233的最高升程)时(图7)，摇臂210进一步远离图2所示的重置支架结构150。卸油活塞170在卸油活塞孔183内进一步上移，打开卸油通道219，制动活塞孔190开始卸油，制动活塞160相对制动活塞孔190上移到缩回位置，排气门301的阀升曲线在过渡点220t之后向主阀升曲线220m过渡(图7)，最后在终点225b关闭，比没有卸流通道时的终点225c大大超前。这样就减小了排气门在发动机排气冲程的上止点位置的升程，避免排气门301与发动机汽缸活塞的相撞，也增加了制动功率，降低了汽缸内部的温度。
实施例2：
图8表示了本发明的重置式摇臂制动装置的第二个实施例的凸轮230处于内基圆上的位置。本实施例应用在顶置凸轮式发动机上，在凸轮230和摇臂210之间没有设置推杆，因此阀隙调节机构安置在摇臂210上靠近排气门301的一端。制动活塞160底下没有设置象足垫，而是直接作用在排气门301上。本实施例与第一个实施例的另一个区别在于本实施例的单向供油阀172安置在供油通道214内，由弹簧156偏置在关闭位置。弹簧156的一端坐落在阀球上，另一端在弹簧座157上。弹簧座157固定在摇臂210上。
本实施例与第一个实施例的再一个区别在于本实施例的卸油阀安置在阀隙调节机构内。卸油活塞170滑动式地安置在调节螺钉110的卸油活塞孔183内。调节螺钉内还增加了一条卸油通道197。
当需要发动机制动时，如图4所示，打开制动控制机构50，控制阀51向制动驱动机构100供油。低压机油从供油通道，通过如图8所示的供油单向阀172，进入制动活塞孔190。制动活塞160在制动活塞孔190内置于伸出位置并与摇臂210之间形成液压链接。当凸轮230的制动凸台(压缩释放凸台)233从内基圆225往上升时，摇臂210顺时针转动，驱动摇臂210的制动活塞孔190内处于伸出位置并形成液压锁止的制动活塞160向下，打开其下面的排气门301。
在凸轮230驱动摇臂210顺时针转动的过程中，摇臂210上的阀隙调节螺钉110从图8所示的接触位置离开重置支架结构150，卸油活塞170在卸油活塞孔183内也往上移。但是卸油阀的设计使得小凸台233的运动不足以打开卸油通道219。卸油活塞170的顶面147仍然与调节螺钉1102相接触，卸油活塞170仍然将卸油通道219堵住。
当凸轮230转入排气凸台220的高于小凸台233的上升段后，摇臂210上的阀隙调节螺钉110离开重置支架结构150足够远，卸油活塞170在卸油活塞孔183内上移到重置位置，卸油活塞170打开卸油通道219，制动活塞孔190通过卸油通道197和219卸油。制动活塞160上移，消除调节螺钉110与制动活塞160之间的间隙234，由小凸台233产生的排气门运动被丢失，排气门301的阀升被重置变小到不带发动机制动的常规排气门运动的阀升曲线。
当凸轮230转过排气凸台220的最高位置并下降回到凸轮的内基圆225时，摇臂210与缩回在制动活塞孔190内的制动活塞160以及制动活塞160下面的排气门301在气门弹簧310的作用下一起往回运动。卸油活塞孔183内的卸油活塞170从重置位置推回到初始位置，重新关闭卸油通道219。机油再次通过单向供油阀172，向制动活塞孔190内供油，制动活塞160在制动活塞孔190内从缩回位置回到伸出位置，开始新一轮的制动循环周期。
当不需要发动机制动时，如图5所示，关闭制动控制机构50，控制阀51停止向制动驱动机构100供油。制动活塞孔190内的机油由于卸油阀的开启卸油后得不到供油机构的补充，与摇臂210之间不再形成液压链接。小凸台233和制动凸台232的运动由于间隙234被丢失，不会传递到排气门301，发动机的制动运作被解除。只有排气凸台220顶部的运动传递给排气门301，产生常规排气门运动。
实施例3：
图9表示了本发明的重置式摇臂制动装置的第三个实施例在发动机制动装置处于“关”的位置。本实施例与第一实施例的主要区别在于发动机的排气门机构300。本实施例的排气门机构300含有两个排气门，因此也增加了阀桥(又叫气门横臂)400。象足垫114作用在阀桥400的中上方，从而摇臂210可以通过阀桥400同时打开两个排气门。本实施例中单向供油阀172的弹簧156配置有弹簧座157。
本实施例除了在制动时同时打开两个排气门之外，其工作原理与第一实施例相似，在此不再复述。
实施例4：
图10表示了本发明的重置式摇臂制动装置的第四个实施例在发动机制动装置处于“关”的位置。本实施例与第三实施例的主要区别在于：本实施例在制动时只打开两个排气门之中的一个。摇臂210上增加了排气门的阀隙调节机构。排气门的阀隙调节机构包括由螺母105锁紧在摇臂210上的阀隙调节螺钉110。调节螺钉110下面设置有象足垫1142。象足垫1142与阀桥400之间设置有一间隙130。间隙130的作用与间隙234的相同，都是为了在发动机的正常运作时，跳过小凸台232和小凸台233的运动。
上述说明披露了一种新的重置式摇臂制动装置和方法。上述的实施方式，不应该被视为对本发明范围的限制，而是作为代表本发明的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里的重置式摇臂制动装置和方法，同时适用于顶置凸轮式发动机和推杆式发动机以及单气门的发动机和双气门的发动机。对于双气门的发动机，可以开单气门制动，也可以开双气门制动。
还有，单向供油阀172可以采用其它形式，如碟阀等。单向供油阀172也可以安置在不同的位置，比如安置在制动活塞160内或供油通道内。此外，重置支架结构150也可以是其它形式。卸油阀的结构和安置也可以采用不同的方式。还有，制动活塞160可以采用不同的形式，如“H”型和“T”型，制动活塞160的底下还可以加装弹簧，也可以与象足垫114相连等。
此外，预紧弹簧198的形式和安置也可以是多种多样。可以是螺旋弹簧，也可以是叶片弹簧；可以安置在摇臂210与发动机之间，也可以安置在摇臂210与排气门301之间，还可以是摇臂210和阀桥400之间或者摇臂210与推杆201之间等等。因此，本发明的范围不应由上述的具体例证来限制，而是由权利要求来决定。
Claims (13)
1.一种重置式摇臂制动方法，包括一个利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程，所述的发动机包括发动机制动控制机构，所述的排气门致动器包括凸轮和摇臂，所述的凸轮含有排气凸台和至少一个制动凸台，所述的排气凸台高于制动凸台，所述的摇臂中设置有制动供油通道，其特征在于：在所述的摇臂的一端下侧中向下开口设置一个制动活塞孔，在所述的制动活塞孔内滑动式地设置一个制动活塞，制动活塞相对于制动活塞孔具有一个伸出位置和一个缩回位置，将摇臂中的制动供油通道与制动活塞孔相连，在制动活塞孔与制动供油通道之间、或者在制动供油通道内设置一个单向供油阀，所述的单向供油阀的供油方向是从制动供油通道进入制动活塞孔，在摇臂的同一端的上侧中向上开口设置一个卸油活塞孔，在所述的卸油活塞孔内滑动式地设置一个卸油活塞，在卸油活塞孔和制动活塞孔之间设置一条卸油通道，在所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程中，首先，打开所述的制动控制机构，通过制动供油通道同时向卸油活塞孔和制动活塞孔供油，将卸油活塞置于关闭卸油通道的位置，同时将制动活塞置于伸出位置，然后，利用凸轮中的制动凸台驱动摇臂和处于伸出位置的制动活塞打开制动活塞下方的至少一个排气门，之后，利用凸轮中高于制动凸台的排气凸台顶部的上升段继续驱动摇臂，同时利用摇臂的运动改变卸油活塞在卸油活塞孔内的位置并打开卸油通道，利用卸油通道对制动活塞孔卸油，使制动活塞从伸出位置移到缩回位置，跳过排气凸台顶部的一部分对排气门的驱动，最后，利用凸轮中排气凸台的下降段使摇臂回转，利用摇臂的返回运动改变卸油活塞在卸油活塞孔内的位置并关闭卸油通道，同时通过制动供油通道和单向供油阀向制动活塞孔继续供油，将制动活塞重新置于伸出位置，开始一个新的发动机制动循环周期。
2.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：在卸油活塞孔所在的摇臂一端的上侧设置一个重置支架结构，所述的重置支架结构固定在发动机上，利用所述的重置支架结构限制卸油活塞在卸油活塞孔内的运动。
3.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：利用一个预紧弹簧保持由制动活塞的缩回位置与伸出位置在排气门驱动链内部生成的间隙，消除排气门驱动链内部的不跟随和冲击。
4.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程包括以下步骤：
1)打开发动机制动控制机构，
2)通过所述的制动供油通道向摇臂内的卸油活塞孔供油，
3)将卸油活塞在卸油活塞孔内置于关闭卸油通道的位置，
4)通过所述的制动供油通道和单向供油阀向摇臂内的制动活塞孔供油，
5)将制动活塞在制动活塞孔内置于伸出位置，形成液压链接并锁止，
6)凸轮的制动凸台驱动摇臂和摇臂内伸出的制动活塞，打开至少一个排气门，产生制动阀升，
7)凸轮抵达高于制动凸台的排气凸台顶部的上升段，继续驱动摇臂和伸出的制动活塞以及排气门，
8)将卸油活塞孔内的卸油活塞从关闭卸油通道的位置移到打开卸油通道的位置，通过制动活塞孔卸油，
9)制动活塞在制动活塞孔内从伸出位置移到缩回位置，排气门在发动机的排气冲程期间的升程被重置减小，
10)凸轮从排气凸台的最高升程下降回到凸轮的内基圆，摇臂与缩回的制动活塞以及排气门一起往回运动，
11)卸油活塞孔内的卸油活塞从重置位置回到制动位置，重新关闭卸油通道，
12)回到步骤4)，开始新的一轮发动机制动循环周期。
5.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：所述的利用发动机的排气门致动器开启排气门的过程还包括以下步骤：
1)关闭发动机制动控制机构，
2)停止向摇臂内的卸油活塞孔和制动活塞孔供油，
3)卸油活塞打开卸油通道卸油，
4)制动活塞与摇臂之间的液压链接解除并形成一间隙，
5)凸轮从内基圆往上运动，
6)排气门保持静止不动，
7)凸轮抵达高于制动凸台的排气凸台顶部，驱动摇臂，打开排气门，产生常规的排气阀升。
6.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：所述的制动凸台中包括有一个压缩释放凸台。
7.如权利要求1所述的重置式摇臂制动方法，其特征在于：所述的制动凸台中包括有一个排气再循环凸台。
8.一种重置式摇臂制动装置，包括制动控制机构、制动驱动机构、排气门致动器和至少一个排气门，所述的排气门致动器包括凸轮和摇臂，所述的凸轮含有排气凸台和至少一个制动凸台，所述的排气凸台高于制动凸台，其特征在于：所述的制动控制机构包括一个与液压产生装置相连接的控制阀，所述的制动驱动机构包括供油机构、卸油机构和制动活塞，所述的制动活塞在摇臂的制动活塞孔内具有一个伸出位置和一个缩回位置，所述的制动活塞的下端与至少一个所述的排气门相连，所述的供油机构包括制动供油通道和单向供油阀，所述的制动控制机构的控制阀与所述的制动供油通道的入口连接，制动供油通道的出口与制动活塞孔连接，所述的单向供油阀设置在制动供油通道与制动活塞孔之间、或者在制动供油通道内，单向供油阀的供油方向是从制动供油通道进入制动活塞孔，所述的卸油机构包括一个卸油阀和卸油通道，所述的卸油阀通过卸油通道与制动活塞孔连接，所述的卸油阀的开闭由所述的摇臂与发动机之间的距离控制。
9.如权利要求8所述的重置式摇臂制动装置，其特征在于：所述的制动驱动机构还包括预紧弹簧，所述的预紧弹簧保持由制动活塞的缩回位置与伸出位置在发动机的排气门驱动链内生成的间隙，消除排气门驱动链部件之间的不跟随和冲击。
10.如权利要求8所述的重置式摇臂制动装置，其特征在于：所述的制动驱动机构还包括限位机构，所述的限位机构限制所述的制动活塞在制动活塞孔内的冲程。
11.如权利要求8所述的重置式摇臂制动装置，其特征在于：所述的卸油阀包括设置在摇臂上的卸油活塞孔内的卸油活塞，所述的卸油活塞相对卸油活塞孔具有一个制动位置和一个重置位置，所述的卸油活塞孔的底部与所述的制动供油通道连通，所述的卸油活塞孔的中部与一条卸油通道的一端相连，所述的卸油通道的另一端与所述的制动活塞孔连通；在所述的制动位置，卸油活塞关闭所述的卸油通道；在所述的重置位置，卸油活塞打开所述的卸油通道。
12.如权利要求8所述的重置式摇臂制动装置，其特征在于：所述的卸油阀包括设置在阀隙调节螺钉中的卸油活塞孔内的卸油活塞，所述的卸油活塞相对卸油活塞孔具有一个制动位置和一个卸油位置，所述的阀隙调节螺钉内还设置有一条卸油通道，所述的卸油通道的一端与卸油活塞孔的底部相连，所述的卸油通道的另一端与所述的制动活塞孔连通；在所述的制动位置，卸油活塞位于卸油活塞孔的底部，所述的卸油通道关闭，在所述的重置位置，卸油活塞位于卸油活塞孔的顶部，所述的卸油通道打开。
13.如权利要求8所述的重置式摇臂制动装置，其特征在于：所述的制动驱动机构还包括一个重置支架结构，所述的重置支架结构固定在卸油活塞孔所在的摇臂一端的上侧的发动机上，所述的重置支架结构限制卸油活塞在卸油活塞孔内的运动。
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