CN204476493U - 复合摇臂发动机制动装置 - Google Patents

Abstract

一种复合摇臂发动机制动装置，通过改变摇臂在摇臂轴上的轴向位置，将摇臂上的凸轮滚轮从与常规点火凸轮的连接切换到与发动机制动凸轮的连接，消除常规点火的气门运动，产生发动机制动的气门运动。本实用新型的发动机制动装置所得到的是与点火凸轮毫无关系的专用制动凸轮产生的气门运动和高功率制动，这种专用制动凸轮可以只包括制动排气凸轮，也可以同时有制动排气凸轮和制动进气凸轮，所有的发动机制动运作均为非液压式的机械式承载，没有液压承载的失效模式。本实用新型的制动控制简明，结构简单紧凑，制动性能优异。

Description

复合摇臂发动机制动装置

技术领域:

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及发动机制动领域，特别是一种复合摇臂发动机制动装置。

背景技术:

已有技术中，发动机制动技术广为人知，只需将产生动力的发动机暂时转换为吸收能量的空压机。转换过程中切断燃油，在发动机活塞压缩冲程接近结束时打开气门，允许被压缩气体（制动时为空气）被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程返回到发动机活塞，而是通过发动机的排气及散热***散发掉。最终的结果是有效的发动机制动，减缓车辆的速度。

发动机制动装置的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号3220392披露，该专利的实用新型利用液压传递，将喷油凸轮或邻近排气凸轮的运动传递给发动机的气门，在发动机常规气门运动的基础上，增加压缩释放制动的气门运动。该实用新型在发动机四冲程的每一个周期内，只产生一次压缩释放制动。

美国专利US 4,572,114(1986)披露了在四冲程发动机上实现两冲程发动机制动的装置和方法。这样，每两个冲程或者发动机的曲轴每旋转一次，就产生一次发动机制动。理论上来说，在发动机四冲程的每一个周期内产生两次压缩释放的两冲程制动，其制动功率将是传统的四冲程制动功率的两倍。但由于该实用新型采用两套液压驱动***，其机构非常复杂，没有得到实际应用。

美国专利US 5,537,976(1996)披露了另一种两冲程发动机制动的装置和方法，采用了凸轮驱动、液压连接、高速电磁阀和电子控制的手段，实现气门运动。由于每一个周期内，电磁阀都需要开启至少一次，对电磁阀的可靠性和耐久性有特别高的要求。加上液压驱动的其它问题，如气门落座速度的控制、发动机的冷启动等等，该实用新型也没有得到实际应用。

美国专利US 6,293,248 (2001)年披露了又一种两冲程发动机制动的装置和方法。为了在四冲程发动机上实现两冲程发动机制动，除了需要四个凸轮之外，还必须采用四根摇臂：两根排气摇臂（其中一根制动用）和两根进气摇臂（其中一根制动用），结构与控制都很复杂，而且采用的也是液压式打开发动机的气门。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种复合摇臂发动机制动装置，所述的这种复合摇臂发动机制动装置要解决现有技术中发动机制动装置结构复杂、控制繁琐、液压驱动开启气门的可靠性与耐久性差和应用有限的技术问题，还要解决液压承载的高油压、高泄漏和高变形的技术问题。

本实用新型提供了一种复合摇臂发动机制动装置，所述的发动机包括凸轮和阀桥，所述的阀桥的两端分别连接有一个第一气门和一个第二气门，所述的凸轮包括常规点火凸轮和发动机制动凸轮，所述的常规点火凸轮的升程和发动机制动凸轮的升程之间存在差异，常规点火凸轮的相位和发动机制动凸轮的相位之间存在差异，其中，所述的复合摇臂发动机制动装置包括一个摇臂、一个半摇臂、一个摇臂轴和一个摇臂轴向驱动机构，所述的摇臂转动式地设置在所述的摇臂轴上并具有一个第一轴向位置和一个第二轴向位置，摇臂的一端与凸轮相连，摇臂的另一端与所述的半摇臂相连，半摇臂的一端转动式地设置在摇臂轴上，半摇臂的另一端与所述的阀桥相连，所述的摇臂轴向驱动机构与摇臂连接。

进一步的，所述的半摇臂和阀桥之间还设置有气门运动丢失机构，所述的气门运动丢失机构切断半摇臂与阀桥之间的运动传递。

进一步的，所述的气门运动丢失机构集成在所述的半摇臂内。

进一步的，所述的气门运动丢失机构为自动气门间隙调节机构。

进一步的，所述的第一气门和第二气门均为排气门，所述的凸轮为排气凸轮，所述的排气凸轮包括常规点火用排气凸轮和发动机制动用排气凸轮。

进一步的，所述的第一气门和第二气门均为进气门，所述的凸轮为进气凸轮，所述的进气凸轮包括常规点火用进气凸轮和发动机制动用进气凸轮。

进一步的，在半摇臂与第一气门之间设置有一个单气门驱动机构。

本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型利用摇臂轴向驱动机构使摇臂在摇臂轴上的第一轴向位置和第二轴向位置切换，从而分别与常规点火凸轮和发动机制动凸轮接触。常规点火凸轮驱动摇臂时，摇臂带动半摇臂通过阀桥驱动第一气门和第二气门的开启和关闭。发动机制动凸轮驱动摇臂时，摇臂带动半摇臂通过阀桥驱动第一气门和第二气门的开启和关闭，其中包括了第一气门和第二气门实现发动机制动的动作过程。在阀桥中设置气门运动丢失机构、并且在半摇臂与第一气门之间设置单气门驱动机构时，启动气门运动丢失机构后，点火运作时与双气门的连接可以转换为制动运作时开单气门的连接。本实用新型具有结构简单紧凑、制造组装容易、制动载荷小、可靠耐久和应用广泛等优点。由于制动凸轮与常规点火凸轮相互独立，制动性能可以得到优化。本实用新型采用固链式（机械连接）传递载荷，消除了传统的发动机制动器采用液压式承载产生的高油压、高变形和高泄漏以及液压千斤顶等缺陷或失效模式。

附图说明：

图1是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例1的示意图（侧视图）。

图2是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例1中的摇臂处于第一轴向位置时的示意图。

图3是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例1中的摇臂处于第二轴向位置时的示意图。

图4是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例2的示意图。

图5是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例2中的液流控制阀的示意图。

具体实施方式：

实施例1：

图1是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例1的示意图（侧视图）。气门致动器200（这里的说明同时适用于进气门致动器和排气门致动器）包括凸轮（常规点火凸轮230和发动机制动凸轮2302），摇臂210和阀桥400。摇臂210除了可以在摇臂轴205上转动之外，还可以沿摇臂轴205作轴向移动（图2和图3）。摇臂210的一端通过凸轮滚轮235与凸轮相连。常规点火凸轮的凸台220和发动机制动凸轮的凸台232和233具有不同的升程和相位（制动凸台可以有不同数量、形状和大小）。但这两个凸轮位于同一根凸轮轴225上、相互毗邻且有大致相同的内基圆。摇臂210的另一端与一个半摇臂212相连，半摇臂212的一端转动式设置在摇臂轴205上，半摇臂212的另一端通过阀隙调节机构（调节螺钉110和象足114）与阀桥400相连，阀桥400的两端分别连接有一个第一气门301和一个第二气门302。气门301和302由气门弹簧311和312偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和气道600之间流动。阀隙调节机构的阀隙调节螺钉110由锁紧螺母105固紧在半摇臂212上。

摇臂210还带有连接件（这里是液压活塞）162，由来自摇臂轴205内的供油通道211的油压控制，与轴向驱动机构100相连。轴向驱动机构100可以是与凸轮轴225同步的辅助凸轮轴，辅助凸轮轴上面的轴向凸台或沟槽，带动连接件（液压活塞）162， 将摇臂210从与常规点火凸轮230相连的第一轴向位置（图2）移动到与发动机制动凸轮2302相连的第二轴向位置（图3）。轴向驱动机构100也可以集成在摇臂或摇臂轴内的其它机构。

本实施例的操作过程如下。在常规点火状态，摇臂210在摇臂轴205上处于第一轴向位置，摇臂210通过凸轮滚轮235与常规点火凸轮230相连（图2），将常规点火凸轮230的运动传递给半摇臂212、阀桥400和发动机的两个气门301和302，产生发动机点火时的常规气门运动。

当需要将发动机的常规点火运作转换为发动机的制动运作时，连接件（液压活塞）162与轴向驱动机构100连接，轴向驱动机构100将摇臂210从第一轴向位置移动到第二轴向位置，摇臂上凸轮滚轮235从与常规点火凸轮230相连（图2）切换到与发动机制动凸轮2302相连（图3），常规点火凸轮230的运动被丢失，发动机制动凸轮2302的运动通过摇臂210、半摇臂212和阀桥400，传递给两个气门301和302，产生发动机制动的气门运动。

实施例2：

图4是本实用新型的复合摇臂发动机制动装置的实施例2的示意图。本实施例与上述实施例1的区别在于半摇臂212和阀桥400之间增加了气门运动丢失机构250，包括活塞160和液流控制阀75（阀的细节请看图5）。这里的气门运动丢失机构250也是一种自动气门间隙调节机构，活塞160滑动式地安置在活塞孔190内，通过液流控制阀75，与摇臂210之间形成高度为234的液柱连接，液柱的高度234根据凸轮和气门之间的间隙自动调节。

集成在半摇臂212内的液流控制阀75（请看图5的局部截面图）包括单向球阀165，由弹簧177偏置向上。单向球阀165上面受一个漏斗型的活塞58的驱动，活塞58由弹簧256偏置向下。当流体通道218中提供带有压力的流体（如发动机的润滑机油）时，油压克服弹簧256的作用力，将活塞58向上移。与此同时，油压克服弹簧177的作用力，将单向球阀165向下移，向液压通道216供油，并将单向球阀165的下方（包括液压通道216和与其相连通的所有液压通道和液压腔，如图4中的活塞孔190）形成液压锁止。

当需要将发动机的常规点火运作转换为发动机的制动运作时，轴向驱动机构100通过连接件（液压活塞162）将摇臂210从第一轴向位置移动到第二轴向位置，摇臂上凸轮滚轮235从与常规点火凸轮230相连（图2）切换到与发动机制动凸轮2302相连（图3），常规点火凸轮230的运动被丢失。与此同时，通向液流控制阀75的流体通道218卸油，活塞58受弹簧256的作用向下移动（见图5），将单向球阀165推离阀座，使得液压油道216和与其相通的活塞孔190卸油，活塞160上方的液柱变成了空隙234（见图2），使得制动凸轮（凸台232和233）的运动在象足114处丢失，无法通过阀桥400传递给气门301和302。但是，由于在半摇臂212与第一气门301之间设置有一个单气门驱动机构，制动凸轮2302的运动通过半摇臂212在112处与阀桥400内的制动连杆116的连接，传递给发动机的两个气门中的第一个气门301，产生发动机制动用的气门运动。这里的单气门驱动机构也可以包括各种不同的机构，如阀隙调节机构和运动丢失机构等。即使是简单的机械接触，也可以包括象足或其它耐磨连接件。

置于活塞孔190内的卡环176（或其它止位机构）限制活塞160的行程并防止其从活塞孔190中脱落（有利于搬运与装配）。为了防止由于气门运动丢失机构产生的空隙234而导致运动部件的飞脱，这里增加了防飞脱的弹簧或弹性元件117、118和198。这些弹性元件的形状、种类和安置方式与位置都可以变化，其目的是保证装置中的运动部件，如阀桥400，不产生飞脱。空隙234的高度由制动凸轮上的制动凸台的高度决定，其用途是吸收（丢失）制动凸轮的运动，使其不会通过阀桥传递给气门。

上述说明包含了不同的具体实施方式，这不应该被视为对本实用新型范围的限制，而是作为代表本实用新型的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的发动机制动装置或方法，不但可用于顶置式凸轮发动机，也可用于推杆/推管式发动机；不但可以用来驱动排气门，也可用来驱动进气门。

此外，这里的轴向驱动机构，不但可以是机械式的凸轮机构，也可以是其它的机构，如液压、气动和电磁等机构及上述机构的组合；不但可以集成在气门致动器（如摇臂）内，也可以位于气门致动器之外（如固定在发动机上或发动机的其它运动部件上）。

还有，这里的气门运动丢失机构、制动油路的设计和液流控制阀的结构与排列等等，都可以不同。

因此，本实用新型的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权力要求及其法律相当的权力来决定。

Claims (7)

1.一种复合摇臂发动机制动装置，所述的发动机包括凸轮和阀桥，所述的阀桥的两端分别连接有一个第一气门和一个第二气门，所述的凸轮包括常规点火凸轮和发动机制动凸轮，所述的常规点火凸轮的升程和发动机制动凸轮的升程之间存在差异，常规点火凸轮的相位和发动机制动凸轮的相位之间存在差异，其特征在于：所述的复合摇臂发动机制动装置包括一个摇臂、一个半摇臂、一个摇臂轴和一个摇臂轴向驱动机构，所述的摇臂转动式地设置在所述的摇臂轴上并具有一个第一轴向位置和一个第二轴向位置，摇臂的一端与凸轮相连，摇臂的另一端与所述的半摇臂相连，半摇臂的一端转动式地设置在摇臂轴上，半摇臂的另一端与所述的阀桥相连，所述的摇臂轴向驱动机构与摇臂连接。

2.如权利要求1所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：所述的半摇臂和阀桥之间还设置有气门运动丢失机构，所述的气门运动丢失机构切断半摇臂与阀桥之间的运动传递。

3.如权利要求2所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：所述的气门运动丢失机构集成在所述的半摇臂内。

4.如权利要求2所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：所述的气门运动丢失机构为自动气门间隙调节机构。

5.如权利要求1所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：所述的第一气门和第二气门均为排气门，所述的凸轮为排气凸轮，所述的排气凸轮包括常规点火用排气凸轮和发动机制动用排气凸轮。

6.如权利要求1所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：所述的第一气门和第二气门均为进气门，所述的凸轮为进气凸轮，所述的进气凸轮包括常规点火用进气凸轮和发动机制动用进气凸轮。

7.如权利要求1所述的复合摇臂发动机制动装置，其特征在于：在半摇臂与第一气门之间设置有一个单气门驱动机构。