CN210530937U - 压缩释放式发动机缸内制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩释放式发动机缸内制动装置，在一对相位差为360°曲轴转角的气缸中，其中一个气缸A的排气机构配置有油缸装置，另一个气缸B的进气机构配置有泵油装置，泵油装置受控于气缸B的进气机构，向所述油缸装置泵入发动机的机油进而驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动，从而顶开所述气缸A的排气机构的排气门实现释放制动。该装置仅需要控制开关电磁阀的通、断，即可实现制动、非制动的转换，对控制电路要求低，工作稳定可靠，故障率低，特别适合于气缸数为偶数的多缸四冲程发动机使用。

Description

压缩释放式发动机缸内制动装置

技术领域

本实用新型涉及发动机缸内制动技术领域，尤其涉及一种压缩释放式发动机缸内制动装置。

背景技术

发动机的缸内制动技术，主要经历了排气蝶阀制动、泄气式制动、压缩释放式制动等发展过程，其中，压缩释放式制动技术，是目前发动机制动性能最好的技术，其基本原理是：发动机倒拖时，在压缩冲程活塞上行的过程中，活塞压缩缸内气体，产生制动功率。在压缩上止点之前，通过压缩释放式制动装置驱动排气门打开一定的开度，将气缸内的已被压缩的高温高压充量排出，此时气缸内的压力迅速降低，经过一定的曲轴转角后，排气门再关闭，活塞向下运动，由于缸内充量已大大减少，缸内充量对活塞做功也大大减少，减少或消除缸内压缩充量对活塞产生反制动功率。

压缩释放式制动技术，一般与排气蝶阀制动相结合，在排气冲程中，发动机的排气通道已被蝶阀关闭，建立了背压，活塞在上行过程中，受到气体的压力，上行速度减慢，增加了活塞的功率损失，再次产生制动功率。

中国实用新型专利CN201241740Y公开了一种四冲程内燃发动机摇臂集成式制动装置，其在控制凸轮上设置两个制动凸起，用于实现在进气冲程结束前将进气门开启增加进气量、在压缩冲程结束前开启排气门释放压力来实现发动机的缸内制动，为了在发动机正常运行时将制动凸起引起的气门升程抵消掉，需要在摇臂上设置了液压控制的间隙补偿机构。因正常运行状态占整个发动机运行状态的绝大部分，因此，间隙补偿机构在发动机运行的绝大部分时间里都处于工作状态，对可靠性等提出了较高的要求，而且结构较为复杂。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种压缩释放式发动机缸内制动装置，以提高工作可靠性，降低故障率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用一种压缩释放式发动机缸内制动装置，包括：所述发动机是气缸数为偶数的多缸四冲程发动机，所述发动机包括若干对气缸，每一对气缸中的两个气缸分别记为气缸A和气缸B，两者的相位差为360°曲轴转角；油缸装置，驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动进而开启排气门；所述油缸装置包括缸体、第一缸盖、第二缸盖、油塞、油塞杆和回位弹簧；所述第一缸盖和所述第二缸盖分别安装于所述缸体的两端，所述油塞设置于所述缸体内，所述油塞杆固定于所述油塞，所述油塞杆从所述第一缸盖伸出并抵靠于所述气门摇臂的上部端面；在所述缸体内，位于所述油塞与所述第一缸盖之间且被所述油塞杆穿过的空腔记为有杆腔，位于所述油塞与所述第二缸盖之间的空腔记为无杆腔，所述回位弹簧套设于所述油塞杆并设置于所述有杆腔内；所述第二缸盖开设有缸体油孔，所述缸体油孔与所述无杆腔连通，所述缸体油孔通过主油路与所述发动机的机油路连通，所述缸体油孔通过油缸回油油路与所述发动机的油底壳连通，所述主油路上设置有开关电磁阀和单向阀，所述油缸回油油路上设置有节流装置；泵油装置，受控于气缸B的进气机构向所述油缸装置泵入发动机的机油进而驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动；所述泵油装置包括柱塞套、柱塞和柱塞回位弹簧，所述柱塞套和所述柱塞是偶件，所述柱塞套具有第一端部和第二端部，所述柱塞从所述第一端部伸出，所述柱塞回位弹簧套设于所述柱塞并夹压于所述第一端部与所述柱塞之间，在所述柱塞套内位于所述第二端部与所述柱塞之间的空腔为柱塞油腔，所述柱塞开设有柱塞油孔并在周面开设有环形油槽，所述柱塞油孔连通所述环形油槽和所述柱塞油腔；所述第二端部开设有柱塞套泵油孔，所述柱塞套泵油孔与所述主油路连通，所述柱塞套泵油孔与所述缸体油孔连通，所述柱塞套的侧壁开设有柱塞套回油孔，所述柱塞套回油孔与所述油底壳之间设置有油泵回油油路，所述油泵回油油路设置有限压阀。

其中，所述油塞杆顶靠于所述气缸A排气机构的气门摇臂的排气门侧，当所述开关电磁阀将所述主油路与所述发动机机油路连通时，所述柱塞顶靠于所述气缸B进气机构的气门摇臂的进气门相对侧。

其中，所述油塞杆是阶梯轴，所述第一端盖开设有与所述阶梯轴相适配的阶梯孔，当所述油塞顶靠于无杆腔的端面时，所述阶梯轴的轴肩与所述阶梯孔的孔肩之间设置有轴向间隙。

其中，所述第二缸盖开设有一个集油腔，所述集油腔分别与所述无杆腔和所述缸体油孔相通。

其中，所述第二缸盖与所述缸体设为一体。

其中，所述油塞杆与所述油塞设为一体。

其中，所述节流装置是节流阀。

其中，所述开关电磁阀是二位二通常闭式开关电磁阀。

其中，所述柱塞套的第一端部与所述柱塞套可拆卸连接，所述第二端部与所述柱塞套设为一体，或者所述柱塞套的第二端部与所述柱塞套可拆卸连接，所述第一端部与所述柱塞套设为一体。

其中，气缸A的进气机构配置有所述泵油装置，气缸B的排气机构配置有所述油缸装置，每一个所述气缸装置的缸体油孔均通过一个所述主油路与所述发动机的机油路连通，所述这些主油路共用同一个所述开关电磁阀。

其中，每一个气缸的进气机构均配置一个所述泵油装置，每一个气缸的排气机构均配置一个所述油缸装置，每一个所述气缸装置的缸体油孔均通过一个所述主油路与所述发动机的机油路连通，所述这些主油路共用同一个所述开关电磁阀。

采用上述技术方案后，本实用新型的技术效果是，在一对相位差为360°曲轴转角的气缸中，其中一个气缸A的排气机构配置有油缸装置，另一个气缸B的进气机构配置有泵油装置，泵油装置受控于气缸B的进气机构，向所述油缸装置泵入发动机的机油进而驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动，从而顶开所述气缸A的排气机构的排气门实现释放制动。该装置仅需要控制一个开关电磁阀的通/断，即可实现整个发动机的所有气缸的制动/非制动的转换，对控制电路要求低，工作稳定可靠，故障率低，特别适合于气缸数为偶数的多缸四冲程发动机使用。

附图说明

图1是本实用新型压缩释放式发动机缸内制动装置实施例在正常工作模式控制六缸四冲程发动机一对气缸时的结构示意图；

图2是图1所示实施例在发动机处于缸内制动模式的结构示意图；

图3是在开关电磁阀打开时图1所示实施例中的泵油装置仅受机油压力作用的工作状态参考图；

图4是在开关电磁阀打开后图1所示实施例中的泵油装置受到气缸B进气机构气门摇臂的推动向油缸装置泵油的工作状态参考图；

图5是在开关电磁阀关闭后图1所示实施例中的泵油装置的工作状态参考图；

图6是本实用新型压缩释放式发动机缸内制动装置实施例在控制六缸四冲程发动机所有气缸时的工作原理图；

图中，10a-排气门，11a-气门弹簧，12a-气门摇臂，13a-摇臂轴，14a-推杆，10b-进气门，11b-气门弹簧，12b-气门摇臂，13b-摇臂轴，14b-推杆，20-单向阀，30-开关电磁阀，40-油缸装置，41-缸体，42-油塞回位弹簧，43-油塞，44-集油腔，45-第一缸盖，46-油塞杆，47-缸体油孔，50-节流阀，60-油底壳，70-泵油装置，71-柱塞套，711-柱塞套泵油孔，712-柱塞套回油孔，72-柱塞，721-柱塞油孔，722-环形油槽，73-柱塞回位弹簧，74-柱塞油腔，75-限压阀，H-轴向间隙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

六缸四冲程发动机的工作顺序为1-5-3-6-2-4，即第1气缸与第6气缸相位相差360°曲轴转角，第2气缸与第5气缸相位相差360°曲轴转角，第3气缸与第4气缸相位相差360°曲轴转角。为了简明起见，将第1气缸简称为1缸，第2气缸简称为2缸，以此类推。

下面以1缸与6缸为例，当1缸活塞接近压缩上止点时，则6缸活塞接近进/排气上止点，这时1缸的进/排气门关闭，6缸的进气门开始开启，排气门接近关闭。

如图1和图2所示，一种压缩释放式发动机缸内制动装置，为便于说明，1缸记为气缸A，6缸记为气缸B。泵油装置70受控于气缸B的进气机构，向油缸装置40泵入发动机的机油进而驱动气缸A的排气机构的气门摇臂摆动，从而顶开气缸A的排气机构的排气门10a实现释放制动。

气缸A的排气机构的气门摇臂12a转动安装于摇臂轴13a，推杆14a和排气门10a分置于摇臂轴13a的两侧，当推杆14a在凸轮轴(未示出)的作用下从一侧推动气门摇臂12a绕摇臂轴13a摆动时，气门摇臂12a的另一侧则按压排气门10a，气门开启；当凸轮轴转过规定角度后，排气门10a在气门弹簧11a的作用下回位，气门关闭。

同理，气缸B的进气机构的气门摇臂12b转动安装于摇臂轴13b，推杆14b和进气门11b分置于摇臂轴13b的两侧，当推杆14b在凸轮轴(未示出)的作用下从一侧推动气门摇臂12b绕摇臂轴13b摆动时，气门摇臂12b的另一侧则按压进气门10b，气门开启；当凸轮轴转过规定角度后，进气门10b在气门弹簧11b的作用下回位，气门关闭。

油缸装置40包括缸体41、第一缸盖45、第二缸盖、油塞43、油塞杆46和回位弹簧42。

第一缸盖45和第二缸盖分别安装于缸体41的两端(本实施例中，第二缸盖与缸体41为一体设置，也可以是分体式结构)，油塞43设置于缸体41内，油塞杆46固定于油塞43(本实施例中，油塞杆46与油塞43为一体设置，也可以是分体式结构)，油塞杆46从第一缸盖45伸出并抵靠于气门摇臂12a的上部端面，该上部端面位于所述气缸A排气机构的排气摇臂的排气门侧。

在缸体41内，位于油塞43与第一缸盖45之间且被油塞杆46穿过的空腔记为有杆腔，位于油塞43与所述第二缸盖之间的空腔记为无杆腔，回位弹簧42套设于油塞杆46并设置于所述有杆腔内。

所述第二缸盖开设有缸体油孔47，缸体油孔47与所述无杆腔连通，缸体油孔47通过主油路与发动机机油油路连通，缸体油孔47通过油缸回油油路与发动机的油底壳60连通，所述主油路上设置有开关电磁阀30和单向阀20(本实施例中，开关电磁阀30是二位二通常闭式开关电磁阀)，所述油缸回油油路上设置有节流装置(本实施例中，所述节流装置是节流阀50，也可以节流孔等结构)。

本实用新型中，所述第二缸盖开设有一个集油腔44，集油腔44分别与所述无杆腔和缸体油孔47相通。设置集油腔44的目的是便于设置缸体油孔47，防止油塞43在位于缸体41端部时将缸体油孔47封闭。

本实用新型中，所述油塞杆46是阶梯轴，所述第一端盖45开设有与所述阶梯轴相适配的阶梯孔，当所述油塞43顶靠于无杆腔的端面时，所述阶梯轴的轴肩与所述阶梯孔的孔肩之间设置有轴向间隙H，轴向间隙H是油塞43的行程。

如图3～图5所示，泵油装置70包括柱塞套71、柱塞72和柱塞回位弹簧73，柱塞套71和柱塞72是偶件，柱塞套71具有第一端部和第二端部，柱塞72从第一端部伸出，柱塞回位弹簧73套设于柱塞72并夹压于所述第一端部与所述柱塞72之间，在柱塞套71内位于所述第二端部与柱塞72之间的空腔为柱塞油腔74，柱塞72开设有柱塞油孔721并在周面开设有环形油槽722，柱塞油孔连通环形油槽722和柱塞油腔74。所述第二端部开设有柱塞套泵油孔711，柱塞套泵油孔711与所述主油路连通，柱塞套泵油孔711与缸体油孔47连通，柱塞套71的侧壁开设有柱塞套回油孔712，柱塞套回油孔712与油底壳60之间设置有油泵回油油路，所述油泵回油油路设置有限压阀75。

如图2所示，当开关电磁阀30将所述主油路与所述发动机机油路连通时，柱塞72顶靠于所述气缸B进气机构的进气摇臂的进气门10b相对侧。

本实用新型中，柱塞套71的第一端部与柱塞套71可拆卸连接，所述第二端部与柱塞套71设为一体。也可以将柱塞套71的第二端部与柱塞套71设置成可拆卸连接，将所述第一端部与柱塞套71设为一体。

以下阐述本实用新型缸内制动的工作原理：

如图1和图5所示，在发动机处于正常工作模式时，断电关闭开关电磁阀30，油缸装置40的油塞43在油塞回位弹簧42的作用下，泵油装置70的柱塞72在柱塞回位弹簧73的作用下，停止于顶端。

如图2及图3所示，当发动机进入缸内制动模式时，通电开启开关电磁阀30，发动机机油通过主油路进入油缸装置40和泵油装置70的油腔，推动泵油装置70的柱塞72下端贴合气缸B进气机构的气门摇臂12b的上部端面，要想推动油缸装置40的油塞43驱动气缸A将排气门10a开启，需要克服气门弹簧11a以及油塞回位弹簧42的弹力，公知的，由于发动机机油压力较低，而气门弹簧11a的弹力较大，因此，此时的机油压力不足以将排气门10a开启。

在气缸A进入压缩冲程时，进/排气门关闭，气缸A内的被压缩气体对活塞产生反向的推力，产生制动功率，在其活塞接近上止点前，气缸B的进气机构的气门摇臂12b在凸轮轴(图中未示出)的作用下开始运动，推动泵油装置70的柱塞72上行(如图4所示)，压缩油腔中的机油并传递到油缸装置40的油腔，推动油缸装置40的油塞43下行，开启气缸A的排气门10a。

泵油装置70的柱塞72继续上行到设定的行程后，油腔通过柱塞72中的柱塞油孔721、环形油槽722和柱塞套回油孔712以及油泵回油油路中的限压阀75连通油底壳60，柱塞油腔74中油压泄压，柱塞72继续上行，将不对柱塞油腔74中机油加压。油缸装置40油塞43在油塞回位弹簧42和气缸A的气门弹簧11a的共同作用下上行，气缸A的排气门10a关闭，结束释放压力。

经过一定的曲轴转角后，气缸B的进气门10b关闭，气门摇臂12b复位，泵油装置70的柱塞72在柱塞回位弹簧73的作用下，回复到图2或图3的的位置，完成一个工作循环。

基于同样的原理，1缸的进气机构与6缸的排气机构、2缸的排气机构与5缸的进气机构、2缸的进气机构与5气缸的排气机构、3缸的排气机构与4缸的进气机构以及3缸的进气机构与4气缸的排气机构也可以组成制动装置，在此不做赘述。在这样的配置中，如图6所示，每一个气缸的进气机构均配置一个所述泵油装置，每一个气缸的排气机构均配置一个所述油缸装置，每一个所述气缸装置的缸体油孔均通过一个所述主油路与发动机的机油路连通，所述这些主油路共用同一个所述开关电磁阀30，而每一个所述主油路中各有一个单向阀20。本实用新型的构思还可以推广到缸数为偶数的多缸四冲程发动机，所述发动机可以包括若干对气缸，只要每一对气缸中的两个气缸的相位差为360°曲轴转角即可。

本实用新型展示了凸轮轴下置结构的排气制动方案，对于凸轮轴顶置结构的发动机，也可参照实现。

本实用新型不局限于上述实施例，一切基于本实用新型的构思、原理、结构及方法所做出的种种改进，都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种压缩释放式发动机缸内制动装置，包括：

所述发动机是气缸数为偶数的多缸四冲程发动机，所述发动机包括若干对气缸，每一对气缸中的两个气缸分别记为气缸A和气缸B，两者的相位差为360°曲轴转角；其特征在于，所述制动装置还包括

油缸装置，驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动进而开启排气门；

所述油缸装置包括缸体、第一缸盖、第二缸盖、油塞、油塞杆和回位弹簧；所述第一缸盖和所述第二缸盖分别安装于所述缸体的两端，所述油塞设置于所述缸体内，所述油塞杆固定于所述油塞，所述油塞杆从所述第一缸盖伸出并抵靠于所述气门摇臂的上部端面；在所述缸体内，位于所述油塞与所述第一缸盖之间且被所述油塞杆穿过的空腔记为有杆腔，位于所述油塞与所述第二缸盖之间的空腔记为无杆腔，所述回位弹簧套设于所述油塞杆并设置于所述有杆腔内；所述第二缸盖开设有缸体油孔，所述缸体油孔与所述无杆腔连通，所述缸体油孔通过主油路与所述发动机的机油路连通，所述缸体油孔通过油缸回油油路与所述发动机的油底壳连通，所述主油路上设置有开关电磁阀和单向阀，所述油缸回油油路上设置有节流装置；

泵油装置，受控于气缸B的进气机构向所述油缸装置泵入发动机的机油进而驱动所述气缸A的排气机构的气门摇臂摆动；

所述泵油装置包括柱塞套、柱塞和柱塞回位弹簧，所述柱塞套和所述柱塞是偶件，所述柱塞套具有第一端部和第二端部，所述柱塞从所述第一端部伸出，所述柱塞回位弹簧套设于所述柱塞并夹压于所述第一端部与所述柱塞之间，在所述柱塞套内位于所述第二端部与所述柱塞之间的空腔为柱塞油腔，所述柱塞开设有柱塞油孔并在周面开设有环形油槽，所述柱塞油孔连通所述环形油槽和所述柱塞油腔；所述第二端部开设有柱塞套泵油孔，所述柱塞套泵油孔与所述主油路连通，所述柱塞套泵油孔与所述缸体油孔连通，所述柱塞套的侧壁开设有柱塞套回油孔，所述柱塞套回油孔与所述油底壳之间设置有油泵回油油路，所述油泵回油油路设置有限压阀。

2.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述油塞杆顶靠于所述气缸A排气机构的气门摇臂的排气门侧，当所述开关电磁阀将所述主油路与所述发动机机油路连通时，所述柱塞顶靠于所述气缸B进气机构的气门摇臂的进气门相对侧。

3.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述油塞杆是阶梯轴，所述第一端盖开设有与所述阶梯轴相适配的阶梯孔，当所述油塞顶靠于无杆腔的端面时，所述阶梯轴的轴肩与所述阶梯孔的孔肩之间设置有轴向间隙。

4.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述第二缸盖开设有一个集油腔，所述集油腔分别与所述无杆腔和所述缸体油孔相通。

5.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述第二缸盖与所述缸体设为一体。

6.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述油塞杆与所述油塞设为一体。

7.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述节流装置是节流阀。

8.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述开关电磁阀是二位二通常闭式开关电磁阀。

9.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述柱塞套的第一端部与所述柱塞套可拆卸连接，所述第二端部与所述柱塞套设为一体，或者所述柱塞套的第二端部与所述柱塞套可拆卸连接，所述第一端部与所述柱塞套设为一体。

10.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，所述气缸A的进气机构配置有所述泵油装置，所述气缸B的排气机构配置有所述油缸装置，每一个所述气缸装置的缸体油孔均通过一个所述主油路与所述发动机的机油路连通，所述这些主油路共用同一个所述开关电磁阀。

11.如权利要求1所述的压缩释放式发动机缸内制动装置，其特征在于，每一个气缸的进气机构均配置一个所述泵油装置，每一个气缸的排气机构均配置一个所述油缸装置，每一个所述气缸装置的缸体油孔均通过一个所述主油路与所述发动机的机油路连通，所述这些主油路共用同一个所述开关电磁阀。

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