一种凸轮驱动式发动机制动装置及其制动方法与流程

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机的排气制动装置，特别是一种凸轮驱动式发动机制动装置及其制动方法。

背景技术：

20世纪60年代以来，卡车运输业得到巨大的发展，今天的卡车负载更重、车速更高，为了降低对燃油的消耗，传动系统的摩擦阻力已经进一步减少，寄生阻力也得到了进一步的降低；同时车辆造型更符合空气动力学，这使得车辆的自然减速能力不断下降。作为车辆主动安全的制动性能应该同时被升级改造，因此利用补充制动系统来增强车辆的控制能力，已经变得刻不容缓了。

在现有技术中，发动机制动，是指抬起油门踏板，但不踏下离合器，利用发动机的压缩行程产生的压缩阻力、内摩擦力和进排气阻力对驱动轮形成制动作用。在此过程中，燃油被切断，发动机活塞在汽车惯性作用下继续上下运行，当运行至压缩行程时，空气被压缩，此时汽车的动能转化为压缩空气的热力学能，在压缩行程结束时打开排气门，让吸收了能量的空气排出，车辆运行速度降低，即实现发动机制动。

美国康明斯(cummins)提出了液压式发动机制动器，并在1965年被披露(美国专利号3220392)。这是发动机制动装置的一个先例。该技术中，发动机制动器通过液压传动将机械输入传递到要打开的排气门。液压回路上通常包括在主活塞孔内往复运动的主活塞，该往复运动来自于发动机的机械输入，如喷油摇臂的摇动，主活塞的运动通过液压方式传递给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阀动。此类发动机制动系统为顶置在发动机上的附件。为了安装此类装置，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此额外增加了发动机的高度、重量及成本。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种凸轮驱动式发动机制动装置及其制动方法，能够提高发动机排气制动时的效率。

本发明的这种凸轮驱动式发动机制动装置，包括摇臂体、气门驱动机构、液压执行机构和间隙控制机构。

所述摇臂体上安装有气门驱动机构、液压执行机构和间隙控制机构；摇臂体通过中间的通孔安装在发动机摇臂轴上，其内部开有液压油道，油道一端连接液压缸，另一端外接发动机制动控制供油机构；摇臂体前后两端分别安装间隙控制机构和气门驱动机构，内部开有液压缸，用来安装液压执行机构；摇臂体以中间为支承前后摆动。

所述气门驱动机构安装在摇臂体后端，其包括间隙调节螺母、间隙调节螺栓和凹球；间隙调节螺母和间隙调节螺栓用来调整气门驱动间隙；凹球与气门杆连接，驱动排气气门开闭。

所述间隙控制机构安装在摇臂体前端，其包括摆臂、滚子、滚子偏心轴和管子轴芯；摆臂为凸轮结构，其基圆与滚子、滚子偏心轴圆弧同心，摆臂凸台端开有一定深度的凹槽；与滚子偏心轴偏心配合的滚子轴芯用来连接间隙控制机构与摇臂体；滚子端面与发动机凸轮直接接触，作为本发明动力输入接触源。

所述液压执行机构包括阀芯、挡环、卡簧、螺旋弹簧和销；阀芯前端通过销与摆臂凹槽连接，后端与螺旋弹簧接触；螺旋弹簧与阀芯同轴线，套在阀芯外面，一端与阀芯后端接触，另一端与挡环接触，挡环又由卡簧将螺旋弹簧束缚在摇臂体液压缸内，从而进一步约束阀芯的轴向运动。

本发明的工作原理是：当发动机从正常工作模式切换至发动机制动模式时，发动机制动控制供油机构通过摇臂体内的液压油道供油；液压油进入摇臂体内液压缸，油压作用在阀芯上，克服螺旋弹簧的弹力，推动摆臂转动；由于间隙控制机构的偏心结构，滚子端面与发动机凸轮的间隙随着摆臂带动滚子偏心轴的转动而减小；经过设计的发动机凸轮在常规凸轮结构上加上了一个小凸台，在滚子端面与发动机凸轮间隙减小后，小凸台在发动机凸轮正常接触滚子端面，即发动机活塞在压缩行程接近终了前，与滚子端面接触，使得摇臂体被顶起并向气门驱动机构方向摆动，从而驱动排气门开启，使压缩空气被排出，汽车行驶的动能被压缩转变成空气的热力学能，最终排放到大气中；由于发动机活塞在此过程中做了负功，从而实现了发动机的制动。当不需要发动机制动，即发动机处于正常工作模式时，发动机制动控制供油机构关闭并泄油，阀芯在螺旋弹簧回位作用下，带动摆臂转回正常位置，进一步，滚子端面与发动机凸轮间隙增大，发动机凸轮小凸台接触不到滚子端面，使其只能按正常模式驱动摇臂体，推动气门工作。

本发明和已有技术相比较，有益效果主要有以下方面：

(1)本发明间隙控制机构中，通过滚子偏心轴和与摇臂体相连的滚子轴芯不同心的特点，实现偏心工作，即当摆臂带动滚子偏心轴转动时，与摆臂基圆和滚子偏心轴同心的滚子就会相对滚子轴芯圆心转动，使得滚子端面与发动机凸轮接触面间隙发生改变。

(2)本发明没有采用复杂的液压驱动结构，而是直接通过液压油的注入与卸载驱动，简化了设计，降低了成本，减少了机构反应时间。

附图说明

图1是本发明装置整体轴测图。

图2是本发明装置整体侧视全剖图。

图3是本发明液压执行机构局部放大图。

图4是本发明发动机正常工作模式示意图。

图5是本发明发动机制动模式示意图。

图6是本发明间隙控制机构爆炸图。

其中，1-摇臂体、2-气门驱动机构、3-液压执行机构、4-间隙控制机构、5-间隙调节螺母、6-间隙调节螺栓、7-凹球、8-液压油道、9-滚子偏心轴、10-滚子、11-滚子轴芯、12-摆臂、13-阀芯、14-销、15-卡簧、16-螺旋弹簧、17-挡环、18-发动机凸轮、19-液压缸。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例目的，不是旨在于限制本发明。

参阅图1所示，本发明提供的一种凸轮驱动式发动机制动装置，包括摇臂体1、气门驱动机构2、液压执行机构3及间隙控制机构4，本发明采用组合式结构，便于装拆。

如附1、附图2、附图5所示，所述气门驱动机构2安装在所述摇臂体1后端，所述间隙控制机构4安装在摇臂体1前端；摇臂体1以中间为支承安装在发动机摇臂轴上，其内部开有液压油道8，油道一端连接液压缸19，另一端外接发动机制动控制供油机构；其上端开有液压缸，用来安装液压执行机构3；摇臂体1以中间为支承前后摆动。

如附图2所示，所述气门驱动机构2安装在所述摇臂体1后端，其包括间隙调节螺母5、间隙调节螺栓6和凹球7；间隙调节螺母5和间隙调节螺栓6用来调整气门驱动间隙；凹球7与气门杆连接，驱动排气气门开闭。

如附图2、附图4、附图6所示，所述间隙控制机构4安装在所述摇臂体1前端，其包括滚子偏心轴9、滚子10、滚子轴芯11和摆臂12；摆臂12为凸轮结构，其基圆与滚子10、滚子偏心轴9圆弧同心，摆臂12凸台端开有一定深度的凹槽；与滚子偏心轴9偏心配合的滚子轴芯11用来连接间隙控制机构4与摇臂体1；滚子10端面与发动机凸轮18直接接触，作为本发明动力输入接触源。

如附图2、附图3、附图5所示，所述液压执行机构3包括阀芯13、销14、卡簧15、螺旋弹簧16和挡环17；阀芯13前端通过销14与摆臂12凹槽连接，后端与螺旋弹簧16接触；螺旋弹簧16与阀芯13同轴线，套在阀芯13外，一端与阀芯13后端接触，另一端与挡环17接触，挡环17又由卡簧15将螺旋弹簧16束缚在摇臂体1液压缸19内，从而进一步约束阀芯13的轴向运动。

本发明的工作过程如下：

如附图2、附图4、附图5、附图6所示，所述摇臂体1上安装有气门驱动机构2、液压执行机构3及间隙控制机构4，发动机进入制动模式时，汽车车轮动能经过传动系传递到发动机，转移到活塞往复运动的机械能；当活塞进入压缩空气行程时，活塞对空气做负功，机械能被转化为压缩空气的热力学能；此时，液压油通过发动机制动控制供油机构控制，经过液压油道8进入摇臂体1内的液压缸，推动阀芯13向外做轴向运动，进一步推动摆臂12转动；间隙控制机构4中滚子偏心轴9、滚子10与及滚子轴心11之间存在的偏心结构使得滚子10端面与发动机凸轮18接触间隙减小；当在特殊位置加工有小凸台的发动机凸轮18的小凸台20接触到滚子10端面时，摇臂体1被顶起，并由间隙控制机构4侧向气门驱动机构2侧转过角度φ，气门驱动机构2驱动发动机排气气门开启，压缩空气被释放，热力学能被转移到大气中，从而实现了发动机对汽车的制动。

如附图3所示，当发动机处于正常工作模式时，发动机制动控制供油机构关闭泄油，阀芯13在螺旋弹簧16回位作用下，带动摆臂12转回正常位置，进一步，滚子10端面与发动机凸轮18间隙增大，发动机凸轮18的小凸台20与滚子10端面最小距离为δ，使其只能按正常模式驱动摇臂体1，推动排气气门正常排气。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。