CN115355071A - 一种发动机缸内制动机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机缸内制动技术领域，特别涉及一种发动机缸内制动机构及方法，现有液压式制动由于液压系统本身的属性而存在诸多缺陷，本发明通过滑销与活塞配合实现机械式刚性连接制动，制动反应快，可靠性好，不受油温、油压和空气含量等影响；具体通过如下方案实现：包括摇臂，可绕其自身配置的摇臂轴摆动，一端为动力输入端，另一端为动力输出端，在动力输出端设有滑销腔和活塞腔；活塞，与所述活塞腔滑动配合，保持与气门顶杆接触并顶推其运动；滑销，与所述滑销腔滑动配合，通过所述滑销运动以实现其与所述活塞顶端的接触或脱离。

Description

一种发动机缸内制动机构及方法

技术领域

本发明涉及发动机缸内制动技术领域，特别涉及一种发动机缸内制动机构及方法。

背景技术

车辆在下长坡时，减档利用发动机缸内制动可以减少使用刹车，能够避免长时间踩刹车引起刹车片发热，导致刹车失灵的问题。缸内制动是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。主要原理是：1、松开油门后，在压缩冲程阶段活塞处于上极点附近位置时排气门瞬间打开，释放掉高压气体；2、关掉排气门，气缸内有很少气体，这在爆炸（膨胀）阶段活塞从上极点转向下运行时，气缸处于负压状态；3、气体会阻止活塞下行，活塞相当于抽真空，产生对曲轴反方向的转矩作用，从而产生制动作用。

现有发动机缸内制动器为液压式，正常工作时，控制电磁阀处于关闭状态，制动活塞长度短，接触不到气门顶杆，制动不起作用。在制动工作模式下，控制电磁阀打开，制动活塞在油压的作用下伸长，推动气门顶杆进一步推动气门开启实现制动功能。

但这种制动方式存在缺点：（1）力与液压变形之间的恶性循环：“制动力增大-液压变形增大-制动阀升程减少-制动力更大”；（2）中低转速制动功率低，制动气门开得太早、太高；（3）固有频率低，制动阀系谐振，使制动载荷波动超载，引起疲劳失效；（4）泄露、油温、油压和空气含量等影响制动。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机缸内制动机构及方法，以解决现有液压式发动机缸内制动存在的上述问题。为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来解决：

第一方面，本发明提供了一种发动机缸内制动机构，包括：

摇臂，可绕其自身配置的摇臂轴摆动，一端为动力输入端，另一端为动力输出端，在动力输出端设有滑销腔和活塞腔；

活塞，与所述活塞腔滑动配合，保持与气门顶杆接触并顶推其运动；

滑销，与所述滑销腔滑动配合，通过所述滑销运动以实现其与所述活塞顶端的接触或脱离。

作为进一步的技术方案所述滑销腔位于所述活塞腔上方且两者垂直布置，所述滑销腔设有接触段，所述活塞腔对准所述接触段并在此连通。

作为进一步的技术方案所述滑销腔还设有限位段和脱离段，分设在所述接触段两侧，所述限位段设有与所述滑销连接的第一回位弹簧，所述脱离段连通有制动油路。

作为进一步的技术方案所述限位段设有滑销限位螺钉，所述第一回位弹簧安装其上。

作为进一步的技术方案所述活塞上端设有与其导向面垂直且与所述滑销配合的圆弧槽。

作为进一步的技术方案所述活塞腰部设有导向槽，所述活塞腔设有活塞限位螺钉，所述导向槽与所述活塞限位螺钉配合导向。

作为进一步的技术方案所述活塞腔配置有润滑油路。

作为进一步的技术方案所述活塞和所述气门顶杆之间设有用于调整气门间隙的垫块。

作为进一步的技术方案在所述摇臂的动力输入端设有与凸轮轴配合的滚轮，以及保持所述滚轮与凸轮轴接触的第二回位弹簧。

第二方面，本发明提供了根据如第一方面所述一种发动机缸内制动机构的制动方法，包括以下步骤：

准备制动时，滑销腔内的滑销运动，与活塞顶端接触，活塞与摇臂同步动作，能够驱动排气门运动，达到制动状态；

滑销腔内的滑销往活塞顶端一侧运动，与其脱离接触，摇臂与活塞之间空动，不能驱动排气门运动，制动状态解除。

上述本发明的有益效果如下：

（1）本发明滑销腔内的滑销运动，与活塞顶端接触，活塞与摇臂同步动作，能够驱动排气门运动，从而可以达到制动状态；滑销腔内的滑销往活塞顶端一侧运动，与其脱离接触，摇臂与活塞之间空动，不能驱动排气门运动，从而可以解除制动状态。

（2）本发明采用机械刚性连接结构实现缸内制动，不存在液压受力变形、液力延迟等液压系统固有的问题，相比于液压式制动结构，机械刚性连接结构制动反应快，可靠性好，不受油温、油压和空气含量等影响。

（3）本发明滑销腔设有接触段以及分设其两侧的限位段、脱离段，活塞腔对准接触段并在此连通，活塞可在该段实现与滑销腔的接触，脱离段为脱离接触提供了空间和条件。另外，滑销在脱离段内液压油的作用下移动到活塞上方，使摇臂和活塞之间实现刚性接触，也能在限位段内第一回位弹簧的作用下回到原位，使摇臂和活塞之间实现空动。

（4）本发明活塞上加工有与滑销相配的圆弧槽，保证了活塞与滑销刚性接触时的接触面积，减少接触应力。活塞上还加工有与活塞限位螺钉相配合的导向槽，起到对活塞限位和导向的作用。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。还应当理解，这些附图是为了简化和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。现在将通过使用附图以附加的特征和细节来描述和解释本发明，其中：

图1示出了本发明实施例中制动机构制动状态示意图；

图2示出了本发明实施例中制动机构非制动状态示意图；

图3示出了本发明实施例中活塞结构示意图；

图4示出了本发明实施例中滑销结构示意图。

图中：1、排气门；2、气门顶杆；3、垫块；4、活塞；41、导向槽；42、圆弧槽；5、活塞限位螺钉；6、滑销限位螺钉；7、第一回位弹簧；8、滑销；81、导向锥面；82、弹簧定位凹槽；9、摇臂；10、制动油路；11、弹簧支座；12、第二回位弹簧；13、滚轮；14、滚轮销；15、凸轮轴；16、滑动轴承；17、摇臂轴；18、润滑油路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明典型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种发动机缸内制动机构，包括摇臂9、设于滑销腔内的滑销8以及设于活塞腔内的活塞4。

摇臂9绕摇臂轴17摆动，摇臂轴17固定设置，轴上加工有制动油路10和润滑油路18，摇臂9孔装有滑动轴承16，然后套装在摇臂轴17。以摇臂轴17为分界点，摇臂9一端为动力输入端，另一端为动力输出端。

在摇臂9的动力输入端设有与凸轮轴15配合的滚轮13，以及保持滚轮13与凸轮轴15接触的第二回位弹簧12。凸轮轴15驱动滚轮13，滚轮13驱动滚轮销14，进而滚轮销14驱动摇臂9实现摆动。第二回位弹簧12安装在弹簧支座11上，弹簧支座11可固定在摇臂轴17上，与第二回位弹簧12一起，保证运转过程中摇臂9与凸轮轴15始终保持接触不脱开。

在动力输出端设有滑销腔和活塞腔。活塞4与活塞腔滑动配合，保持与气门顶杆2接触并顶推其运动；滑销8与滑销腔滑动配合，通过滑销8运动以实现其与活塞4顶端的接触或脱离。

滑销腔内的滑销8运动，与活塞4顶端接触，活塞4与摇臂9同步动作，能够驱动排气门1运动，从而可以达到制动状态；滑销腔内的滑销8往活塞4顶端一侧运动，与其脱离接触，摇臂9与活塞4之间空动，不能驱动排气门1运动，从而可以解除制动状态。

液压式制动结构存在问题有：力与液压变形之间的恶性循环；中低转速制动功率低-制动气门开得太早、太高（因为液力延迟影响，中低速时液力延迟角要比高速小，所以气门开得早。同时中低速气门开启持续期长，所以不需要气门开启太高）；固有频率低，易引起疲劳失效；泄露、油温、油压和空气含量等影响制动。这些问题的存在和液压系统自身的属性有关。

本实施例采用机械刚性连接结构实现缸内制动，不存在液压受力变形、液力延迟等液压系统固有的问题，相比于液压式制动结构，机械刚性连接结构制动反应快，可靠性好，不受油温、油压和空气含量等影响。

本实施例中，滑销腔位于活塞腔上方且两者垂直布置，如图1和图2的图示方向，滑销腔横向布置，活塞腔为纵向布置，并在设定位置连通，保证活塞4顶端与滑销8接触。

滑销腔设有接触段以及限位段、脱离段，限位段、脱离段分设在接触段两侧，限位段设有与滑销8连接的第一回位弹簧7，脱离段连通有制动油路10。制动油路10始终与滑销腔的脱离段保持连通，当控制电磁阀将制动油路10接通后，滑销8在油压的作用下克服第一回位弹簧7的作用力左移，直到接触限位段设置的滑销限位螺钉6为止，这时整个制动机构工作在制动状态，当凸轮轴15驱动滚轮13，滚轮13驱动滚轮销14，滚轮销14驱动摇臂9摆动时，摇臂9和滑销8、活塞4、垫块3、气门顶杆2和排气门1全部刚性接触，一起运动，实现制动功能，如图1所示。

当控制电磁阀切断制动油路10后，如图2所示，滑销8在第一回位弹簧7的作用下回位，与活塞4脱离接触，这时摇臂9与活塞4之间空动，不能驱动排气门1运动，制动状态解除。

滑销腔设有接触段以及分设其两侧的限位段、脱离段，活塞腔对准接触段并在此连通，活塞4可在该段实现与滑销腔的接触，脱离段为脱离接触提供了空间和条件。另外，滑销8在脱离段内液压油的作用下移动到活塞4上方，使摇臂9和活塞4之间实现刚性接触。也能在限位段内第一回位弹簧7的作用下回到原位，使摇臂9和活塞4之间实现空动。

本实施例中，如图3和图4所示，活塞4和滑销8整体上呈圆柱结构，为了预制匹配，活塞腔和滑销腔也均设置为孔结构，具有实现良好的配合关系，由于滑销腔内部要充入液压油，因此滑销8和滑销腔为密封配合。

滑销8上加工有弹簧定位凹槽82和导向锥面81。第一回位弹簧7一端安装在滑销限位螺钉6上，另一端安装在弹簧定位凹槽82内。

运动过程中摇臂轴17上的制动油路10始终与滑销腔连通，润滑油路18始终与摇臂9上的润滑油路18连通，用于活塞4的润滑。

活塞4上端设有与其导向面垂直且与滑销8配合的圆弧槽42。圆弧槽42的圆弧半径要略大于滑销8的半径，保证滑销8能在圆弧槽42中顺利滑动。同时设置了圆弧槽42可以增加活塞4与滑销8刚性接触时的接触面积，减少接触应力。

活塞4腰部布置有导向槽41，活塞腔设有活塞限位螺钉5，导向槽41与活塞限位螺钉5配合导向，保证运动过程中活塞4上圆弧槽42的方向始终与摇臂9上滑销腔的方向一致。

活塞4和气门顶杆2之间设有用于调整气门间隙的垫块3，垫块3按高度进行分级，根据实际需要选用。

实施例2

本实施例提供了根据如实施例1所述一种发动机缸内制动机构的制动方法，包括以下步骤：

准备制动时，控制电磁阀将制动油路10接通，滑销8在油压的作用下克服第一回位弹簧7的作用力左移，直到接触限位段设置的滑销限位螺钉6为止，此时滑销8与活塞4顶端接触，这时整个制动机构工作在制动状态，当凸轮轴15驱动滚轮13，滚轮13驱动滚轮销14，滚轮销14驱动摇臂9摆动时，摇臂9和滑销8、活塞4、垫块3、气门顶杆2和排气门1全部刚性接触，一起运动，实现制动功能，如图1所示。

当控制电磁阀切断制动油路10后，如图2所示，滑销8在第一回位弹簧7的作用下回位，与活塞4脱离接触，这时摇臂9与活塞4之间空动，不能驱动排气门1运动，制动状态解除。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种发动机缸内制动机构，包括摇臂(9)，可绕其自身配置的摇臂轴摆动，一端为动力输入端，另一端为动力输出端，其特征在于：所述摇臂(9)在动力输出端设有滑销腔和活塞腔；还包括：

活塞(4)，与所述活塞腔滑动配合，保持与气门顶杆(2)接触并顶推其运动；

滑销(8)，与所述滑销腔滑动配合，通过所述滑销(8)运动以实现其与所述活塞(4)顶端的接触或脱离。

2.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述滑销腔位于所述活塞腔上方且两者垂直布置，所述滑销腔设有接触段，所述活塞腔对准所述接触段并在此连通。

3.如权利要求2所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述滑销腔还设有限位段和脱离段，分设在所述接触段两侧，所述限位段设有与所述滑销(8)连接的第一回位弹簧(7)，所述脱离段连通有制动油路(10)。

4.如权利要求3所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述限位段设有滑销限位螺钉(6)，所述第一回位弹簧(7)安装其上。

5.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞(4)上端设有与其导向面垂直且与所述滑销(8)配合的圆弧槽(42)。

6.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞(4)腰部设有导向槽(41)，所述活塞腔设有活塞限位螺钉(5)，所述导向槽(41)与所述活塞限位螺钉(5)配合导向。

7.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞腔配置有润滑油路(18)。

8.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，所述活塞(4)和所述气门顶杆(2)之间设有用于调整气门间隙的垫块(3)。

9.如权利要求1所述的一种发动机缸内制动机构，其特征在于，在所述摇臂(9)的动力输入端设有与凸轮轴(15)配合的滚轮(13)，以及保持所述滚轮(13)与所述凸轮轴(15)接触的第二回位弹簧(12)。

10.根据如权利要求1-9任一项所述一种发动机缸内制动机构的制动方法，其特征在于，包括以下步骤：

准备制动时，滑销腔内的滑销(8)运动，与活塞(4)顶端接触，活塞(4)与摇臂(9)同步动作，能够驱动排气门(1)运动，达到制动状态；

滑销腔内的滑销(8)往活塞(4)顶端一侧运动，与其脱离接触，摇臂(9)与活塞(4)之间空动，不能驱动排气门(1)运动，制动状态解除。

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