一种电磁控制式发动机制动装置的制作方法

本发明所应用在中重型柴油及天然气发动机上，具体涉及一种电磁控制式发动机制动装置。

背景技术：

我国山脉众多，山区面积广大，约占国土总面积的69%，重型货车在山区长下坡路段，驾驶员频繁使用行车制动，在短时间内行车制动器可以吸收较大能量，但随着制动时间的增加，制动鼓与制动蹄片之间的摩擦副表面温度升高，摩擦系数降低，最终造成制动效能下降甚至制动失灵的危险状况，引起重大交通事故。为了提高重型商用汽车的行驶安全性，需要在行车制动的基础之上增加辅助制动系统，以保证车辆在下坡过程中具有持续不变的制动力。

车用辅助制动系统主要分为两类：缓速器和发动机制动系统。发动机制动系统由于其结构简单、安装方便、价格低廉等优点得到广泛应用。

发动机制动技术是指汽车行驶过程中驾驶员抬起加速踏板，松开离合器，利用发动机压缩行程中所产生的压缩阻力，以及进排气阻力和摩擦力对驱动轮所形成的制动力作用，使之对汽车进行制动。发动机制动技术分为压缩式发动机制动、泄气式发动机制动和部分泄气式发动机制动三种。压缩式发动机制动是在压缩上止点附近开启排气门或辅助气门；泄气式发动机制动是在整个发动机循环开启排气门；部分泄气式发动机制动是在发动机循环的大部分冲程开启排气门。发动机制动技术的应用有效地减少行车制动器的使用频率，整车在下长坡、崎岖山路等陡峭路面时，使用发动机制动，可以避免因长时间使用制动器，导致制动器摩擦片的温度升高，使制动力下降，甚至失去作用。

发动机制动装置能够提供一个或是多个辅助气门升程，用于实现发动机制动功能。目前已有多个发明专利涉及此项技术的应用，主要技术是在凸轮主升程外包含额外一个或几个辅助升程，也可增加一个专门用于制动的凸轮，根据发动机工作的需要，发动机制动装置使辅助升程起作用（实现发动机制动功能）或使其不工作。

专利cn200980158946.8为雅各布斯车辆系统公司申请的专用的摇臂型发动机制动器，该发明公开了一种驱动发动机排气门的系统，所述系统包括摇臂轴，其具有控制流体供给通路，以及排气摇臂，其可枢转地安装在摇臂轴上。发动机制动摇臂可具有：中央开口，将中央开口与控制阀连接的液压通路，以及将控制阀与作动活塞组件连接的流体通路。专利cn201080019296.1为雅各布斯车辆系统公司申请的用于发动机制动和排气提前开启的空动可变气门致动系统，所述系统可以包括第一凸轮，所述第一凸轮具有压缩释放凸起部分和提前排气门开启凸起部分，所述提前排气门开启凸起部分连接到具有第一摇臂的液压空动系统上。液压方式致动的活塞可以从所述液压空动系统有选择地延伸，以上所述排气门提供压缩释放致动或提前排气门开启致动。液压方式致动的活塞可以作为主-从活塞回路中的从动活塞设置在固定的壳体中，或者，替代地，作为液压活塞可滑动地布置在摇臂中；专利cn200910140026.5为德国曼商用车辆股份公司申请的带有气门辅助控制单元的发动机制动装置和用于发动机制动的方法，所述制动装置的排气气门借助于一包括一液压气门辅助控制单元的机械的连接机构与凸轮轴相连接。液压气门辅助控制单元将排气气门保持在暂时打开的位置上。液压气门辅助控制单元可借助于一相对于内燃机的主油回路附加设置的辅助油回路接通和切断。

以上所述发动机制动专利都是以发动机机油作为传递气门运动规律的介质，制动气门的运动规律很大程度上依赖于机油的一些特性，如机油含气率过高时，制动气门升程会损失，从而影响制动性能。另外，当机油温度过低，机油粘度过高时，也会影响发动机制动的正常工作。因此，以上发动机制动技术都要求机油温度高于某个限值（如40℃）时，发动机制动才能介入，因此这样也会限值发动机制动的使用工况。再如采用机油驱动的发动机制动，发动机制动介入与退出的时间普遍较长（＞0.4s），这样对发动机制动与点火状态的转换过程产生影响，导致发动机瞬态转换过程不稳定。

技术实现要素：

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种电磁控制式发动机制动装置。

本发明所采用的技术方案：一种电磁控制式发动机制动装置，包括

摇臂轴；

凸轮轴，与摇臂轴平行，并具有相邻布置的第一凸轮和第二凸轮；

排气摇臂，可旋转地安装在摇臂轴上，其后端与第一凸轮相对应；

辅助摇臂，可旋转地安装在摇臂轴上，并与排气摇臂相邻近，其后端与第二凸轮相对应；

气门桥，横设在第一排气门与第二排气门上，并与排气摇臂前端固定连接，能将排气摇臂压到与第一凸轮接触；

第一弹性件，能将辅助摇臂压到与第二凸轮接触；

滑销，设置在气门桥内，所述滑销一端与第一排气门接触，另一端穿出气门桥；

动作机构，设置在辅助摇臂前端与滑销相对应；

电磁控制器，驱动连接动作机构；

所述辅助摇臂前端设有底部开口的安装槽以及横向设置并贯穿安装槽的安装孔；

所述动作机构还包括套筒、凸轮杆、顶杆、第二弹性件；

所述套筒固定安装在安装槽内，其下端形成有相互垂直的第一凹槽与第二凹槽；

所述凸轮杆设置在安装孔内，且凸轮杆设置在第一凹槽内，所述凸轮杆外圈对应第二凹槽的位置至少形成有一个凸起；

所述顶杆可上下滑移地设置在安装槽内，且其下端伸出安装槽，与滑销相对应；

所述第二弹性件驱使顶杆向上滑移，使顶杆、凸轮杆、套筒始终保持接触；

所述电磁控制器驱动连接凸轮杆，能驱动凸轮杆旋转；

所述顶杆具有与滑销保持一定间隙的第一位置，以及凸轮杆的凸起与顶杆接触时与滑销保持接触的第二位置。

所述安装槽顶部设有螺纹孔，所述螺纹孔与安装槽同轴设置；

所述螺纹孔内设有调节螺栓，所述调节螺栓底部与套筒顶部相抵，顶部向外凸出，并设置有锁紧螺母，通过锁紧螺母锁紧固定。

所述安装槽靠近底部的位置设有卡槽，所述卡槽内设有卡簧；所述顶杆呈“t”型结构，所述第二弹性件采用弹簧，所述第二弹性件套设在顶杆上，其两端分别与顶杆和卡簧相抵。

所述辅助摇臂的中部位置形成有空腔，所述空腔内固定安装有安装座，所述安装座上形成有环形槽；

所述电磁控制器固定安装在安装座上，其输出轴穿过安装座设置，所述电磁控制器上表面与环形槽相适配，下表面放置在摇臂轴上。

所述电磁控制器的输出轴上连接有套管，所述套管端部形成有第一直线凹槽；

所述凸轮杆一端形成有第二直线凹槽；

所述凸轮杆与套管之间设有滑块，所述滑块两端形成有相互垂直直线凸台，两个直线凸台分别与第一直线凹槽、第二直线凹槽相配合。

所述辅助摇臂后端向侧边设有一个限位凸台；所述第一弹性件采用板簧，其一端固定按在摇臂轴上，另一端压在限位凸台上，使辅助摇臂一直与第二凸轮接触。

所述排气摇臂后端设有第一滚轮，所述第一滚轮与第一凸轮接触；所述辅助摇臂后端设有第二滚轮，所述第二滚轮与第二凸轮接触。

所述第二凸轮包括基圆以及一个或者多个桃子；所述桃子包括一个制动桃子以及一个egr桃子或者bgr桃子。

所述排气摇臂前端固定连接有调整螺栓，所述调整螺栓下端通过象角与气门桥连接；所述调整螺栓上端从排气摇臂前端的顶部突出，并通过固定螺母锁紧固定。

上述电磁控制式发动机制动装置的工作过程：

当发动机正常工作时，电磁控制器关闭，凸轮杆的凸起不与顶杆顶部接触，顶杆在第二弹性件的作用下处于第一位置，与滑销保持一定间隙，对第一排气门不起作用；

当电磁控制式发动机制动装置工作时，电磁控制器开启，并驱动凸轮杆旋转一定角度，使凸轮杆的凸起与顶杆顶部接触，从而驱动顶杆克服第二弹性件的弹性力向下移动至第二位置，与滑销保持接触，辅助摇臂的动作则会开启第一排气门，实现发动机制动或内部egr；

当电磁控制式发动机制动装置不工作时，电磁控制器开启，并驱动凸轮杆旋转一定角度，使凸轮杆的凸起不与顶杆顶部接触，顶杆在第二弹性件的作用下回复到第一位置，与滑销保持一定间隙，对第一排气门不起作用；发动机正常工作。

本发明的有益效果是：

1、消除使用机油带来的可靠性风险：发动机制动装置使用电磁控制器驱动，消除发动机启动时，由于机油粘度高、机油压力大引起的制动功能误开启而带来的怠速不稳及冒白烟问题；

2、增加发动机制动使用区域：目前的液压式或固链式发动机制动由于使用机油作为工作介质，对机油温度及机油压力有一定要求，如要求机油温度＞40℃时发动机制动才可以介入，这样限制了整车刚启动时使用发动机制动，而使用电磁控制器驱动将不受这些条件限制，可在整车启动后任何时间使用；

3、发动机制动进入及退出时间明显缩短：传统的液压式或固链式发动机制动由于使用机油作为工作介质或驱动控制介质，发动机制动的进入及退出时间较长，一般需要0.2s～0.4s，而使用电磁控制器可以根据当前凸轮轴位置采用单缸单独供电策略，实现凸轮轴旋转一圈内完成正功及负功的切换，提升发动机制动进入及退出速度；

4、发动机制动性能分级更为细化：传统发动机制动一般采用两个电磁阀控制制动油路中机油的进出，发动机制动性能因此可分为两个档次，而使用电磁控制器可以实现每缸的电磁控制器单独控制，这样对于六缸发动机可以将制动性能分为六个级别，这样可以细分的好处除对制动性能的适应性更为灵活外（比如整车空载时的制动性能需求会较小），对于自动巡航时整车的车速控制以及自动变速箱换挡时发动机的降速都有极大好处；

5、降低了发动机燃油消耗：采用电磁控制器不需要机油作为驱动介质，发动机机油需求量及机油泵供油能力可以适当降低，因此有助于燃油消耗的降低。

附图说明

图1为本发明实施例电磁控制式发动机制动装置的结构示意图。

图2为本发明实施例发动机正常工作时电磁控制式发动机制动装置的剖视图。

图3为本发明实施例发动机制动工作时电磁控制式发动机制动装置的剖视图。

图4为本发明实施例辅助摇臂与动作机构的爆炸分解图。

图5为本发明实施例辅助摇臂与动作机构的剖视图。

图6为本发明实施例动作机构的结构示意图。

图7为本发明实施例辅助摇臂的结构示意图。

图8为本发明实施例结构示意图的剖视图。

图9为本发明实施例套筒的结构示意图。

图10为本发明实施例凸轮杆的结构示意图。

图11为本发明实施例滑块的结构示意图。

图12为本发明实施例套管的结构示意图。

图13为本发明实施例安装座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，一种电磁控制式发动机制动装置，包括第一排气门10、第二排气门11、摇臂轴1、凸轮轴2、排气摇臂3、辅助摇臂4、气门桥5、弹性件6、滑销7、动作机构8、电磁控制器9。

所述第一排气门10、第二排气门11采用菌形气门，用于控制发动机内燃烧室和进排气岐管之间气体的流动。

所述凸轮轴2与摇臂轴1平行布置，所述凸轮轴2上设有相邻布置的第一凸轮21和第二凸轮22；所述排气摇臂3与辅助摇臂4相邻近并可旋转地安装在摇臂轴1上，所述排气摇臂3的后端与第一凸轮21相对应，所述辅助摇臂4的后端与第二凸轮22相对应。

所述气门桥5横设在第一排气门10与第二排气门11上，并与排气摇臂3前端固定连接，能将排气摇臂3压到与第一凸轮21接触，因此凸轮轴2旋转时，第一凸轮21能够带动排气摇臂3沿摇臂轴1旋转摆动，从而通过气门桥5能够同时驱动第一排气门10和第二排气门11实现排气冲程。

其中，可以在所述排气摇臂3后端通过第一滚轮轴安装一第一滚轮31，所述第一滚轮31与第一凸轮21接触，第一凸轮21与第一滚轮31之间形成滚动配合，大大减少了第一凸轮21与排气摇臂3之间的摩擦力，减少磨损，提高使用寿命。

另外，所述气门桥5与排气摇臂3之间可以通过调整螺栓32与象角33实现连接，所述调整螺栓32安装在排气摇臂3前端，象角33通过专用工具压装在调整螺栓32的下端，且象角33可在一定转角内自由转动。

进一步的，所述调整螺栓32上端从排气摇臂3前端的顶部突出，并通过锁紧螺母34锁紧固定，连接更加牢固、可靠。

所述第一弹性件6用于将辅助摇臂4压到与第二凸轮22接触，因此凸轮轴2旋转时，第二凸轮22能够带动辅助摇臂4沿摇臂轴1旋转摆动。

同样的，可以在所述辅助摇臂4后端通过第二滚轮轴安装第二滚轮47，所述第二滚轮47与第二凸轮22接触，第二凸轮22与第二滚轮47之间形成滚动配合，大大减少了第二凸轮22与辅助摇臂4之间的摩擦力，减少磨损，提高使用寿命。

其中，第一弹性件6也有很多可选择的方式，可以是在所述辅助摇臂4后端向侧边设有一个圆柱形的限位凸台46；将所述弹性件6选择为板簧，其一端固定按在摇臂轴1上，另一端压在限位凸台46上，使辅助摇臂4一直与第二凸轮22接触。当然，也可以采用弹簧、扭簧等其他形式。

所述滑销7设置在气门桥5内，所述滑销7一端与第一排气门10接触，另一端穿出气门桥5。

所述动作机构8设置在辅助摇臂4前端与滑销7相对应，包括套筒81、凸轮杆82、顶杆83、第二弹性件84，所述辅助摇臂4前端设有底部开口的安装槽41以及横向设置并贯穿安装槽41的安装孔42；所述套筒81固定安装在安装槽41内，其下端形成有相互垂直的第一凹槽811与第二凹槽812；所述凸轮杆82设置在安装孔42内，且凸轮杆82设置在第一凹槽811内，所述凸轮杆82外圈对应第二凹槽812的位置形成有二个间隔布置的凸起821；所述顶杆83可上下滑移地设置在安装槽41内，且其下端伸出安装槽41，与滑销7相对应；所述第二弹性件84驱使顶杆83向上滑移，使顶杆83、凸轮杆82、套筒81始终保持接触。

其中，所述第一凹槽811与第二凹槽812结构相同，这样更有利于批量生产，且所述第一凹槽811为环形槽，使得凸轮杆82旋转时，能够更好地与凸轮杆82配合。

所述凸起821也不局限于只设置两个，可以设置1个或多个，且所述凸起821外轮廓呈弧形，确保凸轮杆82旋转能够旋转不会被顶杆卡死。

所述电磁控制器9为由电磁控制的旋转动力源，其输出轴驱动连接凸轮杆82，根据接收到的信号开启或关闭，能够驱动凸轮杆82旋转。

所述顶杆83随着凸轮杆82的旋转，其位置也会发生变化，所述顶杆83具有与滑销7保持一定间隙的第一位置，以及凸轮杆82的凸起821与顶杆83接触时与滑销7保持接触的第二位置。

当发动机正常工作时，电磁控制器9关闭，凸轮杆82的凸起821不与顶杆83顶部接触，顶杆83在第二弹性件84的作用下处于第一位置，与滑销7保持一定间隙，对第一排气门不起作用；

当电磁控制式发动机制动装置工作时，电磁控制器9开启，并驱动凸轮杆82旋转一定角度，使凸轮杆82的凸起821与顶杆83顶部接触，从而驱动顶杆83克服第二弹性件84的弹性力向下移动至第二位置，与滑销7保持接触，辅助摇臂4的动作则会开启第一排气门10，实现发动机制动或内部egr；

当电磁控制式发动机制动装置不工作时，电磁控制器9开启，并驱动凸轮杆82旋转一定角度，使凸轮杆82的凸起821不与顶杆83顶部接触，顶杆83在第二弹性件84的作用下回复到第一位置，与滑销7保持一定间隙，对第一排气门10不起作用，发动机正常工作。

采用电磁控制器9实现驱动控制，替代现有常规液压式或固链式发动机制动中采用机油作为工作介质或驱动控制介质，消除发动机启动时，由于机油粘度高、机油压力大引起的制动功能误开启而带来的怠速不稳及冒白烟问题，更加安全可靠，而且不受机油温度及机油压力等条件要求限制，可在整车启动后任何时间使用，使用区域范围更广，发动机制动进入及退出时间也明显缩短，还能降低了发动机燃油消耗。而且采用上述结构的动作机构8，不仅结构简单，安装方便，而且工作更加稳定。

另外，所述第二凸轮22包括基圆221以及一个或者二个桃子222。例如二个桃子包括一个制动桃子，一个egr桃子或者一个bgr桃子驱动辅助摇臂4实现辅助气门运动，制动桃子提供一个制动升程，可选的egr桃子可在发动机作正功时提供一个egr升程，可选的bgr桃子可在发动机制动时提供一个bgr升程。

由一个电磁控制器9单独控制驱动一个动作机构8工作，这样对于六缸发动机可以将制动性能分为六个级别，这样可以细分的好处除对制动性能的适应性更为灵活外（比如整车空载时的制动性能需求会较小），对于自动巡航时整车的车速控制以及自动变速箱换挡时发动机的降速都有极大好处。

如图所示，所述安装槽41顶部设有螺纹孔43，所述螺纹孔43与安装槽41同轴设置；所述螺纹孔43内设有调节螺栓85，所述调节螺栓10底部与套筒81顶部相抵，顶部向外凸出，并设置有锁紧螺母86，通过锁紧螺母13锁紧固定。

所述安装槽41靠近底部的位置设有卡槽44，所述卡槽44内设有卡簧87；所述顶杆83呈“t”型结构，所述第二弹性件84采用弹簧，所述第二弹性件84套设在顶杆83上，其两端分别与顶杆83和卡簧87相抵。

安装时，依次装入套筒81、凸轮杆82、顶杆83、第二弹性件84之后，再通过调节螺栓85与锁紧螺母86进行固定锁紧，动作机构8组装非常方便。

如图所示，所述辅助摇臂4的中部位置形成有空腔45，所述空腔45内固定安装有安装座12，安装座12可以通过螺栓或销钉与空腔45的两侧壁实现固定。

所述安装座12上形成有环形槽121；所述电磁控制器9固定安装在安装座12上，其输出轴穿过安装座12设置，所述电磁控制器9上表面与环形槽121相适配，下表面放置在摇臂轴1上。

安装座12与摇臂轴1共同对电磁控制器9进行限位支撑，将电磁控制器9收纳于辅助摇臂4的内部，使得结构更加紧凑合理。

如图所示，所述电磁控制器9的输出轴上连接有套管13，所述套管13端部形成有第一直线凹槽131；所述凸轮杆82一端形成有第二直线凹槽822；所述凸轮杆82与套管13之间设有滑块14，所述滑块14两端形成有相互垂直直线凸台141，两个直线凸台141分别与第一直线凹槽131、第二直线凹槽822相配合。

所述电磁控制器9与凸轮杆82之间通过滑块14连接，通过滑块14上的直线凸台141与第一直线凹槽131、第二直线凹槽822的滑动配合，使得电磁控制器9与凸轮杆82之间可以存在一定的高度差，由滑块14来补偿凸轮杆82与电磁控制器9之间高度差。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。