压缩释放式发动机缸内制动装置的制作方法

本发明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。

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。

为了解决上述技术问题，提高发动机相应部件的可靠性，中国发明专利申请cn201911000047.7提出了一种压缩释放式发动机缸内制动装置，其在配气机构的凸轮轴上开设通油腔并在排气凸轮上开设安装孔，通油腔通过旋转进油接口装置与供油装置连通，安装孔内设置有滑动柱塞机构；当供油装置的电磁换向阀断电时，通油腔通过泄压油路连通油底壳并通过减压油路连通机油路；当电磁换向阀通电时，机油路通过单向油路向通油腔供油，滑动柱塞机构在不受挺柱阻挡时伸出排气凸轮的凸轮面形成制动凸起。

但是，在试验过程中发现，对于六缸或以上的多缸发动机，由于发动机的各个缸是顺序工作的，在发动机进入缸内制动状态后，那些不被挺柱或气门护帽挡住的滑动柱塞会伸出形成制动凸起，而那些被挺柱或气门护帽挡住的滑动柱塞则不能伸出形成制动凸起。在通油腔还未充满油的情况下，那些被挡住的滑动柱塞一旦随凸轮轴转动越过挺柱或气门护帽，就会在机油油压的作用下伸出从而在安装孔内形成一定的容油空间，此时或者稍稍过一点时间，那些已经伸出形成制动凸起的滑动柱塞再次受到挺柱或气门护帽的顶压时，会对通油腔内的油进行回压，而且这个压力要远大于机油的压力，这部分回压油无法通过单向油路返回机油路，却可以流回到那些由于滑动柱塞伸出而形成的容油空间内，这样一来，在一段时间内就会出现滑动柱塞“此起彼伏”的现象，从而使供油装置对通油腔的充油过程变得非常缓慢，只有当所有的滑动柱塞都伸出安装孔形成制动凸起，通油腔充满油后，这个现象才会停止，滑动柱塞才能真正起到制动凸起的作用。

为了在发动机进入缸内制动状态后，提高供油装置对通油腔的充油速度，使所有滑动柱塞更快的凸出形成制动凸起，缩短缸内制动的响应时间，中国发明专利申请cn201911000047.7还提出了另外一种实施方式，其在通油腔中设置了堵塞，所述堵塞将所述通油腔分隔成两部分，所述通油腔的两端分别设置有旋转进油接口装置，所述旋转进油接口装置各自连通一个供油装置分别供油。由于两个供油装置可以分别供油，可以将两部分通油腔的供油时刻错开，适应了发动机各气缸的顺序工作的实际工况，由一个通油腔对应六个滑动柱塞变为每个通油腔对应三个滑动柱塞，在同一个周期内，所有挺柱同时与凸轮基圆接触的时刻更长，因此，滑动柱塞在进入缸内制动状态后会更快的凸出形成制动凸起。但这种结构需要两套供油装置，需要占用更多的发动机空间，而且成本也较高。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种压缩释放式发动机缸内制动装置，以提高发动机工作的可靠性，该装置在发动机进入缸内制动状态后，提高了供油装置对凸轮轴通油腔的充油速度，使所有滑动柱塞更快的凸出形成制动凸起，缩短缸内制动的响应时间，而且结构简单紧凑，成本低。

为解决上述技术问题，本发明采用了一种压缩释放式发动机缸内制动装置，包括：配气机构，所述配气机构包括凸轮轴，所述凸轮轴设置有若干个排气凸轮；所述凸轮轴沿轴向开设有通油腔，所述凸轮轴设置有旋转进油接口装置，所述通油腔仅通过一套所述旋转进油接口装置与一套供油装置连通，所述排气凸轮沿径向开设有安装孔，所述安装孔与所述通油腔相通，所述安装孔内设置有滑动柱塞机构；所述供油装置包括电磁换向阀、泄压油路、减压油路和单向油路，当所述电磁换向阀断电时，所述通油腔通过所述泄压油路连通油底壳并通过所述减压油路连通发动机机油路；当所述电磁换向阀通电时，所述发动机机油路通过所述单向油路向所述通油腔供油，所述滑动柱塞机构在不受所述配气机构的挺柱或气门护帽阻挡时伸出所述排气凸轮的凸轮面形成制动凸起；所述通油腔中设置有节流装置。

其中，所述节流装置包括安装于所述通油腔内的装置本体，所述装置本体开设有节流通道，所述节流通道具有靠近所述旋转进油接口装置的第一开口端和远离所述旋转进油接口装置的第二开口端，所述节流通道设置有锥形面，所述节流通道内安装有阀球，所述阀球与所述锥形面相适配，所述阀球与所述第一开口端之间的节流通道内设置有节流泄压弹簧，所述阀球与所述第二开口端之间的节流通道内设置有阀球限位结构；优选的，所述阀球开设有连通所述第一开口端和所述第二开口端的节流孔。

其中，所述节流装置包括安装于所述通油腔内的装置本体，所述装置本体开设有节流孔。

其中，所述滑动柱塞机构包括滑动柱塞、柱塞回位弹簧、销轴和丝堵，所述安装孔是阶梯孔，所述阶梯孔包括一个大孔和一个小孔，所述小孔沿径向贯通所述通油腔一侧的凸轮轴部分并在所述通油腔另一侧的凸轮轴部分形成盲孔，所述大孔从所述通油腔向所述小孔的开口方向凹陷，所述销轴安装于所述大孔内，所述滑动柱塞安装于所述小孔内，所述滑动柱塞沿轴向开设有弹簧安装孔且沿径向开设有长槽孔，所述销轴滑动设置于所述长槽孔，所述柱塞回位弹簧被所述销轴夹压于所述弹簧安装孔内，当所述通油腔处于泄压状态时，所述柱塞回位弹簧将所述滑动柱塞顶靠于所述盲孔的底部，所述丝堵旋拧于所述弹簧安装孔的外侧开口端并密封所述弹簧安装孔。

其中，所述旋转进油接口装置设置于所述通油腔的开口端部。

其中，所述旋转进油接口装置包括固定油套，所述凸轮轴设置有进油轴颈，所述进油轴颈转动密封安装于所述固定油套，所述进油轴颈的外周面开设有环形油槽，所述环形油槽与所述通油腔相通，所述固定油套开设有通油孔，所述通油孔与所述环形油槽相通，所述凸轮轴的端部设置有密封所述通油腔开口的端盖，所述端盖设置用于限制所述固定油套轴向移动的环形凸缘。

其中，所述电磁换向阀是二位三通电磁换向阀。

其中，所述单向油路中设置有单向阀，所述减压油路中设置有减压阀，所述泄压油路中设置有溢流保压阀。

其中，所述溢流保压阀的结构与所述减压阀的结构相同。

其中，所述减压阀包括阀体，所述阀体开设有阀腔，所述阀腔开设有进油口、出油口和调压口，所述阀腔内安装有阀球和调压弹簧，所述调压口旋拧有调压螺钉，所述阀球被弹性顶压于所述进油口。

采用了上述技术方案后，本发明的技术效果是：

1)当发动机处于正常工作模式时，电磁换向阀断电，所述通油腔通过所述泄压油路连通油底壳并通过所述减压油路连通发动机机油路，此时通油腔内的油压不足以推动滑动柱塞机构动作；当发动机进入缸内制动模式时，电磁换向阀通电，所述发动机机油路通过所述单向油路向所述通油腔供油，所述滑动柱塞机构在不受所述配气机构的挺柱或气门护帽阻挡时伸出所述排气凸轮的凸轮面形成制动凸起，制动凸起推动气门挺柱或气门护帽开启排气门，完成缸内制动。与公知技术相比，只有在发动机处于缸内制动模式时，滑动柱塞才伸出排气凸轮的凸轮面，滑动柱塞机构工作时间非常短暂，而在发动机处于正常工作状态时，滑动柱塞回收在排气凸轮的安装孔内，整个排气凸轮就像一个普通排气凸轮一样，发动机工作的可靠性更高，而且供油装置只需借助机油路的压力，无需采用增压机构就可推动滑动柱塞机构动作，因此结构更为简单。本发明适用于凸轮轴下置式发动机，也适用于凸轮轴顶置式发动机。

2)本发明中，因为在通油腔中设置了节流装置，左腔中的油不会被压回到右腔，或者只是通过节流孔被压回一小部分，因此，滑动柱塞“此起彼伏”现象大大减少，加快了通油腔的充油速度，缩短了缸内制动的响应时间。

3)本发明中，仅用一套供油装置和一套旋转进油接口装置就达到了两套进油装置和两套旋转进油接口装置所能达到的效果，结构更紧凑，成本更低。

附图说明

图1是本发明压缩释放式发动机缸内制动装置实施例1的结构示意图；

图2是图1中供油装置的液压原理图；

图3是图1中ⅰ处的局部放大图；

图4是图1所示实施例1中滑动柱塞伸出时的工作状态参考图；

图5是图1中a-a处的剖视图；

图6是图3去掉滑动柱塞机构后凸轮轴部分的结构示意图；

图7是图2中减压阀的结构剖视图；

图8是实施例1中发动机正常工作时滑动柱塞机构处在与挺柱相对的位置时的工作状态参考图；

图9是实施例1中发动机正常工作时滑动柱塞机构处在偏离挺柱位置的工作状态参考图；

图10是实施例1中发动机刚进入缸内制动模式时滑动柱塞机构处在与挺柱相对的位置时的工作状态参考图；

图11是实施例1中发动机处于缸内制动模式时滑动柱塞机构处在偏离挺柱位置的工作状态参考图；

图12是实施例1中发动机处于缸内制动模式时滑动柱塞机构伸出后又回到与挺柱相对的位置时的工作状态参考图；

图13是实施例1的工作原理结构示意图；

图14是实施例2的工作原理结构示意图；

图15是实施例3的工作原理结构示意图；

图16是实施例1中的节流装置的纵向剖视放大图；

图17是实施例2中的节流装置的纵向剖视放大图；

图18是实施例3中的节流装置的纵向剖视放大图；

图中：10-排气门，11-气门弹簧，12-气门摇臂，13-摇臂轴，14-推杆，15-挺柱，20-凸轮轴，21-进气凸轮，22-排气凸轮，23-通油腔，24-环形油槽，25-正时齿轮，26-节流装置，26a-节流装置，26a1-限位销，26a2-阀球，26a3-装置本体，26a4-节流泄压弹簧，26b-节流装置，26b1-节流孔，26c-节流装置，26c1-限位销，26c2-阀球，26c3-装置本体，26c4-节流泄压弹簧，26c5-节流孔，30-旋转进油接口装置，31-端盖，32-固定油套，321-通油孔，40-减压阀，41-阀体，42-阀球，43-调压弹簧，44-调压螺钉，p1-进油口，p2-出油口，50-溢流保压阀，60-油底壳，70-滑动柱塞机构，71-滑动柱塞，711-弹簧安装孔，712-长槽孔，72-柱塞回位弹簧，73-销轴，74-丝堵，80-电磁换向阀，φx-大孔，φy-小孔，100-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例以六缸四冲程发动机为例，如图1所示，一种压缩释放式发动机缸内制动装置，气门摇臂12转动安装于摇臂轴13，推杆14和排气门10分置于摇臂轴13的两侧，当挺柱15和推杆14在凸轮轴20的排气凸轮22的作用下从一侧推动气门摇臂12绕摇臂轴13摆动时，气门摇臂12的另一侧则按压排气门10，使气门开启；当凸轮轴转过规定角度后，排气门10在气门弹簧11的作用下回位，气门关闭。凸轮轴20通过正时齿轮25与发动机曲轴保持同步。

以上结构是发动机配气机构中用于控制排气门动作的部分，凸轮轴20上还设置有多个进气凸轮21，其用于控制相应进气门的开启关闭，在此不做赘述。

如图1所示，凸轮轴20沿轴向开设有通油腔23，凸轮轴20设置有旋转进油接口装置30，通油腔23通过旋转进油接口装置30与供油装置连通，排气凸轮22沿径向开设有安装孔，所述安装孔与通油腔23相通，所述安装孔内设置有滑动柱塞机构70，通油腔23中设置有节流装置26，节流装置26有多种结构，下面会结合不同的实施例加以详细说明。

如图2所示，所述供油装置仅有一套，包括电磁换向阀80、泄压油路、减压油路和单向油路，当电磁换向阀80断电时，通油腔23通过所述泄压油路连通油底壳60并通过所述减压油路连通发动机机油路；当电磁换向阀80通电时，所述发动机机油路通过所述单向油路向通油腔23供油，滑动柱塞机构70在不受所述配气机构的挺柱15或气门护帽阻挡时伸出排气凸轮22的凸轮面形成制动凸起。

优选的，所述电磁换向阀80是二位三通电磁换向阀，所述泄压油路中设置有溢流保压阀50，所述单向油路中设置有单向阀100，所述减压油路中设置有减压阀40。

减压阀40可以采用普通减压阀的结构，基于成本考虑，也可以采用一种新结构，如图7所示，阀体41开设有阀腔，所述阀腔开设有进油口p1、出油口p2和调压口，所述阀腔内安装有阀球42和调压弹簧43，所述调压口旋拧有调压螺钉44，所述阀球42被弹性顶压于所述进油口。减压阀40的工作原理如下：

设：调压弹簧43弹力为f；

进油口p1的油压对阀球42的压力为n1；

出油口p2的油压对阀球42的压力为n2；

则,密封阀球开启的力为：f+n2＝n1，n2<n1；

通过调压螺钉44调整调压弹簧43的大小，即可改变n2大小，也即改变出油口p2油压的大小。

溢流保压阀50可以采用常规溢流阀的结构，也可以采用减压阀40的结构。

如图3、图4、图5和图6所示，滑动柱塞机构70包括滑动柱塞71、柱塞回位弹簧72、销轴73和丝堵74，所述安装孔是阶梯孔，所述阶梯孔包括一个大孔φx和一个小孔φy，小孔φy沿径向贯通通油腔23一侧的凸轮轴部分并在通油腔23另一侧的凸轮轴部分形成盲孔，大孔φx从通油腔23向小孔φy的开口方向凹陷，销轴73安装于大孔φx内，滑动柱塞71安装于小孔φy内，滑动柱塞71沿轴向开设有弹簧安装孔711且沿径向开设有长槽孔712，销轴73滑动设置于长槽孔712，柱塞回位弹簧72被销轴73夹压于弹簧安装孔711内，当通油腔23处于泄压状态时，柱塞回位弹簧72将滑动柱塞71顶靠于所述盲孔的底部，丝堵74旋拧于弹簧安装孔711的外侧开口端并密封弹簧安装孔711。

装配时，先将滑动柱塞71从小孔φy装入，将柱塞回位弹簧72装入弹簧安装孔711，压缩柱塞回位弹簧72，将销轴73自通油腔23中装入到位，然后松开柱塞回位弹簧72，销轴73卡入大孔φx中，最后旋拧丝堵74密封弹簧安装孔711。

如图1所示，旋转进油接口装置30设置于通油腔23的一个开口端部，旋转进油接口装置30包括固定油套32和端盖31，凸轮轴20设置有进油轴颈，所述进油轴颈转动密封安装于固定油套32，所述进油轴颈的外周面开设有环形油槽24，环形油槽24与通油腔23相通，固定油套32开设有通油孔321，通油孔321与环形油槽24相通。所述端盖31设置于凸轮轴20的端部，用于密封通油腔23的开口，端盖31还设置用于限制固定油套32轴向移动的环形凸缘。

本发明中，环形油槽24也可以不开设于所述进油轴颈的外周面而是开设于固定油套32的内周面。在凸轮轴20转动时，环形油槽24可以将来自高压油路的液压油与通油腔23连通。

在不设置节流装置的情况下，本发明的工作原理是：

当电磁换向阀80断电时，通油腔23通过电磁换向阀80、溢流保压阀50连通油底壳60，并通过减压阀40连通发动机机油路。

溢流保压阀50的保压压力，等于或稍小于减压阀40的减压后压力，其大小不得大于克服柱塞回位弹簧72的弹力推动滑动柱塞71运动的液压油的压力。

当电磁换向阀80通电时，通油腔23通过电磁换向阀80、单向阀100连通发动机机油路。

设计滑动柱塞机构中的柱塞回位弹簧72，保证当通油腔23油压力为减压阀40出油口p2的油压时，机油压力对滑动柱塞71产生的推力小于柱塞回位弹簧72的弹力；当通油腔23机油压力为减压阀40进油口p1的油压时，机油压力对滑动柱塞71产生的推力大于柱塞回位弹簧72的弹力。

当发动机正常工作时，电磁换向阀80断电，凸轮轴20的通油腔23的压力为减压阀40出油口p2的油压，对滑动柱塞71的推力不能克服柱塞回位弹簧72的弹力，滑动柱塞71没有运动，如图8和图9所示。

当发动机进入缸内制动状态时，电磁换向阀80通电，机油压力通过单向阀100、电磁换向阀80进入通油腔23，通油腔23的油压为减压阀40进油口p1的油压，该油压对滑动柱塞71的推力克服柱塞回位弹簧72的弹力，滑动柱塞71运动，如图10所示，通油腔23的油压对滑动柱塞71的推力小于柱塞回位弹簧72与气门弹簧11的合力，滑动柱塞71顶部与气门挺柱15接触但并不能推动挺柱15运动；排气凸轮22继续旋转到图11所示的位置，这时，滑动柱塞71在减压阀40进油口p1的油压作用下继续运动，顶部凸出凸轮面。继续旋转到图12的位置时，由于单向阀100的作用，通油腔23成为封闭的空间，液压油的不可压缩性，滑动柱塞71将保持在凸出的位置带动挺柱15运动，进行压力释放。

本实施例的发动机为六缸四冲程发动机，那些碰到挺柱15或气门护帽(凸轮轴顶置结构)的滑动柱塞71会被阻挡于安装孔内，只有六缸所有的挺柱15或气门护帽与排气凸轮22的基圆接触时，排气凸轮22内的滑动柱塞71才有可能因没有挺柱15或气门护帽的阻挡而全部伸出。

如图1和图13所示，为了避免六个缸的滑动柱塞71出现背景技术中提到的“此起彼伏”现象，加快通油腔的充油速度，本实施例在通油腔23中设置了节流装置26a，节流装置26a的左侧为发动机的1缸、2缸和3缸，右侧为发动机的4缸、5缸和6缸，发动机的工作顺序为1缸-5缸-3缸-6缸-2缸-4缸，因此，滑动柱塞的工作顺序，也可简单的理解为左-右-左-右-左-右……，一个左右为一个循环。为了描述方便，节流装置26a左侧的通油腔简称为“左腔”，节流装置26a右侧的通油腔简称为“右腔”。另外，在图13以及后面的图14或图15中，位于左腔和右腔中的两个滑动柱塞机构70实际上应相差一定的相位，对于六缸发动机来说，该相位是60°的倍数，图示的状态只是为了便于说明工作原理。

如图13和图16所示，节流装置26a的具体结构是，装置本体26a3开设有节流通道，所述节流通道具有靠近旋转进油接口装置30的第一开口端和远离旋转进油接口装置30的第二开口端，所述节流通道设置有锥形面，所述节流通道内安装有阀球26a2，阀球26a2与所述锥形面相适配，阀球26a2与第一开口端之间的节流通道内设置有节流泄压弹簧26a4，阀球26a2与所述第二开口端之间的节流通道内设置有阀球限位结构，具体的，阀球限位结构是限位销26a1。

发动机进入缸内制动状态时，电磁换向阀80通电，供油装置向通油腔23供油。当左腔中的滑动柱塞没有顶靠挺柱15时，机油通过节流装置26a从右腔进入左腔，给左腔供油，左腔中的滑动柱塞被顶起；当左腔中已被顶起的滑动柱塞被挺柱15顶压时，左腔中油压升高，阀球26a2使锥形面密封，节流通道被堵塞，左腔中的油无法进入右腔，已被顶起的滑动柱塞保持凸出状态，此时，发动机机油可从供油装置经旋转进油接口装置30流到右腔中，右腔中的滑动柱塞被顶起。经过有限次循环，通油腔23被迅速充满。当电磁换向阀80断电时，通油腔23通过溢流保压阀50连通油底壳60泄压，设计节流泄压弹簧26a4的开启压力，使其大于左腔压力(挺柱与滑动柱塞没有顶靠时的压力)与右腔压力的压差，左腔的液压油通过阀球26a2与锥形面间的缝隙流向右腔泄压。

从一定意义上讲，节流装置26a是常开的单向节流阀，只有在受到挺住15的压力时，才会关闭。节流装置26a的优点是，阀球与锥形面的过流面积大，充油和泄油速度快。缺点是，如果节流泄压弹簧26a4在使用过程中出现黏连等问题，可能会使泄压不畅。

本实施例中，因为设置了节流装置26a，左腔中的油不会被压回到右腔；因为设置了单向阀100，右腔中的油也不会被压回机油油路。滑动柱塞“此起彼伏”的现象大大减少，加快了通油腔的充油速度，缩短了缸内制动的响应时间。基于上述原理，也可以在通油腔中设置多个节流装置，将通油腔23分隔成多个腔，缸内制动的响应速度会更快。

本实施例仅用一套供油装置和一套旋转进油接口装置30就达到了中国发明专利申请cn201911000047.7记载的两套进油装置和两套旋转进油接口装置30所能达到的技术效果，而且结构更紧凑，成本更低。

实施例2

实施例2的结构与实施例1基本相同，不同之处在于节流装置的结构不同。如图14和图17所示，节流装置26b包括安装于通油腔23内的装置本体26b1，装置本体26b1开设有节流孔26b2。

当左腔中的机油流向右腔时，由于节流孔26b2的作用，流速降低，这时，发动机的机油也可通过电磁换向阀80向右腔充进一部分(即左腔和发动机机油油路同时为右腔充油)。在下一循环中，当右腔中已经凸出的滑动柱塞顶靠挺柱时，右腔机油通过节流孔26b2流向左腔。反复循环，由于每一个循环中，发动机机油油路都能为通油腔23补充一部分机油，因而，最终可通过有限次的循环充满通油腔23。

当电磁阀断电时，通油腔23通过溢流保压阀50连通油底壳60泄压，左腔的液压油通过泄流孔26b2泄压。

节流装置26b的优点是，结构简单，但充油和泄油速度较慢。

实施例3

实施例3的结构与实施例1基本相同，不同之处在于节流装置的结构不同。如图15和图18所示，与实施例1一样，节流装置26c也包括装置本体26c3、阀球26c2、节流泄压弹簧26c4以及限位销26a1，装置本体26c3开设有节流通道，所述节流通道具有靠近旋转进油接口装置30的第一开口端和远离旋转进油接口装置30的第二开口端，其不同之处是阀球26c2上开设有连通所述第一开口端和所述第二开口端的节流孔26c5，当节流泄压弹簧26a4在使用过程中出现黏连等问题，可以通过节流孔26c5泄压，提高了其可靠性。

本发明适用于凸轮轴下置式发动机，也适用于凸轮轴顶置式发动机，当在凸轮轴顶置式发动机中应用时，与凸轮接触的是气门护帽，而不是挺柱。

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