一种二冲程制动摇臂机构及其工作方法

本发明所属领域为发动机制动器，具体涉及一种二冲程制动摇臂机构及其工作方法。

背景技术：

1、随着汽车工业的迅猛发展，车辆安全与环保性能日益受到关注。发动机制动技术作为一种辅助制动系统，通过利用发动机自身的工作过程产生制动力，对提高车辆下坡行驶的安全性和减少制动系统的磨损具有显著作用。尤其在重型卡车、货车等大型车辆上，发动机制动装置的应用更为广泛，能有效避免因连续使用行车制动器而引起的过热和制动效能下降问题。

2、目前，发动机制动装置主要分为三类：排气式、泄漏式和压缩释放式。其中，压缩释放式制动装置因其高效、稳定而成为行业主流。该装置通过在发动机压缩冲程末期，利用特殊设计的配气机构打开排气门，释放压缩室内的高压气体，从而产生额外的制动力，其制动功率接近发动机的额定功率。

3、在压缩释放式发动机制动装置中，配气机构的设计至关重要。传统的配气机构通常包括摇臂、排气凸轮和排气阀。当发动机运行时，旋转的排气凸轮推动摇臂摆动，摇臂通过杠杆作用向下压在排气阀上，迫使排气阀打开，释放压缩气体。授权公告号为cn110374712b的中国发明专利公开了一种集成式发动机制动装置及其工作方法，摇臂的一端设置有制动机构，在摇臂中设置有一条控制油道，配合电磁阀信号控制制动机构的动作，进而控制排气门的动作。然而，二冲程辅助制动技术的制动功率较现有四冲程制动技术高，是未来的发展趋势，现有的发动机制动装置多采用的是四冲程辅助制动技术，在制动效率方面存在一定的局限性，燃油效率较低，且排放较大。而现有的二冲程辅助制动技术中，授权公告号为cn109854325b的中国发明专利公开了一种二冲程辅助制动机构，该机构主要包括进/排气门组件、进气驱动凸轮、进气制动凸轮、排气驱动凸轮、排气制动凸轮、进气驱动挺杯、进气制动挺杯、排气驱动挺杯、排气制动挺杯、进气驱动摇臂、进气制动摇臂、排气驱动摇臂、排气制动摇臂等。而该机构仍存在采用四摇臂和四凸轮的结构进行制动，结构设计较为不够紧凑，从而导致机构的成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种二冲程制动摇臂机构及其工作方法。本发明有利于优化发动机的燃油效率，且能够增加制动效果，具有结构紧凑、实现降本增效的效果。

2、本发明的技术方案：一种二冲程制动摇臂机构，包括进气门桥和排气门桥，还包括进气摇臂、排气摇臂和制动摇臂，所述进气摇臂的端部与进气门桥连接；所述排气摇臂上设有排气门桥作用柱塞以及作用于排气门桥作用柱塞的排气润滑油路和排气控制油路，所述排气门桥作用柱塞与排气门桥连接；所述制动摇臂前侧两端分别设有与进气摇臂间歇抵触的进气摇臂作用柱塞和与排气门桥间歇抵触的排气门作用柱塞；所述制动摇臂中设置有作用于进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞的制动控制油路；所述进气摇臂、排气摇臂和制动摇臂后端设有凸轮组件，所述进气摇臂、排气摇臂和制动摇臂通过凸轮组件进行驱动。

3、前述的二冲程制动摇臂机构，所述进气摇臂侧部设有制动摇臂作用支臂，所述进气摇臂作用柱塞与制动摇臂作用支臂之间存在随进气摇臂和制动摇臂摆动而抵触；所述进气门桥中部设有进气象足，所述进气摇臂前端穿设有进气门桥间隙调节螺栓，所述进气门桥间隙调节螺栓底部与进气象足连接。

4、前述的二冲程制动摇臂机构，所述排气门桥中部设有作用柱塞回位柱塞，所述作用柱塞回位柱塞与排气门桥通过弹簧弹性连接；所述排气门桥作用柱塞的底部设有排气象足，所述排气象足与作用柱塞回位柱塞连接；所述排气门桥包括一端设有的排气门推杆，排气门推杆用于打开排气门桥一端进行排气，所述排气门作用柱塞与排气门推杆存在随制排气门作用柱塞伸出而抵触。

5、前述的二冲程制动摇臂机构，所述进气摇臂、制动摇臂和排气摇臂尾端套均设有滚轮，所述凸轮组件包括凸轮轴，所述凸轮轴上分别设有对应进气摇臂、制动摇臂和排气摇臂尾端滚轮的进气凸轮、制动凸轮和排气凸轮；所述进气凸轮和排气凸轮上均设有至少一个凸起，所述制动凸轮上设有至少一个二次进气凸起、至少两个制动凸起；所述凸轮轴两侧套设有固定座，所述固定座上端固定有回位弹簧座；所述排气摇臂后端设有排气摇臂回位弹簧，所述制动摇臂后端设有制动摇臂回位弹簧，所述排气摇臂回位弹簧和制动摇臂回位弹簧均固定在回位弹簧固定座上。

6、前述的二冲程制动摇臂机构，所述排气门桥作用柱塞、进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞均包括穿设在端部且上下移动的柱塞体、与柱塞体顶部螺纹连接的柱塞盖、在柱塞体内部上下移动的柱塞限位螺杆、位于柱塞体底部在柱塞体内上下移动的顶针柱塞、位于顶针柱塞上方的单向阀；所述柱塞限位螺杆通过弹簧与柱塞盖弹性连接，柱塞限位螺杆部分伸入摇臂，伸入部分的端部设有用于限制作用柱塞移动范围的限位部；摇臂外的柱塞限位螺杆上套有螺纹连接的调节螺母，作用柱塞移动范围受摇臂前端安装位置和调节螺母底部限制；所述单向阀包括单向阀阀座，所述单向阀座底部设有单向阀通孔，所述单向阀通孔上设有钢球，所述钢球上方设有嵌设在单向阀座内的弹簧座，钢球与弹簧座之间通过单向阀复位弹簧弹性连接，单向阀外圈设有与柱塞体抵触的o型圈；所述顶针柱塞顶部设有顶针，用于顶开单向阀内的钢球，顶针柱塞通过弹簧与柱塞体底部弹性连接，顶针柱塞移动范围受单向阀座底面和作用柱塞内部底面限制；所述柱塞体一侧设有柱塞油道。

7、前述的二冲程制动摇臂机构，所述进气摇臂、制动摇臂和排气摇臂中穿设有摇臂轴，所述摇臂轴内分别设有控制油道和润滑油道；所述排气润滑油路一侧还设有卸油孔，排气润滑油路一端设有控制柱塞腔，所述控制柱塞腔一端与排气控制油路相连通，控制柱塞腔内设有另一端与控制柱塞腔弹簧连接的控制柱塞，所述控制柱塞上设有与卸油孔相配合的卸油油道；所述进气摇臂中设置有进气润滑油路，所述润滑油道与进气润滑油路、排气润滑油路相通；所述控制油道与排气控制油路、制动控制油路相通，控制油道通过电磁阀通电供油。

8、前述的二冲程制动摇臂机构的工作方法，制动工况下，由电磁阀通电向所述排气控制油路和所述制动控制油路通高压机油，排气门桥作用柱塞保持缩回状态，进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞保持伸出状态，进气摇臂和制动摇臂交替驱动进气门桥，制动摇臂驱动排气门桥；

9、非制动工况下，所述排气控制油路和所述制动控制油路均不通高压机油，排气门桥作用柱塞保持伸出状态，进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞保持缩回状态，进气摇臂驱动进气门桥，排气摇臂驱动排气门桥。

10、前述的二冲程制动摇臂机构的工作方法，所述进气润滑油路始终与润滑油道相通并保持高压；制动工况下，所述排气摇臂位于初始位置时，控制油道向排气控制油路供高压控制油并使得控制柱塞腔高压，控制柱塞在高压油的作用下，向控制柱塞腔另一端移动，使得卸油油道与卸油孔相通，润滑油路内的高压润滑油从卸油孔流出，同时润滑油从柱塞下腔经作用柱塞油道进入排气润滑油路，使得顶针柱塞顶面失去油压作用力，顶针柱塞在弹簧的作用下向上移动顶起钢球使单向阀开启，单向阀开启后柱塞上腔内的润滑油失压，在弹簧的作用力下柱塞体向上移动，排气门桥作用柱塞向上缩回；

11、非制动工况下，所述排气摇臂位于初始位置时，控制油道不向排气控制油路供高压控制油，排气控制油路失压，控制柱塞在弹簧的作用下，向控制柱塞腔一端移动，使得卸油油道不再与卸油孔相通，润滑油路内的高压润滑油流入排气润滑油路，同时润滑油从排气润滑油路经作用柱塞油道进入柱塞下腔，使得顶针柱塞顶面受到油压作用力，顶针柱塞底部的弹簧被压缩，顶针柱塞向下缩回，同时钢球在油压的作用被顶起使单向阀开启，单向阀开启后柱塞上腔逐渐趋向高压，在油压的作用力下柱塞体向下移动，排气门桥作用柱塞向下伸出，当柱塞上腔内的润滑油保持高压状态时，钢球在单向阀复位弹簧的作用下向下闭合，单向阀关闭，排气门桥作用柱塞保持伸出状态。

12、前述的二冲程制动摇臂机构的工作方法，制动工况下，所述制动摇臂位于初始位置时，控制油道向制动控制油路供高压控制油，控制油从制动控制油路经作用柱塞油道进入柱塞下腔，使得顶针柱塞顶面受到油压作用力，顶针柱塞底部的弹簧被压缩，顶针柱塞向下缩回，同时钢球在油压的作用被顶起使单向阀开启，单向阀开启后柱塞上腔逐渐趋向高压，在油压的作用力下柱塞体向下移动，进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞向下伸出，当柱塞上腔内的油压保持高压状态时，钢球在单向阀复位弹簧的作用下向下闭合，单向阀关闭，进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞保持伸出状态且分别与进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞底部随凸轮组件转动而存在接触；

13、非制动工况下，所述制动摇臂位于初始位置时，控制油道不向制动控制油路供高压控制油，制动控制油路失压，高压油从柱塞下腔经作用柱塞油道进入制动控制油路，使得顶针柱塞顶面失去油压作用力，顶针柱塞在弹簧的作用下向上移动顶起钢球使单向阀开启，单向阀开启后柱塞上腔内的控制油失压，并在弹簧的作用力下柱塞限位螺杆向下伸出，进气摇臂作用柱塞和排气门作用柱塞向上缩回。

14、前述的二冲程制动摇臂机构的工作方法，非制动工况下，排气门桥作用柱塞伸出，随着凸轮轴的转动，当进气凸轮转动到凸起与滚轮接触时，进气摇臂向下摆动，顶开进气门桥，进行进气；随着凸轮轴的继续转动，进气摇臂回复至初始位置，进气门桥复位，停止进气；随着凸轮轴的继续转动，当排气凸轮转动到凸起与滚轮接触时，排气摇臂向下摆动，顶开排气门桥，进行排气；随着排气凸轮的继续转动，在回位弹簧和作用柱塞回位柱塞的作用下，排气摇臂回复至初始位置，排气门桥复位，停止排气；此为一个非制动工况循环；

15、制动工况下，排气门桥作用柱塞缩回，排气摇臂不再驱动排气门桥，排气门作用柱塞和进气摇臂作用柱塞伸出，所述排气门作用柱塞与排气门推杆抵触，随着凸轮轴的转动，当进气凸轮转动到凸起与滚轮接触时，进气摇臂向下摆动，顶开进气门桥，进行进气；随着凸轮轴的继续转动，进气摇臂回复至初始位置，进气门桥复位，停止进气；随着凸轮轴的继续转动，当制动凸轮转动至制动凸起与滚轮接触时，制动摇臂作用支臂与进气摇臂作用柱塞未抵触，制动摇臂向下摆动，顶开排气门推杆，进行排气；随着凸轮轴的继续转动，当制动凸轮转动至二次进气凸起与滚轮接触时，所述制动摇臂作用支臂与进气摇臂作用柱塞抵触，制动摇臂向下摆动，顶开进气门桥和排气门推杆，进行进气；随着凸轮轴的继续转动，制动摇臂回复至初始位置，进气摇臂和排气门推杆回复至初始位置，进气门桥和排气门推杆复位，停止进气；随着凸轮轴的继续转动当制动凸轮转动至另一制动凸起与滚轮接触时，制动摇臂作用支臂与进气摇臂作用柱塞未抵触，制动摇臂向下摆动，顶开排气门推杆，进行排气；此为一个制动工况循环。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1、在非制动工况下，本发明通过设置进气摇臂和排气摇臂独立工作，使得进气和排气过程更为精确，有利于提高燃烧效率，减少未燃烧燃料的排放，从而提升燃油效率和发动机动力输出。在制动工况下，本发明通过进气摇臂和制动摇臂交替驱动进气门桥，以及制动摇臂额外驱动排气门桥，能够增加制动效果，同时减少传统制动系统对燃油的消耗，且通过控制油路的通断，能够快速切换至制动模式，提高车辆的制动响应速度和安全性，具有结构设计紧凑、实现降本增效的效果。此外，本发明还通过摇臂、门桥、作用柱塞和油路，使得机构在有限的空间内集成了进气、排气、制动功能，特别是凸轮组件统一驱动进气摇臂、排气摇臂和制动摇臂，简化了发动机的结构，提高了机构的紧凑性和可靠性。

18、2、本发明润滑油道与控制油道的独立设置，保证了润滑与控制功能的分离，提升了油路管理的效率和安全性，本发明通过采用电磁阀驱动控制油路的通断，进气润滑油路、排气润滑油路、排气控制油路以及制动控制油路的独立控制，实现了对进气与排气过程的精确控制，使得发动机在制动工况和非制动工况下能够灵活切换工作模式，不仅提高了发动机的运行效率，还增强了其在不同工况下的适应性。

19、3、本发明通过作用柱塞的伸缩来调节进气门桥和排气门桥的开闭，能够更精确地控制发动机的进排气过程，从而提高发动机的功率输出和燃油效率，且在制动工况下，通过制动摇臂的驱动，实现了二次进气，进一步优化了发动机的运行性能。

20、4、本发明通过柱塞限位螺杆、调节螺母和进气门桥间隙调节螺栓的设计，使得机构能够根据实际进气、排气的需要进行微调，精确控制作用柱塞的移动范围，降低了机构因过度运动而造成的损伤，延长了整个机构的使用寿命，从而保证机构的正常运行和性能表现，不仅简化了维护流程，还降低了维护成本。