技术领域
[0001] 本
发明涉及一种发动机辅助制动装置及其制动方法，更具体地说，本发明涉及一种发动机两冲程压缩释放式辅助制动装置及其制动方法。
背景技术
[0002] 为了保证车辆在长时间制动时的安全性能，提高车辆
行车制动器的使用寿命，在大型商用车或客车上增加辅助制动装置已成为国内外的一种发展趋势，世界上许多国家的交通法规已将辅助制动装置作为商用车的必备系统。
汽车发动机辅助制动技术主要经历了发动机制动、排气制动、
泄漏制动以及减压制动4个阶段。
[0003] 发动机制动即发动机倒拖，是发动机辅助制动最简单的一种形式，它是在发动机断油后，利用汽车行驶的惯性来倒拖发动机，从而将提供车辆动
力的发动机改变为一台消耗
能量的空气
压缩机。在倒拖的过程中，发动机需要克服自身内部的机械摩擦损失以及驱动发动机附属机构的损失(如喷油
泵、
风扇、发
电机等)、泵气损失，压缩气体不可逆损失、传动损失等，从而达到消耗汽车功率使车辆减速的作用。这种辅助制动技术的噪音低，对发动机危害小，但制动效果有限，因此人们在发动机制动的
基础上发展了其他多种辅助制动技术。
[0004] 排气制动是在发动机排气管道上安装一个蝶形
阀，通过关闭排气管道来增加发动机的排气背压，当驾驶员在使用排气制动时，打开排气
开关，
电磁阀打开储气罐到排气蝶阀的通道，蝶阀将排气管“堵死”，排气背压上升至约3～4bar，发动机
活塞在工作中的
排气冲程必须克服此排气背压，从而增加发动机的
制动功率。发动机排气制动技术由于其体积小、结构简单、设计难度小、制造容易、成本低廉等一系列优点得到广泛的应用。
[0005] 泄漏制动是当发动机停止供油后，在发动机的进气、压缩和膨胀冲程排气
门一直保持一定的开度，
气缸内的气体在压缩冲程和膨胀冲程都可以通过排气门排出，减少了气体在膨胀冲程中对活塞的做功，从而增加制动功率。
[0006] 减压制动就是在
压缩行程中，当活塞快达到
上止点时，通过发动机减压制动装置将排气门打开一个间隙，这时被压缩的高压气体迅速排出到气缸外，从而使发动机在膨胀行程中，由于气缸内气体较少，对活塞做功较少，所以增加了制动效果。随着发动机工作循环的重复，汽车前进的
动能被消耗，从而达到降低车速的目的。这种形式的制动功率最大，结构最复杂，价格也是最贵，市场上皆可博的产品是比较典型的，其产生的制动功率与发动机正常进行驱动工作时的额定功率基本相当。在已公开的发动机压缩释放式制动装置结构中，发动机排气门在发动机压缩冲程接近于结束时打开，释放压缩上止点的压缩气体，这部分压缩功是压缩释放式制动装置制动功的主要来源，而在之后发动机的膨胀冲程和排气冲程所产生的制动功仅为少量的机械损失和排气损失。若发动机的进气门能够在膨胀冲程再次打开进气，而排气门在排气冲程接近于结束时再次打开释放缸内的压缩气体，则可在已有的压缩释放式制动装置制动功的基础上再获得一份压缩功，进一步提升最大制动功率，满足车辆更大范围内的制动需求。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种可以产生更高制动功率的发动机两冲程压缩释放式制动装置及其制动方法，以满足车辆更大范围内的制动需求。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
[0009] 一种发动机两冲程压缩释放式制动装置，包括至少两个结构相同
相位相差360°的气缸，所述的气缸具有配气
凸轮、气门
摇臂、摇臂
柱塞座、气门、气道、电磁阀和机油泵，所述摇臂柱塞座上设置有与每缸进气门摇臂对应的第一主动柱塞、第二主动柱塞、第二从动柱塞以及与每缸排气门摇臂对应的第一从动柱塞，摇臂柱塞座内设有主油道、控制油道、主
控制阀芯以及连接第一主动柱塞与第一从动柱塞之间的第一油道、第一
单向阀，第二主动柱塞经第二油道和第二单向阀与同该气缸相位相差360°的另一气缸的第二从动柱塞相连；主控制阀芯上设有主控制阀环形槽，经第一油道辅道和第二油道辅道分别于第一油道和第二油道相连；气缸的进气门摇臂内设有进气门摇臂内第一油道和进气门摇臂内第二油道，气门端设有进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔和进气门摇臂气门端挺柱柱塞，进气门摇臂气门端挺柱柱塞与进气门相连，其上设有进气门摇臂气门端挺柱柱塞泄油孔，泄油孔保证了在制动时处于压缩上止点气缸的排气门先于进气门打开；进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔与进气门摇臂内第一油道之间设有第四单向阀，挺柱端设有进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔、进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞和油孔，进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞与挺柱相连，进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔和进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔之间设有进气门摇臂内控制阀芯，气缸的排气门摇臂内设有排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔、排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞、排气门摇臂内第一油道和排气门摇臂内第二油道，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞与
推杆相连；排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔与排气门摇臂内第一油道之间有第三单向阀，排气门摇臂内第一油道与主油道之间设有排气门摇臂内控制阀芯，控制阀芯上设有排气门摇臂内控制阀环形凹槽，所有控制阀芯开口端均与控制油道相连，
弹簧侧均开有泄油孔，所有单向阀的进油孔端均与主油道相连。
[0010] 优选的，所述的控制油道经电磁阀与机油泵相连。
[0011] 优选的，所述的气缸的进气门具有进气提前
角。
[0012] 优选的，所述的气缸的进气道上设置有节气门。
[0013] 本发明还公开了一种所述的发动机两冲程压缩释放式制动装置的制动方法，包括如下步骤：
[0014] 制动时，发动机停止喷油点火，配气凸轮正常运动，电磁阀通电，控制油道进油，机油推动主控制阀芯、进气门摇臂内的和排气门摇臂内的控制阀芯分别沿各自的轴向移动，控制阀芯上的环形凹槽与油道口相接，第二油道与主油道通路关闭，第一油道与主油道通路关闭，第二主动柱塞对同该气缸相位相差360°的另一气缸的第二从动柱塞的驱动功能生效；第一主动柱塞对同一气缸的第一从动柱塞的驱动功能生效；排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔与主油道之间的排气门摇臂内第一油道连通，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞向上运动时机油向主油道泄油，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞驱动排气摇臂运动功能失效；
[0015] 当发动机一个气缸B处于排气冲程末期时，进气门并未开启，同该气缸相位相差360°的另一气缸A处于压缩冲程末期，气缸A的第二从动柱塞通过第四油道与气缸B的第二主动柱塞相连，气缸A的第二主动柱塞通过第二油道与气缸B的第二从动柱塞相连；
[0016] 此时该处于排气冲程末期的气缸进气门开启，并持续到其
进气冲程，其进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞向上运动，使第一主动柱塞与第二主动柱塞被压缩，分别通过第三油道和第四油道推动第一从动柱塞和另一气缸A的第二从动柱塞向下运动，由于另一气缸A的排气门摇臂气门端挺柱柱塞上设有泄油孔，当排气门摇臂气门端挺柱柱塞运动到泄油孔的上表面与进气门摇臂内第二油道的下表面平齐时，进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔封闭，进而通过进气门摇臂推动另一气缸A的进气门打开，同时推动第一主动柱塞和第二主动柱塞向上运动，第一主动柱塞向上运动会推动气缸的第一从动柱塞向下运动，继而通过排气门摇臂打开排气门，当第一主动柱塞凹形槽的上端超过主油道的下端时，第一主油道通过第一主动柱塞油孔和主油道接通，压力释放，排气门在
气门弹簧的作用下关闭；
[0017] 而气缸B的第一从动柱塞没有泄油孔，而排气门摇臂气门端挺柱柱塞上设有泄油孔，所以直接推动气缸B的排气门打开，这样就保证了处于压缩冲程末期的气缸B的排气门先于进气门打开，避免了进气门打开时，缸内的高压气体进入进气管，造成进气管内气体
波动，使得进气量减少，从而避免制动功率的降低。
[0019] 1)活塞运动到压缩冲程上止点时，排气门会先于进气门打开，可防止进气门打开时，缸内的高压气体进入进气管，造成进气管内气体波动，使得进气量减少，从而避免制动功率的降低。
[0020] 2)可在进气管内安装蝶阀，通过蝶阀的开度来调节进气量，进而调节发动机的输出功率，从而实现无极调速。
[0021] 3)制动机构尺寸小，制动响应
频率高，制动效果更及时。
[0022] 4)发动机的进气门能够在膨胀冲程再次打开进气，而排气门在排气冲程接近于结束时再次打开释放缸内的压缩气体。可以实现两冲程的压缩释放式制动，能够获得更高的制动功率，并且实际输出的制动功率可以根据实际需求通过调节节气门的开度进行控制，本发明的制动装置结构简单，且可以在设计之初可以通过控制第二从动柱塞的
位置确定制动时排气门的最大开度，防止制动时排气门与活塞发生碰撞，同时控制发动机能够实现的最大制动功率实际输出的制动功率可以根据实际需求通过调节节气门的开度进行控制。
附图说明
[0023] 图1是本发明发动机两冲程压缩释放式制动装置非制动状态的剖面结构示意图。
[0024] 图2是本发明发动机两冲程压缩释放式制动装置制动状态的剖面结构示意图。
[0025] 图中附图标记为：排气门101；主油道102；控制油道103；排气门摇臂内控制阀环形凹槽104；排气摇臂105；排气门摇臂内控制阀芯106；排气门摇臂内第二油道107；排气门摇臂内第一油道108；堵塞109；摇臂柱塞座110；第一从动柱塞111；第三单向阀112；排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔113；第一单向阀114；第二单向阀115；第一油道116；第一主动柱塞凹形槽117；第一主动柱塞油孔118；第二油道119；油孔120；第二从动柱塞121；进气门摇臂内第一油道122；第四单向阀123；进气门摇臂内第二油道124；进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔125；进气门摇臂气门端挺柱柱塞泄油孔126；排气门摇臂气门端挺柱柱塞127；进气门128；
进气门摇臂129；进气门摇臂内控制阀芯130；进气门摇臂内控制阀环形凹槽131；第二主动柱塞132；进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞133；第一主动柱塞134；进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔135；泄油孔136；
凸轮轴137；挺柱138；挺杆139；进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞140；第二油道辅道141；主控制阀环形凹槽142；主控制阀芯143；第一油道辅道144；另一气缸的第一从动柱塞145；第三油道146第四油道147；另一气缸的第一主动柱塞148；另一气缸的第二主动柱塞149；另一气缸的摇臂柱塞座150；另一气缸的第二从动柱塞151；另一气缸的进气门
152；另一气缸的排气门153。
具体实施方式
[0026] 一种发动机两冲程压缩释放式制动装置，包括至少两个相位相差360°的气缸，所述的气缸具有配气凸轮、气门摇臂、摇臂柱塞座110、气门、气道、电磁阀和机油泵，所述摇臂柱塞座110上设置有与每缸进气门摇臂129对应的第一主动柱塞134、第二主动柱塞132、第二从动柱塞121以及与每缸排气门摇臂105对应的第一从动柱塞111，摇臂柱塞座110内设有主油道102、控制油道103、主控制阀芯143以及连接第一主动柱塞134与第一从动柱塞111之间的第一油道116、第一单向阀114，第二主动柱塞132经第二油道119和第二单向阀115与同该气缸相位相差360°的另一气缸的第二从动柱塞151相连；主控制阀芯143上设有主控制阀环形槽142，经第一油道辅道144和第二油道辅道141分别于第一油道116和第二油道119相连；气缸的进气门摇臂129内设有进气门摇臂内第一油道122和进气门摇臂内第二油道124，气门端设有进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔125和进气门摇臂气门端挺柱柱塞127，进气门摇臂气门端挺柱柱塞与进气门128相连，其上设有进气门摇臂气门端挺柱柱塞泄油孔126，泄油孔126保证了在制动时处于压缩上止点气缸的排气门先于进气门打开；进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔125与进气门摇臂内第一油道122之间设有第四单向阀123，挺柱端设有进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔135、进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞133和油孔136，进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞133与挺柱相连，进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔135和进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔125之间设有进气门摇臂内控制阀芯130，气缸的排气门摇臂105内设有排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔113、排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞140、排气门摇臂内第一油道108和排气门摇臂内第二油道107，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞140与推杆139相连；排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔113与排气门摇臂内第一油道108之间有第三单向阀112，排气门摇臂内第一油道108与主油道102之间设有排气门摇臂内控制阀芯106，控制阀芯106上设有排气门摇臂内控制阀环形凹槽104，所有控制阀芯开口端均与控制油道103相连，弹簧侧均开有泄油孔136，所有单向阀的进油孔端均与主油道102相连。
[0027] 优选的，所述的控制油道103经电磁阀与机油泵相连。
[0028] 优选的，所述的气缸的进气门128具有进气提前角。
[0029] 优选的，所述的气缸的进气道上设置有节气门。
[0030] 本发明所述的发动机两冲程压缩释放式制动装置的制动方法，包括如下步骤：
[0031] 制动时，发动机停止喷油点火，配气凸轮正常运动，电磁阀通电，机油泵驱动使控制油道103进油，机油推动主控制阀芯143、排气门摇臂105内的排气门摇臂内控制阀芯106分别沿各自的轴向移动，控制阀芯143上的环形凹槽139与油道口相接，第二油道119与主油道102通路关闭，第一油道116与主油道102通路关闭，第二主动柱塞132对同该气缸相位相差360°的另一气缸的第二从动柱塞151的驱动功能生效；第一主动柱塞134对同一气缸的第一从动柱塞111的驱动功能生效；排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞腔113与主油道102之间的排气门摇臂内第一油道108连通，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞140向上运动时机油向主油道102泄油，排气门摇臂挺杆端挺柱柱塞140驱动排气摇臂105运动功能失效；
[0032] 当发动机一个气缸B处于排气冲程末期时，进气门并未开启，同该气缸相位相差360°的另一气缸A处于压缩冲程末期，气缸A的第二从动柱塞121通过第四油道147与气缸B的第二主动柱塞149相连，气缸A的第二主动柱塞132通过第二油道119与气缸B的第二从动柱塞151相连；
[0033] 此时该处于排气冲程末期的气缸进气门152开启，并持续到其进气冲程，其进气门摇臂挺杆端挺柱柱塞向上运动，使第一主动柱塞148与第二主动柱塞149被压缩，分别通过第三油道146和第四油道147推动第一从动柱塞145和另一气缸A的第二从动柱塞121向下运动，由于另一气缸A的排气门摇臂气门端挺柱柱塞127上设有泄油孔126，当排气门摇臂气门端挺柱柱塞127运动到泄油孔126的上表面与进气门摇臂内第二油道124的下表面平齐时，进气门摇臂气门端挺柱柱塞腔125封闭，进而通过进气门摇臂129推动另一气缸A的进气门128打开，同时推动第一主动柱塞134和第二主动柱塞132向上运动，第一主动柱塞134向上运动会推动气缸的第一从动柱塞111向下运动，继而通过排气门摇臂105打开排气门101，当第一主动柱塞凹形槽117的上端超过主油道102的下端时，第一主油道116通过第一主动柱塞油孔118和主油道接通，压力释放，排气门101在气门弹簧的作用下关闭；
[0034] 而气缸B的第一从动柱塞111没有泄油孔，而排气门摇臂气门端挺柱柱塞127上设有泄油孔126，所以直接推动气缸B的排气门101打开，这样就保证了处于压缩冲程末期的气缸B的排气门先于进气门打开，避免了进气门打开时，缸内的高压气体进入进气管，造成进气管内气体波动，使得进气量减少，从而避免制动功率的降低。
[0035] 对于多缸发动机，如果其包含至少两个相位相差360°的气缸，则对其中每两个相位相差360°的气缸，均可采用上述制动装置和制动方法，实现两冲程压缩释放式制动。
[0036] 以4缸机为例，1缸的进气门在活塞上止点由于凸轮轴的作用被打开，当发动机处于制动状态，发动机停止喷油，主控制阀芯将封住控制油道的油流向主油道，然后通过摇臂座内部的管道构造，使得正处于刚开始做功行程的4缸进气门也被打开，从而4缸的排气门被打开，当然1缸的排气门由于1缸的进气门的打开也被打开了，但是这两缸的排气门由于限流孔的作用只能开一定的开度就关闭，而1,4缸进气门在活塞下行过程中一直打开，其实此时4缸的做功行程相当于吸气行程。
[0037] 由于发动机
配气机构的提前角设计，在活塞接近
下止点时，4缸排气门提前打开。在之后一个工作冲程中，1缸压缩，4缸排气。1缸的进、排气门在凸轮轴作用下都关闭，活塞上行。在活塞快接近上止点时，4缸由于进气门提前开启，导致1缸进气门打开，从而1缸排气门打开。此时，起制动作用的主要是压缩行程的那一缸，因为活塞要克服较大的背压，消耗较多的功。
[0038] 再之后一个工作冲程，1缸做功，4缸进气，就跟最开始1缸进气，4缸做功的工作过程基本一样了，两缸相当于都在吸气。2,3缸由于管路的相连也具有相同的工作过程。总之，
曲轴每转过180°，都会有两缸处于压缩状态，因为此时排气缸相当于压缩缸，这两缸是产生制动作用的主要来源
[0039] 在车辆不需要辅助制动时，主控制阀芯不会堵塞控制油道与主油道。发动机按照4冲程正常工作。
[0040] 最后，还需注意的是，以上公布的仅是本发明的具体
实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有
变形，均应认为是本发明的保护范围。
