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CN107939559A - 一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法 - Google Patents

一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法 Download PDF

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CN107939559A
CN107939559A CN201711475495.3A CN201711475495A CN107939559A CN 107939559 A CN107939559 A CN 107939559A CN 201711475495 A CN201711475495 A CN 201711475495A CN 107939559 A CN107939559 A CN 107939559A
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China
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pipeline
cylinder
air inlet
bypass
valve
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向辉
陈伟健
吕昌富
赵晨瑞
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Dongfeng Trucks Co ltd
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Dongfeng Trucks Co ltd
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Abstract

一种增压柴油发动机辅助制动系统，其内的外进气管道依次经空气滤清器、一号内进气管道、压气机、二号内进气管道、旁通内管路、三号内进气管道后与气缸的进气口相通，气缸的排气口依次经内排气管道、涡轮机后与外排气管道相通，外排气管道经旁通外管路与一号内进气管道相通。本设计不仅对气缸内气流流量的增加效果较强、辅助制动的增强效果较好，而且能源利用率较高、可调性较强，智能化程度较高。

Description

一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法
技术领域
本发明涉及一种发动机辅助制动系统，属于发动机领域，尤其涉及一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法，具体适用于增加气缸内气流流量，提高辅助制动效果。
背景技术
发动机辅助制动是指利用发动机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。在柴油发动机压缩冲程即将结束时开启排气门，这样柴油发动机在压缩发动机气缸体内空气时所做的功便被释放到排气系统，车辆的能量通过车轮和传动系统传到柴油发动机，并成为反拖柴油发动机运转的唯一动力，实现发动机辅助制动。现有技术中，辅助制动系统的性能提升依赖于进入发动机气缸体内气体的压力和流量，因此导致发动机制动性能无法进一步提升，而随着车辆制动法规越来越严格，却对发动机辅助制动功率提出了更高要求，现有技术不能满足使用需求。
授权公告号为CN204386748U，授权公告日为2015年6月10日的实用新型专利公开了一种增压柴油发动机辅助制动系统，包括排气制动蝶阀和制动装置，排气制动蝶阀设置在发动机排气管上，制动装置设置在发动机缸盖顶部和发动机罩盖之间，排气制动蝶阀和制动装置分别与发动机ECU电连接，空气压缩机出口和中冷器入口之间设置有空气旁通气道，空气旁通气道分别与空气压缩机出口和中冷器入口相连通。虽然该设计在表面上似乎能够提高进入气缸内的气体流量，但其仍旧具有以下缺陷：
首先，该设计虽然通过空气旁通以增加进入气缸内的气体流量，但其最初来源仍旧是通过空气滤清器流入的气体，在整体上气体流量并没有增加，故其对气缸内气体流量增加的效果较弱，不利于提高辅助制动效果；
其次，该设计中经空气旁通流入的气体，依然需要经过中冷器才能进入气缸，在流经中冷器的过程中会造成气体损失，再次削弱进入气缸内的气体流量，降低对辅助制动的提高效果。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的对气缸内气流流量的增加效果较弱、辅助制动提高效果较差的缺陷与问题，提供一种对气缸内气流流量的增加效果较强、辅助制动提高效果较好的增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种增压柴油发动机辅助制动系统，包括气缸、压气机、中冷器与涡轮机，所述压气机的进气口与空气滤清器相通，压气机的出气口经中冷器与气缸的进气口相通，气缸的排气口经涡轮机后与外排气管道相通；
所述辅助制动系统还包括旁通外管路与旁通内管路，所述旁通外管路上设置有外开关阀门，旁通内管路上设置有内开关阀门；
所述空气滤清器的进气口与外进气管道相通，空气滤清器的出气口经一号内进气管道与压气机的进气口相通，压气机的出气口经二号内进气管道与中冷器的进气口相通，中冷器的出气口经三号内进气管道与气缸的进气口相通，气缸的内部设置有沿其缸壁上下运动的活塞，气缸的排气口经内排气管道与涡轮机的进气口相通，涡轮机的出气口与外排气管道相通，涡轮机经驱动轴与压气机相连接；所述旁通外管路的进气口与外排气管道相通，旁通外管路的出气口与一号内进气管道相通，所述旁通内管路的进气口与二号内进气管道相通，旁通内管路的出气口与三号内进气管道相通。
所述外开关阀门、内开关阀门均为电控式开关阀门，且外开关阀门、内开关阀门均与发动机ECU进行信号连接。
所述气缸的进气口内设置有进气阀，气缸的排气口内设置有排气阀，该排气阀上延伸至气缸外部的阀端与排气阀驱动机构相连接，且排气阀驱动机构与发动机ECU进行信号连接。
所述气缸所在柴油机为V型气缸排列增压柴油机。
所述旁通外管路包括横管路与竖管路，所述横管路的一端与一号内进气管道垂直相通，横管路的另一端与竖管路的顶端垂直相通，竖管路的底端与外排气管道垂直相通，且在竖管路上设置有外开关阀门。
所述三号内进气管道包括上横气道、中竖气道与下横气道，所述上横气道依次经中竖气道、下横气道后与气缸的进气口相通，上横气道、下横气道、二号内进气管道两两相互平行；所述旁通内管路的两端分别与二号内进气管道、上横气道垂直相通。
一种上述增压柴油发动机辅助制动系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
当辅助制动初始工作时，外开关阀门、内开关阀门均关闭，旁通外管路、旁通内管路不导通；
当需要提升制动功率时，同时开启外开关阀门、内开关阀门以同时导通旁通外管路、旁通内管路，此时，经涡轮机排入外排气管道中的气体依次经旁通外管路、一号内进气管道流入压气机的进气口以增加单位时间流入压气机的气体流量，压气机的出气口依次经二号内进气管道、旁通内管路、三号内进气管道后流入气缸的进气口，以提高单位时间流入气缸内的气体流量。
所述外开关阀门、内开关阀门均为与发动机ECU进行信号连接的电控式开关阀门；当需要提升制动功率时，发动机ECU对外开关阀门、内开关阀门的开度进行控制，以调节旁通外管路、旁通内管路内的气体流量。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法中，增设了旁通外管路、旁通内管路，其中，旁通外管路导通的是外排气管道、一号内进气管道，旁通内管路导通的是二号内进气管道、三号内进气管道，该设计的优点包括：首先，气缸内增加的气体来源为外排气管道，属于经空气滤清器引入的气体基础之上的增加，在整体上，真正的增加了进气量，增加气量明显；其次，旁通内管路使得气路绕开中冷器，以避免流经中冷器时的气体损失，确保气量增加的效果，利于提升缸内最高压力，从而最终大幅度的提高辅助制动效果。因此，本发明不仅对气缸内气体流量的增加效果较强，而且辅助制动的提高效果较好。
2、本发明一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法中，气缸内增加的气体来源为外排气管道中的气体，该种气体的初始来源为气缸排气口排出的废气，在本设计中，废气在流入外排气管道之前，已经流经涡轮机，并对涡轮机作了功，此时将其作为额外气源，属于重复利用。因此，本发明不仅能够较强的增加气缸内气体流量、能提高辅助制动效果，而且能源利用率较高、环保性较强。
3、本发明一种增压柴油发动机辅助制动系统及使用方法中，外开关阀门、内开关阀门均可设计为电控式开关阀门，且与发动机ECU进行信号连接，使用时，发动机ECU对外开关阀门、内开关阀门的开度进行控制，以调节旁通外管路、旁通内管路内的气体流量，实现智能控制。因此，本发明的可调性较强，智能化程度较高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明与发动机ECU的连接示意图。
图中：中冷器1、压气机2、涡轮机3、气缸4、活塞41、进气阀42、排气阀43、排气阀驱动机构431、旁通外管路5、外开关阀门51、横管路52、竖管路53、旁通内管路6、内开关阀门61、空气滤清器7、外排气管道8、内排气管道81、外进气管道9、一号内进气管道91、二号内进气管道92、三号内进气管道93、上横气道931、中竖气道932、下横气道933、发动机ECU 10。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图2，一种增压柴油发动机辅助制动系统，包括气缸4、压气机2、中冷器1与涡轮机3，所述压气机2的进气口与空气滤清器7相通，压气机2的出气口经中冷器1与气缸4的进气口相通，气缸4的排气口经涡轮机3后与外排气管道8相通；
所述辅助制动系统还包括旁通外管路5与旁通内管路6，所述旁通外管路5上设置有外开关阀门51，旁通内管路6上设置有内开关阀门61；
所述空气滤清器7的进气口与外进气管道9相通，空气滤清器7的出气口经一号内进气管道91与压气机2的进气口相通，压气机2的出气口经二号内进气管道92与中冷器1的进气口相通，中冷器1的出气口经三号内进气管道93与气缸4的进气口相通，气缸4的内部设置有沿其缸壁上下运动的活塞41，气缸4的排气口经内排气管道81与涡轮机3的进气口相通，涡轮机3的出气口与外排气管道8相通，涡轮机3经驱动轴与压气机2相连接；所述旁通外管路5的进气口与外排气管道8相通，旁通外管路5的出气口与一号内进气管道91相通，所述旁通内管路6的进气口与二号内进气管道92相通，旁通内管路6的出气口与三号内进气管道93相通。
所述外开关阀门51、内开关阀门61均为电控式开关阀门，且外开关阀门51、内开关阀门61均与发动机ECU10进行信号连接。
所述气缸4的进气口内设置有进气阀42，气缸4的排气口内设置有排气阀43，该排气阀43上延伸至气缸4外部的阀端与排气阀驱动机构431相连接，且排气阀驱动机构431与发动机ECU10进行信号连接。
所述气缸4所在柴油机为V型气缸排列增压柴油机。
所述旁通外管路5包括横管路52与竖管路53，所述横管路52的一端与一号内进气管道91垂直相通，横管路52的另一端与竖管路53的顶端垂直相通，竖管路53的底端与外排气管道8垂直相通，且在竖管路53上设置有外开关阀门51。
所述三号内进气管道93包括上横气道931、中竖气道932与下横气道933，所述上横气道931依次经中竖气道932、下横气道933后与气缸4的进气口相通，上横气道931、下横气道933、二号内进气管道92两两相互平行；所述旁通内管路6的两端分别与二号内进气管道92、上横气道931垂直相通。
一种上述增压柴油发动机辅助制动系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
当辅助制动初始工作时，外开关阀门51、内开关阀门61均关闭，旁通外管路5、旁通内管路6不导通；
当需要提升制动功率时，同时开启外开关阀门51、内开关阀门61以同时导通旁通外管路5、旁通内管路6，此时，经涡轮机3排入外排气管道8中的气体依次经旁通外管路5、一号内进气管道91流入压气机2的进气口以增加单位时间流入压气机2的气体流量，压气机2的出气口依次经二号内进气管道92、旁通内管路6、三号内进气管道93后流入气缸4的进气口，以提高单位时间流入气缸4内的气体流量。
所述外开关阀门51、内开关阀门61均为与发动机ECU10进行信号连接的电控式开关阀门；当需要提升制动功率时，发动机ECU10对外开关阀门51、内开关阀门61的开度进行控制，以调节旁通外管路5、旁通内管路6内的气体流量。
本发明的原理说明如下：
参见图1至图2，当柴油发动机辅助制动工作时，排气阀驱动机构431开始工作，用来消耗车辆的能量，从而提供辅助的制动力，外开关阀门51、内开关阀门61此时关闭。当需要进一步提升制动功率时，开启外开关阀门51、内开关阀门61，涡轮机3向外排气管道8内排出的气体，快速经旁通外管路5向一号内进气管道91内充气，进入压气机2的气体增多；同时，旁通内管路6绕开了中冷器1，使得经过压气机2压缩的气体直接进入气缸4内，减少了气体流动损失，从而大幅度的提升进入气缸4内的气体流量和压力，从而提高气缸4内压缩上止点最高压力，最终提高柴油发动机辅助制动功率。通过发动机ECU 10可以电控外开关阀门51、内开关阀门61打开或关闭的幅度，从而实现调节进入气缸4内的空气流量和压力，达到实现不同柴油发动机辅助制动功率的功能。本发明在增设了旁通外管路5、旁通内管路6之后，提高了进入发动机气缸4内的进气流量和压力，加快了发动机辅助制动过程中的进气，提升了发动机气缸4压缩的最高压力，从而改善了发动机辅助制动效果。同时，在不牺牲发动机经济性的前提下，提升了发动机辅助制动功率，提高车辆行驶的安全性。
实施例1：
参见图1至图2，一种增压柴油发动机辅助制动系统，包括气缸4、压气机2、中冷器1与涡轮机3，所述压气机2的进气口与空气滤清器7相通，压气机2的出气口经中冷器1与气缸4的进气口相通，气缸4的排气口经涡轮机3后与外排气管道8相通；所述辅助制动系统还包括旁通外管路5与旁通内管路6，所述旁通外管路5上设置有外开关阀门51，旁通内管路6上设置有内开关阀门61；所述空气滤清器7的进气口与外进气管道9相通，空气滤清器7的出气口经一号内进气管道91与压气机2的进气口相通，压气机2的出气口经二号内进气管道92与中冷器1的进气口相通，中冷器1的出气口经三号内进气管道93与气缸4的进气口相通，气缸4的内部设置有沿其缸壁上下运动的活塞41，气缸4的排气口经内排气管道81与涡轮机3的进气口相通，涡轮机3的出气口与外排气管道8相通，涡轮机3经驱动轴与压气机2相连接；所述旁通外管路5的进气口与外排气管道8相通，旁通外管路5的出气口与一号内进气管道91相通，所述旁通内管路6的进气口与二号内进气管道92相通，旁通内管路6的出气口与三号内进气管道93相通。
一种上述增压柴油发动机辅助制动系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：当辅助制动初始工作时，外开关阀门51、内开关阀门61均关闭，旁通外管路5、旁通内管路6不导通；当需要提升制动功率时，同时开启外开关阀门51、内开关阀门61以同时导通旁通外管路5、旁通内管路6，此时，经涡轮机3排入外排气管道8中的气体依次经旁通外管路5、一号内进气管道91流入压气机2的进气口以增加单位时间流入压气机2的气体流量，压气机2的出气口依次经二号内进气管道92、旁通内管路6、三号内进气管道93后流入气缸4的进气口，以提高单位时间流入气缸4内的气体流量。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
外开关阀门51、内开关阀门61均为电控式开关阀门，且外开关阀门51、内开关阀门61均与发动机ECU10进行信号连接。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
气缸4的进气口内设置有进气阀42，气缸4的排气口内设置有排气阀43，该排气阀43上延伸至气缸4外部的阀端与排气阀驱动机构431相连接，且排气阀驱动机构431与发动机ECU10进行信号连接。优选气缸4所在柴油机为V型气缸排列增压柴油机。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
旁通外管路5包括横管路52与竖管路53，所述横管路52的一端与一号内进气管道91垂直相通，横管路52的另一端与竖管路53的顶端垂直相通，竖管路53的底端与外排气管道8垂直相通，且在竖管路53上设置有外开关阀门51。所述三号内进气管道93包括上横气道931、中竖气道932与下横气道933，所述上横气道931依次经中竖气道932、下横气道933后与气缸4的进气口相通，上横气道931、下横气道933、二号内进气管道92两两相互平行；所述旁通内管路6的两端分别与二号内进气管道92、上横气道931垂直相通。
实施例5：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
外开关阀门51、内开关阀门61均为与发动机ECU10进行信号连接的电控式开关阀门；当需要提升制动功率时，发动机ECU10对外开关阀门51、内开关阀门61的开度进行控制，以调节旁通外管路5、旁通内管路6内的气体流量。

Claims (8)

1.一种增压柴油发动机辅助制动系统，包括气缸（4）、压气机（2）、中冷器（1）与涡轮机（3），所述压气机（2）的进气口与空气滤清器（7）相通，压气机（2）的出气口经中冷器（1）与气缸（4）的进气口相通，气缸（4）的排气口经涡轮机（3）后与外排气管道（8）相通，其特征在于：
所述辅助制动系统还包括旁通外管路（5）与旁通内管路（6），所述旁通外管路（5）上设置有外开关阀门（51），旁通内管路（6）上设置有内开关阀门（61）；
所述空气滤清器（7）的进气口与外进气管道（9）相通，空气滤清器（7）的出气口经一号内进气管道（91）与压气机（2）的进气口相通，压气机（2）的出气口经二号内进气管道（92）与中冷器（1）的进气口相通，中冷器（1）的出气口经三号内进气管道（93）与气缸（4）的进气口相通，气缸（4）的内部设置有沿其缸壁上下运动的活塞（41），气缸（4）的排气口经内排气管道（81）与涡轮机（3）的进气口相通，涡轮机（3）的出气口与外排气管道（8）相通，涡轮机（3）经驱动轴与压气机（2）相连接；所述旁通外管路（5）的进气口与外排气管道（8）相通，旁通外管路（5）的出气口与一号内进气管道（91）相通，所述旁通内管路（6）的进气口与二号内进气管道（92）相通，旁通内管路（6）的出气口与三号内进气管道（93）相通。
2.根据权利要求1所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统，其特征在于：所述外开关阀门（51）、内开关阀门（61）均为电控式开关阀门，且外开关阀门（51）、内开关阀门（61）均与发动机ECU（10）进行信号连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统，其特征在于：所述气缸（4）的进气口内设置有进气阀（42），气缸（4）的排气口内设置有排气阀（43），该排气阀（43）上延伸至气缸（4）外部的阀端与排气阀驱动机构（431）相连接，且排气阀驱动机构（43）1与发动机ECU（10）进行信号连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统，其特征在于：所述气缸（4）所在柴油机为V型气缸排列增压柴油机。
5.根据权利要求1或2所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统，其特征在于：所述旁通外管路（5）包括横管路（52）与竖管路（53），所述横管路（52）的一端与一号内进气管道（91）垂直相通，横管路（52）的另一端与竖管路（53）的顶端垂直相通，竖管路（53）的底端与外排气管道（8）垂直相通，且在竖管路（53）上设置有外开关阀门（51）。
6.根据权利要求1或2所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统，其特征在于：所述三号内进气管道（93）包括上横气道（931）、中竖气道（932）与下横气道（933），所述上横气道（931）依次经中竖气道（932）、下横气道（933）后与气缸（4）的进气口相通，上横气道（931）、下横气道（933）、二号内进气管道（92）两两相互平行；所述旁通内管路（6）的两端分别与二号内进气管道（92）、上横气道（931）垂直相通。
7.一种权利要求1所述的增压柴油发动机辅助制动系统的使用方法，其特征在于所述使用方法包括以下步骤：
当辅助制动初始工作时，外开关阀门（51）、内开关阀门（61）均关闭，旁通外管路（5）、旁通内管路（6）不导通；
当需要提升制动功率时，同时开启外开关阀门（51）、内开关阀门（61）以同时导通旁通外管路（5）、旁通内管路（6），此时，经涡轮机（3）排入外排气管道（8）中的气体依次经旁通外管路（5）、一号内进气管道（91）流入压气机（2）的进气口以增加单位时间流入压气机（2）的气体流量，压气机（2）的出气口依次经二号内进气管道（92）、旁通内管路（6）、三号内进气管道（93）后流入气缸（4）的进气口，以提高单位时间流入气缸（4）内的气体流量。
8.根据权利要求7所述的一种增压柴油发动机辅助制动系统的使用方法，其特征在于：
所述外开关阀门（51）、内开关阀门（61）均为与发动机ECU（10）进行信号连接的电控式开关阀门；
当需要提升制动功率时，发动机ECU（10）对外开关阀门（51）、内开关阀门（61）的开度进行控制，以调节旁通外管路（5）、旁通内管路（6）内的气体流量。
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