CN102383946A - 排气制动装置、发动机系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种排气制动装置，用于汽车制动，包括与发动机排气管相连的第一气缸，其内设有将内腔分成第一腔和第二腔的推力活塞，第一腔与排气管相通，其内设压力传感器，第二腔设有流出口，其上设有第一开关阀；与第一气缸相连，且内设有压缩活塞的第二气缸，压缩活塞与推力活塞相连，且横截面积小于推力活塞的横截面积，第二气缸中设有行程开关和复位弹簧；流出管与第一气缸相通，且具有与第二腔和第二气缸相通两个支管，分别设有第二开关阀和第一单向阀；与第二气缸相通，设有第二单向阀的储气筒；与压力传感器、行程开关相连并控制第一开关阀和第二开关阀的控制器。减少了排气制动过程中能量的浪费。本发明提供了一种发动机系统和汽车。

Description

排气制动装置、发动机系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地说，涉及一种排气制动装置，本发明还提供了一种具有上述排气制动装置的发动机系统，本发明还提供了一种具有上述发动机系统的汽车。

背景技术

排气制动是通过关闭发动机排气管进而实现对发动机运转制动的一种制动方式。其具体的工作过程为：当发动机的活塞处于排气行程时，此时将发动机的排气管关闭，由于气缸内的气体无法排出，气体进而会反作用于活塞，阻止了活塞的运行，最终实现了对发动机运转的制动，达到了控制车速的目的。

在排气制动的过程中，当排气管管内的压力达到一定的限值时，此时为了保证排气管等发动机上的其他部件不至于损坏，排气管会将气缸内的一部分气体排出以进行泄压，保证气缸内的压力不再继续升高。此时的发动机实质上相当于一台空气压缩机，将汽车的动能转换为压缩气缸内气体的势能和动力总成结构的摩擦热能。

上述过程中汽车的动能转换为压缩气体的势能和动力总成结构的摩擦势能，其中动能转换为压缩气体的势能的部分最后随着压缩气体的排出而浪费，所以上述排气制动过程中造成了大量的能量浪费。

综上所述，如何提供一种排气制动装置，以实现对排气制动过程中产生的能量进行回收利用，进而减少排气制动过程中能量的浪费，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种排气制动装置，以实现对排气制动过程中产生的能量进行回收利用，进而减少排气制动过程中能量的浪费。

本发明的另一个目的是提供一种具有上述排气制动装置的发动机系统。

本发明的再一个目的是提供一种具有上述发动机系统的汽车。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种排气制动装置，用于汽车的制动，包括：

与所述汽车的发动机的排气管相连的第一气缸，该第一气缸内设有将其内腔分成第一腔和第二腔的推力活塞，所述第一腔与所述排气管相通，且该第一腔内设有检测所述第一腔内的气体压力的压力传感器，所述第二腔设有流出口，其上设有第一开关阀；

与所述第一气缸相连，且内设有压缩活塞的第二气缸，所述压缩活塞与所述推力活塞相连，且其横截面积小于所述推力活塞的横截面积，该第二气缸的内腔中设有检测所述压缩活塞位于设定位置的行程开关和沿所述压缩活塞移动方向伸缩的复位弹簧；

一端与所述第一气缸相通，另一端具有两个支管的流入管，所述两个支管分别与所述第二腔和第二气缸相通，且与所述第二腔相连通的支管上设置有第二开关阀，与所述第二气缸相连通的支管上设置有第一单向阀；

与所述第二气缸相连通，且设有第二单向阀的储气筒；

与所述压力传感器和行程开关相连，并根据上述两者发出的信号控制所述第一开关阀和第二开关阀通闭的控制器。

优选的，上述排气制动装置中，还包括流出管，其一端与所述流出口相连通，另一端与所述发动机的进气管相连通。

优选的，上述排气制动装置中，还包括设置在所述流出管上的引流装置。

优选的，上述排气制动装置中，还包括设置在所述储气筒和所述第二气缸之间的过滤器。

优选的，上述排气制动装置中，所述储气筒上设置有安全阀。

优选的，上述排气制动装置中，所述第一开关阀和第二开关阀均为两位两通电磁阀。

优选的，上述排气制动装置中，所述控制器为MCU控制器。

本发明提供的排气制动装置的工作过程如下：

排气制动的过程中，发动机的排气管中充满高压气体，排气管与第一腔相连通，排气管通过流入管的两个支管分别与第二腔和第二气缸相连通，此时第一腔、第二腔和第二气缸中的气体压力相等，所以作用在推力活塞和压缩活塞的气体压力大小相等，因此推力活塞和压缩活塞处于静止状态。当发动机中的排气管的压力继续增加，第一腔内的压力传感器采集到的压力信号超过需要卸压的设定值时，压力传感器将压力信号传输给控制器，控制器根据压力信号将第二开关阀关闭，并将第一开关阀打开，此时第二腔中的高压气体从流出口流出，第二腔中的压力降低，由于压缩活塞的横截面积小于推力活塞的面积，第一腔和第二气缸中的气体压强相等，由于第二腔中的气体压力变小，所以整个推力活塞和压缩活塞受气体的压力作用向下移动，实现了对第二气缸中的高压气体进行压缩，第一单向阀防止高压气体在压缩的过程中向流入管中回流，进而实现了第二气缸中的高压气体被压进储气筒中，第二单向阀防止储气筒中的高压气体回流到第二气缸中。当压缩活塞运行到设定的位置时，行程开关发出信号给控制器，控制器控制第一开关阀关闭，第二开关阀开启，使得发动机的排气管中的高压气体再次进入到第二腔中，此时第一腔、第二腔和第二气缸中的气体压强相等，在复位弹簧的作用下，推力活塞和压缩活塞恢复到原位，当发动机中的排气管中的气体压力再次增大时，重复上述过程。

从上述工作过程可以看出，本发明提供的排气制动装置，将发动机的排气管中高压气体一部分经过进一步的压缩进行存储，防止了排气管中的大量气体被排泄掉进而造成的能量浪费，从而实现了对排气管中的高压气体的能量进行回收利用，减少了排气制动过程中能量的浪费。

上述优选方案中，该排气制动装置还包括流出管，该流出管的一端与流出口相连通，另一端与发动机的进气管相连通，排气管中的一部分高压气体通过第二腔经推力活塞的作用从流出管进入到发动机的进气管中，从而完成发动机的进气，该进气过程通过推力活塞的推动完成强制进气，提高了发动机的进气效率。

基于上述提供的排气制动装置，本发明还提供了一种发动机系统，该系统包括发动机和排气制动装置，所述排气制动装置为上述任意一项所述的排气制动装置。

优选的，上述发动机系统中，所述发动机的排气管上设置有安全阀。

基于上述提供的发动机系统，本发明提供了一种汽车，该汽车具有如前所述的发动机系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的发动机系统的结构示意图。

图1中：

发动机1、排气管2、进气管3、MCU控制器4、引流装置5、第三开关阀6、安全阀7、压力传感器8、推力活塞9、第一气缸10、流入管11、第二开关阀12、压缩活塞13、第二气缸14、第一单向阀15、复位弹簧16、储气筒17、安全阀18、过滤器19、第二单向阀20、行程开关21、第一开关阀22、流出管23、第一腔A、第二腔B。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，现在将本专利中涉及到的技术名词解释如下：

MCU控制器是Micro Control Unit控制器的缩写，是指将计算机的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read-Only Memory，只读内存)、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。

本发明提供了一种排气制动装置，实现了对排气制动过程中产生的能量进行回收利用，进而减少了排气制动过程中能量的浪费。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1，图1为本发明实施例提供的发动机系统的结构示意图。

本发明实施例提供的排气制动装置，用于汽车的制动，包括：

与汽车的发动机1的排气管2相连的第一气缸10，该第一气缸10内设有将其内腔分成第一腔A和第二腔B的推力活塞9，所述第一腔A与所述排气管2相通，且该第一腔A内设有检测所述第一腔A内的气体压力的压力传感器8，所述第二腔B设有流出口，其上设有第一开关阀22；

与所述第一气缸10相连，且内设有压缩活塞13的第二气缸14，所述压缩活塞13与所述推力活塞9相连，且其横截面积小于所述推力活塞9的横截面积，该第二气缸14的内腔中设有检测所述压缩活塞13位于设定位置的行程开关21和沿所述压缩活塞13移动方向伸缩的复位弹簧16；

一端与所述第一气缸10相通，另一端具有两个支管的流入管11，所述两个支管分别与所述第二腔B和第二气缸14相通，且与所述第二腔B相连通的支管上设置有第二开关阀12，与所述第二气缸14相连通的支管上设置有第一单向阀15；

与所述第二气缸14相连通，且设有第二单向阀20的储气筒17；和

与所述压力传感器8、行程开关21相连，并根据上述两者发出的信号控制所述第一开关阀22和第二开关阀12通闭的控制器。

本发明提供的排气制动装置的工作过程如下：

排气制动的过程中，发动机1的排气管2中充满高压气体，排气管2与第一腔A相连通，排气管2通过流入管11的两个支管分别与第二腔B和第二气缸14相连通，此时第一腔A、第二腔B和第二气缸14中的气体压力相等，所以作用在推力活塞9和压缩活塞13的气体压力大小相等，因此推力活塞9和压缩活塞13处于静止状态。当发动机1中的排气管2的压力继续增加，第一腔A内的压力传感器8采集到的压力信号超过需要卸压的设定值时，压力传感器8将压力信号传输给控制器，控制器根据压力信号将第二开关阀12关闭，并将第一开关阀22打开，此时第二腔B中的高压气体从流出口流出，第二腔B中的压力降低，由于压缩活塞13的横截面积小于推力活塞9的面积，第一腔A和第二气缸14中的气体压强相等，由于第二腔B中的气体压力变小，所以整个推力活塞9和压缩活塞13受气体的压力作用向下移动，实现了对第二气缸14中的高压气体进行压缩，第一单向阀15防止高压气体在压缩的过程中向流入管11中回流，进而实现了第二气缸14中的高压气体被压进储气筒17中，第二单向阀20防止储气筒17中的高压气体回流到第二气缸14中。当压缩活塞13运行到设定的位置时，行程开关21发出信号给控制器，控制器控制第一开关阀22关闭，第二开关阀12开启，使得发动机1的排气管2中的高压气体再次进入到第二腔B中，此时第一腔A、第二腔B和第二气缸14中的气体压强相等，在复位弹簧16的作用下，推力活塞9和压缩活塞13恢复到原位，当发动机1中的排气管2中的气体压力再次增大时，重复上述过程。

从上述工作过程可以看出，本发明提供的排气制动装置，将发动机1的排气管2中高压气体一部分经过进一步的压缩进行存储，防止了排气管2中的大量气体被排泄掉进而造成的能量浪费，从而实现了对排气管2中的高压气体的能量进行回收利用，减少了排气制动过程中能量的浪费。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例中提供的排气制动装置中，还包括流出管23，其一端与流出口相连通，另一端与所述发动机1的进气管3相连通。上述优选方案中，排气管2中的一部分高压气体通过第二腔B经推力活塞9的作用从流出管23进入到发动机1的进气管3中，从而完成发动机1的进气，该进气过程中通过推力活塞9的推动完成强制进气，提高了发动机1的进气效率。

本实施例中在第一腔A与排气管2之间还设置有第三开关阀6，该第三开关阀6与控制器相连，并通过控制器实现启闭，在对第一气缸10进行维修时，可以将第三开关阀6关闭，方便了维修工作的进行。

为了进一步方便高压气体在流出管23中的流动，上述流出管23上还设置有引流装置5，进一步提高了进气效率。

为了提高进入到储气筒17中气体的清洁度，上述储气筒17与第二气缸14之间还设置有过滤器19。

上述实施例中提供的排气制动装置中，储气筒17和发动机1的排气管2内均为高压环境，为了提高整个排气制动装置的安全性，上述发动机1的排气管2上设置有安全阀7，上述储气筒17上设置有安全阀18。

优选的，上述第一开关阀22、第二开关阀12和第三开关阀6均为两位两通电磁阀。当然上述第一开关阀22、第二开关阀12和第三开关阀6也可以为其他种类的控制开关阀，并不限于两位两通电磁阀。

上述实施例提供的排气制动装置中，控制器与压力传感器8和行程开关21相连，并根据压力传感器8和行程开关21所发出的信号控制第一开关阀22和第二开关阀12，具体的控制过程为：当压力传感器8检测到的第一腔A中的压力高于设定值时，控制器控制第一开关阀22打开，第二开关阀12关闭；当压缩活塞13移动到设定位置时，行程开关21发送信号，控制器控制第一开关阀22关闭，第一开关阀12打开。优选的，上述控制器为MCU控制器4。当然上述控制器可以为PLC控制器、微机等。

基于上述实施例提供的排气制动装置，本发明实施例还提供了一种发动机系统，该发动机系统包括发动机1和上述实施例中提供的排气制动装置。本实施例提供的发动机系统中，采用上述实施例提供的排气制动装置，提高了整个发动机系统的节能性能。

基于上述提供的发动机系统，本发明实施例还提供了一种汽车，该汽车具有如前所述的发动机系统。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种排气制动装置，用于汽车的制动，其特征在于，包括：

与所述汽车的发动机(1)的排气管(2)相连的第一气缸(10)，该第一气缸(10)内设有将其内腔分成第一腔(A)和第二腔(B)的推力活塞(9)，所述第一腔(A)与所述排气管(2)相通，且该第一腔(A)内设有检测所述第一腔(A)内的气体压力的压力传感器(8)，所述第二腔(B)设有流出口，其上设有第一开关阀(22)；

与所述第一气缸(10)相连，且内设有压缩活塞(13)的第二气缸(14)，所述压缩活塞(13)与所述推力活塞(9)相连，且其横截面积小于所述推力活塞(9)的横截面积，该第二气缸(14)的内腔中设有检测所述压缩活塞(13)位于设定位置的行程开关(21)和沿所述压缩活塞(13)移动方向伸缩的复位弹簧(16)；

一端与所述第一气缸(10)相通，另一端具有两个支管的流入管(11)，所述两个支管分别与所述第二腔(B)和第二气缸(14)相通，且与所述第二腔(B)相连通的支管上设置有第二开关阀(12)，与所述第二气缸(14)相连通的支管上设置有第一单向阀(15)；

与所述第二气缸(14)相连通，且设有第二单向阀(20)的储气筒(17)；

与所述压力传感器(8)和行程开关(21)相连，并根据上述两者发出的信号控制所述第一开关阀(22)和第二开关阀(12)通闭的控制器。

2.根据权利要求1所述的排气制动装置，其特征在于，还包括流出管(23)，其一端与所述流出口相连通，另一端与所述发动机(1)的进气管(3)相连通。

3.根据权利要求2所述的排气制动装置，其特征在于，还包括设置在所述流出管(23)上的引流装置(5)。

4.根据权利要求1所述的排气制动装置，其特征在于，还包括设置在所述储气筒(17)和所述第二气缸(14)之间的过滤器(19)。

5.根据权利要求4所述的排气制动装置，其特征在于，所述储气筒(17)上设置有安全阀(18)。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的排气制动装置，其特征在于，所述第一开关阀(22)和第二开关阀(12)均为两位两通电磁阀。

7.根据权利要求6所述的排气制动装置，其特征在于，所述控制器为MCU控制器(4)。

8.一种发动机系统，包括发动机(1)和排气制动装置，其特征在于，所述排气制动装置为上述权利要求1-7中任意一项所述的排气制动装置。

9.根据权利要求8所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机(1)的排气管(2)上设置有安全阀(7)。

10.一种汽车，其特征在于，该汽车具有权利要求8或者9所述的发动机系统。