CN110259540B - 一种发动机排气制动能量回收装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机排气制动能量回收装置及其方法，装置内布置有泄气阀、内柱塞、排气回收气门，装置一侧布置有控制油道和排气道。当发动机处于制动模式时，控制油道配合电磁阀信号控制内柱塞动作，进而打开排气回收气门，缸内气体顶开泄气阀通向排气道。本发明的优点在于能够将发动机排气制动阶段的气体回收利用，提高能量利用率，同时本发明无需对发动机已有的排气装置、排气凸轮进行改造，普遍性好，本装置所受应力小，可靠性高，安装方便、布置紧凑。

Description

一种发动机排气制动能量回收装置及其方法

技术领域

本发明属于发动机制动技术领域，具体涉及一种发动机排气制动能量回收装置及其方法。

背景技术

发动机制动装置是一种车辆辅助制动装置，其利用发动机进排气过程的泵气损失、压缩冲程消耗的压缩功以及工作过程中的机械损失对驱动轮形成制动作用，得到的制动功率稳定，可在长下坡时用于降低并控制汽车的平均行驶速度，有效地减少行车制动系统由于长期连续工作而产生的过热失效和磨损，提高制动器的使用寿命，增强车辆行驶的安全性。

目前常用的发动机制动装置主要分为排气式、泄漏式和压缩释放式三类，而其中以发动机压缩释放式制动装置的制动性能最好，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。但是，在与压缩式发动机制动装置一起使用的配气机构总成中，摇臂随旋转的排气凸轮而摆动，机构所受应力大，而且这种方法需要针对不同的发动机对排气摇臂、排气凸轮进行改造，不具有普遍性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于发动机排气制动的布置紧凑、普遍性高的能量回收装置及其方法，增加发动机的能量利用率。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

本发明公开了一种发动机排气制动能量回收装置，装置的通孔内布置有可在通孔内上下移动的泄气阀、可在泄气阀内部上下移动的内柱塞、上端与内柱塞底部连接并可随内柱塞同步移动的排气回收气门；

通孔一侧布置有与通孔连通的控制油道和排气道；通孔底端用于连接气缸，通孔内且在排气道与通孔底端之间设置有上气门座、下气门座；上气门座可与泄气阀底部接触形成密封，下气门座可与排气回收气门接触形成密封；泄气阀上端与泄气阀盖连接，泄气阀盖上端通过泄气弹簧与缸盖连接；泄气阀侧面布置有泄气阀油道用于连通控制油道；

内柱塞上端与内柱塞盖连接，内柱塞下端通过内柱塞弹簧与泄气阀底部连接；内柱塞内部布置有可上下移动的顶针柱塞，顶针柱塞底部通过顶针弹簧与内柱塞连接；内柱塞侧面布置有内柱塞油道用于连通泄气阀油道；内柱塞盖内部布置有单向阀，单向阀的通断可在泄气阀盖和内柱塞盖之间形成高压油腔；

顶针柱塞侧面和顶面布置有顶针柱塞油道，顶针柱塞油道用于连通内柱塞油道和单向阀。

作为本发明的优选方案，所述的内柱塞盖与内柱塞固定连接；泄气阀盖与泄气阀固定连接。

作为本发明的优选方案，所述的顶针柱塞顶部设有顶针，所述的顶针用于顶开单向阀。

作为本发明的优选方案，所述的泄气阀内部开设有供内柱塞上下移动的通道，所述的通道底部设置有环形台阶；内柱塞与环形台阶上表面接触时作为内柱塞移动的下限位置；内柱塞弹簧的下端位于环形台阶所围区域内。

作为本发明的优选方案，所述的泄气阀在通孔内行程的下限位置时，其底部与上气门座接触形成密封。

作为本发明的优选方案，所述排气回收气门主体呈杆状，其顶部与内柱塞相连，杆状主体穿过上气门座和下气门座的气孔，排气回收气门的底端尺寸大于下气门座的气孔内径，且在其行程的上限位置时与下气门座接触形成密封。

作为本发明的优选方案，所述的泄气阀顶部套有缓冲环；所述缓冲环顶部与泄气阀形成顶部油道，缓冲环底部与泄气阀形成底部油道；油道内填充有润滑油；当泄气阀上移缓冲环底部与泄气阀接触时，顶部油道与底部油道大小一致，缓冲环不对泄气阀起缓冲作用；当泄气阀下移缓冲环顶部与泄气阀接触时，顶部油道比底部油道窄，润滑油流动阻力增大，起到缓冲作用。

本发明的优点是：通过将发动机排气制动阶段的气体回收利用，提高了发动机的能量利用率。本发明无需对发动机已有的排气装置、排气凸轮进行改造，达到了普遍性高的效果。本发明利用气体压力将气门顶开，与通过凸轮旋转打开气门的方式相比，机构所受应力小，实现了可靠性高的效果。本发明只需在发动机缸盖加工一个通孔便可布置安装，实现了安装方便、布置紧凑的效果。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的剖面结构示意图。

图2是制动模式时，根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的剖面结构示意图。

图3是制动模式时，排气能量回收期间，根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的剖面结构示意图。

图4是制动模式时，排气能量回收期间，根据本发明的一个示例性实施方式的缓冲机构的剖面结构示意图。

图5是切换为非制动模式时，根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的剖面结构示意图。

图6是非制动模式时，根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的剖面结构示意图。

图7是非制动模式时，根据本发明的一个示例性实施方式的一种发动机排气制动能量回收装置的泄气阀的剖面结构示意图。

图中：1-缓冲环，2-顶针柱塞油道，3-内柱塞油道，4-泄气阀油道，5-控制油道，6-排气道，7-排气回收气门，8-下气门座，9-上气门座，10-内柱塞弹簧，11-内柱塞，12-顶针弹簧，13-顶针柱塞，14-内柱塞盖，15-泄气阀，16-单向阀，17-泄气阀盖，18-泄气弹簧，19-缸盖，20-顶部油道，21-底部油道。

具体实施方式

下面以四冲程发动机为例，结合附图对本发明的具体实施方案作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示初始状态，发动机排气制动能量回收装置的通孔内布置有可在通孔内上下移动的泄气阀15、可在泄气阀15内部上下移动的内柱塞11、上端与内柱塞11底部连接并可随内柱塞11同步移动的排气回收气门7；

通孔一侧布置有与通孔连通的控制油道5和排气道6；通孔底端用于连接气缸，通孔内且在排气道6与通孔底端之间设置有上气门座9、下气门座8；上气门座9可与泄气阀底部接触形成密封，下气门座8可与排气回收气门7接触形成密封；泄气阀15上端与泄气阀盖17连接，泄气阀盖17上端通过泄气弹簧18与缸盖19连接；泄气阀15侧面布置有泄气阀油道4用于连通控制油道5；

内柱塞11上端与内柱塞盖14连接，内柱塞11下端通过内柱塞弹簧10与泄气阀15底部连接；内柱塞11内部布置有可上下移动的顶针柱塞13，顶针柱塞13底部通过顶针弹簧12与内柱塞11连接；内柱塞11侧面布置有内柱塞油道3用于连通泄气阀油道4；内柱塞盖14内部布置有单向阀16，单向阀16的通断可在泄气阀盖17和内柱塞盖14之间形成高压油腔；

顶针柱塞13侧面和顶面布置有顶针柱塞油道2，顶针柱塞油道2用于连通内柱塞油道3和单向阀16。

在本发明的一个具体实施例中，所述的内柱塞盖14与内柱塞11固定连接；泄气阀盖17与泄气阀15固定连接。固定连接的具体方式可以选用过盈配合、螺纹连接等等现有技术中的形式，本实施例选用螺纹连接。

在本发明的一个具体实施例中，所述的顶针柱塞13顶部设有顶针，所述的顶针用于顶开单向阀16。

在本发明的一个具体实施例中，所述的泄气阀15内部开设有供内柱塞11上下移动的通道，所述的通道底部设置有环形台阶；内柱塞11与环形台阶上表面接触时作为内柱塞11移动的下限位置；内柱塞弹簧10的下端位于环形台阶所围区域内。

在本发明的一个具体实施例中，所述的泄气阀15在通孔内行程的下限位置时，其底部与上气门座9接触形成密封。

在本发明的一个具体实施例中，所述排气回收气门7主体呈杆状，其顶部与内柱塞11相连，杆状主体穿过上气门座9和下气门座8的气孔，排气回收气门7的底端尺寸大于下气门座8的气孔内径，且在其行程的上限位置时与下气门座8接触形成密封。

如图4所示，在本发明的一个具体实施例中，所述的泄气阀15顶部套有缓冲环1；所述缓冲环顶部与泄气阀形成顶部油道，缓冲环底部与泄气阀形成底部油道；油道内填充有润滑油；当泄气阀上移缓冲环底部与泄气阀接触时，顶部油道与底部油道大小一致，缓冲环不对泄气阀产生缓冲作用；当泄气阀下移缓冲环顶部与泄气阀接触时，顶部油道比底部油道窄，润滑油流动阻力增大，缓冲环对泄气阀起到缓冲泄气阀的作用。

模式一：发动机制动模式

如图2所示，当发动机处于制动模式时，外部电磁阀开启，控制油道5的润滑油通过泄气阀油道4、内柱塞油道3和顶针柱塞油道2流向单向阀16，在油压作用下，内柱塞11向下移动，内柱塞弹簧10压缩，排气回收气门7开启，直至内柱塞11下端与泄气阀接触，当单向阀16两侧油压相等时，单向阀16关闭，在泄气阀盖17和内柱塞盖14之间形成高压油腔，从而形成刚性连接；

如图3所示，排气能量回收期间，泄气阀在气压作用下向上移动，泄气弹簧压缩，缸内气体从排气道排出，加以回收利用。

如图4所示，排气能量回收期间，随着缸内气压降低，泄压气阀向下移动，缓冲环减缓泄气阀下移速度，起到缓冲作用。

模式二：发动机非制动模式

如图5所示，当发动机需要从制动模式切换到非制动模式时，外部电磁阀控制控制油道5卸油，顶针柱塞在顶针弹簧作用下向上移动，与单向阀接触并开启单向阀16；泄气阀盖17和内柱塞盖14之间的高压油腔泄油；

如图6所示，

内柱塞11在内柱塞弹簧作用下向上移动，直至排气回收气门7与下气门座8接触，回到初始状态。

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。

Claims (8)

1.发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述装置的通孔内布置有可在通孔内上下移动的泄气阀（15）、可在泄气阀（15）内部上下移动的内柱塞（11）、上端与内柱塞（11）底部连接并可随内柱塞（11）同步移动的排气回收气门（7）；

通孔一侧布置有与通孔连通的控制油道（5）和排气道（6）；通孔底端用于连接气缸，通孔内且在排气道（6）与通孔底端之间设置有上气门座（9）、下气门座（8）；上气门座（9）可与泄气阀底部接触形成密封，下气门座（8）可与排气回收气门（7）接触形成密封；泄气阀（15）上端与泄气阀盖（17）连接，泄气阀盖（17）上端通过泄气弹簧（18）与缸盖（19）连接；泄气阀（15）侧面布置有泄气阀油道（4）用于连通控制油道（5）；

内柱塞（11）上端与内柱塞盖（14）连接，内柱塞（11）下端通过内柱塞弹簧（10）与泄气阀（15）底部连接；内柱塞（11）内部布置有可上下移动的顶针柱塞（13），顶针柱塞（13）底部通过顶针弹簧（12）与内柱塞（11）连接；内柱塞（11）侧面布置有内柱塞油道（3）用于连通泄气阀油道（4）；内柱塞盖（14）内部布置有单向阀（16），单向阀（16）的通断可在泄气阀盖（17）和内柱塞盖（14）之间形成高压油腔；

顶针柱塞（13）侧面和顶面布置有顶针柱塞油道（2），顶针柱塞油道（2）用于连通内柱塞油道（3）和单向阀（16）。

2.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述的内柱塞盖（14）与内柱塞（11）固定连接；泄气阀盖（17）与泄气阀（15）固定连接。

3.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述的顶针柱塞（13）顶部设有顶针，所述的顶针用于顶开单向阀（16）。

4.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述的泄气阀（15）内部开设有供内柱塞（11）上下移动的通道，所述的通道底部设置有环形台阶；内柱塞（11）与环形台阶上表面接触时作为内柱塞（11）移动的下限位置；内柱塞弹簧（10）的下端位于环形台阶所围区域内。

5.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述的泄气阀（15）在通孔内行程的下限位置时，其底部与上气门座（9）接触形成密封。

6.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述排气回收气门（7）主体呈杆状，其顶部与内柱塞（11）相连，杆状主体穿过上气门座（9）和下气门座（8）的气孔，排气回收气门（7）的底端尺寸大于下气门座（8）的气孔内径，且在其行程的上限位置时与下气门座（8）接触形成密封。

7.根据权利要求1所述的发动机排气制动能量回收装置，其特征在于：所述的泄气阀（15）顶部套有缓冲环（1）；所述缓冲环顶部与泄气阀形成顶部油道，缓冲环底部与泄气阀形成底部油道；顶部油道和底部油道内填充有润滑油；当泄气阀上移缓冲环底部与泄气阀接触时，顶部油道与底部油道大小一致；当泄气阀下移缓冲环顶部与泄气阀接触时，顶部油道比底部油道窄。

8.一种权利要求1所述发动机排气制动能量回收装置的工作方法，其特征在于包括发动机制动模式和发动机非制动模式两种工作模式；

当发动机处于制动模式时，外部电磁阀开启，控制油道（5）的润滑油通过泄气阀油道（4）、内柱塞油道（3）和顶针柱塞油道（2）流向单向阀（16），在油压作用下，内柱塞（11）向下移动，内柱塞弹簧（10）压缩，排气回收气门（7）开启，直至内柱塞（11）下端与泄气阀接触，当单向阀（16）两侧油压相等时，单向阀（16）关闭，在泄气阀盖（17）和内柱塞盖（14）之间形成高压油腔，从而形成刚性连接；

排气能量回收期间，泄气阀（15）在气压作用下向上移动，泄气弹簧（18）压缩，缸内气体从排气道（6）排出，加以回收利用；随着缸内气压降低，泄气阀（15）向下移动；

当发动机需要从制动模式切换到非制动模式时，外部电磁阀控制控制油道（5）卸油，顶针柱塞在顶针弹簧作用下向上移动，与单向阀接触并开启单向阀（16）；

泄气阀盖（17）和内柱塞盖（14）之间的高压油腔泄油；内柱塞（11）在内柱塞弹簧作用下向上移动，直至排气回收气门（7）与下气门座（8）接触，回到初始状态。