CN112727607A - 一种辅助进气发动机排气制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助进气发动机排气制动系统，涉及增压内燃机废气能量回收领域，包括制动组件和控制组件，所述制动组件包括蓄压器和排气制动阀，所述蓄压器的出气口与车辆发动机的进气口相连，所述排气制动阀位于车辆的排气通道中；所述控制组件包括整车VCU、设于车辆空压机和车辆储气罐之间的转换阀以及设于蓄压器和发动机进气口之间的旁通阀，所述蓄压器的进气口与转换阀相连，所述整车VCU与转换阀电连接以控制转换阀实现空压机产生的气流进入储气罐或蓄压器。本发明能够有效提升车辆的制动效率。

Description

一种辅助进气发动机排气制动系统

技术领域

本发明涉及增压内燃机废气能量回收领域，具体涉及一种辅助进气发动机排气制动系统。

背景技术

现有的商用车普遍采用排气制动作为辅助制动，以提高车辆的制动能力，其基本工作原理是利用设置在排气通道内的排气制动阀阻塞内燃机排气通道，由于排气阻力的增加，内燃机活塞工作时的排气行程必须克服此压力，活塞受气体的反压力，经过曲轴和传动系传至车轮，迫使车辆降低转速，从而达到在短时间内降低车速的目的，提高制动能力，以减少行车制动器的使用，减小行车制动器磨损、过热，确保行车安全。

同时在空气压缩机出口和中冷器入口之间设置空气旁通气道，当排气辅助制动工作时，快速向涡轮增压器压气机出口和中冷器入口之间的管路中充气中充气，提高发动机进气管的空气流量和压力，从而提升发动机气缸体内的气体压缩压力，进而提高发动机的制动功率。

但是，上述排气辅助制动方式存在以下缺点：1、空气压缩机压缩空气经空气旁通气道进入发动机，空气密度低，进气量少，对气缸内气体流量增加的效果较弱，制动功率低、辅助制动改善效果差；2、空气压缩机压缩空气经空气旁通气道进入发动机，会影响空气压缩机向储气罐供气，影响车辆制动系统用气及可靠性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种辅助进气发动机排气制动系统，能够有效提升车辆的制动效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

制动组件，所述制动组件包括蓄压器和排气制动阀，所述蓄压器的出气口与车辆发动机的进气口相连，所述排气制动阀位于车辆的排气通道中；

控制组件，所述控制组件包括整车VCU、设于车辆空压机和车辆储气罐之间的转换阀以及设于蓄压器和发动机进气口之间的旁通阀，所述蓄压器的进气口与转换阀相连，所述整车VCU与转换阀电连接以控制转换阀实现空压机产生的气流进入储气罐或蓄压器，所述排气制动阀、储气罐和旁通阀均与整车VCU电连接，所述转换阀为二位三通阀。

在上述技术方案的基础上，所述蓄压器的进气口上设有蓄压管路，所述蓄压器通过蓄压管路与转换阀相连，所述蓄压管路上设有蓄压单向阀。

在上述技术方案的基础上，所述转换阀和储气罐之间设有干燥器，所述干燥器上设有干燥器卸荷口。

在上述技术方案的基础上，所述储气罐上设有储气罐压力传感器，所述储气罐压力传感器与整车VCU电连接。

在上述技术方案的基础上，所述发动机的进气口上设有增压器，所述增压器的进气口上设有空气滤清器，所述空气滤清器与增压器的进气口之间通过增压器进气管路相连。

在上述技术方案的基础上，所述增压器的出气口与车辆的发动机进气口相连，所述蓄压器的出气口和发动机进气口之间设有旁通管路。

在上述技术方案的基础上，所述增压器的出气口与车辆的发动机进气口之间设有中冷器和发动机进气管，所述中冷器的进气口与增压器的出气口相连，出气口与发动机进气管相连。

在上述技术方案的基础上，所述中冷器和发动机进气管之间设有发动机进气连接管，所述发动机进气连接管的一端连接中冷器，另一端连接发动机进气管，所述旁通管路的出气口连接于发动机进气连接管，所述发动机的出气口上设有发动机排气歧管。

在上述技术方案的基础上，所述排气制动阀和旁通阀均为电控蝶阀。

在上述技术方案的基础上，还包括安装于车辆上的辅助制动继电器、制动踏板位置传感器和车速传感器，且所述辅助制动继电器、制动踏板位置传感器和车速传感器均与整车VCU电连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：空压机的出气口与蓄压器的一端气路连接，当达到储气罐预设压力，需卸荷时，空压机内的压缩空气排入蓄压器内，通过蓄压器收集原卸荷时排入大气中的压缩空气，减少能量浪费、能量消耗，有效地提高了能量利用率；制动时，蓄压器收集的压缩空气进入发动机，提高发动机的进气密度，提高进气量，最大程度的提升制动功率，且不影响储气罐、制动系统的用气。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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为本发明实施例中一种辅助进气发动机排气制动系统的结构示意图。

图中：1-空气滤清器，2-增压器进气管路，3-旁通管路，4-增压器，5-中冷器，6-发动机进气连接管，7-发动机进气管，8-发动机，9-发动机排气歧管，10-排气制动阀，11-空压机，12-转换阀，13-干燥器，14-储气罐，15-储气罐压力传感器，16-干燥器卸荷口，17-蓄压管路，18-蓄压单向阀，19-蓄压器，20-旁通阀，21-车速传感器，22-整车VCU，23-辅助制动继电器，24-制动踏板位置传感器。

具体实施方式

本发明实施例提供一种辅助进气发动机排气制动系统，通过蓄压器19对车辆现有空压机11排出的多余气体进行存储，且蓄压器19中存储的气体经增压器4二次增压后进入发动机8，在节约能源的同时也显著提高了内燃机辅助制动功率。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本发明实施例提供的一种辅助进气发动机排气制动系统，包括制动组件和控制组件。制动组件包括蓄压器19和排气制动阀10，蓄压器19的出气口通过旁通阀20与车辆发动机8的进气口相连，排气制动阀10位于车辆的排气通道中。蓄压器19用于对空压机11排出的多余气体进行存储，当需要进行排气辅助制动时，蓄压器19中存储的气体进入增压器4，进行再次增压后流入发动机8，提高发动机8的进气密度，提高进气量，实现制动时的增压进气。排气制动阀10位于车辆的排气通道中，当需要进行辅助排气制动时，排气制动阀10关闭车辆的排气通道，进一步提升车辆的制动效率。

对于控制组件，具体的包括整车VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)22、设于车辆空压机11和车辆储气罐14之间的转换阀12以及设于蓄压器19和发动机8进气口之间的旁通阀20，蓄压器19的进气口与转换阀12相连，整车VCU22与转换阀12电连接以控制转换阀12实现空压机11产生的气流进入储气罐14或蓄压器19，排气制动阀10、储气罐14和旁通阀20均与整车VCU22电连接。整车VCU22与转换阀12、排气制动阀10和旁通阀20之间进行电连接，以实现对转换阀12、排气制动阀10和旁通阀20的控制，整车VCU22对转换阀12进行控制，实现空压机11和车辆储气罐14之间管路的连通，或者空压机11和蓄压器19之间管路的连通；整车VCU22对旁通阀20进行控制，实现蓄压器19与增压器4之间管路的连通或关闭；整车VCU22对排气制动阀10进行控制，实现对排气通道的关闭或打开。

本发明实施例中的旁通阀20和排气制动阀10均为电控蝶阀，且旁通阀20具体为气动膜片弹簧阀。转换阀12为二位三通阀。储气罐14上设有储气罐压力传感器15，储气罐压力传感器15为半导体压敏电阻式压力传感器，储气罐压力传感器15与整车VCU22电连接，通过储气罐压力传感器15，整车VCU22实时获得储气罐14的压力，初始状态下，整车VCU22对转换阀12进行控制，使空压机11和车辆储气罐14之间的管路连通，空压机11和蓄压器19之间的管路闭合，空压机11对储气罐14进行充气，当储气罐14的压力达到预设压力，空压机11卸荷时，整车VCU22对转换阀12进行控制，使空压机11和车辆储气罐14之间的管路闭合，空压机11和蓄压器19之间的管路连通，空压机11内的压缩空气排入蓄压器19内，通过蓄压器19收集原卸荷时排入大气中的压缩空气，减少能量浪费、能量消耗，有效地提高了能量利用率；当需要排气制动时，整车VCU22对旁通阀20进行控制，使蓄压器19与发动机8进气口之间的管路连通，蓄压器19中收集的气体进入发动机8，提升辅助制动效果。

本发明实施例中，蓄压器19的进气口上设有蓄压管路17，蓄压器19通过蓄压管路17与转换阀12相连，蓄压管路17上设有蓄压单向阀18。空压机11卸荷时，空压机11中的压缩空气通过蓄压管路17进入蓄压器19，蓄压管路17上的蓄压单向阀18用于防止进入蓄压器19中的空气倒流。转换阀12和储气罐14之间设有干燥器13，干燥器13上设有干燥器卸荷口16。

发动机8的进气口上设有增压器4，增压器4的进气口上设有空气滤清器1，空气滤清器1与增压器4的进气口之间通过增压器进气管路2相连，增压器4的出气口与车辆的发动机8进气口相连，蓄压器19的出气口和发动机8进气口之间设有旁通管路3，增压器4的出气口与车辆的发动机8进气口之间设有中冷器5和发动机进气管7，中冷器5的进气口与增压器4的出气口相连，出气口与发动机进气管7相连，中冷器5和发动机进气管7之间设有发动机进气连接管6，发动机进气连接管6的一端连接中冷器5，另一端连接发动机进气管7，旁通管路3的出气口连接于发动机进气连接管6，发动机8的出气口上设有发动机排气歧管9。车辆在正常行驶过程中，发动机8燃烧室燃烧所需新鲜空气通过空气滤清器1进入，然后通过增压器进气管路2到达增压器4，进入增压器4中的空气经增压器4增压后再经中冷器5、发动机进气连接管6和发动机进气管7进入发动机8中，实现发动机8的正常运行。当需要进行辅助制动时，整车VCU22控制旁通阀20打开，使蓄压器19与发动机进气连接管6之间的管路连通，蓄压器19中收集的气体进入发动机进气连接管6和发动机进气管7，再进入发动机8，提高发动机8的进气密度，提高进气量，在不影响储气罐14、制动系统用气的情况下，显著提升制动功率。

本发明实施例的辅助进气发动机排气制动系统还包括安装于车辆上的辅助制动继电器23、制动踏板位置传感器24和车速传感器21，且辅助制动继电器23、制动踏板位置传感器24和车速传感器21均与整车VCU22电连接，辅助制动继电器23、制动踏板位置传感器24和车速传感器21用于对车辆的运行工况进行采集，给整车VCU22对转换阀12、排气制动阀10和旁通阀20的控制提供参考，以此实现智能控制，提高辅助制动响应性、可靠性。

以下对本发明实施例的辅助进气发动机排气制动系统的应用过程进行具体说明。

发动机8正常工作时，空气经由空气滤清器1、增压器进气管路2、单向阀3、增压器4、中冷器5后，增压后的空气经发动机进气连接管6和发动机进气管7进入发动机8内参与燃烧、做功，然后经发动机8排气岐管、涡轮增压系统和排气制动阀10排出气体。发动机8工作时，空压机11处于排气工作状态，压缩空气经转换阀12、干燥器13后进入储气罐14中，空压机11打气到储气罐14，当储气罐14的压力达到设定值时，储气罐14压力传感将电信号反馈给整车VCU22，整车VCU22发出电信号控制转换阀12，以使空压机11出气口与蓄压器19进气口之间的气路接通，空压机11出气口与干燥器13之间的气路关闭，此时，空压机11内的压缩空气依次经转换阀12、蓄压管路17后进入蓄压器19内，空压机11向蓄压器19供气，蓄压管路17上设置的蓄压单向阀18，保证压缩气体进入蓄压器19防止倒流；这样，使得空压机11通过干燥器卸荷口16卸荷时，排入大气的压缩空气储存到蓄压器19内，实现能量的回收，节约能耗。当储气罐14的压力小于设定值时，整车VCU22发出电信号控制转换阀12，以使空压机11出气口与蓄压器19进气口之间的气路关闭，空压机11出气口与干燥器13之间的气路接通，空压机11又开始向储气罐14供气，实现空压机11供气功能，有效避免蓄压器19进行储气时空压机11对储气罐14供气的影响，使得蓄压器19中所存储的气体均为空压机11卸荷时的多余气体。

整车VCU22分别与辅助制动继电器23、制动踏板位置传感器24和车速传感器21电连接，从而获取辅助制动信号、制动踏板信号和车速信号，当车辆下坡时，辅助制动开启(整车车速增加或不变并且制动踏板位置不变或增加)时，整车VCU22控制旁通阀20上旁通阀20打开，使蓄压器19内的高压气体，通过旁通管路3、发动机进气连接管6和发动机进气管7进入进入发动机8，增加发动机8的进气量和发动机8中的空气密度；同时，整车VCU22控制排气制动阀10关闭排气通道，有效提升发动机8辅助制动功率、制动响应性。利用蓄压器19收集的空压机11卸荷时的废气能量，进入发动机8，实现制动时的增压进气，提升进气密度、进气量，有效提升辅助制动功率，实现发动机8辅助排气制动的智能化控制，在不影响制动系统用气的情况下，有效提升辅助制动功率、制动响应性以及系统可靠性。

本发明实施例的辅助进气发动机排气制动系统，空压机11的出气口与蓄压器19的一端气路连接，当达到储气罐14预设压力，需卸荷时，空压机11内的压缩空气排入蓄压器19内，通过蓄压器19收集原卸荷时排入大气中的压缩空气，减少能量浪费、能量消耗，有效地提高了能量利用率；制动时，蓄压器19收集的压缩空气进入发动机8，提高发动机8的进气密度，提高进气量，最大程度的提升制动功率，且不影响储气罐、制动系统的用气。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于，包括：

制动组件，所述制动组件包括蓄压器(19)和排气制动阀(10)，所述蓄压器(19)的出气口与车辆发动机(8)的进气口相连，所述排气制动阀(10)位于车辆的排气通道中；

控制组件，所述控制组件包括整车VCU(22)、设于车辆空压机(11)和车辆储气罐(14)之间的转换阀(12)以及设于蓄压器(19)和发动机(8)进气口之间的旁通阀(20)，所述蓄压器(19)的进气口与转换阀(12)相连，所述整车VCU(22)与转换阀(12)电连接以控制转换阀(12)实现空压机(11)产生的气流进入储气罐(14)或蓄压器(19)，所述排气制动阀(10)、储气罐(14)和旁通阀(20)均与整车VCU(22)电连接，所述转换阀为二位三通阀。

2.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述蓄压器(19)的进气口上设有蓄压管路(17)，所述蓄压器(19)通过蓄压管路(17)与转换阀(12)相连，所述蓄压管路(17)上设有蓄压单向阀(18)。

3.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述转换阀(12)和储气罐(14)之间设有干燥器(13)，所述干燥器(13)上设有干燥器卸荷口(16)。

4.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述储气罐(14)上设有储气罐压力传感器(15)，所述储气罐压力传感器(15)与整车VCU(22)电连接。

5.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述发动机(8)的进气口上设有增压器(4)，所述增压器(4)的进气口上设有空气滤清器(1)，所述空气滤清器(1)与增压器(4)的进气口之间通过增压器进气管路(2)相连。

6.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述增压器(4)的出气口与车辆的发动机(8)进气口相连，所述蓄压器(19)的出气口和发动机(8)进气口之间设有旁通管路(3)。

7.如权利要求6所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述增压器(4)的出气口与车辆的发动机(8)进气口之间设有中冷器(5)和发动机进气管(7)，所述中冷器(5)的进气口与增压器(4)的出气口相连，出气口与发动机进气管(7)相连。

8.如权利要求7所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述中冷器(5)和发动机进气管(7)之间设有发动机进气连接管(6)，所述发动机进气连接管(6)的一端连接中冷器(5)，另一端连接发动机进气管(7)，所述旁通管路(3)的出气口连接于发动机进气连接管(6)，所述发动机(8)的出气口上设有发动机排气歧管(9)。

9.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：所述排气制动阀(10)和旁通阀(20)均为电控蝶阀。

10.如权利要求1所述的一种辅助进气发动机排气制动系统，其特征在于：还包括安装于车辆上的辅助制动继电器(23)、制动踏板位置传感器(24)和车速传感器(21)，且所述辅助制动继电器(23)、制动踏板位置传感器(24)和车速传感器(21)均与整车VCU(22)电连接。

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