CN113982716A - 一种缸内制动式汽车发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缸内制动式汽车发动机，属于汽车制动技术领域。包括一组缸内制动式汽车发动机的汽缸，缸内制动式汽车发动机的进气管和缸内制动式汽车发动机的排气管，各汽缸进气口和各汽缸排气口按距离进气管的外端口和排气管的外端口的前后次序分别与进气管和排气管连通，它还包括进排气循环增压控制装置；进排气循环增压控制装置包括控制器，执行元件和进排气循环增压管，执行元件包括进气管开闭自控阀，循环增压管开闭自控阀和排气管前端节流自控阀；进排气循环增压控制装置将增压汽缸的排气通路形成制动汽缸的进气通路，从而使制动汽缸在压缩冲程过程中产生额外的汽车行驶阻力。它具有结构合理，制动性能好，安全可靠性高等特点。

Description

一种缸内制动式汽车发动机

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域。

背景技术

汽车在下坡时都面临车速控制的问题，尤其是载货汽车，载货重量越大，下坡时蕴含的势能越大，要想控制车速需要对势能进行有效地削减，如果单靠刹车片消耗其势能控制车速，由于刹车时间过长，在较长的刹车片摩擦（势能转换）过程中，将使刹车锅过热，容易发生轮胎着火、刹车失灵等危险情况。大型货车上大多配有排气制动，虽然在一定程度上缓解了问题，但效果并不太理想，目前，较为先进的排气门制动（例如，潍柴WEVB排气门制动系统）制动效果较为理想，但在重车、陡坡情况下，仍显制动力不足，在一定程度上影响行车安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种缸内制动式汽车发动机，它具有结构合理，制动性能好，安全可靠性高等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种缸内制动式汽车发动机，包括一组缸内制动式汽车发动机的汽缸，缸内制动式汽车发动机的进气管和缸内制动式汽车发动机的排气管，各汽缸进气口和各汽缸排气口按距离进气管的外端口和排气管的外端口的前后次序分别与进气管和排气管连通，它还包括进排气循环增压控制装置；

进排气循环增压控制装置包括控制器，执行元件和进排气循环增压管，执行元件包括进气管开闭自控阀，循环增压管开闭自控阀和排气管前端节流自控阀；进气管开闭自控阀设置在进气管上，且位于任一相邻的两个汽缸进气口之间，以进气管开闭自控阀为界，令，位于其前端的汽缸为增压汽缸，位于其后端的汽缸为制动汽缸；位于进气管开闭自控阀前端的进气管为前段进气管，位于其后端的进气管为后段进气管；排气管前端节流自控阀设置在排气管上，且位于最前端的增压汽缸排气口的前端，进排气循环增压管的进气端口连通在排气管上，且位于排气管前端节流自控阀的后端，进排气循环增压管的排气端口连通在进气管上，且位于进气管开闭自控阀的后端，循环增压管开闭自控阀设置在进排气循环增压管上；令，位于排气管前端节流自控阀后端的排气管为后段排气管；

控制器用于接收缸内制动启动控制信号，缸内制动启动控制信号为缸内制动式汽车发动机辅助制动装置的启动控制信号，以控制缸内制动式汽车发动机由燃油做工工作状态转换为缸内制动工作状态；

控制器的信号输出端输出制动缸增压控制信号，以控制各执行元件动作，将缸内制动式汽车发动机切换至增效制动工作状态：进气管开闭自控阀由开启切换至关闭，循环增压管开闭自控阀由关闭切换至开启，排气管前端节流自控阀由开启切换至关闭，从而改变增压汽缸和制动汽缸的进、排气通路：使前段进气管形成增压汽缸进气通路，使后段排气管、进排气循环增压管及后段进气管形成制动汽缸的进气通路，从而将增压汽缸的排气通路形成制动汽缸的进气通路。

本发明进一步改进在于：

缸内制动式汽车发动机的汽缸为四个，增压汽缸为一个。

缸内制动式汽车发动机为利用WEVB排气门制动技术的汽车发动机。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明通过在发动机内增加进排气循环增压控制装置，在进排气循环增压控制装置启动后，改变相应汽缸的进、排气通路，将汽缸从功能上区分成增压汽缸和制动汽缸，增压汽缸的排气通路形成所述制动汽缸的进气通路，增压汽缸通过排气冲程将空气进行压缩（增压汽缸此时起到空气压缩机的作用）后，再将压缩后的空气输送至制动汽缸内，从而提高制动汽缸的空气输入量，制动汽缸在压缩冲程过程中将会在很大程度上提高汽缸内的空气压力，以对压缩冲程过程中制动汽缸中的活塞产生较大的运行阻力，使制动汽缸在压缩冲程过程中吸收较多的能量，因此，在压缩冲程过程中，本装置中的所述制动汽缸将比普通的缸内制动式汽车发动机汽缸产生额外的汽车行驶阻力。从而增加汽车行驶阻力，提高制动性能。

本发明具有结构合理，制动性能好，安全可靠性高等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

在附图中：1. 汽缸；2. 进气管；2-1. 前段进气管；2-2. 后段进气管；3. 排气管；3-1. 后段排气管；4. 进排气循环增压管；5. 进气管开闭自控阀；6. 循环增压管开闭自控阀；7. 排气管前端节流自控阀。

节流自控阀：两位式自控阀的一种，有开启和关闭两种工作状态，通过电动、气动、液动或电磁驱动阀芯相对于阀座动作，对阀门进行开闭控制，当节流自控阀处于开启状态时，阀芯与阀座之间形成通路，当节流自控阀处于关闭状态时，阀芯与阀座之间并不会完全关闭，而是存在一定的节流截面或节流孔，以对流体起到节流的作用，以在阀的前端和后端形成压差，例如，排气制动阀。

本发明中缸内制动式汽车发动机指的是现有技术中的具有缸内制动功能的汽车发动机，通过在发动机内增加辅助制动装置，当汽车电子控制系统接收到缸内制动启动控制信号后，汽车电子控制系统控制供油控制装置动作，以停止向缸内制动式汽车发动机供油，使缸内制动式汽车发动机停止燃油做功，同时，汽车电子控制系统控制缸内制动式汽车发动机辅助制动装置动作，将产生动力的发动机转换为吸收能量的空压机，这种转换可以在发动机活塞压缩冲程接近结束时打开排气阀，允许被压缩空气被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程中返回到发动机的活塞，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉，产生有效的发动机制动，减缓车辆的速度，帮助重卡或客车在连续下坡时控制车辆减速，安全快速的通过长距离下坡路段，例如，利用WEVB排气门制动技术的潍柴汽车发动机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

由图1所示的实施例可知，本实施例包括一组缸内制动式汽车发动机的汽缸1，缸内制动式汽车发动机的进气管2和缸内制动式汽车发动机的排气管3，各汽缸进气口和各汽缸排气口按距离进气管2的外端口和排气管3的外端口的前后次序分别与进气管2和排气管3连通，它还包括进排气循环增压控制装置；

进排气循环增压控制装置包括控制器，执行元件和进排气循环增压管4，执行元件包括进气管开闭自控阀5【型号：ZCN-100FS】，循环增压管开闭自控阀6【型号：ZCN-100FS】和排气管前端节流自控阀7【采用排气制动阀，型号：KE300 3541010-KE300】；进气管开闭自控阀5设置在进气管2上，且位于任一相邻的两个汽缸进气口之间，以进气管开闭自控阀5为界，令，位于其前端的汽缸1为增压汽缸，位于其后端的汽缸1为制动汽缸，即，增压汽缸和制动汽缸至少为一个；位于进气管开闭自控阀5前端的进气管2为前段进气管2-1，位于其后端的进气管2为后段进气管2-2；排气管前端节流自控阀7设置在排气管3上，且位于最前端的增压汽缸排气口的前端，进排气循环增压管4的进气端口连通在排气管3上，且位于排气管前端节流自控阀7的后端，进排气循环增压管4的排气端口连通在进气管2上，且位于进气管开闭自控阀5的后端，循环增压管开闭自控阀6设置在进排气循环增压管4上；令，位于排气管前端节流自控阀7后端的排气管3为后段排气管3-1；

控制器用于接收缸内制动启动控制信号，缸内制动启动控制信号为缸内制动式汽车发动机辅助制动装置的启动控制信号，以控制缸内制动式汽车发动机由燃油做工工作状态转换为缸内制动工作状态；

当汽车电子控制系统及控制器的信号输入端接收到缸内制动启动控制信号后，汽车电子控制系统控制供油控制装置动作，以停止向缸内制动式汽车发动机供油，使缸内制动式汽车发动机停止燃油做功，汽车电子控制系统控制缸内制动式汽车发动机辅助制动装置动作，使缸内制动式汽车发动机由燃油做工工作状态转换为缸内制动工作状态；

控制器的信号输出端输出制动缸增压控制信号，以控制各执行元件动作，将缸内制动式汽车发动机切换至增效制动工作状态：进气管开闭自控阀5由开启切换至关闭，循环增压管开闭自控阀6由关闭切换至开启，排气管前端节流自控阀7由开启切换至关闭，从而改变增压汽缸和制动汽缸的进、排气通路：使前段进气管2-1形成增压汽缸进气通路，使后段排气管3-1、进排气循环增压管4及后段进气管2-2形成制动汽缸的进气通路，从而将增压汽缸的排气通路形成制动汽缸的进气通路；

进排气循环增压控制装置可以与汽车电子控制系统组合为一体结构，汽车电子控制系统的控制器即可兼容进排气循环增压控制装置的控制器；

当发动机运转时，在增压汽缸的吸气冲程作用下，空气由进气管2的外端口经前段进气管2-1及增压汽缸进气口吸入增压汽缸，活塞在增压汽缸的排气冲程过程中将增压汽缸吸入的空气由增压汽缸排气口排压至制动汽缸的进气通路，在排气管前端节流自控阀7的节流作用下，不断排出的空气在制动汽缸的进气通路内被压缩形成压缩气体，所被压缩的气体由制动汽缸的进气口输送至制动汽缸内，以提高制动汽缸的输入气压，从而提高制动汽缸在压缩冲程过程中所产生的气压，增大活塞运行阻力，以使制动汽缸在压缩冲程过程中吸收较多的能量，增加汽车行驶阻力，以提高制动性能。

缸内制动式汽车发动机的汽缸为四个，增压汽缸为一个。

缸内制动式汽车发动机为利用WEVB排气门制动技术的汽车发动机。

工作原理:

缸内制动式汽车发动机增加汽车行驶阻力的机理如前文所述：在发动机活塞压缩冲程接近结束时打开排气阀，允许被压缩空气被释放，发动机在压缩冲程中压缩气体所吸收的能量，不能在随后的膨胀冲程中返回到发动机的活塞，而是通过发动机的排气及散热系统散发掉，以产生有效的发动机制动。

因此，缸内制动式汽车发动机所产生的制动力（汽车行驶阻力）是其在压缩冲程过程中压缩气体所吸收的能量（即，因压缩空气对活塞运行造成的阻力）而产生的。在压缩冲程中汽缸内的被压缩的空气压力越大，对活塞运行造成的阻力越大，由于该空气压力是在汽缸进气口吸入空气量的基础上进行压缩产生的，因此，汽缸进气口吸入的空气量越大，在压缩冲程中产生的压力越大，从而产生的汽车行驶阻力越大，其制动效果越好。

目前所采用的缸内制动式汽车发动机汽缸进气口吸入的是常压下空气，所吸入的空气量相对较少，因此在压缩冲程中产生的压力相对较小，而本装置通过在发动机内增加进排气循环增压控制装置，在进排气循环增压控制装置启动后，改变相应汽缸的进、排气通路，从而使汽缸从功能上区分成增压汽缸和制动汽缸，将增压汽缸的排气通路形成制动汽缸的进气通路；增压汽缸通过排气冲程对由进气管2的外端口吸入的空气进行压缩（增压汽缸此时起到空气压缩机的作用）后，再将压缩后的空气输送至制动汽缸内，从而提高制动汽缸的空气输入量，在制动汽缸压缩冲程过程中将会提高汽缸内的空气压力，以对压缩冲程过程中制动汽缸中的活塞产生较大的运行阻力，增加汽车行驶阻力，提高制动性能，因此，在压缩冲程过程中，本装置中的所述制动汽缸将比普通的缸内制动式汽车发动机汽缸产生额外的汽车行驶阻力。

由于汽车在下坡减速制动时所需的行驶阻力大小与汽车重量及下坡坡度正相关，因此，汽车在额定载重及公路允许最大坡度条件下，其所需行驶阻力通过实验即可获得。

制动汽缸的空气输入量为增压汽缸的空气排出量，增压汽缸排出的空气量大小取决于增压汽缸的数量、压缩比和排量，以及排气管前端节流自控阀7节流作用（气阻）的大小。汽车发动机有四缸、六缸、八缸和十二缸等多种，因此，通过常规实验，合理选择排气管前端节流自控阀7的节流气阻大小及制动汽缸和增压汽缸的数量比，即可获得汽车在下坡减速制动时需行驶阻力，从而达到满意的制动效果。

Claims (3)

1.一种缸内制动式汽车发动机，包括一组缸内制动式汽车发动机的汽缸（1），缸内制动式汽车发动机的进气管（2）和缸内制动式汽车发动机的排气管（3），各汽缸进气口和各汽缸排气口按距离所述进气管（2）的外端口和所述排气管（3）的外端口的前后次序分别与所述进气管（2）和所述排气管（3）连通，其特征在于：它还包括进排气循环增压控制装置；

所述进排气循环增压控制装置包括控制器，执行元件和进排气循环增压管（4），所述执行元件包括进气管开闭自控阀（5），循环增压管开闭自控阀（6）和排气管前端节流自控阀（7）；所述进气管开闭自控阀（5）设置在所述进气管（2）上，且位于任一相邻的两个汽缸进气口之间，以所述进气管开闭自控阀（5）为界，令，位于其前端的所述汽缸（1）为增压汽缸，位于其后端的所述汽缸（1）为制动汽缸；位于所述进气管开闭自控阀（5）前端的所述进气管（2）为前段进气管（2-1），位于其后端的进气管（2）为后段进气管（2-2）；所述排气管前端节流自控阀（7）设置在所述排气管（3）上，且位于最前端的所述增压汽缸排气口的前端，所述进排气循环增压管（4）的进气端口连通在所述排气管（3）上，且位于所述排气管前端节流自控阀（7）的后端，所述进排气循环增压管（4）的排气端口连通在所述进气管（2）上，且位于所述进气管开闭自控阀（5）的后端，所述循环增压管开闭自控阀（6）设置在所述进排气循环增压管（4）上；令，位于所述排气管前端节流自控阀（7）后端的排气管（3）为后段排气管（3-1）；

所述控制器用于接收缸内制动启动控制信号，所述缸内制动启动控制信号为缸内制动式汽车发动机辅助制动装置的启动控制信号，以控制缸内制动式汽车发动机由燃油做工工作状态转换为缸内制动工作状态；

所述控制器的信号输出端输出制动缸增压控制信号，以控制各所述执行元件动作，将所述缸内制动式汽车发动机切换至增效制动工作状态：所述进气管开闭自控阀（5）由开启切换至关闭，所述循环增压管开闭自控阀（6）由关闭切换至开启，所述排气管前端节流自控阀（7）由开启切换至关闭，从而改变所述增压汽缸和所述制动汽缸的进、排气通路：使所述前段进气管（2-1）形成所述增压汽缸进气通路，使所述后段排气管（3-1）、所述进排气循环增压管（4）及所述后段进气管（2-2）形成制动汽缸的进气通路，从而将所述增压汽缸的排气通路形成所述制动汽缸的进气通路。

2.根据权利要求1所述的一种缸内制动式汽车发动机，其特征在于：所述缸内制动式汽车发动机的汽缸为四个，所述增压汽缸为一个。

3.根据权利要求1或2所述的一种缸内制动式汽车发动机，其特征在于：所述缸内制动式汽车发动机为利用WEVB排气门制动技术的汽车发动机。

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