專利名稱：基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及發(fā)動機制動設(shè)備，具體涉及一種基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
[0002]大型車輛在長距離制動或者下長坡制動時需要有穩(wěn)定持久的制動力以維持車輛安全。為了緩解車輛行車制動器的壓力，就需要有輔助制動系統(tǒng)。當(dāng)前有排氣輔助制動系統(tǒng)、Jacobs發(fā)動機制動器以及各種緩速器等來輔助車輛緩速即制動。但是它們都沒有涉及到制動能量回收，只是單純的作為一種輔助制動系統(tǒng)，最終也是使能量耗散到大氣中。并且排氣輔助制動是采用在排氣總管上布置一個蝶閥的形式，使發(fā)動機排氣時產(chǎn)生一個節(jié)流作用，從而產(chǎn)生發(fā)動機制動力，但是這種布置形式所存在的問題是壓縮率低，通常產(chǎn)生的制動力不大。為了使發(fā)動機在制動時回收能量，并且提高發(fā)動機制動力，必須研制一套制動能量回收系統(tǒng)。實用新型內(nèi)容[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在車輛制動時控制發(fā)動機工作在壓縮空氣模式，并且將發(fā)動機壓縮產(chǎn)生的氣體收集至儲氣罐。[0004]為解決技術(shù)問題，本實用新型采取以下的技術(shù)方案[0005]提供一種基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)，包括發(fā)動機的排氣凸輪和排氣門及氣門橋，以及兩端分別接于儲氣罐和發(fā)動機排氣管或排氣支管的高壓氣體管路；還包括排氣門驅(qū)動機構(gòu)，該排氣門驅(qū)動機構(gòu)包括至少一個搖臂；所述搖臂由呈鈍角連接的水平臂和下折臂組成，且連接處橫向貫穿設(shè)置中心軸，搖臂與中心軸活動連接，中心軸由至少一個滑槽實現(xiàn)限位；所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)具有接合與脫開兩種狀態(tài)在接合狀態(tài)時，水平臂的下表面與排氣凸輪的上表面接合，下折臂的端部與排氣門及氣門橋的上表面接合；在脫開狀態(tài)時，水平臂與凸輪、下折臂與排氣門及氣門橋均不接觸。[0006]作為一種改進，水平臂的下表面用于與排氣凸輪的上表面接合的部位具有圓弧過渡，使得機構(gòu)與凸輪接合時更加平穩(wěn)。[0007]作為一種改進，所述高壓氣體管路接于氣缸的排氣管或排氣支管，在靠近接口處的高壓氣體管路上設(shè)有控制閥；在接口處之后的排氣管或排氣支管上設(shè)有排氣蝶閥。[0008]作為一種改進，所述控制閥是電磁閥或者單向閥。[0009]作為一種改進，所述控制閥和排氣蝶閥均通過電纜連接至電子控制單元，電子控制單元與發(fā)動機電控單元之間以電纜連接。[0010]作為一種改進，所述滑槽設(shè)有上鎖止位和下鎖止位。[0011]作為一種改進，所述中心軸連接有一根搖臂回位鎖止桿。用于在搖臂機構(gòu)與排氣門脫離時，防止搖臂轉(zhuǎn)動超過限定位置影響下一次的激活。[0012]作為一種改進，一個操作桿通過杠桿裝置連接于中心軸，當(dāng)操作桿上提時所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)向下位移實現(xiàn)接合，當(dāng)操作桿下壓時所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)向上位移實現(xiàn)脫開。[0013]作為一種改進，所述操作桿是手動操作桿或電動操作桿。[0014]本實用新型適用于單缸或多缸發(fā)動機，發(fā)動機為四沖程工作模式，可以是汽油機或者柴油機，排氣門驅(qū)動機構(gòu)的搖臂數(shù)量根據(jù)氣缸數(shù)量確定。排氣門驅(qū)動機構(gòu)在制動能量回收系統(tǒng)啟動時驅(qū)動排氣門。[0015]排氣門驅(qū)動機構(gòu)區(qū)別于發(fā)動機原有的排氣門機構(gòu)，采用一套搖臂機構(gòu)加至原有排氣凸輪和排氣門及氣門橋上。該機構(gòu)在發(fā)動機正常工作時不激活，只在制動能量回收系統(tǒng)啟動時激活，并且激活時原有排氣門驅(qū)動機構(gòu)仍有效。該排氣門驅(qū)動機構(gòu)能夠驅(qū)動排氣門在壓縮行程和排氣開啟排氣門，在壓縮和排氣兩沖程中將缸內(nèi)氣體壓入氣罐內(nèi)儲存起來。 排氣門驅(qū)動機構(gòu)的激活采用一種機械結(jié)構(gòu)，通過機械連桿機構(gòu)推動排氣門機構(gòu)使之與排氣凸輪接合，從而實現(xiàn)壓縮空氣制動能量回收。也可通過拉開機械連桿機構(gòu)使排氣門驅(qū)動機構(gòu)與排氣凸輪脫開，關(guān)閉壓縮空氣制動能量回收系統(tǒng)。[0016]高壓氣體管路布置在每個排氣支管(單缸就只有排氣管，下文不再重復(fù)表述)上， 管路上的控制閥為電磁閥或者單向閥，可以控制管路的通斷。所述高壓氣體管路最終連通至儲氣罐。排氣支管，排氣蝶閥和高壓管路及管路控制閥就構(gòu)成了輔助壓縮腔。[0017]排氣蝶閥為一種車輛通用設(shè)備，其布置于每個排氣支管中，且在高壓氣體管路入口之后。[0018]所述電子控制單元控制接受駕駛員的啟動和關(guān)閉信號，同時控制排氣門驅(qū)動機構(gòu)的運行以及排氣蝶閥、高壓氣體管路電磁閥的開閉，并且能和發(fā)動機電控單元實現(xiàn)通訊。[0019]當(dāng)車輛需要輔助制動時，駕駛員啟動該系統(tǒng)，則上述排氣門驅(qū)動機構(gòu)工作，同時切斷發(fā)動機噴油和點火，控制關(guān)閉排氣蝶閥，適時開閉高壓氣體管路控制閥。在排氣門驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下，發(fā)動機在壓縮行程后期，活塞上行壓縮缸內(nèi)氣體，排氣門和高壓氣體管路控制閥打開，高壓氣體從排氣支管、高壓氣體管路進入儲氣罐；在排氣沖程，活塞上行壓縮缸內(nèi)殘余氣體，排氣門和高壓氣體管路電磁閥打開，缸內(nèi)氣體進入儲氣罐。在進氣沖程和做功沖程，高壓氣體管路控制閥保持關(guān)閉。在進氣過程中，當(dāng)系統(tǒng)檢測到輔助壓縮腔內(nèi)壓力大于缸內(nèi)壓力超過一定值，打開該缸對應(yīng)的排氣蝶閥，以防止排氣門自動打開。[0020]本實用新型的有益效果在于[0021]1、本實用新型能夠在制動的同時回收壓縮空氣，相比傳統(tǒng)的排氣輔助制動或者發(fā)動機制動多了一個能量回收的功能。[0022]2、作為一種輔助制動，有效降低車輛主制動器的損害，并且相比傳統(tǒng)的排氣輔助制動具有更大的制動力。[0023]3、利用單缸單閥，即每個氣缸排氣支管配備一個蝶閥，可以大大提高排氣制動的壓縮比和控制靈活性。


[0024]圖1為本實用新型原理圖(實施例采用四缸發(fā)動機，圖中只畫出一個缸作為代表性的示意，其它缸類似)。[0025]圖2為本實用新型排氣門驅(qū)動機構(gòu)及激活機構(gòu)示意圖。[0026]圖3為排氣門驅(qū)動機構(gòu)與凸輪接合示意圖。[0027]圖4為排氣門驅(qū)動機構(gòu)與凸輪脫開示意圖。[0028]圖5為本實用新型制動能量回收系統(tǒng)工作流程示意圖。[0029]圖中附圖標記為[0030]1發(fā)動機進氣歧管，2發(fā)動機氣缸壁，3活塞，4連桿，5曲柄，6進氣門及氣門橋，7排氣門及氣門橋，8進氣凸輪，9排氣凸輪，10搖臂，11中心軸，12各缸排氣支管，13、14、15、16 為排氣蝶閥，17、18、19、20控制閥，21排氣總管，22儲氣罐，23高壓氣體管路杠桿，25操作桿，沈杠桿機構(gòu)鉸接點，27滑槽，觀搖臂回位鎖止桿；i為某一缸的的代號。
具體實施方式
[0031]下面將結(jié)合附圖說明和實施例對本實用新型進一步說明。[0032]本實用新型系統(tǒng)實施例包括一個四缸發(fā)動機、排氣門驅(qū)動機構(gòu)、高壓氣體儲存系統(tǒng)和電子控制單元等部分。其中排氣門驅(qū)動機構(gòu)采用另外一套搖臂機構(gòu)加至原有排氣凸輪9和排氣門及氣門橋7上(9和7為泛指，代表了所有缸的排氣凸輪和排氣氣門橋)。排氣門驅(qū)動機構(gòu)在發(fā)動機正常工作時不激活，只在制動能量回收系統(tǒng)啟動時激活，并且激活時原有排氣門驅(qū)動機構(gòu)仍然有效。高壓氣體儲存系統(tǒng)包括儲氣罐22、高壓氣體管路23、控制閥17、18、19、20和排氣蝶閥13、14、15、16，具有的功能是在發(fā)動機壓縮空氣制動工作模式下儲存高壓氣體。電子控制單元控制高壓氣體管路控制閥17、18、19、20和排氣蝶閥13、 14、15、16的開閉，并且在物理上與它們?yōu)殡娋€連接，并且其與發(fā)動機電控單元之間可保持通訊。[0033]當(dāng)車輛在需要長距離制動時，駕駛員控制激活排氣門驅(qū)動機構(gòu)，使得各搖臂與排氣凸輪9和排氣門及氣門橋7接合。同時電子控制單元與發(fā)動機電控單元通訊獲取發(fā)動機曲軸5的轉(zhuǎn)角信號，根據(jù)曲軸5的轉(zhuǎn)角信號得到每缸活塞3的行程。當(dāng)曲軸5轉(zhuǎn)角判斷為該缸活塞3處于壓縮行程和排氣行程時，在行程中設(shè)定的時刻，電子控制單元控制該缸對應(yīng)的排氣蝶閥(13、14、15或16)處于關(guān)閉狀態(tài)，控制該缸對應(yīng)的管路控制閥打開，缸內(nèi)壓縮氣體通過管路進入儲氣罐22 ；當(dāng)活塞3處于排氣行程時，在一定的時刻控制單元控制排氣蝶閥(13、14、15或16)處于關(guān)閉狀態(tài)，并且開啟控制閥(17、18、19或20)，缸內(nèi)氣體進入儲氣罐22 ；當(dāng)活塞3處于進氣沖程和做功沖程時，控制單元控制管路控制閥(17、18、19或20) 處于關(guān)閉狀態(tài)，防止儲氣罐22內(nèi)氣體重新進入氣缸內(nèi)。在進氣過程中，當(dāng)系統(tǒng)檢測到輔助壓縮腔內(nèi)壓力大于缸內(nèi)壓力超過一定值，打開該缸對應(yīng)的排氣蝶閥(13、14、15或16)，使輔助腔內(nèi)的壓力下降，以防止排氣門自動打開。[0034]圖2中，當(dāng)駕駛員控制操作桿25往上移動，杠桿M順時針轉(zhuǎn)動帶動中心軸11向下移動，使得搖臂10上部與排氣凸輪9接合，搖臂10下部與排氣門及氣門橋7接合，從而激活制動能量回收系統(tǒng)，效果如圖3所示。當(dāng)駕駛員控制操作桿25往下移動，杠桿M逆時針轉(zhuǎn)動使得搖臂10脫離排氣凸輪9和排氣門及氣門橋7，從而關(guān)閉制動能量回收系統(tǒng)，效果如圖4所示。所述操作桿25可以通過駕駛員直接操作，也可以通過電控手段操作。[0035]以上只針對于排氣氣門凸輪頂置、直接驅(qū)動氣門的情況進行說明，對于排氣氣門凸輪非頂置、非直接驅(qū)動氣門或氣門橋的情況，除氣門驅(qū)動機構(gòu)進行類似改進之外，其它制動能量回收系統(tǒng)裝置保持不變。在此情形下，凸輪9和制動回收專用的排氣門驅(qū)動機構(gòu)搖臂10不直接驅(qū)動氣門橋。對于單排氣門的情形，需要對與凸輪直接接觸的挺柱進行改進， 增大面積，保證凸輪9與搖臂10都可以驅(qū)動氣門。
權(quán)利要求1.基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)，包括發(fā)動機的排氣凸輪、排氣門及氣門橋，以及兩端分別接于儲氣罐和發(fā)動機排氣管或排氣支管的高壓氣體管路；其特征在于，還包括排氣門驅(qū)動機構(gòu)，該排氣門驅(qū)動機構(gòu)包括至少一個搖臂；所述搖臂由呈鈍角連接的水平臂和下折臂組成，且連接處橫向貫穿設(shè)置中心軸，搖臂與中心軸活動連接，中心軸由至少一個滑槽實現(xiàn)限位；所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)具有接合與脫開兩種狀態(tài)在接合狀態(tài)時， 水平臂的下表面與排氣凸輪的上表面接合，下折臂的端部與排氣門及氣門橋的上表面接合；在脫開狀態(tài)時，水平臂與凸輪、下折臂與排氣門及氣門橋均不接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，水平臂的下表面用于與排氣凸輪的上表面接合的部位具有圓弧過渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓氣體管路接于氣缸的排氣管或排氣支管，在靠近接口處的高壓氣體管路上設(shè)有控制閥；在接口處之后的排氣管或排氣支管上設(shè)有排氣蝶閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥是電磁閥或者單向閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥和排氣蝶閥均通過電纜連接至電子控制單元，電子控制單元與發(fā)動機電控單元之間以電纜連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項中所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述滑槽設(shè)有上鎖止位和下鎖止位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項中所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述中心軸連接有一根搖臂回位鎖止桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項中所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，一個操作桿通過杠桿裝置連接于中心軸，當(dāng)操作桿上提時所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)向下位移實現(xiàn)接合，當(dāng)操作桿下壓時所述排氣門驅(qū)動機構(gòu)向上位移實現(xiàn)脫開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制動能量回收系統(tǒng)，其特征在于，所述操作桿是手動操作桿或電動操作桿。
專利摘要本實用新型涉及發(fā)動機制動設(shè)備，旨在提供基于發(fā)動機壓縮空氣循環(huán)的制動能量回收系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)動機的排氣凸輪和排氣門及氣門橋，以及兩端分別接于儲氣罐和發(fā)動機排氣管或排氣支管的高壓氣體管路；還包括排氣門驅(qū)動機構(gòu)，排氣門驅(qū)動機構(gòu)包括至少一個搖臂；搖臂由呈鈍角連接的水平臂和下折臂組成，且連接處橫向貫穿設(shè)置中心軸，搖臂與中心軸活動連接，中心軸由至少一個滑槽實現(xiàn)限位；排氣門驅(qū)動機構(gòu)具有接合與脫開兩種狀態(tài)。本實用新型能夠在制動的同時回收壓縮空氣，比傳統(tǒng)排氣輔助制動或者發(fā)動機制動多了能量回收的功能；能有效降低車輛主制動器的損害，并比傳統(tǒng)的排氣輔助制動具有更大的制動力；可以大大提高排氣制動的壓縮比和控制靈活性。
文檔編號F02D13/04GK202300564SQ201120453048
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者俞小莉, 葉錦, 徐煥祥, 李小飛, 李道飛, 王雷 申請人:浙江大學(xué)