发动机及其辅助增压装置、以及工程机械的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机及其辅助增压装置、以及工程机械，其中，该发动机辅助增压装置包括：转换装置，与发动机的变速箱取力器连接，用于通过所述变速箱取力器收集能量并将收集的能量转换为可存储的能量形式；储能装置，与所述转换装置连接；控制装置，与所述储能装置及所述发动机的电子控制单元连接；注压装置，与所述控制装置及所述发动机的进气管连接，用于将由所述转换装置收集的能量转换得到的空气压力输入到所述进气管。因此，本实用新型能够在发动机加速时辅助增压，具有节能和辅助制动的作用。
【专利说明】发动机及其辅助增压装置、以及工程机械
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械领域，特别涉及一种发动机及其辅助增压装置、以及工程机械。
【背景技术】
[0002]汽车起重机经常行驶在工地、郊区等道路较差的环境行驶，刹车使用频率较高，经常使用刹车，会加速制动器的磨损。
[0003]目前，汽车起重机一般是采用排气制动来实现辅助制动。排气制动对发动机排量、发动机转速有一定的要求，其制动效率较低，而且对发动机有一定的损伤。由于汽车起重机自重较重，一般采用涡轮增压发动机。但在发动机转速较低的时候，增压器增压效果差，影响起重机的加速性能。一般可采用机械增压的形式，弥补发动机低转速区域的进气增压问题。但是，这种形式会消耗部分发动输出功率，而且结构复杂。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提出一种发动机及其辅助增压装置，能够在发动机加速时辅助增压，具有节能和辅助制动的作用。同时，本实用新型还提出一种设置有该发动机及其辅助增压装置工程机械。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0006]一方面，本实用新型提供了一种发动机辅助增压装置，该发动机辅助增压装置包括:转换装置，与发动机的变速箱取力器连接，用于通过所述变速箱取力器收集能量并将收集的能量转换为可存储的能量形式；储能装置，与所述转换装置连接；控制装置，与所述储能装置及所述发动机的电子控制单元(ECU)连接；注压装置，与所述控制装置及所述发动机的进气管连接，用于将由所述转换装置收集的能量转换得到的空气压力输入到所述进气管。
[0007]可选地，上述装置中，所述可存储的能量形式为通过压缩空气产生的气体内能；所述转换装置为打气泵；所述储能装置为储气筒，所述储气筒配置有压力控制器及干燥器；所述控制装置为第一电磁阀；所述注压装置为由所述第一电磁阀控制的气体输入管道，其中，所述气体输入管道一端连接所述第一电磁阀，另一端连接所述进气管。
[0008]可选地，上述装置中，所述可存储的能量形式为液压能；所述转换装置为液压泵；所述储能装置为蓄能器，所述蓄能器配置有压力控制器及过滤器；所述控制装置为第二电磁阀；所述注压装置为压气机。
[0009]进一步地，上述装置中，所述压气机配置有液压马达，所述液压马达与所述第二电磁阀连接，由所述蓄能器驱动。
[0010]可选地，上述装置中，所述可存储的能量形式为电能；所述转换装置为发电机；所述储能装置为蓄电池；所述控制装置为继电器；所述注压装置为压气机。
[0011]进一步地，上述装置中，所述压气机配置有电动机，所述电动机与所述继电器连接，由所述蓄电池驱动。
[0012]进一步地，上述装置中，所述变速箱取力器设置有取力开关。
[0013]进一步地，上述装置中，所述ECU与所述发动机的加速控制装置连接，并配置为在发动机加速过程中确定发动机的进气压力低于预设值时开启所述控制装置。
[0014]相对于现有技术，本实用新型具有以下优势:
[0015]本实用新型的发动机辅助增压装置中，采用变速箱取力器获得制动后的残余动力驱动能量，利用回收的能量产生压缩空气，用于发动机加速时辅助增压，从而改善发动机低转速区域加速时的加速特性及燃油经济性，同时实现节能效果，起到能量回收和辅助制动的作用。
[0016]相应地，本实用新型还提供了一种发动机，该发动机设有上述任一种发动机辅助增压装置。由于上述任一种发动机辅助增压装置具有上述技术效果，因此，设有该发动机辅助增压装置的发动机也应具备相应的技术效果，兹不赘述。
[0017]同时，本实用新型还提供了 一种工程机械，该工程机械设有上述任一种发动机。由于上述任一种发动机具有上述技术效果，因此，设有该发动机的工程机械也应具备相应的技术效果，兹不赘述。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1为本实用新型实施例一提供的发动机辅助增压装置的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型实施例二提供的发动机辅助增压装置的结构示意图；
[0021]图3为本实用新型实施例三提供的发动机辅助增压装置的结构示意图。
[0022]附图标记说明
[0023]Ia打气泵
[0024]2a储气筒
[0025]3a第一电磁阀
[0026]Ib液压泵
[0027]2b蓄能器
[0028]3b第二电磁阀
[0029]4b压气机
[0030]Ic发电机
[0031]2c蓄电池
[0032]3c继电器
[0033]4c压气机
[0034]10发动机
[0035]20变速箱
[0036]30增压器
[0037]40 中冷器[0038]50进气管
[0039]60排气管
[0040]70 '驱动桥
【具体实施方式】
[0041]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0042]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0043]本实用新型的基本思想在于:设计一种发动机辅助增压装置，利用辅助制动回收的能量，产生压缩空气，用于发动机加速时辅助增压，改善发动机低转速区域加速时的加速特性及燃油经济性，同时实现节能效果。
[0044]下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明:
[0045]实施例一
[0046]参照图1，其示出了本实施例提出的发动机辅助增压装置的机构。本实施例从能量回收、能量储存、能量再利用的角度考虑，设计出的发动机辅助增压装置包括:转换装置、储能装置、控制装置及注压装置。
[0047]其中，转换装置连接于与发动机变速箱连接的取力器，转换装置通过所述取力器收集能量并将收集的能量转换为可存储的能量形式。储能装置与转换装置连接。控制装置与储能装置及发动机的电子控制单元(ECU)连接。注压装置与控制装置及发动机的进气管连接，用于将由转换装置收集的能量转换得到的空气压力输入到进气管。
[0048]上述装置中，变速箱取力器设置有取力开关，取力开关可由车辆的制动踏板触发开启。ECU可与所述发动机的加速控制装置连接，在发动机加速过程中确定发动机的进气压力低于预设值时开启所述控制装置。
[0049]因此，本实施例可利用工程机械的残余动力驱动能量产生空气压力。在制动开始后，将残余的动力驱动能量回收并进行储存，并通过控制装置在发动机增压器中的压力低于预设值时，将储存的能量转换为压缩空气，输入到发动机进气管，用于改善发动机的加速性能。这里，回收能量的储存可采用气体内能、液压能或者电能等形式存储，本实施例对此不作限制，任何便于存储及转换的能量形式均适用于本实施例。
[0050]例如，上述实施例中的可存储的能量形式可以是:通过压缩空气产生的气体内能。此时:
[0051]转换装置为打气泵Ia;
[0052]储能装置为储气筒2a，储气筒2a配置有压力控制器及干燥器；
[0053]控制装置为第一电磁阀3a ;
[0054]注压装置为由第一电磁阀3a控制的气体输入管道，其中，气体输入管道一端连接第一电磁阀3a,另一端连接进气管50。
[0055]需要说明的是，如图1所示，发动机10配置有变速箱20、增压器30及其进气管50、排气管60，以及设置在气体回路上的中冷器40。变速箱20与驱动桥70、取力器连接，取力器设置有取力开关，取力开关可由车辆的制动踏板触发开启。本实施例中，发动机的ECU与车辆的加速控制装置(如加速踏板)连接，并配置为在确定发动机的进气压力低于预设值时开启控制装置。
[0056]如图1所示，当对发动机10制动时，触发取力器的取力开关打开，取力器开始工作，收集发动机的残余动力驱动打气泵la，产生的高压气体储存于储气筒2a中。本实施例中，储气筒2a还配设有压力控制器及干燥器等附属装置。其中，当储气筒2a的压力达到预设压力上限时，压力控制器进行泄压，并预警。干燥器用于吸收在气体压缩过程中产生的水分。
[0057]当发动机10在低转速状态下突然加速时，ECU判断发动机10的进气压力是否低于预设值，在确定发动机10的进气压力低于预设值时，将第一电磁阀3a打开，向发动机10的进气管补充高压气体，从而起到辅助增压的作用，以提高发动机的响应速度，改善发动机的低速区经济特性。
[0058]需要指出的是，本实施例中，取力开关由制动踏板触发，收集的残余动力驱动能量驱动打气泵la。其中，第一电磁阀3a的开闭由加速踏板和ECU中发动机转速信号联合触发。进一步来讲，ECU检测到加速踏板的加速信号后，判断发动机的进气压力是否低于预设值，进气压力低于预设值时开启第一电磁阀。在加速过程中，E⑶实时监测发动机的进气压力，当发动机的进气压力不低于预设值时，不开启或关闭第一电磁阀。
[0059]实施例二
[0060]与上述实施例一不同的是，实施例二中，可存储的能量形式为液压能。此时，如图2所示:
[0061]转换装置为液压泵Ib;
[0062]储能装置包括蓄能器2b，蓄能器2b配置有压力控制器及过滤器；
[0063]控制装置为第二电磁阀3b ；
[0064]注压装置为压气机4b。
[0065]其中，压气机4b配置有液压马达，液压马达与第二电磁阀3b连接，由蓄能器2b内存储的液压能驱动。
[0066]如图2所示，当对发动机10制动时，触发取力器的取力开关打开，取力器开始工作，收集发动机的残余动力驱动液压泵lb，液压泵Ib产生的高压液压能储存于蓄能器2b中。本实施例中，蓄能器2b还配设有压力控制器及过滤器等附属装置。其中，当蓄能器2b的压力达到预设压力上限时，压力控制器进行泄压，并预警。过滤器用于过滤储能液体。
[0067]当发动机10在低转速状态下突然加速时，ECU判断发动机10的进气压力是否低于预设值，在确定发动机10的进气压力低于预设值时，将第二电磁阀3b打开，蓄能器中储存的液压能驱动液压马达及其驱动的压气机4b产生高压气体，向发动机10的进气管补充高压气体，从而起到辅助增压的作用，以提高发动机的响应速度，改善发动机的低速区经济特性。
[0068]需要指出的是，本实施例中，取力开关由制动踏板触发，收集的残余动力驱动能量驱动液压泵。其中，第二电磁阀的开闭由加速踏板和ECU中发动机转速信号联合触发。进一步来讲，ECU检测到加速踏板的加速信号后，判断发动机的进气压力是否低于预设值，进气压力低于预设值时开启第二电磁阀。在加速过程中，E⑶实时监测发动机的进气压力，当发动机的进气压力不低于预设值时，不开启或关闭第二电磁阀。
[0069]实施例三
[0070]与上述实施例一不同的是，实施例三中，可存储的能量形式为电能。此时，如图3所示:
[0071]转换装置为发电机Ic ；
[0072]储能装置为蓄电池2c ；
[0073]控制装置为继电器3c;
[0074]注压装置为压气机4c。
[0075]其中，压气机4c配置有电动机，电动机与继电器3c连接，由蓄电池2c内存储的电能驱动。
[0076]如图3所示，当对发动机10制动时，触发取力器的取力开关打开，取力器开始工作，收集发动机的残余动力驱动发电机lc，产生的电能储存于蓄电池2c中。
[0077]当发动机10在低转速状态下突然加速时，ECU判断发动机10的进气压力是否低于预设值，在确定发动机10的进气压力低于预设值时，将继电器3c打开，蓄电池2c中的电能驱动电动机及其驱动的压气机4c产生高压气体，向发动机10的进气管补充高压气体，从而起到辅助增压的作用，以提高发动机的响应速度，改善发动机的低速区经济特性。
[0078]需要指出的是，本实施例中，取力开关由制动踏板触发，收集的残余动力驱动能量驱动发电机。其中，继电器的开闭由加速踏板和ECU中发动机转速信号联合触发。进一步来讲，ECU检测到加速踏板的加速信号后，判断发动机的进气压力是否低于预设值，进气压力低于预设值时开启继电器。在加速过程中，ECU实时监测发动机的进气压力，当发动机的进气压力不低于预设值时，不开启或关闭第二电磁阀。
[0079]与现有技术相比，本实用新型的上述各实施例具有如下的优点:
[0080]发动机辅助增压装置，采用变速箱取力器获得制动后的残余动力驱动能量，利用回收的能量产生压缩空气，用于发动机加速时辅助增压，从而改善发动机低转速区域加速时的加速特性及燃油经济性，同时实现节能效果，起到能量回收和辅助制动的作用。
[0081]相应地，本实用新型实施例还提供了一种发动机，该发动机设有上述任一种发动机辅助增压装置，由于上述任一种发动机辅助增压装置具有上述技术效果，因此，设有该发动机辅助增压装置的发动机也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0082]同时，本实用新型实施例还提供了一种工程机械，例如起重机，该工程机械设有上述任一种发动机，由于上述任一种发动机具有上述技术效果，因此，设有该发动机的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。
[0083]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发动机辅助增压装置，其特征在于，包括: 转换装置，与发动机的变速箱取力器连接，用于通过所述变速箱取力器收集能量并将收集的能量转换为可存储的能量形式； 储能装置，与所述转换装置连接； 控制装置，与所述储能装置及所述发动机的电子控制单元(ECU)连接； 注压装置，与所述控制装置及所述发动机的进气管连接，用于将由所述转换装置收集的能量转换得到的空气压力输入到所述进气管。
2.根据权利要求1所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述可存储的能量形式为通过压缩空气产生的气体内能； 所述转换装置为打气泵(la); 所述储能装置为储气筒(2a)，所述储气筒(2a)配置有压力控制器及干燥器； 所述控制装置为第一电磁阀(3a)； 所述注压装置为由所述第一电磁阀(3a)控制的气体输入管道，其中，所述气体输入管道一端连接所述第一电磁阀(3a)，另一端连接所述进气管(50 )。
3.根据权利要求1 所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述可存储的能量形式为液压能； 所述转换装置为液压泵(Ib); 所述储能装置为蓄能器(2b)，所述蓄能器(2b)配置有压力控制器及过滤器； 所述控制装置为第二电磁阀(3b)； 所述注压装置为压气机(4b)。
4.根据权利要求3所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述压气机(4b)配置有液压马达，所述液压马达与所述第二电磁阀(3b)连接，由所述蓄能器(2b)驱动。
5.根据权利要求1所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述可存储的能量形式为电能； 所述转换装置为发电机(Ic); 所述储能装置为蓄电池(2c); 所述控制装置为继电器(3c); 所述注压装置为压气机(4c)。
6.根据权利要求5所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述压气机(4c)配置有电动机，所述电动机与所述继电器(3c)连接，由所述蓄电池(2c)驱动。
7.根据权利要求1至6任一项所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述变速箱取力器设置有取力开关。
8.根据权利要求1至6任一项所述的发动机辅助增压装置，其特征在于， 所述电子控制单元与所述发动机的加速控制装置连接，并配置为在发动机加速过程中确定发动机的进气压力低于预设值时开启所述控制装置。
9.一种发动机，其特征在于，设置有权利要求1至8任一项所述的发动机辅助增压装置。
10.一 种工程机械，其特征在于，设置有权利要求9所述的发动机。
【文档编号】F02B27/00GK203769926SQ201420073065
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】沈川, 曹小佳, 谭松涛 申请人:三一汽车起重机械有限公司