[发明专利]一种用于车辆缓速的发动机制动方法

说明书

一种用于车辆缓速的发动机制动方法，将发动机在预定转速（特别是中、低转速）下运行，通过排气限流装置（如涡轮增压机和排气蝶阀）调节发动机的排气压力，控制发动机的温度，并向发动机的汽缸内或排气管内喷入预定量的介质，增加缸内压力和发动机活塞的运动阻力，从而提高发动机的制定功率。当所喷入的介质为燃油时，控制燃油在发动机的压缩冲程期间的燃烧，进一步提高缸内压力和发动机的制定功率。本发明解决了现有技术中发动机中、低转速时制动功率太低的问题，减少甚至避免了高转速的发动机制动，消除了高转速制动带来的高载荷和高排温等失效模式，改进了发动机制动运作的可靠性和耐久性。

本发明是申请号为2015102388800、申请日为2015年05月12日、发明名称为“用于车辆缓速的发动机制动方法”的发明的分案申请。

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机领域，特别是用于车辆缓速的发动机制动方法。

背景技术

已有技术中，车辆发动机的应用已有悠久的历史，发动机的常规点火运作为人熟知。举例来说，四冲程的柴油发动机按照周期反复运作，每一周期内有进气冲程、压缩冲程、膨胀（或做工）冲程和排气冲程。在进气冲程中，发动机的活塞在汽缸内从上止点往下止点运动，发动机的进气门打开，将空气引入发动机的汽缸。接下来是压缩冲程，活塞从下止点往上止点运动，发动机的进气门和排气门都处于关闭状态，缸内的空气被压缩，在活塞抵达上止点附近，柴油喷入缸内与被压缩的空气混合并在接下来的膨胀（或做工）冲程内自燃，产生气体膨胀，将活塞从上止点往下止点驱动做工。最后是发动机的排气冲程，活塞再次从下止点往上止点运动，发动机的排气门打开，将燃烧后的气体从缸内排出到排气管内，经过后处理之后进入尾气管排到大气中。

发动机制动技术也广为人知，只需将产生动力的发动机暂时转换为吸收能量的空压机。转换过程中切断燃油，除了常规的进、排气门在进、排气冲程期间开启之外，在发动机活塞压缩冲程接近结束时排气门再次打开，允许被压缩气体（制动时为空气）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返回到发动机的活塞，而是通过发动机的排气及散热系统释放掉。最终的结果是有效的发动机制动，减缓车辆的速度。

发动机制动技术的一个先例是由康明斯(Cummins)提供的美国专利号US 3220392(1965)披露，该专利的发明利用液压传递，将喷油凸轮或邻近排气凸轮的运动传递给发动机的气门，在发动机常规气门运动的基础上，在压缩上止点附近增加压缩释放制动的排气门运动。该发明在制动运作期间，切断燃油。

由于在发动机制动期间切断燃油，没有燃烧做功，现有的发动机制动器不是靠自己的能量产生制动，而是一种被动的、由车辆运动反拖发动机做负功的装置，因此制动功率与发动机转速成正比。商用车的发动机在中、低转速（1100到1500rpm）的制动功率远低于高转速（2100到2500rpm）的制动功率。而这些车辆行驶中最常用的发动机转速恰恰是在中、低转速。因此，有必要提高发动机在中、低转速的制动功率。

纳威司达万国货运公司（Navistar International Transportation Corp.）在美国专利5634447号（1997年）公开了一种发动机制动方法，在发动机制动期间将小量燃油喷入一个涡轮增压、无中冷的发动机来增加发动机的制动功率。 在远离（超前）上死点的压缩冲程期间向发动机的汽缸内喷入少量的燃油。这少量的燃油燃烧，提升压缩期间的缸压和涡轮增压器的能量，从而增加制动功率。然而，当发动机带有中冷器（空气对空气）时，吸入发动机的空气温度大大降低，这样的低温空气对发动机制动期间喷入的燃油的燃烧带来困难，特别是在寒冷的气候，要在发动机处于中、低转速时点燃更是难上加难。第8类重型卡车都带有中冷器（空气对空气），而中、低转速正是这种卡车对发动机制动功率需求最大的时候。