行走車輛及其內燃機充氣系統和方法

2023-12-05 13:52:01 1

專利名稱：行走車輛及其內燃機充氣系統和方法
技術領域：
本發明涉及工程機械技術領域，特別是涉及一種用於內燃機充氣系統。此外，本發 明還涉及一種包括上述內燃機充氣系統的行走車輛和一種內燃機充氣方法。
背景技術：
當前，往復活塞式內燃機作為一種常見的熱機，廣泛應用在汽車、工程機械、船舶、 坦克等軍用和民用領域。內燃機的工作過程簡單描述如下進氣衝程時空氣進入燃燒室，在壓縮衝程時燃 燒室中的氣體壓縮產生高壓氣體，壓縮衝程快要結束時噴入燃油形成高溫高壓的氣體，通 過點燃或壓燃方式使高溫高壓氣體燃燒產生熱能，在做功衝程時熱能推動曲柄連杆機構旋 轉轉化為機械能對外發出功率，排氣衝程時排出廢氣，然後如此往復，為機械設備提供持續 動力。為方便描述，現將本文所用到的部分專業術語解釋如下內燃機是將液體或氣體燃料與空氣混合後，直接輸入機器內部燃燒產生熱能再 轉化為機械能的一種熱機。空氣壓縮機是氣源裝置中的主體，它是將原動機的機械能轉換成氣體壓力能的 裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。ECU:電子控制單元，功用是根據其內存的程序和數據對空氣流量計及各種傳感器 輸入的信息進行運算、處理、判斷，然後向被控部件輸出指令。單向閥介質只能一個方向流動而不能反向流動的方向控制閥。第一預定壓力值儲氣裝置正常工作所需的最低壓力值。第二預定壓力值儲氣裝置正常工作所需的最高壓力值。為了滿足內燃機配套的產品的功能需要，內燃機不僅通過曲柄連杆機構向配套產 品提供動力輸出，而且還要通過增加外部設備向配套產品提供其他形式的動力，比如增加 發電機對配套產品的蓄電池進行充電等；同時，對於應用於汽車、工程機械領域的內燃機一 般還要增加外置的空氣壓縮機，通過傳動機構帶動進行工作，為配套產品的氣制動系統或 其他輔助用氣系統提供壓縮氣體。空氣壓縮機為通過內燃機的傳動機構帶動工作，向配套產品的儲氣罐等儲氣裝置 內部提供壓縮氣體。然而，由於空氣壓縮機是內燃機的一個獨立的外設裝置，其設置增加了內燃機的 重量，進而增加了配備有上述內燃機的設備的重量，當將上述內燃機應用於移動的設備時， 所需的牽引動力提高，造成了使用成本的增加；同時，由於空氣壓縮機本身的生產製造成本 也較高，其應用也相應地增加了內燃機整機的成本；進一步地，通過空氣壓縮機為儲氣裝置 提供壓縮氣體的方式，由於是在內燃機的傳動機構的帶動下工作的，因此，不論儲氣裝置是 否處於需要充氣的狀態，空氣壓縮機都會隨著發動機旋轉，這就造成了在不需要向儲氣裝 置內充氣的時候，空氣壓縮機依然旋轉而消耗內燃機的功率，使得內燃機的負荷較高，燃油油耗增加，同時還會增大工作噪聲和震動。當然，為了解決上述問題，避免在需要向儲氣裝置內充氣的時候，現有技術中還通 過設置離合器的方式切斷動力傳遞，或設置氣壓控制迴路，使空氣壓縮機不對外輸出高壓 氣體；但是增加的離合器也無謂消耗內燃機的動力，而且空氣壓縮機也更加複雜，重量也增 加；增加氣壓控制迴路，空氣壓縮機也是始終在旋轉消耗了內燃機的動力，控制迴路結構複雜。因此，如何在減小內燃機功率消耗的基礎上，保證內燃機配套設備的輔助用氣系 統的壓縮氣體的使用，就成為本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種內燃機充氣系統，該內燃機充氣系統的內燃機的氣源缸 能夠在控制裝置的控制下，利用往復活塞式內燃機本身工作循環過程中的活塞的上行運動 和下行運動，為配套產品的儲氣裝置提供壓縮氣體。本發明的另一目的是提供一種包括上 述內燃機充氣系統的行走車輛和一種內燃機充氣方法。為解決上述技術問題，本發明提供一種內燃機充氣系統，包括內燃機、儲氣裝置、 檢測裝置、控制裝置和執行裝置，還包括開關裝置和單向閥，所述內燃機包括至少一個氣源 缸，所述開關裝置和所述單向閥均設置於連通所述儲氣裝置和所述氣源缸的氣道中，所述 單向閥的導通方向朝向所述儲氣裝置；所述檢測裝置檢測所述儲氣裝置的壓力，得到檢測壓力值，並將所述檢測壓力值 傳遞至所述控制裝置，所述控制裝置將所述檢測壓力值與第一預定壓力值進行比較，當所述檢測壓力值 低於或等於所述第一預定壓力值時，所述氣源缸的噴油器根據所述控制裝置的第一指令停 止向所述氣源缸內噴油，所述執行裝置根據所述控制裝置的第二指令控制所述開關裝置導ο優選地，所述開關裝置為二位二通閥。
優選地，所述執行裝置為電磁閥。優選地，所述氣道開設於所述內燃機的氣缸蓋或氣缸體上。優選地，所述檢測裝置為壓力傳感器。優選地，所述內燃機為四衝程往復活塞式內燃機或者二衝程直噴式內燃機。為解決上述技術問題，本發明還提供一種行走車輛，包括用氣設備和與所述用氣 設備連接的內燃機充氣系統，所述內燃機充氣系統為上述任一項所述的內燃機充氣系統。為解決上述技術問題，本發明還提供一種內燃機充氣方法，所述行走車輛包括設 置有至少一個氣源缸的內燃機、儲氣裝置以及設置於連通所述儲氣裝置和所述氣源缸的氣 道中的開關裝置，包括以下步驟1)檢測所述儲氣裝置的檢測壓力值；2)判斷所述檢測壓力值是否小於或等於第一預定壓力值，若是，轉向步驟3)；否 貝1J，轉向步驟1)；3)停止向所述氣源缸的燃燒室內噴油，開啟所述開關裝置。本發明所提供的內燃機充氣系統，包括內燃機、儲氣裝置、檢測裝置、控制裝置和執行裝置，還包括開關裝置和單向閥，內燃機包括至少一個氣源缸，開關裝置和單向閥均設 置於連通儲氣裝置和氣源缸的氣道中，單向閥的導通方向朝向儲氣裝置；檢測裝置檢測儲 氣裝置的壓力，得到檢測壓力值，並將檢測壓力值傳遞至控制裝置，控制裝置將檢測壓力值 與第一預定壓力值進行比較，當檢測壓力值低於或等於第一預定壓力值時，氣源缸的噴油 器根據控制裝置的第一指令停止向氣源缸內噴油，執行裝置根據控制裝置的第二指令控制 開關裝置導通。工作過程中，檢測裝置時刻檢測儲氣裝置內的壓力值，並將檢測壓力值傳輸 至控制裝置，控制裝置將檢測壓力值與第一預定壓力值進行比較，當檢測壓力值小於或等 於第一預定壓力值時，控制裝置向內燃機的氣源缸的噴油器發出第一指令停止噴油，並向 執行裝置發出第二指令將開關裝置設置於導通的位置，而氣源缸在內燃機的其他氣缸的帶 動下依然進行活塞下行，從外界吸入空氣和活塞上行，對吸入氣缸內的空氣進行壓縮的往 復運動，當活塞上行，使得氣源缸內的空氣的壓力值高於檢測壓力值與單向閥的彈簧壓力 值之和時，單向閥導通，氣源缸內的氣體經過氣道流通至儲氣裝置，為儲氣裝置充氣，隨著 氣源缸內的氣體的減少以及氣源缸的活塞結束上行運動，轉向下行運動，氣源缸內的氣體 的壓力值不斷降低，而檢測壓力值不斷升高，當檢測壓力值與單向閥的彈簧壓力值之和高 於氣源缸內的氣體的壓力值時，單向閥關閉，將氣道隔斷，防止儲氣裝置內的氣體回流，如 此反覆，直至檢測壓力值大於或等於第二預定壓力值，控制裝置控制開關裝置保持關閉狀 態，並使氣源缸的噴油器恢復噴油，為行走車輛等配套設備提供動力。可以看出，本發明所 提供的內燃機充氣系統，通過內燃機的氣源缸為行走車輛的儲氣裝置充氣，無需額外設置 空氣壓縮機，從而避免了設置空氣壓縮機所帶來的一系列的問題；同時通過檢測裝置、控制 裝置和執行裝置相互配合實現對噴油器和開關裝置的工作狀態的精確控制，保證了充氣過 程的可靠性。本發明所提供的行走車輛以及內燃機充氣方法的有益效果與上述內燃機充氣系 統的有益效果相同，這裡不再贅述。


圖1為本發明一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣系統的結構框圖；圖2為本發明另一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣系統的結構示意圖；圖3為本發明一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣方法的流程示意圖。
具體實施例方式本發明的核心是提供一種內燃機充氣系統，該內燃機充氣系統的內燃機的氣源缸 能夠在其控制裝置的控制下，利用往復活塞式內燃機本身工作循環過程中的活塞的上行運 動和下行運動，為配套產品的儲氣裝置提供壓縮氣體。本發明的另一核心是提供一種包括 上述內燃機充氣系統的行走車輛和一種內燃機充氣方法。為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1，圖1為本發明一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣系統的結構框 圖。如圖1所示，在一種具體實施方式
中，本發明所提供的內燃機充氣系統，包括內燃機、儲氣裝置4、檢測裝置1、控制裝置2和執行裝置3，還包括開關裝置5和單向閥7，內燃 機包括至少一個氣源缸6，開關裝置5和單向閥7均設置於連通儲氣裝置4和氣源缸6的燃 燒室的氣道8中，單向閥7的導通方向朝向儲氣裝置4 ；檢測裝置1檢測儲氣裝置4的壓力， 得到檢測壓力值，並將檢測壓力值傳遞至控制裝置2，控制裝置2將檢測壓力值與第一預定 壓力值進行比較，當檢測壓力值低於或等於第一預定壓力值時，氣源缸6的噴油器61根據 控制裝置2的第一指令停止向氣源缸6內噴油，執行裝置3根據控制裝置2的第二指令控 制開關裝置5導通。具體地，本文所述的氣源缸6是指為儲氣裝置4充氣的內燃機的氣缸，在不為儲氣 裝置4充氣時，氣源缸6起到與其他氣缸一樣的為配套設備提供動力的作用；本文所述的開 關裝置5設置於連通儲氣裝置4和氣源缸6的氣道8中是指開關裝置5可以設置於氣道8 中的任何位置，但是通常情況下為了減小氣道8的設置對氣源缸6產生的有害空間(指影 響氣源缸正常燃燒時，該空間不利於高壓混合氣體充分燃燒)，可以將開關裝置5設置於盡 量靠近氣源缸6的位置；本文所述的內燃機可以為四衝程往復活塞式內燃機或者二衝程直 噴式內燃機，當然也可以為其他能夠實現充氣效果的內燃機；另一方面，由於檢測裝置1主 要檢測儲氣裝置4和氣源缸6的燃燒室內的壓力，檢測裝置可以為壓力傳感器。同時，氣道8的開設位置可以根據設置的方便性來確定，既可以設置在氣缸蓋上， 也可以設置在氣缸體上，只要能夠實現氣源缸6的燃燒室與儲氣裝置4之間的連通，都是可 以的。單向閥7本身的特性決定了氣體只能從一個方向流向另一個方向，而不會出現回 流的情況，因此，將單向閥7設置於氣道8中，並將其導通方向設置為朝向儲氣裝置4，就完 全可以避免氣體回流現象的發生，從而在控制裝置2控制的過程中，一旦出現第一壓力值 小於或等於第一預定壓力值的情況，控制裝置2就可以控制二位二通閥51等開關閥保持導 通狀態，而由單向閥7起防止氣體回流的作用，從而在工作過程中，當氣源缸6燃燒室內的 壓力值大於檢測壓力值與單向閥7的彈簧作用力時，單向閥7導通，否則，單向閥7則始終 處於關閉的狀態，大大降低了控制的難度。工作過程中，檢測裝置1時刻檢測儲氣裝置4內的壓力值，並將檢測壓力值傳輸至 控制裝置2，控制裝置2將檢測壓力值與第一預定壓力值進行比較，當檢測壓力值小於或等 於第一預定壓力值時，控制裝置2向內燃機的氣源缸6的噴油器61發出第一指令停止噴 油，並向執行裝置3發出第二指令將開關裝置5設置於導通的位置，而氣源缸6在內燃機的 其他氣缸的帶動下依然進行活塞下行，從外界吸入空氣和活塞上行，對吸入氣缸內的空氣 進行壓縮的往復運動，當活塞上行，使得氣源缸6內的空氣的壓力值高於檢測壓力值與單 向閥7的彈簧壓力值之和時，單向閥7導通，氣源缸6內的氣體經過氣道8流通至儲氣裝置 4，為儲氣裝置4充氣，隨著氣源缸6內的氣體的減少以及氣源缸6的活塞結束上行運動，轉 向下行運動，氣源缸6內的氣體的壓力值不斷降低，而檢測壓力值不斷升高，當檢測壓力值 與單向閥7的彈簧壓力值之和高於氣源缸6內的氣體的壓力值時，單向閥7關閉，將氣道8 隔斷，防止儲氣裝置4內的氣體回流，如此反覆，直至檢測壓力值大於或等於第二預定壓力 值，控制裝置2控制開關裝置5保持關閉狀態，並使氣源缸6的噴油器61恢復噴油，為行走 車輛等配套設備提供動力。可以看出，本發明所提供的內燃機充氣系統，通過內燃機的氣源缸6為行走車輛的儲氣裝置充氣，無需額外設置空氣壓縮機，從而避免了設置空氣壓縮機所帶來的一系列 的問題，即在減小內燃機功率消耗的基礎上，利用較簡單的結構保證內燃機配套設備的輔 助用氣系統的壓縮氣體的使用；同時通過檢測裝置1、控制裝置2和執行裝置3三者的相互 配合實現對噴油器61和開關裝置5的工作狀態的精確控制，保證了充氣過程的可靠性。請參考圖2，圖2為本發明另一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣系統的結構 示意圖。如圖中所示，在一種具體實施方式
中，開關裝置5可以包括二位二通閥51，二位二 通閥51在執行裝置3的帶動下，根據控制裝置1的第一指令變換位置，實現對連通氣源缸 6和儲氣裝置4的氣道8的導通和截至。二位二通閥51的位置變換的控制過程簡單，能夠 很方便地實現自動控制。當然，上述二位二通閥51也可以用其他能夠實現開關功能的閥門 代替，其具體採用的方式，不受本文的限制。為控制方便，上述執行裝置3可以為電磁閥31，電磁閥31接到控制指令可以通過 電磁方式直接控制二位二通閥等開關閥的位置，完成執行任務，當然，上述執行裝置3還可 以為氣動迴路或者液壓迴路，通過氣壓或者液壓的方式實現二位二通閥51等開關閥的位 置的改變。除了上述內燃機充氣系統，本發明還提供一種行走車輛，包括用氣設備和與用氣 設備連接的內燃機充氣系統，該內燃機充氣系統為上述的內燃機充氣系統，該行走車輛其 他各部分的結構請參考現有技術，本文不再贅述。當然，該內燃機充氣系統配套設備還可以為發電設備或者船舶等設備，並不限於 本文所述的行走車輛。進一步地，根據內燃機充氣系統所應用的配套設備的不同，上述內燃機充氣系統 具體可以為行走車輛的內燃機充氣系統、發電設備的內燃機充氣系統或者船舶的內燃機充 氣系統。請參考圖3，圖3為本發明一種具體實施方式
所提供的內燃機充氣方法的流程示 意圖。另一方面，除以上所述，如圖3所示，本發明還提供一種內燃機充氣方法，行走車 輛包括設置有至少一個氣源缸的內燃機、儲氣裝置以及設置於連通儲氣裝置和氣源缸的氣 道8中的開關裝置，包括以下步驟步驟Sl 檢測儲氣裝置的檢測壓力值；步驟S2 判斷檢測壓力值是否小於或等於第一預定壓力值，若是，轉向步驟S3 ；否 則，轉向步驟Sl ；步驟S3 停止向氣源缸的燃燒室內噴油，開啟開關裝置。工作過程中，時刻檢測儲氣裝置4內的壓力值，並將檢測壓力值與第一預定壓力 值進行比較，當檢測壓力值小於或等於第一預定壓力值時，噴油器61停止向內燃機的氣源 缸6內噴油，開關裝置5導通，而氣源缸6在內燃機的其他氣缸的帶動下依然進行活塞下 行，從外界吸入空氣和活塞上行，對吸入氣缸內的空氣進行壓縮的往復運動，當活塞上行， 使得氣源缸6內的空氣的壓力值高於檢測壓力值與單向閥7的彈簧壓力值之和時，單向閥7 導通，氣源缸6內的氣體經過氣道8流通至儲氣裝置4，為儲氣裝置4充氣，隨著氣源缸6內 的氣體的減少以及氣源缸6的活塞結束上行運動，轉向下行運動，氣源缸6內的氣體的壓力值不斷降低，而檢測壓力值不斷升高，當檢測壓力值與單向閥7的彈簧壓力值之和高於氣 源缸6內的氣體的壓力值時，單向閥7關閉，將氣道8隔斷，防止儲氣裝置4內的氣體回流， 如此反覆，直至檢測壓力值大於或等於第二預定壓力值，開關裝置5保持關閉狀態，並使氣 源缸6的噴油器61恢復噴油，為行走車輛等配套設備提供動力。可以看出，本發明所提供的內燃機充氣方法，通過內燃機的氣源缸6為行走車輛 的儲氣裝置4充氣，無需額外設置空氣壓縮機，從而避免了設置空氣壓縮機所帶來的一系 列的問題，即在減小內燃機功率消耗的基礎上，利用較簡單的結構保證內燃機配套設備的 輔助用氣系統的壓縮氣體的使用；同時通過自動控制實現對噴油器61和開關裝置5的工作 狀態的精確控制，保證了充氣過程的可靠性。以上對本發明所提供的行走車輛及其內燃機充氣系統和方法進行了詳細介紹。本 文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於 幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落 入本發明權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種內燃機充氣系統，包括內燃機、儲氣裝置、檢測裝置、控制裝置和執行裝置，其特 徵在於，還包括開關裝置和單向閥，所述內燃機包括至少一個氣源缸，所述開關裝置和所述 單向閥均設置於連通所述儲氣裝置和所述氣源缸的氣道中，所述單向閥的導通方向朝向所 述儲氣裝置；所述檢測裝置檢測所述儲氣裝置的壓力，得到檢測壓力值，並將所述檢測壓力值傳遞 至所述控制裝置，所述控制裝置將所述檢測壓力值與第一預定壓力值進行比較，當所述檢測壓力值低於 或等於所述第一預定壓力值時，所述氣源缸的噴油器根據所述控制裝置的第一指令停止向 所述氣源缸內噴油，所述執行裝置根據所述控制裝置的第二指令控制所述開關裝置導通。
2.根據權利要求1所述的內燃機充氣系統，其特徵在於，所述開關裝置為二位二通閥。
3.根據權利要求2所述的內燃機充氣系統，其特徵在於，所述執行裝置為電磁閥。
4.根據權利要求3所述的內燃機充氣系統，其特徵在於，所述氣道開設於所述內燃機 的氣缸蓋或氣缸體上。
5.根據權利要求4所述的內燃機充氣系統，其特徵在於，所述檢測裝置為壓力傳感器。
6.根據權利要求1至5任一項所述的行走車輛內燃機充氣系統，其特徵在於，所述內燃 機為四衝程往復活塞式內燃機或者二衝程直噴式內燃機。
7.一種行走車輛，包括用氣設備和與所述用氣設備連接的內燃機充氣系統，其特徵在 於，所述內燃機充氣系統為權利要求1至6任一項所述的內燃機充氣系統。
8.一種內燃機充氣方法，所述行走車輛包括設置有至少一個氣源缸的內燃機、儲氣裝 置以及設置於連通所述儲氣裝置和所述氣源缸的氣道中的開關裝置，包括以下步驟1)檢測所述儲氣裝置的檢測壓力值；2)判斷所述檢測壓力值是否小於或等於第一預定壓力值，若是，轉向步驟3)；否則，轉 向步驟1)；3)停止向所述氣源缸的燃燒室內噴油，開啟所述開關裝置。
全文摘要
本發明公開了一種內燃機充氣系統，包括設有至少一個氣源缸的內燃機、儲氣裝置、檢測裝置、控制裝置、執行裝置、開關裝置和單向閥，開關裝置和單向閥均設置於連通儲氣裝置和氣源缸的氣道中，單向閥的導通方向朝向儲氣裝置；檢測裝置檢測儲氣裝置的壓力，得到檢測壓力值，控制裝置將檢測壓力值與第一預定壓力值進行比較，當檢測壓力值低於或等於第一預定壓力值時，氣源缸的噴油器根據控制裝置的第一指令停止向氣源缸內噴油，執行裝置根據控制裝置的第二指令控制開關裝置導通。本發明所公開的內燃機充氣系統的氣源缸能夠在其控制裝置的控制下，為配套產品的儲氣裝置提供壓縮氣體。本發明還公開了一種行走車輛和一種內燃機充氣方法。
文檔編號F02D45/00GK102052151SQ20101061975
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者佟德輝, 劉楠楠, 孫少軍, 尹慧瓊, 張曉琳, 王念文, 胡中偉 申請人:濰柴動力股份有限公司