CN102374068A

CN102374068A - 内燃机余能回收装置

Info

Publication number: CN102374068A
Application number: CN2010102560480A
Authority: CN
Inventors: 蔡学功
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2012-03-14

Abstract

一种内燃机余能回收装置，该装置由泵——马达、气——液能转换缸、换向阀、高压罐、低压罐、热交换器等组成。工作原理：流量控制阀控制高压罐工作介质进入热交换器，吸收排气管废气的热量变成高压气体；在换向阀的控制下交替进入气-液能转换油缸左侧和右侧有杆气腔，产生的推力推动活塞往复运动；在有杆气腔内做功后的气体进入无杆气腔继续膨胀做功，与有杆气腔产生的推力共同推动活塞往复运动；输出高压液体，驱动泵——马达工作，马达通过齿轮与变速器上的齿轮啮合对外输出动力，与内燃机一起驱动汽车行驶。

Description

内燃机余能回收装置

技术领域

本发明属于汽摩及配件技术领域。

背景技术

自从奥托发明四冲程往复活塞内燃机以来，活塞内燃机已越来越广泛的应用于科学的各个领域，但内燃机的效率不高一直是人们希望解决的问题。究其原因，是因为内燃机工作时燃料燃烧产生的热能只有1/3转化成有效功，其余能量都以冷却和排气的形式损失掉；而且汽车在制动时，汽车具有的动能以摩擦形式被白白的消耗掉。

本发明的目的是提供一种能回收车辆制动及部分排气与冷却能量的内燃机余能回收装置；达到节能和环保目的。

发明内容

本发明由液压泵——马达、气-液能转换油缸、控制阀、热交换器、高压罐、低压罐、蒸发器、油箱组成。其中热交换器制成管形置于内燃机排气道内，也可将一部分放在发动机散热器后面，用以吸收排气和冷却水的热量来加热其中的气体使其压力升高，以提高其作功能力。流量控制阀用于控制工质进入热交换器的量，以控制气-液能转换油缸输出油的速度。泵——马达采用变量式，具有泵和马达双重功能，通过其轴上的齿轮与变速器上的齿轮啮合与汽车传动系统联系在一起。气-液能转换油缸用来实现气体的压力能与液体的压力能相互转换，实现将气体的压力能以液体的压力能形式释放，也可以用液体的压力能将气体从低压罐压入高压罐，实现能量储存。气——液能转换缸的缸体用两个隔板分成三段，活塞由一个中间活塞(中间活塞两侧各有一个活塞控制段)和两个端活塞组成；活塞与隔板将气——液能转换缸分成左右对称的六个腔，分别为两个液压油腔、两个无杆气腔和两个有杆气腔。在液压油腔隔板侧制有两个控制腔，用于与活塞控制段配合，控制换向阀自动换向；控制腔接控制油路，控制油路设单向阀和换向阀控制阀，用以保证液路换向阀有确定的两个位置。气——液能转换缸体通过管路分别与液路换向阀、气路换向控制阀、无杆气腔控制相连；三阀同步动作。在有杆气腔与无杆气腔和低压罐之间设可使有杆气腔与无杆气腔和低压罐分别导通的膨胀控制阀在，该阀处于左位时可使有杆气腔内做功后的气体直接排入低压罐，处于右位时可使有杆气腔内做功后的气体进入无杆气腔继续膨胀做功。在热交换器与无杆气腔和有杆气腔之间设可分别与无杆气腔和有杆气腔导通的工况转换控制阀，该阀处于上位时可使热交换器来的工作介质进入有杆气腔，在有杆气腔内做功后，气体进入无杆气腔继续膨胀做功，实现做功膨胀工况；该阀处于下位时可使热交换器来的工作介质进入无杆气腔，推动活塞做功，同时有杆气腔通过气路换向控制阀将低压罐内的工作介质压入高压罐，实现做功压缩工况。在气路换向控制阀与高压罐与低压罐之间设变向阀，当其处于右位时使进、出气路换向控制阀的气体方向改变，用于当泵——马达处于泵工况时有杆气腔和无杆气腔分别与低压罐、高压罐相通，将低压罐内的工作介质压入高压罐。实现能量回收工况。在高压罐和低压罐之间设节流阀与蒸发器，用于实现为车内制冷。在工况转换控制阀与膨胀控制阀之间设隔断控制阀，用于当泵——马达处于泵工况时使无杆气腔与高压罐相通，将低压罐内的工作介质压入高压罐。

工作原理：

做功膨胀工况：打开流量控制阀，工况转换控制阀处于上位，高压罐内的工作介质进入热交换器，吸收排气管废气的热量变成高压气体后，液路换向控制阀、气路换向控制阀、无杆气腔控制阀同步动作。控制工作介质进入气-液能转换油缸左侧有杆气腔，产生的推力推动活塞向左运动；在右有杆气腔内做功后的气体进入右无杆气腔继续膨胀做功，推动活塞左运动；此时，左无杆气腔内的气体排入低压罐；右液压油腔内的液体被压出，驱动马达工作，实现做功膨胀工况。当活塞左控制段运动到左控制腔时，左控制腔压力急剧增大；液压油通过控制管路使液路换向阀换向变成右位；活塞向右运动，实现连续输出液压油；泵——马达通过齿轮与变速器上的齿轮啮合对外输出动力，与内燃机一起驱动汽车行驶。

做功压缩工况：工况转换控制阀处于下位时，热交换器来的工作介质进入无杆气腔，推动活塞做功。此时，变向阀处于右位，有杆气腔通过气路换向控制阀、变向阀将低压罐内的工作介质压入高压罐，使高压罐保持足够的工作介质；同时输出高压液体驱动泵——马达工作，实现做功压缩工况。

能量回收工况：当汽车工作负荷较小或减速制动时，泵——马达处于泵工况，用制动或内燃机用富余的能量驱动其转动，产生高压油推动活塞往复运动；此时变向阀处于右位，使进出气路换向控制阀的气体方向改变；此时隔断控制阀导通，无杆气腔与高压罐相通；使有杆气腔和无杆气腔都与低压罐、高压罐相通，将低压罐内的工作介质压入高压罐，实现能量回收工况。

制冷工况：打开设在高压罐和低压罐之间的节流阀，高压罐内的工作介质经节流阀降压后，部分液化；进入蒸发器蒸发制冷，实现制冷工况。

附图说明

附图是内燃机余能回收装置结构图，图中：1油箱、2泵——马达、3液路换向阀、4气——液能转换缸体、5有杆气腔、6端活塞、7气路换向控制阀、8隔断控制阀、9工况转换控制阀、10热交换器、11高压罐、12变向阀、13节流阀、14低压罐、15蒸发器、16膨胀控制阀、17无杆气腔控制阀、18隔板、19无杆气腔、20流量控制阀、21液压油腔、22单向阀、23活塞控制段、24换向阀控制油路、25换向阀控制阀、26控制腔、27中间活塞。

具体实施方式

附图中内燃机余能回收装置中的泵——马达(2)、液路换向阀(3)、气——液能转换缸体(4)、气路换向控制阀(7)、高压罐(11)、节流阀(13)蒸发器(15)、低压罐(14)、膨胀控制阀(16)用管路依次联结，系统中的工作介质为二氧化碳。

Claims

1.一种内燃机余能回收装置，其特征是：内燃机余能回收装置由泵——马达、气——液能转换缸、换向阀、高压罐、低压罐和热交换器组成；其中的气——液能转换缸的缸体被两个隔板分成三段，活塞由一个中间活塞和两个端活塞组成；活塞与隔板将气——液能转换缸分成左右对称的六个腔，分别为两个液压油腔、两个无杆气腔和两个有杆气腔；中间活塞两侧各有一个活塞控制段，在液压油腔隔板侧制有两个控制腔，用于与活塞控制段配合，控制换向阀自动换向。

2.如权利要求1所述的内燃机余能回收装置，其特征在于：在气路换向控制阀与高压罐和低压罐之间设变向阀。

3.如权利要求1所述的内燃机余能回收装置，其特征在于：在有杆气腔与无杆气腔和低压罐之间设可使有杆气腔与无杆气腔和低压罐分别导通的膨胀控制阀。

4.如权利要求1所述的内燃机余能回收装置，其特征在于：在热交换器与无杆气腔和有杆气腔之间，设可分别与无杆气腔和有杆气腔导通的工况转换控制阀。

5.如权利要求1所述的内燃机余能回收装置，其特征在于：在高压罐和低压罐之间设节流阀与蒸发器。