CN103993964A - 一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统及车辆动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统及车辆动力系统，发动机辅助启动系统包括发动机的输出轴上连接的双向接合离合器，所述双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。本发明在满足怠速启停的条件下，通过在传动系统中增加一个储能飞轮机构来启停发动机，发动机熄火前，利用发动机或车身动能带动储能飞轮机构高速转动；发动机点火时，利用储能飞轮机构的动能来启动发动机，从而减少起动机和电池的点火频次，提高其寿命。另外，汽车制动时可以利用储能飞轮降低制动距离，并可回收部分制动能量，同时延长制动蹄片的寿命，具有较好的经济效益。

Description

一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统及车辆动力系统
技术领域
本发明涉及一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统。
背景技术
发动机怠速启停系统是使汽车在满足怠速停车条件时，发动机完全熄灭不工作；当整车再需要启动前进时，怠速启停系统迅速响应驾驶员启动命令，快速启动发动机，瞬时衔接，从而大大减少油耗和废气排放。
怠速启停系统(Idle Stop-Start System)的工作原理是：当遇到红灯或堵车时，车速低于3km/h，发动机将自动熄火；当驾驶员重新踏下离合器、油门踏板或松抬刹车的瞬间，起动机将快速启动发动机。怠速启停系统完全实现了全智能识别操控，不影响驾驶员正确的操作习惯，同时具有节能环保的效果，消除怠速空转，省下怠速时间内消耗的油料，在发动机自动熄火后，尾气排放为零。另外，由于汽车在怠速时油料不能完全燃烧，是造成发动机积碳的主要原因，发动机积碳会烧机油增加能耗，且会降低发动机的动力输出，使用该系统能够延长发动机寿命：提高发动机动力输出。
发动机怠速启停主要的技术难点在于需要更耐用的起动机和蓄电池。一般的起动机和蓄电池设计允许通过很大的工作电流，但使用时间很短。怠速启停使得发动机频繁熄火和点火，大大增加起动机的使用频率，导致起动机及蓄电池易于损坏，寿命较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统，以解决频繁使用起动机启动发动机导致起动机及蓄电池提前损坏的问题，同时提供了一种使用该辅助启动系统的车辆动力系统。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统，包括发动机的输出轴上连接的双向接合离合器，所述双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。
所述储能飞轮机构包括飞轮变速装置及与其传动连接的储能飞轮，所述飞轮变速装置与双向接合离合器的第二动力连接端连接。
本发明用于怠速启停的车辆动力系统所采用的技术方案是：一种用于怠速启停的车辆动力系统，包括发动机，发动机上连接有发动机辅助启动系统，所述发动机辅助启动系统包括发动机的输出轴上连接的双向接合离合器，所述双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。
所述储能飞轮机构包括飞轮变速装置及与其传动连接的储能飞轮，所述飞轮变速装置与双向接合离合器的第二动力连接端连接。
本发明用于怠速启停的发动机辅助启动系统及车辆动力系统在满足怠速启停的条件下，通过双向接合离合器在传动系统中增加一个储能飞轮机构来启停发动机，控制双向接合离合器的两结合面的接合、分离状态，在发动机熄火前，利用发动机或车身动能带动储能飞轮机构高速转动；发动机点火时，利用储能飞轮机构的动能来启动发动机，从而减少起动机和电池的点火频次，提高其寿命。另外，汽车制动时可以利用储能飞轮降低制动距离，并可回收部分制动能量，同时延长制动蹄片的寿命，具有较好的经济效益。
附图说明
图1为本发明的系统结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
如图1所示为本发明用于怠速启停的发动机辅助启动系统实施例的结构原理图，由图可知，该系统包括发动机1的输出轴上连接的双向接合离合器2，该双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。
本实施例的双向接合离合器由主动部分21(即第一动力连接端)、第一从动部分22(即第二动力连接端)、第二从动部分23(即第三动力连接端)、压紧机构、操纵机构(图中未示出)五部分构成。主动部分21与第一从动部分之间22及第一从动部分22与第二从动部分23之间各有一个接合面，其中A为接合面1，B为接合面2；主动部分21与发动机的输出轴(即飞轮)连接；第一从动部分22与储能飞轮机构连接；第二从动部分23与变速箱输入轴3连接。
双向接合离合器2有四种工作状态，分别为：接合面1接合，接合面2分离；接合面1接合，接合面2接合；接合面1分离，接合面2接合；接合面1分离，接合面2分离。
储能飞轮机构包括飞轮变速装置4及与其传动连接的储能飞轮5，飞轮变速装置与离合器机构的第二动力连接端(即双向接合离合器的第一从动部分22)连接。飞轮变速装置4有空挡、低速挡及高速挡三个档位。储能飞轮5内有大惯量的碳纤维飞轮，在飞轮变速装置4的加速作用下可以高速旋转。为减小能量损耗，飞轮在真空环境下旋转，储能飞轮5一般采用高温超导磁悬浮轴承。
本发明还提供了一种用于怠速启停的车辆动力系统，包括发动机，发动机上连接有发动机辅助启动系统，所述发动机辅助启动系统的结构如上所述。
本发明的工作原理及过程如下：
发动机1长时间停止工作时，双向接合离合器的接合面1和接合面2接合，飞轮变速装置4处于空挡，此时储能飞轮5与车辆的动力传动系统的连接断开。
发动机1冷启动时，储能飞轮5在静止状态，双向接合离合器的接合面1分离，使发动机1与储能飞轮5的连接断开，发动机1的点火启动由起动机实现。
汽车正常行驶时，双向接合离合器的接合面1和接合面2接合，飞轮变速装置4处于空挡，此时储能飞轮5与传动系统的连接断开。
汽车开始制动时，双向接合离合器的接合面1分离，接合面2接合，飞轮变速装置4处于低速档，发动机1立刻熄火，此时发动机1与储能飞轮5的连接断开，汽车的动能带动储能飞轮5开始旋转；当储能飞轮5转速到一定值时，飞轮变速装置4切换至高速档，储能飞轮5转速快速升高。发动机制动时的能量被储能飞轮部分回收。
汽车行驶工况满足怠速熄火条件时，双向接合离合器的接合面1接合，接合面2分离，飞轮变速装置4处于高速档，发动机的输出扭矩经飞轮变速装置4增速后使储能飞轮5高速旋转，储能飞轮5达到特定转速后再分离接合面1并使发动机熄火。
汽车行驶工况满足怠速点火条件时，双向接合离合器的接合面1接合，接合面2分离，飞轮变速装置4处于高速档，高速旋转的储能飞轮5经飞轮变速装置4降速增扭后启动发动机1。
当汽车再次起步时，双向接合离合器的接合面1和接合面2接合，飞轮变速装置4处于高速档，高速旋转的储能飞轮5可用来给汽车加速。
以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于怠速启停的发动机辅助启动系统，其特征在于：包括发动机的输出轴上连接的双向接合离合器，所述双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。
2.根据权利要求1所述的用于怠速启停的发动机辅助启动系统，其特征在于：所述储能飞轮机构包括飞轮变速装置及与其传动连接的储能飞轮，所述飞轮变速装置与双向接合离合器的第二动力连接端连接。
3.一种用于怠速启停的车辆动力系统，包括发动机，其特征在于：发动机上连接有发动机辅助启动系统，所述发动机辅助启动系统包括发动机的输出轴上连接的双向接合离合器，所述双向接合离合器具有三个动力连接端，第一动力连接端用于与发动机的输出轴连接，第二动力连接端与一储能飞轮机构连接。
4.根据权利要求3所述的用于怠速启停的车辆动力系统，其特征在于：所述储能飞轮机构包括飞轮变速装置及与其传动连接的储能飞轮，所述飞轮变速装置与双向接合离合器的第二动力连接端连接。
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