CN107139716B - 一种能量回收式车辆液压增压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆能量回收利用技术领域，尤其公开了一种能量回收式车辆液压增压系统，包括液压涡轮、辅助压气机、旁通阀、主压气机、发动机、传动系统、缓速器、第一泵体、储能罐、储油箱；主压气机与发动机的进气口连通，传动系统经由缓速器作用于第一泵体，第一泵体经由储能罐与液压涡轮连通，液压涡轮经由储油箱与第一泵体连通；车辆减速时，传动系统经由缓速器作用于第一泵体，提升储油箱输送至第一泵体内的液压油的压力，第一泵体流出的高压液压油进入储能罐内；车辆加速时，储能罐内的高压液压油经由液压涡轮驱动辅助压气机，以加速液压涡轮，改进发动机瞬态响应，增加发动机的输出功率，降低发动机的泵吸损失，节约车辆的能源消耗。

Description

一种能量回收式车辆液压增压系统

技术领域

本发明涉及车辆能量回收利用技术领域，尤其公开了一种能量回收式车辆液压增压系统。

背景技术

随着科学技术的进步及经济社会的发展，越来越多的家庭都购买了汽车等车辆，随着车辆的增多，车辆运行时所需的能源消耗亦越来越多，目前车辆在减速过程中的动能被电磁场或者液压马达吸收，但是电磁场吸收的动能或者液压马达吸收的动能都没有回收利用而是变成热能，由车辆的散热器散热，一方面增加车辆散热系统的负担，另一方面也增大了能源的消耗浪费。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种能量回收式车辆液压增压系统，改进发动机瞬态响应，增加发动机的输出功率，降低发动机的泵吸损失，节约车辆的能源消耗

为实现上述目的，本发明的一种能量回收式车辆液压增压系统，包括液压涡轮、辅助压气机、旁通阀、主压气机、发动机、传动系统、缓速器、第一泵体、储能罐、储油箱；液压涡轮用于驱动辅助压气机，旁通阀用于调控辅助压气机与主压气机的通断，主压气机与发动机的进气口连通，发动机与传动系统连接，传动系统经由缓速器作用于第一泵体，第一泵体经由储能罐与液压涡轮连通，液压涡轮经由储油箱与第一泵体连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括用于驱动主压气机的主涡轮，发动机的出气口与主涡轮连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第一冷却器，第一冷却器的两端分别连通于主压气机与发动机的进气口之间及发动机的出气口与主涡轮之间。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二冷却器，第二冷却器的两端分别连通于主压气机与发动机的进气口及主涡轮的出气口之间。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括中冷器，主压气机经由中冷器与发动机的进气口连通，第一冷却器经由中冷器与发动机的进气口连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二泵体及止回阀，储油箱经由第二泵体与止回阀连通，第二泵体经由止回阀与第一泵体连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括电磁阀，储能罐经由电磁阀与液压涡轮连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括脉动压力吸收器，储能罐经由脉动压力吸收器与电磁阀连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括节流阀及中间体，液压涡轮经由中间体驱动辅助压气机，电磁阀经由节流阀与中间体连通。

优选地，所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第三冷却器，液压涡轮经由第三冷却器与储油箱连通。

本发明的有益效果：当车辆减速时，传动系统经由缓速器作用于第一泵体，进而提升第二泵体输送至第一泵体泵的液压油的压力，第二泵体再将高压液压油泵入储能罐内储存；待车辆加速时，储能罐内的高压液压油经由液压涡轮驱动辅助压气机，以加速液压涡轮并提供辅助增压，改进发动机瞬态响应，增加发动机的输出功率，降低发动机泵吸损失。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

附图标记包括：

1—液压涡轮 2—辅助压气机 3—旁通阀

4—主压气机 5—发动机 6—传动系统

7—缓速器 8—第一泵体 9—储能罐

11—储油箱 12—主涡轮 13—第一冷却器

14—中冷器 15—第二冷却器 16—第二泵体

17—止回阀 18—电磁阀 19—第三冷却器

21—脉动压力吸收器 22—节流阀 23—中间体。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

请参阅图1所示，本发明的一种能量回收式车辆液压增压系统，包括液压涡轮1、辅助压气机2、旁通阀3、主压气机4、发动机5、传动系统6、缓速器7、第一泵体8、储能罐9、储油箱11；液压涡轮1用于驱动辅助压气机2，旁通阀3用于调控辅助压气机2与主压气机4的通断，主压气机4与发动机5的进气口连通，发动机5的输出端与传动系统6连接，传动系统6经由缓速器7作用于第一泵体8，第一泵体8的出口经由储能罐9与液压涡轮1连通，液压涡轮1经由储油箱11与第一泵体8的进口连通；实际使用时，储能罐9可以为气动式储能罐或机械式储能罐，当使用气动式储能罐储存液压油时，储能罐9配置有用于储存液压油的囊式液压油箱；当使用机械式储能罐时，储能罐9由单个或一组弹簧加压的活塞以机械能量的方式存储高压液压油。

实际使用时，本发明的能量回收式车辆液压增压系统还配置有用于调控整个车辆的中央控制单元，本发明中的各个电气元器件分别与中央控制单元电性连接，利用中央控制单元调控各个电气元器件的实际运行参数；空气经由旁通阀3进入主压气机4，发动机5的出气口将发动机5燃烧后的废气排出，发动机5经由传动系统6驱动车辆的车轮转动；第一泵体8抽取储油箱11内的液压油，当车辆减速时，传动系统6经由缓速器7作用于第一泵体8，进而提升储油箱11输送至第一泵体8内的液压油的压力，然后第一泵体8再将高压液压油泵入储能罐9内储存；待车辆加速时，储能罐9内的高压液压油经由液压涡轮1驱动辅助压气机2，以加速液压涡轮1并提供辅助增压，改进发动机5的瞬态响应，增加发动机5的输出功率，降低发动机5泵吸损失，节约车辆的能源消耗。当车辆不需要液压辅助增压时，为了动态密封或快速响应的目的，辅助压气机2仍然可以以较低速度怠速，此时中央控制单元调控空气从辅助压气机2的出口经由旁通阀3再循环进入辅助压气机2的入口。

实际安装时，缓速器7可以安装在传动系统6的变速箱之前或之后，根据实际需要，缓速器7可以采用机械方式（如齿轮传动的方式）或液压传动方式与传动系统6连接，当然，缓速器7还可以利用电气控制的方式与传动系统6耦合在一起。根据实际需要，缓速器7可以为机械式缓速器或电子式缓速器。此外，缓速器7还可以与第一泵体8集成为一单级或多级涡轮泵，优选地，此时缓速器7的转子的叶片、静子的叶片以及第一泵体8的叶片采用铝镁合金、普通碳钢或者不锈钢制成，也可以在叶片的表面加上氧化锆、氧化钛纳米涂层或抗氧化涂层以降低摩擦损失，提高叶片的抗氧化性。缓速器7的转子、静子的出口进口角度也可以设计为按照流体流量是可调节的，以降低空转时的流动损失。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括用于驱动主压气机4的主涡轮12，发动机5的出气口与主涡轮12连通，发动机5燃烧后的废气经由主涡轮12排出，经由主涡轮12排出的废气再进入车辆的后处理设备中进行处理。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第一冷却器13，第一冷却器13的两端分别连通于主压气机4与发动机5的进气口之间及发动机5的出气口与主涡轮12之间。本实施例中，第一冷却器13为高压冷却器；在发动机5正常工作时，当液压增压系统处于非加速状态时，空气经由旁通阀3进入主压气机4中，主压气机4中的空气将与第一冷却器13排出的废气混合，然后再进入发动机5内。发动机5排出的废气一部分排气到第一冷却器13之后，发动机5排出的废气的其它部分排入到主涡轮12，使得主涡轮12为主压气机4提供驱动力，经由主涡轮12排出的废气进入发动机5的后处理设备中处理。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括中冷器14，主压气机4经由中冷器14与发动机5的进气口连通，第一冷却器13经由中冷器14与发动机5的进气口连通。中冷器14用于降低增压后的高温空气的温度，经由中冷器14降温后的空气输入发动机5内，从而降低发动机5的热负荷，提高进气量，进而增加发动机5的功率。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二冷却器15，第二冷却器15的两端分别连通于主压气机4与发动机5的进气口及主涡轮12的出气口之间，经由主涡轮12排出的废气在进入发动机5的后处理设备之间输送至第二冷却器15。本实施例中，第二冷却器15为低压冷却器；液压涡轮1、辅助压气机2、旁通阀3、主压气机4、中冷器14、发动机5、主涡轮12、第一冷却器13及第二冷却器15共同构成废气再循环系统（EGR，英文全称为Exhaust GasRecirculation），优选地，液压涡轮1与辅助压气机2安装在相同的轴上，如此，液压涡轮1转动时即可连带辅助压气机2作业；在发动机5正常工作时，辅助压气机2将不起作用，通过旁通阀3再循环，此时中央控制单元调控辅助压气机2低速空转或完全停止。

在车辆加速期间，中央控制单元控制旁通阀3切换，使得经由辅助压气机2加压后的废气输送入主压气机4内。在液压增压系统中，第一泵体8抽取储油箱11内的低压液压油，第一泵体8可以为机械泵或电动泵，优选地，第一泵体8注入储能罐9内的液压油的压力大致为60~300巴。

当缓速器7脱开时，第一泵体8处于停止状态；在车辆减速期间，缓速器7耦合，传动系统6经由缓速器7驱动第一泵体8，第一泵体8对储油箱11输送来的低压液压油加压，然后将加压后的液压油输入储能罐9内。本实施例中，第一泵体8为齿轮泵或涡轮泵。实际使用时，储能罐9还配置有泄压阀，当储能罐9的液压油的压力超过预定值时，中央控制单元调控泄压阀对储能罐9进行泄压。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二泵体16及止回阀17，储油箱11经由第二泵体16与止回阀17连通，第二泵体16经由止回阀17与第一泵体8的进口连通，止回阀17确保液压油单向流动；第二泵体16泵取储油箱11内的液压油的压力大致为2-4巴，第二泵体16用于将储油箱11内的液压油泵入第一泵体8内，相较于第二泵体16将储油箱11内的液压油以较高的压力泵入第一泵体8内，避免第一泵体8被第二泵体16泵入的高压液压油气蚀。当第二泵体16抽取储油箱11内的低压油时，储油箱11内的低压油输送至第一泵体8，当传动系统6经由缓速器7作用于第一泵体8，第一泵体8对第二泵体16输入的低压液压油加压，在此过程中，止回阀17阻断第一泵体8与储油箱11，防止第一泵体8加压后的液压油重新倒流入储油箱11内。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括电磁阀18，储能罐9经由电磁阀18与液压涡轮1连通；本实施例中，电磁阀18为高压快速响应电磁阀18，在车辆加速期间，当需要辅助增压时，电磁阀18打开，储能罐9内的高压液压油注入主涡轮12内，利用高压的液压油快速地将主涡轮12驱动至高速，当主涡轮12启动后时，辅助压气机2同时为发动机5提供所需的进气压力。储能罐9输出的高压液压油在液压涡轮1中膨胀之后，液压涡轮1流出的液压油再流入储油箱11内。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第三冷却器19，液压涡轮1经由第三冷却器19与储油箱11连通；液压涡轮1流出的液压油经由第三冷却器19的冷却，然后流入储油箱11内，当然，根据实际需要，还可以在液压涡轮1与储油箱11内增加过滤器，使得液压涡轮1流出的液压油经过过滤和冷却之后再流入储油箱11内。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括脉动压力吸收器21，储能罐9经由脉动压力吸收器21与电磁阀18连通；脉动压力吸收器21又叫水锤减震器，通过增设脉动压力吸收器21，减轻由于电磁阀18的频繁打开和关闭所引起的水锤冲击，延长液压增压系统的使用寿命。

所述能量回收式车辆液压增压系统还包括节流阀22及中间体23，液压涡轮1经由中间体23驱动辅助压气机2，电磁阀18经由节流阀22与中间体23连通；节流阀22用于将电磁阀18流出的液压油的高压降低至适合的压力值，然后将降压后的液压油输送至中间体23的内部轴承内进行润滑，降低中间体23的磨损，延长中间体23的使用寿命；根据实际需要，本实施例中的液压油可以为发动机油、变速器油或动力转向油。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：包括液压涡轮、辅助压气机、旁通阀、主压气机、发动机、传动系统、缓速器、第一泵体、储能罐、储油箱；液压涡轮用于驱动辅助压气机，旁通阀用于调控辅助压气机与主压气机的通断，主压气机与发动机的进气口连通，发动机与传动系统连接，传动系统经由缓速器作用于第一泵体，第一泵体经由储能罐与液压涡轮连通，液压涡轮经由储油箱与第一泵体连通；所述能量回收式车辆液压增压系统还包括用于驱动主压气机的主涡轮，发动机的出气口与主涡轮连通；所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第一冷却器，第一冷却器的两端分别连通于主压气机与发动机的进气口之间及发动机的出气口与主涡轮之间；还包括中央控制单元，所述中央控制单元用于控制辅助压气机、主压气机、旁通阀的运行参数。

2.根据权利要求1所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二冷却器，第二冷却器的两端分别连通于主压气机与发动机的进气口及主涡轮的出气口之间。

3.根据权利要求2所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括中冷器，主压气机经由中冷器与发动机的进气口连通，第一冷却器经由中冷器与发动机的进气口连通。

4.根据权利要求1所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第二泵体及止回阀，储油箱经由第二泵体与止回阀连通，第二泵体经由止回阀与第一泵体连通。

5.根据权利要求1所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括电磁阀，储能罐经由电磁阀与液压涡轮连通。

6.根据权利要求5所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括脉动压力吸收器，储能罐经由脉动压力吸收器与电磁阀连通。

7.根据权利要求5所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括节流阀及中间体，液压涡轮经由中间体驱动辅助压气机，电磁阀经由节流阀与中间体连通。

8.根据权利要求1所述的能量回收式车辆液压增压系统，其特征在于：所述能量回收式车辆液压增压系统还包括第三冷却器，液压涡轮经由第三冷却器与储油箱连通。