CN1833901A - 汽车制动动能回收节油加力装置 - Google Patents

Abstract

汽车制动动能回收节油加力装置，它是利用安装在汽车变速箱取力窗口或加装在驱动轴上附加的机械装置及简单的液压系统，在汽车制动过程中，汽车惯性带动油泵，把动能转变成流体的压力能，储存到蓄能器中，需要时把压力能释放出来，利用油泵—油马达的可逆性，反过来借助同一机械装置拖动汽车，代替或帮助发动机使汽车起动或加力，节能效果较显著。采用皮囊闭式油箱和简单的液压系统，结构紧凑重量轻、制造成本低，系统不易被污染。不仅可用于设计各类新型车辆，而且可用于对现有汽车的加装改造。特别适合城市公交和山区的汽车客货运输。

Description

汽车制动动能回收节油加力装置

一、技术领域：

本发明是一种汽车的附加装置，可用于各类汽车、特别是城市公交车辆，在制动过程中自动回收动能并用于行进中自动加力的节油装置。

二、背景技术：

目前各类汽车大都是利用制动系统所产生的摩擦阻力来实现减速或停车的。制动时，消耗燃油等能源而获得的车辆动能转变为制动器上的热能白白地散失掉了。频繁地减速、停车、起动、加力是所有汽车的共同特点，城市公交车辆尤为突出。这种能量损耗相当可观，大量尾气对城市的环境污染也不容轻视。

“汽车蓄能制动节油节电装置”(专利号：88214287.9)，是本发明较接近的背景技术。但它存在的问题是：结构较复杂；实现其功能所配置的液压元件较多；需要气动控制的离合器；油箱为开式结构，油液易被污染，系统故障率较高。

三、发明内容：

本发明针对它存在的问题进行了新的构思并提出了新的设计方案，以更简单的结构和液压系统，在汽车行驶过程中自动地回收汽车制动时的惯性动能并在需要时给汽车加力，实现在节油的同时提高汽车的加速性能，减少废气排放、利于环保的目的。

它是利用安装在汽车变速箱取力窗口或驱动轴上的机械装置，在汽车制动过程中，带动作为负载的油泵，把车辆动能转变成流体的压力能，储存到液压蓄能器中，需要时把压力能释放出来，利用油泵—油马达的可逆性，推动油马达，反过来借助同一机械装置拖动汽车，代替或帮助发动机使汽车起动或加力。

采用本装置，因汽车制动时的动能可以回收储存，并能获得利用，故不需以怠速滑行代替制动来节油，因而在节油的同时还可提高汽车行驶速度和运营的经济性，并延长原有制动系统的寿命，具有较好的技术经济效益。因本装置是完全保留了原车辆制动系统的附加装置，不仅不影响原制动系统的工作，且在急制动时可协同原制动系统工作，可缩短急刹车的距离，从而有利于行车安全。本装置是汽车的附加装置，在变速箱上有取力窗的公交车或载重卡车的底盘上，只需加装而无需任何改造；而对无取力窗口的小型汽车(包括轿车)，可对汽车驱动轴稍加改造，加装齿轮和取力机构即可。本装置是按照目前司机的驾车操作动作来设计的，不需要增加任何附加动作，就能自动实现制动时蓄能和起动(或加力)时放能。本发明的实施方案较“汽车蓄能制动节油节电装置”(专利号：88214287.9)的工作原理更清晰、结构更简单和可靠，经济性和实用性更明显，有实质性的进步和完善。

四、附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明：图1、图2和图3是本装置的液压系统的工作原理。

图1、是蓄能制动时的状态，

图2、是放能加力时的状态，

图3、是汽车正常行驶时的状态。

图4、是电控原理图。

图5、皮囊式油箱示意图

1、蓄能制动工作过程如下：

汽车行驶时，当司机轻踩制动踏板时，利用安装在其下的电开关，在原有的制动气(油)路未打开之前，先接通图4中1AT使2DT、汽车制动尾灯及J2通电(保证1DT断开)，装置处于图1之工作状态。汽车的惯性动能借助变速箱4(或驱动轴)上的取力齿轮5、中间齿轮6、传动齿轮7，拖动油泵9转动，把置于护壳3内的皮囊式油箱2中的液压油，通过两位三通电磁换向球阀1、单向阀11压入蓄能器10中，蓄能器中的压力升到一定值后，压力继电器12接通(即图4中的YJ接通)，蓄能器内的液压随着制动过程而升高，其反抗油泵转动的阻力也随之增大，产生从小到大的制动力矩，使汽车以自小而大的变减速度迅速制动。这样，汽车的惯性动能就转变为流体的压力能储存在蓄能器10中，构成本装置的第一回路。

当蓄能器10内的压力超过系统调定的压力时，压力油通过先导式电磁溢流阀8释放，流回皮囊式油箱2，限制系统的最高压力，压力表13显示蓄能器10内的压力。由于此时油泵9的出口压力因溢流阀8的溢流而恒定，汽车以等减速度平稳继续减速至停车，单向阀11和两位三通电磁换向球阀1封存蓄能器内的压力能，防止采用滑阀式换向阀时的不可避免的泄漏而造成的能量损失，并防止油泵逆转。

当需急刹车时，迅速有力踩下制动踏板，在本装置蓄能制动的同时，打开了汽车原有的气(油)刹制动系统。此时，蓄能制动和原有的机械摩擦制动同时起作用，可实现更加有力的制动。但因蓄能过程较短，只能回收少量车辆动能。

2、放能加力工作过程如下：

当司机轻踩油门踏板时，在油门未打开之前，先接通安装在油门下的电开关即图4中的2AT，若此时蓄能器10中有一定压力，则YJ接通，1DT和J1通电(保证2DT断开)，此时装置处于图2之工作状态。(若蓄能器内压力不足，YJ断开，本装置此时不起作用。)此时，先导式电磁溢流阀8处于短路(卸荷)状态，蓄能器10内的压力油通过两位三通换向球阀1到达油泵9的进油口，油泵9的出油则通过己处于卸荷状态的先导式电磁溢流阀8畅流回到皮囊式油箱2。显然，此时油泵9已成为油马达(且转向与原油泵相同)，构成本装置的第二回路，它反过来通过传动齿轮7、中间齿轮6和取力齿轮5带动变速箱4的传动轴(或驱动轴)，使静止的车轮转动(或加力)，蓄能器10中的压力能通过油马达9使车辆在发动机熄火状态下前进获得初速，并可借此坐燃发动机；或给已发动的发动机及制动后未停车而又继续行进中的发动机加力，减少车辆起动时的油耗及起动阶段最严重的废气排放(冒黑烟)。随着能量的释放，蓄能器10中的压力降到一定值时，压力继电器12断开，图4中的1DT和2DT都处于断开状态，电磁换向球阀1和先导式电磁溢流阀8复位，1DT和2DT失电，装置处于准备再次接受蓄能制动状态。车辆在通常状态下继续行驶。

3、车辆通常行进状态：

当蓄能器压力低于压力继电器12设定的压力时，此时油门和刹车踏板下的电开关都不起作用，车辆在通常状态下行驶，如图3所示。发动机通过变速箱4(或驱动轴)带动油泵9旋转，因此时溢流阀8的遥控口通过电磁换向阀3与皮囊式油箱2相通，溢流阀处于卸荷状态。油泵9的出油口的油通过短路的溢流阀8和两位三通换向球阀1畅流返回油泵9的进油口，这样形成了本装置的第三回路。此时，油泵9处于进出口短路相通的空循环，耗费能量很小，且行驶中车辆下部的液压系统是处于自然风冷状态，因此油温的升高也是有限的。

五、具体实施方式：

为了结构紧凑，本装置可按本液压系统的原理，将各液压阀集成在一个阀体内，成为专用阀。采用专用集成阀的优点是：体积小、重量轻；阀体内通道短、能量损失少；零件少、故障率低；在大批量生产时成本较低，有较好的可靠性和经济性。本装置液压系统在考虑成本因素后，也可按该原理图由各类插装阀或叠加阀组合而成。

皮囊式油箱是一种外形和体积可变化的闭式油箱，其构造示意见图5。它由油接头14、耐油皮囊15(材质和结构上类似于蓄能器中充气的气囊，可用塑料或橡胶制造)、外壳16(可用工程塑料或薄铁皮制造，保护皮囊不为利器损坏)和壳盖17组成，壳盖上安有带过滤的呼吸口18。皮囊15借助与其固接在一起的接头14上的螺母与外壳16连接，接头14与装置液压系统相连。当汽车制动蓄能时，皮囊15内的油液被油泵压入蓄能器中，皮囊凹瘪、体积由大变小；而在放能加力时，蓄能器内的压力油释放回皮囊，皮囊鼓凸、体积由小变大。皮囊在壳内体积变化，外壳与皮囊间的空气通过带过滤的呼吸口18与外部相通而保持为大气压力。因此皮囊式油箱与通常的油箱作用和功能相同，系统中各阀的内泄油可在密闭的通道中顺利流回不与大气相接触的、但背压仅为大气压的闭式油箱。汽车行驶在灰尘风雨中，普通开式油箱中的油难以保持洁净，致使液压系统故障频繁，而皮囊式油箱内的油液不与外部大气环境接触，杜绝了可能被污染，保证了液压系统工作的可靠性和液压油的工作寿命。

山区的客、货运汽车，经常上、下长坡，在下长坡时，因持续的刹车致使刹车片温度很高、甚至发红，有时需停车水冷。这不仅使刹车片过早失效，甚至酿成事故危及安全。加装本装置后，可进行持续的制动操作，在系统设计时，适当增加系统的散热，可控制运行在风冷环境中因持续高压溢流而引起的油温过高，从而改善了山区汽车运营的安全性。此外，在发动机熄火时上坡起动，本装置可给静止的车辆以起动力矩，可在某种程度上阻止车辆下溜倒滑，这使得在上坡道时，制动停车后的起动操作变得简便易行。

装置的主要设计参数：油泵/油马达的排量、蓄能器的容积及初始充气压力的选取，取决于欲回收动能的多少，可根据车辆的类型和用途设计系列的产品，在定型前通过行车试验来修正。

本装置在配置了发动机的油门、转速、功率及路况等传感器后，便可将有关信息输入计算机，并根据司机的指令和蓄能器的状况，对有伺服功能的变量油泵/变量油马达(蓄能/加力)进行适时和适量的控制，功率有余时就蓄能，功率不足时就放能，使发动机保持在最佳的工况下运行。此时，本装置作为辅助动力将会得到更好的节能效果。

本汽车制动动能回收节油加力装置，可回收较多制动时车辆的动能，节能效果较显著，且结构紧凑重量轻、制造成本低，制动和加力过程平稳舒适。不仅可用于设计新型车辆，而且可十分简便地用于对现有汽车的加装和改造。

Claims (6)

1、汽车制动动能回收节油加力装置，它是利用安装在汽车变速箱取力窗口或驱动轴上的附加机械装置和简单的液压系统，在汽车制动过程中，带动作为负载的油泵，把车辆动能转变成流体的压力能，储存到液压蓄能器中，需要时把压力能释放出来，利用油泵—油马达的可逆性，推动油马达，反过来借助同一机械装置拖动汽车，代替或帮助发动机使汽车起动或加力，其特征是：当2DT通电而1DT断电时，皮囊式油箱(2)通过两位三通电磁换向球阀(1)与油泵(9)的进口相连，油泵(9)的出油通过单向阀(11)到蓄能器(10)，压力超过最高调定值时，油泵泵出的油通过先导式电磁溢流阀(8)流回皮囊式油箱(2)，构成制动蓄能时的第一回路；当2DT断电而1DT通电时，先导式电磁溢流阀(8)处于卸荷状态，蓄能器(10)内的压力油经两位三通电磁换向球阀(1)到油马达(9)的进油口，油马达(9)的出油经卸荷的先导式电磁溢流阀(8)畅流回皮囊式油箱(2)，构成放能加力的第二回路；当蓄能器(10)内的油压降至系统调定的低值时，压力继电器(12)断开使1DT失电，两位三通电磁换向球阀(1)复位，此时油泵(9)的进口与出口通过卸荷的溢流阀(8)和两位三通电磁换向球阀(1)而短路，构成车辆正常行进时油泵空循环的第三回路。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是采用了质轻、密闭且背压为大气压的皮囊式油箱。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征是装置的各类液压阀可选用插装阀组合而成。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征是装置的各类液压阀可选用叠加阀组合而成。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征是装置在配置了检测发动机的油门、转速、功率及路况的传感器后，将有关信息输入计算机，对有伺服功能的变量油泵/变量油马达进行适时和适量的控制。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征是对变速箱上无取力窗口的小型汽车，对汽车驱动轴稍加改造，加装齿轮和取力机构即可。

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