CN201516800U

CN201516800U - 一种节能减排汽车

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Publication number: CN201516800U
Application number: CN2009200811523U
Authority: CN
Inventors: 胡志超; 胡礼斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-05-26

Abstract

本实用新型涉及一种节能减排汽车，包括汽车的控制系统、动力系统、冷却水系统、空调系统、发电机充电系统等，其中包括：节能控制器M、风机盘管M2、水冷式热交换器5、保温水箱4、电磁阀F1-F6、水泵1-2、继电器J1-16等设备，通过节能控制器对汽车进行监测与控制，判断出汽车工作过程中的热能与机械能过剩的时机，利用过剩的热能及机械能进行蓄热、蓄冷、蓄电，并且在机械能过剩期间切断发动机燃料供应，降低能耗，使汽车可以在各种节能模式及普通模式下工作，最终达到节能减排的目的。

Description

一种节能减排汽车

技术领域

本实用新型涉及一种节能减排汽车，特别是有关汽车电子节能控制、发动机系统、冷却水系统、充电系统、汽车空调以及蓄能等方面的节能技术。

背景技术

在一些地区冬季气温相当低，低温下发动机水箱被冻坏，而且低温下启动发动机也很困难。同时，低温下启动汽车对发动机有较大磨损，汽车冷启动以后还需要预热一段时间，也要浪费不少燃料，不利于节能减排。

市面上虽然有一些驻车加热系统可以解决发动机预热与冻结问题，但是其工作时需要额外的能源供应，不利于节能减排。

还有一种常见的情况是在汽车正常行驶时，为了维持车用电器、汽车空调等设备的正常工作，发动机除需要输出前进动力外，还需要另外消耗燃料。其中，仅发电机与汽车空调两个设备就需要消耗全部燃料的15％左右。在行驶过程中，特别是在下坡路段刹车减速时，将燃烧燃料得到的机械能变成刹车片上的热量，白白浪费掉，同时汽车怠速还继续消耗燃料，这不利于节能减排。

另外，普通汽车在使用空调时，必须启动发动机，虽然有些技术方案在发动机熄火后可以继续使用空调，但是这些方案功能单一或没有考虑节能减排因素。如在200720010103.1号实用新型说明书公布的方案中只有蓄热功能，且不能在发动机水箱散热之前蓄热，当发动机运行时间较短时，蓄热效果差；又如03111807.0号专利说明书公布的方案中，只有蓄冷功能，没有防冻、预热发动机的功能。上述方案均不能辨别、转换并利用汽车行驶中过剩的机械能。

发明内容

本实用新型通过利用汽车过剩的机械能进行蓄冷、蓄热、蓄电，可以解决汽车在低温下驻车时发动机的防冻问题，以及汽车停车熄火后使用空调的问题，并能够在汽车机械能过剩期间，完全关闭发动机燃料供应，降低汽车的燃料消耗，达到节能减排的目的，使汽车具有如下功能：

1)有效地利用汽车行驶中过剩的热能和机械能进行蓄冷、蓄热、蓄电，减少用于维持车用电器、汽车空调工作所需要消耗的燃料。

2)能够消除因空调蒸发器制冷剂泄露对驾乘人员带来的窒息、中毒等风险，并可以在停车熄火后，利用存储的热水或冷水进行制热或制冷，不额外消耗能源。

3)驻车时利用存储的热水防止冷却水结冻，以及在启动前利用存储的热水预热发动机，在保护发动机的同时不额外消耗能源，节约能源。

本实用新型包括对汽车控制系统、动力系统、冷却水系统、空调系统、发电机充电系统进行改进，其特征在于增加：节能控制器M、风机盘管M2、水冷式热交换器5、保温水箱4、电磁阀F1-F6、水泵1-2、继电器J1-J16、制动传感器、档位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、温度传感器R1-R5、蓄电量取样电路、空调取样电路、空调压缩机M3、四通阀6、压缩机离合器7、发动机及其附件、发动机供电电路、发电机充电电路、发动机起动机Q1、怠速提升机构控制端Q2、发动机喷油器公共端Q3以及冷却水管道。

其中发动机M1、散热水箱3、风机盘管M2、热交换器5及保温水箱4之间连接有冷却水管道，冷却水管道上安装有电磁阀F1-F6以及水泵1、2，其中电磁阀F1安装在散热水箱3一侧，电磁阀F2、F3分别安装在连接发动机M1与保温水箱4之间的两根管道上；电磁阀F4及水泵1安装在保温水箱4两侧或同一侧；电磁阀F6及水泵2安装在水冷式热交换器5两侧或同一侧；电磁阀F5安装在风机盘管M2一侧。

发动机起动机Q1、怠速提升机构控制端Q2分别与继电器J1、J2连接，发动机喷油器公共端Q3与继电器J3连接，发电机充电电路与继电器J4连接，冷却水管道上的电磁阀F1-F6与继电器J5-J10连接；水泵1、2与继电器J11、J12连接，风机盘管M2、压缩机离合器7、四通阀6、发动机供电电路分别与继电器J13、J14、J15、J16连接。

所述节能控制器M的控制电路采用单片机结构，其输入端与温度传感器R1-R5、制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、空调取样电路、蓄电量取样电路连接；节能控制器M输出端与继电器J1-J16连接，继电器J1-J16通过电路与相应设备连接；节能控制器M的按键包括：冬季节能模式键、夏季节能模式键、强制节能模式键、普通模式键、参数设置键。

本文所述汽车是指汽油车、柴油车、混合动力汽车等各种至少具有蓄电瓶、空调、水冷式发动机(内燃机)的各种大小车辆。

所述空调是指常见的非独立式汽车空调系统，对于采用独立式空调系统的汽车，其动力系统、冷却水系统、发电机充电系统可以采用本技术方案，但是空调系统改进措施及工作流程有一些变化，这里不做详细说明；所述暖风机是指非独立式暖风机。

所述冬季节能模式是指：在低温天气下，在散热水箱散热之前保温水箱即开始存储高温冷却水；并将高温冷却水用于空调制热、冷却水防结冻、发动机预热；同时还可以利用汽车过剩的机械能进行蓄热、蓄电。

所述夏季节能模式是指在高温天气下，发电机利用过剩的机械能对蓄电瓶充电，同时空调系统利用汽车过剩的机械能进行蓄冷。

所述强制节能模式，是指在冬季或夏季节能模式下，汽车行驶在较长下坡道路时，按下强制节能按键，汽车立即进行蓄电、蓄热或蓄冷，同时发动机喷油器停止工作，不受是否刹车的影响，直到汽车的机械能过剩状态解除或者人为解除强制节能模式。当挡位处于空挡、倒挡，或者踩下油门踏板、离合器踏板时不能进入强制节能模式。

在上述各种节能模式下，当汽车处于机械能过剩状态时，怠速提升机构不启动，同时喷油器停止为发动机供应燃料。

当切换为普通模式时，除节能控制器根据发动机水温高低控制电磁阀F1开启/关闭外，汽车其它各设备都工作在没有改进前的普通状态。

所述蓄冷是指将低温冷却水存储在保温水箱中，所述蓄热是指将高温冷却水存储在保温水箱中，所述蓄电是指将电能存储在蓄电瓶中。

所述节能设备包括汽车各系统改进后的相关设备、电路及元器件。

所述动力系统包括行车制动机构、挡位变速机构、离合器机构、油门控制机构、发动机及其附件、发动机起动机、怠速提升机构、发动机供电电路、发动机电控系统等；所述刹车制动器为行车制动器，一般为脚刹。

所述继电器是指可以通过电压控制各节能设备工作状态的器件，包括电磁继电器、无触点继电器、半导体控制元件等。继电器可以置于节能控制器内部或者外部，通过电路与相应设备连接。所述继电器的连接方式包括串联与并联，还可以采用小电流继电器控制大电流继电器的方法，以保证继电器能够正常控制相应设备并达到相应目的为准。

本文所述的“油”是指各种用于内燃机发动机的燃料；所述油门踏板是指用于人工控制发动机燃料供给的装置，其上安装油门传感器，增加燃料供给时，即可产生油门信号。

本文所述的机械能过剩：汽车正常行驶过程中，如果汽车没有处于空挡或倒挡之一，或者没有踩下油门踏板或离合器踏板之一，且在需要制动减速的时候，则汽车处于机械能过剩状态。

当汽车处于机械能过剩状态时，一旦挡位处于空挡、倒挡，或者踩下油门踏板、离合器踏板，节能控制器获得空挡信号、倒挡信号、油门信号、离合器分离信号之一，或者当发动机转速低于设定值z时，则判断为机械能过剩状态解除。所述设定值z在怠速转速以上设置，以保证发动机不因转速过低而熄火，一般可在800-1200转/分钟之间。

当发动机转速低于设定值s的时间超过10秒钟时，节能控制器判断为发动机已熄火，当发动机转速高于设定值s的时间超过5秒钟时，节能控制器判断为发动机已启动；设定值s可以在100-800转/分钟之间设定。

所述电磁阀是指可以通过电压控制水流开启/关闭的水阀；所述水泵为直流电动循环水泵，关闭时对水流无循环作用，但仍可以通过水流。

所述压缩机离合器是指用于控制空调压缩机是否带负荷工作的电磁控制机构，对于采用外部控制式变排量压缩机的汽车空调，该控制机构为排量控制阀。

所述冷却水系统是指包括发动机水路、散热水箱、保温水箱、风机盘管、水冷式换热器及相应管道、水泵、电磁阀等，其中所述冷却水是指用于冷却发动机的汽车防冻液。

所述的风机盘管是指用于驾驶室空气热交换的水冷式风机盘管，汽车原暖风机如果能适用于制热/制冷状态的热交换，也可以作为风机盘管使用。

本文所述高温是指30℃以上温度，所述低温是指30℃以下温度。当发动机水温超过设定值a时，汽车就处于热能过剩状态。所述水冷式热交换器是指用于制冷剂与冷却水之间的热交换设备。所述增加的管道、换热器、电磁阀、水泵须保温绝热。

本实用新型的有益效果是，充分利用汽车过剩的机械能进行蓄冷、蓄热、蓄电，减少汽车电器、汽车空调工作对燃料的消耗量，具有节能减排作用，并且能够消除因空调蒸发器制冷剂泄露对驾乘人员带来的窒息、中毒等风险，有利于驾乘人员的安全。

附图说明

附图1是本实用新型的结构原理方框图；

附图2是节能控制器的各工作模式之间的联系示意图；

附图3是本实用新型的节能设备装配结构示意图；

附图4是节能设备在冬季节能模式下的工作流程图；

附图5是节能设备在夏季节能模式下的工作流程图；

附图6是节能设备在驻车模式下的工作流程图；

附图7是节能设备在充电节能模式下的工作流程图；

附图8是实施案例二的发电机充电系统的改进的电路示意图；

上述附图非标准图。

具体实施方式

本实用新型可以包括多个实施方式，本说明书优选2个案例，针对本实用新型的特征部分进行说明。

实施案例一

如附图3所示，本实例中对普通汽车各系统进行了改进，包括：发动机起动机Q1、怠速提升机构控制端Q2、发动机喷油器公共端Q3、节能控制器M、风机盘管M2、热交换器5、保温水箱4、空调压缩机M3、四通阀6、压缩机离合器7、制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、温度传感器R1-R5、蓄电量取样电路、空调取样电路、发动机供电电路、发电机充电电路、电磁阀F1-F6、水泵1-2、继电器J1-J16。

其中：发动机起动机Q1、怠速提升机构控制端Q2、发动机喷油器的公共端Q3、发电机充电电路分别与继电器J1、J2、J3、J4连接，电磁阀F1-F6、水泵1-2分别与继电器J5-J12连接，风机盘管M2、压缩机离合器7、四通阀6分别与继电器J13、J14、J15连接；J16连接在发动机供电电路上；所有继电器均接受节能控制器M的控制；各传感器安装在相应位置，取样电路与相应设备及电路连接。

在发动机M1、散热水箱3、风机盘管M2、热交换器5及保温水箱4之间通过冷却水管道连接，电磁阀F1-F6以及水泵1-2均安装在冷却水管道上的相应位置；将发动机水路中已有的节温器拆除。

1)控制系统的改进措施包括：

增加一个节能控制器M，并增加取样电路及传感器、继电器J1-J16等。在节能控制器M的控制下，可以通过按键进行切换汽车的工作模式，所述按键包括：冬季节能模式键、夏季节能模式键、强制节能模式键、普通模式键、参数设置键，安装在方便驾驶员控制的位置。所述按键可以一个按键对应一个工作模式，也可以一个按键切换多个工作模式，参数设置键用于设定各种设定值参数。

节能控制器M的控制电路采用单片机结构，选用高性能、抗干扰、可在恶劣环境下工作的单片机主控芯片。单片机系统软件可根据节能设备的工作流程设计，使节能控制器M可以智能化控制汽车，使其在各种模式下工作。节能控制器M还可通过总线与其它系统进行数据交换，共享资源。

所述节能控制器M在冬季节能模式下包括蓄热节能模式、充电节能模式、驻车模式，在夏季节能模式下包括蓄冷节能模式、充电节能模式、驻车模式；在冬季或夏季节能模式下，当汽车行驶在较长下坡时都可以人工切换为强制节能模式，而在汽车停车熄火后自动转换为驻车模式；切换为普通模式时，除电磁阀F1外，汽车其它各设备工作在没有改进前的普通状态，节能控制器M根据发动机水温高低控制电磁阀F1开启或关闭。

所述节能控制器输入端与温度传感器R1-R5、制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、空调取样电路、蓄电量取样电路连接，用于对汽车的工作状态进行监测，获取监测信号。

节能控制器(M)输出端通过继电器J1-J16与发动机起动机Q1、发动机喷油器公共端Q2、怠速提升机构控制端Q3、充电电路、电磁阀F1-F6、水泵1-2、风机盘管M2、压缩机离合器7、四通阀6及发动机供电电路连接，对相应设备进行智能化控制，达到保护汽车与节能减排的目的。

节能控制器还包括一个遥控模块、一个定时模块，在发动机熄火后自动转换为驻车模式，在驻车模式下，可以遥控、定时或自动启动发动机。启动发动机时，继电器J1、J16都接通；发动机启动后，继电器J1断开，起动机断电；需要关闭发动机时继电器J16断开，发动机熄火。

部分必须同时工作的设备可以共用一个继电器控制，比如电磁阀F4与F3等，这样，节能控制器M富余的端子可以供以后功能扩展需要。

2)动力系统的改进措施包括：

在原本没有安装制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器的汽车上安装相应传感器，或者利用汽车原有传感器；适当调整刹车制动、离合器、油门行程，使相应传感器为较灵敏状态。

通过传感器将制动信号、油门信号、挡位信号、离合器信号、发动机转速信号作为汽车工作状态信号提供给节能控制器M。

继电器J16连接在发动机供电电路中，并将继电器J1与发动机起动机Q1控制端连接；在冬季驻车时，当保温水箱4的水温下降至设定值f时，继电器J16、J1接通，起动机Q1转动，发动机启动后J1即断开；当保温水箱4水温上升至设定值a时，继电器J16断开，发动机系统断电，发动机熄火。继电器J1、J16在一般情况下均处于断开状态。继电器J1可以采用小继电器驱动大电流继电器的方法连接。

Claims

1.一种节能减排汽车，包括汽车控制系统、动力系统、冷却水系统、空调系统、发电机充电系统，其特征在于，包括：

节能控制器(M)、风机盘管(M2)、水冷式热交换器(5)、保温水箱(4)、电磁阀(F1-F6)、水泵(1-2)、继电器(J1-J16)、制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、温度传感器(R1-R5)、蓄电量取样电路、空调取样电路、空调压缩机(M3)、四通阀(6)、压缩机离合器(7)、发动机及其附件、发动机供电电路、发电机充电电路、发动机起动机(Q1)、怠速提升机构控制端(Q2)、发动机喷油器公共端(Q3)以及冷却水管道；

其中发动机(M1)、散热水箱(3)、风机盘管(M2)、热交换器(5)及保温水箱(4)之间连接有冷却水管道，冷却水管道上安装有电磁阀(F1-F6)以及水泵(1、2)，其中电磁阀(F1)安装在散热水箱(3)一侧，电磁阀(F2、F3)分别安装在连接发动机(M1)与保温水箱(4)之间的两根管道上；电磁阀(F4)及水泵(1)安装在保温水箱(4)两侧或同一侧；电磁阀(F6)及水泵(2)安装在水冷式热交换器(5)两侧或同一侧；电磁阀(F5)安装在风机盘管(M2)一侧；发动机起动机(Q1)、怠速提升机构控制端(Q2)分别与继电器(J1、J2)连接，发动机喷油器公共端(Q3)与继电器(J3)连接，发电机充电电路与继电器(J4)连接，冷却水管道上的电磁阀(F1-F6)与继电器(J5-J10)连接；水泵(1、2)与继电器(J11、J12)连接，风机盘管(M2)、压缩机离合器(7)、四通阀(6)、发动机供电电路分别与继电器(J13、J14、J15、J16)连接。

2.根据权利要求1所述的节能减排汽车，其特征在于：

所述节能控制器(M)的控制电路采用单片机结构，其输入端与温度传感器(R1-R5)、制动传感器、挡位传感器、离合器传感器、油门传感器、发动机转速传感器、空调取样电路、蓄电量取样电路连接；节能控制器(M)输出端与继电器(J1-J16)连接；节能控制器(M)的按键包括：冬季节能模式键、夏季节能模式键、强制节能模式键、普通模式键、参数设置键。