[發(fā)明專利]空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010289675.4
• 申請(qǐng)日: 2010-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102407763A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華;邵強(qiáng);張小紅;孔毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): B60K6/08
• 分類號(hào): B60K6/08;F02G5/02
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李鵬松;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系統(tǒng)，尤其涉及一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行區(qū)間內(nèi)，各工況點(diǎn)的熱效率及機(jī)械效率存在明顯差異，表現(xiàn)為：在若干低速高負(fù)荷工況，燃油消耗率最低，而其他工況尤其是低速低負(fù)荷工況，燃油消耗率很高。由于內(nèi)燃機(jī)僅在較少的高負(fù)荷工況點(diǎn)才能獲得較佳的燃油經(jīng)濟(jì)性，而日常生活中，以內(nèi)燃機(jī)為主動(dòng)力源的機(jī)動(dòng)車輛最經(jīng)常運(yùn)行在低負(fù)荷或怠速工況，亦即其內(nèi)燃機(jī)最經(jīng)常工作在燃油消耗率很高的低速低負(fù)荷工況，且頻繁起動(dòng)，因而綜合油耗高。針對(duì)于此出現(xiàn)一種技術(shù)思路，即：使內(nèi)燃機(jī)一般多工作在最佳經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)，通過(guò)一種儲(chǔ)能媒介、與之對(duì)應(yīng)的蓄能器和釋能做功設(shè)備，將發(fā)動(dòng)機(jī)富余的能量吸收儲(chǔ)存，用于在低工況時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛，從而利用發(fā)動(dòng)機(jī)高低工況的燃油效率的差值來(lái)獲得節(jié)油的效果。

混合動(dòng)力系統(tǒng)根據(jù)釋能做功設(shè)備與內(nèi)燃機(jī)至車輛驅(qū)動(dòng)的功率流動(dòng)方向，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。內(nèi)燃機(jī)為釋能做功設(shè)備提供能源，然后由釋能做功設(shè)備單獨(dú)做功驅(qū)動(dòng)車輛的叫串聯(lián)式。釋能做功設(shè)備由蓄能器供能，與內(nèi)燃機(jī)同時(shí)做功，并通過(guò)傳動(dòng)設(shè)備共同驅(qū)動(dòng)車輛的叫并聯(lián)式。同時(shí)具有串聯(lián)式和并聯(lián)式特性的叫混聯(lián)式。

目前儲(chǔ)能媒介主要以電力為主，以電池作為蓄能器。其缺陷在于電池價(jià)格高昂，且電池蓄能效率隨充放電周期下降明顯，從而影響節(jié)油效果，需整體更換，故維修保養(yǎng)成本高。此外，電池制造和回收是個(gè)高污染過(guò)程，不利于環(huán)保。不正確的充電過(guò)程還可能導(dǎo)致電池爆炸。有方案采用飛輪來(lái)替代電池的蓄能器功能，由于飛輪轉(zhuǎn)速必須極高，目前技術(shù)尚不成熟，批量生產(chǎn)困難。

有以液壓油作為儲(chǔ)能媒介的液力混合動(dòng)力方案。其缺陷在于液壓蓄能密度仍然不高，高壓液壓系統(tǒng)零部件要求配合精密，尤其是液壓驅(qū)動(dòng)裝置一般為葉輪，故維修保養(yǎng)制造成本高昂，且重量大。

以壓縮空氣作為儲(chǔ)能媒介，以空氣瓶作為蓄能器是另一種方案，即空氣混合動(dòng)力。空氣無(wú)成本，無(wú)污染，空氣壓縮系統(tǒng)技術(shù)成熟，成本低廉，且蓄能密度較好。但是目前空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)利用壓縮空氣膨脹做功來(lái)推動(dòng)活塞存在技術(shù)障礙，即空氣瓶?jī)?chǔ)存的壓縮空氣為常溫，壓縮空氣充分膨脹后溫度極低，甚至達(dá)到攝氏零下幾十度，存在冰堵、低溫潤(rùn)滑、低溫材料等眾多技術(shù)困難。若壓縮空氣僅做推動(dòng)功，雖然不再有低溫問(wèn)題，但流動(dòng)損失大，能量利用效率太低。因此，目前空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)僅集中于低壓的、部分回收利用剎車能為主，節(jié)油潛力不大。

因此，迫切需要提供改進(jìn)以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其成本低廉并且燃油經(jīng)濟(jì)性佳。

為達(dá)成上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括：主驅(qū)動(dòng)機(jī)，其具有主動(dòng)力軸；壓縮空氣儲(chǔ)存裝置，其用于儲(chǔ)存和供應(yīng)壓縮空氣；空氣復(fù)合模式機(jī)，其包括輔助動(dòng)力軸、進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有動(dòng)力機(jī)工作模式和壓氣機(jī)工作模式兩種模式，并且兩種模式可以相互切換，當(dāng)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，從所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出壓縮空氣，所述壓縮空氣通過(guò)所述進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入以驅(qū)動(dòng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過(guò)所述輔助動(dòng)力軸對(duì)外做功；當(dāng)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，通過(guò)所述進(jìn)氣系統(tǒng)引入空氣，所述輔助動(dòng)力軸被外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)對(duì)被引入的空氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣通過(guò)所述排氣系統(tǒng)輸出到所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存；及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其分別與所述主動(dòng)力軸、所述輔助動(dòng)力軸以及用出輸出驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力輸出軸關(guān)聯(lián)。

優(yōu)選地，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出的壓縮空氣在進(jìn)入所述空氣復(fù)合模式機(jī)之前經(jīng)過(guò)加熱升溫。

優(yōu)選地，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括熱交換器，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，所述壓縮空氣通過(guò)與所述熱交換器進(jìn)行熱交換而被從所述內(nèi)燃機(jī)的排氣或冷卻液獲得的熱量加熱。

優(yōu)選地，所述空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括與所述內(nèi)燃機(jī)相耦接的余熱儲(chǔ)存裝置，用以儲(chǔ)存所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的排氣或冷卻液的熱能。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣來(lái)源可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置的壓縮空氣之間切換，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與大氣連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通。

優(yōu)選地，所述排氣系統(tǒng)的排氣去向可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置之間切換，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與大氣連通。