專利名稱：一種節(jié)能環(huán)保混合動(dòng)力汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力車。
技術(shù)背景 隨著世界各國(guó)能源越來越短缺，環(huán)境保護(hù)措施越來越嚴(yán)格，替代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車 的方案也越來越多。例如氫能源汽車、燃料電池汽車，純電動(dòng)汽車、空氣動(dòng)力汽車、混合動(dòng)力 汽車等。但目前最有實(shí)用價(jià)值并已商業(yè)化的只有混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車和空氣動(dòng)力汽 車。 空氣動(dòng)力汽車是以存貯在空氣罐內(nèi)的壓縮空氣作動(dòng)力，因而節(jié)省能源，沒有污染。 但受汽車內(nèi)空間的限制，貯氣罐和發(fā)動(dòng)機(jī)都不可能做得太大，因而汽車的動(dòng)力輸出和單次 充氣的行程都受到了很大的局限，很難滿足消費(fèi)者的需求。再者要建設(shè)大量的充氣站，在短 期內(nèi)也是不現(xiàn)實(shí)的，因而很難替代燃油汽車。 純電動(dòng)汽車雖然在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，但消耗電能、蓄電池的生產(chǎn)和 廢電池的處理同樣給環(huán)境造成污染。再者蓄電池的使用壽命、單次充電時(shí)間、行程等是制約 純電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。 混合動(dòng)力汽車已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的為油_電混合動(dòng)力汽車。其原理是以燃油發(fā)動(dòng)機(jī) 為主動(dòng)力源，以電動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力源。當(dāng)主動(dòng)力源輸出富余、減速或制動(dòng)時(shí)，由車輪的慣性 力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電存儲(chǔ)到蓄電池中，即車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能保存下來。當(dāng)車輛處于啟動(dòng)、 加速、爬坡工況時(shí)，主、輔動(dòng)力源同時(shí)工作輸出動(dòng)力。當(dāng)車輛處于低速、滑行、怠速工況時(shí)，單 獨(dú)由電動(dòng)機(jī)工作輸出動(dòng)力。這樣的確是節(jié)約了不少能源和減少了廢氣排放，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看， 也是不合算的。首先是能量的轉(zhuǎn)化率低，車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能，電能存儲(chǔ)到蓄電池(電能 轉(zhuǎn)化成化學(xué)能)，蓄電池釋放電能(化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能)，電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，全過 程有四次能量轉(zhuǎn)換，理論上的效率不足20%。其次是蓄電池的壽命短，更換費(fèi)用高，生產(chǎn)和 銷毀仍然存在較大環(huán)境污染的問題。因此油_電混合動(dòng)力汽車進(jìn)入市場(chǎng)仍將受到相當(dāng)大的 制約。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種 降低運(yùn)行成本、實(shí)現(xiàn)富余能源存貯、提高轉(zhuǎn)換效率、減少?gòu)U氣排放、避免二次污染的節(jié)能環(huán) ?；旌蟿?dòng)力汽車。 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這種節(jié)能環(huán)保混合動(dòng)力汽車包括有汽車底盤總 成、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、減壓閥、控制閥門、動(dòng)力控制總成， 燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為汽車主動(dòng)力源，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力源，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和壓縮空氣 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出通過離合器、動(dòng)力合成裝置、變速器連接汽車底盤總成的驅(qū)動(dòng)軸，汽車底盤總成 的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)軸連接空氣壓縮機(jī)動(dòng)力軸，空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣輸出端通過管道連接至 貯氣罐進(jìn)氣端，貯氣罐的輸出端通過控制閥門、減壓閥連接壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)；燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、控制閥門、汽車底盤總成都受動(dòng)力控制總成的連接控制。 上述技術(shù)方案中，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車底盤總成為現(xiàn)有通用的汽車燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽
車底盤總成；除此之外壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、動(dòng)力控制總成也為非常成熟
的技術(shù)，如目前法國(guó)MDI公司和印度Tata-Mators (塔塔汽車公司)生產(chǎn)的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)
均已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)；奔馳、大眾、奧迪等大公司的混合動(dòng)力汽車也已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，其動(dòng)力
控制系統(tǒng)亦即動(dòng)力控制總成已經(jīng)非常成熟了。 上述技術(shù)方案中，空氣壓縮機(jī)采用多級(jí)活塞式空氣壓縮機(jī)或軸流式空氣壓縮機(jī)或 通用的空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)通過電控離合器與汽車傳動(dòng)軸連接，便于直接從汽車車輪 獲得動(dòng)能。 上述技術(shù)方案中，動(dòng)力控制總成根據(jù)汽車運(yùn)行工況通過控制電控離合器和空氣壓 縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如排氣量調(diào)節(jié)裝置，將富余動(dòng)能以壓縮空氣的方式存儲(chǔ)在貯氣罐中， 壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)分別通過單向軸承與變速器輸入端連接，共同或單獨(dú)輸出動(dòng) 力。 上述技術(shù)方案中，空氣壓縮機(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)共用冷卻系統(tǒng)，以解決空氣壓縮機(jī)的
散熱問題，同時(shí)壓縮空氣減壓時(shí)也可從燃油發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中吸收熱量提高效率。 上述技術(shù)方案中，汽車底盤總成包括現(xiàn)有汽車的駕駛操作系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、離
合器、動(dòng)力合成裝置、變速器、前橋、后橋、驅(qū)動(dòng)軸、傳動(dòng)軸、前輪、后輪。 本實(shí)用新型采用的壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)亦俗稱"氣馬達(dá)"，具有以下特點(diǎn) 1.可以無級(jí)調(diào)速。只要控制進(jìn)氣閥或排氣閥的開度，即控制壓縮空氣的流量，就能
調(diào)節(jié)馬達(dá)的輸出功率和轉(zhuǎn)速。便可達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和功率的目的。 2.能夠正轉(zhuǎn)也能反轉(zhuǎn)。大多數(shù)氣馬達(dá)只要簡(jiǎn)單地用操縱閥來改變馬達(dá)進(jìn)、排氣方 向，即能實(shí)現(xiàn)氣馬達(dá)輸出軸的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，并且可以瞬時(shí)換向。在正反向轉(zhuǎn)換時(shí)，沖擊很小。 氣馬達(dá)換向工作的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它具有幾乎在瞬時(shí)可升到全速的能力。葉片式氣馬達(dá)可 在一轉(zhuǎn)半的時(shí)間內(nèi)升至全速；活塞式氣馬達(dá)可以在不到一秒的時(shí)間內(nèi)升至全速。利用操縱 閥改變進(jìn)氣方向，便可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的時(shí)間短，速度快，沖擊性小，而且不需卸負(fù) 荷。 3.工作安全，不受振動(dòng)、高溫、電磁、輻射等影響，適用于惡劣的工作環(huán)境，在易燃、 易爆、高溫、振動(dòng)、潮濕、粉塵等不利條件下均能正常工作。 4.有過載保護(hù)作用，不會(huì)因過載而發(fā)生故障。過載時(shí)，馬達(dá)只是轉(zhuǎn)速降低或停止， 當(dāng)過載解除，立即可以重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并不產(chǎn)生氣件損壞等故障?？梢蚤L(zhǎng)時(shí)間滿載連續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)，溫升較小。 5.具有較高的起動(dòng)力矩，可以直接帶載荷起動(dòng)。起動(dòng)、停止均迅速。 6.功率范圍及轉(zhuǎn)速范圍較寬。功率小至幾百瓦，大至幾萬瓦；轉(zhuǎn)速可從零一直到
每分鐘萬轉(zhuǎn)。 7.操縱方便，維護(hù)檢修較輕易氣馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，馬力大，操縱 輕易，維修方便。 工作原理當(dāng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2輸出能源富余，減速或制動(dòng)時(shí)，空氣壓縮機(jī)4工作壓縮 空氣，壓縮空氣送入貯氣罐5保存；當(dāng)車輛處于啟動(dòng)、加速、爬坡工況時(shí)，控制閥門7開啟， 壓縮空氣通過減壓閥6減壓進(jìn)入壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3，驅(qū)動(dòng)壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作，與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2共同輸出動(dòng)力，承擔(dān)了部分負(fù)荷，減少了燃油的消耗；當(dāng)車輛處于低速、滑行、怠速工況
時(shí)，動(dòng)力控制總成8關(guān)閉燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2，由壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3單獨(dú)工作，承擔(dān)全部負(fù)荷。 本技術(shù)方案中空氣壓縮機(jī)4采用多級(jí)活塞式空氣壓縮機(jī)(轉(zhuǎn)速低且易獲得高氣 壓)，或采用軸流式空氣壓縮機(jī)、通用空氣壓縮機(jī)，空氣壓縮機(jī)動(dòng)力軸通過電控離合器與汽 車傳動(dòng)軸連接(便于直接從汽車車輪獲得動(dòng)能)。動(dòng)力控制總成8根據(jù)汽車所處的工況通 過控制電控離合器和空氣壓縮機(jī)4的負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)(排氣量調(diào)節(jié)裝置)，將富余動(dòng)能以壓縮 空氣的方式存儲(chǔ)在貯氣罐5中。壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2分別通過單向軸承與變 速器輸入端連接，共同或單獨(dú)輸出動(dòng)力。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型解決了如下問題 1、能量存貯的效率問題；本實(shí)用新型技術(shù)方案采用保存壓縮空氣的方法，幾乎沒 有損耗，因而能量轉(zhuǎn)換效率高。 2、潛在的環(huán)境污染問題本技術(shù)方案中輔助的動(dòng)力系統(tǒng)沒有采用高能耗和高污染 的耗材，避免二次污染。 3、使用、運(yùn)行、維護(hù)成本的問題本技術(shù)方案中，由于輔助動(dòng)力系統(tǒng)是采用壓縮空 氣為動(dòng)力，沒有高溫使用環(huán)境，因而壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)1、空氣壓縮機(jī)8、貯氣罐6等關(guān)鍵部分 的使用壽命均超過燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2的壽命，維護(hù)和保養(yǎng)的費(fèi)用也是非常低廉的。 4、節(jié)能減排的問題本技術(shù)方案的能量存貯系統(tǒng)和輔助動(dòng)力部分，效率高且沒有 潛在的環(huán)境污染，因而，整個(gè)汽車系統(tǒng)在使用過程中，在節(jié)能、環(huán)保方面均有很大的提高。 5、本實(shí)用新型技術(shù)方案解決了現(xiàn)有油一電混合動(dòng)力汽車能量轉(zhuǎn)換效率不足20%、 蓄電池壽命短、更換費(fèi)用高、生產(chǎn)銷毀污染環(huán)境的問題，本實(shí)用新型為一種油-氣混合動(dòng)力 汽車，效率高，成本費(fèi)用低，環(huán)境污染少，是現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車的最優(yōu)選擇。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理圖 圖2為本實(shí)用新型動(dòng)力合成裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型包括有汽車底盤總成1、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2、壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3、空 氣壓縮機(jī)4、貯氣罐5、減壓閥6、控制閥門7、動(dòng)力控制總成8，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2為汽車主動(dòng)力 源，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3為輔助力源，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2輸出和壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3輸出通過離合 器、動(dòng)力合成裝置、變速器連接汽車底盤總成1的驅(qū)動(dòng)軸，汽車底盤總成1的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng) 軸連接空氣壓縮機(jī)4的動(dòng)力軸，空氣壓縮機(jī)4的壓縮空氣輸出端通過管道連接至貯氣罐5 的進(jìn)氣端，貯氣罐5的輸出端通過控制閥門7、減壓閥6連接壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3 ;燃油發(fā)動(dòng)機(jī) 2、空氣壓縮機(jī)4、貯氣罐5、控制閥門7、汽車底盤總成1都受動(dòng)力控制總成8的連接控制。 上述汽車底盤總成包括現(xiàn)有汽車的駕駛操作系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)、離合器、動(dòng)力合 成裝置、變速器、前橋、后橋、驅(qū)動(dòng)軸、傳動(dòng)軸、前輪、后輪。 參見圖2的實(shí)施例，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)2輸出通過主離合器9連接主齒輪10，主齒輪10 輸出連接變速器ll，變速器11輸出連接汽車驅(qū)動(dòng)軸；與此同時(shí)，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)3輸出則 通過次離合器12連接次齒輪13，次齒輪13與主齒輪10嚙合。[0034] 運(yùn)行過程中，在主離合器9接合的條件下，動(dòng)力分配裝置輸出端的轉(zhuǎn)速與燃油發(fā) 動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速相同。在次離合器12接合的條件下，動(dòng)力分配裝置輸出端的轉(zhuǎn)速與壓縮空氣 發(fā)動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速相同，在主離合器9、次離合器12同時(shí)接合的條件下，動(dòng)力分配裝置輸出端 的轉(zhuǎn)速仍與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相同。主離合器9為普通干式電控離合器，次離合器12為濕 式電控離合器。
權(quán)利要求一種節(jié)能環(huán)保混合動(dòng)力汽車，其特征在于包括有汽車底盤總成、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、減壓閥、控制閥門、動(dòng)力控制總成，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為汽車主動(dòng)力源，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助動(dòng)力源，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)輸出通過離合器、動(dòng)力合成裝置、變速器連接汽車底盤總成的驅(qū)動(dòng)軸，汽車底盤總成的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)軸連接空氣壓縮機(jī)動(dòng)力軸，空氣壓縮機(jī)的壓縮空氣輸出端通過管道連接至貯氣罐進(jìn)氣端，貯氣罐的輸出端通過控制閥門、減壓閥連接壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)；燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、控制閥門、汽車底盤總成都受動(dòng)力控制總成的連接控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于空氣壓縮機(jī)采用多 級(jí)活塞式空氣壓縮機(jī)或軸流式空氣壓縮機(jī)，通過電控離合器與汽車傳動(dòng)軸連接，直接從汽 車車輪獲得動(dòng)能。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于動(dòng)力控制總成根據(jù) 汽車運(yùn)行工況通過控制電控離合器和空氣壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將富余動(dòng)能以壓縮空氣 的方式存儲(chǔ)在貯氣罐中，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)分別通過單向軸承與變速器輸入端 連接，共同或單獨(dú)輸出動(dòng)力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于空氣壓縮機(jī)與燃油 發(fā)動(dòng)機(jī)共用冷卻系統(tǒng)，解決空氣壓縮機(jī)的散熱問題，同時(shí)壓縮空氣減壓時(shí)也從燃油發(fā)動(dòng)機(jī) 冷卻系統(tǒng)中吸收熱量提高效率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力汽車，其特征在于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出通 過離合器連接主齒輪，主齒輪輸出連接變速器，變速器輸出連接汽車驅(qū)動(dòng)軸；與此同時(shí)，壓 縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)輸出則通過次離合器連接次齒輪，次齒輪與主齒輪嚙合。
專利摘要一種節(jié)能環(huán)?；旌蟿?dòng)力汽車，包括有汽車底盤總成、燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、減壓閥、控制閥門、動(dòng)力控制總成，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)為汽車主動(dòng)力源，壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)為輔助力源，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出和壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)輸出通過離合器、動(dòng)力合成裝置、變速器連接汽車底盤總成的驅(qū)動(dòng)軸，汽車底盤總成的驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)軸連接空氣壓縮機(jī)動(dòng)力軸，空氣壓縮機(jī)的輸出連接貯氣罐，貯氣罐的輸出端通過控制閥門、減壓閥連接壓縮空氣發(fā)動(dòng)機(jī)；燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、貯氣罐、控制閥門、汽車底盤總成都受動(dòng)力控制總成的連接控制。本實(shí)用新型可有效降低運(yùn)行成本、實(shí)現(xiàn)富余能源存貯、提高轉(zhuǎn)換效率、減少?gòu)U氣排放、避免環(huán)境的二次污染。
文檔編號(hào)B60K6/08GK201457022SQ20092006526
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月17日
發(fā)明者甘國(guó)華 申請(qǐng)人:甘國(guó)華