一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，用于減少因發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)給電機(jī)及蓄電池造成的不利影響。它包括熱交換器、噴水器、高壓蒸汽存儲(chǔ)罐和蒸汽氣缸，所述熱交換器連接在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)管路中，所述噴水器與熱交換器配裝，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐進(jìn)氣口與熱交換器連通，它還通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐出氣口與蒸汽氣缸的進(jìn)氣口連通，所述蒸汽氣缸安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中，它與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸并排布置，其排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)連通。本發(fā)明不僅有效地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，而且解決了發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)的問題，從而延長(zhǎng)了電機(jī)及蓄電池的壽命，改善了車輛的經(jīng)濟(jì)性能。
【專利說(shuō)明】一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，尤其是一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量產(chǎn)生高壓水蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)，屬于燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，其燃料燃燒產(chǎn)生的能量只有一部分用來(lái)做功，一部分被冷卻水吸收，其余部分被高溫尾氣帶走，如果能把高溫尾氣能量回收利用，不僅能提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)車輛節(jié)能減排目標(biāo)將產(chǎn)生積極影響。
[0003]汽車在城市道路行駛過程中經(jīng)常遇到紅燈停車情況，相關(guān)研究表明，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速十秒所消耗的燃油量即大于發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)所需的耗油量，所以理論上說(shuō)，在車輛等紅燈的過程中應(yīng)將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，這樣既提高了車輛經(jīng)濟(jì)性能，又有利于大氣環(huán)境保護(hù)。但是目前發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)采用單一的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，通過蓄電池為其供電，車輛行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為蓄電池充電，此種系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)會(huì)降低蓄電池及電機(jī)的壽命，啟動(dòng)速度較慢，需要時(shí)間長(zhǎng)，且啟動(dòng)后需要幾秒鐘穩(wěn)定后才能行車。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣能量回收，將其熱能轉(zhuǎn)變成高壓氣體內(nèi)能，利用高壓氣體作為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)動(dòng)力的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，它包括熱交換器、噴水器、高壓蒸汽存儲(chǔ)罐和蒸汽氣缸，所述熱交換器連接在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)管路中，所述噴水器與熱交換器配裝，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐進(jìn)氣口與熱交換器連通，它還通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐出氣口與蒸汽氣缸的進(jìn)氣口連通，所述蒸汽氣缸安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中，它與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸并排布置，其排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)連通。
[0006]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述熱交換器設(shè)有尾氣流通腔、散熱翼片和外殼，所述散熱翼片分布在尾氣流通腔外壁上，所述噴水器安裝在外殼上，噴水器由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0007]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐側(cè)壁上設(shè)置壓力傳感器，所述壓力傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)輸入端連接。
[0008]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐進(jìn)氣口處設(shè)有單向閥，所述單向閥由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0009]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐外面設(shè)有保溫絕熱層。
[0010]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng),所述蒸汽氣缸中設(shè)有蒸汽氣缸活塞,所述蒸汽氣缸活塞通過蒸汽氣缸活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸配裝。
[0011]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述蒸汽氣缸進(jìn)氣口前面設(shè)有第一電磁閥，所述第一電磁閥由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0012]上述汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，所述蒸汽氣缸排氣口后面設(shè)有第二電磁閥，所述第二電磁閥由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0013]本發(fā)明在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)管路中安裝一個(gè)熱交換器，通過噴水器將高壓霧化的水噴撒到熱交換器的散熱翼片上，利用排氣的熱能使水蒸發(fā)，形成高壓蒸汽；本發(fā)明在高壓蒸汽存儲(chǔ)罐側(cè)壁上設(shè)置了壓力傳感器，當(dāng)高壓蒸汽存儲(chǔ)罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制噴水器停止噴水；本發(fā)明在高壓蒸汽存儲(chǔ)罐周圍有保溫絕熱層，可防止高壓蒸汽散熱而損失能量；本發(fā)明在蒸汽氣缸進(jìn)氣口前面及蒸汽氣缸排氣口后面分別設(shè)置了第一電磁閥和第二電磁閥，通過第一電磁閥和第二電磁閥控制蒸汽氣缸進(jìn)氣口和蒸汽氣缸排氣口的開閉，當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制第一電磁閥打開，高壓蒸汽存儲(chǔ)罐中的高壓氣體進(jìn)入蒸汽氣缸中，推動(dòng)活塞及曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)第一氣缸噴油點(diǎn)火，從而實(shí)現(xiàn)車輛啟動(dòng)；本發(fā)明可利用高壓蒸汽作為動(dòng)力完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)動(dòng)作，避免了電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式因頻繁啟動(dòng)給電機(jī)及蓄電池帶來(lái)的不利影響，因而當(dāng)車輛在市區(qū)紅燈停車時(shí)，可將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，既降低了車輛油耗，又減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染；本發(fā)明在車輛需要急加速時(shí)，還可以通過蒸汽氣缸提供輔助加速動(dòng)力，在車輛制動(dòng)時(shí)，通過對(duì)第一電磁閥和第二電磁閥的控制，利用活塞將壓縮氣體送回到高壓蒸汽存儲(chǔ)罐中?？傊?，本發(fā)明不僅有效地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的能量，而且解決了發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)的問題，從而延長(zhǎng)了電機(jī)及蓄電池的壽命，改善了車輛的經(jīng)濟(jì)性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、蒸汽氣缸及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸裝配關(guān)系示意圖；
圖3是適于發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的第一種發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)示意圖；
圖4是適于發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)的第二種發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)示意圖；
圖5是本發(fā)明由第一種發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)示意圖；
圖6是本發(fā)明由第二種發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)示意圖。
[0016]圖中各標(biāo)號(hào)清單為:1、發(fā)動(dòng)機(jī)，1-1、第一氣缸，1-2、第二氣缸,1-3、第三氣缸,1-4、第四氣缸,1-5、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，1-5-1、蒸汽氣缸活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu),2、熱交換器，2-1、散熱翼片，2-2、尾氣流通腔，2-3、外殼，3、噴水器，4、高壓蒸汽存儲(chǔ)罐，5、壓力傳感器，6、單向閥，7、保溫絕熱層，8、第一電磁閥,9、第二電磁閥，10、蒸汽氣缸,10-1、蒸汽氣缸活塞。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參看圖1、圖2，本發(fā)明包括熱交換器2、噴水器3、高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4和蒸汽氣缸10，所述熱交換器2連接在發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣系統(tǒng)管路中，所述噴水器3與熱交換器2配裝，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐進(jìn)氣口與熱交換器2連通，它還通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐出氣口與蒸汽氣缸10的進(jìn)氣口連通，所述蒸汽氣缸10安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中，它與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸并排布置，其排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)連通。
[0018]參看圖1，本發(fā)明的熱交換器2設(shè)有尾氣流通腔2-2、散熱翼片2-1和外殼2_3，所述散熱翼片2-1分布在尾氣流通腔2-2外壁上，所述噴水器3安裝在外殼2-3上，噴水器2-3由發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶控制。
[0019]參看圖1，本發(fā)明的高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4側(cè)壁上設(shè)置壓力傳感器5，所述壓力傳感器5與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU信號(hào)輸入端連接，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4進(jìn)氣口處設(shè)有單向閥6，所述單向閥6由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4外面設(shè)有保溫絕熱層7。
[0020]參看圖1、圖2，本發(fā)明的蒸汽氣缸10中設(shè)有蒸汽氣缸活塞10-1，所述蒸汽氣缸活塞10-1通過蒸汽氣缸活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)1-5-1與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1-5配裝；所述蒸汽氣缸10進(jìn)氣口前面設(shè)有第一電磁閥8,所述第一電磁閥8由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制；所述蒸汽氣缸10排氣口后面設(shè)有第二電磁閥9,所述第二電磁閥9由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制。
[0021]參看圖1、圖2，下面以直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:本發(fā)明與車輛電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)配合使用，它在發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣系統(tǒng)管路中安裝一個(gè)熱交換器2，通過噴水器3將高壓霧化的水噴撒到熱交換器2的散熱翼片2-1上，利用排氣的熱能將水蒸發(fā)，形成高壓蒸汽；高壓蒸汽可通過單向閥6控制進(jìn)入高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4中，本發(fā)明在高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4側(cè)壁上設(shè)置了壓力傳感器5，當(dāng)高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制噴水器3停止噴水；本發(fā)明在高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4周圍有保溫絕熱層7，可防止高壓蒸汽散熱而損失能量；本發(fā)明在蒸汽氣缸10進(jìn)氣口前面及蒸汽氣缸10排氣口后面分別設(shè)置了第一電磁閥8和第二電磁閥9，通過第一電磁閥8和第二電磁閥9控制蒸汽氣缸10進(jìn)氣口和蒸汽氣缸10排氣口的開閉，當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU判斷需要由氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)執(zhí)行后，第一電磁閥打開，高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4中的高壓氣體進(jìn)入蒸汽氣缸10中，推動(dòng)蒸汽氣缸活塞10-1及曲柄連桿機(jī)構(gòu)1-5-1動(dòng)作,帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1-5轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)第一氣缸1-1噴油點(diǎn)火，從而實(shí)現(xiàn)車輛啟動(dòng)。
[0022]參看圖3、圖4，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)啟動(dòng)的前提條件是發(fā)動(dòng)機(jī)第一氣缸1-1、第二氣缸1-2、第三氣缸1-3和第四氣缸1-4活塞及蒸汽氣缸10的蒸汽氣缸活塞10-1停止在同一水平面上，滿足上述條件的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)有圖3和圖4所示兩種情況。發(fā)動(dòng)機(jī)I停止運(yùn)轉(zhuǎn)后蒸汽氣缸10的蒸汽氣缸活塞10-1可能停止在靠近上止點(diǎn)位置或是靠近曲軸位置，當(dāng)其停止在靠近上止點(diǎn)位置時(shí)，可通過發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制第一電磁閥8，使高壓氣體進(jìn)入蒸汽氣缸10中，將蒸汽氣缸活塞10-1推到圖3或圖4所示位置；當(dāng)活塞停止在靠近曲軸位置時(shí)，可通過電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)將其托到靠近上止點(diǎn)位置，再由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制第一電磁閥8，使高壓氣體進(jìn)入蒸汽氣缸10中，將蒸汽氣缸活塞10-1推到圖3或圖4所示位置。
[0023]參看圖5,直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)在圖3所示停機(jī)狀態(tài)時(shí),蒸汽氣缸10中進(jìn)入高壓氣體，推動(dòng)蒸汽氣缸活塞10-1下行,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1-5反向旋轉(zhuǎn),此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的第一氣缸1-1中活塞運(yùn)行至接近上止點(diǎn)位置，第一氣缸1-1噴油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1-5改變旋轉(zhuǎn)方向順利啟動(dòng)。
參看圖6，直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)在圖4所示停機(jī)狀態(tài)時(shí)，蒸汽氣缸10中進(jìn)入高壓氣體，推動(dòng)蒸汽氣缸活塞10-1下行，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸1-5正向旋轉(zhuǎn)，蒸汽氣缸活塞10-1到達(dá)下止點(diǎn)位置，此時(shí)第一氣缸1-1中活塞到達(dá)上止點(diǎn)位置，第一氣缸1-1噴油點(diǎn)火，發(fā)動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)。
[0024]本發(fā)明利用高壓蒸汽作為動(dòng)力完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)動(dòng)作，避免了單一電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式因頻繁啟動(dòng)給電機(jī)及蓄電池帶來(lái)的不利影響，因而當(dāng)車輛在市區(qū)紅燈停車時(shí)，可將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，既降低了車輛油耗，又減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染；本發(fā)明在車輛需要急加速時(shí)，還可以通過蒸汽氣缸10提供輔助加速動(dòng)力；在車輛制動(dòng)時(shí),通過對(duì)第一電磁閥8和第二電磁閥9的控制，利用活塞將壓縮氣體送回到高壓蒸汽存儲(chǔ)罐4中。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，它包括熱交換器(2)、噴水器(3)、高壓蒸汽存儲(chǔ)罐(4)和蒸汽氣缸(10)，所述熱交換器(2)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的排氣系統(tǒng)管路中，所述噴水器(3 )與熱交換器(2 )配裝，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐(4 )通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐進(jìn)氣口與熱交換器(2)連通，它還通過高壓蒸汽存儲(chǔ)罐出氣口與蒸汽氣缸(10)的進(jìn)氣口連通，所述蒸汽氣缸(10)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體中，它與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸并排布置，其排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述熱交換器(2)設(shè)有尾氣流通腔(2-2)、散熱翼片(2-1)和外殼(2-3)，所述散熱翼片(2-1)分布在尾氣流通腔(2-2 )外壁上，所述噴水器(3 )安裝在外殼(2-3 )上，噴水器(2-3 )由發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐(4 )側(cè)壁上設(shè)置壓力傳感器(5 )，所述壓力傳感器(5 )與發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶信號(hào)輸入端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐(4 )進(jìn)氣口處設(shè)有單向閥(6 )，所述單向閥(6 )由發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述高壓蒸汽存儲(chǔ)罐(4)外面設(shè)有保溫絕熱層(J)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述蒸汽氣缸(10)中設(shè)有蒸汽氣缸活塞(10-1),所述蒸汽氣缸活塞(10-1)通過蒸汽氣缸活塞曲柄連桿機(jī)構(gòu)(1-5-1)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(1-5)配裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述蒸汽氣缸(10)進(jìn)氣口前面設(shè)有第一電磁閥(8),所述第一電磁閥(8)由發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，其特征是，所述蒸汽氣缸(10)排氣口后面設(shè)有第二電磁閥(9),所述第二電磁閥(9)由發(fā)動(dòng)機(jī)E⑶控制。
【文檔編號(hào)】F02B41/00GK103470421SQ201310379078
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】崔亞彬, 康志強(qiáng), 饒良武 申請(qǐng)人:長(zhǎng)城汽車股份有限公司