一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收利用裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)能量回收利用裝置，尤其涉及一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收利用裝置及利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)和環(huán)境污染是21世紀(jì)全球面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題尤為嚴(yán)峻。我國(guó)是典型的“富煤貧油國(guó)”，石油資源比較匱乏，儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于世界平均水平，目前我國(guó)現(xiàn)已成為世界最大的能源消費(fèi)國(guó)之一，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使我國(guó)石油供需缺口持續(xù)拉大，近年來(lái)我國(guó)的石油凈進(jìn)口量呈逐年上升趨勢(shì)；且隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，轎車(chē)等產(chǎn)品成為了大眾消費(fèi)品，我國(guó)現(xiàn)在是汽車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)量全球第一，且連續(xù)多年成為產(chǎn)銷(xiāo)量大國(guó)，對(duì)石化資源的消耗巨大，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重；隨著汽車(chē)保有量的不斷上升，各大城市道路越來(lái)越擁擠，特別是上下班高峰期，車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間處于堵車(chē)狀態(tài)，且經(jīng)常處于制動(dòng)、啟停、低速狀態(tài)，通過(guò)對(duì)汽車(chē)制動(dòng)能量的回收，降低由于制動(dòng)所浪費(fèi)的能量。
[0003]由于汽車(chē)等交通類(lèi)運(yùn)載工具，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壓力低，使排氣不充分，缸內(nèi)殘余廢氣高，造成發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率低，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力與充氣效率成正比，發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率高，發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力大，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩高，功率大，從而燃油消耗率低；且由于低速、怠速等工況發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)處于濃混合氣狀態(tài)，缸內(nèi)新鮮空氣不足，極易造成發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒失火、燃燒不充分、燃燒循環(huán)變動(dòng)率大，特殊情況下甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火、停車(chē)等故障。
[0004]發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，由于節(jié)氣門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，有些先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)帶有怠速旁通閥，但是絕大部分發(fā)動(dòng)機(jī)由于節(jié)氣門(mén)的關(guān)閉，造成發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壓力低，使排氣不充分，缸內(nèi)殘余廢氣高，造成發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率低，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)扭矩低，加速性能差，降低了汽車(chē)的駕駛性能、加速性能與操控性能。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)由于濃混合氣，缸內(nèi)燃燒不充分、燃燒循環(huán)變動(dòng)率大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物較嚴(yán)重，對(duì)汽油機(jī)而言，其氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔锱欧艊?yán)重；對(duì)柴油機(jī)而言，其碳煙、氮氧化物、一氧化碳、烴的衍生物等排放嚴(yán)重；這兩者嚴(yán)重污染環(huán)境，嚴(yán)重的情況下可能造成光化學(xué)反應(yīng)；由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒不完全，其燃油效率率低，造成發(fā)動(dòng)機(jī)效率乃至整車(chē)效率低下。
[0006]發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，對(duì)汽油機(jī)而言，其氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔锱欧艊?yán)重，且達(dá)不到三效催化器的最佳催化溫度，造成催化劑催化性能低，且長(zhǎng)期處于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分的狀態(tài)，三效催化器易造成催化劑失效、中毒等癥狀；對(duì)柴油機(jī)而言，其碳煙、氮氧化物、一氧化碳、烴的衍生物等排放嚴(yán)重，所以對(duì)SCR(以氨為還原劑的選擇性催化還原)長(zhǎng)期屬于超負(fù)荷的工作，對(duì)SCR的使用壽命、穩(wěn)定性等提出了苛刻的要求，由于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，其碳煙、PAHs(多環(huán)芳香烴)急劇產(chǎn)生，顆粒捕集器很快就達(dá)到飽和，需要頻繁的燃燒與更新，對(duì)顆粒捕集器的使用壽命與穩(wěn)定性提出了更高的要求。
[0007]汽車(chē)等交通類(lèi)運(yùn)載工具，對(duì)采用蝸輪增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，由于增壓是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣來(lái)帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的蝸輪通過(guò)軸帶動(dòng)增壓器旋轉(zhuǎn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管增壓；而在低速、怠速等工況時(shí)，由于排氣能量不充分，蝸輪轉(zhuǎn)速較小，增壓效果不明顯，所以由蝸輪增壓的特性決定了汽車(chē)加速遲滯，起步速度慢。
[0008]此外，由于汽車(chē)等交通類(lèi)運(yùn)載工具頻繁制動(dòng)，汽車(chē)的行車(chē)制動(dòng)器經(jīng)常處于工作狀態(tài)，對(duì)其制動(dòng)器的壽命和穩(wěn)定性提出了更高的要求。
[0009]總之，對(duì)汽車(chē)等交通類(lèi)運(yùn)載工具頻繁制動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不充分，低速扭矩性能差，排放性能差，對(duì)駕駛性能、舒適性、操控性能影響大等技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)儲(chǔ)氣用于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、低速時(shí)進(jìn)氣管加氣的裝置與方法，
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收利用裝置，包括:ECU，高壓儲(chǔ)氣瓶，壓縮機(jī)，電磁離合器，加氣裝置，高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)，放氣閥，壓力表，泄壓閥，流量調(diào)節(jié)閥，單向節(jié)流閥，制動(dòng)踏板位置傳感器，車(chē)速傳感器，其特征在于:
[0012]車(chē)速傳感器安裝在汽車(chē)輪轂上，制動(dòng)踏板位置傳感器安裝在制動(dòng)踏板上，電子節(jié)氣門(mén)傳感器安裝在電子節(jié)氣門(mén)上，電磁離合器安裝于驅(qū)動(dòng)橋半軸，電磁離合器輸入端通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋半軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁離合器的輸出軸與壓縮機(jī)的輸入軸通過(guò)齒輪嚙合，壓縮機(jī)出口與單向節(jié)流閥連接，單向節(jié)流閥與高壓儲(chǔ)氣瓶連接；單向節(jié)流閥控制壓力與防止高壓儲(chǔ)氣瓶回流，單向節(jié)流閥與高壓儲(chǔ)氣瓶連接，從而保證氣流的單向流動(dòng)，防止倒流，影響壓縮機(jī)的工作效率；
[0013]放氣閥、壓力表與泄壓閥并聯(lián)在高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)之后的管路上，壓力表實(shí)時(shí)顯示高壓鋼瓶的壓力，當(dāng)壓力超過(guò)安全值時(shí)，泄壓閥開(kāi)始工作，將多余的壓力釋放，保證高壓鋼瓶的壓力在一定范圍下，從而保證制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的安全；當(dāng)進(jìn)行維修或者檢修時(shí)，放氣閥可以打開(kāi)，放掉總個(gè)高壓儲(chǔ)氣瓶的壓縮氣體；
[0014]高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)安裝于高壓儲(chǔ)氣瓶，流量調(diào)節(jié)閥與高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)串聯(lián)安裝，流量調(diào)節(jié)閥與加氣裝置串聯(lián)連接，高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)連接ECU，ECU處理并輸出信號(hào)控制高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]1、本發(fā)明能夠解決汽車(chē)等交通類(lèi)運(yùn)載工具，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壓力低，使排氣不充分，缸內(nèi)殘余廢氣高，造成發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率低，且發(fā)動(dòng)機(jī)由于濃混合氣，缸內(nèi)燃燒不充分、燃燒循環(huán)變動(dòng)率大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物較嚴(yán)重，對(duì)三效催化器、SCR和顆粒捕集器的影響，以及低速啟動(dòng)時(shí)扭矩低，造成汽車(chē)等交通運(yùn)輸工具低速扭矩低，加速性能差，啟動(dòng)速度慢，蝸輪增壓汽車(chē)加速遲滯，起步速度慢，影響汽車(chē)的駕駛性能、加速性能與操控性能等問(wèn)題。
[0017]2、本發(fā)明以最優(yōu)的空氣流線(xiàn)進(jìn)入進(jìn)氣總管，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，從而解決發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低速、怠速等工況，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管壓力低，使排氣不充分，缸內(nèi)殘余廢氣高，造成發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率低，且發(fā)動(dòng)機(jī)由于濃混合氣，缸內(nèi)燃燒不充分、燃燒循環(huán)變動(dòng)率大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物較嚴(yán)重，對(duì)三效催化器、SCR和顆粒捕集器的影響，以及低速啟動(dòng)時(shí)扭矩低，造成汽車(chē)等交通運(yùn)輸工具低速扭矩低，加速性能差，啟動(dòng)速度慢，影響汽車(chē)的駕駛性能、加速性能與操控性能等問(wèn)題；
[0018]3、本發(fā)明還有安全控制系統(tǒng)，當(dāng)總車(chē)一直處于長(zhǎng)時(shí)間制動(dòng)的情況下，壓縮也一直處于工作，高壓集氣瓶一直儲(chǔ)存高壓氣體，當(dāng)高壓集氣瓶的壓縮空氣壓力超過(guò)設(shè)定的安全值時(shí)，泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，保證高壓儲(chǔ)氣瓶的安全；當(dāng)高壓儲(chǔ)氣瓶的壓力降低到安全范圍內(nèi)時(shí)，泄壓閥停止工作；
[0019]4、當(dāng)汽車(chē)完成啟動(dòng)、加速工況、怠速加速等工況時(shí)，高壓儲(chǔ)氣瓶的高壓儲(chǔ)氣瓶電磁開(kāi)關(guān)關(guān)閉，加氣裝置停止向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管加氣；加氣裝置縮回到進(jìn)氣總管的管壁端，防止阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)，以防止減低發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率；ECU根據(jù)車(chē)速傳感器、電子節(jié)氣門(mén)傳感器、制動(dòng)踏板傳感器的信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工況以及汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀況，從而電磁離合器關(guān)閉，電磁離合器與壓縮機(jī)脫開(kāi)，保護(hù)壓縮機(jī)由于汽車(chē)高速運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)壓縮機(jī)工作，減低壓縮的工作負(fù)荷與工作強(qiáng)度，提高壓縮機(jī)的使用壽命，同時(shí)保證壓縮機(jī)的工作效率。
[0020]5、本發(fā)明的加氣裝置能夠縮回到進(jìn)氣總管的管壁端，在合理利用制動(dòng)能量的同時(shí)，防止因相關(guān)零件的增加而阻礙氣流的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而防止減低發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，這種方法成本