一種空氣能液壓混合動力城市公交車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種以燃油、燃?xì)獾葹榘l(fā)動機(jī)主動力能源，以運行時自身動能、勢能等通過液壓能壓縮空氣后儲存起來再進(jìn)行釋放為液壓馬達(dá)動力能源的城市公交車，通過發(fā)動機(jī)主動力與液壓馬達(dá)輔助動力的協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的，屬交通運輸領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]僅由燃油、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)提供動力的城市公交車，由于市區(qū)道路狹窄、人流密集、紅綠燈較多、候車站停車載客等原因，經(jīng)常處于起動、停車、加速、減速等工況下運行，在制動減速、制動停車或下坡時，其運行的動能及勢能通過制動器摩擦轉(zhuǎn)化成熱能浪費掉，導(dǎo)致能耗增加、排放污染增加。以發(fā)動機(jī)為主動力，液壓馬達(dá)為輔助動力的空氣能液壓混合動力城市公交車，能有效地將車輛的運行動能及下坡勢能轉(zhuǎn)化成液壓能并蓄存在空氣壓力箱中，在車輛起步、加速及上坡時再釋放出來，減少發(fā)動機(jī)在起步、加速及上坡階段的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。
[0003]經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，中國實用新型專利200420059673.6的柴液并聯(lián)式后驅(qū)動混合動力車，即是一種以柴油發(fā)動機(jī)為主動力、液壓馬達(dá)為輔助動力的混合動力車。由于該專利為并聯(lián)式后橋驅(qū)動，具有一些結(jié)構(gòu)與功能方面的不足:1)從后橋取力，油馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速低，同功率時需輸出扭矩大(即流量/每轉(zhuǎn)較大)，因而油馬達(dá)的體積、重量較大，而且因轉(zhuǎn)速較低而降低了油馬達(dá)的效率；2)傳動鏈中有摩擦離合器，降低了系統(tǒng)的使用壽命，增加了系統(tǒng)的機(jī)械能損耗。3 )液壓系統(tǒng)的油箱為開式油箱，液壓油暴露在風(fēng)雨、塵埃的環(huán)境中，容易污染、氧化，致使液壓系統(tǒng)故障率上升、運營效率降低、運營成本升高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的針對并聯(lián)式后驅(qū)動混合動力車的不足，提供一種無離合器、變速箱直接取力驅(qū)動及皮膜式隔塵油箱的液壓混合動力城市公交車技術(shù)方案。無離合器簡化了結(jié)構(gòu)，減少了機(jī)械能損耗，提高了系統(tǒng)的工作的可靠性；變速箱直接與油泵/油馬達(dá)連接，因轉(zhuǎn)速較高可選用較小規(guī)格的油泵/油馬達(dá)，降低了體積、重量；皮膜式隔塵油箱，隔絕了液壓油與大氣的接觸，減少了油液被氧化、污染。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明主要包括:發(fā)動機(jī)1、離合器2、變速箱3、制動器4、空氣壓力箱5、制動器踏板6、油門踏板7、電氣控制系統(tǒng)8、離合器及擋位狀態(tài)檢測裝置9、組合液壓閥10、皮膜式隔塵油箱11、油泵/油馬達(dá)12、后橋傳動箱13、車輪14等組成。其連接方式為發(fā)動機(jī)1、離合器2、變速箱3、制動器4、后橋傳動箱13、車輪14構(gòu)成主動力系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)動力輸出軸通過尚合器與變速箱輸入軸聯(lián)接，輸入軸齒輪與中間軸齒輪嚙合、帶動中間軸齒輪旋轉(zhuǎn)、并通過中間軸上的檔位齒輪與變速箱輸出軸上的檔位齒輪匹配后完成動力輸出及換檔的目的，電氣控制系統(tǒng)8、離合器及擋位檢測裝置9、組合液壓閥10、油泵/油馬達(dá)12、皮膜式隔塵油箱11構(gòu)成液壓輔助動力系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)提供的主動力及液壓馬達(dá)提供的輔助動力在變速箱中間軸上混合并由變速箱輸出軸輸出，傳遞至后橋傳動箱，驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)、驅(qū)動車輛運動，制動時的車輛動能及勢能通過車輪、后橋傳動箱傳遞給變速箱輸出軸并通過變速箱中間軸驅(qū)動液壓泵工作，轉(zhuǎn)變成液壓能；變速箱中間軸與液壓馬達(dá)/液壓泵軸通過擋位齒輪聯(lián)接，使液壓輔助動力系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)的主動力系統(tǒng)并聯(lián)交匯于變速箱上。
[0006]本發(fā)明是在原汽車的底盤上，加裝一套空氣能液壓輔助動力系統(tǒng)，不僅可回收車輛制動時的動能和下坡時的勢能，而且把發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)工況下的富余能量也利用壓縮空氣存儲起來，而用于車輛加速或上坡等需要較大功率時，使節(jié)能和環(huán)保的效果更好。
[0007]結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可在較短時間內(nèi)收回加裝成本，它不僅可用于新造汽車，而且可方便地對現(xiàn)有汽車進(jìn)行加裝改造。
[0008]從變速箱取力器上取力，使車輛常用車速與油泵/油馬達(dá)較高效率時的轉(zhuǎn)速較吻合，有利于油泵/油馬達(dá)容積效率的提高。
[0009]油泵/油馬達(dá)通過取力器與變速箱傳動齒輪直接相連而不通過壽命有限的摩擦離合器，簡化了機(jī)械傳動環(huán)節(jié)。
[0010]采用皮膜式油箱，用一塊形狀可變的柔性耐油皮膜將箱內(nèi)油液與外部環(huán)境和大氣完全隔離，但油箱內(nèi)的油液仍像開式油箱一樣始終處于大氣壓力下。既保證液壓系統(tǒng)元件的正常泄漏順利回到油箱，又保護(hù)了油液不被汽車運行的外部不潔環(huán)境所污染，減少了故障，提高了液壓系統(tǒng)的可靠性，降低了運營成本。
[0011]本發(fā)明因上述特點較現(xiàn)有技術(shù)方案有實質(zhì)性的進(jìn)步。
[0012]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)工作原理方框圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的原理圖(以插裝閥組成為例)。
[0014]圖3為本發(fā)明的皮膜式油箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]具體實施方案:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方案作進(jìn)一步地說明。
[0016]如圖1所示，一種空氣能液壓混合動力公交車，可由傳統(tǒng)的燃油、燃?xì)饣螂娏Πl(fā)動機(jī)的主動力系統(tǒng)和回收(或存儲)的空氣能液壓系統(tǒng)交替或同時為汽車提供動力，兩個系統(tǒng)的交匯點在變速箱上，組成了混合動力。
[0017]發(fā)動機(jī)I通過離合器2把動力傳給變速箱3再驅(qū)動車輪14，構(gòu)成車輛的主動力系統(tǒng)。剎車踏板6和車輛原剎車裝置4實現(xiàn)制動、減速功能。
[0018]擋位和離合器狀態(tài)檢測裝置9和油門踏板7將司機(jī)的意圖輸入給電氣控制系統(tǒng)8，操控液壓系統(tǒng)閥組塊10動作，使空氣壓縮箱5內(nèi)的壓力油通到油馬達(dá)12的進(jìn)口，驅(qū)動油馬達(dá)12途經(jīng)變速箱3帶動車輪14轉(zhuǎn)動使車輛前進(jìn)或給發(fā)動機(jī)I助力，構(gòu)成車輛的輔助動力系統(tǒng)。
[0019]當(dāng)司機(jī)輕踏剎車踏板6而未接通車輛原有的制動系統(tǒng)4前，或發(fā)動機(jī)I在經(jīng)濟(jì)工況時動力有富余時，電氣控制系統(tǒng)8操控液壓系統(tǒng)閥組塊10動作，油泵12將皮膜式油箱11內(nèi)的油壓入到空氣壓縮箱5中，實現(xiàn)制動時動能回收或富余功率存儲。
[0020]當(dāng)車輛需急制動時，司機(jī)用力踩下剎車踏板6，此時動能回收制動與車輛原剎車系統(tǒng)4同時工作，實現(xiàn)更加有力的制動，但此時回收的動能較少。
[0021]圖2以插裝閥為例，介紹了本發(fā)明的空氣能液壓系統(tǒng)原理。
[0022]當(dāng)2DT通電而IDT斷電時，是蓄能狀態(tài)，此時二通閥16和兩位二通電磁換向閥15處于關(guān)閉狀態(tài)，皮膜式油箱11內(nèi)的油經(jīng)無阻力單向閥(靠重力下落而全開)17，被油泵12泵出，經(jīng)單向閥21到空氣壓縮箱5，完成蓄能過程，油液到達(dá)系統(tǒng)限定壓力時頂開先導(dǎo)式溢流閥22回到皮膜式油箱11。
[0023]當(dāng)2DT斷電而IDT通電時，是放能狀態(tài)，此時二通閥16的控制腔與油箱11相通而失壓，空氣壓縮箱5中的壓力油頂開二通閥16，并將無阻力單向閥17的閥芯上推，關(guān)斷其與油箱11的通路之后，使壓力油通到油馬達(dá)12的進(jìn)口，推動油馬達(dá)12帶動變速箱3的齒輪轉(zhuǎn)動，此時油馬達(dá)12出口的油，經(jīng)已被兩位二通電磁換向閥15短路的溢流閥22無阻地返回油箱，完成放能加力過程。為防止放能初始時的沖動，兩位二通電磁換向閥15的通路上設(shè)有節(jié)流孔(其通徑大于溢流閥22內(nèi)通向控制腔的節(jié)流孔)，使溢流閥22主閥芯平緩開啟，使放能加力過程比較溫柔。
[0024]當(dāng)2DT和IDT均斷電時，是空循環(huán)狀態(tài)，此時油箱11內(nèi)的油經(jīng)無阻力單向閥17，通過油泵12到已被短路的溢流閥22，無阻地返回油箱。車輛處于正常行駛狀態(tài)，此時發(fā)動機(jī)I通過變速箱3帶動進(jìn)出口短路的油泵12空轉(zhuǎn)，消耗能量極少。
[0025]圖3所示的皮膜式油箱由箱體25、皮膜26、箱蓋28、蓋孔過濾器27、箱蓋固定螺釘24、螺母23和油液進(jìn)出接管29構(gòu)成。螺母23和螺釘24把柔軟的耐油皮膜26固夾在箱蓋28和箱體25的沿口上，皮膜26上部通過蓋孔過濾器27與大氣相通而始終為大氣壓力，皮膜26下與箱體25內(nèi)表面之間是油液的容器。蓄能時油液被抽向空氣壓縮箱5，液位下降，皮膜26在大氣壓作用下貼著油液表面下沉；放能時空氣壓縮箱5的油液釋放回油箱，液位上升托起皮膜26。油液大進(jìn)大出、油箱液面急劇變化是本系統(tǒng)的特點，用普通開式油箱因呼吸氣量大，極易被污染；用閉式油箱時，其液面上的壓力，因液位大漲大落而變化，也不利液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
[0026]本空氣能液壓混合動力城市公交車，結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)可靠，制造成本低，維護(hù)方便，節(jié)能顯著。特別適合于頻繁起動、剎車的城市公交汽車，也適用于卡車和城市出租車。
【主權(quán)項】
1.一種空氣能液壓混合動力城市公交車，主要包括發(fā)動機(jī)、公交車底盤，其特征是通過擋位和離合器狀態(tài)檢測裝置(9)和油門踏板(7)將信號輸入給電氣控制系統(tǒng)(8)，操控液壓系統(tǒng)閥組塊(10)動作，使空氣壓縮箱(5)內(nèi)的壓力油通到油馬達(dá)/油泵(12)的進(jìn)口，驅(qū)動安裝在變速箱(3)上取力窗口的油馬達(dá)(12)，途經(jīng)變速箱(3)帶動車輪(14)轉(zhuǎn)動；當(dāng)司機(jī)輕踏剎車踏板(6)而未接通車輛原有的制動系統(tǒng)(4)前，或發(fā)動機(jī)(I)在經(jīng)濟(jì)工況時動力有富余時，電氣控制系統(tǒng)(8)操控液壓系統(tǒng)閥組塊(10)動作，油泵/油馬達(dá)(12)將皮膜式油箱(11)內(nèi)的油壓入到空氣壓縮箱(5)中，皮膜式油箱(11)由箱體(25)、皮膜(26)、箱蓋(28)、蓋孔過濾器(27)、箱蓋固定螺釘(24)、螺母(23)和油液進(jìn)出接管(29)構(gòu)成，螺母(23)和螺釘(24)把柔軟的耐油皮膜(26)固夾在箱蓋(28)和箱體(25)的沿口上，皮膜(26)上部通過蓋孔過濾器(27)與大氣相通而始終為大氣壓力，皮膜(26)下與箱體(25)內(nèi)表面之間是油液的容器，當(dāng)2DT通電而IDT斷電時，皮膜式油箱(11)內(nèi)的油經(jīng)無阻力單向閥(17)，被油泵(12)泵出，經(jīng)單向閥(21)到空氣壓縮箱(5)，油液到達(dá)系統(tǒng)限定壓力時頂開先導(dǎo)式溢流閥(22)回到油箱(11);當(dāng)2DT斷電而IDT通電時，空氣壓縮箱(5)中的壓力油頂開二通閥(16)，并將無阻力單向閥(17)的閥芯上推，關(guān)斷其與油箱(11)的通路，使壓力油通到油馬達(dá)(12)的進(jìn)口，兩位二通電磁換向閥(15)的通路上設(shè)有節(jié)流孔；當(dāng)2DT和IDT均斷電時，此油箱(11)內(nèi)的油經(jīng)無阻力單向閥(17)，通過油泵(12)到已被短路的溢流閥(22)，無阻地返回油箱(11)。
【專利摘要】一種空氣能液壓混合動力城市公交車，主要包括發(fā)動機(jī)、公交車底盤，其特征是通過擋位和離合器狀態(tài)檢測裝置9和油門踏板7將信號輸入給電氣控制系統(tǒng)8，操控液壓系統(tǒng)閥組塊10動作，使空氣壓縮箱5內(nèi)的壓力油通到油馬達(dá)/油泵12的進(jìn)口，驅(qū)動安裝在變速箱3上取力窗口的油馬達(dá)12,途經(jīng)變速箱3帶動車輪14轉(zhuǎn)動；以回收制動時的動能或發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)工況時的富余能量轉(zhuǎn)化為的液壓能為輔助動力源的混合動力公交車，兩者并聯(lián)匯交于變速箱上。通過車輛運行狀況檢測并按司機(jī)的意愿，實現(xiàn)系統(tǒng)的蓄能或放能功能，以達(dá)到節(jié)能和環(huán)保一箭雙雕的目的，屬于交通運輸車輛領(lǐng)域。
【IPC分類】B60K6-12
【公開號】CN104608611
【申請?zhí)枴緾N201510066153
【發(fā)明人】陳杰, 吳勃夫, 朱亮
【申請人】上海神舟汽車節(jié)能環(huán)保海安有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年2月10日