專利名稱：內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽摩及配件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自從奧托發(fā)明四沖程往復(fù)活塞內(nèi)燃機(jī)以來(lái)，活塞內(nèi)燃機(jī)已越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，但內(nèi)燃機(jī)的效率不高一直是人們希望解決的問(wèn)題。究其原因，是因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)工作時(shí)燃料燃燒產(chǎn)生的熱能只有1/3轉(zhuǎn)化成有效功，其余能量都以冷卻和排氣的形式損失掉；在汽車低速行使時(shí)，以冷卻和排氣形式損失掉的能量達(dá)燃料燃燒產(chǎn)生的熱能90％以上；而且汽車在制動(dòng)時(shí)，汽車具有的動(dòng)能以摩擦形式被白白的消耗掉。
本發(fā)明的目的，是提供一種能回收車輛制動(dòng)及部分排氣和冷卻能量的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置。此系統(tǒng)還可以使汽車行駛時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的工作范圍限定在最低燃油消耗和較低排放范圍內(nèi)。以達(dá)到節(jié)能和環(huán)保目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由液壓馬達(dá)(泵)、氣—液能轉(zhuǎn)換油缸、氣路控制閥、工作罐控制閥、工作罐、單向閥、儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氣罐控制閥、工作介質(zhì)(二氧化碳)、調(diào)速閥、蓄能器、液路控制閥、內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱、內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器、儲(chǔ)氣罐——儲(chǔ)液罐熱交換器、控制信號(hào)發(fā)生器、油箱和制冷系統(tǒng)組成。其中工作罐制成管形置于內(nèi)燃機(jī)排氣道內(nèi)，用以吸收排氣的熱量來(lái)加熱其中的氣體工作介質(zhì)使其壓力升高，以提高其作功能力，內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器置于內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱內(nèi)，當(dāng)儲(chǔ)液罐的液體從其流過(guò)時(shí)，液體吸收冷卻水的熱量而汽化，既有利于內(nèi)燃機(jī)的冷卻，又能將能量吸收于介質(zhì)中，用于作功；制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐熱交換器、儲(chǔ)氣罐熱交換器、輔助熱交換器、換向閥、節(jié)流閥組成。儲(chǔ)液罐熱交換器置于儲(chǔ)液罐內(nèi)，儲(chǔ)氣罐熱交換器儲(chǔ)氣罐內(nèi)，用于控制儲(chǔ)液罐和儲(chǔ)氣罐的溫度和壓力，使向這兩個(gè)罐壓氣時(shí)消耗的功最??；輔助熱交換器用于當(dāng)儲(chǔ)液罐或儲(chǔ)氣罐溫度過(guò)高時(shí)冷凝散熱。儲(chǔ)氣罐——儲(chǔ)液罐熱交換器用于當(dāng)儲(chǔ)氣罐中的氣體流向儲(chǔ)液罐時(shí)散熱。調(diào)速閥用于控制氣—液能轉(zhuǎn)換油缸輸出油的速度。馬達(dá)(泵)采用變量式，通過(guò)其軸上的齒輪與變速器中間軸上的齒輪嚙合，與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)系在一起。氣—液能轉(zhuǎn)換油缸用來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的壓力能與液體的壓力能相互轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)能量以氣體的壓力能形式存儲(chǔ)，而以液體的壓力能形式釋放。缸內(nèi)中間直徑大的部位用于通入氣體，直徑小的部位用于通入液壓油；控制信號(hào)發(fā)生器由裝在柱塞兩端的磁鐵和裝在氣—液能轉(zhuǎn)換油缸兩端的銜鐵及繞在銜鐵上的線圈組成。用于產(chǎn)生控制信號(hào)，來(lái)控制氣路控制閥和液路控制閥的動(dòng)作。蓄能器用于穩(wěn)定油壓和存儲(chǔ)少量液壓能。氣路控制閥用來(lái)控制工作罐的氣體交替進(jìn)入氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左側(cè)和右側(cè)實(shí)現(xiàn)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而連續(xù)輸出高壓液體；也可以實(shí)現(xiàn)在氣—液能轉(zhuǎn)換油缸直徑小的部位通入高壓液體時(shí)連續(xù)的將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓入儲(chǔ)液罐。液路控制閥用來(lái)控制氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左端和右端交替的與馬達(dá)相通，使氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左端和右端產(chǎn)生的高壓油能交替的進(jìn)入馬達(dá)。
工作原理汽車正常行駛時(shí)，打開工作罐控制閥、儲(chǔ)氣罐控制閥、氣路控制閥和液路控制閥，儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體經(jīng)調(diào)速閥、單向閥進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器，液體吸收冷卻水的熱量而汽化，然后氣體進(jìn)入工作罐，繼續(xù)吸收排氣的熱量，使氣體的溫度和壓力升高。當(dāng)氣路控制閥和液路控制閥處于左位時(shí)，氣體進(jìn)入氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左側(cè)，推動(dòng)柱塞向右運(yùn)動(dòng)并將氣—液能轉(zhuǎn)換油缸右端的油壓出，輸出高壓油驅(qū)動(dòng)馬達(dá)工作；而油缸左端將油吸入，當(dāng)柱塞運(yùn)動(dòng)到右端時(shí)，柱塞上的磁鐵與銜鐵接近使銜鐵內(nèi)的磁通變強(qiáng)，在線圈中產(chǎn)生電信號(hào)，使氣路控制閥和液路控制閥換向，氣體進(jìn)入氣—液能轉(zhuǎn)換油缸右側(cè)，推動(dòng)柱塞向左運(yùn)動(dòng)并將氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左端的油壓出，這樣連續(xù)輸出高壓液體驅(qū)動(dòng)馬達(dá)工作，通過(guò)齒輪與變速器中間軸上的齒輪嚙合對(duì)外輸出動(dòng)力，與內(nèi)燃機(jī)一起驅(qū)動(dòng)汽車行駛。同時(shí)儲(chǔ)液罐內(nèi)的液體通過(guò)單向閥和調(diào)速閥不斷補(bǔ)充到工作罐，在工作罐內(nèi)吸熱壓力升高壓。與此同時(shí)制冷系統(tǒng)也開始工作，使置于儲(chǔ)液罐內(nèi)的熱交換器放熱，置于儲(chǔ)氣罐內(nèi)的熱交換器吸熱，從而使儲(chǔ)液罐的溫度和壓力升高、儲(chǔ)氣罐的溫度和壓力降低，使向儲(chǔ)氣罐派氣時(shí)消耗的功最小。當(dāng)儲(chǔ)液罐溫度過(guò)高時(shí)；使左邊輔助熱交換器換向閥處于右位，氣體進(jìn)入輔助熱交換器進(jìn)行冷凝散熱。當(dāng)汽車低速行駛時(shí)，可關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)而靠能量回收系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓能驅(qū)動(dòng)汽車行駛。也可當(dāng)汽車工作負(fù)荷較小時(shí)，將馬達(dá)轉(zhuǎn)化為泵，用內(nèi)燃機(jī)用富余的能量驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生高壓油推動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓入儲(chǔ)液罐，為下次工作作準(zhǔn)備。此時(shí)，制冷系統(tǒng)換向閥動(dòng)作，使制冷系統(tǒng)制冷劑流向改變，使儲(chǔ)液罐內(nèi)的熱交換器吸熱，將進(jìn)入的氣體快速冷凝。如果儲(chǔ)液罐中的介質(zhì)較少，而儲(chǔ)氣罐壓力高時(shí)，可使工作罐——儲(chǔ)氣罐換向閥打開，使工作罐和儲(chǔ)氣罐相通，讓工作罐中的高壓氣體迅速進(jìn)入儲(chǔ)氣罐使其壓力高于儲(chǔ)液罐的壓力，這樣儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體經(jīng)儲(chǔ)氣罐——儲(chǔ)液罐熱交換器放熱后進(jìn)入儲(chǔ)液罐冷凝成液體。
減速制動(dòng)時(shí)，馬達(dá)被行駛的車輛反拖旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)變成了泵，產(chǎn)生高壓油推動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓入儲(chǔ)液罐，將能量存儲(chǔ)到儲(chǔ)液罐，為下次工作作準(zhǔn)備。


附圖是本發(fā)明的系統(tǒng)圖，圖中1工作罐、2單向閥、3儲(chǔ)液罐、4儲(chǔ)液罐換熱器、5、節(jié)流閥、6換向閥、7儲(chǔ)氣罐換熱器、8儲(chǔ)氣罐、9儲(chǔ)氣罐控制閥、10柱塞、11氣—液能轉(zhuǎn)換油缸、12調(diào)速閥、13工作罐控制閥、14液路換向控制閥、15馬達(dá)(泵)、16油箱、17蓄能器、18工作罐——儲(chǔ)氣罐換向閥、19氣路換向控制閥、20輔助熱交換器、21壓縮機(jī)、22儲(chǔ)氣罐——儲(chǔ)液罐熱交換器、23線圈、24銜鐵、25磁鐵、26內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱、27內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器、28輔助熱交換器換向閥。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的各種零件都可用普通加工技術(shù)制造；裝于現(xiàn)有各種內(nèi)燃機(jī)車輛上。氣路中的工作介質(zhì)除用二氧化碳外還可用各種制冷劑。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置由液壓馬達(dá)(泵)、氣—液能轉(zhuǎn)換油缸、氣路控制閥、工作罐控制閥、工作罐、單向閥、儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氣罐控制閥、調(diào)速閥、內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器、蓄能器、液路控制閥和制冷系統(tǒng)組成。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是裝置中設(shè)氣—液能轉(zhuǎn)換油缸、儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)氣罐和工作罐，氣—液能轉(zhuǎn)換油缸與罐之間設(shè)氣路控制閥，其中工作罐制成管形置于內(nèi)燃機(jī)排氣道內(nèi)，氣—液能轉(zhuǎn)換油缸內(nèi)中間直徑大的部位用于通入氣體，直徑小的部位用于通入液壓油；在氣—液能轉(zhuǎn)換油缸柱塞兩端裝有磁鐵，在氣—液能轉(zhuǎn)換油缸兩端裝有銜鐵，銜鐵上繞有線圈。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是在儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)氣罐和工作罐充有工作介質(zhì)二氧化碳。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是在儲(chǔ)液罐和儲(chǔ)氣罐之間設(shè)單向閥和儲(chǔ)氣罐——儲(chǔ)液罐熱交換器。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是裝置中設(shè)一個(gè)可以與泵轉(zhuǎn)換的液壓馬達(dá)，馬達(dá)與氣—液能轉(zhuǎn)換油缸之間設(shè)液路控制閥。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，其特征是在儲(chǔ)液罐和工作罐之間設(shè)內(nèi)燃機(jī)冷卻水箱熱交換器。
全文摘要
一種內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置，內(nèi)燃機(jī)能量回收裝置由液壓馬達(dá)(泵)、氣—液能轉(zhuǎn)換油缸、氣路控制閥、工作罐、儲(chǔ)液罐、儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氣罐控制閥、調(diào)速閥、蓄能器、液路控制閥、油箱和制冷系統(tǒng)組成。汽車正常行駛時(shí)打開工作罐控制閥、儲(chǔ)氣罐控制閥、氣路控制閥和液路控制閥使工作罐的氣體交替進(jìn)入氣—液能轉(zhuǎn)換油缸左側(cè)和右側(cè)實(shí)現(xiàn)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而連續(xù)輸出高壓液體驅(qū)動(dòng)馬達(dá)工作，通過(guò)齒輪與變速器中間軸上的齒輪嚙合對(duì)外輸出動(dòng)力，與內(nèi)燃機(jī)一起驅(qū)動(dòng)汽車行駛。減速制動(dòng)時(shí)，馬達(dá)被行駛的車輛反拖旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)變成了泵，產(chǎn)生高壓油推動(dòng)柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣體壓入儲(chǔ)液罐，將能量存儲(chǔ)到儲(chǔ)液罐，為下次工作作準(zhǔn)備。
文檔編號(hào)B60K6/12GK101054058SQ200610007559
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者蔡學(xué)功 申請(qǐng)人:蔡學(xué)功