本發(fā)明涉及車用發(fā)動機(jī)混動動力聯(lián)合控制領(lǐng)域,尤其涉及一種車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置。

背景技術(shù)：

對發(fā)動機(jī)油燃燒通過熱工轉(zhuǎn)化做功的能量、蓄電池驅(qū)動電機(jī)的能量與高壓縮空氣壓縮能量的聯(lián)合控制，綜合利用這三種能量，根據(jù)車用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小，啟動時采用高壓縮氣體能量通過氣體機(jī)轉(zhuǎn)動啟動整車，降低由于發(fā)動機(jī)冷機(jī)啟動排放污染嚴(yán)重，同時燃油消耗高的問題，提高了車用發(fā)動機(jī)燃油效率；然后電機(jī)驅(qū)動發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷驅(qū)動整車，車用發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速時效率較低，排放污染較高，因此可以避開車用發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷區(qū)域；在中速與中負(fù)荷時，發(fā)動機(jī)啟動，驅(qū)動整車，此時發(fā)動機(jī)已經(jīng)充分暖機(jī)，工作在中負(fù)荷區(qū)域，燃燒效率高，燃油消耗率低，發(fā)動機(jī)的效率最高，同時發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電與整車電氣設(shè)備供電；在高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機(jī)與電機(jī)同時啟動，滿足整車扭矩與功率的需求；保持發(fā)動機(jī)始終是工作在中高負(fù)荷區(qū)域；從而減低發(fā)動機(jī)的油耗，減少排放物，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

由于環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，特別是中國冬天，霧霾更加嚴(yán)重；隨著人民的生活水平不斷提高，可支配收入大幅提高，對于汽車這樣的消費(fèi)品也開始進(jìn)入普通大眾，“舊時王謝堂前燕，飛入尋常百姓家”；截止目前為止，中國乘用車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)8年以上的第一；而乘用車的排放污染物是大氣污染的重要因素，因此國家對汽車排放物的法規(guī)越來越嚴(yán)格，這對整車企業(yè)提出了更高的要求；到2020年，整車企業(yè)轎車百公里耗油量要5L，這對汽車制造商提出了更高的技術(shù)要求；而傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)百公里耗油量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個數(shù)字，如果降低發(fā)動機(jī)的排量，雖然燃油經(jīng)濟(jì)性提高了，但是動力性就會變差，消費(fèi)者購買欲望降低，這樣會影響汽車市場。

而汽車污染排放物，絕大部分是在冷機(jī)啟動、怠速、加速、高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生的較多，在冷機(jī)啟動的時候，發(fā)動機(jī)是冷機(jī)狀態(tài)，為了保持發(fā)動機(jī)的正常的燃燒，整車在標(biāo)定過程時，會降低過量空氣系數(shù)，及增加噴油量，提供濃混合氣，以保證穩(wěn)定的點(diǎn)火，防止失火，低溫啟動不了，而此時燃燒不充分，燃燒溫度低，污染排放物，如一氧化碳、碳?xì)浠衔锏茸罡?；在發(fā)動機(jī)怠速時，由于節(jié)氣門關(guān)閉，缸內(nèi)空氣較少，發(fā)動機(jī)缸內(nèi)是濃混合氣狀態(tài)，燃燒也是不充分，排放污染物較高；在加速時，節(jié)氣門突然打開，噴油量立刻增加，在剛加速時，由于進(jìn)氣遲滯，特別是渦輪增壓，遲滯現(xiàn)象更加嚴(yán)重，造成發(fā)動機(jī)過量空氣系數(shù)低，燃燒不充分，排放污染物也加大，特別是柴油發(fā)動機(jī)，出現(xiàn)冒煙的現(xiàn)象，排放污染嚴(yán)重；高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機(jī)為了持續(xù)輸入高功率，需要加大噴油量，而發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量變化較少，此時也是濃混合氣，污染排放物較多。而當(dāng)今的社會面臨著能源危機(jī)和環(huán)境污染，大量的石油燃料被發(fā)動機(jī)燃機(jī)消耗掉，因此怎樣提高發(fā)動機(jī)的效率，降低發(fā)動機(jī)污染排放物，降低石油資源的消耗，提高能量的利用率，響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決車用發(fā)動機(jī)在冷機(jī)啟動、怠速、加速、高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速燃油消耗率高，排放污染物高的問題，本發(fā)明提供一種車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置，對發(fā)動機(jī)油燃燒通過熱工轉(zhuǎn)化做功的能量、蓄電池驅(qū)動電機(jī)的能量與高壓縮空氣壓縮能量聯(lián)合控制，綜合利用這三種能量根據(jù)車用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小，啟動時采用高壓縮氣體能量通過氣體機(jī)轉(zhuǎn)動啟動整車，降低由于發(fā)動機(jī)冷機(jī)啟動排放污染嚴(yán)重，同時燃油消耗高的問題，提高了車用發(fā)動機(jī)燃油效率；然后電機(jī)驅(qū)動發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷驅(qū)動整車，車用發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速時效率較低，排放污染較高，因此可以避開車用發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷區(qū)域；在中速與中負(fù)荷時，發(fā)動機(jī)啟動，驅(qū)動整車，此時發(fā)動機(jī)已經(jīng)充分暖機(jī)，工作在中負(fù)荷區(qū)域，燃燒效率高，燃油消耗率低，發(fā)動機(jī)的效率最高，同時發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電與整車電氣設(shè)備供電；在高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機(jī)與電機(jī)同時啟動，滿足整車扭矩與功率的需求；保持發(fā)動機(jī)始終是工作在中高負(fù)荷區(qū)域；從而減低發(fā)動機(jī)的油耗，減少排放物，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

一種車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置，包括：蓄電池、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、直流電機(jī)、氣體機(jī)、行星機(jī)構(gòu)、發(fā)動機(jī)，其特征在于：其特征在于：

所述發(fā)電機(jī)與所述蓄電池通過導(dǎo)線連接，當(dāng)所述發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，給所述蓄電池充電；所述蓄電池與所述直流電機(jī)通過導(dǎo)線連接，當(dāng)所述直流電機(jī)需要工作時，所述蓄電池為其提供電能；

所述行星機(jī)構(gòu)固定在所述發(fā)動機(jī)上，并與所述發(fā)動機(jī)的曲軸相連，所述發(fā)動機(jī)通過所述行星機(jī)構(gòu)分別與所述壓縮機(jī)、所述發(fā)電機(jī)、所述直流電機(jī)和所述氣體機(jī)相連；

高壓氣罐、中壓氣罐、低壓氣罐固定在整車上，通過氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道分別與所述氣體機(jī)連接；

在所述低壓氣罐的左側(cè)安裝有低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，當(dāng)所述低壓氣罐的壓力不足時，可以打開所述低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥從外部補(bǔ)充壓縮空氣，所述低壓氣罐內(nèi)空氣壓力P1控制在0≤P1<5MPa；在所述低壓氣罐的右側(cè)所述氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道內(nèi)安裝有低壓氣罐出氣控制閥；

在所述中壓氣罐的左側(cè)安裝有中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，當(dāng)所述中壓氣罐內(nèi)壓力不足時，可以打開所述中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥從外部補(bǔ)充壓縮空氣，所述中壓氣罐內(nèi)空氣壓力P2控制在5≤P1<10MPa；在所述中壓氣罐的右側(cè)所述氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道內(nèi)安裝有中壓氣罐出氣控制閥；

在所述高壓氣罐的左側(cè)安裝有高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，當(dāng)所述高壓氣罐內(nèi)壓力不足時，可以打開所述高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥從外部補(bǔ)充壓縮空氣，所述高壓氣罐內(nèi)空氣壓力控制在10≤P1<15MPa；在所述高壓氣罐的上側(cè)安裝有泄壓閥，用于控制所述高壓氣罐內(nèi)壓力的大小，當(dāng)超過設(shè)定的壓力時，所述泄壓閥自動開啟泄壓；在所述高壓氣罐的右側(cè)所述氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道內(nèi)安裝有高壓氣罐出氣控制閥；

所述中壓氣罐、所述低壓氣罐通過管道連接，在連接管道中設(shè)有中低壓單向閥，用于控制所述中壓氣罐與所述低壓氣罐之間的通斷，當(dāng)所述低壓氣罐內(nèi)壓力超過5MPa時，所述中低壓單向閥打開，向所述中壓氣罐中壓縮空氣；

所述高壓氣罐、所述中壓氣罐通過管道連接，在連接管道中設(shè)有中高壓單向閥，用于控制所述高壓氣罐與所述中壓氣罐之間的通斷，當(dāng)所述中壓氣罐內(nèi)壓力超過10MPa時，所述中高壓單向閥打開，向所述高壓氣罐中壓縮空氣；當(dāng)所述高壓氣罐內(nèi)壓力超過15MPa的時候，所述泄壓閥打開進(jìn)行泄壓。

更進(jìn)一步地，所述行星機(jī)構(gòu)包括發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸、發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪、發(fā)電機(jī)行星輪、發(fā)電機(jī)輸入軸、直流電機(jī)行星輪、直流電機(jī)輸出軸、半圓鍵、壓縮機(jī)輸入軸、壓縮機(jī)行星輪、氣體機(jī)輸出軸、氣體機(jī)行星輪；

所述行星機(jī)構(gòu)以所述發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪為中心輪，所述發(fā)電機(jī)行星輪、所述直流電機(jī)行星輪、所述壓縮機(jī)行星輪和所述氣體機(jī)行星輪分別與所述發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪嚙合連接；

所述行星機(jī)構(gòu)與所述發(fā)動機(jī)的曲軸通過所述發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸連接所述行星機(jī)構(gòu)固定在所述發(fā)動機(jī)上，所述發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪是所述行星機(jī)構(gòu)的中心輪，從而與曲軸共同轉(zhuǎn)動；

所述發(fā)電機(jī)輸入軸與所述發(fā)電機(jī)行星輪通過所述半圓鍵組裝在一起，所述發(fā)電機(jī)與所述行星機(jī)構(gòu)中的所述發(fā)電機(jī)輸入軸連接，第二電磁離合器安裝在所述發(fā)電機(jī)輸入軸與所述發(fā)電機(jī)輸入軸之間，控制著所述發(fā)電機(jī)的輸入軸與所述發(fā)電機(jī)輸入軸同軸轉(zhuǎn)動與停止；

所述直流電機(jī)輸出軸與所述直流電機(jī)行星輪通過所述半圓鍵組裝在一起，所述直流電機(jī)與所述行星機(jī)構(gòu)中所述直流電機(jī)輸出軸連接，第一電磁離合器通過螺栓安裝在所述直流電機(jī)的輸出軸與所述直流電機(jī)輸出軸之間，用于控制所述直流電機(jī)18的輸出軸與所述直流電機(jī)輸出軸同軸轉(zhuǎn)動與停止；

所述壓縮機(jī)輸入軸與所述壓縮機(jī)行星輪通過所述半圓鍵組裝在一起，所述壓縮機(jī)通過螺栓固定在整車上，所述壓縮機(jī)的輸入軸與所述行星機(jī)構(gòu)中壓縮機(jī)輸入軸連接，第三電磁離合器通過螺栓安裝在所述壓縮機(jī)的輸入軸與所述壓縮機(jī)輸入軸之間，用于控制所述壓縮機(jī)的輸入軸與所述壓縮機(jī)輸入軸同軸轉(zhuǎn)動與停止；

所述氣體機(jī)輸出軸與所述氣體機(jī)行星輪通過所述半圓鍵組裝在一起，氣體機(jī)曲軸與所述行星機(jī)構(gòu)中所述氣體機(jī)輸出軸連接，第四電磁離合器通過螺栓安裝在所述氣體機(jī)曲軸與所述氣體機(jī)輸出軸之間，用于控制所述氣體機(jī)曲軸與所述氣體機(jī)輸出軸同軸轉(zhuǎn)動與停止。

更進(jìn)一步地，所述氣體機(jī)上安裝有氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道和壓縮空氣排氣道，在所述氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道內(nèi)靠近所述氣體機(jī)的進(jìn)氣口處安裝有進(jìn)氣道控制閥，用于控制所述氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道內(nèi)高壓縮空氣的通斷，從而控制所述氣體機(jī)的啟動；

在所述壓縮空氣排氣道內(nèi)靠近所述氣體機(jī)的排氣口處安裝有排氣道控制閥，用于控制所述氣體機(jī)內(nèi)的高壓縮空氣轉(zhuǎn)換為機(jī)械能后的乏汽排出所述氣體機(jī)。

更進(jìn)一步地，微控制單元實(shí)時采集電子節(jié)氣門、轉(zhuǎn)速傳感器的信號和所述高壓氣罐、所述中壓氣罐、所述低壓氣罐的壓力信號，從而控制所述泄壓閥、所述高壓氣罐出氣控制閥、所述高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥、所述中高壓單向閥、所述中壓氣罐出氣控制閥、所述中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥、所述中低壓單向閥、低所述壓氣罐補(bǔ)氣控制閥、所述低壓氣罐出氣控制閥、壓縮機(jī)出氣控制閥、所述進(jìn)氣道控制閥、所述排氣道控制閥的斷開與閉合；針對所述發(fā)動機(jī)熱工轉(zhuǎn)化做功的能量、所述蓄電池驅(qū)動所述直流電機(jī)的能量與高壓縮空氣壓縮能量三種能量，并根據(jù)車用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小判斷整車與所述發(fā)動機(jī)的狀態(tài)，并根據(jù)不同狀態(tài)，利用不同的能量進(jìn)行聯(lián)合控制啟動整車。

本發(fā)明還提供一種車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置的控制方法，具體包括以下步驟：

步驟1、通過微控制單元采集電子節(jié)氣門、轉(zhuǎn)速傳感器的實(shí)時信號和高壓氣罐、中壓氣罐、低壓氣罐的壓力信號，判斷整車與發(fā)動機(jī)的狀態(tài)；

步驟2、當(dāng)整車與發(fā)動機(jī)的狀態(tài)為靜止時，通過高壓縮氣體能量帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，啟動整車；

步驟3、當(dāng)發(fā)動機(jī)處于怠速或者低速低負(fù)荷區(qū)控制時，蓄電池為直流電機(jī)供電，直流電機(jī)轉(zhuǎn)動，并帶動發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，啟動整車；

步驟4、當(dāng)發(fā)動機(jī)處于中速中負(fù)荷控制時，啟動發(fā)動機(jī)，驅(qū)動整車，同時發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電及為整車電氣設(shè)備供電；

步驟5、當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高速高負(fù)荷區(qū)時，同時啟動發(fā)動機(jī)與直流電機(jī)，使發(fā)動機(jī)始終工作在中高負(fù)荷區(qū)域。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明根據(jù)車用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小，啟動時采用高壓縮氣體能量通過氣體機(jī)轉(zhuǎn)動啟動整車，降低由于發(fā)動機(jī)冷機(jī)啟動排放污染嚴(yán)重，同時燃油消耗高的問題，提高了車用發(fā)動機(jī)燃油效率；然后直流電機(jī)驅(qū)動發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷驅(qū)動整車，車用發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速時燃油效率較低，排放污染較高，因此可以避開車用發(fā)動機(jī)在低速低負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行；在中速與中負(fù)荷時，發(fā)動機(jī)啟動，驅(qū)動整車，此時發(fā)動機(jī)已經(jīng)充分暖機(jī)，工作在中負(fù)荷區(qū)域，燃燒效率高，燃油消耗率低，發(fā)動機(jī)的效率最高，同時發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電及整車電氣設(shè)備供電；在高負(fù)荷和高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機(jī)與電機(jī)同時啟動，滿足整車扭矩與功率的需求，保持發(fā)動機(jī)始終是工作在中高負(fù)荷區(qū)域，從而減低發(fā)動機(jī)的油耗，減少排放物，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置總圖；

圖2是本發(fā)明中行星機(jī)構(gòu)32結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1-微控制單元，2-泄壓閥，3-高壓氣罐出氣控制閥，4-高壓氣罐，5-高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，6-中高壓單向閥，7-中壓氣罐出氣控制閥，8-中壓氣罐，9-中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，10-中低壓單向閥，11-低壓氣罐，12-低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥，13-低壓氣罐出氣控制閥，14-壓縮機(jī)出氣控制閥，15-蓄電池，16-壓縮機(jī)，17-發(fā)電機(jī)，18-直流電機(jī)，19-第一電磁離合器，20-第二電磁離合器，21-第三電磁離合器，22-第四電磁離合器，23-排氣總管，24-轉(zhuǎn)速傳感器，25-氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道，26-進(jìn)氣道控制閥，27-排氣道控制閥，28-壓縮空氣排氣道，29-氣體機(jī)，30-氣體機(jī)連桿，31-氣體機(jī)曲軸，32-行星機(jī)構(gòu)，32-1-發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸，32-2-發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪，32-3-發(fā)電機(jī)行星輪，32-4-發(fā)電機(jī)輸入軸，32-5-直流電機(jī)行星輪，32-6-直流電機(jī)輸出軸，32-7-半圓鍵，32-8-壓縮機(jī)輸入軸，32-9-壓縮機(jī)行星輪，32-10-氣體機(jī)輸出軸，32-11-氣體機(jī)行星輪，33-發(fā)動機(jī)，34-進(jìn)氣總管，35-電子節(jié)氣門。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本申請的技術(shù)方案，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本申請文件中的上、下、左、右、前和后等方位用語是基于附圖所示的位置關(guān)系而建立的。附圖不同，則相應(yīng)的位置關(guān)系也有可能隨之發(fā)生變化，故不能以此理解為對保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明記載了車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置，如圖1所示，該混合動力輸出裝置包括微控制單元1，泄壓閥2，高壓氣罐出氣控制閥3，高壓氣罐4，高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥5，中高壓單向閥6，中壓氣罐出氣控制閥7，中壓氣罐8，中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥9，中低壓單向閥10，低壓氣罐11，低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥12，低壓氣罐出氣控制閥13，壓縮機(jī)出氣控制閥14，蓄電池15，壓縮機(jī)16，發(fā)電機(jī)17，直流電機(jī)18，第一電磁離合器19，第二電磁離合器20，第三電磁離合器21，第四電磁離合器22，排氣總管23，轉(zhuǎn)速傳感器24，氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25，進(jìn)氣道控制閥26，排氣道控制閥27，壓縮空氣排氣道28，氣體機(jī)29，氣體機(jī)連桿30，氣體機(jī)曲軸31，行星機(jī)構(gòu)32，發(fā)動機(jī)33，進(jìn)氣總管34，電子節(jié)氣門35。

發(fā)動機(jī)33固定在整車上，發(fā)動機(jī)33安裝有排氣總管23和進(jìn)氣總管34，電子節(jié)氣門35安裝在進(jìn)氣總管34內(nèi)。發(fā)動機(jī)33兩側(cè)分別設(shè)有飛輪和曲軸，轉(zhuǎn)速傳感器24安裝在發(fā)動機(jī)33的飛輪側(cè)，用于測量發(fā)動機(jī)33轉(zhuǎn)速，行星機(jī)構(gòu)32固定在發(fā)動機(jī)33上，通過螺栓安裝與發(fā)動機(jī)33的曲軸相連，發(fā)動機(jī)33通過行星機(jī)構(gòu)32分別與壓縮機(jī)16、發(fā)電機(jī)17、直流電機(jī)18和氣體機(jī)29相連。

如圖2所示，行星機(jī)構(gòu)32包括發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1、發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2、發(fā)電機(jī)行星輪32-3、發(fā)電機(jī)輸入軸32-4、直流電機(jī)行星輪32-5、直流電機(jī)輸出軸32-6、半圓鍵32-7、壓縮機(jī)輸入軸32-8、壓縮機(jī)行星輪32-9、氣體機(jī)輸出軸32-10、氣體機(jī)行星輪32-11。行星機(jī)構(gòu)32以發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2為中心輪，發(fā)電機(jī)行星輪32-3、直流電機(jī)行星輪32-5、壓縮機(jī)行星輪32-9和氣體機(jī)行星輪32-11分別與發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2嚙合連接。發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1與發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2中心固定連接，發(fā)電機(jī)輸入軸32-4與發(fā)電機(jī)行星輪32-3中心、直流電機(jī)輸出軸32-6與直流電機(jī)行星輪32-5中心、壓縮機(jī)輸入軸32-8與壓縮機(jī)行星輪32-9中心以及氣體機(jī)輸出軸32-10與氣體機(jī)行星輪32-11中心分別通過半圓鍵32-7連接。

行星機(jī)構(gòu)32與發(fā)動機(jī)33的曲軸通過發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1連接行星機(jī)構(gòu)32固定在發(fā)動機(jī)33上，通過螺栓安裝在發(fā)動機(jī)33的左端，發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2是行星機(jī)構(gòu)32的中心輪，從而與曲軸共同轉(zhuǎn)動；

發(fā)電機(jī)輸入軸32-4與發(fā)電機(jī)行星輪32-3通過半圓鍵32-7組裝在一起，發(fā)電機(jī)17通過螺栓固定在整車上，與行星機(jī)構(gòu)32的中心輪通過發(fā)電機(jī)輸入軸32-4連接，第二電磁離合器20通過螺栓安裝在發(fā)動機(jī)17輸入軸與32-4發(fā)電機(jī)輸入軸之間，控制著發(fā)電機(jī)17的與發(fā)電機(jī)輸入軸32-4同軸轉(zhuǎn)動與停止；

直流電機(jī)輸出軸32-6與直流電機(jī)行星輪32-5通過半圓鍵32-7組裝在一起，直流電機(jī)18通過螺栓固定在整車上，與行星機(jī)構(gòu)32中直流電機(jī)輸出軸32-6連接，第一電磁離合器19通過螺栓安裝在直流電機(jī)18的輸出軸與直流電機(jī)輸出軸32-6之間，用于控制直流電機(jī)18的輸出軸與直流電機(jī)輸出軸32-6同軸轉(zhuǎn)動與停止。

發(fā)電機(jī)17通過螺栓固定在整車上，發(fā)電機(jī)17的輸入軸與行星機(jī)構(gòu)32中發(fā)電機(jī)輸入軸32-4連接，第二電磁離合器20通過螺栓安裝在發(fā)電機(jī)17的輸入軸與發(fā)電機(jī)輸入軸32-4之間，用于控制發(fā)電機(jī)17的輸入軸與發(fā)電機(jī)輸入軸32-4同軸轉(zhuǎn)動與停止。

壓縮機(jī)輸入軸32-8與壓縮機(jī)行星輪32-9通過半圓鍵32-7組裝在一起，壓縮機(jī)16通過螺栓固定在整車上，壓縮機(jī)16的輸入軸與行星機(jī)構(gòu)32中壓縮機(jī)輸入軸32-8連接，第三電磁離合器21通過螺栓安裝在壓縮機(jī)16的輸入軸與壓縮機(jī)輸入軸32-8之間，用于控制壓縮機(jī)16的輸入軸與壓縮機(jī)輸入軸32-8同軸轉(zhuǎn)動與停止

氣體機(jī)輸出軸32-10與氣體機(jī)行星輪32-11通過半圓鍵32-7組裝在一起，氣體機(jī)29通過螺栓固定在整車上，氣體機(jī)29內(nèi)包括活塞、氣體機(jī)連桿30和氣體機(jī)曲軸31，氣體機(jī)連桿30穿過活塞與氣體機(jī)曲軸31連接，氣體機(jī)曲軸31與行星機(jī)構(gòu)32中氣體機(jī)輸出軸32-10連接，第四電磁離合器22通過螺栓安裝在氣體機(jī)曲軸31與氣體機(jī)輸出軸32-10之間，用于控制氣體機(jī)曲軸31與氣體機(jī)輸出軸32-10同軸轉(zhuǎn)動與停止。

氣體機(jī)29上安裝有氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25和壓縮空氣排氣道28，在氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25內(nèi)靠近氣體機(jī)29的進(jìn)氣口處安裝有進(jìn)氣道控制閥26，用于控制氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25內(nèi)高壓縮空氣的通斷，從而控制氣體機(jī)29的啟動。在壓縮空氣排氣道28內(nèi)靠近氣體機(jī)29的排氣口處安裝有排氣道控制閥27，用于控制氣體機(jī)29內(nèi)的高壓縮空氣轉(zhuǎn)換為機(jī)械能后的乏汽排出氣體機(jī)29。

壓縮機(jī)16的出口與低壓氣罐11通過管道連接，在靠近壓縮機(jī)16出口20cm處安裝有壓縮機(jī)出氣控制閥14，用于控制壓縮機(jī)16的壓縮空氣流量。

高壓氣罐4、中壓氣罐8、低壓氣罐11通過螺栓固定在整車上，通過氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25分別與氣體機(jī)29連接。

在低壓氣罐11的左側(cè)安裝有低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥12，當(dāng)?shù)蛪簹夤?1的壓力不足時，可以打開低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥12從外部補(bǔ)充壓縮空氣，低壓氣罐11內(nèi)空氣壓力控制在0≤P1<5MPa。在低壓氣罐11的右側(cè)氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25內(nèi)安裝有低壓氣罐出氣控制閥13。

在中壓氣罐8的左側(cè)安裝有中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥9，當(dāng)中壓氣罐8內(nèi)壓力不足時，可以打開中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥9從外部補(bǔ)充壓縮空氣，中壓氣罐8內(nèi)空氣壓力控制在5≤P1<10MPa。在中壓氣罐8的右側(cè)氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25內(nèi)安裝有中壓氣罐出氣控制閥7。

在高壓氣罐4的左側(cè)安裝有高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥5，當(dāng)高壓氣罐4內(nèi)壓力不足時，可以打開高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥5從外部補(bǔ)充壓縮空氣，高壓氣罐4內(nèi)空氣壓力控制在10≤P1<15MPa。在高壓氣罐4的上側(cè)安裝有泄壓閥2，用于控制高壓氣罐4內(nèi)壓力的大小，當(dāng)超過設(shè)定的壓力時，泄壓閥2自動開啟泄壓。在高壓氣罐4的右側(cè)氣體機(jī)壓縮空氣進(jìn)氣道25內(nèi)安裝有高壓氣罐出氣控制閥3。

中壓氣罐8、低壓氣罐11通過管道連接，在連接管道中設(shè)有中低壓單向閥10，用于控制中壓氣罐8與低壓氣罐11之間的通斷，當(dāng)?shù)蛪簹夤?1內(nèi)壓力超過5MPa時，中低壓單向閥10打開，向中壓氣罐8中壓縮空氣。

高壓氣罐4、中壓氣罐8通過管道連接，在連接管道中設(shè)有中高壓單向閥6，用于控制高壓氣罐4與中壓氣罐8之間的通斷，當(dāng)中壓氣罐8內(nèi)壓力超過10MPa時，中高壓單向閥6打開，向高壓氣罐4中壓縮空氣。當(dāng)高壓氣罐4內(nèi)壓力超過15MPa的時候，泄壓閥2打開進(jìn)行泄壓，起保護(hù)作用。

發(fā)電機(jī)17與蓄電池15通過導(dǎo)線連接，當(dāng)發(fā)電機(jī)17運(yùn)轉(zhuǎn)時，給蓄電池15充電。蓄電池15與直流電機(jī)18通過導(dǎo)線連接，當(dāng)直流電機(jī)18需要工作時，蓄電池15為其提供電能。

泄壓閥2、高壓氣罐出氣控制閥3、高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥5、中高壓單向閥6、中壓氣罐出氣控制閥7、中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥9、中低壓單向閥10、低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥12、低壓氣罐出氣控制閥13、壓縮機(jī)出氣控制閥14、蓄電池15、直流電機(jī)18、第一電磁離合器19、第二電磁離合器20、第三電磁離合器21、第四電磁離合器22、轉(zhuǎn)速傳感器24、進(jìn)氣道控制閥26、排氣道控制閥27、電子節(jié)氣門35與微控制單元1通過導(dǎo)線連接；微控制單元1實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號和高壓氣罐4、中壓氣罐8、低壓氣罐11的壓力信號，從而控制泄壓閥2、高壓氣罐出氣控制閥3、高壓氣罐補(bǔ)氣控制閥5、中高壓單向閥6、中壓氣罐出氣控制閥7、中壓氣罐補(bǔ)氣控制閥9、中低壓單向閥10、低壓氣罐補(bǔ)氣控制閥12、低壓氣罐出氣控制閥13、壓縮機(jī)出氣控制閥14、進(jìn)氣道控制閥26、排氣道控制閥27的斷開與閉合以及第一電磁離合器19、第二電磁離合器20、第三電磁離合器21、第四電磁離合器22的通斷。

針對發(fā)動機(jī)33油燃燒通過熱工轉(zhuǎn)化做功的能量、蓄電池15驅(qū)動直流電機(jī)18的能量與高壓縮空氣壓縮能量三種能量，利用上述裝置根據(jù)車用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的大小判斷整車與發(fā)動機(jī)33的狀態(tài)，然后根據(jù)不同狀態(tài)，利用不同的能量進(jìn)行聯(lián)合控制啟動整車。利用上述裝置實(shí)現(xiàn)車用發(fā)動機(jī)油-電-氣混合動力輸出裝置的控制方法包括如下步驟：

步驟1、通過微控制單元1采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的實(shí)時信號和高壓氣罐4、中壓氣罐8、低壓氣罐11的壓力信號，判斷整車與發(fā)動機(jī)33的狀態(tài)；

步驟2、當(dāng)整車與發(fā)動機(jī)33的狀態(tài)為靜止時，通過高壓縮氣體能量帶動發(fā)動機(jī)33轉(zhuǎn)動，啟動整車；

步驟3、當(dāng)發(fā)動機(jī)33處于怠速或者低速低負(fù)荷區(qū)控制時，蓄電池15為直流電機(jī)18供電，直流電機(jī)18轉(zhuǎn)動，并帶動發(fā)動機(jī)33轉(zhuǎn)動，啟動整車；

步驟4、當(dāng)發(fā)動機(jī)33處于中速中負(fù)荷控制時，啟動發(fā)動機(jī)33，驅(qū)動整車，同時發(fā)動機(jī)33帶動發(fā)電機(jī)17，給蓄電池15充電及為整車電氣設(shè)備供電；

步驟5、當(dāng)發(fā)動機(jī)33處于高速高負(fù)荷區(qū)時，同時啟動發(fā)動機(jī)33與直流電機(jī)18，使發(fā)動機(jī)33始終工作在中高負(fù)荷區(qū)域。

上述控制方法具體情況如下：

啟動控制：在整車處于長時間靜止后，駕駛員啟動發(fā)動機(jī)33開關(guān)時，微控制單元1根據(jù)實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號和高壓氣罐4、中壓氣罐8、低壓氣罐11的壓力信號，判斷整車與發(fā)動機(jī)33的狀態(tài)為靜止。微控制單元1控制高壓氣罐出氣控制閥3和進(jìn)氣道控制閥26打開，第四電磁離合器22接通，第一電磁離合器19、第二電磁離合器20閉合，第三電磁離合器21斷開，此時高壓縮空氣推動氣體機(jī)29活塞下行，活塞推動氣體機(jī)曲軸31旋轉(zhuǎn)，由于氣體機(jī)曲軸31與行星機(jī)構(gòu)32中氣體機(jī)行星輪32-11通過第四電磁離合器22和氣體機(jī)輸出軸32-10連接，第四電磁離合器22接通，因此氣體機(jī)曲軸31與行星機(jī)構(gòu)32中氣體機(jī)行星輪32-11同時旋轉(zhuǎn)，推動行星機(jī)構(gòu)32的發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)動機(jī)33旋轉(zhuǎn)，通過離合器、變速器、傳動軸帶動輪胎轉(zhuǎn)動，從而啟動整車；發(fā)動機(jī)33不點(diǎn)火，也不噴油，靠高壓縮空氣能量啟動，從而避免由于發(fā)動機(jī)33冷機(jī)啟動污染排放物高，燃油消耗高的問題；當(dāng)高壓氣罐4壓力不足時，低壓氣罐11的低壓氣罐出氣控制閥13與高壓氣罐出氣控制閥3同時打開，為氣體機(jī)29提供足夠的高壓縮空氣能量。

當(dāng)整車處于短時間停車，當(dāng)駕駛員重新啟動發(fā)動機(jī)33時，微控制單元1根據(jù)實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號和高壓氣罐4、中壓氣罐8、低壓氣罐11的壓力信號，判斷整車與發(fā)動機(jī)33的狀態(tài)為靜止；微控制單元1控制中壓氣罐出氣控制閥7和進(jìn)氣道控制閥26打開，第四電磁離合器22接通，第一電磁離合器19、第二電磁離合器20、第三電磁離合器21斷開，此時高壓縮空氣推動氣體機(jī)29活塞下行，活塞推動氣體機(jī)曲軸31旋轉(zhuǎn)，由于氣體機(jī)曲軸31與行星機(jī)構(gòu)32中氣體機(jī)行星輪32-11通過第四電磁離合器22和氣體機(jī)輸出軸32-10連接，第四電磁離合器22接通，氣體機(jī)曲軸31與行星機(jī)構(gòu)32中氣體機(jī)行星輪32-11同時旋轉(zhuǎn)，推動行星機(jī)構(gòu)32的發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)動機(jī)33旋轉(zhuǎn)，通過離合器、變速器、傳動軸帶動輪胎轉(zhuǎn)動，從而啟動整車。發(fā)動機(jī)33不點(diǎn)火，也不噴油，靠高壓縮空氣能量啟動，從而避免由于發(fā)動機(jī)33冷機(jī)啟動，降低由于發(fā)動機(jī)33冷機(jī)啟動排放污染嚴(yán)重，同時燃油消耗高的問題，提高了車用發(fā)動機(jī)燃油效率。當(dāng)中壓氣罐8不足時，低壓氣罐11的低壓氣罐出氣控制閥13與中壓氣罐出氣控制閥7同時打開，為氣體機(jī)29提供足夠的高壓縮空氣能量。

怠速或者低速低負(fù)荷區(qū)控制：微控制單元1根據(jù)實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號，判斷發(fā)動機(jī)處于怠速或者低速低負(fù)荷區(qū)控制時，此時微控制單元1控制低壓氣罐出氣控制閥13、中壓氣罐出氣控制閥7、高壓氣罐出氣控制閥3關(guān)閉，同時第一電磁離合器19閉合，第二電磁離合器20、第三電磁離合器21、第四電磁離合器22斷開，此時直流電機(jī)輸出軸32-6與直流電機(jī)行星輪32-5連接；直流電機(jī)18在蓄電池15供電下轉(zhuǎn)動，因此直流電機(jī)輸出軸32-6與直流電機(jī)行星輪32-5同時轉(zhuǎn)動，推動行星機(jī)構(gòu)32的發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2旋轉(zhuǎn)，從而帶動發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)動機(jī)33旋轉(zhuǎn)，通過離合器、變速器、傳動軸帶動輪胎轉(zhuǎn)動，從而保持發(fā)動機(jī)33怠速或者低速低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)33不點(diǎn)火，不噴油，也不靠高壓縮空氣能量運(yùn)轉(zhuǎn)，從而避免由于發(fā)動機(jī)33在怠速或者低速低負(fù)荷區(qū)燃燒效率較低，排放污染高。

中速中負(fù)荷控制：微控制單元1根據(jù)實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號，判斷發(fā)動機(jī)33處于中速中負(fù)荷控制時，在中速與中負(fù)荷區(qū)，發(fā)動機(jī)33啟動，驅(qū)動整車，此時發(fā)動機(jī)33已經(jīng)充分暖機(jī)，工作在中負(fù)荷區(qū)域，燃燒效率高，燃油消耗率低，發(fā)動機(jī)33的效率最高，此時微控制單元1控制低壓氣罐出氣控制閥13、中壓氣罐出氣控制閥7、高壓氣罐出氣控制閥3關(guān)閉，壓縮機(jī)出氣控制閥14打開，同時第二電磁離合器20、第三電磁離合器21閉合，第一電磁離合器19、第四電磁離合器22斷開，此時發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1與發(fā)動機(jī)33曲軸連接，從而帶動行星機(jī)構(gòu)32中發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)行星輪32-3、壓縮機(jī)行星輪32-9轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)輸入軸32-4與壓縮機(jī)輸入軸32-8轉(zhuǎn)動，由于第二電磁離合器20、第三電磁離合器21閉合，從而帶動發(fā)電機(jī)17與壓縮機(jī)16轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電機(jī)17發(fā)電并給蓄電池15充電，壓縮機(jī)16轉(zhuǎn)動，并往低壓氣罐11壓縮空氣。當(dāng)?shù)蛪簹夤?1壓縮超過5MPa時，中低壓單向閥10打開，向中壓氣罐8壓縮空氣；當(dāng)中壓氣罐8超過10MPa時，中高壓單向閥6打開，向高壓氣罐4壓縮空氣；當(dāng)高壓氣罐4超過15MPa時，泄壓閥2打開，開始泄壓，同時微控制單元1控制第三電磁離合器21斷開，壓縮機(jī)16停止工作；而發(fā)動機(jī)33旋轉(zhuǎn)，通過離合器、變速器、傳動軸帶動輪胎轉(zhuǎn)動，從而保持發(fā)動機(jī)33怠速或者低速低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

高速高負(fù)荷區(qū)控制：微控制單元1根據(jù)實(shí)時采集電子節(jié)氣門35、轉(zhuǎn)速傳感器24的信號，判斷發(fā)動機(jī)33處于高速高負(fù)荷區(qū)時，在高速高負(fù)荷區(qū)，為滿足整車扭矩與功率的需求，發(fā)動機(jī)33與直流電機(jī)18需同時啟動。保持發(fā)動機(jī)33始終是工作在中高負(fù)荷區(qū)域，工作在中高負(fù)荷區(qū)域，燃燒效率高，燃油消耗率低，發(fā)動機(jī)33的效率最高。此時：微控制單元1控制低壓氣罐出氣控制閥13、中壓氣罐出氣控制閥7、高壓氣罐出氣控制閥3關(guān)閉，壓縮機(jī)出氣控制閥14打開，同時第一電磁離合器19、第二電磁離合器20、第三電磁離合器21閉合，第四電磁離合器22斷開，此時發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1與發(fā)動機(jī)33曲軸連接，從而帶動行星機(jī)構(gòu)32中發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)行星輪32-3、壓縮機(jī)行星輪32-9轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機(jī)輸入軸32-4與壓縮機(jī)輸入軸32-8轉(zhuǎn)動，由于第二電磁離合器20、第三電磁離合器21閉合，從而帶動發(fā)電機(jī)17與壓縮機(jī)16轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電機(jī)17發(fā)電并給蓄電池15充電，壓縮機(jī)16轉(zhuǎn)動，并往低壓氣罐11壓縮空氣。當(dāng)?shù)蛪簹夤?1內(nèi)壓力超過5MPa時，中低壓單向閥10打開，向中壓氣罐8壓縮空氣。當(dāng)中壓氣罐8超過10MPa時，中高壓單向閥6打開，向高壓氣罐4壓縮空氣。當(dāng)高壓氣罐4超過15MPa時，泄壓閥2打開，開始泄壓，同時微控制單元1控制第三電磁離合器21斷開，壓縮機(jī)16停止工作。由于第一電磁離合器19閉合，直流電機(jī)輸出軸32-6與直流電機(jī)18的輸出軸連接，從而帶動直流電機(jī)行星輪32-5轉(zhuǎn)動，從而帶動行星機(jī)構(gòu)32的發(fā)動機(jī)曲軸太陽輪32-2轉(zhuǎn)動，從而通過發(fā)動機(jī)曲軸輸入軸32-1提高發(fā)動機(jī)33的扭矩，達(dá)到直流電機(jī)18與發(fā)動機(jī)33同時啟動而發(fā)動機(jī)33旋轉(zhuǎn)，通過離合器、變速器、傳動軸帶動輪胎轉(zhuǎn)動，從而保持發(fā)動機(jī)33在中高負(fù)荷下工作，同時滿足整車高功率的需求。

雖然上面結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的原理進(jìn)行了詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的示意性實(shí)現(xiàn)方式的解釋，并非對本發(fā)明包含范圍的限定。實(shí)施例中的細(xì)節(jié)并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術(shù)方案的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均落在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。