汽车空气旋转压缩储能式刹车系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于汽车控制技术领域，涉及一种汽车空气旋转压缩储能式刹车系统。
【背景技术】
[0002]目前有很多汽车、客车都使用气压制动。气压制动优点是制动力矩大、踏板行程较短、操纵轻便、使用可靠。汽车发动机旁边的空气压缩机的作用是产生压缩空气，是动力源。以发动机的动力驱动空气压缩机工作，压缩气体使车轮产生制动。驾驶员只需按不同的制动强度要求，控制踏板的行程，释放出不同程度的压缩空气，便可调整气体压力的大小来获得所需的制动力。但是这样的系统它的缺点是:消耗发动机的动力，一方面不可避免地将能量耗散在摩擦热上，耗损了刹车片，另一方面在制动之后无法将高压气体回收存入储气罐，废、热气体被排入大气，造成能量损失。如果将车子惯性动能通过空气压缩装置存储于储气罐中，则可避免此类问题。
[0003]目前，有一些技术利用多级、多缸、直列式的曲柄连杆储能压缩机，设置于汽车地盘，取动力于变速器旁的传动装置，将刹车时汽车的动能转化成气体压力能储存于储气罐中，完成了能量的有效回收。但是，该方案的不足之处在于压缩机构位置设置不合理，不能够有效刹车，会妨碍变速器的工作，并且会减少传动轴的使用寿命；另一方面由于增添了额外设备，在体积、重量以及复杂度方面会限制汽车体型的设计。
[0004]还有一些技术，在刹车时，通过气动离合器的离合，利用带轮传动，驱动空气压缩机进行空气压缩储能。该方案结构较为清晰简易，然而该项储能功能，反应缓慢，且仅限于长时间滑行等制动力需求不是很大的工况，综合来看经济性能较差。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车空气旋转压缩储能式刹车系统，本系统基于滑片式空气压缩原理和汽车刹车盘原理进行技术改进，将刹车储能装置设计在刹车盘位置，从而实现高效高强度可控且灵敏的刹车储能过程。本系统在刹车过程中可无级调节刹车阻力矩，极大地符合了传统刹车盘的刹车效果，使系统在一般刹车制动情况下能够全程高效回收汽车动能，有效提高了空压储能制动系统的综合性能。
[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种汽车空气旋转压缩储能式刹车系统，所述系统包括:滑片式空气压缩装置，踏板及角位移感应器，电磁离合器，压力反馈变送器，电压比较器，电磁阀门，低压进气器，高压进气器，缓冲箱，储气罐，以及连接气体管道和信号传输线路；
[0008]所述滑片式空气压缩装置，低压进气器，高压进气器，缓冲箱，电磁离合器构成空气压缩机构；
[0009]所述踏板及角位移感应器，电磁离合器，压力反馈变送器，电压比较器，电磁阀门，高压进气器，缓冲箱组成制动强度控制及压力反馈机构；
[0010]所述缓冲箱，储气罐组成能量回收存储机构；
[0011]踏板及角位移感应器经信号传输线路分别连接于电磁离合器和电压比较器，电磁阀门经气体管道连通于高压进气器和缓冲箱之间，高压进气器经信号传输线路连接于压力反馈变送器，压力反馈变送器经信号传输线路连接于电压比较器，滑片式空气压缩装置出气口与缓冲箱以气体管道相连接，缓冲箱经气体管道连接于储气罐。
[0012]本系统需满足一定初始压力要求，初始压力要求为:储气罐内压强 > 缓冲箱内压强 > 高压进气器内压强 > 低压进气器压强。
[0013]所述空气压缩机构由滑片式空气压缩装置，低压进气器，高压进气器，缓冲箱，电磁离合器协作构成。低压进气器的气源为大气，高压进气器的气源为缓冲箱，滑片式空气压缩装置低压进气口连接于低压进气器，其高压进气口连接于高压进气器。假定气压已经初始化，可满足系统运行需求。当汽车启动刹车时，电磁离合器动作，滑片式空气压缩装置与汽车轮轴开始同步转动，滑片空气压缩装置低、高压进气器同时向滑片空气压缩装置低、高压腔注入空气以调节各腔室压力，此初始压力可由汽车所需初始制动力的大小来调整。特别的当所需制动力较大时，可将低压腔内压力降至真空，意即低压进气器输入空气量为零。汽车刹车过程中，其轮轴受到的制动力矩来自三个部分:分隔真空腔与低压腔的滑片受到两侧的气压差，产生逆力矩；分隔低压腔与高压腔的滑片受到两侧的气压差，产生逆力矩；高压腔在体积逐渐缩小的过程中，由于其两侧滑片壁受到来自不同腔室的压力，也相应产生一个逆力矩。随着滑片的旋转，气体最终被驱赶压缩至出气口。
[0014]所述制动强度控制及压力反馈机构由踏板及角位移感应器，电磁离合器，压力反馈变送器，电压比较器，电磁阀门，高压进气器，缓冲箱协作构成。所述角位移感应器功能是感受踏板踩下角度的大小并转换成电信号，传输至电压比较器、电磁离合器以及低、高压进气器。所述压力反馈变送器被安装在高压进气器上，压力反馈变送器将压力信号转换成电信号传输至电压比较器，所述电压比较器输出I或者O信号来控制电磁阀的开闭，以调节高压进气器的压力。
[0015]所述角位移感应器输出给电压比较器的电信号与需求制动强度大小相对应，所述压力反馈变送器输出电信号与当前制动强度大小相对应，所述电压比较强做出电磁阀开闭判断。所述角位移感应器输出给电磁阀和低、高压进气器电信号为I或0，对应于角度为非零度或零时的情况。
[0016]所述电磁离合器具有两端锁定功能，当咬合时，即踏板位移角度为非零进行刹车时，电磁离合器连接汽车轮轴与滑片式空气压缩装置，当断开时，即踏位移板角度为零停止刹车时，电磁离合器则将滑片式空气压缩装置固定，使其保持当前旋转状态，以防止下次刹车时气压紊乱的情况发生。
[0017]所述踏板在角度减小过程中，电磁阀关闭，高压进气器并未关闭，随着高压进气器内高压气体被压入滑片式空气压缩装置，其内压强不断减少，所对应的制动强度大小也随之减小，直至高压进气器关闭。
[0018]所述能量回收存储机构由缓冲箱和储气罐协作构成，所述缓冲箱和储气罐都装有安全阀。高压气体由滑片式空气压缩装置的出气口进入缓冲箱，缓冲箱内气压升高，缓冲箱内气体通过电磁阀再次进入高压进气器，高压气体与低压腔内气体混合后气压略为降低，之后进入高压腔又被重新压缩至更高的气压，在此闭式压缩的循环过程中，循环效果是缓冲箱内压力逐渐升高。当缓冲箱内达到一定压力时，其上通向储气罐的单向阀门开启，高压气体进入储气罐，从而保证缓冲箱内气压不会过度变大。
[0019]所述气体管道上单向阀的安装具体为:安装于储气罐与缓冲箱之间气体管道上，由缓冲箱指向储气罐；安装于缓冲箱与电磁阀之间气体管道上，由缓冲箱指向电磁阀；安装于滑片式空气压缩装置与缓冲箱之间气体管道