一种车辆减震器能量回收利用方法与流程

本发明涉及车辆减震器能量回收的装置,尤其涉及一种利用减震器减振过程压缩空气储存压缩能量，利用不同的减振幅度控制不同的压缩压力，根据发动机的转速与负荷的大小，利用压缩空气的能量驱动涡轮增压器，改善涡轮增压器迟滞现象，从而改善整车起步与加速过程，提高驾驶舒适性与操作性。

背景技术：

物体的振动，广泛定义是运动状态在最大值幅值和最小值幅之间交替随时间的变化的过程。而汽车的振动，是指道路上行驶车辆受到路面状况而产生的冲击力作用在汽车上。道路路面越不平整、车辆整车重量越大、车速越高产生的振动冲击越大。汽车振动的来源主要由以下几个方面产生：汽车以一定的速度运行时，对道路的重力加载产生的冲击；汽车在道路上运行时，车轮和路基相互作用产生的车轮与路基结构的振动；道路的不平顺和车轮的损伤也是系统振动的振源。而汽车的振动主要靠减震器来减振，将道路传来的振动能量耗散掉，降低驾驶室内的振动能量，减轻对驾驶人员的振动感觉，提高车辆的舒适性。而当今的社会面临着能源危机和环境污染，大量的石化燃料被发动机燃机消耗掉，因此怎样提高发动机的效率，降低石油资源的消耗，提高能量的利用率，响应国家节能减排的号召。

技术实现要素：

为利用减震器能量回收与应用问题，本发明提供一种车辆减震器能量回收利用装置与方法。

本发明的技术方案是提供了一种车辆减震器能量回收利用方法，其特征在于：

压缩气体能量控制器通过位置传感器采集减震器主轴导板和减震器下支架的距离以及发动机转速、负荷的信号；

减震器主轴导板与减震器下支架自然状态时的高度为100cm,当位置传感器测量减震器主轴导板与减震器下支架为在大于80cm，而小于100cm时,此时压缩气体能量控制器根据算法控制认为是振幅较小，此时只有高压气缸处于工作状态，此时压缩气体能量控制器控制高压气体控制阀打开，中压气体控制阀和低压气体控制阀关闭，高压腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口向高压气罐充气；

减震器主轴导板与减震器下支架自然状态时的高度为100cm,当位置传感器测量减震器主轴导板与减震器下支架为在大于70cm，而小于80cm时,此时压缩气体能量控制器根据算法控制认为是振幅中等，此时高压气缸和中压气缸处于工作状态，此时压缩气体能量控制器控制高压气体控制阀和中压气体控制阀打开，低压气体控制阀关闭，高压腔内和中压腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口和中压气缸压缩空气出口分别向高压气罐，中压气罐充气；实现减震器能量转换为高压缩空气能量。

减震器主轴导板与减震器下支架自然状态时的高度为100cm,当位置传感器测量减震器主轴导板与减震器下支架为大于60cm，而小于70cm时,此时压缩气体能量控制器根据算法控制认为是振幅较大，此时高压气缸、中压气缸、低压气缸都处于工作状态，此时压缩气体能量控制器控制高压气体控制阀中压气体控制阀低压气体控制阀打开，高压气缸腔内、中压气缸腔内和低压气缸腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口、中压气缸压缩空气出口和低压气缸压缩空气出口分别向高压气罐、中压气罐和低压气罐充气。

本发明的有益效果是：

(1)本发明能够提高压气机在发动机怠速时的转速，从而提高压气机的效率，同时提高了发动机怠速时的进气量，从而提高了发动机燃油喷射，通过热工转化，从而提高发动机低速扭矩，稳定发动机怠速的转速，从而提高了驾驶性与舒适性；

(2)根据减震器在路面与车身之间，通过弹簧的衰减振动能量，本发明设计了一套回收减震器的能量的装置与方法，利用减震器减振过程压缩空气储存压缩能量，利用不同的减振幅度控制不同的压缩压力，同时减轻了路面道路冲击的能量，回收了减震器中的振动冲击能量；根据发动机的转速与负荷的大小，利用压缩空气的能量驱动涡轮增压器，改善涡轮增压器迟滞现象，从而改善整车起步与加速过程，提高驾驶舒适性与操作性。

附图说明

图1是一种车辆减震器能量回收用于驱动蜗轮增压器的装置总图；

图2是中压缸进气口过滤器图；

图3是行星齿轮组图；

图4是高、中、低压气缸自然状态图；

图5是高压气缸工作图；

图6是高压、中压气缸工作图；

图7是高压、中压、低压气缸工作图。

其中：1-减震器主轴，2-减震器上支架，3-减震器弹簧，4-减震器主轴导板，5-高压气缸壁，6-高压缸进气口过滤器，7-高压缸弹簧，8-位置传感器，9-减震器下支架，10-高压气缸活塞，11-中压气缸活塞，12-低压气缸活塞，13-中压缸进气口过滤器，14-中压气缸壁，15-中压气缸弹簧，16-低压缸进气口过滤器，17-低压气缸壁，18-低压气缸弹簧，19-低压气缸压缩空气出口，20-中压气缸压缩空气出口，21-高压气缸压缩空气出口，22-高压气体控制阀，23-中压气体控制阀，24-低压气体控制阀，25-高压气罐，26-中高压进出阀，27-低压气罐，28-中低压进出阀，29-中压气罐，30-低压气罐气体出口阀，31-中压气罐气体出口阀，32-高压气罐气体出口阀，33-低压压气机，34-中压压气机，35-高压压气机，36-压机空气进气口，37-压气机,38-涡轮机排气出口，39-涡轮机，40-涡轮机排气入口，41-压气机空气出口，42-进气歧管，43-高压压气机出口，44-高压压气机进口，45-行星齿轮组，46-发动机，47-排气歧管，48-压缩气体能量控制器；13-1进气导口，13-2大颗粒过滤芯体，13-3微颗粒过滤芯体，13-4水分吸收芯体，13-5出气导口，45-1低压压气机齿轮，45-2低压压气机输出轴，45-3中压压气机齿轮，45-4中压压气机输出轴，45-5半圆键，45-6高压压气机输出轴，45-7高压压气机齿轮，45-8涡轮增压器压气机输入轴，45-9涡轮增压器压气机齿轮；

具体操作方式

以下将结合附图1-7对本发明的技术方案进行详细说明。

附图1-7所示，本发明提供了一种车辆减震器能量回收利用装置，包括：减震器主轴1，减震器上支架2，减震器弹簧3，减震器主轴导板4，高压气缸壁5，高压缸进气口过滤器6，高压缸弹簧7，位置传感器8，减震器下支架9，高压气缸活塞10，中压气缸活塞11，低压气缸活塞12，中压缸进气口过滤器13，中压气缸壁14，中压气缸弹簧15，低压缸进气口过滤器16，低压气缸壁17，低压气缸弹簧18，低压气缸压缩空气出口19，中压气缸压缩空气出口20，高压气缸压缩空气出口21，高压气体控制阀22，中压气体控制阀23，低压气体控制阀24，高压气罐25，中高压进出阀26，低压气罐27，中低压进出阀28，中压气罐29，低压气罐气体出口阀30，中压气罐气体出口阀31，高压气罐气体出口阀32，低压压气机33，中压压气机34，高压压气机35，压机空气进气口36，压气机37,涡轮机排气出口38，涡轮机39，涡轮机排气入口40，压气机空气出口41，进气歧管42，高压压气机出口43，高压压气机进口44，行星齿轮组45，发动机46，排气歧管47，压缩气体能量控制器48；

总装置的减震器主轴1与车辆减震器的活塞杆刚性连接，总装置通过减震器上支架2和减震器下支架9固定在车架上；减震器弹簧安装3在减震器上支架2与减震器主轴导板4之间，且与减震器主轴1同轴安装，减震器弹簧3主要是消除减震器瞬间波动与冲击；减震器主轴导板4、高压气缸壁5、高压缸进气口过滤器6、高压缸弹簧7、高压气缸活塞10组成了高压气缸腔；高压缸进气口过滤器6安装在高压气缸壁5上，高压缸弹簧7安装在减震器主轴导板4与减震器下支架9之间，且与高压气缸壁5同轴安装；高压气缸活塞10安装在减震器主轴4下端，高压气缸活塞10与高压气缸壁5紧密贴合，防止压缩空气渗出，靠减震器主轴1来推动高压气缸活塞10的上下移动，且从而压缩空气，提高高压气缸的空气压力；压缩的空气通过高压气缸压缩空气出口21压出，附图5所示；

位置传感器8通过螺纹孔安装在减震器下支架9上，用于检测减震器主轴导板4与减震器下支架9之间的距离，判断高压气缸、中压气缸、低压气缸的工作状态，附图4所示；

中压气缸活塞11、中压缸进气口过滤器13，中压气缸壁14，中压气缸弹簧15组成了中压气缸；中压气缸活塞11紧密安装在高压气缸活塞10内，防止压缩空气渗出，且同轴安装；中压气缸弹簧15安装在中压气缸活塞11的下端，且安装在中压气缸内，推动中压气缸活塞11复原；靠减震器主轴1下端推动中压气缸活塞11的上下移动，且从而压缩空气，提高高压气缸的空气压力；压缩的空气通过中压气缸压缩空气出口20压出；附图6所示

高压缸进气口过滤器6、中压缸进气口过滤器13、低压缸进气口过滤器16具有相同的结构，如图2所示，该实施例以中压缸进气口过滤器13为例，其中中压缸进气口过滤器13包括进气导口13-1，大颗粒过滤芯体13-2，微颗粒过滤芯体13-3，水分吸收芯体13-4，出气导口13-5；进气导口13-1，大颗粒过滤芯体13-2，微颗粒过滤芯体13-3，水分吸收芯体13-4，出气导口13-5组成了中压缸进气口过滤器13；通过进气导口13-1与出气导口13-5安装固定在中压气缸壁14上；用于除去空气中的大颗粒、微颗粒、水蒸气，防止缸壁受到磨损，造成气缸密闭降低，压缩效能降低；

低压气缸活塞12、低压缸进气口过滤器16，低压气缸壁17，低压气缸弹簧18组成了低压气缸；低压气缸活塞12紧密安装在中压气缸活塞内，且同轴安装；中压气缸弹簧18安装在中压气缸活塞12的下端，且安装在低压气缸内，推动中压气缸活塞12复原；靠减震器主轴1下端推动低压气缸活塞12的上下移动，且从而压缩空气，提高高压气缸的空气压力；压缩的空气通过中压气缸压缩空气出口19压出，附图7所示；

高压气缸通过高压气缸压缩空气出口21与高压气罐25连接，采用高强度管道连接，在靠近高压气罐25的附近安装高压气体控制阀22，控制高压气缸与高压气罐25的通断；高压气罐25通过高强度管道与高压压气机35连接，在靠近高压气罐25附近安装高压气罐气体出口阀32，控制高压缩空气的通断；中压气缸通过中压气缸压缩空气出口20与中压气罐29连接，采用高强度管道连接，在靠近中压气罐29的附近安装中压气体控制阀23，控制中压气缸与中压气罐29的通断；中压气罐29通过高强度管道与中压压气机34连接，在靠近中压气罐29附近安装中压气罐气体出口阀31，控制高压缩空气的通断；高压气罐25与中压气罐29通过高强度管道连接，管道中安装中高压进出阀26；当中压气罐29的压力高于高压气罐25时，26中高压进出阀打开，中压气罐29向高压气罐25补气；当中压气罐29的压力降至设定压力时，高压气罐25向中压气罐29补气；

低压气缸通过低压气缸压缩空气出口19与低压气罐27连接，采用高强度管道连接，在靠近低压气罐27的附近安装低压气体控制阀24，控制低压气缸与低压气罐27的通断；低压气罐27通过高强度管道与低压压气机33连接，在靠近低压气罐27附近安装低压气罐气体出口阀30，控制高压缩空气的通断；低压气罐27与中压气罐29通过高强度管道连接，管道中安装中低压进出阀28；低压气罐27与中压气罐29通过高强度管道连接，在管道中间安装中低压进出阀28，控制低压气罐27与中压气罐29的通断，当低压气罐27的压力高于中压气罐29时，中低压进出阀28打开，低压气罐27向中压气罐29补气；当低压气罐27的压力降至设定压力时，中压气罐29向低压气罐27补气；

行星齿轮组45包括，低压压气机齿轮45-1，低压压气机输出轴45-2，中压压气机齿轮45-3，中压压气机输出轴45-4，半圆键45-5，高压压气机齿轮45-6，高压压气机输出轴45-6，涡轮增压器压气机输入轴45-8，涡轮增压器压气机齿轮45-9。

其中：高压压气机35通过高压压气机输出轴45-6与行星齿轮组45连接；中压压气机34通过中压压气机输出轴45-4与行星齿轮组45连接；低压压气机33通过低压压气机输出轴45-2与行星齿轮组45连接；靠半圆键传递动力45-5；

低压压气机齿轮45-1通过半圆键45-5与低压压气机输出轴45-2连接；中压压气机齿轮45-3通过半圆键45-5与中压压气机输出轴45-4连接；高压压气机齿轮45-6通过半圆键45-5与高压压气机输出轴45-6连接；涡轮增压器压气机输入轴45-8通过半圆键45-5与涡轮增压器压气机齿轮45-9连接，低压压气机齿轮45-1、中压压气机齿轮45-3、高压压气机齿轮45-6和涡轮增压器压气机齿轮45-9组成了行星齿轮组45，涡轮增压器压气机输入轴45-8与涡轮增压器的压气机37连接；压气机与进气歧管42通过管道连接；涡轮机39通过管道与排气歧管47连接；

高压气体控制阀22，中压气体控制阀23，低压气体控制阀24，低压气罐气体出口阀30，中压气罐气体出口阀31，高压气罐气体出口阀32与压缩气体能量控制器48连接，根据位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷来控制高压气体控制阀22，中压气体控制阀23，低压气体控制阀24，低压气罐气体出口阀30，中压气罐气体出口阀31，高压气罐气体出口阀的通断32。

本发明所述的减震器能量转换为压缩空气压力能的方法：

附图4是高压气缸、中压气缸、低压气缸处于自然状态时；各气缸处于充气状态，此时的压力与大气压强相同；压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：

当道路传递上来的振幅较小时，此时只有高压气缸处于工作状态，附图5所示；此时压缩气体能量控制器48控制高压气体控制阀22打开，中压气体控制阀23和低压气体控制阀24关闭，高压腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口21向高压气罐25充气；实现减震器能量转换为高压缩空气能量。

压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：当道路传递上来的振幅中等时，此时高压气缸和中压气缸处于工作状态，附图6所示；此时压缩气体能量控制器48控制高压气体控制阀22和中压气体控制阀23打开，低压气体控制阀24关闭，高压腔内和中压腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口21和中压气缸压缩空气出口20分别向高压气罐25，中压气罐29充气；实现减震器能量转换为高压缩空气能量。

压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：当道路传递上来的振幅较大时，此时高压气缸、中压气缸、低压气缸都处于工作状态，附图7所示；此时压缩气体能量控制器48控制高压气体控制阀22中压气体控制阀23低压气体控制阀24打开，高压腔内、中压腔内和低压腔内的高压空气通过高压气缸压缩空气出口21、中压气缸压缩空气出口20和中压气缸压缩空气出口20分别向高压气罐25、中压气罐29和低压气罐27充气；实现减震器能量转换为高压缩空气能量。

高压缩空气能量驱动蜗轮增压器的利用原理：

附图3所示，低压压气机齿轮45-1通过半圆键45-5与低压压气机输出轴45-2连接；中压压气机齿轮45-3通过半圆键45-5与中压压气机输出轴45-4连接；高压压气机齿轮45-6通过半圆键45-5与高压压气机输出轴45-6连接；涡轮增压器压气机输入轴45-8通过半圆键45-5与涡轮增压器压气机齿轮45-9连接，低压压气机齿轮45-1、中压压气机齿轮45-3、高压压气机齿轮45-7和涡轮增压器压气机齿轮45-9组成了行星齿轮组45，涡轮增压器压气机输入轴45-8与涡轮增压器的压气机37连接；

压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：当发动机处于刚启动或者加速时，需要涡轮增压器快速启动，减小迟滞现象；此时压缩气体能量控制器48打开高压气罐气体出口阀32，高压缩空气能驱动高压压气机35，高压压气机35又与高压压气机输出轴45-6连接，从而高压压气机齿轮45-7带动由低压压气机齿轮45-1、中压压气机齿轮45-3、高压压气机齿轮45-7和涡轮增压器压气机齿轮45-9组成了行星齿轮组45，从而带动涡轮增压器压气机37转动，大大提高了压气机37的转速，从而提高了进气量，发动机46根据进气量喷射大量的燃油，通过热工转化，从而大大提高了发动机46的扭矩，加速发动机46的启动与加速，提高了驾驶性与舒适性。

压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：当发动机处于中低速，中低负荷时，需要涡轮增压器保持稳定；此时压缩气体能量控制器48打开中压气罐气体出口阀31，中压缩空气能驱动中压压气机34，中压压气机34又与中压压气机输出轴45-4连接，从而中压压气机齿轮45-3带动由低压压气机齿轮45-1、中压压气机齿轮45-3、高压压气机齿轮45-7和涡轮增压器压气机齿轮45-9组成了行星齿轮组45，从而带动涡轮增压器压气机37转动，稳定压气机37的转速，从而稳定进气量，发动机46根据进气量喷射稳定燃油喷射，通过热工转化，从而大大稳定发动机46的扭矩，稳定发动机46的转速，从而提高了驾驶性与舒适性。

压缩气体能量控制器48通过位置传感器8采集减震器主轴导板4和减震器下支架9的距离以及发动机转速、负荷的信号：当发动机处于怠速时，涡轮增压器处于转速低区域，此时的压气机效率低，为提高压气机转速，提高压气机的效率；此时压缩气体能量控制器48打开低压气罐气体出口阀30，低压缩空气能驱动低压压气机33，低压压气机33又与低压压气机输出轴45-2连接，从而低压压气机齿轮45-1带动由低压压气机齿轮45-1、中压压气机齿轮45-3、高压压气机齿轮45-7和涡轮增压器压气机齿轮45-9组成了行星齿轮组45，从而带动涡轮增压器压气机37转动，提高压气机37在发动机怠速时的转速，从而提高压气机37的效率，同时提高了发动机怠速时的进气量，从而提高了发动机46燃油喷射，通过热工转化，从而提高发动机46低速扭矩，稳定发动机46怠速的转速，从而提高了驾驶性与舒适性。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。