专利名称：一种汽车起停装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机液混合驱动技术领域，尤其涉及一种汽车起停装置。
背景技术：
随着全球能源危机和环境恶化问题的日益显现，对发动机的节能和环保性能的要求也不断提高。车辆起停装置可以在车辆短暂停车时自动停止发动机工作，当车辆再次起动时，利用起停装置将发动机直接高转速起动，省去车辆怠速工况，从而节省燃油，降低排放。根据起停装置的特点可知，起停装置尤其适用于大城市的公共交通车辆，如公交车、出租车等频繁起动与停车的工况，在城市路况中，由于人口和车辆集中，造成城市车辆运行工况长时间处于恶劣的怠速小负荷工况，特别是对于公共交通车辆，如公交车和出租车最为典型，在城市路况中，长时间处于低车速、高油耗、高排放等严重恶劣工况，对于公交车辆来说停靠站点多，站与站之间距离短，加之车速低、交通道口多等特点导致公交车辆的起步-停车工况十分频繁，这种特殊工况导致发动机产生的动力绝大部分在制动过程中以热能的形式耗散掉，而长时间的频繁停车工况使发动机长时间处于怠速运行状态，而该工况运行的发动机不仅油耗高，而且排放差。鉴于上述车辆运行工况考虑，近年来提出了汽车怠速停止和起动系统。目前，车辆起停装置有3种技术方案最普遍的是采用独立的起动机和发电机，并且带有起动电机来提供发动机起动时所需要的功率；第二种技术方案是采用集成的起动机-发电机系统，为发动机起动提供较大功率的起动转速；第三种技术方案是智能怠速停止系统，该系统通过燃烧产生的能量来重新启动发动机。但是，目前的起停装置存在不能与自动变速箱兼容、不能与大功率柴油机匹配等若干技术难题，进而抑制了上述几种起停方案的进一步推广应用。
实用新型内容本实用新型的目的在于提出一种汽车起停装置，能够实现车辆在起停频繁的城市工况时发动机的无怠速运行，改善车辆运行工况，达到节能减排的目的。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种汽车起停装置，包括发动机、液压马达、皮带轮、离合器和液压自由活塞发动机，液压马达和皮带轮通过支架与发动机固定在一起，皮带轮与发动机前端皮带轮位于同一水平面，皮带轮和发动机前端皮带轮之间通过皮带进行动力传输，液压马达的输出轴与皮带轮之间通过离合器连接，液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口通过高压软管连接，液压马达的低压油入口与油箱相连，液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱相连。还包括出油单向阀和进油单向阀，出油单向阀串联在液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管上，进油单向阀串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路上。[0008]还包括高压蓄能器，高压蓄能器接入到液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管。还包括低压蓄能器，低压蓄能器接入到进油单向阀串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路。液压马达是液压泵马达。采用了本实用新型的技术方案，不仅能够实现车辆在起停频繁的城市工况时发动机的无怠速运行，改善车辆运行工况，达到节能减排的目的，而且，配合液压蓄能器可以实现车辆的制动能回收，从而提高车辆能量利用率，进一步实现节能要求。
图1是本实用新型具体实施方式
中汽车起停装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。本实用新型技术方案的基本思想是将单缸小功率液压自由活塞发动机并联于车辆动力系统中，作为车辆起停的动力源，构成车辆起停装置。当车辆短暂停车时，如公交车进站、出租车上下客人、以及等待红绿灯时，将车辆发动机关闭，当车辆重新起步时，利用液压自由活塞发动机取代原来的起动电机作为车辆发动机的起动的动力源将车辆发动机以较高转速起动，进而快速实现车辆的再次起步，液压自由活塞发动机不存在怠速工况，始终工作在良好工况，可以实现车辆低排放起步，从而节省燃油，降低排放，配合液压蓄能器的使用还可以实现车辆制动能的回收。图1是本实用新型具体实施方式
中汽车起停装置的结构示意图。如图1所示，发动机4、变速箱5、驱动桥7及车轮6是车辆原有动力传动系统，不做任何变化。液压马达11 和皮带轮9通过支架与发动机固定在一起，皮带轮9和发动机前端皮带轮3布置于同一水平面，保证皮带传输的可靠性，皮带轮9和发动机前端皮带轮3之间通过皮带8进行动力传输，液压马达11的输出轴与皮带轮9之间通过离合器10连接。液压马达11的高压油入口 P与液压自由活塞发动机1的高压液压油输出口 A用高压软管连接，出油单向阀15串联在液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管上，出油单向阀完成液压自由活塞发动机的排油功能，高压蓄能器2接入到液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管，高压蓄能器用以稳定液压自由活塞发动机输出高压油压力。液压马达11的低压油入口 T与油箱12相连，液压自由活塞发动机1的低压吸油口 B也与油箱12相连，进油单向阀14串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路上，进油单向阀完成液压自由活塞发动机的吸油功能，低压蓄能器13接入到进油单向阀串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路，低压蓄能器用以防止液压自由活塞发动机低压油吸空。液压自由活塞发动机1将油箱12中的低压油通过进油单向阀14吸入，通过液压自由活塞发动机将低压油转化为高压油通过出油单向阀15输出，高压油驱动液压马达11 旋转，液压马达11通过离合器10带动皮带轮9旋转，将动力通过皮带8传给发动机前端皮带轮3。其中，为了实现制动能回收，液压马达采用液压泵马达系统，即可以实现液压泵和液压马达切换功能，当作为液压马达使用时，为车辆发动机提供起动动力；当作为液压泵使用时，是将发动机的动力通过皮带轮带动液压泵旋转，液压泵将低压油加压后储存于高压蓄能器，实现能量回收。该起停装置工作过程为当车辆由于某种情况需要短暂停止时，如城市工况中的等待红灯工况、公共交通进站停车工况等等。此时，车辆发动机4熄火，停止工作，当车辆再次起步时，利用高压蓄能器2中的高压油驱动液压马达11旋转，带动皮带轮9旋转，通过皮带8将动力传递到发动机前端皮带轮3，由于发动机前端皮带轮3与发动机4的曲轴相连， 发动机前端皮带轮的高速旋转拖动发动机以较高转速起动，进而推动车辆起步，进入正常行驶工况。当发动机正常起动后离合器10分离，将液压马达11的动力与发动机前端皮带轮3切断，在此过程中液压自由活塞发动机1的作用是为高压蓄能器2提供足够的高压液压油，以保证液压蓄能器为起-停装置提供足够的能量，由于液压自由活塞发动机不存在低速低负荷工况，即始终工作在良好工况点，同时，通过液压泵马达11的能量回收也可以将一部分能量回收至高压蓄能器2。下面描述不同工况时的工作动力流向如下1)发动机起动时。发动机初始起动时，利用发动机所带的常规起动系统进行启动 将点火钥匙转动到起动位置，利用蓄电池的能量将起动电机接通，起动发动机。2)车辆正常行驶时。车辆正常行驶时，离合器10分离，液压马达11的输出动力与皮带轮9切断，发动机4、变速箱5、驱动桥7以及车轮6等按照传统车辆动力传动方式进行工作。3)制动能回收时。当车辆减速制动时，离合器10结合，发动机前端皮带轮3通过皮带8和皮带轮9将动力传至液压泵马达11，调整液压泵马达11使其工作在液压泵状态， 通过皮带轮带动液压泵将低压油加压后储存在高压蓄能器2，实现制动能量回收。4)怠速停车时。车辆遇到需要短暂停车时，将发动机熄灭，车辆辅助系统切换到液压自由活塞发动机驱动方式，即通过液压马达端皮带轮9输出动力通过皮带驱动空压机等装置，保证发动机停止工作期间车辆辅助系统能够正常工作。5)液压自由活塞发动机工作时。液压自由活塞发动机是否起动与高压蓄能器2中的液压能量相关，当高压蓄能器2中的压力低于设定值时，液压自由活塞发动机随即起动， 为高压蓄能器补充高压液压油，保证高压蓄能器2中维持设定液压压力，当液压蓄能器2能量足够时，液压自由活塞发动机处于停止工作状态。6)当车辆需要再次起动时，即司机给出启动指令后，这时液压泵马达11被调整为液压马达工况，高压蓄能器2中的高压油驱动液压马达旋转，通过皮带轮9、皮带8及发动机前端皮带轮3将扭矩传至发动机4，拖动发动机4高速起动，使发动机4快速进入工作状态。本具体实施方式
的起停装置实现了车辆零怠速工况行使，同时，可以实现车辆能量回收，有效地减少了车辆的油耗，减少了车辆排放，可以有效地解决车辆在起-停频繁的道路工况行驶时的排放恶化、油耗高等恶劣工况，尤其适用于城市公共交通车辆。与目前市场上出现的几种车辆起停装置相比，本具体实施方式
的起停装置由于采用液压自由活塞发
5动机作为独立动力源，利用液压作为驱动介质，具有如下优势1)液压驱动具有很高的功率密度，作为车辆发动机起动动力与传统电动机起动具有明显优势。2)采用液压作为动力传输介质，实现了柔性布置，可以灵活利用车辆上的无效空间进行布置，不管是对现有车辆进行改造还是新产品开发都具有可行性。 3)液压驱动的高功率密度特性保证了车辆发动机的高转速起动，彻底消除了发动机怠速工况。4)在车辆发动机停止运行期间，车辆辅助系统可以通过液压能源驱动，如车辆空调、车辆变速箱用液压力等在发动机停止运行期间利用液压自由活塞发动机的液压能量驱动，保证了车辆的乘坐舒适性和自动变速器与起-停装置的兼容性。克服了传统起-停装置在发动机停止运行期间辅助系统不能工作的弊端和难以与自动变速器兼容等缺陷。5)可以通过调整液压自由活塞发动机的工作频率很容易实现与不同功率的发动机匹配，克服了传统起-停装置难以匹配大功率柴油发动机的弊端。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种汽车起停装置，其特征在于，包括发动机、液压马达、皮带轮、离合器和液压自由活塞发动机，液压马达和皮带轮通过支架与发动机固定在一起，皮带轮与发动机前端皮带轮位于同一水平面，皮带轮和发动机前端皮带轮之间通过皮带进行动力传输，液压马达的输出轴与皮带轮之间通过离合器连接，液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口通过高压软管连接，液压马达的低压油入口与油箱相连，液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱相连。
2.根据权利要求1所述的一种汽车起停装置，其特征在于，还包括出油单向阀和进油单向阀，出油单向阀串联在液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管上，进油单向阀串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路上。
3.根据权利要求1所述的一种汽车起停装置，其特征在于，还包括高压蓄能器，高压蓄能器接入到液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口之间的高压软管。
4.根据权利要求1所述的一种汽车起停装置，其特征在于，还包括低压蓄能器，低压蓄能器接入到进油单向阀串联在液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱之间的管路。
5.根据权利要求1所述的一种汽车起停装置，其特征在于，液压马达是液压泵马达。
专利摘要本实用新型公开了一种汽车起停装置，包括发动机、液压马达、皮带轮、离合器和液压自由活塞发动机，液压马达和皮带轮通过支架与发动机固定在一起，皮带轮与发动机前端皮带轮位于同一水平面，皮带轮和发动机前端皮带轮之间通过皮带进行动力传输，液压马达的输出轴与皮带轮之间通过离合器连接，液压马达的高压油入口与液压自由活塞发动机的高压液压油输出口通过高压软管连接，液压马达的低压油入口与油箱相连，液压自由活塞发动机的低压吸油口与油箱相连。采用了本实用新型的技术方案，能够实现车辆在起停频繁的城市工况时发动机的无怠速运行，改善车辆运行工况，达到节能减排的目的。
文档编号B60K6/12GK201970843SQ20112007684
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者张付军, 赵振峰, 赵长禄, 郭峰, 黄英 申请人:北京理工大学