專利名稱：空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系統(tǒng)，尤其涉及一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)在運(yùn)行區(qū)間內(nèi)，各工況點(diǎn)的熱效率及機(jī)械效率存在明顯差異，表現(xiàn)為在若干低速高負(fù)荷工況，燃油消耗率最低，而其他工況尤其是低速低負(fù)荷工況，燃油消耗率很高。由于內(nèi)燃機(jī)僅在較少的高負(fù)荷工況點(diǎn)才能獲得較佳的燃油經(jīng)濟(jì)性，而日常生活中，以內(nèi)燃機(jī)為主動(dòng)力源的機(jī)動(dòng)車輛最經(jīng)常運(yùn)行在低負(fù)荷或怠速工況，亦即其內(nèi)燃機(jī)最經(jīng)常工作在燃油消耗率很高的低速低負(fù)荷工況，且頻繁起動(dòng)，因而綜合油耗高。針對(duì)于此出現(xiàn)一種技術(shù)思路，即使內(nèi)燃機(jī)一般多工作在最佳經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)，通過一種儲(chǔ)能媒介、與之對(duì)應(yīng)的蓄能器和釋能做功設(shè)備，將發(fā)動(dòng)機(jī)富余的能量吸收儲(chǔ)存，用于在低工況時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛，從而利用發(fā)動(dòng)機(jī)高低工況的燃油效率的差值來(lái)獲得節(jié)油的效果?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)根據(jù)釋能做功設(shè)備與內(nèi)燃機(jī)至車輛驅(qū)動(dòng)的功率流動(dòng)方向，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。內(nèi)燃機(jī)為釋能做功設(shè)備提供能源，然后由釋能做功設(shè)備單獨(dú)做功驅(qū)動(dòng)車輛的叫串聯(lián)式。釋能做功設(shè)備由蓄能器供能，與內(nèi)燃機(jī)同時(shí)做功，并通過傳動(dòng)設(shè)備共同驅(qū)動(dòng)車輛的叫并聯(lián)式。同時(shí)具有串聯(lián)式和并聯(lián)式特性的叫混聯(lián)式。目前儲(chǔ)能媒介主要以電力為主，以電池作為蓄能器。其缺陷在于電池價(jià)格高昂， 且電池蓄能效率隨充放電周期下降明顯，從而影響節(jié)油效果，需整體更換，故維修保養(yǎng)成本高。此外，電池制造和回收是個(gè)高污染過程，不利于環(huán)保。不正確的充電過程還可能導(dǎo)致電池爆炸。有方案采用飛輪來(lái)替代電池的蓄能器功能，由于飛輪轉(zhuǎn)速必須極高，目前技術(shù)尚不成熟，批量生產(chǎn)困難。有以液壓油作為儲(chǔ)能媒介的液力混合動(dòng)力方案。其缺陷在于液壓蓄能密度仍然不高，高壓液壓系統(tǒng)零部件要求配合精密，尤其是液壓驅(qū)動(dòng)裝置一般為葉輪，故維修保養(yǎng)制造成本高昂，且重量大。以壓縮空氣作為儲(chǔ)能媒介，以空氣瓶作為蓄能器是另一種方案，即空氣混合動(dòng)力。 空氣無(wú)成本，無(wú)污染，空氣壓縮系統(tǒng)技術(shù)成熟，成本低廉，且蓄能密度較好。但是目前空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)利用壓縮空氣膨脹做功來(lái)推動(dòng)活塞存在技術(shù)障礙，即空氣瓶?jī)?chǔ)存的壓縮空氣為常溫，壓縮空氣充分膨脹后溫度極低，甚至達(dá)到攝氏零下幾十度，存在冰堵、低溫潤(rùn)滑、低溫材料等眾多技術(shù)困難。若壓縮空氣僅做推動(dòng)功，雖然不再有低溫問題，但流動(dòng)損失大，能量利用效率太低。因此，目前空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)僅集中于低壓的、部分回收利用剎車能為主，節(jié)油潛力不大。因此，迫切需要提供改進(jìn)以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的以上問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其成本低廉并且燃油經(jīng)濟(jì)性佳。為達(dá)成上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括主驅(qū)動(dòng)機(jī)，其具有主動(dòng)力軸；壓縮空氣儲(chǔ)存裝置，其用于儲(chǔ)存和供應(yīng)壓縮空氣；空氣復(fù)合模式機(jī)，其包括輔助動(dòng)力軸、進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有動(dòng)力機(jī)工作模式和壓氣機(jī)工作模式兩種模式，并且兩種模式可以相互切換，當(dāng)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，從所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出壓縮空氣，所述壓縮空氣通過所述進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入以驅(qū)動(dòng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過所述輔助動(dòng)力軸對(duì)外做功；當(dāng)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，通過所述進(jìn)氣系統(tǒng)引入空氣，所述輔助動(dòng)力軸被外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)對(duì)被引入的空氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣通過所述排氣系統(tǒng)輸出到所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存；及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其分別與所述主動(dòng)力軸、所述輔助動(dòng)力軸以及用出輸出驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力輸出軸關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出的壓縮空氣在進(jìn)入所述空氣復(fù)合模式機(jī)之前經(jīng)過加熱升溫。優(yōu)選地，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括熱交換器，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，所述壓縮空氣通過與所述熱交換器進(jìn)行熱交換而被從所述內(nèi)燃機(jī)的排氣或冷卻液獲得的熱量加熱。優(yōu)選地，所述空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括與所述內(nèi)燃機(jī)相耦接的余熱儲(chǔ)存裝置，用以儲(chǔ)存所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的排氣或冷卻液的熱能。優(yōu)選地，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣來(lái)源可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置的壓縮空氣之間切換，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與大氣連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通。優(yōu)選地，所述排氣系統(tǒng)的排氣去向可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置之間切換， 當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與大氣連通。優(yōu)選地，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)通過所述主動(dòng)力軸輸出動(dòng)力，所述主動(dòng)力軸輸出的動(dòng)力通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到所述輔助動(dòng)力軸形成所述外部動(dòng)力。優(yōu)選地，當(dāng)剎車時(shí)，前進(jìn)能量經(jīng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給所述空氣復(fù)合模式機(jī)，從而所述空氣復(fù)合模式機(jī)以壓氣機(jī)模式運(yùn)行，進(jìn)行空氣壓縮，并將壓縮空氣輸送到所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存。優(yōu)選地，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括電子管理系統(tǒng)，用于根據(jù)工況、環(huán)境和系統(tǒng)變量變化來(lái)控制管理空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。優(yōu)選地，所述空氣復(fù)合模式機(jī)的主體為往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式或者轉(zhuǎn)子活塞式的空氣壓縮機(jī)。優(yōu)選地，所述進(jìn)氣系統(tǒng)具有菌形進(jìn)氣門，所述排氣系統(tǒng)具有菌形排氣門。優(yōu)選地，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有至少一根驅(qū)動(dòng)氣門的凸輪軸，所述凸輪軸由輔助動(dòng)力軸通過傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選地，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)包括離合器組件，所述離合器組件分別控制所述主動(dòng)力軸、所述輔助動(dòng)力軸及所述動(dòng)力輸出軸與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的動(dòng)力耦合或分離，所述離合器組件采用摩擦力耦合或者液力耦合。優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機(jī)以點(diǎn)燃燃燒模式工作；或以壓燃燃燒模式工作；或以點(diǎn)燃燃燒和壓燃燃燒兩種模式組合所得的復(fù)合燃燒模式工作。優(yōu)選地，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)以自然吸氣狀態(tài)運(yùn)行；或者以自帶增壓裝置增壓運(yùn)行；或者從所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置引入減壓調(diào)溫至合適壓力溫度的壓力空氣， 以增壓狀態(tài)運(yùn)行。優(yōu)選地，所述內(nèi)燃機(jī)為渦輪增壓汽油機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)的主動(dòng)力軸為汽油機(jī)曲軸。優(yōu)選地，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為行星齒輪機(jī)構(gòu)，其包括太陽(yáng)齒輪、行星齒輪、行星齒輪托架和齒圈。優(yōu)選地，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)與基于齒輪傳動(dòng)的、或基于鏈傳動(dòng)的、或基于帶傳動(dòng)的、或基于其他機(jī)械傳動(dòng)形式傳動(dòng)的、或基于多種機(jī)械傳動(dòng)形式的組合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。優(yōu)選地，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括主減速器，其中，所述太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與主減速器輸入軸關(guān)聯(lián)，所述行星齒輪托架與太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同心的旋轉(zhuǎn)軸與汽油機(jī)曲軸關(guān)聯(lián)，所述齒圈的旋轉(zhuǎn)軸通過一級(jí)齒輪變速，與所述空氣復(fù)合模式機(jī)的輔助動(dòng)力軸關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，所述離合器組件分別可使汽油機(jī)曲軸與行星齒輪托架的旋轉(zhuǎn)軸離合、使主減速器輸入軸與太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸離合、使所述空氣復(fù)合模式機(jī)與齒圈的旋轉(zhuǎn)軸離合、 以及使齒圈的旋轉(zhuǎn)軸與行星齒輪托架的旋轉(zhuǎn)軸離合。優(yōu)選地，當(dāng)所述齒圈與所述行星齒輪托架接排耦合后，所述行星齒輪托架、所述齒圈及所述太陽(yáng)齒輪三者鎖定，相對(duì)轉(zhuǎn)速為0 ；當(dāng)所述齒圈與所述行星齒輪托架脫排后，所述行星齒輪托架、所述齒圈及所述太陽(yáng)齒輪三者解鎖，從而產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有至少兩個(gè)缸，在至少一個(gè)缸工作在動(dòng)力機(jī)模式的同時(shí)，另有至少一個(gè)缸可工作在壓氣機(jī)模式。本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)增設(shè)一臺(tái)輔助的空氣復(fù)合模式機(jī)，空氣復(fù)合模式機(jī)具有動(dòng)力機(jī)和壓氣機(jī)兩種獨(dú)立工作模式，并且兩種工作模式之間可以相互切換，經(jīng)一臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與主驅(qū)動(dòng)機(jī)耦合，從而實(shí)現(xiàn)具有靈活動(dòng)力流向的混合動(dòng)力系統(tǒng)，從而達(dá)到使主驅(qū)動(dòng)機(jī)多工作在最佳能源經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)，因此，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)低成本，并且可以獲得既有極佳能源經(jīng)濟(jì)性，又有高功率密度和強(qiáng)勁動(dòng)力性的優(yōu)點(diǎn)。另一方面，針對(duì)以內(nèi)燃機(jī)為主動(dòng)力源的機(jī)動(dòng)車輛的特點(diǎn)，具有利用儲(chǔ)存的內(nèi)燃機(jī)余熱加熱壓縮空氣來(lái)對(duì)外做功，克服了壓縮空氣充分后溫度降低造成的冰堵、低溫潤(rùn)滑及低溫材料等眾多技術(shù)困難，具有簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的有益效果。以下通過參考附圖詳細(xì)說(shuō)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式
，更明顯地揭露本發(fā)明的其他方面和特征。但是應(yīng)當(dāng)知道，該附圖僅僅為解釋目的而設(shè)計(jì)，不作為本發(fā)明的范圍的限定，因?yàn)榉秶南薅☉?yīng)當(dāng)參考附加的權(quán)利要求。還應(yīng)當(dāng)知道，除非特別指出，附圖僅僅力圖概念地說(shuō)明此處描述的結(jié)構(gòu)和流程，不必要依比例繪制。


以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。其中圖1為本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理圖。圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的主驅(qū)動(dòng)采用渦輪增壓汽油機(jī)的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理圖。圖3為圖2中空氣復(fù)合模式機(jī)的一種具體實(shí)施方式
的示意圖。圖4為圖2中的行星齒輪機(jī)構(gòu)的兩種典型具體實(shí)施方式
的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下參照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。圖1為本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理圖。如圖1所示，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)是一種以內(nèi)燃機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)機(jī)的、以壓縮空氣作為輔助蓄能媒介的、集成內(nèi)燃機(jī)余熱利用熱管理技術(shù)的、并聯(lián)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其包括提供主驅(qū)動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)1、提供輔助驅(qū)動(dòng)力的空氣復(fù)合模式機(jī)2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、離合器組件4、壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5、余熱儲(chǔ)存裝置6以及控制閥7。內(nèi)燃機(jī)1具有主動(dòng)力軸10、內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管11以及內(nèi)燃機(jī)排氣管12。內(nèi)燃機(jī)1可以點(diǎn)燃燃燒模式工作；或者以壓燃燃燒模式工作；或者以點(diǎn)燃燃燒和壓燃燃燒二種模式組合所得的復(fù)合燃燒模式工作。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)1以自然吸氣狀態(tài)運(yùn)行；或者以自帶增壓裝置增壓運(yùn)行，其中自帶增壓設(shè)備包括廢氣渦輪增壓器、機(jī)械增壓器或電驅(qū)動(dòng)增壓器等；或者從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5引入減壓調(diào)溫至合適壓力溫度的壓力空氣，以增壓狀態(tài)運(yùn)行。空氣復(fù)合模式機(jī)2包括作為功率輸入輸出部件的輔助動(dòng)力軸20、構(gòu)成進(jìn)氣系統(tǒng)一部分的復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21以及構(gòu)成排氣系統(tǒng)一部分的復(fù)合模式機(jī)排氣管22。空氣復(fù)合模式機(jī)2具有動(dòng)力機(jī)和壓氣機(jī)兩種獨(dú)立工作模式，并且這兩種工作模式之間可以相互切換。當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，經(jīng)復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21向空氣復(fù)合模式機(jī) 2內(nèi)充入壓縮空氣以驅(qū)動(dòng)其通過輔助動(dòng)力軸20對(duì)外做功；當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，空氣復(fù)合模式機(jī)2的輔助動(dòng)力軸20通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3被驅(qū)動(dòng)，可以由內(nèi)燃機(jī)1或者來(lái)自動(dòng)力輸出軸80的再生能量作為外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)其復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21向空氣復(fù)合模式機(jī)2內(nèi)引入空氣，并將空氣壓縮后經(jīng)復(fù)合模式機(jī)排氣管22輸出。復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21的進(jìn)氣來(lái)源可在大氣或壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5的壓縮空氣之間切換。當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21通過可能必要的閥門與空氣濾器等與大氣連通；當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21與壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5連通。復(fù)合模式機(jī)排氣管22的排氣去向可在大氣和壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5之間切換。 當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，復(fù)合模式機(jī)排氣管22通過可能必要的閥門與空氣濾器等與壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5連通；當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，復(fù)合模式機(jī)排氣管22與大氣連通。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3分別與內(nèi)燃機(jī)1的主動(dòng)力軸10、空氣復(fù)合模式機(jī)2的輔助動(dòng)力軸20、 以及驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80關(guān)聯(lián)，并彼此間形成一定的傳動(dòng)速比。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3可以基于齒輪傳動(dòng)、或基于鏈傳動(dòng)、或者基于帶傳動(dòng)、或基于其他機(jī)械傳動(dòng)形式傳動(dòng)、或基于多種機(jī)械傳動(dòng)形式的組合傳動(dòng)。離合器組件4用于控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的動(dòng)力傳輸?shù)姆趾稀ｋx合器組件4分別控制主動(dòng)力軸10、輔助動(dòng)力軸20及動(dòng)力輸出軸80與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3之間的動(dòng)力耦合或分離。從而在內(nèi)燃機(jī)1、空氣復(fù)合模式機(jī)2、驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80中的至少兩者之間形成動(dòng)力流向。例如， 主動(dòng)力軸10及動(dòng)力輸出軸80均與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3耦合，形成從內(nèi)燃機(jī)1至動(dòng)力輸出軸80的動(dòng)力流向；輔助動(dòng)力軸20及動(dòng)力輸出軸80均與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3耦合，形成從空氣復(fù)合模式機(jī)2至
7驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80的動(dòng)力流向，或者形成從驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80至空氣復(fù)合模式機(jī)2 的動(dòng)力流向；主動(dòng)力軸10及輔助動(dòng)力軸20同時(shí)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3耦合，形成從內(nèi)燃機(jī)1至空氣復(fù)合模式機(jī)2的動(dòng)力流向，或者形成從空氣復(fù)合模式機(jī)2至內(nèi)燃機(jī)1的動(dòng)力流向；以及主動(dòng)力軸10、輔助動(dòng)力軸20及動(dòng)力輸出軸80均與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3耦合，形成從內(nèi)燃機(jī)1至空氣復(fù)合模式機(jī)2和驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80的動(dòng)力流向，或者形成從空氣復(fù)合模式機(jī)2至內(nèi)燃機(jī)1和驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輸出軸80的動(dòng)力流向等。離合器組件可以采用摩擦力耦合，也可以采用液力耦
I=I O壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5與空氣復(fù)合模式機(jī)2相耦接，其用以儲(chǔ)存壓氣機(jī)模式時(shí)空氣復(fù)合模式機(jī)2生產(chǎn)的壓縮空氣以及空氣復(fù)合模式機(jī)2以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，向其供應(yīng)壓縮空氣。余熱儲(chǔ)存裝置6與內(nèi)燃機(jī)1相耦接，其用以儲(chǔ)存內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的余熱，例如排氣或冷卻液的熱能。余熱儲(chǔ)存裝置6包括內(nèi)置功能性的儲(chǔ)熱材料的熱交換器，在內(nèi)燃機(jī) 1運(yùn)行時(shí)吸收其排氣、冷卻水等熱能并儲(chǔ)存在自體材料中，當(dāng)壓縮空氣流經(jīng)時(shí)釋放熱量與之換熱，儲(chǔ)熱材料可為基于熱容儲(chǔ)熱的、或基于相變儲(chǔ)熱的、或基于熱致形變式儲(chǔ)熱的材料等。在一種具體實(shí)施方式
中，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)可以包括單獨(dú)的熱交換器(未圖示)，使壓縮空氣與熱交換器進(jìn)行熱交換，從而使壓縮空氣被來(lái)自內(nèi)燃機(jī)1的排氣或冷卻液等的熱量加熱。當(dāng)空氣復(fù)合模式機(jī)2工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，可以按如下兩種方法之一運(yùn)轉(zhuǎn)第一，以壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5的壓縮空氣經(jīng)復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2內(nèi)對(duì)外做功；第二，以壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5的壓縮空氣經(jīng)余熱儲(chǔ)存裝置6或熱交換器加熱升溫后，由復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2內(nèi)對(duì)外做功。若干控制閥7用以控制壓縮空氣的流動(dòng)。在優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還具有電子管理系統(tǒng)(未圖示)，其包括程序控制的計(jì)算機(jī)、傳感器和執(zhí)行器等，可根據(jù)工況、環(huán)境和系統(tǒng)變量變化來(lái)控制管理空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3在離合器組件4的配合下，可在輸入輸出間切換動(dòng)力流向，在電子管理系統(tǒng)的控制下，可以實(shí)現(xiàn)以下幾種可相互切換的獨(dú)立工作模式空氣復(fù)合模式機(jī)2從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5取壓縮空氣、以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1 ；空氣復(fù)合模式機(jī)2從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5取壓縮空氣、以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1，并同時(shí)對(duì)外輸出動(dòng)力；內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3單獨(dú)對(duì)外輸出動(dòng)力；內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，不對(duì)外輸出動(dòng)力，僅對(duì)空氣復(fù)合模式機(jī)2輸出動(dòng)力， 從而空氣復(fù)合模式機(jī)2以壓氣機(jī)模式運(yùn)行，進(jìn)行空氣壓縮，并輸送到壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5儲(chǔ)存；內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，對(duì)外輸出動(dòng)力的同時(shí)對(duì)空氣復(fù)合模式機(jī)2輸出動(dòng)力， 從而空氣復(fù)合模式機(jī)2以壓氣機(jī)模式運(yùn)行，進(jìn)行空氣壓縮，并輸送到壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5儲(chǔ)存；空氣復(fù)合模式機(jī)2從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5引入壓縮空氣以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，單獨(dú)對(duì)外輸出動(dòng)力；空氣復(fù)合模式機(jī)2從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5引入由內(nèi)燃機(jī)1的余熱儲(chǔ)存裝置6加熱后的壓縮空氣、以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)行，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，單獨(dú)對(duì)外輸出動(dòng)力；內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣復(fù)合模式機(jī)2從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5引入經(jīng)由內(nèi)燃機(jī)1的排氣、冷卻水等換熱加熱后的壓縮空氣、以動(dòng)力機(jī)模式運(yùn)行，二者經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，共同對(duì)外輸出動(dòng)力；剎車時(shí)，前進(jìn)能量經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3傳遞給空氣復(fù)合模式機(jī)2，從而空氣復(fù)合模式機(jī)2 以壓氣機(jī)模式運(yùn)行，進(jìn)行空氣壓縮，并輸送到壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5儲(chǔ)存。由上可見，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)以多種工作模式運(yùn)行，克服油電混合動(dòng)力以及其他類型空氣混合動(dòng)力的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)如下特性系統(tǒng)熱效率高于內(nèi)燃機(jī)熱效率。傳統(tǒng)混合動(dòng)力僅依靠盡量使內(nèi)燃機(jī)在高效區(qū)間工作來(lái)節(jié)油，整體熱效率無(wú)法提高，上限是內(nèi)燃機(jī)的最佳熱效率值。本發(fā)明由于合理利用了超過內(nèi)燃機(jī)燃料釋放熱能三分之一的排熱，從而提高了系統(tǒng)整體熱效率，可高于內(nèi)燃機(jī)的最佳熱效率值，因此節(jié)油潛力較佳。系統(tǒng)具有多種工作模式，提高了應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況的適應(yīng)能力，并可針對(duì)不同工況采用最恰當(dāng)?shù)墓ぷ髂Ｊ?，從而進(jìn)一步挖掘節(jié)油潛力。系統(tǒng)采用成熟的機(jī)電技術(shù)，不需要昂貴的大容量電池，成本低于油電混合動(dòng)力系統(tǒng)，可靠性好。系統(tǒng)蓄能器性能穩(wěn)定，蓄能容量不隨使用時(shí)間增加而下降；而油電混合動(dòng)力系統(tǒng)隨充放電次數(shù)上升，電池儲(chǔ)能能力下降，系統(tǒng)性能也將隨之下降。系統(tǒng)主動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)可采用壓縮空氣增壓、并與空氣復(fù)合模式機(jī)并聯(lián)，形成雙動(dòng)力輸出，功率密度和動(dòng)力性進(jìn)一步提高，因此相同車型可采用更小排量的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，成本和油耗可進(jìn)一步降低。因此，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可適用多種熱動(dòng)力車型， 可作為應(yīng)對(duì)世界各國(guó)日趨嚴(yán)格的整車二氧化碳及廢氣排放法規(guī)、以及提高駕駛樂趣的又一有力技術(shù)選項(xiàng)。請(qǐng)參閱圖2，下面將以內(nèi)燃機(jī)為一種渦輪增壓汽油機(jī)為例，來(lái)簡(jiǎn)述本發(fā)明一種實(shí)施方式的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的配置和基本運(yùn)行方法。圖2所示為本發(fā)明一種實(shí)施方式的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本原理圖。作為主驅(qū)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)1為一臺(tái)渦輪增壓汽油機(jī)，內(nèi)燃機(jī)1的主動(dòng)力軸10為汽油機(jī)曲軸。內(nèi)燃機(jī)1具有內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管11和內(nèi)燃機(jī)排氣管12。內(nèi)燃機(jī)1 還包括渦輪增壓器14。在內(nèi)燃機(jī)1及其內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管11和內(nèi)燃機(jī)排氣管12、以及渦輪增壓器14間設(shè)置有三通閥73。在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管11上設(shè)置有節(jié)氣門110。空氣復(fù)合模式機(jī)2的主體可以是往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式的或轉(zhuǎn)子活塞式的空氣壓縮機(jī)。 空氣復(fù)合模式機(jī)2的復(fù)合模式機(jī)進(jìn)氣管21具有菌形進(jìn)氣門或通過活塞遮蔽控制啟閉的進(jìn)氣口，復(fù)合模式機(jī)排氣管22具有菌形排氣門或通過活塞遮蔽控制啟閉的排氣口。優(yōu)選地， 空氣復(fù)合模式機(jī)2具有由其輔助動(dòng)力軸20通過傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)的至少一根驅(qū)動(dòng)氣門的凸輪軸。該傳動(dòng)部件可以為傳動(dòng)鏈、傳動(dòng)帶、齒輪或連桿機(jī)構(gòu)等形式的，而且也可以是具備或不具備調(diào)節(jié)凸輪軸與輔助動(dòng)力軸20之間的轉(zhuǎn)角相位差的能力的附屬裝置。如圖3所示，一種具體實(shí)施方式
的空氣復(fù)合模式機(jī)2是往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式二沖程的空氣壓縮機(jī)?？諝鈴?fù)合模式機(jī)2包括缸體M、位于缸體M上的缸蓋25、由缸體M與缸蓋 25所構(gòu)成的氣缸沈、位于氣缸沈內(nèi)的輔助動(dòng)力軸20、與輔助動(dòng)力軸20相連的連桿27以及與連桿27相連的活塞觀、與壓縮機(jī)進(jìn)氣管21相連的進(jìn)氣道211、菌形進(jìn)氣門總成212、進(jìn)氣凸輪軸213、進(jìn)氣凸輪軸鏈輪214、與壓縮機(jī)排氣管22相連的排氣道221、菌形排氣門總成 222、排氣凸輪軸223、排氣凸輪軸鏈輪224以及傳動(dòng)鏈條23，在進(jìn)氣道211處設(shè)置有節(jié)流閥 2110。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3可以是原理如圖4 (a)所示的一套行星齒輪機(jī)構(gòu)，也可以采用如圖4 (b) 所示的類型。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括太陽(yáng)齒輪31、行星齒輪32、行星齒輪托架33以及齒圈34?？諝饣旌蟿?dòng)力系統(tǒng)還包括主減速器9，主減速器9具有主減速器輸入軸91和主減速器輸出軸92。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3中，太陽(yáng)齒輪31的旋轉(zhuǎn)軸與主減速器輸入軸91關(guān)聯(lián)，行星齒輪托架 33與太陽(yáng)齒輪31的旋轉(zhuǎn)軸同心的旋轉(zhuǎn)軸與主動(dòng)力軸10關(guān)聯(lián)，齒圈34的旋轉(zhuǎn)軸通過一級(jí)齒輪變速，與空氣復(fù)合模式機(jī)2的輔助動(dòng)力軸關(guān)聯(lián)。離合器組件4分別可使主動(dòng)力軸10與行星齒輪托架33的旋轉(zhuǎn)軸離合，使主減速器輸入軸91與太陽(yáng)齒輪31的旋轉(zhuǎn)軸離合，使空氣復(fù)合模式機(jī)2與齒圈34的旋轉(zhuǎn)軸離合， 以及使齒圈34的旋轉(zhuǎn)軸與行星齒輪托架33的旋轉(zhuǎn)軸離合。當(dāng)齒圈34與行星齒輪托架33 接排耦合后，行星齒輪托架33、齒圈34及太陽(yáng)齒輪31三者鎖定，相對(duì)轉(zhuǎn)速為0。當(dāng)齒圈34 與行星齒輪托架33脫排后，行星齒輪托架33、齒圈34及太陽(yáng)齒輪31三者解鎖，從而產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)速。壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5為一個(gè)壓縮空氣瓶，并且優(yōu)選配有壓力安全閥。余熱儲(chǔ)存裝置6為內(nèi)燃機(jī)排氣管相變儲(chǔ)熱器?？刂崎y包括節(jié)流閥71和截至閥72，用以控制壓縮空氣的流向及流量。以下簡(jiǎn)述采用本發(fā)明空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)的一種典型機(jī)動(dòng)車輛的完整工作過程。機(jī)動(dòng)車輛冷態(tài)起動(dòng)時(shí)，壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5尚儲(chǔ)存有足夠質(zhì)量與壓力的壓縮空氣。離合器組件4置為空氣復(fù)合模式機(jī)2與內(nèi)燃機(jī)1并車、主減速器輸入軸91空車、齒圈 34與行星齒輪托架33接排的狀態(tài)，控制閥門使壓縮空氣進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2做推動(dòng)功驅(qū)動(dòng)主動(dòng)力軸10，從而起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1。內(nèi)燃機(jī)1起動(dòng)后，離合器組件4置為內(nèi)燃機(jī)1、主減速器輸入軸91、空氣復(fù)合模式機(jī)2并車，齒圈34與行星齒輪托架33脫排的狀態(tài)。內(nèi)燃機(jī)1以高負(fù)荷工作，一面驅(qū)動(dòng)整車前進(jìn)，一面驅(qū)動(dòng)空氣復(fù)合模式機(jī)2以壓氣模式工作，以補(bǔ)充壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5內(nèi)的氣量， 同時(shí)余熱儲(chǔ)存裝置6儲(chǔ)存內(nèi)燃機(jī)1的排氣余熱。當(dāng)壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5內(nèi)的空氣量及余熱儲(chǔ)存裝置6的儲(chǔ)熱量足夠后，且車速較低時(shí)，離合器組件4置為空氣復(fù)合模式機(jī)2與主減速器輸入軸91并車、內(nèi)燃機(jī)1空車，齒圈 34與行星齒輪托架33接排的狀態(tài)。壓縮空氣經(jīng)余熱儲(chǔ)存裝置6加熱至合適溫度，進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2做膨脹功，由空氣復(fù)合模式機(jī)2單獨(dú)驅(qū)動(dòng)整車行進(jìn)，內(nèi)燃機(jī)1停機(jī)。車速提高到空氣復(fù)合模式機(jī)2功率不夠驅(qū)動(dòng)整車時(shí)，離合器組件4置為內(nèi)燃機(jī)1 與主減速器輸入軸91并車、空氣復(fù)合模式機(jī)2空車，齒圈34與行星齒輪托架33接排的狀態(tài)。內(nèi)燃機(jī)1驅(qū)動(dòng)整車，空氣復(fù)合模式機(jī)2停機(jī)，余熱儲(chǔ)存裝置6開始儲(chǔ)存內(nèi)燃機(jī)1的排氣熱量。
車速進(jìn)一步提高，超出內(nèi)燃機(jī)1的經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)時(shí)，離合器組件4置為內(nèi)燃機(jī)1、主減速器輸入軸91與空氣復(fù)合模式機(jī)2并車，齒圈34與行星齒輪托架33脫排的狀態(tài)，進(jìn)入并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。壓縮空氣經(jīng)余熱儲(chǔ)存裝置6加熱至合適溫度，進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2做膨脹功，由空氣復(fù)合模式機(jī)2與內(nèi)燃機(jī)1共同驅(qū)動(dòng)整車行進(jìn)。此時(shí)余熱儲(chǔ)存裝置6主要充當(dāng)內(nèi)燃機(jī)1排氣與壓縮空氣的熱交換器，并儲(chǔ)存多余的熱量。優(yōu)選地，采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3通過控制空氣復(fù)合模式機(jī)2轉(zhuǎn)速，使內(nèi)燃機(jī)1不與主減速器9轉(zhuǎn)速直接關(guān)聯(lián)，而盡量處于最佳轉(zhuǎn)速工況點(diǎn)，從而發(fā)揮最佳節(jié)油能力。車速更進(jìn)一步提高，將要超出增壓內(nèi)燃機(jī)1最大扭矩時(shí)，壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5的壓縮空氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管11，由節(jié)氣門110調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)?、高于渦輪增壓器14所能提供的增壓壓力，使內(nèi)燃機(jī)1提供更大扭矩。機(jī)動(dòng)車輛剎車/停車時(shí)，離合器組件4置為主減速器9與空氣復(fù)合模式機(jī)2并車、 內(nèi)燃機(jī)1空車，齒圈34與行星齒輪托架33接排的狀態(tài)?？諝鈴?fù)合模式機(jī)2在主減速器9 的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入壓氣機(jī)模式，向壓縮空氣儲(chǔ)存裝置5充氣，回收剎車能量。機(jī)動(dòng)車輛熱態(tài)起動(dòng)時(shí)，離合器組件4置為空氣復(fù)合模式機(jī)2與內(nèi)燃機(jī)1并車、主減速器輸入軸91空車，齒圈34與行星齒輪托架33接排的狀態(tài)。控制閥門使壓縮空氣經(jīng)余熱儲(chǔ)存裝置6加熱至合適溫度，進(jìn)入空氣復(fù)合模式機(jī)2做膨脹功，驅(qū)動(dòng)其快速起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1，從而避免怠速工況。在其他的優(yōu)選具體實(shí)施方式
中，空氣復(fù)合模式機(jī)2還可以具有至少兩個(gè)缸，可以在一部分缸工作在動(dòng)力機(jī)模式的同時(shí)，另一部分缸工作在壓氣機(jī)模式。從整個(gè)工作過程可見，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)可適應(yīng)機(jī)動(dòng)車輛的各種工況， 具有極佳的節(jié)油能力，并能提供超過常規(guī)動(dòng)力汽車的強(qiáng)勁的動(dòng)力。本發(fā)明針對(duì)以內(nèi)燃機(jī)為主動(dòng)力源的機(jī)動(dòng)車輛的特點(diǎn)，提出一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，通過增設(shè)一臺(tái)輔助的、具有主要利用儲(chǔ)存的內(nèi)燃機(jī)1余熱加熱壓縮空氣來(lái)對(duì)外做功、或者在外動(dòng)力下生產(chǎn)壓縮空氣的空氣復(fù)合模式機(jī)2，經(jīng)一臺(tái)具有離合功能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與車輛內(nèi)燃機(jī)1耦合，從而實(shí)現(xiàn)具有靈活動(dòng)力流向的并聯(lián)混合動(dòng)力，從而達(dá)到使內(nèi)燃機(jī)1多工作在最佳經(jīng)濟(jì)工況點(diǎn)；以壓縮空氣作為媒介，由輔助的空氣復(fù)合模式機(jī)2壓縮高壓空氣，來(lái)吸收儲(chǔ)存主動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)1產(chǎn)生的富余能量；以余熱儲(chǔ)存裝置6吸收儲(chǔ)存內(nèi)燃機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的排氣等余熱；以輔助的空氣復(fù)合模式機(jī)2在低負(fù)荷時(shí)利用儲(chǔ)存的發(fā)動(dòng)機(jī)余熱和壓縮空氣單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛；或在高于內(nèi)燃機(jī)1經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)的高工況，直接利用熱交換獲得的排氣熱能加熱壓縮空氣，來(lái)共同驅(qū)動(dòng)車輛；以輔助的空氣復(fù)合模式機(jī)2在壓縮空氣驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行，起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速起停，從而不再存在高油耗的怠速工況；剎車時(shí)通過空氣復(fù)合模式機(jī)2壓氣吸收整車剎車能量；儲(chǔ)存的壓縮空氣可供內(nèi)燃機(jī)1增壓，以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，因此，本發(fā)明的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)可以獲得既有極佳燃油經(jīng)濟(jì)性，又有高功率密度和強(qiáng)勁動(dòng)力性，并且低成本的優(yōu)點(diǎn)。以上僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，本發(fā)明并不僅限于此，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施方式的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
1權(quán)利要求
1.一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于其包括主驅(qū)動(dòng)機(jī)，其具有主動(dòng)力軸；壓縮空氣儲(chǔ)存裝置，其用于儲(chǔ)存和供應(yīng)壓縮空氣；空氣復(fù)合模式機(jī)，其包括輔助動(dòng)力軸、進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有動(dòng)力機(jī)工作模式和壓氣機(jī)工作模式兩種模式，并且兩種模式可以相互切換，當(dāng)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，從所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出壓縮空氣，所述壓縮空氣通過所述進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入以驅(qū)動(dòng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過所述輔助動(dòng)力軸對(duì)外做功；當(dāng)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，通過所述進(jìn)氣系統(tǒng)引入空氣，所述輔助動(dòng)力軸被外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，所述空氣復(fù)合模式機(jī)對(duì)被引入的空氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣通過所述排氣系統(tǒng)輸出到所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存；及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其分別與所述主動(dòng)力軸、所述輔助動(dòng)力軸以及用出輸出驅(qū)動(dòng)力的動(dòng)力輸出軸關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出的壓縮空氣在進(jìn)入所述空氣復(fù)合模式機(jī)之前經(jīng)過加熱升溫。
3.如權(quán)利要求2所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其還包括熱交換器，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，所述壓縮空氣通過與所述熱交換器進(jìn)行熱交換而被從所述內(nèi)燃機(jī)的排氣或冷卻液獲得的熱量加熱。
4.如權(quán)利要求3所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)還包括與所述內(nèi)燃機(jī)相耦接的余熱儲(chǔ)存裝置，用以儲(chǔ)存所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的排氣或冷卻液的熱能。
5.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣來(lái)源可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置的壓縮空氣之間切換，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與大氣連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述進(jìn)氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通。
6.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述排氣系統(tǒng)的排氣去向可在大氣和所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置之間切換，當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置連通；當(dāng)所述空氣復(fù)合模式機(jī)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，所述排氣系統(tǒng)與大氣連通。
7.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述主驅(qū)動(dòng)機(jī)通過所述主動(dòng)力軸輸出動(dòng)力，所述主動(dòng)力軸輸出的動(dòng)力通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到所述輔助動(dòng)力軸形成所述外部動(dòng)力。
8.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，當(dāng)剎車時(shí)，前進(jìn)能量經(jīng)所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞給所述空氣復(fù)合模式機(jī)，從而所述空氣復(fù)合模式機(jī)以壓氣機(jī)模式運(yùn)行，進(jìn)行空氣壓縮， 并將壓縮空氣輸送到所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存。
9.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其還包括電子管理系統(tǒng)，用于根據(jù)工況、環(huán)境和系統(tǒng)變量變化來(lái)控制管理空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述空氣復(fù)合模式機(jī)的主體為往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式或者轉(zhuǎn)子活塞式的空氣壓縮機(jī)。
11.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)氣系統(tǒng)具有菌形進(jìn)氣門，所述排氣系統(tǒng)具有菌形排氣門。
12.如權(quán)利要求11所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有至少一根驅(qū)動(dòng)氣門的凸輪軸，所述凸輪軸由輔助動(dòng)力軸通過傳動(dòng)部件驅(qū)動(dòng)。
13.如權(quán)利要求3所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括離合器組件，所述離合器組件分別控制所述主動(dòng)力軸、所述輔助動(dòng)力軸及所述動(dòng)力輸出軸與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的動(dòng)力耦合或分離，所述離合器組件采用摩擦力耦合或者液力耦合。
14.如權(quán)利要求3所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃機(jī)以點(diǎn)燃燃燒模式工作； 或以壓燃燃燒模式工作；或以點(diǎn)燃燃燒和壓燃燃燒兩種模式組合所得的復(fù)合燃燒模式工作。
15.如權(quán)利要求3所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述內(nèi)燃機(jī)以自然吸氣狀態(tài)運(yùn)行；或者以自帶增壓裝置增壓運(yùn)行；或者從所述壓縮空氣儲(chǔ)存裝置引入減壓調(diào)溫至合適壓力溫度的壓力空氣，以增壓狀態(tài)運(yùn)行。
16.如權(quán)利要求13所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)燃機(jī)為渦輪增壓汽油機(jī)，所述內(nèi)燃機(jī)的主動(dòng)力軸為汽油機(jī)曲軸。
17.如權(quán)利要求16所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為行星齒輪機(jī)構(gòu)，其包括太陽(yáng)齒輪、行星齒輪、行星齒輪托架和齒圈。
18.如權(quán)利要求17所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述行星齒輪機(jī)構(gòu)與基于齒輪傳動(dòng)的、或基于鏈傳動(dòng)的、或基于帶傳動(dòng)的、或基于其他機(jī)械傳動(dòng)形式傳動(dòng)的、或基于多種機(jī)械傳動(dòng)形式的組合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
19.如權(quán)利要求18所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其還包括主減速器，其中，所述太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸與主減速器輸入軸關(guān)聯(lián)，所述行星齒輪托架與太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸同心的旋轉(zhuǎn)軸與汽油機(jī)曲軸關(guān)聯(lián)，所述齒圈的旋轉(zhuǎn)軸通過一級(jí)齒輪變速，與所述空氣復(fù)合模式機(jī)的輔助動(dòng)力軸關(guān)聯(lián)。
20.如權(quán)利要求19所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述離合器組件分別可使汽油機(jī)曲軸與行星齒輪托架的旋轉(zhuǎn)軸離合、使主減速器輸入軸與太陽(yáng)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸離合、使所述空氣復(fù)合模式機(jī)與齒圈的旋轉(zhuǎn)軸離合、以及使齒圈的旋轉(zhuǎn)軸與行星齒輪托架的旋轉(zhuǎn)軸離
21.如權(quán)利要求20所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述齒圈與所述行星齒輪托架接排耦合后，所述行星齒輪托架、所述齒圈及所述太陽(yáng)齒輪三者鎖定，相對(duì)轉(zhuǎn)速為0 ；當(dāng)所述齒圈與所述行星齒輪托架脫排后，所述行星齒輪托架、所述齒圈及所述太陽(yáng)齒輪三者解鎖，從而產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)速。
22.如權(quán)利要求1所述的空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其中，所述空氣復(fù)合模式機(jī)具有至少兩個(gè)缸，在一個(gè)缸工作在動(dòng)力機(jī)模式的同時(shí)，另有至少一個(gè)缸可工作在壓氣機(jī)模式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空氣混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括主驅(qū)動(dòng)機(jī)、壓縮空氣儲(chǔ)存裝置、空氣復(fù)合模式機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?？諝鈴?fù)合模式機(jī)包括輔助動(dòng)力軸、進(jìn)氣系統(tǒng)以及排氣系統(tǒng)，空氣復(fù)合模式機(jī)具有動(dòng)力機(jī)工作模式和壓氣機(jī)工作模式兩種模式，并且兩種模式可以相互切換，當(dāng)工作在動(dòng)力機(jī)模式時(shí)，從壓縮空氣儲(chǔ)存裝置輸出壓縮空氣，壓縮空氣通過進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)入以驅(qū)動(dòng)空氣復(fù)合模式機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過輔助動(dòng)力軸對(duì)外做功；當(dāng)工作在壓氣機(jī)模式時(shí)，通過進(jìn)氣系統(tǒng)引入空氣，輔助動(dòng)力軸被外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，空氣復(fù)合模式機(jī)對(duì)被引入的空氣進(jìn)行壓縮，壓縮后的空氣通過排氣系統(tǒng)輸出到壓縮空氣儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存。該系統(tǒng)成本低廉，并且具有極佳燃油經(jīng)濟(jì)性、高功率密度和強(qiáng)勁動(dòng)力性。
文檔編號(hào)F02G5/02GK102407763SQ20101028967
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者孔毅, 張華 , 張小紅, 邵強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司