一种利用自热辅助直驱的混合动力系统及其驱动方法技术方案

本发明专利技术涉及混合动力技术领域，提供了一种利用自热辅助直驱的混合动力系统及其驱动方法，包括发动机，所述发动机上连接有水套和排气系统，所述水套和所述排气系统输出端连接排气热交换器，排气热交换器出口端连接辅助直驱装置；还包括冷却器，所述冷却器中设置低沸点液体介质，便于高压汽化；液体介质经水套、排气热交换器、辅助直驱装置又回到冷却器，可循环使用；排气热交换器既能对液体介质进行加热，又能产生高压蒸汽；所述排气热交换器控制液体介质产生高压蒸汽，并通过高压蒸汽管路通向辅助直驱装置，从而驱动辅助直驱装置，辅助直驱装置同轴传动连接于发动机，实现利用发动机机体热量和尾气热量直接进行辅助驱动，节能环保。保。保。

【技术实现步骤摘要】
一种利用自热辅助直驱的混合动力系统及其驱动方法


[0001]本专利技术属于混合动力
，具体涉及一种利用自热辅助直驱的混合动力系统及其驱动方法。

技术介绍

[0002]现有的混合动力系统通常是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式。优点在于车辆启动停止或低速时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，能避免发动机处于低效的工况状态，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。但这种系统目前已达到节能的上限，很难再进一步提高综合效率，引擎的热效率也同样达到上限，如要更进一步提高效率，实现节能，只能寻找新的突破思路。
[0003]目前燃油发动机的热效率大都在35
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45%之间，很难进一步提高，从内燃机能量利用角度可知，有30
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40%的热量通过散热系统、排气系统白白浪费掉了，即使采用废气涡轮增压发动机，能量利用率也较低。
[0004]专利
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CN210460774U公开了一种发动机余热回收的ORC（有机朗肯循环）透平发电设备及ORC装置，包括ORC冷媒循环系统、发动机尾气系统、发电系统、增压空气系统和外部冷却水系统。该装置就是利用发动机高温尾气将热量传递给低温液态的乙醇溶液工质，乙醇溶液工质吸收热量成为过热高温高压蒸汽，驱动膨胀机做功。从膨胀机出来之后的乙醇变为低压汽体，低压汽体再经过冷凝器放出热量变成液体，并由水泵加压到蒸发压力重新输送到蒸发器中，从而完成一个循环。
[0005]专利
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CN104196611A公开了一种汽车尾气蒸汽涡轮转化系统，该系统包括热水传送系统、储能系统、蒸汽传送系统和安装在发动机排气管中的尾气换热装置；热水传送系统包括水箱、水泵和热水输送管；储能系统包括涡轮机、发电机和蓄电池；蒸汽传送系统包括蒸汽输送管和冷凝器；尾气换热装置的蒸汽出口端设置压力阀，尾气换热装置通过蒸汽输送管连接于冷却水换热器，冷却水换热器同时通过热水输送管连接于尾气换热装置，涡轮机设置于冷凝器和尾气换热装置之间的蒸汽输送管上。本专利技术能够将汽车发动机排气系统中尾气的部分热量转化成电能，供汽车再利用，从而提高燃料利用率。
[0006]专利
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CN210460774U和专利
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CN104196611A都是对汽车尾气的热量进行了转化利用，但是除尾气的热量外，还有发动机壳体部分的热量损耗得不到再利用，影响能源利用率。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有技术存在的发动机热量损耗严重，尾气和机体热量损失过多，节能环保效果有待提升问题，提供了一种利用自热辅助直驱的混合动力系统及其驱动方法。本专利技术采用的技术方案如下：一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，包括发动机，所述发动机包括曲轴箱、设置在曲轴箱中的曲轴、固定连接在曲轴箱中的内燃机气缸，滑动连接于内燃机气缸并传动
连接于曲轴的内燃机连杆和固定连接于内燃机连杆的内燃机活塞；所述发动机上连接有水套和排气系统，所述水套和所述排气系统输出端连接排气热交换器，排气热交换器出口端连接辅助直驱装置；还包括冷却器，所述冷却器中设置低沸点液体介质，液体介质经水套、排气热交换器、辅助直驱装置又回到冷却器；所述排气热交换器控制液体介质产生高压蒸汽驱动辅助直驱装置，辅助直驱装置同轴传动连接于发动机。
[0008]优选地，所述辅助直驱装置包括蒸汽发动机气缸和蒸汽发动机活塞以及蒸汽发动机连杆，内燃机连杆和蒸汽发动机连杆均作用连接于曲轴。
[0009]进一步地，所述蒸汽发动机气缸设置在曲轴箱中。
[0010]作为另一优选方案，所述辅助直驱装置包括可变排量涡轮蒸汽机，所述可变排量涡轮蒸汽机设置在发动机外侧。
[0011]进一步地，所述排气热交换器和冷却器之间连接有旁通管，所述旁通管上设置有旁通阀。
[0012]进一步地，所述可变排量涡轮蒸汽机和发动机之间同轴连接有第一离合器。
[0013]进一步地，所述辅助直驱装置还包括与可变排量涡轮蒸汽机的输出端连接的行星减速器。
[0014]进一步地，上述优选方案中所述辅助直驱装置输出端传动连接有第二离合器。
[0015]进一步地，所述第二离合器输出端依次连接有变速器和驱动桥。
[0016]进一步地，所述第二离合器为超越式离合器。
[0017]一种利用自热的辅助直驱的驱动方法，包括如下步骤：S1，通过水套中的液体介质吸收发动机机体热量；S2，当发动机负荷或高负荷运转时，通过排气热交换器吸收尾气热量控制液体介质产生高压蒸汽；高压蒸汽带动辅助直驱装置运行，经辅助直驱装置后进入冷却器，辅助直驱装置与发动机同轴驱动曲轴旋转；当发动机低负荷运转时，通过旁通阀将排气热交换器与冷却器直接连通；S3，冷却器对蒸汽冷凝形成液体介质，液体介质再次流到水套中进行循环使用。
[0018]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：通过水套和排气系统将发动机机体热量和尾气热量传输到排气热交换器，排气热交换器控制液体介质产生高压蒸汽，并通过高压蒸汽管路通向辅助直驱装置，从而驱动辅助直驱装置，辅助直驱装置同轴传动连接于发动机，实现直接地进行辅助驱动，避免多余传动过程对能源的损耗，更加节能环保；当发动机负荷程度较低时，可以通过打开旁通阀，来将旁通管导通，使蒸汽绕过可变排量涡轮蒸汽机，从而避免蒸汽生成量太低造成可变排量涡轮蒸汽机效率低且摩擦损耗占比过大，避免效率过低；通过行星减速器、超越式离合器，输出转矩大，节约空间。
附图说明
[0019]图1为本混合动力系统具体实施例一和具体实施例三的系统结构示意图。
[0020]图2为本混合动力系统具体实施例二和具体实施例三的系统结构示意图。
[0021]其中，1、曲轴；2、曲轴箱；3、内燃机连杆；4、内燃机活塞；5、内燃机气缸；6、水套；7、
增压泵；8、冷却器；9、低压蒸汽管路；10、排气热交换器；11、排气系统；12、高压蒸汽管路；13、蒸汽发动机气缸；14、蒸汽发动机活塞；15、蒸汽发动机连杆；16、第一离合器；17、变速器；18、驱动桥；19、可变排量涡轮蒸汽机；20、行星减速器；21、超越式离合器；22、旁通阀。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例一：如图1所示，一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，包括发动机，所述发动机包括曲轴箱2、设置在曲轴箱2中的曲轴1、固定连接在曲轴箱2中的内燃机气缸5，滑动连接于内燃机气缸5并传动连接于曲轴1的内燃机连杆3和固定连接于内燃机连杆3的内燃机活塞4；所述发动机上连接有水套6和排气系统11，水套6吸收发动机机体热量，排气系统11传输发动机尾气，所述水套6和所述排气系统11输出端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，其特征在于：包括发动机，所述发动机包括曲轴箱(2)、设置在曲轴箱(2)中的曲轴(1)、固定连接在曲轴箱(2)中的内燃机气缸(5)，滑动连接于内燃机气缸(5)并传动连接于曲轴(1)的内燃机连杆(3)和固定连接于内燃机连杆(3)的内燃机活塞(4)；所述发动机上连接有水套(6)和排气系统(11)，所述水套(6)和所述排气系统(11)输出端连接排气热交换器(10)，排气热交换器(10)出口端连接辅助直驱装置；还包括冷却器(8)，所述冷却器(8)中设置低沸点液体介质，液体介质经水套(6)、排气热交换器(10)、辅助直驱装置又回到冷却器(8)；所述排气热交换器(10)控制液体介质产生高压蒸汽驱动辅助直驱装置，辅助直驱装置同轴传动连接于发动机。2.根据权利要求1所述的一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，其特征在于：所述辅助直驱装置包括蒸汽发动机气缸(13)和蒸汽发动机活塞(14)以及蒸汽发动机连杆(15)，内燃机连杆(3)和蒸汽发动机连杆(15)均作用连接于曲轴(1)。3.根据权利要求2所述的一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，其特征在于：所述蒸汽发动机气缸(13)设置在曲轴箱(2)中。4.根据权利要求1所述的一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，其特征在于：所述辅助直驱装置包括可变排量涡轮蒸汽机(19)，所述可变排量涡轮蒸汽机(19)设置在发动机外侧。5.根据权利要求4所述的一种利用自热辅助直驱的混合动力系统，其特征在于：所述排气热交换器(10)和冷却器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟华，敖忠，宋任波，沈正奇，
申请(专利权)人：苏州亚太精睿传动科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：