一种混合动力驱动系统的配置及布局与控制技术方案

本发明专利技术公开一种混合动力驱动系统的配置及布局与控制：它是由一台发动机、两台电动机和发电机及电池组等构成，废气涡轮发电机和汽车风力发电机可适时为电池和电动机等提供电能；两台功率不同的电动机可分别单独的驱动前、后轮，发动机不单独工作而须与电动机共同驱动；无变速器无脚踏离合器无脚踏油门汽车的驱动形式及发动机档位选择、间歇供油巡航和电机形式（发电机或电动机）的转换……等控制，由驾驶员通过指令键盘来指令微电脑执行；其指令键盘或常用键安装在方向盘上。效果是，可使汽车更节能减排，更经济实用、耐用，更安全，而具较好性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合动力车动力系统的配置及其布局与控制，尤其是发动机型式的选择及其性能的提升
技术介绍
燃油汽车发动机供给的燃料所放出的热量，只有20_30%转变为有用功，而其余的 热量将随废气、冷却介质等不同途径排出发动机外。以汽油机为例，汽油燃烧产生的100% 能量，除去发动机附件损失2、2% (1、6% )、怠速/空转损失17、2% (3、6%)以及输出有 用功18、2% (25、6% )夕卜，而余下的62、4% (69、2% )则全部是发动机损失(括号内的数 字是公路行驶时的数据)。其中，废气带走的热量约占21-25%，冷却介质带走的热量约占 30-40% ，不完全燃烧的热损失约占6-13% ，其它热量损失约占7-16%……其最主要的弊端 是，燃油发动机排出的废气对环境所造成的污染； 电动汽车是电池动力驱动的汽车，其优点是布置方便、控制灵活、无级变速、起动 变速平稳……但，电动汽车"零污染"的优点仅仅是从汽车本身而得出的，假若从宏观的角 度看，其电池电能的生产企业一发电厂(特别是火力发电厂)及废旧电池对环境所造成的 污染并不小；加之，其电池技术(如电池充放电效率)在短时间内还无法发生突破性的进 展，而使其无论在加速还是续航能力方面都无法与燃油汽车相比…… 混合动力车(HEV)是由内燃机和电池两种动力驱动的汽车，可以消除发动机的怠 速工作状态，而使发动机尽可能工作在高效率、低排放区域，且保持了由燃油汽车续驶里程 长的固有特点，并可回收一些制动能量……故较电动汽车更具研发价值。但，由于目前的混 合动力车仍存在着如下一些不足 1、发动机的热效率仍然不高(仅仅是消除了发动机的怠速工况……)及各种类别 的蓄电池又普遍存在着价格高、寿命短、充放电效率较低等缺陷； 2、其动力电动机的电能是消耗发动机的动力而转换来的，能量几经转换，效率较 低； 3、为了实现对发动机和电动机的最佳控制和为了加大回收制动能量所需要投入 的研制成本较大……即其性价比太低，而未能实现人们所预测的市场前景(即处于"叫好 不叫卖"之状态)，更未能为节能减排和应对全球气候变暖发挥出其应有的效能。
技术实现思路
针对混合动力车目前所存在的缺陷，本专利技术从汽车的动力配置、布局与控制入手， 通过大胆创新——集成性创新和突破性创新，对原有车型的设计(乃至其造车理念、设计思 维)进行了全方位、系统性改良与变革，以使产品的系统的联合效果最佳。 本专利技术所采用的技术方案是 —、实施新的动力配置及布局方案 本专利技术的动力配置、布局如附图1所示，其主要的结构技术特点及其所包含的技3术是( — )、采用合适的发动机型式，并对其性能加以提升 该子方案包括，采用六冲程发动机并对其实施微电脑直接有级模糊的燃油控制模 式、高温风冷和缸内喷射、分缸断油技术与之集成及适时反向转动等几项具体技术措施 1、选用六行程发动机(发动机的缸数原则上应等于或大于六)，并对其实施微电 脑直接有级模糊的燃油控制模式和高温风冷 1)、目前的混合动力车选用的发动机是活塞式四冲程发动机，其主要弊端是，缸内 的新鲜空气难以充足、废气难以排净。其主要原因一是，进气时间短——上一工作循环后， 缸内废气的压力、温度较高，使新鲜空气必须等到缸内废气的压力降至低于进气压力后才 能进入气缸，从而縮短了进气时间；二是进气压力小——发动机的转速一般比较高，进、排 气通道的截面又很小，气流通道的阻力(主要是节气门对气流的阻力)，会使进入气缸的气 体压力下降，特别是当节气门尚未完全打开时……所以，人们才不得不对其采用了"进、排 气门提前开启并延迟关闭"及增设附加空气阀、多气门、谐波增压、涡轮增压……等措施来 加以弥补，以获得较高的充气系数和较低的残余废气系数。但是，排气门提前开启(如红旗 ca770、上海sh130的排气门提前开启角y分别为89° 、66° )，致使缸内的气体压力、热量 的提前降低，会导致发动机的有效功率下降……而增设附加空气阀、多气门、谐波增压等措 施，虽对提高发动机的充气系数有所帮助，但却增加了制造成本和控制系统的复杂性；实施 涡轮增压的汽油机则会因其燃烧机理与柴油机的燃烧机理的不同，而使"爆震"更加容易发 生……另外，无论是柴油机还是汽油机，采用废气涡轮增压都会因发动机工作强度的增大， 而影响材料和结构强度，縮短发动机的使用寿命…… 在对四行程发动机乃至二行程发动机、三角活塞转子式发动机、车用涡轮发动机 及美国人布鲁斯 克鲁研制的六冲程发动机等进行综合性分析后，本专利技术选择了六行程发 动机作为本专利技术的发动机而加以应用，并大胆的废弃了传统的节气门燃油控制模式，而采用微电脑直接有级模糊的燃油控制模式。 该六行程发动机是在活塞式四行程发动机的基础上，通过凸轮机构的改进设计， 而增加了进、排气两个行程的活塞式发动机(其活塞往复六个单程进气1行程一压縮行程 —膨胀行程一排气1行程一进气2行程一排气2行程，而完成一个工作循环)；而所谓微电 脑直接有级模糊的燃油控制模式，是指在将发动机置于无节气门装置后，即将发动机的进 气量由传统的变量变为"常量"后，通过微电脑对发动机的燃料供应量实施直接控制(而不 是先控制其进气量，然后通过空气流量等传感器将空气量变为电信号输入汽车微电脑，微 电脑再通过执行器来控制进入气缸的燃料量的间接控制)，其燃料供应量的变化曲线是断 续的(即是按照汽车行驶的实际需要，划分成若干个数量级)，其燃料供应量的控制精度是 "模糊的"。采用此项措施可以获得的有益效果是 (1)、可以获得较为理想的节油效果。这是因为，该发动机功率的小幅下降(估 算值为20%左右——这与四冲程发动机的功率并不是二冲程发动机功率的1/2的道理相 似)，却可以换得油耗降低的33. 33%。 (2)、可以不采用"排气门提前开启"及增设附加空气阀、多气门、谐波增压、废气涡4轮增压……等方法(即可以在完全自吸的条件下)，充分利用该六行程发动机进、排气时间 的增加以及进气通道的顺畅(无节气门之阻碍)之有利条件，而获得较高的充气系数和较 低的残余废气系数。这样，不仅可以减少发动机的功率损失(是指排气门提前开启所导致 的发动机功率下降)，且可以大大的降低汽车的制造成本和控制系统的复杂性； (3)、可以使汽车的安全系数得以提高。这是因为，目前汽车的油门踏板和制动踏 板都是由驾驶员的右脚控制的，当汽车突然需要制动时，慌乱中的驾驶员误将油门踏板当 作制动踏板，而酿成的安全事故时有发生。而当发动机实施微电脑直接的有级的模糊的燃 油控制模式(油门踏板被取消)后，此类安全事故自然就会被杜绝；并可以通过对发动机最 大燃料供应量的设定，而有效地控制汽车的最高时速，以确保行车安全和避免超速罚款。 2)、从工程热力学的角度看，虽然热机并不可能把混合气体燃烧产生的热全部转 换为机械功，但在燃烧的过程中尽量减少其热损失以使发动机产生尽量大的膨胀功，则是 十分重要和必要的。而与其相矛盾的是，为了保证发动机的正常工作，又必须对在高温条件 下工作的缸内机件加以及时适度冷却……显然，这是目前水冷系冷却水套中的循环水和风 冷系缸体外的流动气流，对发动机缸内运动机件所实施的"隔靴挠痒"式冷却，所难以协调 和平衡的(特别是多缸发动机)…… 本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力驱动系统的配置及布局与控制，其特征是：它是由一台发动机、两台电动机和发电机及电池组等构成，废气涡轮发电机和汽车风力发电机可适时的为电池和电动机等提供电能；两台功率不同的电动机可分别单独的驱动前、后轮，发动机不单独工作而须与电动机共同驱动；无变速器无脚踏离合器无脚踏油门汽车的驱动形式及发动机档位选择、间歇供油巡航和电机形式（发电机或电动机）的转换……等控制，由驾驶员通过指令键盘来指令微电脑执行，其指令键盘或常用键安装在方向盘上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：栾继胜，栾泓，
申请(专利权)人：栾继胜，栾泓，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]