RU2132784C1

RU2132784C1 - Vehicle with hybrid power plant

Info

Publication number: RU2132784C1
Application number: RU98118004A
Authority: RU
Inventors: В.А. Конюхов; А.В. Конюхов; Е.В. Конюхова
Original assignee: Конюхов Виталий Алексеевич; Конюхов Алексей Витальевич; Конюхова Елена Витальевна
Priority date: 1998-09-25
Filing date: 1998-09-25
Publication date: 1999-07-10

Abstract

FIELD: transport engineering. SUBSTANCE: proposed vehicle has hybrid power plant consisting of internal combustion engine with device changing displacement of engine and number of operating cylinders and reversible electric machine in form of starter-generator. Power plant is controlled by microprocessor receiving signals from current regulating devices. The latter are coupled with pedals of steering and braking systems. EFFECT: optimum combination of reversible electric machine and internal combustion engine. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности в автомобилям с гибридными силовыми установками. The invention relates to transport engineering, in particular in vehicles with hybrid power plants.

В настоящее время известно большое количество транспортных средств с гибридными силовыми установками, но наиболее близким к предлагаемому транспортному средству является средство по авторскому свидетельству СССР N 1096134, МПК B 60 K 17/00, 1984, содержащее двигатель внутреннего сгорания, обратимую электрическую машину, через реле-регулятор электрически связанную с блоком аккумуляторных батарей, а механически через электромуфту и сцепление с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, коробку передач, тормозную систему с педалью, сопряженной с одним токорегулирующим устройством, систему управления, включающую педаль, сопряженность с другим токорегулирующим устройством, и центробежный выключатель обратимой электрической машины. At present, a large number of vehicles with hybrid power plants are known, but the closest to the proposed vehicle is a device according to the USSR author's certificate N 1096134, IPC B 60 K 17/00, 1984, containing an internal combustion engine, a reversible electric machine, through a relay -regulator electrically connected to the battery pack, and mechanically through the coupling and clutch with the crankshaft of the internal combustion engine, gearbox, brake system with a pedal with one current-regulating device, a control system including a pedal, interfacing with another current-regulating device, and a centrifugal switch of a reversible electric machine.

Недостатком известного транспортного средства является его низкая эффективность, т.к. в нем не предусмотрено оптимальное сочетание работы электрической машины и двигателя внутреннего сгорания, поскольку последний не имеет устройства изменения его литража и числа работающих цилиндров. A disadvantage of the known vehicle is its low efficiency, because it does not provide for the optimal combination of the operation of an electric machine and an internal combustion engine, since the latter does not have a device for changing its displacement and the number of working cylinders.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении эффективности транспортного средства за счет обеспечения оптимального сочетания работы обратимой электрической машины и двигателя внутреннего сгорания путем регулирования его литража и числа работающих цилиндров. The technical result to which the invention is directed is to increase the efficiency of the vehicle by ensuring the optimal combination of the operation of a reversible electric machine and an internal combustion engine by adjusting its displacement and the number of working cylinders.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в транспортном средстве, содержащем двигатель внутреннего сгорания, обратимую электрическую машину, через реле-регулятор электрически связанную с блоком аккумуляторных батарей, а механически через электромуфту и сцепление с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, коробку передач, тормозную систему с педалью, сопряженной с одним токорегулирующим устройством, систему управления, включающую педаль, сопряженную с другим токорегулирующим устройством, и центробежный выключатель обратимой электрической машины, согласно изобретению система управления дополнительно включает в себя микропроцессор, а двигатель внутреннего сгорания выполнен с устройством изменения его литража и числа работающих цилиндров, управляемых микропроцессором, к которому подключены выход центробежного выключателя, входы электромуфты и реле-регулятора и выходы указанных токорегулирующих устройств. Кроме того, обратимая электрическая машина может быть выполнена в виде стартер-генератора. The specified technical result is achieved due to the fact that in a vehicle containing an internal combustion engine, a reversible electric machine, through a relay-regulator, is electrically connected to the battery pack, and mechanically through an electric coupling and clutch with the crankshaft of the internal combustion engine, gearbox, brake a system with a pedal coupled to one current control device, a control system including a pedal coupled to another current control device, and a centrifugal The switch of a reversible electric machine, according to the invention, the control system additionally includes a microprocessor, and the internal combustion engine is made with a device for changing its displacement and the number of working cylinders controlled by a microprocessor, to which the output of the centrifugal switch, the inputs of the electromagnet and relay controller and the outputs of these current-regulating are connected devices. In addition, a reversible electric machine can be made in the form of a starter-generator.

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено предлагаемое транспортное средство с гибридной силовой установкой. In FIG. 1 shows the proposed vehicle with a hybrid power plant.

На фиг. 2 - кинематическая и электрическая схема транспортного средства с гибридной силовой установкой. In FIG. 2 - kinematic and electric diagram of a vehicle with a hybrid power plant.

Транспортное средство содержит многотопливный экономичный и экологичный двигатель 1 внутреннего сгорания с устройством изменения его литража и числа работающих цилиндров, сцепление 2 с гидромуфтой 3, педаль 4 сцепления 2, центробежный выключатель 5, обратимую электрическую машину, выполненную, например, в виде стартер-генератора 6, коробку 7 передач, электромуфту 8, стояночный тормоз 9, главную передачу с тормозным устройством 10 колес. В багажнике транспортного средства установлен блок аккумуляторных батарей 11. К органам управления транспортного средства относятся: педаль 12 управления двигателем 1 с токорегулирующим устройством 13, педаль 14 тормоза с токорегулирующим устройством 15, микропроцессор 16 управления двигателем 1 и реле-регулятор 17. The vehicle contains a multi-fuel economical and environmentally friendly internal combustion engine 1 with a device for changing its displacement and the number of working cylinders, a clutch 2 with a fluid coupling 3, a clutch pedal 4, a centrifugal switch 5, a reversible electric machine, made, for example, in the form of a starter generator 6 , gearbox 7, electrofusion coupling 8, parking brake 9, final drive with brake device 10 wheels. A battery pack 11 is installed in the trunk of the vehicle. Vehicle controls include: pedal 12 of engine control 1 with current-regulating device 13, brake pedal 14 with current-regulating device 15, microprocessor 16 of engine control 1 and relay-regulator 17.

Транспортное средство работает следующим образом. The vehicle operates as follows.

При запуске двигателя 1 стартером запуска является стартер-генератор 6, крутящий момент которого передается через электромуфту 8, сцепление 2 (коробка 7 передач находится в нейтральном положении) и далее через гидромуфту 3 на коленчатый вал двигателя 1. При этом нажатая педаль 12 управления двигателя 1 через свое токорегулирующее устройство 13 сигналом на микропроцессор 16 запускает двигатель 1. После запуска двигателя 1 отключение стартера-генератора 6 производится автоматический электромуфтой 8. Запущенный двигатель 1 прогревается, затем в одном из цилиндров двигателя 1 устанавливается работа на холостом ходу, а остальные цилиндры микропроцессором 16 при помощи устройства изменения литража двигателя 1 и числа его работающих цилиндров отключают путем остановки в них поршней. When starting engine 1, the starting starter is the starter generator 6, the torque of which is transmitted through the coupling 8, clutch 2 (gearbox 7 is in the neutral position) and then through the hydraulic coupling 3 to the crankshaft of engine 1. At the same time, pedal 12 of engine control 1 through its current-regulating device 13, it starts the engine 1 with a signal to the microprocessor 16. After starting the engine 1, the starter-generator 6 is turned off by an automatic coupling 8. The started engine 1 is warmed up, then in one th from the engine 1 is set idling, and the remaining cylinders microprocessor 16 by means of displacement device changes the engine 1 and the number of its working cylinders shut off by stopping the pistons therein.

При разгоне транспортного средства микропроцессор 16 при помощи устройства изменения литража двигателя 1 и числа его работающих цилиндров включает в работу все цилиндры и увеличивает литраж двигателя 1 до двух раз за счет удлинения хода поршней. При этом рукоятка коробки 7 передач стоит в положении вперед. Одновременно с работой двигателя 1 микропроцессор 16 через реле-регулятор 17 включает стартер-генератор 6 в работу в режиме электродвигателя, а электромуфта 8 передает вращающий момент стартера-генератора 6 через коробку 7 передач на сцепление 2, гидромуфту 3 и на коленчатый вал двигателя 1, тем самым помогая ему при разгоне транспортного средства. Работа стартера-генератора 6 производится за счет ранее накопленной электроэнергии при торможении транспортного средства. Достигнув 2/3 от номинальных оборотов коленчатого вала двигателя 1, центробежный выключатель 5 подает сигнал на микропроцессор 16, который выключает стартер-генератор 6 из работы, отключив электромуфту 8 и обеспечточив стартер-генератор 6. When the vehicle accelerates, the microprocessor 16, using a device for changing the displacement of the engine 1 and the number of its working cylinders, turns on all cylinders and increases the displacement of the engine 1 to two times due to the elongation of the pistons. In this case, the handle of the gearbox 7 is in the forward position. Simultaneously with the operation of engine 1, the microprocessor 16, through the relay controller 17, turns on the starter-generator 6 in electric motor mode, and the electric coupling 8 transmits the torque of the starter-generator 6 through the gearbox 7 to the clutch 2, the fluid coupling 3 and the crankshaft of the engine 1, thereby helping him with the acceleration of the vehicle. The operation of the starter-generator 6 is due to previously accumulated electricity during braking of the vehicle. Having reached 2/3 of the nominal speed of the crankshaft of the engine 1, the centrifugal switch 5 supplies a signal to the microprocessor 16, which turns the starter-generator 6 out of operation, disconnecting the electromagnet 8 and providing the starter-generator 6.

При установившемся движении транспортного средства микропроцессор 16 с учетом нагрузки на двигатель 1 при помощи устройства изменения его литража и числа работающих цилиндров может отключить часть цилиндров, обеспечивая экономичный режим работы двигателя 1. With the steady movement of the vehicle, the microprocessor 16, taking into account the load on the engine 1 using a device to change its displacement and the number of working cylinders, can turn off part of the cylinders, providing an economical mode of operation of engine 1.

Для уменьшения скорости движения транспортного средства водитель нажимает на педаль 14 тормоза, которая своим токорегулирующим устройством 15 подает сигнал микропроцессору 16. Микропроцессор 16 при помощи устройства изменения литража двигателя 1 и числа его работающих цилиндров уменьшает литраж двигателя 1 и одновременно через реле-регулятор 17 включает электромуфту 8. Кинетическая энергия P (фиг. 1) массы движущегося транспортного средства через вращение колес преобразуется в трансмиссии во вращательный момент, который передается на главную передачу, а затем через электромуфту 8 на стартер-генератор 6. В свою очередь стартер-генератор 6, работая в режиме генератора и вырабатывая электроэнергию, отдает ее через реле-генератор 17 блоку аккумуляторных батарей 11, заряжая последние, что усиливает сопротивление движению транспортного средства и тем самым замедляет его. При торможении транспортного средства происходит то же самое, что при его замедлении, но и более ускоренном режиме и с большим зарядным током, направляемым блоку аккумуляторных батарей 11. В случае выхода из строя зарядного устройства в работу торможения вступает тормозное устройство 10 колес (фиг. 2). To reduce the speed of the vehicle, the driver depresses the brake pedal 14, which, using its current-regulating device 15, sends a signal to the microprocessor 16. The microprocessor 16 reduces the engine displacement of the engine 1 by the device for changing the displacement of the engine 1 and the number of its working cylinders, and simultaneously activates the clutch through the relay regulator 17 8. The kinetic energy P (Fig. 1) of the mass of a moving vehicle through the rotation of the wheels is converted into a transmission in a torque that is transmitted to the main th gear, and then through the coupling 8 to the starter-generator 6. In turn, the starter-generator 6, working in the generator mode and generating electricity, gives it through the relay-generator 17 to the battery pack 11, charging the latter, which increases the resistance to traffic means and thereby slows it down. When braking a vehicle, the same thing happens as when it decelerates, but also in a more accelerated mode and with a large charging current directed to the battery pack 11. In case of failure of the charging device, the braking device 10 of the wheels enters into operation (Fig. 2 )

Для увеличения скорости движения транспортного средства водитель нажимает на педаль 12 управления двигателем 1, которая своим токорегулирующим устройством 13 подает сигнал микропроцессору 16. Микропроцессор 16 в свою очередь при помощи устройства изменения литража двигателя 1 и числа его работающих цилиндров увеличивает литраж двигателя 1 за счет постепенного включения в работу ранее отключенных цилиндров и удлинения хода их поршней до максимального. При оборотах коленчатого вала двигателя 1 менее 2/3 от номинальных микропроцессор 16 через реле-регулятор 17 включает стартер-генератор 6, работающий в этом случае в режиме электродвигателя за счет ранее накопленной электроэнергии, а электромуфта 8 передает вращающий момент стартера-генератора 6 через коробку 7 передач на сцепление 2, гидромуфту 3 и на коленчатый вал двигателя 1. При достижении 2/3 от номинальных оборотов коленчатого вала двигателя 1, центробежный выключатель 5 подает сигнал на микропроцессор 16, который отключает. To increase the speed of the vehicle, the driver presses the pedal 12 of the engine 1, which, using its current-regulating device 13, sends a signal to the microprocessor 16. The microprocessor 16, in turn, increases the displacement of the engine 1 by gradually changing the displacement of the engine 1 and the number of its working cylinders. into the work of previously disabled cylinders and lengthening the stroke of their pistons to the maximum. When the crankshaft speed of the engine 1 is less than 2/3 of the rated value, the microprocessor 16, through the relay controller 17, turns on the starter-generator 6, which in this case operates in the electric motor mode due to the previously accumulated electric power, and the electric coupling 8 transmits the torque of the starter-generator 6 through the box 7 gears to clutch 2, fluid coupling 3 and to the crankshaft of engine 1. Upon reaching 2/3 of the nominal speed of the crankshaft of engine 1, the centrifugal switch 5 supplies a signal to microprocessor 16, which turns off.

При работе транспортного средства в закрытых помещениях: складах, гаражах и т. п., водитель останавливает двигатель 1 и включает стартер-генератор 6, работающий в режиме электродвигателя. При этом транспортное средство работает в режиме электродвигателя. При этом транспортное средство работает как электромобиль. Подзарядка блока акуумуляторных батарей 11 осуществляется двигателем 1 при движении и торможении транспортного средства. When the vehicle is operating in enclosed spaces: warehouses, garages, etc., the driver stops the engine 1 and turns on the starter-generator 6, operating in electric motor mode. In this case, the vehicle operates in electric motor mode. In this case, the vehicle works like an electric car. Charging the battery unit 11 is carried out by the engine 1 during movement and braking of the vehicle.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает повышение эффективности транспортного средства за счет достижения оптимального сочетания работы обратимой электрической машины и двигателя внутреннего сгорания путем регулирования его литража и числа работающих цилиндров, что позволяет заменить коробку перемещенных передачи на коробку передач с передней и задней скоростями и нейтральным положением, а также сократить время и путь разгона транспортного средства и его расход топлива до 2 - 3 литров на 100 км пробега. Thus, the present invention improves the efficiency of the vehicle by achieving the optimal combination of the operation of a reversible electric machine and an internal combustion engine by adjusting its displacement and the number of working cylinders, which allows you to replace the gearbox with a gearbox with forward and reverse speeds and a neutral position, and also to reduce the time and path of acceleration of the vehicle and its fuel consumption to 2 - 3 liters per 100 kilometers.

Claims

1. A vehicle containing an internal combustion engine, a reversible electric machine, through a relay-regulator electrically connected to the battery pack, and mechanically through an electric coupling and clutch with the crankshaft of the internal combustion engine, gearbox, brake system with a pedal paired with one current-regulating device, a control system including a pedal connected to another current-regulating device, and a centrifugal switch of a reversible electric machine, characterized in that the control system additionally includes a microprocessor, and the internal combustion engine is made with a device for changing its displacement and the number of working cylinders, controlled by a microprocessor, to which the output of the centrifugal switch, the inputs of the electromagnet and the relay controller and the outputs of these current-regulating devices are connected.

2. The vehicle according to claim 1, characterized in that the reversible electric machine is made in the form of a starter-generator.