RU2459097C1 - Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания - Google Patents
Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2459097C1 RU2459097C1 RU2011123078/06A RU2011123078A RU2459097C1 RU 2459097 C1 RU2459097 C1 RU 2459097C1 RU 2011123078/06 A RU2011123078/06 A RU 2011123078/06A RU 2011123078 A RU2011123078 A RU 2011123078A RU 2459097 C1 RU2459097 C1 RU 2459097C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- internal combustion
- energy
- combustion engine
- ice
- control device
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в электротехнике транспортных средств, а именно в электромеханических системах, повышающих эффективность двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Электромеханическая система для ДВС содержит накопитель электрической энергии, электрически связанный с устройством управления и с вращающейся электрической машиной, ротор которой является маховиком ДВС. Система дополнительно снабжена преобразователем одновременно и кинетической и тепловой энергии потока выхлопных газов в электрическую энергию, выполненным в виде последовательно размещенных на одном валу с электрогенератором газовой турбины, парового электрогенератора. Вход преобразователя энергии соединен с выхлопным коллектором ДВС, а электрический выход связан с устройством управления. Технической результат заключается в регенерации как кинетической, так и тепловой энергий потока выхлопных газов ДВС. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к электромеханическим системам, повышающим эффективность работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Из уровня техники известна «Энергетическая установка транспортного средства» по патенту на изобретение RU №2398683 от 02.07.2009 г., МПК В60К 15/10, F02B 43/10, в которой генератор приводится в движение с помощью ветроколеса - турбинкой малой величины, для преобразования энергии потока выхлопных газов при работе двигателя внутреннего сгорания в электрическую. Далее электроэнергия направляется в электролизер для выработки горючей газовой смеси для ДВС.
К недостаткам данной установки относится не использование тепловой энергии потока выхлопных газов, а также низкий общий КПД системы регенерации, а именно: кинетической энергии потока выхлопного газа.
Из уровня техники известна также «Система с циклом Ранкина и транспортное средство» по патенту на изобретение US 7475541 В2 от 13.01.09 г., МПК F01K 23/10. Гибридное транспортное средство снабжено двигателем внутреннего сгорания, двигателем-генератором и системой с циклом Ранкина для регенерации тепловой энергии выхлопного газа. Выходная электрическая энергия системы с циклом Ранкина используется для заряда аккумуляторной батареи и для питания тягового электродвигателя.
Недостатками такой системы являются: отсутствие использования кинетической энергии выхлопных газов ДВС и сложность кинематических цепей транспортного средства.
Из уровня техники известно «Гибридное транспортное средство с турбогенератором с приводом от выхлопных газов» по патенту на изобретение US2006/0046894 А1 МПК В60К 1/02, 2.03.06 г.
Гибридное транспортное средство, включающее ДВС, использующий топливо, электрический привод, аккумуляторные батареи для накопления электрической энергии и использования с электрическим приводом, турбину, расположенную на входе выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, а также электрический генератор, вращаемый турбиной для обеспечения электроэнергией: аккумуляторных батарей, системы электропривода, кинематическую цепь для передачи энергии электродвигателя для вращения колес транспортного средства.
Недостатками такой системы являются отсутствие использования тепловой энергии выхлопных газов и сложность кинематических цепей транспортного средства.
Наиболее близко к предлагаемому изобретению «Устройство для управления стартером-генератором ДВС» по патенту на изобретение JP 4078890 В2 от 17.06.2002 г., МПК 8 F02N 11/04, принятое нами за прототип.
Устройство включает стартер - генератор с ротором, закрепленным на коленчатом валу ДВС, устройство управления, аккумуляторную батарею и предназначено для пуска ДВС и вырабатывания электроэнергии при работе ДВС.
К недостаткам данного устройства относится отсутствие регенерации энергий потока выхлопных газов.
Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) за счет регенерации как кинетической, так и тепловой энергий потока выхлопных газов ДВС.
Сущность изобретения заключается в том, что электромеханическая система для ДВС содержит накопитель электрической энергии, например емкостной или аккумулятор, электрически связанный с устройством управления, включающий в себя широтно-импульсный преобразователь напряжения, коммутатор и/или преобразователь частоты и напряжения, и вращающуюся электрическую машину, например вентильную, синхронную или асинхронную, ротор которой является маховиком ДВС.
Отличие предложенного изобретения состоит в том, что система дополнительно снабжена преобразователем одновременно и кинетической, и тепловой энергии потока выхлопных газов в электрическую энергию, выполненным в виде последовательно размещенных на одном валу с электрогенератором газовой турбины, парового электрогенератора, причем вход преобразователя энергии соединен с выхлопным коллектором ДВС, а электрический выход связан с устройством управления.
Предлагаемая система иллюстрируется чертежом, на котором изображена структурная схема электромеханической системы для ДВС.
В схеме приняты обозначения:
НЭЭ - накопитель электрической энергии;
УУ - устройство управления;
ВЭМ - вращающаяся электрическая машина;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
ПЭ - преобразователь энергии.
Система состоит из накопителя электрической энергии (НЭЭ), например емкостного, или аккумулятора, или сочетания этих устройств, электрически связанного с устройством управления (УУ), электрическая схема которого может быть различной, в зависимости от типа используемой вращающейся электрической машины. В предложенном изобретении можно использовать типовые УУ, например, для синхронных или асинхронных электрических машин, которые преобразуют постоянное напряжение преобразователя энергии (ПЭ) в переменное многофазное напряжение определенной частоты и амплитуды, а для вентильных же электрических машин УУ выполняется на основе широтно-импульсного регулятора напряжения и коммутатора, распределяющего напряжение по обмоткам статора. Все типы УУ снабжены задатчиком режима работы ВЭМ.
В качестве ПЭ возможно использование различных устройств.
- газовая турбина, приводимая в движение выхлопными газами ДВС, на валу которой расположен электрогенератор, например трехфазный синхронный с выпрямителем;
- компактный паровой электрогенератор, работающий по термодинамическому циклу Ранкина, горячие выхлопные газы которого поступают в конвектор с испарителем, где образуется пар с температурой 400-500°С и давлением 7-9 МПа. Этот пар, вращая генератор, охлаждается, конденсируется и вновь поступает в бак с насосом. В ходе испытаний на гибридном автомобиле Honda Stream с двухлитровым бензиновым двигателем паровая установка работала с максимальной мощностью 32 кВт. Термический КПД установки пока не слишком высок - 13%.
В предлагаемом изобретении в качестве преобразователя энергии используется сочетание газовой турбины, парового электрогенератора и паровой турбины, причем вход преобразователя энергии соединен с выхлопным коллектором ДВС, а электрический выход связан с устройством управления.
Система по предлагаемому изобретению работает следующим образом.
Вращающаяся электрическая машина (ВЭМ), используя энергию накопителя электрической энергии (НЭЭ), запускает двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работая в двигательном режиме. После запуска ДВС поток выхлопных газов поступает вначале в газовую турбину, отдавая кинетическую энергию, затем в паровой электрогенератор, отдавая тепловую энергию. Преобразователь энергии (ПЭ) начинает вырабатывать электроэнергию для зарядки НЭЭ и питания бортовой электросети. Излишек электроэнергии направляется для питания ВЭМ, которая работает в двигательном режиме, передавая механическую энергию на коленчатый вал ДВС. При торможении транспортного средства ВЭМ работает как генератор в режиме рекуперативного торможения, отдавая электроэнергию в НЭЭ. В итоге происходит экономия топлива и снижение токсичности выхлопных газов.
Предлагаемую систему можно использовать для автомобилей, тепловозов, теплоходов и тепловых электростанций.
Claims (1)
- Электромеханическая система для ДВС, содержащая накопитель электрической энергии, электрически связанный с устройством управления и с вращающейся электрической машиной, ротор которой является маховиком ДВС, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена преобразователем одновременно и кинетической, и тепловой энергии потока выхлопных газов в электрическую энергию, выполненным в виде последовательно размещенных на одном валу с электрогенератором газовой турбины, парового электрогенератора, причем вход преобразователя энергии соединен с выхлопным коллектором ДВС, а электрический выход связан с устройством управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123078/06A RU2459097C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011123078/06A RU2459097C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2459097C1 true RU2459097C1 (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46936727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011123078/06A RU2459097C1 (ru) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2459097C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU199125U1 (ru) * | 2020-01-27 | 2020-08-17 | Акционерное общество "ТРАНСМАШХОЛДИНГ" | Тепловоз со вспомогательным энергетическим комплексом |
RU2733889C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-10-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1240366A3 (ru) * | 1983-07-27 | 1986-06-23 | Д.Р.Инж Х.Ц.Ф.Порше А.Г., (Фирма) | Приводной агрегат,в частности,дл автомобил |
SU1514966A1 (ru) * | 1987-09-14 | 1989-10-15 | Производственное Объединение "Турбомоторный Завод" Им.К.Е.Ворошилова | Силова установка |
SU1686211A1 (ru) * | 1989-01-05 | 1991-10-23 | Предприятие П/Я А-1495 | Способ работы дизель-генераторной установки и дизель-генераторна установка |
RU2123130C1 (ru) * | 1993-05-05 | 1998-12-10 | Юрий Васильевич Макаров | Стартер-генератор |
JP2005036657A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Tsunoda Jierawan | 内燃機関における蒸気タービン式発電装置 |
JP4078890B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2008-04-23 | 国産電機株式会社 | 内燃機関用スタータジェネレータの制御装置 |
US7475541B2 (en) * | 2001-10-09 | 2009-01-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rankine cycle system and vehicle therewith |
-
2011
- 2011-06-08 RU RU2011123078/06A patent/RU2459097C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1240366A3 (ru) * | 1983-07-27 | 1986-06-23 | Д.Р.Инж Х.Ц.Ф.Порше А.Г., (Фирма) | Приводной агрегат,в частности,дл автомобил |
SU1514966A1 (ru) * | 1987-09-14 | 1989-10-15 | Производственное Объединение "Турбомоторный Завод" Им.К.Е.Ворошилова | Силова установка |
SU1686211A1 (ru) * | 1989-01-05 | 1991-10-23 | Предприятие П/Я А-1495 | Способ работы дизель-генераторной установки и дизель-генераторна установка |
RU2123130C1 (ru) * | 1993-05-05 | 1998-12-10 | Юрий Васильевич Макаров | Стартер-генератор |
US7475541B2 (en) * | 2001-10-09 | 2009-01-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Rankine cycle system and vehicle therewith |
JP4078890B2 (ja) * | 2002-06-17 | 2008-04-23 | 国産電機株式会社 | 内燃機関用スタータジェネレータの制御装置 |
JP2005036657A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Tsunoda Jierawan | 内燃機関における蒸気タービン式発電装置 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733889C1 (ru) * | 2019-12-18 | 2020-10-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) | Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства |
RU199125U1 (ru) * | 2020-01-27 | 2020-08-17 | Акционерное общество "ТРАНСМАШХОЛДИНГ" | Тепловоз со вспомогательным энергетическим комплексом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6651760B2 (en) | Thermionic automobile | |
US8143732B2 (en) | Stationary genset power system having turbo-compounding | |
US9567941B2 (en) | Waste-heat utilization device for a motor vehicle | |
RU2411380C2 (ru) | Двигатель электромобиля с приводом от турбоэлектрогенератора | |
US20160153350A1 (en) | Method and apparatus for operating an electric-motor-assisted exhaust turbocharger of a motor vehicle | |
KR101567171B1 (ko) | 내연기관의 배기열 재활용 시스템 | |
US20140150426A1 (en) | Device and method for using the waste heat of an internal combustion engine | |
RU2459097C1 (ru) | Электромеханическая система для двигателя внутреннего сгорания | |
RU63297U1 (ru) | Автономное транспортное средство | |
RU2725583C1 (ru) | Когенерационная установка с глубокой утилизацией тепловой энергии двигателя внутреннего сгорания | |
US11833902B2 (en) | Waste heat recovery hybrid power drive | |
CN201874651U (zh) | 一种发动机尾气发电机 | |
TR201802811T4 (tr) | Hareketli Bir Makine için Yakıt Doldurma Sistemi. | |
WO2013036216A1 (en) | Flexible and efficient energy source | |
GB2494122A (en) | Boundary layer turbine with heat recovery | |
Radhika et al. | Design of a compressed air vehicle | |
RU2019107177A (ru) | Устройство наддува для двигателя внутреннего сгорания | |
RU2733889C1 (ru) | Система питания бортовой сети гибридного транспортного средства | |
RU2513076C1 (ru) | Свободнопоршневой двигатель | |
RU140650U1 (ru) | Система рекуперации энергии отработавших газов в электрическую энергию | |
KR20170062151A (ko) | 엔진시스템 | |
RU2737575C1 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания, двигатель внутреннего сгорания | |
Kozyaruk et al. | An energy-efficient autonomous energy supply system based on an external combustion engine | |
JP5623860B2 (ja) | 水素ガスエンジン及び省エネ自動車 | |
US20160237887A1 (en) | Internal combustion engine system and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150609 |