RU2641181C2 - Двигатель транспортного средства (варианты) и транспортное средство, содержащее такой двигатель - Google Patents

Двигатель транспортного средства (варианты) и транспортное средство, содержащее такой двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2641181C2
RU2641181C2 RU2013108743A RU2013108743A RU2641181C2 RU 2641181 C2 RU2641181 C2 RU 2641181C2 RU 2013108743 A RU2013108743 A RU 2013108743A RU 2013108743 A RU2013108743 A RU 2013108743A RU 2641181 C2 RU2641181 C2 RU 2641181C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
engine
thermoelectric device
exhaust gas
engine according
vehicle
Prior art date
Application number
RU2013108743A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013108743A (ru
Inventor
Айан Грэхем ПЕГГ
Роберт ХЕЛЛЕ-ЛОРЕНТЦЕН
Original Assignee
Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк filed Critical Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк
Publication of RU2013108743A publication Critical patent/RU2013108743A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2641181C2 publication Critical patent/RU2641181C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/22—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant
    • B60H1/2215—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices the heat being derived otherwise than from the propulsion plant the heat being derived from electric heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/001—Heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F01M2011/0025—Oilsumps with heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • 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

Abstract

Изобретение относится к двигателю транспортного средства. Двигатель содержит резервуар моторного масла, выхлопную систему и термоэлектрическое устройство. Выхлопная система выполнена с возможностью удавления отработавшего газа из двигателя, а термоэлектрическое устройство подсоединено к источнику электроэнергии и имеет горячую и холодную стороны. Горячая сторона находится в взаимодействии с отработавшим газом двигатель, а холодная – с резервуаром моторного масла. Резервуар моторного масла имеет участок внутренней поверхности, включающий одно или более ребер, способствующих теплообмену с термоэлектрическим устройством. Раскрыты варианты двигателя транспортного средства и транспортное средство. Технический результат заключается в повышении топливной экономичности и увеличении скорости прогрева двигателя транспортного средства. 6 н. и 31 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к управлению температурой масла в транспортном средстве и/или выработке электрической энергии в транспортном средстве. В частности, но не исключительно, изобретение относится к использованию термоэлектрического устройства для управления температурой масла и выработки электрической энергии в гибридном транспортном средстве.
Уровень техники
Известный термоэлектрический эффект состоит в прямом преобразовании разности температур в электрическое напряжение. Термоэлектрическое устройство имеет «горячую сторону» и «холодную сторону» и создает напряжение, когда на разных сторонах температура разная. Тем не менее, термоэлектрическое устройство может работать и в обратном режиме, в котором при подаче напряжения на устройство это устройство создает разность температур.
Известно применение термоэлектрических устройств в транспортных средствах с целью выработки электрической энергии. Холодная сторона находится в тепловом взаимодействии со средством охлаждения в форме теплообменника и/или подачи хладагента. Например, в документе US 2009/0139207 (Reiners) теплоэнергию отработавших газов подают на горячую сторону, а холодную сторону охлаждают рубашкой охлаждения, принимающей хладагент, прошедший через теплообменник.
То есть известные термоэлектрические устройства в транспортных средствах предназначены лишь для выработки электрической энергии и не используются в обратном режиме.
Также известно, что оптимальный компромисс между экономией топлива и выбросами в атмосферу для двигателя внутреннего сгорания достигается, когда хладагент холоднее масла. Однако при штатной работе двигателя температура масла обычно близка к температуре хладагента. Для достижения большей разности температур между хладагентом и маслом необходима большая подача теплоэнергии к маслу. Для типового легкового транспортного средства это составит примерно несколько киловатт. Примерно треть энергии топлива уходит в теплопотери с отработавшим газом. Это происходит также при относительно высокой температуре по сравнению с оптимальной температурой масла, особенно при прогреве двигателя.
При запуске из холодного состояния к.п.д. сжигания топлива в двигателе снижается, так как холодный блок цилиндров вытягивает тепло из цилиндра на такте сжатия. Для наилучшей эффективности использования топлива и теплоэнергии, располагаемой двигателем для отопления салона, в течение первых 400 секунд Нового Европейского Цикла Движения (NEDC) (испытательный цикл, выполняемый на холодном транспортном средстве обычно при 25°С) в моторное масло требуется накачать свыше двух киловатт теплоэнергии. Кроме того, гибридные транспортные средства склонны значительно медленнее прогреваться и не рекуперируют энергетические потери, кроме как во время замедления.
Ставится задача предложения транспортного средства с более эффективным использованием топлива. Желательно добиться этого экономично и не в ущерб другим атрибутам, таким как отопление салона, большая теплоотдача в радиатор и т.д.
Ставится задача увеличения скорости прогрева транспортного средства, особенно гибридного.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предлагается двигатель транспортного средства, содержащий резервуар моторного масла; выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления отработавшего газа из двигателя; термоэлектрическое устройство, имеющее горячую сторону и холодную сторону. Термоэлектрическое устройство выполнено таким образом, что горячая сторона находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя, а холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла.
Термоэлектрическое устройство может быть подсоединено к источнику электроэнергии, такому как бортовая аккумуляторная батарея, бортовой генератор и т.п.
Термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью работы в первом режиме, в котором разность температур между горячей и холодной сторонами используют для выработки электроэнергии для использования ее на борту транспортного средства. Выработанная электроэнергия может быть запасена ее источником.
Термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью работы во втором режиме, в котором электроэнергию от ее источника подают на устройство, которое создает разность температур для выработки теплоэнергии для использования ее на борту транспортного средства. Двигатель может быть выполнен с возможностью использования выработанной теплоэнергии, по меньшей мере, для подогрева моторного масла.
С тем чтобы холодная сторона находилась в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла, термоэлектрическое устройство может располагаться на резервуаре моторного масла или внутри него.
Резервуар моторного масла может содержать поддон картера двигателя. Резервуар моторного масла может содержать сухой поддон.
Резервуар моторного масла может быть выполнен с возможностью прикрепления термоэлектрического устройства. Резервуар моторного масла может иметь участок наружной поверхности, выполненный плоским для обеспечения плотного прилегания к термоэлектрическому устройству. Резервуар моторного масла может иметь участок внутренней поверхности, включающий в себя одно или несколько ребер, способствующих теплообмену между резервуаром моторного масла и термоэлектрическим устройством. Термоэлектрическое устройство может быть прикреплено к нижней поверхности резервуара моторного масла.
Выхлопная система может включать в себя первый патрубок для передачи отработавшего газа от двигателя. Первый патрубок может быть прикреплен или может быть выполнен с возможностью прикрепления к термоэлектрическому устройству. Первый патрубок может включать в себя одно или несколько ребер для способствования теплообмену между первым патрубком и термоэлектрическим устройством.
Двигатель может включать в себя отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления его к горячей стороне термоэлектрического устройства.
Отводной клапан может быть выполнен с возможностью избирательного срабатывания для избирательного направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства.
Двигатель может включать в себя по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры и подачи сигнала ее значения на отводной клапан. Датчик может быть выполнен в виде датчика температуры моторного масла. Вместо этого или дополнительно датчик может быть выполнен в виде датчика температуры хладагента. Вместо этого или дополнительно датчик может быть выполнен в виде датчика температуры термоэлектрического устройства.
Отводной клапан может быть выполнен с возможностью направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства при опускании измеренной температуры, а именно температуры моторного масла, ниже предустановленного значения. Предустановленное значение может находиться в пределах диапазона от 100 до 160 градусов Цельсия, предпочтительно - в диапазоне от 120 до 140 градусов Цельсия.
Вместо этого или дополнительно, отводной клапан может быть выполнен с возможностью прекращения подачи удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства при поднятии измеренной температуры, а именно температуры хладагента или температуры термоэлектрического устройства выше предустановленного значения.
Двигатель может включать в себя средство управления для управления температурой моторного масла. Средство управления может быть выполнено в виде ПИД-контроллера.
Средство управления может быть подсоединено с обеспечением передачи данных к отводному клапану. Средство управления может быть выполнено с возможностью управления температурой моторного масла, по меньшей мере, посредством работы отводного клапана.
Двигатель может включать в себя, по меньшей мере, или сажеуловитель, или каталитический нейтрализатор, или фильтр, а отводной клапан может располагаться ниже по потоку от сажеуловителя, каталитического нейтрализатора или фильтра, чтобы удаленный отработавший газ, направляемый к горячей стороне термоэлектрического устройства, был свободен от отложений или загрязнений.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предлагается двигатель транспортного средства, содержащий источник электроэнергии; и термоэлектрическое устройство, подсоединенное к источнику электроэнергии и имеющее горячую и холодную стороны, выполненное с возможностью работы в первом режиме, в котором при подаче на устройство электроэнергии от источника устройство создает разность температур для выработки теплоэнергии, используемой на борту транспортного средства.
Двигатель может содержать выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления отработавшего газа из двигателя, и резервуар моторного масла.
Горячая сторона термоэлектрического устройства может находиться в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя. Холодная сторона термоэлектрического устройства может находиться в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла.
Термоэлектрическое устройство может располагаться на резервуаре моторного масла или внутри него, чтобы обеспечить тепловое взаимодействие холодной стороны с резервуаром моторного масла.
Резервуар моторного масла может быть выполнен в виде поддона картера двигателя. Резервуар моторного масла может быть выполнен в виде сухого поддона.
Резервуар моторного масла может быть выполнен с возможностью прикрепления термоэлектрического устройства. Резервуар моторного масла может иметь участок наружной поверхности, выполненный существенно плоским для обеспечения плотного прилегания к термоэлектрическому устройству. Резервуар моторного масла может иметь участок внутренней поверхности, включающий в себя одно или несколько ребер, способствующих теплообмену между резервуаром моторного масла и термоэлектрическим устройством. Термоэлектрическое устройство может быть прикреплено к нижней поверхности резервуара моторного масла.
Выхлопная система может включать в себя первый патрубок для передачи отработавшего газа от двигателя. Первый патрубок может быть прикреплен или может быть выполнен с возможностью прикрепления к термоэлектрическому устройству. Первый патрубок может включать в себя одно или несколько ребер для способствования теплообмену между первым патрубком и термоэлектрическим устройством.
Двигатель может быть выполнен с возможностью использования выработанной теплоэнергии, по меньшей мере, для подогрева моторного масла.
Источник электроэнергии может содержать бортовую аккумуляторную батарею транспортного средства, генератор и тому подобное.
Термоэлектрическое устройство может работать во втором режиме, в котором разность температур между горячей и холодной сторонами используют для выработки электроэнергии для использования на борту транспортного средства. Выработанная электроэнергия может быть запасена источником электроэнергии.
Двигатель может включать в себя отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления его к горячей стороне термоэлектрического устройства.
Отводной клапан может быть выполнен с возможностью избирательного срабатывания для избирательного направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства.
Двигатель может включать в себя по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры и подачи сигнала ее значения на отводной клапан. Этой температурой может быть температура моторного масла.
Отводной клапан может быть выполнен с возможностью направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства при опускании измеренной температуры ниже предустановленного значения. Предустановленное значение может находиться в диапазоне от 100 до 160 градусов Цельсия, предпочтительно - в диапазоне от 120 до 140 градусов Цельсия.
Двигатель может включать в себя средство управления для управления температурой моторного масла. Средство управления может быть выполнено в виде ПИД-контроллера.
Средство управления может быть подсоединено с обеспечением передачи данных к отводному клапану. Средство управления может быть выполнено с возможностью управления температурой моторного масла, по меньшей мере, посредством работы отводного клапана.
Двигатель может включать в себя, по меньшей мере, или сажеуловитель, или каталитический нейтрализатор, или фильтр, а отводной клапан может располагаться ниже по потоку от сажеуловителя, каталитического нейтрализатора или фильтра, чтобы удаленный отработавший газ, направляемый к горячей стороне термоэлектрического устройства, был свободен от отложений или загрязнений.
Предлагается транспортное средство, включающее в себя двигатель по первому или второму аспекту изобретения.
Транспортное средство может быть гибридным транспортным средством.
Краткое описание чертежей
Далее описываются осуществления настоящего изобретения в виде примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 является схемой системы двигателя.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показана система 10 двигателя транспортного средства, содержащая двигатель 12. Сгорание топлива в воздухе происходит в верхней части 14 двигателя 12, в результате чего образуются отработавшие газы. Выхлопная система 20 предназначена для вывода отработавшего газа из двигателя 12 и по меньшей мере часть отработавшего газа удаляется в атмосферу через выхлопную трубу 22, хотя частично может возвращаться в цилиндры двигателя системой рециркуляции отработавших газов для уменьшения выбросов.
В нижней части 16 двигателя имеется резервуар масла или поддон 18. Моторное масло из поддона перекачивается вверх и используется для смазки движущихся частей двигателя в верхней части 14, после чего масло самотеком поступает вниз и снова собирается в поддоне 18.
На нижней поверхности поддона 18 расположено термоэлектрическое устройство 30, имеющее горячую сторону и холодную сторону. Термоэлектрическое устройство выполнено таким образом, что горячая сторона находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя 12, а холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с маслом в поддоне 18.
У поддона 18 может иметься плоский участок наружной поверхности для плотного прилегания к термоэлектрическому устройству 30. Поддон 18 также может иметь участок внутренней поверхности, включающий в себя выступающие внутрь ребра, способствующие теплообмену между поддоном 18 и термоэлектрическим устройством 30.
По ходу потока выхлопной системы 20 имеется отводной клапан для отведения отработавшего газа, удаляемого из двигателя 12, и направления его к горячей стороне термоэлектрического устройства. Первый патрубок 24 выхлопной системы 20 транспортирует отработавший газ от отводного клапана 32 и прикреплен к термоэлектрическому устройству 30 для теплообмена между первым патрубком 24 и термоэлектрическим устройством 30. Первый патрубок 24 может иметь внутренние ребра, способствующие теплообмену.
Термоэлектрическое устройство 30 электрически подсоединено к источнику электроэнергии в виде аккумуляторной батареи 40. Транспортное средство является гибридным, включающим в себя двигатель 42, который может избирательно подсоединяться к силовой передаче транспортного средства, а аккумуляторная батарея 40 электрически подсоединена к двигателю 42.
Термоэлектрическое устройство 30 выполнено с возможностью работы в первом режиме, в котором разность температур между горячей и холодной сторонами используется для выработки электроэнергии, используемой на борту транспортного средства. То есть используется разность температур горячего отработавшего газа и моторного масла внутри поддона 18. Выработанная электроэнергия может быть запасена в аккумуляторной батарее 40 или использована для запитывания двигателя или вспомогательных компонентов, таких как отопитель салона транспортного средства.
Термоэлектрическое устройство 30 выполнено с возможностью работы также и во втором режиме, в котором при подаче электроэнергии от аккумуляторной батареи 40 на устройство 30 создается разность температур, вырабатывающая теплоэнергию. Эту выработанную теплоэнергию используют для подогрева моторного масла с целью повышения топливной экономичности и/или снижения выбросов транспортного средства 12.
Внутри поддона 18 имеется датчик 34 для измерения температуры моторного масла, и сигнал значения температуры передается в ПИД-контроллер 36. ПИД-контроллер 36 выполнен с возможностью управления температурой моторного масла несколькими способами, включая управление отводным клапаном 32, ПИД-контроллер 36 информационно подсоединен к отводному клапану 32 и при необходимости подает отводному клапану 32 команду на открытие для направления удаленного отработавшего газа к термоэлектрическому устройству 30. Например, отводному клапану 32 может быть подана команда на открытие при опускании измеренной температуры ниже предустановленного значения, например 130 градусов Цельсия. Тем не менее, ПИД-контроллер 36 может быть запрограммирован на выполнение более сложного управления температурой моторного масла.
Могут использоваться другие датчики, например датчик температуры хладагента или датчик температуры термоэлектрического устройства 30, предназначенный для предотвращения перегрева последнего. Эти датчики могут быть подсоединены к ПИД-контроллеру 36 таким образом, чтобы отводной клапан 32 можно было закрывать для прекращения подачи отработавшего газа к термоэлектрическому устройству 30 в ответ на превышение измеренной температурой предустановленного значения.
Выхлопная система 20 включает в себя сажеуловитель 24 для удаления из отработавшего газа осаждений, и отводной клапан 32 расположен ниже по потоку от сажеуловителя 24.
Для наиболее полного использования нагрева масла в поддоне 18 масло нужно подавать к деталям двигателя с минимальной теплопередачей. Для этого обычный теплообменник типа масло/хладагент можно обойти или вообще не устанавливать.
В другом варианте осуществления термоэлектрическое устройство 30 может быть расположено в сухом поддоне картера. Это дает преимущество пониженной потери тепла маслом до его использования в двигателе.
Существуют два варианта для того, чтобы поддерживать температуру масла и позволить термоэлектрическому устройству 30 работать при нагреве масла свыше предустановленной или максимальной температуры. В первом варианте закрывают отводной клапан 32 для того, чтобы поток отработавшего газа не протекал через термоэлектрическое устройство, а во втором - масло охлаждают через отдельный радиатор или позволяют теплу передаваться хладагенту в штатном теплообменнике, в котором масло охлаждается хладагентом. Это можно осуществить использованием простого перепуска масла или хладагента в обход охладителя.
Настоящее изобретение позволяет передавать теплоэнергию маслу для повышения общей топливной экономичности двигателя с одновременной выработкой электроэнергии. Это особенно выгодно для транспортных средств, используемых в условиях холодного климата, которые имеют низкую топливную экономичность из-за необходимости прогрева и высокого потребления электроэнергии. Когда необходимость в нагреве отпадает, для предотвращения поломки не требуется какого-либо дополнительного охлаждения, поэтому бортовая система охлаждения не несет какой-либо дополнительной нагрузки.
Изобретение также позволяет не устанавливать генератор или аккумуляторную батарею 40 или хотя бы уменьшать их типоразмеры, и это может снижать нагрузку на генератор при движении на средней эксплуатационной скорости или при ускорении, что опять же снижает расход топлива.
Несмотря на то что выше были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что отклонения от приведенных вариантов осуществления могут не выходить за пределы объема настоящего изобретения.

Claims (37)

1. Двигатель транспортного средства, содержащий резервуар моторного масла; выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления отработавшего газа из двигателя; и термоэлектрическое устройство, имеющее горячую сторону и холодную сторону и подсоединенное к источнику электроэнергии, причем термоэлектрическое устройство выполнено таким образом, что горячая сторона находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя, а холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла; причем резервуар моторного масла имеет участок внутренней поверхности, включающий одно или более ребер, способствующих теплообмену между резервуаром моторного масла и термоэлектрическим устройством.
2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью работы в первом режиме, в котором разность температур между горячей и холодной сторонами используется для выработки электроэнергии, используемой на борту транспортного средства.
3. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью работы во втором режиме, в котором при подаче на него электроэнергии от источника электроэнергии указанное устройство создает разность температур для выработки теплоэнергии, предназначенной для использования на борту транспортного средства.
4. Двигатель по п. 3, отличающийся тем, что выполнен с возможностью использования теплоэнергии, по меньшей мере, для подогрева моторного масла.
5. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство расположено на резервуаре моторного масла или внутри него так, что холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла.
6. Двигатель п. 1, отличающийся тем, что резервуар моторного масла содержит поддон картера двигателя.
7. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что резервуар моторного масла выполнен с возможностью прикрепления термоэлектрического устройства.
8. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что резервуар моторного масла имеет участок наружной поверхности, выполненный по существу плоским для обеспечения плотного прилегания к нему термоэлектрического устройства.
9. Двигатель по п. 7, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство прикреплено или выполнено с возможностью прикрепления к нижней поверхности резервуара моторного масла.
10. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что выхлопная система включает в себя первый патрубок, выполненный с возможностью передачи отработавшего газа от двигателя, причем первый патрубок прикреплен или выполнен с возможностью прикрепления к термоэлектрическому устройству.
11. Двигатель по п. 10, отличающийся тем, что первый патрубок снабжен одним или более ребрами, способствующими теплообмену между первым патрубком и термоэлектрическим устройством.
12. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства.
13. Двигатель по п. 12, отличающийся тем, что отводной клапан выполнен с возможностью избирательного срабатывания для избирательного направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства.
14. Двигатель по п. 12, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры и подачи сигнала ее значения на отводной клапан.
15. Двигатель по п. 14, отличающий тем, что датчик содержит датчик температуры моторного масла.
16. Двигатель по п. 14, отличающий тем, что датчик содержит датчик температуры хладагента.
17. Двигатель по п. 14, отличающий тем, что датчик содержит датчик температуры термоэлектрического устройства.
18. Двигатель по п. 1, отличающий тем, что содержит средство управления температурой моторного масла.
19. Двигатель по п. 18, отличающий тем, что средство управления выполнено в виде ПИД-контроллера.
20. Двигатель по п. 12 или 18, отличающий тем, что средство управления подсоединено с обеспечением передачи данных к отводному клапану.
21. Двигатель транспортного средства, содержащий резервуар моторного масла; выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления отработавшего газа из двигателя; и термоэлектрическое устройство, имеющее горячую сторону и холодную сторону и подсоединенное к источнику электроэнергии, причем термоэлектрическое устройство выполнено таким образом, что горячая сторона находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя, а холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла; причем резервуар моторного масла содержит сухой поддон картера двигателя.
22. Двигатель транспортного средства, содержащий резервуар моторного масла; выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления отработавшего газа из двигателя; и термоэлектрическое устройство, имеющее горячую сторону и холодную сторону и подсоединенное к источнику электроэнергии, причем термоэлектрическое устройство выполнено таким образом, что горячая сторона находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя, а холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла; причем двигатель содержит отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства, а также по меньшей мере одно из следующих устройств: сажеуловитель, каталитический нейтрализатор, фильтр, а отводной клапан расположен ниже по потоку от сажеуловителя, каталитического нейтрализатора или фильтра, так чтобы удаленный отработавший газ, направляемый к горячей стороне термоэлектрического устройства, был по существу свободен от отложений или загрязнений.
23. Двигатель транспортного средства, содержащий источник электроэнергии; термоэлектрическое устройство, подсоединенное к источнику электроэнергии, имеющее горячую и холодную стороны и выполненное с возможностью работы в первом режиме, в котором, при подаче на него электроэнергии от указанного источника, указанное устройство создает разность температур для выработки теплоэнергии, предназначенной для использования на борту транспортного средства; выхлопную систему, выполненную с возможностью удаления выхлопного газа из двигателя, и резервуар моторного масла, причем резервуар моторного масла имеет участок внутренней поверхности, снабженный одним или более ребрами, способствующими теплообмену между резервуаром моторного масла и термоэлектрическим устройством.
24. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что горячая сторона термоэлектрического устройства находится в тепловом взаимодействии с отработавшим газом от двигателя, а холодная сторона термоэлектрического устройства находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла.
25. Двигатель по п. 23 или 24, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство расположено на резервуаре моторного масла или внутри него так, что холодная сторона находится в тепловом взаимодействии с резервуаром моторного масла.
26. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что резервуар моторного масла выполнен с возможностью прикрепления термоэлектрического устройства.
27. Двигатель по п. 26, отличающийся тем, что резервуар моторного масла имеет участок наружной поверхности, выполненный по существу плоским для обеспечения плотного прилегания к нему термоэлектрического устройства.
28. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что выхлопная система включает в себя первый патрубок для передачи отработавшего газа от двигателя, причем первый патрубок прикреплен или выполнен с возможностью прикрепления к термоэлектрическому устройству.
29. Двигатель по п. 28, отличающийся тем, что первый патрубок имеет одно или более ребер, способствующих теплообмену между первым патрубком и термоэлектрическим устройством.
30. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что выполнен с возможностью использования выработанной теплоэнергии, по меньшей мере, для подогрева моторного масла.
31. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что термоэлектрическое устройство выполнено с возможностью работы во втором режиме, в котором разность температур между горячей и холодной сторонами используется для выработки электроэнергии, предназначенной для использования на борту транспортного средства.
32. Двигатель по п. 23, отличающийся тем, что содержит отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства.
33. Двигатель по п. 32, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере один датчик температуры, выполненный с возможностью измерения температуры и подачи сигнала ее значения на отводной клапан.
34. Двигатель по п. 32, отличающийся тем, что содержит средство управления температурой моторного масла, подсоединенное с обеспечением передачи данных к отводному клапану.
35. Двигатель транспортного средства, содержащий источник электроэнергии; термоэлектрическое устройство, подсоединенное к источнику электроэнергии, имеющее горячую и холодную стороны и выполненное с возможностью работы в первом режиме, в котором, при подаче на него электроэнергии от указанного источника, указанное устройство создает разность температур для выработки теплоэнергии, предназначенной для использования на борту транспортного средства; причем двигатель содержит отводной клапан для отвода удаленного отработавшего газа и направления удаленного отработавшего газа к горячей стороне термоэлектрического устройства, а также по меньшей мере одно из следующих устройств: сажеуловитель, каталитический нейтрализатор, фильтр, а отводной клапан расположен ниже по потоку от сажеуловителя, каталитического нейтрализатора или фильтра, так чтобы удаленный отработавший газ, направляемый к горячей стороне термоэлектрического устройства, был по существу свободен от отложений или загрязнений.
36. Транспортное средство, содержащее двигатель, охарактеризованный в любом из предшествующих пунктов.
37. Транспортное средство по п. 36, отличающееся тем, что представляет собой гибридное транспортное средство.
RU2013108743A 2012-03-08 2013-02-28 Двигатель транспортного средства (варианты) и транспортное средство, содержащее такой двигатель RU2641181C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1204083.8A GB2500041B (en) 2012-03-08 2012-03-08 Thermoelectric device for oil temperature control
GB1204083.8 2012-03-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013108743A RU2013108743A (ru) 2014-09-10
RU2641181C2 true RU2641181C2 (ru) 2018-01-16

Family

ID=46003316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013108743A RU2641181C2 (ru) 2012-03-08 2013-02-28 Двигатель транспортного средства (варианты) и транспортное средство, содержащее такой двигатель

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8955314B2 (ru)
CN (1) CN103306786A (ru)
DE (1) DE102013203814A1 (ru)
GB (1) GB2500041B (ru)
RU (1) RU2641181C2 (ru)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2773775C (en) * 2010-04-01 2017-03-07 Enermotion Inc. A system and method for storing thermal energy as auxiliary power in a vehicle
US10069180B2 (en) 2015-10-20 2018-09-04 Ford Global Technologies, Llc Thermoelectric battery cooling system and method
CN105569788A (zh) * 2015-12-14 2016-05-11 黄相之 使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法
CN105464768A (zh) * 2015-12-14 2016-04-06 黄相之 热能回收利用减排降耗控制系统
US10910680B2 (en) 2016-01-27 2021-02-02 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal management system including thermoelectric device
US20170241308A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-24 Ford Global Technologies, Llc Oil maintenance strategy for electrified vehicles
CN110067623A (zh) * 2019-03-26 2019-07-30 深圳市德卡尔科技有限公司 驻车加热器总成、汽车驻车加热系统及控制方法
CN112744128B (zh) * 2021-01-20 2022-05-17 江苏大学 一种油电混合动力系统的余热管理装置及管理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196242C1 (ru) * 2001-06-25 2003-01-10 Российский Университет Дружбы Народов Двигатель внутреннего сгорания
EP1586752A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-19 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Method for controlling the lubricating oil dilution of an internal combustion engine and device for monitoring and reducing this oil dilution
US20090229649A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Thermal management for improved engine operation
EP2381083A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-26 C.R.F. Società Consortile per Azioni Unit for recovering and converting the thermal energy of the exhaust gases of an internal combustion engine of a vehicle
US20120125285A1 (en) * 2009-08-25 2012-05-24 Henrick Brandes Latent heat storage and method for temperature control of an internal combustion engine
US8286424B2 (en) * 2010-04-02 2012-10-16 GM Global Technology Operations LLC Thermoelectric generator cooling system and method of control

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000335230A (ja) * 1999-03-24 2000-12-05 Tgk Co Ltd 車両用暖房装置
US20060150657A1 (en) * 2005-01-10 2006-07-13 Caterpillar Inc. Thermoelectric enhanced HVAC system and method
US7246496B2 (en) * 2005-07-19 2007-07-24 Visteon Global Technologies, Inc. Thermoelectric based heating and cooling system for a hybrid-electric vehicle
GB2437089B (en) 2006-04-13 2010-12-22 Ford Global Tech Llc A wet sump assembly for an engine
US20090139207A1 (en) 2007-11-30 2009-06-04 Caterpillar Inc. Thermo-electric auxiliary power unit
US8464684B2 (en) * 2008-01-31 2013-06-18 Brp-Powertrain Gmbh & Co. Kg Lubrication system for a dry sump internal combustion engine
DE102008023832A1 (de) * 2008-05-15 2009-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlung für einen thermoelektrischen Generator
DE102008023806A1 (de) 2008-05-15 2009-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgassystem mit thermoelektrischem Generator und Verfahren zum Betrieb eines derartigen Abgassystems
DE102008023937A1 (de) 2008-05-16 2009-11-19 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie aus Abgaswärme
WO2010036914A2 (en) 2008-09-25 2010-04-01 Energy Recovery Technology, Llc. Vehicle energy recovery system
DE102008055946B4 (de) * 2008-11-05 2019-08-14 Mahle International Gmbh Verbrennungsmotor
US20100154855A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 David Nemir Thin walled thermoelectric devices and methods for production thereof
CN201369695Y (zh) * 2009-03-18 2009-12-23 陈绍勇 一种内燃机/汽车发动机排气系统余热温差发电装置
DE102010006834B4 (de) * 2010-02-03 2013-12-24 Pierburg Gmbh Brennkraftmaschine
DE102010031554A1 (de) * 2010-07-20 2012-01-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit einem thermoelektrischen Generator
JP2012180049A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Toyota Industries Corp 車両用空調システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196242C1 (ru) * 2001-06-25 2003-01-10 Российский Университет Дружбы Народов Двигатель внутреннего сгорания
EP1586752A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-19 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Method for controlling the lubricating oil dilution of an internal combustion engine and device for monitoring and reducing this oil dilution
US20090229649A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Gm Global Technology Operations, Inc. Thermal management for improved engine operation
US20120125285A1 (en) * 2009-08-25 2012-05-24 Henrick Brandes Latent heat storage and method for temperature control of an internal combustion engine
US8286424B2 (en) * 2010-04-02 2012-10-16 GM Global Technology Operations LLC Thermoelectric generator cooling system and method of control
EP2381083A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-26 C.R.F. Società Consortile per Azioni Unit for recovering and converting the thermal energy of the exhaust gases of an internal combustion engine of a vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
GB201204083D0 (en) 2012-04-18
DE102013203814A1 (de) 2013-09-12
CN103306786A (zh) 2013-09-18
US8955314B2 (en) 2015-02-17
GB2500041B (en) 2019-03-13
RU2013108743A (ru) 2014-09-10
GB2500041A (en) 2013-09-11
US20130232951A1 (en) 2013-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641181C2 (ru) Двигатель транспортного средства (варианты) и транспортное средство, содержащее такой двигатель
US10279656B2 (en) Vehicle heating system and method of using the same
US8978613B2 (en) Method and apparatus for oiling rotating or oscillating components
US7769505B2 (en) Method of operating a plug-in hybrid electric vehicle
US8365526B2 (en) Vehicle or stationary power plant having a turbocharged internal combustion engine as a drive source
US8739531B2 (en) Hybrid power plant with waste heat recovery system
US10286897B2 (en) Method and device for heating engine and transmission oil of a hybrid vehicle
CA2773775C (en) A system and method for storing thermal energy as auxiliary power in a vehicle
GB2454349A (en) Heating hybrid vehicle engine oil
US10415689B2 (en) Thermoelectric generator for transmission warm-up
US11015516B2 (en) Methods and systems for high and low temperature coolant circuits
US20120055425A1 (en) Engine configuration for a motor vehicle
CN107869417A (zh) 一种车辆发动机快速暖机系统
JP2016003603A (ja) 車両
CN110273748A (zh) 车辆推进系统的热管理系统和方法
EP3666570B1 (en) Battery thermal management system for a vehicle
US20140299084A1 (en) Utilization of coolant heater exhaust to preheat engine oil
CN201582015U (zh) 一种汽车节能减排装置
JP6973934B2 (ja) 車両の暖房システム
CN207500033U (zh) 一种车辆发动机快速暖机系统
EP0779419A2 (en) Improvements made in the engine assembly of automotive vehicles
JP6565634B2 (ja) ハイブリッド車両及びその制御方法
KR100960563B1 (ko) 엔진 열을 이용한 개선된 작업환경을 제공하는 청소차량
CN114401854A (zh) 用于车辆的空调系统
RU131816U1 (ru) Система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания и отопления салона транспортного средства