RU2659111C2 - Силовая установка гибридной мобильной машины - Google Patents

Силовая установка гибридной мобильной машины Download PDF

Info

Publication number
RU2659111C2
RU2659111C2 RU2016137871A RU2016137871A RU2659111C2 RU 2659111 C2 RU2659111 C2 RU 2659111C2 RU 2016137871 A RU2016137871 A RU 2016137871A RU 2016137871 A RU2016137871 A RU 2016137871A RU 2659111 C2 RU2659111 C2 RU 2659111C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
exhaust
pneumatic
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Application number
RU2016137871A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016137871A (ru
RU2016137871A3 (ru
Inventor
Александр Сергеевич Павлюк
Алексей Сергеевич Баранов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2016137871A priority Critical patent/RU2659111C2/ru
Publication of RU2016137871A publication Critical patent/RU2016137871A/ru
Publication of RU2016137871A3 publication Critical patent/RU2016137871A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2659111C2 publication Critical patent/RU2659111C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/06—Cutting-out cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
    • F02D17/02—Cutting-out
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/04—Conversion of internal-combustion engine cylinder units to pumps
    • 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
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

Силовая установка гибридной мобильной машины относится к машиностроению, а именно к производству автомобилей, колесных тракторов и других колесных мобильных машин. Силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания с впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, систему выпуска отработавших газов, устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, систему зажигания и пневматический ресивер. Двигатель внутреннего сгорания дополнительно выполняет функции компрессора или пневмодвигателя за счет изменения фаз газораспределения и регулировки подачи топлива для каждого цилиндра в отдельности, снабжен управляемыми заслонками для каждого цилиндра, установленными между выпускным трубопроводом каждого цилиндра, трубопроводами системы выпуска отработавших газов и пневматического ресивера. Расширяются функциональные возможности силовой установки гибридной мобильной машины выполнением дополнительно функций компрессора или пневмодвигателя при соответствующем повышении топливной экономичности и снижении общей массы установки. 1 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к производству силовых гибридных установок для колесных транспортных средств, в частности к производству автомобилей, колесных тракторов и других колесных мобильных машин.
Известна силовая установка гибридной мобильной машины, содержащая двигатель внутреннего сгорания с впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, снабженными впускными и выпускными клапанами соответственно, компрессор, связанный с трансмиссией, систему выпуска отработавших газов, устройства электрического управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, систему зажигания и пневматический ресивер. Устройства электрического управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива позволяют повысить топливную экономичность гибридной мобильной машины при работе на частичных нагрузках. Это дает возможность регулировать фазы газораспределения (патент SU 1806277, МПК5 F01L 9/04).
Также известна силовая установка гибридной мобильной машины, которая позволяет обеспечить топливную экономичность и регулировку фаз газораспределения, содержащая двигатель внутреннего сгорания с впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, снабженными впускными и выпускными клапанами соответственно, трансмиссию, систему выпуска отработавших газов, устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива и систему зажигания. Устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива обеспечивают выключение подачи топлива для части цилиндров, за счет чего оставшиеся цилиндры работают с полной нагрузкой и высоким коэффициентом полезного действия. При этом в отключенный цилиндр не подается топливо и воспламеняющая искра. Клапаны полностью закрыты, а находящийся в цилиндре воздух сжимается и расширяется при ходе поршня (Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль / Ю. Мацкерле. - Перевод с чешского. - М.: Машиностроение, 1987. - С. 144, 193).
Однако применение описанных дорогостоящих силовых установок только лишь для снижения расхода топлива усложняет конструкцию, повышает массу силовой установки и в настоящее время экономически недостаточно целесообразно, поэтому не получило широкого распространения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является силовая установка гибридной мобильной машины, содержащая трехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания со впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, компрессор-пневмодвигатель, связанный с автоматической трансмиссией на основе планетарного зубчатого механизма, систему выпуска отработавших газов, устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, систему зажигания и пневматический ресивер. Энергия, полученная за счет снижения скорости движения мобильной машины, утилизируется при помощи компрессора-двигателя, приводимого в движение от ведущих колес в виде энергии сжатого воздуха в пневматическом ресивере. При необходимости энергия сжатого воздуха используется за счет подачи этого воздуха в компрессор-двигатель, связанный с трансмиссией, в режиме двигателя (Peugeot и Citroen привезут в Женеву пневмогибриды. 19 февраля 2013 года. / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.zr.ru/content/news/517775 - peugeot i citroen privezut v zenevu pnevmogibridy. - Загл. с экрана. Дата обращения: 01.09.2016).
Недостатками такой силовой установки является недоиспользование возможностей силовой установки, работающей только в режиме двигателя внутреннего сгорания, что снижает общий коэффициент полезного действия, повышенный расход топлива и большая масса силовой установки.
В основу изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей силовой установки гибридной мобильной машины при соответствующем повышении топливной экономичности и снижении ее общей массы.
Для решения поставленной задачи силовая установка гибридной мобильной машины содержит двигатель внутреннего сгорания с впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, систему выпуска отработавших газов, устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, систему зажигания и пневматический ресивер, согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания, выполняющий функции компрессора или пневмодвигателя изменением фаз газораспределения и регулировкой подачи топлива для каждого цилиндра в отдельности, снабжен управляемыми заслонками для каждого цилиндра, установленными между выпускным трубопроводом каждого цилиндра, трубопроводами системы выпуска отработавших газов и пневматического ресивера.
Расширение функциональных возможностей силовой установки гибридной мобильной машины, повышающее ее коэффициент полезного действия, достигается выполнением дополнительно функций компрессора или пневмодвигателя, причем каждый цилиндр может управляться отдельно от других, путем введения для каждого цилиндра управляемых поворотных заслонок, предназначенных для соединения выпускного трубопровода с трубопроводом, подключенным к системе выпуска отработавших газов, или с трубопроводом, подключенным к пневматическому ресиверу соответственно.
Экономия топлива достигается за счет работы всех или части цилиндров с полной нагрузкой, а масса силовой установки снижается выполнением двигателем внутреннего сгорания силовой установки функции компрессора или пневмодвигателя при устранении отдельного агрегата - компрессора-пневмодвигателя.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором показано расположение взаимодействующих устройств на силовой установке гибридной мобильной машины с двигателем внутреннего сгорания с воспламенением от искры.
Кроме того, на чертеже дополнительно обозначено следующее:
- линиями со стрелками показано направление движения газов по трубопроводам;
- сплошной линией и буквой А показано положение управляемой заслонки между выпускным трубопроводом каждого цилиндра и трубопроводом пневматического ресивера, пунктирной линией и буквой Б показано положение управляемой заслонки между выпускным трубопроводом каждого цилиндра и трубопроводом системы впуска отработавших газов.
Силовая установка гибридной мобильной машины основана на двигателе внутреннего сгорания, выполняющем функции компрессора или пневмодвигателя изменением фаз газораспределения и регулировкой подачи топлива для каждого цилиндра в отдельности, системе выпуска отработавших газов, устройствах электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, системе зажигания и пневматическом ресивере.
В цилиндре 1 двигателя внутреннего сгорания силовой установки гибридной мобильной машины расположен поршень 2, соединенный кривошипно-шатунным механизмом 3 с коленчатым валом 4. Впускной 5 и выпускной 6 клапаны цилиндра 1 снабжены устройствами электромагнитного управления 7 и 8 соответственно. Впускной трубопровод 9 общепринятой конструкции снабжен форсункой 10 подачи топлива. Свеча 11 предназначена для воспламенения рабочей смеси.
Выпускной трубопровод 12 при помощи привода 13 управляемой поворотной заслонки 14 в положении А имеет возможность соединения с системой выпуска отработавших газов (на чертеже не показана) трубопроводом 15 или в положении Б - трубопроводом 16 - с пневматическим ресивером 17. Таким образом, для каждого цилиндра управляемая заслонка 14 установлена между выпускным трубопроводом 12, трубопроводом 15 системы выпуска отработавших газов и трубопроводом 16 пневматического ресивера 17.
Управление работой силовой установки производится при помощи блока управления 18, связанного с устройствами электромагнитного управления 7 и 8 клапанами 5 и 6, форсункой 10 подачи топлива, свечой 11, приводом 13 поворотной заслонки 14.
При этом положение А заслонки 14 соответствует соединению выпускного трубопровода 12 с системой выпуска отработавших газов трубопроводом 15, а положение Б заслонки 14 соответствует соединению с пневматическим ресивером 17 через трубопровод 16.
Работа силовой установки гибридной мобильной машины происходит следующим образом.
При движении мобильной машины на режиме, требующем полной мощности от цилиндра, работа происходит по общепринятому четырехтактному циклу: на такте впуска воздух из трубопровода 9 в смеси с топливом, поступившим из форсунки 10, через открытый впускной клапан 5 поступает в цилиндр 1, после сжатия и рабочего хода поршня 2 отработавшие газы через выпускной клапан 6 поступают в выпускной трубопровод 12. Заслонка 14 при помощи привода 13 при этом находится в положении А. Из трубопровода 12 газы отводятся через трубопровод 15 в систему выпуска отработавших газов.
Для рекуперации энергии торможения мобильной машины цилиндр 1 переводится в режим работы компрессора. Заслонка 14 при помощи привода 13 переводится в положение Б. При этом воздух на такте впуска поступает в цилиндр 1 через впускной клапан 5, подача топлива через форсунку 10 отключается. На такте сжатия впускной клапан 5 закрывается, воздух в цилиндре 1 сжимается и через открытый выпускной клапан 6 поступает в пневматический ресивер 17. Затем выпускной клапан 6 закрывается, а впускной клапан 5 открывается и цикл повторяется. Этот режим может быть получен также и при вращении коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания за счет работы других цилиндров. Другим вариантом накопления энергии в пневматическом ресивере является направление отработавших газов при работе цилиндра 1 в режиме двигателя по четырехтактному циклу. При этом заслонка 14 при помощи привода 13 устанавливается в положение Б.
При работе цилиндра 1 в режиме пневмодвигателя заслонка 14 при помощи привода 13 переводится в положение Б. Воздух из пневматического ресивера 17 через трубопроводы 16 и 12 поступает к выпускному клапану 6, который открывается при перемещении поршня 2 из верхней мертвой точки в нижнюю. Подача топлива через форсунку 10 отключается. Впускной клапан 5 при этом закрыт. Вблизи нижней мертвой точки впускной клапан 5 открывается, а выпускной клапан 6 закрывается. При движении поршня 2 к верхней мертвой точке воздух из цилиндра 1 через впускной клапан 5 вытесняется во впускной трубопровод 9. В верхней мертвой точке выпускной клапан 5 закрывается. Затем цикл повторяется.
Для отключения от работы цилиндра 1 подача топлива форсункой 10 прекращается, впускной 5 и выпускной 6 клапаны постоянно закрыты, в цилиндре 1 при перемещении поршня 2 происходит попеременное сжатие-расширение одного и того же количества воздуха, обеспечивая минимальные механические потери.
Таким образом, использование предложенного изобретения позволяет получить соответствующее повышение топливной экономичности, снижение общей массы силовой установки гибридной мобильной машины.

Claims (1)

  1. Силовая установка гибридной мобильной машины, содержащая двигатель внутреннего сгорания с впускными и выпускными трубопроводами каждого цилиндра, систему выпуска отработавших газов, устройства электромагнитного управления клапанами системы газообмена и отключения подачи топлива, систему зажигания и пневматический ресивер, отличающаяся тем, что двигатель внутреннего сгорания, выполняющий функции компрессора или пневмодвигателя изменением фаз газораспределения и регулировкой подачи топлива для каждого цилиндра в отдельности, снабжен управляемыми заслонками для каждого цилиндра, установленными между выпускным трубопроводом каждого цилиндра, трубопроводами системы выпуска отработавших газов и пневматического ресивера.
RU2016137871A 2016-09-22 2016-09-22 Силовая установка гибридной мобильной машины RU2659111C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137871A RU2659111C2 (ru) 2016-09-22 2016-09-22 Силовая установка гибридной мобильной машины

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016137871A RU2659111C2 (ru) 2016-09-22 2016-09-22 Силовая установка гибридной мобильной машины

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016137871A RU2016137871A (ru) 2018-03-23
RU2016137871A3 RU2016137871A3 (ru) 2018-03-23
RU2659111C2 true RU2659111C2 (ru) 2018-06-28

Family

ID=61708233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016137871A RU2659111C2 (ru) 2016-09-22 2016-09-22 Силовая установка гибридной мобильной машины

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659111C2 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1806277A3 (ru) * 1991-05-14 1993-03-30 Anatolij Z Filippov Двигатель внутреннего сгорания
RU2116509C1 (ru) * 1997-05-19 1998-07-27 Марк Яковлевич Бурдман Двигатель-компрессор
RU2189469C2 (ru) * 2000-08-17 2002-09-20 Военный автомобильный институт Двигатель внутреннего сгорания с устройством дозированной подачи водяного пара
FR2831606A1 (fr) * 2001-10-31 2003-05-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de motorisation pour vehicule
FR2836181A1 (fr) * 2002-02-15 2003-08-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de motorisation de vehicule automobile
RU2230918C1 (ru) * 2003-01-09 2004-06-20 Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации Устройство для обеспечения работоспособности пневматического тормозного привода транспортного средства с дизельным двигателем
US20120324884A1 (en) * 2010-12-24 2012-12-27 Audi Ag Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1806277A3 (ru) * 1991-05-14 1993-03-30 Anatolij Z Filippov Двигатель внутреннего сгорания
RU2116509C1 (ru) * 1997-05-19 1998-07-27 Марк Яковлевич Бурдман Двигатель-компрессор
RU2189469C2 (ru) * 2000-08-17 2002-09-20 Военный автомобильный институт Двигатель внутреннего сгорания с устройством дозированной подачи водяного пара
FR2831606A1 (fr) * 2001-10-31 2003-05-02 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de motorisation pour vehicule
FR2836181A1 (fr) * 2002-02-15 2003-08-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de motorisation de vehicule automobile
RU2230918C1 (ru) * 2003-01-09 2004-06-20 Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации Устройство для обеспечения работоспособности пневматического тормозного привода транспортного средства с дизельным двигателем
US20120324884A1 (en) * 2010-12-24 2012-12-27 Audi Ag Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016137871A (ru) 2018-03-23
RU2016137871A3 (ru) 2018-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102733965A (zh) 用于尤其在混合动力车中无起动器地起动内燃发动机的方法和装置
US8613269B2 (en) Internal combustion engine with direct air injection
CN103661387A (zh) 车辆及其控制方法
CN101796268B (zh) 活塞式发动机
CA2761149C (en) Air compression method and apparatus
CN103912380A (zh) 活塞式多功能气动机
CN104684778A (zh) 车辆用驱动装置的控制装置
CN100545425C (zh) 操作内燃机的方法
CN111911294B (zh) 包括电动涡轮的内燃热机的四驱混动车辆及对应控制方法
CN103003533A (zh) 汽车凸轮轴调节装置
CN111741883B (zh) 用于在升档期间控制动力总成系统的方法
CN103925071A (zh) 车用活塞式多功能发动机
CN103422893A (zh) 用于气动汽车的空气动力发动机总成
RU2659111C2 (ru) Силовая установка гибридной мобильной машины
CN103422892A (zh) 用于气动汽车的空气分配控制器
EP3044447A1 (en) Method for controlling a combustion engine to decelerate a vehicle
EP3123006B1 (en) An internal combustion engine
US11852045B2 (en) Method for controlling an internal combustion engine arrangement
CN102913318A (zh) 一种涡轮增压发动机
CN102777213A (zh) 一种发动机的进气配气装置及其构成的发动机
EP3444467B1 (en) Control system for internal combustion engines
US7665432B2 (en) Valve actuation system and method of driving two slave pistons with one master piston
CN101012762A (zh) 发动机可变气门配气机构
CN112400055A (zh) 用于在发动机制动操作中操作尤其是机动车的内燃机的方法
US10677173B2 (en) Control system for internal combustion engines

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180923