Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2016043628A1 - Hybrid power unit of wheeled vehicle - Google Patents

Hybrid power unit of wheeled vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2016043628A1
WO2016043628A1 PCT/RU2015/000576 RU2015000576W WO2016043628A1 WO 2016043628 A1 WO2016043628 A1 WO 2016043628A1 RU 2015000576 W RU2015000576 W RU 2015000576W WO 2016043628 A1 WO2016043628 A1 WO 2016043628A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
power unit
hybrid power
drive
unit according
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000576
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Михайлович КРИШТОП
Original Assignee
Анатолий Михайлович КРИШТОП
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 Анатолий Михайлович КРИШТОП filed Critical Анатолий Михайлович КРИШТОП
Publication of WO2016043628A1 publication Critical patent/WO2016043628A1/en

Links

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
    • 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
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/30—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • 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
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to hybrid powertrain of vehicles and can be used in various designs of hybrid: motorcycles, cars, buses, wireless trams and trolley buses, electric locomotives, diesel locomotives and light metro.
  • the closest in technical essence to the claimed invention and therefore adopted as a prototype is the patent for the invention jN RU 2357876 of 10.06.09— "Hybrid vehicle powertrain”.
  • the prototype contains a primary energy source, an energy storage device in the form of, for example, a flywheel or a battery, as well as a drive having a planetary disk variator, a mechanism for forcing a change in the gear ratio of a planetary disk variator, made, for example, in the form of a “screw- nut ", the control system of the mechanism for changing the gear ratio of a planetary disk variator, a periodically switching unit, for example, a de-modulator containing one or several gear proxy gear transmits rotation from the planetary disc variator drive on the vehicle's driving wheels.
  • the disadvantages of the prototype are the difficulty in manufacturing, the large size and weight of the mechanical devices of the planetary disk variator, the mechanism of the forced change of the gear ratio of the planetary disk variator, the complexity of the control controller and, as a result, the high cost of the entire device, the low environmental friendliness of the device during operation an internal combustion engine in idle mode, and the inability to simply and inexpensively upgrade any ordinary existing car
  • a piston internal combustion engine in a hybrid car that has a simple and inexpensive control controller, with a small battery and electric motor in size and power, and achieving a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle due to the lack of idling at an internal combustion engine and the possibility of movement of the car without fuel consumption.
  • the objective of the invention was to create a device for a hybrid power unit of a wheeled vehicle containing a small battery in size and power and an electric motor, an internal combustion engine with a decompressor that does not use idle mode, with two standard modes of operation of the internal combustion engine: load with the decompressor turned off and the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal combustion engine with the decompressor on, for efficient use internal combustion engine, by transforming the engine during operation of the hybrid powertrain of a wheeled vehicle at the command of the control controller from the load mode, without using the idling mode of the internal combustion engine, into the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal combustion engine enabled decompressor, allowing efficient redistribution of energy between the primary energy sources, driving wheels of a hybrid power unit of a wheeled vehicle with mechanical or electromechanical transmissions and energy storage, providing significant fuel savings, both due to the operation of primary energy sources and the internal combustion engine in optimal mode, and due to recovery of braking energy of the hybrid power
  • an internal combustion engine in a hybrid car that has a simple and inexpensive control controller, with small times measures and power of the battery and the electric motor and the achievement of the technical result in fuel economy, improvement of the environmental performance of the vehicle due to the lack of idling mode of the internal combustion engine and the possibility of driving the car without fuel consumption.
  • a hybrid power unit of a vehicle wheeled vehicle which is characterized by the fact that it includes the primary energy source, an internal combustion engine with a decompressor, which, with the extension of the obtained functionality of an internal combustion engine, uses only two standard ones.
  • operating mode load with decompressor off and flywheel mode, in the form of rotating parts of an internal combustion engine with decompressor on, energy storage, in At least one super-flywheel, a flywheel in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor and an electrochemical accumulator are used, as well as an actuator having a transmission for transmitting torque, with the possibility of changing the number of revolutions, transmitting rotation to drive wheels of the vehicle.
  • the primary energy source contains an electric starter controlled by a pulse capacitor starter starter, and the energy store contains a capacitor, including at least one supercapacitor as part of the starter starter device.
  • the drive incorporates a mechanical transmission for smooth transmission of torque with the possibility of changing the number of revolutions of rotation, transmitting the rotation to the drive of the driving wheels of the vehicle.
  • the primary energy source contains a reversible electric machine, which in generator mode is used to charge an electrochemical battery.
  • the next difference in performance is that it contains an electromechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine.
  • the next difference in performance is that it contains an electromechanical transmission, a drive for driving wheels that works in conjunction with a reversible electric machine, and the energy storage device contains a flywheel made in the form of a hollow cylinder filled with battery cells.
  • the next difference in performance is that the primary energy source contains a reversible pneumatic machine, and the energy storage device contains a pneumoaccumulator.
  • the next difference in performance is that it contains in its composition a pneumomechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible pneumatic machine and a pneumoaccumulator.
  • the primary energy source contains a combination of a reversible pneumatic machine and a reversible electric machine
  • the energy storage device contains a pneumatic accumulator and an electrochemical battery.
  • the next difference in performance is that it contains a combined drive, an electromechanical transmission drive of some driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine and a pneumomechanical transmission drive of other driving wheels, which works in conjunction with a reversible pneumatic machine and pneumatic accumulator.
  • the next difference in performance is that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is external contact network with which the vehicle is connected via a plug-in current collector.
  • the next difference in performance is that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is an external electrical line, with which the vehicle is connected through a non-contact power transmission device.
  • the invention covers several dozens of possible variants of the designs of hybrid power units of transport wheeled vehicles created using different types of internal combustion engines (piston engine, gas turbine engine, Wankel engine, etc.) with decompressors of various types versions, different primary energy sources, for example, electric energy for the operation of an electric motor or a reversible electric machine, powered by various devices, for example, from accumulators an oracle, a capacitor, and an external source of electrical energy connected via a mobile, fixed contact, or via a contactless connection, or mechanical energy, such as a pneumatic actuator, reversible pneumatic machine, electrical accumulators (battery, capacitor, etc.) and mechanical energy (a flywheel in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor on, a flywheel made in the form of a hollow cylinder filled with battery cells, a super flywheel, an accumulator, etc.) by schemes of electromechanical, pneumomechanical or mechanical transmissions transmitting rotation to a different number of driving wheels of the
  • the invention achieves the technical result that the proposed hybrid power unit of a wheeled vehicle allows to have a small battery and an electric motor that is transformable and does not use the idle mode internal combustion engine, with a decompressor that expansion of the obtained functionality uses only two regular modes of operation of the internal combustion engine: load with the decompressor off and a flywheel, in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor enabled, and this allows efficient use of the internal combustion engine, transforming the internal combustion engine from the load mode, as needed, without using the idling mode, into the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal engine combustion with decompressor, which also allows you to efficiently redistribute energy between the primary sources of energy, the drive wheels of the hybrid power unit of the wheeled vehicle and the energy storage, providing significant fuel savings, both due to the operation of the primary energy sources and the internal combustion engine in the optimal mode, due to the recovery of braking energy, as well as the better ecology of the hybrid power unit of the wheele
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a hybrid power unit of a wheeled vehicle with a piston internal combustion engine, the embodiment of which makes it possible to have a simple and inexpensive upgrade of any existing vehicle with a piston internal combustion engine to a hybrid automobile with a simple, inexpensive controller management and achievement of a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle and the ability to move a car without the consumption of fuel by an internal combustion engine.
  • the hybrid power unit of the vehicle wheeled vehicle contains a primary source of energy in the form of a direct current electric motor, with a control system and a pulsed power supply connected through a reducer to the shaft of a piston internal combustion engine, for example, an automobile electric starter 6 connected through an overrunning clutch to a reducer 10 controlled by a pulsed supercondensation device start-up of the automobile starter 5, connected via the control key 2 to the battery 1, for example, a standard automotive sulfuric acid battery and the controller 3 that controls all circuit elements, a piston internal combustion engine 8 with a decompressor 4, a structurally decompression mechanism, which is implemented , for example, as a backflow limiter for exhaust valves of a piston internal combustion engine (PDVS), which with the extension of the obtained functionality of PDVS does not Uses the idle mode at all and uses only two regular operating modes, load with the decompressor off, (all PDVS valves are normally controlled from the gas distribution mechanism and the fuel system and the ignition system of the PDVS are activated) and
  • the operation of the described hybrid power unit of the transport wheeled vehicle according to the scheme of FIG. 1 is carried out as follows.
  • the ignition key 2 of the vehicle which has two positions “disconnected” and “switched on” from the disconnected position, is transferred to the “on” position and the voltage from the battery 1 is fed to the controller control unit 3, which controls the operation of the PDVS power and ignition systems, modes of operation of the locking mechanism 12 of the torque converter (hydrocoupling) 1 1, decompressor 4, generator 7 and the pulse device of the supercapacitor motor start of the starter 5.
  • control controller 3 switches to standby mode with charging of the supercapacitor, the pulse device of the supercapacitor starting of the car starter 5, locking the torque converter (hydrocoupling) 12 switches to the off position, decompressor 4 to the on position, and the power supply system and ignition PDVS in the off position.
  • the control controller 3 in addition to the standard PDVS sensors, is affected by the clutch pedal position sensors (not shown in the diagram of Fig. 1) of switching off the friction clutch 13 of the transmission clutch, gear lever 14 and brake and accelerator pedals (in FIG. .1 not shown).
  • the control controller 3 gives a command to discharge the supercapacitor of the supercapacitor start-up device of the car starter 5 and the starter 6 spins super-flywheel 9 and flywheel in the form of rotating parts PDVS 8 with the decompressor 4 on, as well as the torque converter (hydraulic coupling) 11 and then at the end of the course when the clutch pedal is gradually released, the friction clutch 13 knots clutch and rotation from the output shaft of the torque converter (hydraulic coupling
  • the vehicle acceleration is similar to the above, with switching when the friction clutch 13 is disengaged by the clutch pedal, at the moment of releasing it, the starter 6 cranks up the supermakhovik 9 and the flywheel in the form of rotating parts PDVS 8 with the decompressor 4 turned on.
  • This mode can be used when the vehicle leaves the parking areas ( parking) and when driving in traffic jams, when dynamic overclocking is not required, as well as with the stored kinetic energy on a super-flywheel in the mode of greater fuel efficiency on a level road for Ia constant speed and also for a possible mode of movement, if you run out of fuel for PDVS.
  • the control controller 3 turns off the decompressor 4 and PDVS 8 from the untwisted flywheel mode in the form of rotating parts of the PDVS is transferred to the loading motor mode with the inclusion of fuel and ignition control systems.
  • the PDVS In the complex mode of the vehicle, the PDVS also periodically receives an additional twisting moment from the starter 6 at the moment of discharge of the supercapacitor of the device for supercapacitor starting of the automobile starter 5 at the command of the control controller 3 according to the threshold of the regular vacuum sensor control controller 3 to discharge into intake manifold PDVS 8 in load mode to improve driving dynamics.
  • the accelerator pedal is released, at the command of the controller 3, the decompressor 4 is turned on, the fuel and ignition control systems are turned off and the PDVS 8 is transferred from the load motor mode to the flywheel mode in the form of rotating parts of the PDVS.
  • the design of the hybrid powertrain of the vehicle wheeled vehicle according to the scheme of FIG. 1 can also be used for simple and inexpensive upgrading of any existing vehicle with a piston internal combustion engine to a hybrid vehicle with a simple, inexpensive control controller, and for this purpose it is sufficient to design heads of a piston engine block, insert a decompressor mechanism, replace the engine's flywheel with a gearbox, for example, in the form of a chain drive with three asterisks, small, medium and pain diameters and then add a super flywheel to the car’s design, which is connected to the small reducer sprocket, the standard electric starter is connected to the middle sprocket of the gearbox via the overrunning clutch, for power supply of which the car’s construction should be supplemented with a device of the supercapacitor starting of the car starter, diameter, on one side, connects the crankshaft of a piston internal combustion engine with a decompressor, and on the other side, the pumping wheel ormatora (fluid coupling) with
  • a regular ignition control controller and piston engine fuel injectors can be used, supplemented by the functions of controlling the device for supercapacitor starting the car starter, decompressor, car generator, and locking mechanism of the torque converter (hydrocoupling).
  • a modernized rather simply and inexpensively car according to this scheme gets all the advantages of a hybrid car with achieving a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle and the possibility of driving a car without fuel consumption by an internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of a hybrid power unit of a vehicle wheeled vehicle, with a gas turbine internal combustion engine, which, as is known, is several times smaller in weight and dimensions of a piston engine of equal power, and with several primary sources of energy, can be used for urban public vehicle wheeled vehicles with fixed stops for disembarking and embarking passengers, such as hybrid bus structures, without rovodnyh trams and trolley buses, electric locomotives, diesel locomotives and light metro.
  • the hybrid power unit of the vehicle wheeled vehicle contains a complex primary source of electrical energy, in the form of a section of a contact network, limited by the public transport stop, connected via the movable contact of the current collector 11 of the vehicle wheeled vehicle, as well as a reversible electric machine 9, and mechanical energy reversible pneumatic machine 8, included through a reducer 7 to the shaft of a gas turbine internal combustion engine 6, a gas turbine internal combustion engine 6 (GTDVS) with de Compressor 4, a structurally decompression mechanism, which is made, for example, as a bypass-air duct with gates, which unite the compressor inlet and the GTDW turbine output, which, with the extension of the obtained functionality, GTDWS uses only two regular operating modes, load with the decompressor off (the bypass- the air duct with the gates is disconnected from the compressor inlet and the GTDVS turbine outlet) and the flywheel mode in the form of rotating parts of the GTDVS with the decompressor switched on (the bypass-air duct by the gates is connected to
  • controller control 3 which controls all the elements of the circuit, can be used regular controller GTDVS, supplemented by functions of controlling the operating modes of the decompressor 4 GTDVS, reversible electromachines 9 s a geared wheels 12, formed Tima Pneumatic 8 pnevmoakkumupyatorom 10 Pneumatic reversible and 13 as well as the control mode of operation of the current collector 11, connected through movable contact portion to contact the network, beyond the limited stopping or parking ob- nificant transport.
  • regular controller GTDVS supplemented by functions of controlling the operating modes of the decompressor 4 GTDVS, reversible electromachines 9 s a geared wheels 12, formed Tima Pneumatic 8 pnevmoakkumupyatorom 10 Pneumatic reversible and 13 as well as the control mode of operation of the current collector 11, connected through movable contact portion to contact the network, beyond the limited stopping or parking ob- nificant transport.
  • the control controller 3 in addition to the standard sensors of the GTDWS 6, is affected by the charge sensors of the electric battery 1, the pneumatic accumulator 10 and the tachometer of the super-flywheel 5, the position sensor of the moving contact of the current collector 11 (not shown in the diagram of Figure 2), the brake pedal position sensors, accelerator pedals having two pedal stroke ranges, from 0 to 30 degrees for use of energy stored in the accumulator and from 30 to 60 degrees with transfer of GTDWS from flywheel mode in the form of rotating parts of GTDWS to load mode, with general reg by changing the rotational speed of the combined transmission, as well as the software lever sensor, there are three positions “forward”, “neutral”, “backward” (not shown in the diagram of FIG. 2), which act on the controller 3, and in the position of - the gram lever “neutral”, when the vehicle stops, the controller 3 also includes the parking brake of the vehicle.
  • the ignition key 2 of the vehicle which has two “off” and “on” positions, switches from the off position to the “on” position and the battery voltage 1 is applied to control controller 3.
  • decompressor 4 GTDWS is switched to the on position and the fuel supply and ignition systems are switched off, switching GTDWS 6 to max. vetch in the form of a rotating parts GTDVS, and the movable contact of the current collector 11 is connected to a portion of a contact network, limited standing or parking outside public transport.
  • the voltage from the area of the contact network is supplied to the reversible electro- tire 9, which, in the mode of the electric motor, at the command of the control controller 3, twists through the gearbox 7, the flywheel in the form of rotating parts of the GTDWS 6 with the decompressor 4 on and the super flywheel 5 up to nominal revolutions, and also the control controller 3 translates the reversible pneumatic machine 8 in compressor mode for pumping atmospheric air under pressure into pneumatic accumulator 10 and in a few minutes the vehicle is ready to start driving on the energy stored in the accumulator.
  • the software lever from the “neutral” position is moved to the “forward” position and, in this case, the control controller 3 disconnects the moving contact of the current collector 11 from the area of the contact network, which is limited to the limits of the public transport stop or parking. also the parking brake of the vehicle. And then the vehicle starts to move forward smoothly with the operator controlling the speed through adjusting the accelerator pedal position in the initial range up to 30 degrees using the energy stored in the accumulator, which is distributed by the control controller 3 to drive through an electromechanical transmission of one pair of driving wheels 14 and / or through the pneumomechanical transmission of another pair of driving wheels 14 of the vehicle.
  • the control controller 3 When the energy stored in the accumulator is reduced, and also when dynamic acceleration is required, determined by the operator by adjusting the accelerator pedal position in the following range from 30 to 60 degrees, the control controller 3 turns off the decompressor 4 GTDVS and turns on the fuel system and the GTDVS ignition system from the flywheel mode in the form of rotating parts GTDVS in the load mode and at the same time the control controller 3 controls the energy of GTDWS and distributes it between the super-flywheel 5, the electric accumulator 1, pne oakkumulyato- rum 10, electromechanical transmission one pair of driving wheels 14 and / or pneumatic mechanical transmission of the other pair of driving wheels 14 of the vehicle.
  • the operator simply releases the accelerator pedal and gently depresses the brake pedal, while the controller 3 switches on the GTDWS decompressor 4 and turns off the GTDVS ignition system and the GTDWS ignition system from the load mode to the flywheel mode as rotating parts of GTDVS, and reversible machines of electromechanical transmission of one pair of driving wheels 14 and / or pneumomechanical transmission of another pair of driving wheels 14 of a vehicle recover the torus energy cans in drive.
  • the software lever from the “neutral” position is moved to the “back” position and the algorithm of operation of the entire device is similar to the forward mode.
  • the voltage from the contact network area is fed to the reversible electric machine 9, which, in the mode of the electric motor, at the command of the control controller 3, spins through the gearbox 7, the flywheel in the form of rotating parts GTDS with the decompressor and the supermachine 5 turned on, to the nominal speed, and also the controller control 3 transfers the reversible pneumatic machine 8 to the compressor mode for pumping atmospheric air under pressure into the pneumatic accumulator 10 and after the time required for embarking and disembarking passengers, the vehicle is Tov to continue the movement stored in the energy storage.
  • the described invention allows to obtain a high economic and environmental effect on megalopolis vehicles and, first of all, on urban public transport vehicles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Proposed is a hybrid power unit of a wheeled vehicle, including a primary energy source, an internal combustion engine, an energy storage device, and a drive which is capable of changing the number of rotations and of transmitting rotation to a drive which drives the driving wheels of a vehicle. The internal combustion engine contains a decompressor and is capable of operating in two modes: a loaded mode, in which the decompressor is turned-off, and a flywheel mode, in the form of rotating engine components, in which the decompressor is turned-on. The energy storage device makes use of at least one super-flywheel, a flywheel in the form of rotating engine components, and an electrochemical battery. The invention allows for reducing fuel consumption and improving ecological indicators by means of switching an engine operating mode from a loaded mode to a flywheel mode without the use of idling.

Description

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  DESCRIPTION OF THE INVENTION
ГИБРИДНЫЙ СИЛОВОЙ АГРЕГАТ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА HYBRID POWER UNIT OF WHEELED VEHICLE
Изобретение относится к гибридным силовым агрегатам транспортных средств и может быть использовано в различных конструкциях гибридных: мотоциклов, автомоби- лей, автобусов, беспроводных трамваев и троллейбусов, электровозов, тепловозов и лег- кого метро. The invention relates to hybrid powertrain of vehicles and can be used in various designs of hybrid: motorcycles, cars, buses, wireless trams and trolley buses, electric locomotives, diesel locomotives and light metro.
11 з.п. ф-лы, 2 ил. 11 hp f-ly, 2 ill.
Из существующего уровня техники известны различные накопители энергии (Н.В. Гулиа Накопители энергии. - М.: Наука, 1980, - 150 с), а также известны последователь- ная, параллельная и смешанная схемы гибридных силовых агрегатов (СВ. Бахмутов, А.Л. Карунин, А.В. Круташов, В.В. Ломакин, В.В. Селифонов, К.Е. Карпухин, Е.Е. Баулина, Ю.В. Урюков «Конструктивные схемы автомобилей с гибридными силовыми установка- ми» Учебное пособие. - М.: МГТУ «МАМИ». 2007 г, стр.6 -71, и так называемая «транс- миссионная» схема гибридного силового агрегата (СВ. Никишин «Новые гибридные си- ловые агрегаты для автомобилей» Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» статья в АЭЭ N°8(28) 2005 г. стр. 48-51). Недостатками этих из- вестных различных схем гибридных силовых агрегатов с различными накопителями энер- гии являются сложность в изготовлении, большие габариты и вес и, как следствие, высо- кая стоимость, а также отсутствие возможности простой и недорогой модернизации любо- го обычного существующего автомобиля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в гибридный автомобиль, имеющий простой и недорогой контроллер управления, с не- большими по размерам и мощности аккумуляторной батареей и электродвигателем и до- стижением технического результата в экономии топлива, улучшении экологических пока- зателей транспортного средства за счет отсутствия режима холостого хода двигателя внутреннего сгорания и возможности движения автомобиля без потребления топлива дви- гателем внутреннего сгорания. From the current level of technology, various energy storages are known (N.V. Gulia, Energy Stores. - M .: Nauka, 1980, 150 s), as well as are known sequential, parallel and mixed circuits of hybrid powertrains (SV Bakhmutov, A L.L. Karunin, A.V. Krutashov, V.V. Lomakin, V.V. Selifonov, K.E. Karpukhin, E.E. Baulina, Yu.V. Uryukov “Constructive schemes of cars with hybrid power units "Textbook. - M .: MGTU" MAMI ". 2007, pp.6 -71, and the so-called" transmission "scheme of the hybrid power unit (SV Nikishin" New hybrid with power units for automobiles "International scientific journal" Alternative Energy and Ecology "article in AEE N 8 (28) 2005 p. 48-51). The disadvantages of these well-known various schemes of hybrid power units with different energy storage These are complex manufacturing, large size and weight and, as a result, high cost, as well as the inability to simply and inexpensively upgrade any conventional existing vehicle with a piston internal combustion engine to a hybrid vehicle that has a simple and inexpensive control controller, with a small size and power of the battery and electric motor and achieving a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle due to the lack of idle mode of the internal combustion engine and the possibility of the vehicle to move without fuel consumption - gale internal combustion.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и поэто- му принятым за прототип, является патент на изобретение jN RU 2357876 от 10.06.09— «Гибридный силовой агрегат транспортного средства». Автор: Гулиа Нурбей Владимиро- вич. Прототип содержит первичный источник энергии, накопитель энергии в виде, напри- мер, маховика или аккумулятора, а также привод, имеющий в своем составе планетарный дисковый вариатор, механизм принудительного изменения передаточного отношения планетарного дискового вариатора, выполненный, например, в виде передачи "винт- гайка", систему управления механизмом изменения передаточного отношения планетар- ного дискового вариатора, периодически переключаемый блок, например демулътиплика- тор, содержащий одну или несколько зубчатых переключаемых передач, передающий вращение от планетарного дискового вариатора на привод ведущих колес транспортного средства. Недостатками прототипа являются сложность в изготовлении, большие габари- ты и вес механических устройств планетарного дискового вариатора, механизма принуди- тельного изменения передаточного отношения планетарного дискового вариатора, слож- ность управляющего контроллера и, как следствие, высокая стоимость всего устройства, невысокая экологичность устройства при работе двигателя внутреннего сгорания на ре- жимах холостого хода, а также отсутствие возможности простой и недорогой модерниза- ции любого обычного существующего автомобиля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в гибридный автомобиль, имеющий простой и недорогой контроллер управле- ния, с небольшими по размерам и мощности аккумуляторной батареей и электродвигате- лем и достижением технического результата в экономии топлива, улучшении экологиче- ских показателей транспортного средства за счет отсутствия режима холостого хода у двигателя внутреннего сгорания и возможности движения автомобиля без потребления топлива. The closest in technical essence to the claimed invention and therefore adopted as a prototype is the patent for the invention jN RU 2357876 of 10.06.09— "Hybrid vehicle powertrain". Author: Gulia Nurbey Vladimirovich. The prototype contains a primary energy source, an energy storage device in the form of, for example, a flywheel or a battery, as well as a drive having a planetary disk variator, a mechanism for forcing a change in the gear ratio of a planetary disk variator, made, for example, in the form of a “screw- nut ", the control system of the mechanism for changing the gear ratio of a planetary disk variator, a periodically switching unit, for example, a de-modulator containing one or several gear proxy gear transmits rotation from the planetary disc variator drive on the vehicle's driving wheels. The disadvantages of the prototype are the difficulty in manufacturing, the large size and weight of the mechanical devices of the planetary disk variator, the mechanism of the forced change of the gear ratio of the planetary disk variator, the complexity of the control controller and, as a result, the high cost of the entire device, the low environmental friendliness of the device during operation an internal combustion engine in idle mode, and the inability to simply and inexpensively upgrade any ordinary existing car For a piston internal combustion engine in a hybrid car that has a simple and inexpensive control controller, with a small battery and electric motor in size and power, and achieving a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle due to the lack of idling at an internal combustion engine and the possibility of movement of the car without fuel consumption.
Задача изобретения состояла в создании устройства гибридного силового агрегата колесного транспортного средства, содержащего небольшие по размерам и мощности ак- кумуляторную батарею и электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания с декомпрес- сором, не использующий режим холостого хода, с двумя штатными режимами работы двигателя внутреннего сгорания: нагрузочным с выключенным декомпрессором и режи- мом маховика, в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с включен- ным декомпрессором для эффективного использования двигателя внутреннего сгорания, путем трансформации двигателя в процессе работы гибридного силового агрегата колес- ного транспортного средства по команде контроллера управления из нагрузочного режи- ма, без использования режима холостого хода двигателя внутреннего сгорания, в режим маховика, в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с включенным декомпрессором, позволяющего эффективно перераспределять энергию между первич- ными источниками энергии, ведущими колесами гибридного силового агрегата колесного транспортного средства с механической или электромеханической трансмиссиями и нако- пителем энергии, обеспечивая существенную экономию топлива, как за счет работы пер- вичн х источников энергии и двигателя внутреннего сгорания на оптимальном режиме, так и за счет рекуперации энергии торможения гибридного силового агрегата колесного транспортного средства, а также лучшую экологию за счет снижения токсичных выбро- сов, по указанным причинам, и позволяющего достигать лучшего результата в экономии топлива, улучшении экологических показателей при уменьшении веса, стоимости и воз- можности движения гибридного силового агрегата колесного транспортного средства без потребления топлива двигателем внутреннего сгорания и предоставляющего принципи- альную возможность достаточно простой и недорогой модернизации любого обычного существующего автомобиля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в гибридный автомобиль, имеющий простой и недорогой контроллер управления, с небольшими по размерам и мощности аккумуляторной батареей и электродвигателем и достижением тех- нического результата в экономии топлива, улучшении экологических показателей транс- портного средства за счет отсутствия режима холостого хода двигателя внутреннего сго- рания и возможности движения автомобиля без потребления топлива. The objective of the invention was to create a device for a hybrid power unit of a wheeled vehicle containing a small battery in size and power and an electric motor, an internal combustion engine with a decompressor that does not use idle mode, with two standard modes of operation of the internal combustion engine: load with the decompressor turned off and the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal combustion engine with the decompressor on, for efficient use internal combustion engine, by transforming the engine during operation of the hybrid powertrain of a wheeled vehicle at the command of the control controller from the load mode, without using the idling mode of the internal combustion engine, into the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal combustion engine enabled decompressor, allowing efficient redistribution of energy between the primary energy sources, driving wheels of a hybrid power unit of a wheeled vehicle with mechanical or electromechanical transmissions and energy storage, providing significant fuel savings, both due to the operation of primary energy sources and the internal combustion engine in optimal mode, and due to recovery of braking energy of the hybrid powertrain of a wheeled vehicle, as well as better ecology by reducing toxic emissions, for the reasons given, and allowing to achieve the best result in fuel economy, improving environmental performance while reducing the weight, cost and movement of a hybrid powertrain of a wheeled vehicle without fuel consumption by an internal combustion engine and providing a fundamental possibility of a fairly simple and inexpensive upgrade of any ordinary existing piston vehicle. an internal combustion engine in a hybrid car that has a simple and inexpensive control controller, with small times measures and power of the battery and the electric motor and the achievement of the technical result in fuel economy, improvement of the environmental performance of the vehicle due to the lack of idling mode of the internal combustion engine and the possibility of driving the car without fuel consumption.
Указанная задача решается тем, что предложен гибридный силовой агрегат транс- портного колесного средства, характеризующийся тем, что включает в себя первичный источник энергии, двигатель внутреннего сгорания с декомпрессором, который с расши- рением полученных функциональных возможностей двигателя внутреннего сгорания ис- пользует только два штатных режима работы: нагрузочный с выключенным декомпрессо- ром и режим маховика, в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с включенным декомпрессором, накопитель энергии, в котором как минимум используются один супермаховик, маховик в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгора- ния с включенным декомпрессором и электрохимический аккумулятор, а также привод, имеющий в своем составе трансмиссию для передачи вращательного момента, с возмож- ностью изменения числа оборотов вращения, передающую вращение на привод ведущих колес транспортного средства. This problem is solved by the fact that a hybrid power unit of a vehicle wheeled vehicle has been proposed, which is characterized by the fact that it includes the primary energy source, an internal combustion engine with a decompressor, which, with the extension of the obtained functionality of an internal combustion engine, uses only two standard ones. operating mode: load with decompressor off and flywheel mode, in the form of rotating parts of an internal combustion engine with decompressor on, energy storage, in At least one super-flywheel, a flywheel in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor and an electrochemical accumulator are used, as well as an actuator having a transmission for transmitting torque, with the possibility of changing the number of revolutions, transmitting rotation to drive wheels of the vehicle.
Одним из вариантов исполнения является то, что первичный источник энергии со- держит электрический стартер, управляемый импульсным конденсаторным устройством пуска стартера, а накопитель энергии содержит конденсатор, в том числе как минимум один суперконденсатор в составе устройства конденсаторного устройства пуска стартера. Другим отличием исполнения является то, что привод имеет в своем составе меха- ническую трансмиссию для плавной передачи крутящего момента с возможностью изме- нения числа оборотов вращения, передающую вращение на привод ведущих колес транс- портного средства. One of the versions is that the primary energy source contains an electric starter controlled by a pulse capacitor starter starter, and the energy store contains a capacitor, including at least one supercapacitor as part of the starter starter device. Another difference in performance is that the drive incorporates a mechanical transmission for smooth transmission of torque with the possibility of changing the number of revolutions of rotation, transmitting the rotation to the drive of the driving wheels of the vehicle.
Еще одним отличием исполнения является то, что первичный источник энергии со- держит обратимую электромашину, которая в режиме генератора используется для подза- рядки электрохимического аккумулятора. Another difference in performance is that the primary energy source contains a reversible electric machine, which in generator mode is used to charge an electrochemical battery.
Следующим отличием исполнения является то, что содержит в своем составе элек- тромеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, работающую в комплексе с об- ратимой электромашиной. The next difference in performance is that it contains an electromechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine.
Следующим отличием исполнения является то, что содержит в своем составе элек- тромеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, работающую в комплексе с об- ратимой электромашиной, а накопитель энергии содержит маховик, выполненный в виде полого цилиндра, заполненного элементами аккумуляторной батареи. The next difference in performance is that it contains an electromechanical transmission, a drive for driving wheels that works in conjunction with a reversible electric machine, and the energy storage device contains a flywheel made in the form of a hollow cylinder filled with battery cells.
Следующим отличием исполнения является то, что первичный источник энергии содержит обратимую пневмомашину, а накопитель энергии содержит пневмоаккумулятор. The next difference in performance is that the primary energy source contains a reversible pneumatic machine, and the energy storage device contains a pneumoaccumulator.
Следующим отличием исполнения является то, что содержит в своем составе пневмомеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, работающую в комплексе с обратимой пневмомашиной и пневмоаккумулятором. The next difference in performance is that it contains in its composition a pneumomechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible pneumatic machine and a pneumoaccumulator.
Следующим отличием исполнения является то, что первичный источник энергии содержит комбинацию из обратимой пневмомашины и обратимой электромашины, а накопитель энергии содержит пневмоаккумулятор и электрохимический аккумулятор. The next performance difference is that the primary energy source contains a combination of a reversible pneumatic machine and a reversible electric machine, and the energy storage device contains a pneumatic accumulator and an electrochemical battery.
Следующим отличием исполнения является то, что содержит в своем составе ком- бинированный привод, электромеханическую трансмиссию привода одних ведущих ко- лес, которая работает в комплексе с обратимой электромашиной и пневмомеханическую трансмиссию привода других ведущих колес, которая работает в комплексе с обратимой пневмомашиной и пневмоаккумулятором. The next difference in performance is that it contains a combined drive, an electromechanical transmission drive of some driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine and a pneumomechanical transmission drive of other driving wheels, which works in conjunction with a reversible pneumatic machine and pneumatic accumulator.
Следующим отличием исполнения является то, что он включает несколько первич- ных источников энергии, и как минимум одним первичным источником энергии является внешняя контактная сеть, с которой транспортное средство связано через подключаемый токосъемник. The next difference in performance is that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is external contact network with which the vehicle is connected via a plug-in current collector.
Следующим отличием исполнения является то, что он включает несколько первич- ных источников энергии, и как минимум одним первичным источником энергии является внешняя электрическая линия, с которой транспортное средство связано через бескон- тактное устройство передачи электроэнергии. The next difference in performance is that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is an external electrical line, with which the vehicle is connected through a non-contact power transmission device.
Таким образом, изобретение охватывает несколько десятков возможных вариан- тов конструкций гибридных силовых агрегатов транспортного колесного средства, созда- ваемых при использовании различных типов двигателей внутреннего сгорания (поршне- вой двигатель, газотурбинный двигатель, двигатель Ванкеля и т.д.) с декомпрессорами различных типов и исполнений, разных первичных источников энергии, например элек- трической энергии для работы электродвигателя или обратимой электромашины, питае- мых от различных устройств, например от аккумулятора, конденсатора и внешнего источ- ника электроэнергии, подключаемого через подвижный, неподвижный контакт или через бесконтактное соединение, или механической энергии, например пневмопривода, обрати- мой пневмомашины, накопителей электрической (аккумулятор, конденсатор и т.п.) и ме- ханической энергии (маховик в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгора- ния с включенным декомпрессором, маховик, выполненный в виде полого цилиндра, за- полненного элементами аккумуляторной батареи, супермаховик, пневмоаккумулятор и т.п.), разными схемами электромеханической, пневмомеханической или механической трансмиссий, передающих вращение на разное количество ведущих колес транспортного средства. Thus, the invention covers several dozens of possible variants of the designs of hybrid power units of transport wheeled vehicles created using different types of internal combustion engines (piston engine, gas turbine engine, Wankel engine, etc.) with decompressors of various types versions, different primary energy sources, for example, electric energy for the operation of an electric motor or a reversible electric machine, powered by various devices, for example, from accumulators an oracle, a capacitor, and an external source of electrical energy connected via a mobile, fixed contact, or via a contactless connection, or mechanical energy, such as a pneumatic actuator, reversible pneumatic machine, electrical accumulators (battery, capacitor, etc.) and mechanical energy (a flywheel in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor on, a flywheel made in the form of a hollow cylinder filled with battery cells, a super flywheel, an accumulator, etc.) by schemes of electromechanical, pneumomechanical or mechanical transmissions transmitting rotation to a different number of driving wheels of the vehicle.
Благодаря вышеперечисленному в изобретении достигается технический результат, заключающийся в том, что предложенный гибридный силовой агрегат колесного транс- портного средства позволит иметь небольшие по размерам и мощности аккумуляторную батарею и электродвигатель, трансформируемый и не использующий режим холостого хода двигатель внутреннего сгорания, с декомпрессором, который с расширением полу- ченных функциональных возможностей использует только два штатных режима работы ДВС: нагрузочный с выключенным декомпрессором и режим маховика, в виде вращаю- щихся деталей ДВС с включенным декомпрессором и это позволяет эффективно исполь- зовать двигатель внутреннего сгорания, трансформируя по мере необходимости двигатель внутреннего сгорания из нагрузочного режима, без использования режима холостого хода, в режим маховика, в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с вклю- ченным декомпрессором, что также позволяет эффективно перераспределять энергию между первичными источниками энергии, ведущими колесами гибридного силового агре- гата колесного транспортного средства и накопителем энергии, обеспечивая существен- ную экономию топлива, как за счет работы первичных источников энергии и двигателя внутреннего сгорания на оптимальном режиме, так и за счет рекуперации энергии тормо- жения, а также лучшую экологию гибридного силового агрегата колесного транспортного средства за счет снижения токсичных выбросов, по указанным причинам, и все это вместе позволяет достигать лучшего результата в экономии топлива, улучшении экологических показателей при уменьшении веса, стоимости и возможности движения гибридного сило- вого агрегата колесного транспортного средства без потребления топлива двигателем внутреннего сгорания и при этом, как минимум, один из вариантов конструктивной схемы устройства гибридного силового агрегата колесного транспортного средства, дает прин- ципиальную возможность достаточно простой и недорогой модернизации любого обыч- ного существующего автомобиля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в ги- бридный автомобиль, имеющий простой и недорогой контроллер управления, с неболь- шими по размерам и мощности аккумуляторной батареей и электродвигателем и достиже- нием технического результата в экономии топлива, улучшении экологических показате- лей транспортного средства за счет отсутствия режима холостого хода у двигателя внут- реннего сгорания и возможности движения автомобиля без потребления топлива. Due to the above, the invention achieves the technical result that the proposed hybrid power unit of a wheeled vehicle allows to have a small battery and an electric motor that is transformable and does not use the idle mode internal combustion engine, with a decompressor that expansion of the obtained functionality uses only two regular modes of operation of the internal combustion engine: load with the decompressor off and a flywheel, in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a decompressor enabled, and this allows efficient use of the internal combustion engine, transforming the internal combustion engine from the load mode, as needed, without using the idling mode, into the flywheel mode, in the form of rotating parts of the internal engine combustion with decompressor, which also allows you to efficiently redistribute energy between the primary sources of energy, the drive wheels of the hybrid power unit of the wheeled vehicle and the energy storage, providing significant fuel savings, both due to the operation of the primary energy sources and the internal combustion engine in the optimal mode, due to the recovery of braking energy, as well as the better ecology of the hybrid power unit of the wheeled vehicle by reducing toxic emissions owing to these reasons, and all this together allows us to achieve the best result in fuel economy, improving environmental performance while reducing the weight, cost and movement of a hybrid powertrain of a wheeled vehicle without fuel consumption by an internal combustion engine and, at a minimum, One of the variants of the structural scheme of the device of the hybrid power unit of a wheeled vehicle, gives a fundamental possibility of a fairly simple and inexpensive upgrade of any a conventional existing car with a piston internal combustion engine in a hybrid car that has a simple and inexpensive control controller, with a small size and power battery and an electric motor, and the achievement of a technical result in fuel economy, improved environmental performance vehicle due to the lack of idling at the internal combustion engine and the possibility of the vehicle moving without fuel consumption.
Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1 и фиг.2. The invention is illustrated by drawings of figure 1 and figure 2.
На чертеже фиг. 1 представлена принципиальная схема предпочтительного вари- анта исполнения гибридного силового агрегата колесного транспортного средства с поршневым двигателем внутреннего сгорания, вариант исполнения которого, позволяет иметь возможность простой и недорогой модернизации любого существующего автомо- биля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в гибридный автомобиль с простым, недорогим контроллером управления и достижением технического результата в экономии топлива, улучшении экологических показателей транспортного средства и возможности движения автомобиля без потребления топлива двигателем внутреннего сгорания. In FIG. 1 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a hybrid power unit of a wheeled vehicle with a piston internal combustion engine, the embodiment of which makes it possible to have a simple and inexpensive upgrade of any existing vehicle with a piston internal combustion engine to a hybrid automobile with a simple, inexpensive controller management and achievement of a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle and the ability to move a car without the consumption of fuel by an internal combustion engine.
Гибридный силовой агрегат транспортного колесного средства содержит первич- ный источник энергии в виде электродвигателя постоянного тока, с системой управления и импульсного электропитания, включенного через редуктор к валу поршневого двигателя внутреннего сгорания, например автомобильный электростартер 6, подключенный через обгонную муфту к редуктору 10, управляемый импульсным устройством суперконденса- торного пуска автомобильного стартера 5, подключаемым через ключ управления 2 к ак- кумуляторной батарее 1, например штатному автомобильному сернокислотному аккуму- лятору и контроллеру управления 3, управляющего всеми элементами схемы, поршневой двигатель внутреннего сгорания 8 с декомпрессором 4, конструктивно декомпрессионный механизм, которого выполнен, например, как ограничитель обратного хода выпускных клапанов поршневого двигателя внутреннего сгорания (ПДВС), который с расширением полученных функциональных возможностей ПДВС не использует режим холостого хода совсем и использует только два штатных режима работы, нагрузочный с выключенным декомпрессором, (все клапаны ПДВС в штатном режиме управляются от газораспредели- тельного механизма и включены в работу топливная система и система зажигания ПДВС) и режим маховика в виде вращающихся деталей ПДВС с включенным декомпрессором (все выпускные клапаны ПДВС полностью открыты исполнительным механизмом вклю- ченного декомпрессора и выключены топливная система с системой зажигания ПДВС), накопитель энергии в виде маховика вращающихся деталей ПДВС с включенным деком- прессором и супермаховика 9, например, выполненного в виде цилиндра, включенного через редуктор 10 к валу ПДВС, а также аккумуляторной батареи 1 , например обычный автомобильный сернокислотный аккумулятор, подзаряжаемый штатным автомобильным генератором 7, контроллер управления 3, например штатный автомобильный контроллер управления системой зажигания и топливной системы ПДВС с дополнительно внесенны- ми функциями управления исполнительным механизмом декомпрессора 4, механизмом блокировки 12 гидротрансформатора (гидромуфты) 11, генератора 7 и импульсным устройством суперконденсаторного пуска автомобильного стартера 5, а также привод, имеющий в своем составе трансмиссию для передачи вращательного момента от выход- ного вала редуктора 10, например механическую трансмиссию в виде гидротрансформа- тора (гидромуфты) 11 с механизмом блокировки 12, который жестко связывает насосное и турбинное колеса гидротрансформатора (гидромуфты) 11 при достижении определен- ной скорости и включенную последовательно к гидротрансформатору (гидромуфте) 11 фрикционную муфту 13, управляемую педалью сцепления, механическое устройство для изменения числа оборотов передаваемого крутящего момента, например, в виде четырех- ступенчатой механической коробки передач 14, передающей вращение на привод 15 ве- дущих колес 16 колесного транспортного средства. The hybrid power unit of the vehicle wheeled vehicle contains a primary source of energy in the form of a direct current electric motor, with a control system and a pulsed power supply connected through a reducer to the shaft of a piston internal combustion engine, for example, an automobile electric starter 6 connected through an overrunning clutch to a reducer 10 controlled by a pulsed supercondensation device start-up of the automobile starter 5, connected via the control key 2 to the battery 1, for example, a standard automotive sulfuric acid battery and the controller 3 that controls all circuit elements, a piston internal combustion engine 8 with a decompressor 4, a structurally decompression mechanism, which is implemented , for example, as a backflow limiter for exhaust valves of a piston internal combustion engine (PDVS), which with the extension of the obtained functionality of PDVS does not Uses the idle mode at all and uses only two regular operating modes, load with the decompressor off, (all PDVS valves are normally controlled from the gas distribution mechanism and the fuel system and the ignition system of the PDVS are activated) and the flywheel mode in the form of rotating parts of the PDVS with the decompressor turned on (all the PDVS exhaust valves are fully open by the actuator of the included decompressor and the fuel system with the ignition system of the internal combustion engine is turned off), the energy accumulator in the form of OVIC of rotating parts of PDVS with a pressure compressor and a super-flywheel 9 turned on, for example, made in the form of a cylinder, connected via a gearbox 10 to the PDVS shaft, and also a rechargeable battery 1, for example, a conventional car acid battery charged by a standard car generator 7, a control controller 3, For example, a regular automotive controller for controlling the ignition system and the PDVS fuel system with additionally introduced functions for controlling the decompressor actuator 4, the locking mechanism 12 of the torque converter (fluid coupling) 11, the generator 7 and the pulse device of the supercapacitor start-up of the automobile starter 5, as well as a drive having a transmission for transmitting the rotational moment from the output shaft of the gearbox 10, for example, a mechanical transmission in the form of a torque converter (hydraulic coupling) ) 11 with locking mechanism 12, which rigidly connects the pump and turbine wheels of the torque converter (fluid coupling) 11 when a certain speed is reached and connected in series to the torque converter (guide Romufte) 11 friction clutch 13, controlled by a clutch pedal, a mechanical device for changing the number of revolutions of the transmitted torque, for example, in the form of a four-speed manual gearbox 14, transmitting the rotation to the drive of 15 driving wheels of a 16 wheeled vehicle.
Работа описанного гибридного силового агрегата транспортного колесного сред- ства по схеме фиг.1 осуществляется следующим образом. Перед началом работы устройства (например, перед выездом транспортного сред- ства со стоянки) ключ зажигания 2 транспортного средства, который имеет два положения «отключено» и «включено» из отключенного положения переводится в положение «включено» и напряжение от аккумулятора 1 подается на контроллер управления 3, кото- рый управляет работой систем питания и зажигания ПДВС, режимами работы механизма блокировки 12 гидротрансформатора (гидромуфты) 1 1, декомпрессора 4, генератора 7 и импульсного устройства суперконденсаторного пуска автомобильного стартера 5. Сразу после подачи напряжения, контроллер управления 3 переводит в режим готовности с за- рядкой суперконденсатора импульсное устройство суперконденсаторного пуска автомо- бильного стартера 5, блокировку гидротрансформатора (гидромуфты) 12 переводит в вы- ключенное положение, декомпрессор 4 во включенное положение, а системы питания и зажигания ПДВС в выключенное положение. На контроллер управления 3, кроме штат- ных датчиков ПДВС, воздействуют датчики положения педали сцепления (на схеме фиг.1 не показана) выключения фрикционной муфты 13 узла сцепления трансмиссии, положе- ния рычага коробки передач 14, педалей тормоза и акселератора (на схеме фиг.1 не пока- заны). В режиме работы транспортного средства без потребления топлива ПДВС, только с расходом электроэнергии (электрический режим), после перевода ключа зажигания 2 транспортного средства в положение «включено» и достижения номинального уровня за- рядки суперкондесатора импульсного устройства суперконденсаторного пуска автомо- бильного стартера 5, для начала движения транспортного средства достаточно выжать пе- даль сцепления выключив фрикционную муфту 13, перевести рычаг переключения короб- ки передач 14 в положение «1 скорость» и плавно отпустить педаль сцепления, не трогая педаль акселератора, и при этом, в начале хода отпускания педали сцепления на включе- ние фрикционной муфты 13 узла сцепления, контроллер управления 3, дает команду на разряд суперконденсатора устройства суперконденсаторного пуска автомобильного стар- тера 5 и стартер 6 раскручивает супермаховик 9 и маховик в виде вращающихся деталей ПДВС 8 с включенным декомпрессором 4, а также гидротрансформатор (гидромуфту) 11 и далее в конце хода при плавном отпускании педали сцепления, включается фрикцион- ная муфта 13 узла сцепления и вращение от выходного вала гидротрансформатора (гид- ромуфты) 11 , через включение фрикционной муфты 13 плавно передается на коробку пе- редач 14 и на привод 15 ведущих колес 16 транспортного средства с последующей блоки- ровкой передаваемого вращательного момента на гидротрансформаторе (гидромуфте) 11 , механизмом блокировки 12, управляемым контроллером управления 3, при достижении определенных оборотов ведущих колес 16 транспортного средства. Далее в электрическом режиме разгон транспортного средства аналогичен вышеописанному, с переключением повышающих скоростей коробки передач 14 при отключении фрикционной муфты 13 пе- далью сцепления, в момент отпускания которой, стартер 6 подкручивает супермаховик 9 и маховик в виде вращающихся деталей ПДВС 8 с включенным декомпрессором 4. Этот режим может использоваться при выезде транспортного средства с мест парковки (стоян- ки) и при движении в автомобильных «пробках», когда не требуется динамичный разгон, а также при запасенной кинетической энергии на супермаховике в режиме большей топ- ливной экономичности на ровной дороге для поддержания постоянной скорости движения и также для возможного режима движения, если закончилось топливо для ПДВС. Для ди- намичного режима движения (комплексный режим с потреблением топлива ПДВС) все действия аналогичны электрическому режиму, но только для динамичного разгона транс- портного средства достаточно при отпускании педали сцепления нажать на педаль аксе- лератора. При этом контроллер управления 3 выключает декомпрессор 4 и ПДВС 8 из ре- жима раскрученного маховика в виде вращающихся деталей ПДВС переводится в нагру- зочный двигательный режим с включением систем управления топливом и зажиганием. В комплексном режиме движения транспортного средства, ПДВС также получает периоди- чески дополнительный момент подкручивания от стартера 6 в момент разряда суперкон- денсатора устройства суперконденсаторного пуска автомобильного стартера 5 по команде контроллера управления 3 по порогу срабатывания штатного вакуумного датчика кон- троллера управления 3 по разряжению во впускном коллекторе ПДВС 8 в нагрузочном режиме для улучшения динамики движения автомобиля. При отпускании педали акселе- ратора, по команде контроллера управления 3, включается декомпрессор 4, отключаются системы управления топливом и зажиганием и ПДВС 8 переводится из нагрузочного дви- гательного режима в режим маховика в виде вращающихся деталей ПДВС. Таким обра- зом, разогнав транспортное средство на ровном участке дороги в комплексном режиме с запасенной кинетической энергией в супермаховике, затем можно только подкручивать ведущие колеса в электрическом режиме для достижения наиболее экономичного и эко- логически чистого режима движения транспортного средства. Плановое (не экстренное) торможение транспортного средства осуществляется с рекуперацией кинетической энер- гии торможения в энергию супермаховика 9, путем постепенного, определяемого опера- тором, повышения передаточного отношения коробки передач 14 при замедлении скоро- сти движения транспортного средства. Для режима торможения транспортного средства, достаточно плавно нажать на педаль тормоза, отпустив педаль акселератора и не трогая педаль сцепления и рычаг переключения коробки передач 14, и при этом контроллер управления 3 подаст импульс на включение механизма блокировки 12 гидротрансформа- тора (гидромуфты) 1 1 и на включение декомпрессора 4, переводя ПДВС 8 из нагрузочного двигательного режима в режим маховика в виде вращающихся деталей ПДВС, с отключе- нием системы управления топливом и зажиганием, и на управление генератором 7 в ре- жиме заряда аккумуляторной батареи 1. Таким образом, достигается эффективная рекупе- рация энергии, при торможении транспортного средства с последовательным переключе- нием оператором понижающих передач коробки передач 14, и энергия торможения эф- фективно аккумулируется супермаховиком 9 и маховиком в виде вращающихся деталей ПДВС 8, а также электрическим аккумулятором 1. Как известно, рекуперация энергии торможения является существенным фактором повышения экономичности транспортного средства, а в городском цикле движения, например, рекуперация энергии торможения ав- томобиля в кинетическую энергию маховиков может обеспечить экономию 30 - 40% по- требления топлива автомобилем. The operation of the described hybrid power unit of the transport wheeled vehicle according to the scheme of FIG. 1 is carried out as follows. Before the device starts operation (for example, before the vehicle leaves the parking area), the ignition key 2 of the vehicle, which has two positions “disconnected” and “switched on” from the disconnected position, is transferred to the “on” position and the voltage from the battery 1 is fed to the controller control unit 3, which controls the operation of the PDVS power and ignition systems, modes of operation of the locking mechanism 12 of the torque converter (hydrocoupling) 1 1, decompressor 4, generator 7 and the pulse device of the supercapacitor motor start of the starter 5. Immediately after energizing, the control controller 3 switches to standby mode with charging of the supercapacitor, the pulse device of the supercapacitor starting of the car starter 5, locking the torque converter (hydrocoupling) 12 switches to the off position, decompressor 4 to the on position, and the power supply system and ignition PDVS in the off position. The control controller 3, in addition to the standard PDVS sensors, is affected by the clutch pedal position sensors (not shown in the diagram of Fig. 1) of switching off the friction clutch 13 of the transmission clutch, gear lever 14 and brake and accelerator pedals (in FIG. .1 not shown). In the mode of vehicle operation without fuel consumption PDVS, only with power consumption (electric mode), after the ignition key 2 of the vehicle is turned to the “on” position and the nominal charge level of the supercapacitor of the impulse device of the supercapacitor start of the automobile starter 5 is reached, to start the vehicle movement, it is enough to squeeze the clutch pedal by turning off the friction clutch 13, move the gearshift lever 14 to the “1 speed” position and smoothly release pushing the clutch pedal without touching the accelerator pedal, and at the same time releasing the clutch pedal to turn on the friction clutch 13 of the clutch assembly, the control controller 3, gives a command to discharge the supercapacitor of the supercapacitor start-up device of the car starter 5 and the starter 6 spins super-flywheel 9 and flywheel in the form of rotating parts PDVS 8 with the decompressor 4 on, as well as the torque converter (hydraulic coupling) 11 and then at the end of the course when the clutch pedal is gradually released, the friction clutch 13 knots clutch and rotation from the output shaft of the torque converter (hydraulic coupling) 11, through the inclusion of the friction clutch 13 is smoothly transmitted to the gearbox 14 and to the drive 15 of the driving wheels 16 of the vehicle, followed by blocking the transmitted torque on the torque converter (hydraulic clutch) 11 , the locking mechanism 12, controlled by the controller 3, when it reaches a certain speed of the drive wheels 16 of the vehicle. Further in the electric mode, the vehicle acceleration is similar to the above, with switching when the friction clutch 13 is disengaged by the clutch pedal, at the moment of releasing it, the starter 6 cranks up the supermakhovik 9 and the flywheel in the form of rotating parts PDVS 8 with the decompressor 4 turned on. This mode can be used when the vehicle leaves the parking areas ( parking) and when driving in traffic jams, when dynamic overclocking is not required, as well as with the stored kinetic energy on a super-flywheel in the mode of greater fuel efficiency on a level road for Ia constant speed and also for a possible mode of movement, if you run out of fuel for PDVS. For the dynamic driving mode (complex mode with PDVS fuel consumption), all actions are similar to the electric mode, but only for dynamic acceleration of the vehicle it is enough to release the clutch pedal while pressing the accelerator pedal. In this case, the control controller 3 turns off the decompressor 4 and PDVS 8 from the untwisted flywheel mode in the form of rotating parts of the PDVS is transferred to the loading motor mode with the inclusion of fuel and ignition control systems. In the complex mode of the vehicle, the PDVS also periodically receives an additional twisting moment from the starter 6 at the moment of discharge of the supercapacitor of the device for supercapacitor starting of the automobile starter 5 at the command of the control controller 3 according to the threshold of the regular vacuum sensor control controller 3 to discharge into intake manifold PDVS 8 in load mode to improve driving dynamics. When the accelerator pedal is released, at the command of the controller 3, the decompressor 4 is turned on, the fuel and ignition control systems are turned off and the PDVS 8 is transferred from the load motor mode to the flywheel mode in the form of rotating parts of the PDVS. Thus, having dispersed the vehicle on a flat stretch of road in an integrated mode with stored kinetic energy in a super-flywheel, then you can only twist the drive wheels in an electric mode to achieve the most economical and environmentally friendly driving mode of the vehicle. Planned (not emergency) braking of the vehicle is carried out with recovery of the kinetic braking energy into the energy of the supermachine 9, by gradually, determined by the operator, increasing the gear ratio of the gearbox 14 when the vehicle speed is slowed down. For the vehicle braking mode, it is enough to gently press the brake pedal, releasing the accelerator pedal and not touching the clutch pedal and gear shift lever 14, and the control controller 3 will give impetus to activate the locking mechanism 12 of the hydrotransformer (hydraulic coupling) 1 1 and the inclusion of the decompressor 4, translating PDVS 8 from the load the motor mode to the flywheel mode in the form of rotating parts of PDVS, with the fuel and ignition control systems disconnected, and the generator 7 to be controlled in the battery charge mode 1. Thus, an effective energy recovery is achieved when braking the vehicle with consecutive switching by the operator of the downshifts of the gearbox 14, and the braking energy is effectively accumulated by the super-flywheel 9 and the flywheel in the form of rotating parts PDVS 8, as well as by the electric battery 1. As of estno, regeneration of braking energy is a significant factor in increasing the efficiency of the vehicle, and in urban traffic, for example, recovery of braking energy AB- t o the kinetic energy of the flywheel can provide savings of 30 - 40% Fuel Consumption of the vehicle.
Описанная конструкция гибридного силового агрегата транспортного колесного средства по схеме фиг.1, может также применяться для простой и недорогой модерниза- ции любого существующего автомобиля с поршневым двигателем внутреннего сгорания в гибридный автомобиль с простым, недорогим контроллером управления, и для этого до- статочно в конструкцию головки блока поршневого двигателя ввести механизм деком- прессора, заменить штатный маховик двигателя на редуктор, например в виде цепной пе- редачи с тремя звездочками, малого, среднего и большого диаметров, и далее дополнить конструкцию автомобиля супермаховиком, который подключается к малой звездочке ре- дуктора, к средней звездочке редуктора подключается через обгонную муфту штатный электростартер, для питания которого необходимо конструкцию автомобиля дополнить устройством суперконденсаторного пуска автомобильного стартера, к валу звездочки ре- дуктора большого диаметра с одной стороны подключается коленвал поршневого двига- теля внутреннего сгорания с декомпрессором, а с другой стороны насосное колесо гидро- трансформатора (гидромуфты) с механизмом блокировки, еще одного дополнительного элемента в конструкцию автомобиля, а далее к турбинному колесу гидротрансформатора (гидромуфты) с механизмом блокировки подключается штатная трансмиссия автомобиля с фрикционной муфтой сцепления, коробкой передач и приводом ведущих колес. В каче- стве контроллера управления, управляющего всеми элементами схемы, может использо- ваться штатный контроллер управления зажиганием и топливными форсунками поршне- вого двигателя, дополненный функциями управления устройством суперконденсаторного пуска автомобильного стартера, декомпрессора, автомобильного генератора, механизма блокировки гидротрансформатора (гидромуфты). Модернизированный достаточно просто и недорого автомобиль по такой схеме получает все достоинства гибридного автомобиля с достижением технического результата в экономии топлива, улучшении экологических по- казателей транспортного средства и возможности движения автомобиля без потребления топлива двигателем внутреннего сгорания. The design of the hybrid powertrain of the vehicle wheeled vehicle according to the scheme of FIG. 1 can also be used for simple and inexpensive upgrading of any existing vehicle with a piston internal combustion engine to a hybrid vehicle with a simple, inexpensive control controller, and for this purpose it is sufficient to design heads of a piston engine block, insert a decompressor mechanism, replace the engine's flywheel with a gearbox, for example, in the form of a chain drive with three asterisks, small, medium and pain diameters and then add a super flywheel to the car’s design, which is connected to the small reducer sprocket, the standard electric starter is connected to the middle sprocket of the gearbox via the overrunning clutch, for power supply of which the car’s construction should be supplemented with a device of the supercapacitor starting of the car starter, diameter, on one side, connects the crankshaft of a piston internal combustion engine with a decompressor, and on the other side, the pumping wheel ormatora (fluid coupling) with a locking mechanism, one additional element in the design of the car, and then to the turbine wheel of the torque converter (fluid coupling) with a locking mechanism connects the nominal transmission car with a friction clutch, gearbox and drive the drive wheels. As a control controller that controls all elements of the circuit, a regular ignition control controller and piston engine fuel injectors can be used, supplemented by the functions of controlling the device for supercapacitor starting the car starter, decompressor, car generator, and locking mechanism of the torque converter (hydrocoupling). A modernized rather simply and inexpensively car according to this scheme gets all the advantages of a hybrid car with achieving a technical result in fuel economy, improving the environmental performance of the vehicle and the possibility of driving a car without fuel consumption by an internal combustion engine.
На чертеже фиг. 2 показана принципиальная схема предпочтительного варианта исполнения гибридного силового агрегата транспортного колесного средства, с газотур- бинным двигателем внутреннего сгорания, который, как известно, в несколько раз меньше по весу и размерам поршневого двигателя равной мощности, и с несколькими первичны- ми источниками энергии, который может использоваться для городского общественного транспортного колесного средства с фиксированными остановками для высадки и посадки пассажиров, например гибридных конструкций автобусов, беспроводных трамваев и троллейбусов, электровозов, тепловозов и легкого метро. In FIG. 2 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of a hybrid power unit of a vehicle wheeled vehicle, with a gas turbine internal combustion engine, which, as is known, is several times smaller in weight and dimensions of a piston engine of equal power, and with several primary sources of energy, can be used for urban public vehicle wheeled vehicles with fixed stops for disembarking and embarking passengers, such as hybrid bus structures, without rovodnyh trams and trolley buses, electric locomotives, diesel locomotives and light metro.
Гибридный силовой агрегат транспортного колесного средства содержит ком- плексный первичный источник электрической энергии, в виде участка контактной сети, ограниченной пределами остановки общественного транспорта, подключаемой через по- движный контакт токосъемника 11 транспортного колесного средства, а также обратимой электромашины 9, и механической энергии, в виде обратимой пневмомашины 8, вклю- ченных через редуктор 7 к валу газотурбинного двигателя внутреннего сгорания 6, га- зотурбинный двигатель внутреннего сгорания 6 (ГТДВС) с декомпрессором 4, конструк- тивно декомпрессионый механизм, которого выполнен, например, как байпас-воздуховод с шиберами, объединяющими вход компрессора и выход турбины ГТДВС, который с расширением полученньк функциональных возможностей ГТДВС использует только два штатных режима работы, нагрузочный с выключенным декомпрессором (байпас- воздуховод шиберами отключен от входа компрессора и выхода турбины ГТДВС) и ре- жим маховика в виде вращающихся деталей ГТДВС с включенным декомпрессором (байпас-воздуховод шиберами подключен к входу компрессора и выходу турбины ГТДВС), накопитель энергии в виде аккумуляторной батареи 1, пневмоаккумулятора 10 и двух высокоскоростных маховиков, маховика в виде вращающихся деталей ГТДВС с включенным декомпрессором и супермаховика 5, например в виде цилиндра, включенно- го через редуктор 7 к валу ГТДВС 6, валу обратимой пневмомашины 8 и валу обратимой электромашины 9, а также привод, имеющий в своем составе комбинированную транс- миссию, для передачи вращательного момента с возможностью изменения числа оборотов вращения, например электромеханическую, в виде используемой в схеме обратимой элек- тромашины 9, работающей в комплексе с мотор-колесами 12 электромеханической транс- миссии одной пары ведущих колес 14 транспортного средства и пневмомеханическую, в виде используемой в схеме обратимой пневмомашины 8, связанной через пневмоаккуму- лятор 10 с обратимыми пневмомашинами 13 пневмомеханической трансмиссии, подклю- ченной к другой паре ведущих колес 14 транспортного средства, а также силовой агрегат транспортного колесного средства содержит контроллер управления 3. В качестве кон- троллера управления 3, управляющего всеми элементами схемы, может использоваться штатный контроллер управления ГТДВС, дополненный функциями управления режимами работы декомпрессора 4 ГТДВС, обратимой электромашины 9 с мотор-колесами 12, обра- тимой пневмомашины 8 с пневмоаккумупятором 10 и обратимыми пневмомашинами 13, а также управления режимом работы токосъемника 11, подключаемого через подвижный контакт к участку контактной сети, ограниченной пределами остановки или стоянки об- щественного транспорта. На контроллер управления 3 кроме штатных датчиков ГТДВС 6 воздействуют датчики заряда электрической аккумуляторной батареи 1, пневмоаккумуля- тора 10 и тахометра супермаховика 5, датчик положения подвижного контакта токосъем- ника 11 , (на схеме фиг.2 не показаны), датчики положения педали тормоза, педали акселе- ратора, имеющей два диапазона хода педали, от 0 до 30 градусов для использования запа- сенной в накопителе энергии и от 30 до 60 градусов с переводом ГТДВС из режима махо- вика в виде вращающихся деталей ГТДВС в нагрузочный режим, с общим регулировани- ем изменения числа оборотов вращения комбинированной трансмиссии, а также датчик программного рычага на три положения «вперед», «нейтраль», «назад» (на схеме фиг.2 не показаны), которые воздействуют на контроллер управления 3, причем в положении про- граммного рычага «нейтраль», при остановке транспортного средства, контроллер управ- ления 3 включает также стояночный тормоз транспортного средства. The hybrid power unit of the vehicle wheeled vehicle contains a complex primary source of electrical energy, in the form of a section of a contact network, limited by the public transport stop, connected via the movable contact of the current collector 11 of the vehicle wheeled vehicle, as well as a reversible electric machine 9, and mechanical energy reversible pneumatic machine 8, included through a reducer 7 to the shaft of a gas turbine internal combustion engine 6, a gas turbine internal combustion engine 6 (GTDVS) with de Compressor 4, a structurally decompression mechanism, which is made, for example, as a bypass-air duct with gates, which unite the compressor inlet and the GTDW turbine output, which, with the extension of the obtained functionality, GTDWS uses only two regular operating modes, load with the decompressor off (the bypass- the air duct with the gates is disconnected from the compressor inlet and the GTDVS turbine outlet) and the flywheel mode in the form of rotating parts of the GTDVS with the decompressor switched on (the bypass-air duct by the gates is connected to the computer input spring and turbine turbine output), energy storage in the form of rechargeable battery 1, pneumatic accumulator 10 and two high-speed flywheels, flywheel in the form of rotating parts of GTDVS with decompressor on and GT 5 engine 5, for example, in the form of a cylinder, connected via gearbox 7 to GTDWS shaft 6 the reversible pneumatic machine shaft 8 and the reversible electric machine shaft 9, as well as a drive having a combined transmission for transmitting the rotational moment with the possibility of changing the number of revolutions, for example, electromechanical This, in the form of a reversible electric machine 9 used in the scheme, working in conjunction with the motor wheels 12 of an electromechanical transmission of one pair of vehicle driving wheels 14 and pneumomechanical, the type of reversible pneumatic machine 8 used in the scheme, connected via pneumoaccumulator 10 with reversible pneumatic machines 13 of pneumomechanical transmission connected to another pair of vehicle driving wheels 14, as well as the power unit of the wheeled vehicle contains a control controller 3. As a controller control 3, which controls all the elements of the circuit, can be used regular controller GTDVS, supplemented by functions of controlling the operating modes of the decompressor 4 GTDVS, reversible electromachines 9 s a geared wheels 12, formed Tima Pneumatic 8 pnevmoakkumupyatorom 10 Pneumatic reversible and 13 as well as the control mode of operation of the current collector 11, connected through movable contact portion to contact the network, beyond the limited stopping or parking ob- nificant transport. The control controller 3, in addition to the standard sensors of the GTDWS 6, is affected by the charge sensors of the electric battery 1, the pneumatic accumulator 10 and the tachometer of the super-flywheel 5, the position sensor of the moving contact of the current collector 11 (not shown in the diagram of Figure 2), the brake pedal position sensors, accelerator pedals having two pedal stroke ranges, from 0 to 30 degrees for use of energy stored in the accumulator and from 30 to 60 degrees with transfer of GTDWS from flywheel mode in the form of rotating parts of GTDWS to load mode, with general reg by changing the rotational speed of the combined transmission, as well as the software lever sensor, there are three positions “forward”, “neutral”, “backward” (not shown in the diagram of FIG. 2), which act on the controller 3, and in the position of - the gram lever “neutral”, when the vehicle stops, the controller 3 also includes the parking brake of the vehicle.
Работа описанного гибридного силового агрегата транспортного колесного сред- ства по схеме фиг.2 осуществляется следующим образом. The operation of the described hybrid power unit of the transport wheeled vehicle according to the scheme of FIG. 2 is carried out as follows.
Перед началом работы устройства (например, перед выездом общественного транспортного средства со стоянки) ключ зажигания 2 транспортного средства, который имеет два положения «отключено» и «включено» из отключенного положения переводит- ся в положение «включено» и напряжение от аккумулятора 1 подается на контроллер управления 3. Сразу после подачи напряжения от аккумулятора 1 на контроллер управле- ния 3, декомпрессор 4 ГТДВС переводится во включенное положение и отключаются системы подачи топлива и зажигания, переводя ГТДВС 6 в режим маховика в виде вра- щающихся деталей ГТДВС, а подвижный контакт токосъемника 11 подключается к участку контактной сети, ограниченной пределами остановки или стоянки общественного транспорта. Напряжение от участка контактной сети подается на обратимую электрома- шину 9, которая в режиме электродвигателя по команде контроллера управления 3, рас- кручивает через редуктор 7, маховик в виде вращающихся деталей ГТДВС 6 с включен- ным декомпрессором 4 и супермаховик 5, до номинальных оборотов, и при этом также контроллер управления 3 переводит обратимую пневмомашину 8 в режим компрессора для закачки атмосферного воздуха под давлением в пневмоаккумулятор 10 и через не- сколько минут транспортное средство готово к началу движения на запасенной в накопи- теле энергии. Для движения транспортного средства вперед, программный рычаг из по- ложения «нейтраль» переводится в положение «вперед» и при этом контроллер управле- ния 3 отключает подвижный контакт токосъемника 11 от участка контактной сети, огра- ниченной пределами остановки или стоянки общественного транспорта, а также стояноч- ный тормоз транспортного средства. И далее транспортное средство начинает плавное движение вперед с регулированием скорости движения оператором через регулирование положения педали акселератора в начальном диапазоне до 30 градусов, используя запа- сенную в накопителе энергию, которая распределяется контроллером управления 3 для привода через электромеханическую трансмиссию одной пары ведущих колес 14 и/или через пневмомеханическую трансмиссию другой пары ведущих колес 14 транспортного средства. При уменьшении запасенной в накопителе энергии, а также при необходимости динамичного разгона, определяемого оператором через регулирование положения педали акселератора в следующем диапазоне от 30 до 60 градусов, контроллер управления 3 вы- ключает декомпрессор 4 ГТДВС и включает топливную систему и систему зажигания ГТДВС, переводя ГТДВС из режима маховика в виде вращающихся деталей ГТДВС в нагрузочный режим и при этом контроллер управления 3 управляет энергией ГТДВС и распределяет ее между супермаховиком 5, электроаккумулятором 1, пневмоаккумулято- ром 10, электромеханической трансмиссией одной пары ведущих колес 14 и/или пневмо- механической трансмиссией другой пары ведущих колес 14 транспортного средства. При необходимости торможения транспортного средства, оператору достаточно отпустить пе- даль акселератора и плавно нажать педаль тормоза, при этом контроллер управления 3 включает декомпрессор 4 ГТДВС и выключает топливную систему и систему зажигания ГТДВС, переводя ГТДВС из нагрузочного режима в режим маховика в виде вращающих- ся деталей ГТДВС, а обратимые машины электромеханической трансмиссии одной пары ведущих колес 14 и/или пневмомеханической трансмиссии другой пары ведущих колес 14 транспортного средства рекуперируют энергию торможения в накопитель. Для движения транспортного средства назад, программный рычаг из положения «нейтраль» переводится в положение «назад» и алгоритм работы всего устройства аналогичен режиму движения вперед. При остановке транспортного средства на остановке общественного транспорта, с участком контактной сети, ограниченной пределами остановки общественного транспор- та, контроллер управления 3 включает декомпрессор 4 ГТДВС и выключает топливную систему и систему зажигания, переводя ГТДВС 6 в режим маховика в виде вращающихся деталей ГТДВС с включенным декомпрессором, а подвижный контакт токосъемника 1 1 подключается к участку контактной сети, ограниченной пределами остановки или стоян- ки общественного транспорта. Напряжение от участка контактной сети подается на обра- тимую электромашину 9, которая в режиме электродвигателя по команде контроллера управления 3, раскручивает через редуктор 7, маховик в виде вращающихся деталей ГТДВС с включенным декомпрессором и супермаховик 5, до номинальных оборотов, и при этом также контроллер управления 3 переводит обратимую пневмомашину 8 в режим компрессора для закачки атмосферного воздуха под давлением в пневмоаккумулятор 10 и через время, необходимое для посадки и высадки пассажиров, транспортное средство го- тово к продолжению движения на запасенной в накопителе энергии. Это позволяет в пол- ной мере получать дополнительные достоинства от использования большего количества первичных источников и накопителей энергии, а также газотурбинного двигателя, кото- рый способствуют уменьшению веса и габаритов силового агрегата, а также повышению надежности и гибкости работы всего устройства, и позволяет также наиболее эффективно использовать и перераспределять энергию между первичными источниками энергии, ве- дущими колесами транспортного средства и накопителем энергии, что обеспечивает су- щественную экономию топлива как за счет работы первичных источников энергии и га- зотурбинного двигателя на оптимальном режиме, так и за счет рекуперации энергии тор- можения транспортного средства, а также значительно улучшить экологию общественно- го транспортного средства за счет снижения токсичных выбросов. Before the device starts working (for example, before leaving a public vehicle from a parking lot), the ignition key 2 of the vehicle, which has two “off” and “on” positions, switches from the off position to the “on” position and the battery voltage 1 is applied to control controller 3. Immediately after applying voltage from battery 1 to control controller 3, decompressor 4 GTDWS is switched to the on position and the fuel supply and ignition systems are switched off, switching GTDWS 6 to max. vetch in the form of a rotating parts GTDVS, and the movable contact of the current collector 11 is connected to a portion of a contact network, limited standing or parking outside public transport. The voltage from the area of the contact network is supplied to the reversible electro- tire 9, which, in the mode of the electric motor, at the command of the control controller 3, twists through the gearbox 7, the flywheel in the form of rotating parts of the GTDWS 6 with the decompressor 4 on and the super flywheel 5 up to nominal revolutions, and also the control controller 3 translates the reversible pneumatic machine 8 in compressor mode for pumping atmospheric air under pressure into pneumatic accumulator 10 and in a few minutes the vehicle is ready to start driving on the energy stored in the accumulator. To move the vehicle forward, the software lever from the “neutral” position is moved to the “forward” position and, in this case, the control controller 3 disconnects the moving contact of the current collector 11 from the area of the contact network, which is limited to the limits of the public transport stop or parking. also the parking brake of the vehicle. And then the vehicle starts to move forward smoothly with the operator controlling the speed through adjusting the accelerator pedal position in the initial range up to 30 degrees using the energy stored in the accumulator, which is distributed by the control controller 3 to drive through an electromechanical transmission of one pair of driving wheels 14 and / or through the pneumomechanical transmission of another pair of driving wheels 14 of the vehicle. When the energy stored in the accumulator is reduced, and also when dynamic acceleration is required, determined by the operator by adjusting the accelerator pedal position in the following range from 30 to 60 degrees, the control controller 3 turns off the decompressor 4 GTDVS and turns on the fuel system and the GTDVS ignition system from the flywheel mode in the form of rotating parts GTDVS in the load mode and at the same time the control controller 3 controls the energy of GTDWS and distributes it between the super-flywheel 5, the electric accumulator 1, pne oakkumulyato- rum 10, electromechanical transmission one pair of driving wheels 14 and / or pneumatic mechanical transmission of the other pair of driving wheels 14 of the vehicle. If braking of the vehicle is necessary, the operator simply releases the accelerator pedal and gently depresses the brake pedal, while the controller 3 switches on the GTDWS decompressor 4 and turns off the GTDVS ignition system and the GTDWS ignition system from the load mode to the flywheel mode as rotating parts of GTDVS, and reversible machines of electromechanical transmission of one pair of driving wheels 14 and / or pneumomechanical transmission of another pair of driving wheels 14 of a vehicle recover the torus energy cans in drive. To move the vehicle backwards, the software lever from the “neutral” position is moved to the “back” position and the algorithm of operation of the entire device is similar to the forward mode. When stopping a vehicle at a public transport stop, with the control network 3 turns on the GTDWS decompressor 4 and turns off the fuel system and the ignition system, putting the GTDW 6 into the flywheel mode as rotating parts of the GTDWS with the decompressor on, and the moving contact of the current collector 1 1 is connected to the area of contact network limited to the stop or parking of public transport. The voltage from the contact network area is fed to the reversible electric machine 9, which, in the mode of the electric motor, at the command of the control controller 3, spins through the gearbox 7, the flywheel in the form of rotating parts GTDS with the decompressor and the supermachine 5 turned on, to the nominal speed, and also the controller control 3 transfers the reversible pneumatic machine 8 to the compressor mode for pumping atmospheric air under pressure into the pneumatic accumulator 10 and after the time required for embarking and disembarking passengers, the vehicle is Tov to continue the movement stored in the energy storage. This allows you to fully get additional benefits from the use of a larger number of primary sources and energy storage devices, as well as a gas turbine engine, which contribute to reducing the weight and dimensions of the power unit, as well as improving the reliability and flexibility of the entire device, and also allows efficiently use and redistribute energy between the primary sources of energy, the driving wheels of the vehicle and the energy store, which provides significant savings as a fuel due to operation of the primary sources of energy and gas-zoturbinnogo engine at an optimal mode, and due to the energy recovery decelerating the vehicle, as well as significantly improve the environment of social and vehicle by reducing toxic emissions.
Описанное изобретение позволяет получить высокий экономический и экологиче- ский эффект на транспортных средствах мегаполисов и в первую очередь на машинах го- родского общественного транспорта. The described invention allows to obtain a high economic and environmental effect on megalopolis vehicles and, first of all, on urban public transport vehicles.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Гибридный силовой агрегат транспортного колесного средства, характери- зующийся тем, что включает в себя первичный источник энергии, двигатель внутреннего сгорания с декомпрессором, который с расширением получен- ных функциональных возможностей двигателя внутреннего сгорания ис- пользует только два штатных режима работы: нагрузочный с выключенным декомпрессором и режим маховика, в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с включенным декомпрессором, накопитель энергии, в котором как минимум используются один супермаховик, маховик в виде вращающихся деталей двигателя внутреннего сгорания с включенным де- компрессором и электрохимический аккумулятор, а также привод, имеющий в своем составе трансмиссию для передачи вращательного момента, с воз- можностью изменения числа оборотов вращения, передающую вращение на привод ведущих колес транспортного средства. 1. The hybrid power unit of the vehicle wheeled vehicle, characterized by the fact that it includes the primary source of energy, an internal combustion engine with a decompressor, which, with the extension of the obtained functionality of the internal combustion engine, uses only two standard operating modes: the decompressor off and the flywheel mode, in the form of rotating parts of an internal combustion engine with the decompressor on, energy storage in which at least one super is used hovik, flywheel in the form of rotating parts of an internal combustion engine with a de-compressor turned on and an electrochemical accumulator, as well as a drive incorporating a transmission for transmitting torque, with the possibility of changing the number of revolutions of rotation, transmitting the rotation to the drive wheels of the vehicle .
2. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что первичный ис- точник энергии содержит электрический стартер, управляемый импульсным конденсаторным устройством пуска стартера, а накопитель энергии содер- жит конденсатор, в том числе как минимум один суперконденсатор в соста- ве устройства конденсаторного устройства пуска стартера.  2. A hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the primary energy source contains an electric starter controlled by a pulsed capacitor starter starter, and the energy storage device contains a capacitor, including at least one supercapacitor starter starter.
3. Гибридный силовой агрегат по п.2 отличающийся тем, что привод, имею- щий в своем составе механическую трансмиссию для плавной передачи кру- тящего момента с возможностью изменения числа оборотов вращения, пе- редающую вращение на привод ведущих колес транспортного средства. 3. Hybrid power unit according to claim 2, characterized in that the drive, which includes a mechanical transmission for smooth transmission of torque, with the possibility of changing the number of revolutions, transmits rotation to the drive wheels of the vehicle.
4. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что первичный ис- точник энергии содержит обратимую электромашину, которая в режиме ге- нератора используется для подзарядки электрохимического аккумулятора.4. Hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the primary energy source contains a reversible electric machine, which in generator mode is used to recharge an electrochemical battery.
5. Гибридный силовой агрегат по п.4 отличающийся тем, что содержит в своем составе электромеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, рабо- тающую в комплексе с обратимой электромашиной. 5. Hybrid power unit according to claim 4, characterized in that it contains an electromechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine.
6. Гибридный силовой агрегат по п.5 отличающийся тем, что содержит в своем составе электромеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, рабо- тающую в комплексе с обратимой электромашиной, а накопитель энергии содержит маховик, выполненный в виде полого цилиндра, заполненного полностью элементами аккумуляторной батареи.  6. Hybrid power unit according to claim 5, characterized in that it includes an electromechanical transmission, a drive for driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine, and the energy storage device contains a flywheel made in the form of a hollow cylinder filled with battery cells .
15 15
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
7. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что первичный ис- точник энергии содержит обратимую пневмомашину, а накопитель энергии содержит пневмоаккумулятор. 7. Hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the primary energy source contains a reversible pneumatic machine, and the energy storage device contains a pneumoaccumulator.
8. Гибридный силовой агрегат по п.6 отличающийся тем, что содержит в своем составе пневмомеханическую трансмиссию, привода ведущих колес, рабо- тающую в комплексе с обратимой пневмомашиной и пневмоаккумулятором. 8. Hybrid power unit according to claim 6, characterized in that it contains a pneumomechanical transmission, a drive for driving wheels, working in conjunction with a reversible pneumatic machine and a pneumoaccumulator.
9. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что первичный ис- точник энергии содержит комбинацию из обратимой пневмомашины и об- ратимой электромашины, а накопитель энергии содержит пневмоаккумуля- тор и электрохимический аккумулятор. 9. Hybrid power unit according to claim 1, characterized in that the primary energy source contains a combination of a reversible pneumatic machine and a reversible electric machine, and the energy storage device contains a pneumoaccumulator and an electrochemical battery.
10. Гибридный силовой агрегат по п.8 отличающийся тем, что содержит в своем составе комбинированный привод, электромеханическую трансмиссию, привода одних ведущих колес, которая работает в комплексе с обратимой электромашиной и пневмомеханическую трансмиссию, привода других ве- дущих колес, которая работает в комплексе с обратимой пневмомашиной и пневмоаккумулятором.  10. Hybrid power unit according to claim 8, characterized in that it contains a combined drive, an electromechanical transmission, a drive of some driving wheels, which works in conjunction with a reversible electric machine and a pneumomechanical transmission, a drive of other drive wheels, which works in a complex with reversible pneumomachine and pneumoaccumulator.
11. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что он включает не- сколько первичных источников энергии, и как минимум одним первичным источником энергии является внешняя контактная сеть, с которой транс- портное средство связано через токосъемник.  11. A hybrid power unit according to claim 1, characterized in that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is an external contact network with which the vehicle is connected via a current collector.
12. Гибридный силовой агрегат по п.1 отличающийся тем, что он включает не- сколько первичных источников энергии, и как минимум одним первичным источником энергии является внешняя электрическая линия, с которой транспортное средство связано через бесконтактное устройство передачи электроэнергии.  12. The hybrid power unit according to claim 1, characterized in that it includes several primary energy sources, and at least one primary energy source is an external electrical line with which the vehicle is connected through a contactless device for the transmission of electricity.
16 sixteen
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2015/000576 2014-09-19 2015-09-11 Hybrid power unit of wheeled vehicle WO2016043628A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014137859 2014-09-19
RU2014137859 2014-09-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016043628A1 true WO2016043628A1 (en) 2016-03-24

Family

ID=55533554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000576 WO2016043628A1 (en) 2014-09-19 2015-09-11 Hybrid power unit of wheeled vehicle

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016043628A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050166592A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-04 Larson Gerald L. Engine based kinetic energy recovery system for vehicles
US20090171523A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-02 Byd Co. Ltd. Hybrid Vehicle Having Multi-Mode Controller
RU2008131193A (en) * 2008-07-28 2010-02-10 Вадим Валентинович Дурнев (RU) COMBINED POWER INSTALLATION OF VEHICLE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050166592A1 (en) * 2004-02-03 2005-08-04 Larson Gerald L. Engine based kinetic energy recovery system for vehicles
US20090171523A1 (en) * 2007-12-27 2009-07-02 Byd Co. Ltd. Hybrid Vehicle Having Multi-Mode Controller
RU2008131193A (en) * 2008-07-28 2010-02-10 Вадим Валентинович Дурнев (RU) COMBINED POWER INSTALLATION OF VEHICLE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1311999C (en) Parallel connection mixed power driving system and its driving method
US7238139B2 (en) Electric and hybrid electric powertrain for motor vehicles
US7806796B2 (en) Power set for vehicles
CN101875296B (en) Motor vehicle driven by mixed power and control method
CN103223849B (en) A kind of parallel-connection type hybrid power driver for vehicle
CN101913320B (en) Pressure hybrid power transmission system and control method
US20140358340A1 (en) Hybrid electric vehicle
CN101898552A (en) The system of vehicle engine restarting
CN102378701A (en) Flywheel module as well as method for energy storage and delivery in the flywheel module
CN107405991B (en) Power assembly for vehicle
JP6817767B2 (en) Control device and control method for hybrid vehicle system
CN113602071B (en) Hybrid power system and control method
CN105459799A (en) Driving system used for hybrid vehicle and provided with centrifugal overrunning clutch
CN104343964A (en) Hydraulic power train for hybrid vehicle
CN105235496A (en) Power coupler for parallel hybrid electric vehicle and control method of power coupler
CN101559709A (en) Special automobile dynamic distribution method
RU152878U1 (en) HYBRID POWER UNIT OF WHEELED VEHICLE
GB2444269A (en) Regenerative vehicle brakes, using compressed air
RU2658243C2 (en) Hybrid power unit of wheeled vehicles (options)
JP2016175495A (en) Hybrid vehicle and control method therefor
JP2010241390A (en) Driving device for hybrid car
CN204383180U (en) A kind of stroke-increasing electric automobile driving device with flywheel energy storage
CN102862567A (en) System and method for increasing operating efficiency of a hybrid vehicle
WO2016043628A1 (en) Hybrid power unit of wheeled vehicle
CN114286763B (en) Control method for switching torque output paths of motor of hybrid electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15841282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15841282

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1