ЛЕГКОВОЙ АВТОМОБИЛЬ "РУЛАДА" Российский патент 1995 года по МПК B62D47/00 B62D39/00 F02M21/00 

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к автомобилям группового и личного пользования.

Известно устройство легкового автомобиля ВАЗ 2108 "Лада", содержащего двухобъемный трехдверный пятиместный несущий кузов типа хэтчбек, бензиновый поперечно расположенный двигатель внутреннего сгорания с переднеприводной трансмиссией и четырехколесное шасси независимой подвески с передней парой ведущих и управляемых колес.

Известно устройство автомобиля "Хонда-Прелюд", снабженного независимой управляемой подвеской и четырьмя ведущими и управляемыми колесами-движителями с механо-гидравлической системой управления величиной и направлением вектора тяги автомобиля.

Недостатки известных устройств малая вместимость, низкая эффективность энергоустановки и экологическая нечистоплотность автомобиля.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство легкового автомобиля, созданного из двух "Хонд", содержащего несущий, симметричный относительно средней плоскости, кузов, образующий пассажирское отделение и двигательные отсеки с обоих концов автомобиля и имеющий проемы для дверей с боковых его сторон, силовую установку, состоящую из двигателей внутреннего сгорания, расположенных в двигательных отсеках каждой из половин кузова, содержащих переднеприводную трансмиссию, пару ведущих и управляемых колес-движителей, подвеску, сидения, а также систему управления величиной и направлением вектора тяги движителей с оппозитными рулевыми колонками.

Недостатки прототипа низкая надежность автомобиля, малая эффективность двигателей и экологическая нечистоплотность силовой установки.

Цель изобретения повышение надежности и живучести автомобиля.

Цель достигается посредством установки дополнительной пары колес под центром кузова и оборудования его перегородкой жесткости, снабжения двигателей электрогенератором и перевода трансмиссий и движителей автомобиля на электрическую тягу. Система управления направлением и величиной вектора тяги выполнена оппозитной и сдублированной и переведена на оптоэлектронику с волоконно-оптическими связями и независимой системой электропитания от солнечных батарей и аккумуляторов. Оппозитные и зависимые рулевые колонки снабжены электроприводами, сидения выполнены надувными и легкосъемными, а подвеска колес выполнена независимой управляемой пневмогидравлической.

Увеличение эффективности двигателей достигается посредством перевода автомобиля на сжиженный газ, оборудования двигателей с повышенной степенью сжатия системами управляемого изотермического двухконтурного турбонаддува воздухом с приводом от теплоизолированной турбины дорасширения выхлопных газов, снабжения системы турбонаддува корректирующим электрическим двигатель-генератором и оборудования двигателей впрыском жидкого или криогенного топлива непосредственно во впускные теплоизолированные коллектора.

Улучшение экологичности силовой установки достигается переводом автомобиля на сжиженный газ, в конечном счете на водород, снабжение его герметичным криогенным топливным баком, оборудованным теплоизоляцией, погружной топливной электропомпой, электромикрорефрижератором, установки между турбинами дорасширения и глушителями воздушно-выхлопного радиатора-конденсатора с воздушным электровентилятором и баком-накопителем тежелокипящих компонентов выхлопных газов, снабжения автомобиля легкосъемными скорлупообразными обтекателями колес и оборудования систем турбонаддува электробайпасами воздуха.

Устройство автомобиля "Рулада" обеспечивает высокую живучесть автомобиля при разрушении любого колеса, высокую надежность резервированных функциональных систем и агрегатов автомобиля, а также уникальную проходимость. Повышенное аэродинамическое качество автомобиля позволяет снизить его лобовое сопротивление в несколько раз. Использование сжиженного газа, мощного и управляемого изотермического турбонаддува и высокой степени сжатия позволяет увеличить КПД двигателя до 60% а литровую мощность увеличить не менее чем впятеро. Использование в качестве топлива сжиженного газа в установке воздушно-выхлопного радиатора-конденсатора позволит на порядки снизить токсичность выхлопных газов по сравнению с современными легковыми автомобилями.

На фиг.1 представлен автомобиль "Рулада", общий вид; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3 принципиальная пневмогидравлическая схема систем питания и выхлопа двигателей-генераторов автомобиля; на фиг.4 циклы работы двигателей внутреннего сгорания предлагаемого автомобиля и прототипа в I-S координатах.

Устройство легкового автомобиля "Рулада" выполнено так, что несущий симметричный кузов 1 снабжен среднеопорной парой колес-движителей 2 и оборудован перегородкой 3 жесткости. В кузове 1 образовано пассажирское отделение, имеющее проемы для дверей 4 с боковых его сторон и установленные легкосъемные надувные сидения 5. С обоих концов автомобиля под капотами 6 в кузове 1 образованы двигательные отсеки с двигателями 7. Шестиколесное шасси независимой управляемой пневмогидравлической подвески кроме среднеопорной пары колес-движителей 2 включает оппозитно управляемые симметричные пары колес-движителей 8. Управление направлением движения автомобиля производится любой из двух оппозитных электроприводных и зависимых рулевых колонок 9. Колеса 2 и 8 прикрыты съемными скорлупообразными обтекателями 10 колес. Двигатели внутреннего сгорания 7 снабжены встроенными электрогенераторами 11 силового электропитания каждого электропривода колес-движителей 2 и 8. На крыше кузова 1 автомобиля установлены солнечные батареи 12 автономного независимого электропитания оптоэлектронной системы управления автомобилем. Система питания и выхлопа двигателей 7 содержит общий герметичный криогенный топливный бак 13, оборудованный экранно-вакуумной теплоизоляцией 14, электромикрорефрижератором 15 и погружной топливной электропомпой 16 подачи топлива (сжиженного газа) к регулируемым и управляемым электрофорсункам 17 впрыска топлива непосредственно во впускные коллектора двигателей 7. В системе турбонаддува двигателей 7 атмосферный воздух изотермически компремируется двухконтурным турбокомпрессором 18 с приводом от теплоизолированной турбины 19 адиабатического дорасширения выхлопных газов. Турбокомпрессор 18 и турбина 19 механически соединены корректирующим электрическим двигатель-генератором 20 и газодинамически соединены воздушным электробайпасом 22. Рабочий ход поршней двигателей 7 обеспечивается поджогом компримированной топливо-воздушной смеси в цилиндрах свечами 21 зажигания. Система выпуска выхлопных газов двигателей 7 содержит кроме теплоизолированных выхлопных коллекторов и адиабатических турбин 19 дорасширения выхлопных газов, единый воздушно-выхлопной радиатор-конденсатор 23 с баком накопителем 24 тяжелокипящих компонентов выхлопных газов и электровентилятором 25 обдува воздухом, а также глушитель 26 непосредственно на выхлопе двигателей 7.

На фиг. 4 изотермическое сжатие воздуха в турбокомпрессоре 18 и охлаждение во впускном коллекторе двигателя 7, притом со смещением энтропии цикла влево, изображено процессом 27-28-29. Адиабатическое сжатие топливо-воздушной смеси в цилиндрах двигателем 7 отображает процесс 29-30. Комбинированное изохорно-изобарное горение в камере сгорания цилиндров двигателя 7, в соответствии с циклом Тринклера, отображает процесс 30-31-32. Адиабатическое расширение смеси воздуха и продуктов сгорания при совершении рабочего хода поршня происходит в процессе 32-33. Дорасширение выхлопных газов в адиабатической турбине 19 привода турбокомпрессора 18 производится согласно процессу 33-34. И охлаждение выхлопных газов в изобарном процессе 34-27 происходит в воздушно-выхлопном радиаторе-конденсаторе 23. Тепло выхлопных газов отдается воздуху окружающей среды, прокачиваемому через радиатор электровентилятором 25, а теплокипящие компоненты выхлопных газов конденсируются и собираются в баке-накопителе 24.

Цикл ОТТО, по которому функционируют современные карбюраторные с непосредственным впрыском двигатели, отображен для сравнения процессами 27-35-36-37.

Использование: в автомобилях группового и личного пользования. Сущность изобретения: легковой шестиколесный автомобиль "Рулада" состоит из несущего симметричного трехобъемного кузова и силовой установки, состоящей из двух двигателей внутреннего сгорания, работающих на сжиженном газе, хранящемся в криобаке, и снабженных электрогенераторами и высоким изотермическим турбонаддувом каждый. Оппозитные трансмиссии автомобиля выполнены электрическими. Привод всех колес выполнен от встроенных в последние электродвигателей. Система управления величиной и направлением вектора тяги выполнена оптоэлектронной оппозитной и сдублированной и снабжена автономной системой электропитания от солнечных батарей на крыше автомобиля. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Легковой автомобиль, содержащий несущий симметричный относительно средней поперечной вертикальной плоскости кузов, образующий пассажирское отделение и двигательные отсеки с обоих концов автомобиля и имеющий проемы для четырех дверей с боковых его сторон, силовую установку, состоящую из двигателей внутреннего сгорания, расположенных в двигательных отсеках каждой из половин кузова, переднеприводную трансмиссию, пару ведущих и управляемых колес, подвеску, сиденья, а также систему управления величиной и направлением вектора тяги движителей с оппозитными независимыми рулевыми колонками, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной парой колес, установленных в поперечной плоскости его симметрии, кузов выполнен с поперечной перегородкой по упомянутой плоскости симметрии и легкосъемными скорлупообразными обтекателями колес автомобиля, двигатели выполнены оппозитными, сиденья выполнены надувными и легкосъемными, рулевые колонки выполнены электроприводными, трансмиссии выполнены реверсивными, подвески колес выполнены управляемыми независимыми пневмогидравлическими, а система управления величиной и направлением вектора тяги движителей выполнена сдублированной. 2. Автомобиль по п. 1, отличающийся тем, что двигатели выполнены с электрогенераторами на кобальт-самариевых магнитах и со сверхплотными обмотками, трансмиссии выполнены электрическими с приводами всех колес автомобиля от встроенных в последние силовых электродвигателей с торможением их противовключением, а система управления величиной и направлением вектора тяги движителей выполнена оптоэлектронной на микропроцессорах с контролирующими и сигнализирующими микродатчиками, волоконно-оптических элементах связи и с собственной автономной независимой системой электропитания в виде солнечных батарей на варизонных кристаллах, расположенных на крыше кузова автомобиля. 3. Автомобиль по пп.1 и 2, отличающийся тем, что оба двигателя силовой установки выполнены с повышенной степенью сжатия и газовой топливной системой, включающей общий герметичный криогенный топливный бак для сжиженного газа, оборудованный теплоизоляцией, погружной топливной электропомпой, электромикрорефрижератором, и индивидуальные узлы управляемого впрыска топлива с электронными форсунками на впускных коллекторах двигателей внутреннего сгорания, оборудованных системами наддува воздуха, причем каждый двигатель снабжен теплоизолированными впускным и выхлопным коллекторами, глушителем и общим для обеих двигателей воздушно-выхлопным радиатором-конденсатором с воздушным электровентилятором и баком-накопителем тяжелокипящих компонентов выхлопных газов, при этом система наддува каждого двигателя содержит двухконтурный изотермический воздушный турбокомпрессор, теплоизолированную турбину адиабатического дорасширения выхлопных газов, соединенные воздушным электробайпасом, и корректирующий электрический двигатель-генератор, при этом турбина является приводом турбокомпрессора и оба дополнительно соединены с корректирующим двигателем-генератором, а между турбиной и глушителем каждого двигателя установлен общий воздушно-выхлопной радиатор-конденсатор и бак-накопитель тяжелокипящих компонентов выхлопных газов двигателей.