СИЛОВАЯ УСТАНОВКА АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2021 года по МПК F02B41/00 F02B33/44 B60K13/02 B60K25/06 

Изобретение относится к энергетическим установкам транспортных средств и может быть использовано в автотранспортных средствах.

Известна энергетическая установка автотранспортного средства [Автомобильный справочник Бош. Перевод с англ. Первое русское издание. - М.: Издательство «За рулем», 1999. - 896 с] содержащая ведущие колеса, полуоси снабженные тормозными механизмами, неблокируемый дифференциал, вал передачи крутящего момента, коробку перемены передач, двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Недостатком такой энергетической установки является невозможность рекуперации энергии торможения автотранспортного средства.

Известна силовая установка автотранспортного средства [Капустин, А.А. Гибридные автомобили: учебное пособие/ А.А. Капустин, В.А. Раков; М-во образ, и науки РФ, Вологод. гос. ун-т. - Вологда: ВоГУ, 2016. - 96 с.], содержащая ведущие колеса, агрегаты трансмиссии, электрический мотор-генератор, инвертор и высоковольтные аккумуляторные батареи для рекуперации энергии торможения автомобиля в электрическом виде и последующего питания электрического мотор-генератора в режиме ускорения автотранспортного средства. Недостатком такой энергетической установки автотранспортного средства является значительное усложнение конструкции, необходимость использования дополнительного рабочего тела (помимо основного рабочего тела ДВС) для осуществления режима рекуперации энергии торможения, неиспользование энергии торможения транспортного средства для повышения удельной мощности ДВС.

Изобретение направлено на обеспечение возможности рекуперации энергии торможения автотранспортного средства в пневматической форме и ее последующее использование для повышения удельной мощности ДВС автотранспортного средства.

Сущность изобретения заключается в том, что

Новизна заключается в том, что автотранспортное средство, снабженное силовой установкой, выполненной на базе двигателя внутреннего сгорания оснащается пневматическим аккумулятором и компрессором, соединенным с валом передачи крутящего момента на ведущие колеса через механическую передачу и неблокируемый дифференциальный механизм, управляемый от штатной гидравлической тормозной системы через предохранительные клапаны. Выход пневматического аккумулятора соединен со впускным коллектором ДВС через самодействующий клапан. При нажатии на педаль тормоза тормозиться одна из осей, соединенных с неблокируемым дифференциалом привода, а вторая полуось начинает вращать вал воздушного компрессора и происходит наполнение пневматического аккумулятора. В режиме разгона автотранспортного средства сжатый воздух из пневматического аккумулятора подается во впускной коллектор ДВС и тем самым увеличивает начальное давление сжатия в цилиндрах ДВС, обеспечивая увеличение крутящего момента и мощности всей силовой установки не только на режимах малых и средних, но и высоких частот вращения вала отбора мощности в отличие от силовых установок, выполненных на базе ДВС и мотор-генераторов.

На фигуре 1 изображена энергетическая установка автотранспортного средства.

Силовая установка автотранспортного средства содержит ДВС 1, соединенный с коробкой перемены передач (КПП) 2, имеющей вал передачи крутящего момента 3, соединенный с неблокируемым дифференциалом 4, снабженным полуосями ведущих колес 5, оснащенными ведущими колесами 6 и гидравлическими тормозными механизмами 7, рабочая жидкость к которым подводится по гидравлической магистрали 8, через управляемый гидравлический предохранительный клапан высокого давления срабатывания 9, гидравлическую магистраль 10 от тормозного гидроцилиндра 11 автотранспортного средства. Гидравлическая магистраль 10 через гидравлическую магистраль 12 соединена с управляемым гидравлическим предохранительным клапаном низкого давления срабатывания 13, который через гидравлическую магистраль 14 соединен с гидравлическим тормозным механизмом 15 полуоси 16, скрепленной с неблокируемым дифференциальным механизмом 17, соединенным с полуосью 18, скрепленной с валом компрессора 19, всасывающая линия 20 которого через фильтр 21 соединяется с атмосферой, а нагнетательная линия 22 которого соединена с пневматическим аккумулятором 23, который через пневматическую магистраль 24, управляемый клапан 25, пневматические магистрали 26 и 27 соединен с пневматическим входом ДВС 1. С пневматической магистралью 27 соединена пневматическая магистраль 28, которая через обратный клапан 29 пневматическую магистраль 30, фильтр 31 соединяется с атмосферой. Вал передачи крутящего момента 3 снабжен механической передачей 32, которая через выходной вал механической передачи 33 соединена с дифференциалом 17.

Работает силовая установка автотранспортного средства следующим образом.

Перед началом движения гидравлические тормозные механизмы 7 и 15 не оказывают тормозного воздействия и полуоси ведущих колес 5 и полуось 16 могут свободно вращаться. Давление в пневматическом аккумуляторе 23 равно атмосферному.

Режим начального ускорения.

В ДВС 1 атмосферный воздух поступает через фильтр 31 пневматическую магистраль 30, обратный клапан 29 и пневматическую магистраль 27. Крутящий момент от ДВС 1, через КПП 2, вал передачи крутящего момента 3 передается на неблокируемый дифференциал 4 и через полуоси ведущих колес 5 передается на ведущие колеса 6, а также через механическую передачу 32 и выходной вал механической передачи 33 передается на неблокируемый дифференциал 17 и полуоси 16 и 18. Так как полуось 18 нагружена инерционной массой компрессора 19, а полуось 16 имеет возможность свободного вращения, то неблокируемый дифференциал 17 перераспределяет весь крутящий момент на наименее нагруженную полуось 16, при этом вал компрессора 19 не вращается и компрессор не осуществляет процесса повышения давления атмосферного воздуха.

Режим торможения.

После того как автотранспортное средство набрало необходимую скорость движения и возникла необходимость торможения тормозное усилие от тормозного гидроцилиндра 11 через гидравлические магистрали 10 и 12, управляемый гидравлический предохранительный клапан низкого давления срабатывания 13 подается на тормозной механизм 15 и блокирует вращение полуоси 16. При этом начинается вращение полуоси 18 и в компрессор 19 через фильтр 21 по всасывающий линии 20 начинает поступать атмосферный воздух. Сжатие атмосферного воздуха в компрессоре 19 осуществляется за счет уменьшения кинетической энергии автотранспортного средства до тех пор пока не будет достигнута необходимая скорость движения автотранспортного средства. В случае необходимости экстренного торможения автотранспортного средства тормозным гидроцилиндром 11 создается давление, необходимое для открытия управляемого предохранительного клапана высокого давления срабатывания 9 и включения в работу штатной системы торможения автотранспортного средства.

Гидравлический предохранительный клапан низкого давления срабатывания 13, имеет меньшее давление срабатывания, чем гидравлический предохранительный клапан высокого давления срабатывания 9 и таким образом обеспечивается последовательное торможение автотранспортного средства сначала за счет рекуперации энергии торможения в пневматической форме, а затем за счет срабатывания тормозной системы автотранспортного средства.

После снятия управляющего усилия с тормозного гидроцилиндра 11 управляемый гидравлический предохранительный клапан высокого давления срабатывания 9 и управляемый гидравлический предохранительный клапан низкого давления срабатывания 13 обеспечивают уменьшение давления в гидравлических магистралях 8 и 14 до значений, при которых тормозные механизмы 7 и 15 не оказывают тормозного воздействия на полуоси ведущих колес 5 и полуось 16 соответственно.

Режим ускорения с наполненным пневматическим аккумулятором.

Перед началом движения гидравлические тормозные механизмы 7 и 15 не оказывают тормозного воздействия и полуоси ведущих колес 5 и полуось 16 могут свободно вращаться.

После нажатия на педаль акселератора (на фигуре 1 не показана) на управляемый клапан 25 подается команда на открытие и воздух под давлением из пневматического аккумулятора 23 по пневматической магистрали 24, управляемый клапан 25, пневматические магистрали 26 и 27 подается на вход двигателя. Так как пневматическая магистраль 28 связана с пневматическими магистралями 26 и 27, то давление в ней начинает возрастать и обратный клапан 29 блокирует подачу атмосферного воздуха на вход двигателя. Разгон автотранспортного средства осуществляется с использованием воздуха, обладающего давлением выше атмосферного, и запасенного в пневматическом аккумуляторе 23 до тех пор пока давление запасенного воздуха не станет ниже атмосферного. Затем обратный клапан 29 откроется и питание воздухом ДВС 1 продолжиться из атмосферы, а управляемый клапан 25 закроется.

Далее повторяются описанные выше режимы торможения и ускорения.

Предлагаемая силовая установка автотранспортного средства позволяет аккумулировать энергию торможения, повысить крутящий момент ДВС во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала и, таким образом, использовать энергию торможения для повышения удельной мощности силовой установки автотранспортного средства без использования дополнительных рабочих тел, помимо основного рабочего тела ДВС.

Изобретение может быть использовано в энергетических установках транспортных средств. Силовая установка автотранспортного средства содержит ведущие колеса (6), полуоси (5) ведущих колес, снабженные тормозными механизмами (7), неблокируемый дифференциал (17), вал (3) передачи крутящего момента, коробку (2) перемены передач и двигатель (1) внутреннего сгорания. Установка содержит механическую передачу (32), (33), входной вал которой скреплен с валом (3) передачи крутящего момента, а выходной вал скреплен со входом неблокируемого дифференциала (17). Один из выходов неблокируемого дифференциала (17) соединен с полуосью (16), снабженной тормозом. Тормоз подключен к тормозным механизмам. Имеются управляемые гидравлические предохранительные клапаны (9) высокого давления срабатывания в каналах подачи тормозной жидкости к тормозным механизмам (7) полуосей (5) ведущих колес (6) гидравлической тормозной системы автотранспортного средства через управляемый гидравлический предохранительный клапан (13) низкого давления срабатывания. Второй выход неблокируемого дифференциала (17) соединен с полуосью (18), скрепленной с валом пневматического компрессора (19). Всасывающая линия (20) компрессора (19) через фильтр (21) соединена с атмосферой. Нагнетательная линия (22) компрессора (19) соединена с пневматическим аккумулятором (23). Выход пневматического аккумулятора (23) через управляемый клапан (25) соединен с пневматической магистралью (26). Пневматическая магистраль (26) связана через обратный клапан (29) и фильтр (31) с атмосферой, и со входом двигателя (1) внутреннего сгорания. Технический результат заключается в обеспечении аккумулирования энергии торможения и повышении крутящего момента двигателя во всем диапазоне частот вращения коленчатого вала. 1 ил.

Силовая установка автотранспортного средства, содержащая ведущие колеса, полуоси ведущих колес снабженные тормозными механизмами, неблокируемый дифференциал, вал передачи крутящего момента, коробку перемены передач, двигатель внутреннего сгорания отличающаяся тем, что содержит механическую передачу, входной вал которой скреплен с валом передачи крутящего момента, а выходной вал скреплен с входом неблокируемого дифференциала, один из выходов которого соединен с полуосью, снабженной тормозом, подключенным к содержащей управляемые гидравлические предохранительные клапаны высокого давления срабатывания в каналах подачи тормозной жидкости к тормозным механизмам полуосей ведущих колес гидравлической тормозной системе автотранспортного средства через управляемый гидравлический предохранительный клапан низкого давления срабатывания, а второй выход соединен с полуосью, скрепленной с валом пневматического компрессора, всасывающая линия которого через фильтр соединяется с атмосферой, а нагнетательная линия соединена с пневматическим аккумулятором, выход которого через управляемый клапан соединен с пневматической магистралью, связанной через обратный клапан и фильтр с атмосферой, и с входом двигателя внутреннего сгорания.