RU2566577C1 - Система тепло- и электроснабжения автомобиля - Google Patents
Система тепло- и электроснабжения автомобиля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566577C1 RU2566577C1 RU2014133388/11A RU2014133388A RU2566577C1 RU 2566577 C1 RU2566577 C1 RU 2566577C1 RU 2014133388/11 A RU2014133388/11 A RU 2014133388/11A RU 2014133388 A RU2014133388 A RU 2014133388A RU 2566577 C1 RU2566577 C1 RU 2566577C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder head
- crank
- rotor
- car
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для снабжения автотранспортных средств теплом и электрической энергией при неработающем двигателе. Система содержит устройства продуцирования электрической и тепловой энергий, теплообменник. Система дополнительно содержит сцепную и обгонную муфты. Устройство продуцирования тепловой энергии выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, системы охлаждения которого и ДВС автомобиля объединены. В головке цилиндра с возможностью вращения установлены кинематически связанные с кривошипом и одной половиной сцепной муфты цилиндрический ротор с лопастями и ролики, имеющие впадины и разделяющие пространство между головкой цилиндра и ротором на кольцевые камеры. Камеры сообщены с полостью цилиндра. Другая половина сцепной муфты соединена с валом автомобильного генератора, который кинематически связан через обгонную муфту с коленчатым валом ДВС. Достигается упрощение конструкции и повышение эксплуатационных характеристик. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для снабжения автотранспортных средств теплом и электрической энергией при неработающем двигателе.
Прототипом является устройство для кондиционирования автомобиля, содержащее систему кондиционирования, систему снабжения теплым воздухом с источником тепла и системой для подачи подогретого воздуха во внутреннее пространство автомобиля, систему топливных элементов для продуцирования электрической энергии и тепла, а также теплообменную систему для переноса возникающего в зоне системы топливных элементов тепла в воздух, подлежащий подаче во внутреннее пространство автомобиля. [Пат. РФ 2260517, МПК B60LH 1/22, 2005].
Недостатками прототипа являются:
- сложная конструкция системы кондиционирования;
- необходимость наличия на борту транспортного средства второго вида топлива (водорода) для работы топливных элементов, что вызывает неудобство в эксплуатации.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции и повышение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в системе тепло- и электроснабжения автомобиля, содержащей устройства продуцирования электрической и тепловой энергий, и теплообменник для переноса тепловой энергии, возникающей в зоне ее продуцирования, в воздух, подаваемый во внутреннее пространство автомобиля, она дополнительно содержит сцепную и обгонную муфты, а устройство продуцирования тепловой энергии выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, системы охлаждения которого и ДВС автомобиля объединены, причем в головке цилиндра с возможностью вращения установлены кинематически связанные с кривошипом и с одной половиной сцепной муфты цилиндрический ротор с лопастями и ролики, имеющие впадины для пропуска лопаток и разделяющие пространство между головкой цилиндра и ротором на кольцевые камеры, из которых, по крайней мере, одна сообщена с полостью цилиндра, при этом другая половина сцепной муфты соединена с валом автомобильного генератора, который киннематически связан через обгонную муфту с коленчатым валом ДВС.
Кривошип кривошипно-шатунного механизма размещен в картере ДВС автомобиля. В головке цилиндра камера сгорания образована лопатками, поверхностью ротора между ними и поршнем. В головке цилиндра патрубок для выхода отработавших газов соединен с выхлопной системой ДВС автомобиля. Генератор выполнен с неравномерной обратимостью, имеющей приоритетную функцию генератора.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Дополнение системы сцепной и обгонной муфтами позволяет довольно просто отсоединять кривошипно-шатунный механизм от генератора автомобиля при работающем ДВС, а при неработающем ДВС отключать от него указанный генератор и вращать его указанным механизмом. Это уменьшает «холостой пробег» ДВС, упрощает конструкцию и повышает эксплуатационные характеристики системы.
Выполнение устройства продуцирования тепловой энергии в виде кривошипно-шатунного механизма опрощает конструкцию, так как, во-первых, позволяет сжигать топливо в малом объеме с применением имеющегося на ДВС или немного доработанного оборудования, например топливного насоса, блока зажигания, а также использовать аналогичные узлы и детали, например цилиндропоршневую группу, форсунку и т.п., вырабатывая при этом тепловую энергию. Во-вторых, указанный механизм дает возможность получить одновременно крутящий момент, используемый для вращения генератора автомобиля, производя тем самым электроэнергию для разных систем. Это также повышает эксплуатационные характеристики.
Объединение систем охлаждения ДВС автомобиля и кривошипно-шатунного механизма позволяет упростить конструкцию путем интегрирования последнего с имеющимся уже источником тепла - ДВС. При этом для производства тепла и поддержания оптимальной температуры ДВС используются штатные системы автомобиля, что повышает эксплуатационные характеристики.
Установка в головке цилиндра с возможностью вращения кинематически связанных с кривошипом и с одной половиной сцепной муфты цилиндрического ротора с лопастями и роликов, имеющих впадины для пропуска лопаток и разделяющих пространство между головкой цилиндра и ротором на кольцевые камеры, из которых, по крайней мере, одна сообщена с полостью цилиндра упрощает конструкцию, так как позволяет отказаться от газораспределительного механизма, имеющегося в классическом поршневом двигателе. Кроме того, при этом значительно упрощается и система смазки кривошипно-шатунного механизма, требующего, по существу, только смазки поршня при движении его в цилиндре.
Размещение кривошипа кривошипно-шатунного механизма в картере ДВС автомобиля упрощает конструкцию, так как дает возможность использовать, по крайней мере, масло ДВС. При этом на неработающем ДВС масло в холодную погоду будет подогреваться. Это улучшает эксплуатационные характеристики.
Образование в головке цилиндра камеры сгорания лопатками, поверхностью ротора между ними и поршнем позволяет отказаться от традиционного газораспределительного механизма, а также улучшает процесс горения смеси путем турбулизации ее движущимися лопатками. Это упрощает конструкцию и повышает эксплуатационные характеристики.
Соединение в головке цилиндра патрубка для выхода отработавших газов с выхлопной системой ДВС автомобиля упрощает конструкцию, так как позволяет воспользоваться имеющимися у ДВС узлами - глушителем и катализатором.
Выполнение генератора с неравномерной обратимостью, имеющей приоритетную функцию генератора, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики, так как электрогенератор будет иметь несколько больший кпд, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема положения деталей кривошипно-шатунного механизма (КШМ) в момент начала удаления продуктов горения. На фиг. 2 изображена схема положения деталей КШМ в момент прохождения поршнем верхней мертвой точки. На фиг. 3 изображена схема положения деталей КШМ в момент окончания заполнения камеры сгорания и полости цилиндра свежей смесью. На фиг. 4 изображена схема положения деталей КШМ в момент начала горения смеси. На фиг. 5 изображена схема соединения КШМ с ДВС автомобиля.
Система тепло- и электроснабжения автомобиля содержит КШМ, состоящий из головки 1 цилиндра с впускным 2 и выпускным 3 окнами, в которой с возможностью вращения установлены кинематически связанные с кривошипом и с одной половиной сцепной муфты 4 цилиндрический ротор 5 с лопатками 6 и ролики 7, имеющие впадины 8 для пропуска лопаток и разделяющие пространство головки цилиндра и ротором на кольцевые камеры 9 и 10, из которых, по крайней мере, последняя сообщена с полостью 11 цилиндра, в которой с возможностью перемещения вдоль оси размещен поршень 12, соединенный через шатун с кривошипом. В камере сгорания, образованной лопатками 6, поверхностью ротора 5 между ними и поршнем 12, могут быть установлены форсунка и свеча зажигания 13, сообщающиеся с полостью 11. Другая половина сцепной муфты 4 соединена с валом 14 автомобильного генератора 15, который киннематически связан через обгонную муфту 16 с коленчатым валом 17 ДВС 18 автомобиля, имеющего выхлопную 19 и охлаждения 20 системы, которые соответственно соединены с окном 3 и рубашкой 21 КШМ, имеющей охлаждающую жидкость 22.
Работает система тепло- и электроснабжения автомобиля следующим образом.
При использовании в КШМ трехлопастного ротора передаточное отношение от кривошипа к ротору 5 должно быть равно 6, а от роликов 7 к ротору - 1,5. После окончания рабочего хода поршня 12 и прохождения им нижней мертвой точки (НМТ) происходит удаление продуктов сгорания из камеры 10 и полости 11 цилиндра через выпускное окно 3 (фиг. 1). Продукты сгорания будут удаляться не только посредством поршня 12, но и с помощью лопатки II ротора 5, которая в процессе движения (поворота) будет перемещать их в сторону выпускного окна 3. Одновременно за этой лопаткой, создающей за собой разрежение, движется свежая горючая смесь, поступающая через входное окно 2. Большая часть сечения полости цилиндра оказывается соединенной с выпускным окном 3, поэтому основная масса продуктов сгорания будет уходить в выпускное окно 3, к тому же, поступлению продуктов сгорании в левую (от лопатки II) часть камеры 10 препятствует находящаяся там свежая смесь. Однако нельзя исключить возможность частичного попадания туда (перемешивания со смесью) небольшого количества продуктов горения, в результате чего будет иметь место эффект рециркуляции дымовых газов.
При прохождении поршнем расстояния от НМТ до верхней мертвой точки (ВМТ) кривошип повернется на угол 180°, а ротор 5 - на 30°. В результате этого лопатка II займет вертикальное положение, разделяя сечение камеры 10 головки цилиндра на две равные части (фиг. 2). Лопатка II будет продолжать вытеснять продукты сгорания в выпускное окно 3, увеличивая при этом площадь камеры 10, сообщаемую с впускным окном 2, и уменьшая соответственно ту часть камеры, которая связана с выпускным окном 3. Поршень 12 будет двигаться вниз, осуществляя интенсивное всасывание свежей смеси из впускного окна 2 в полость 11 цилиндра.
При приближении поршня к НМТ лопатка III начнет перекрывать впускное окно 2 и затем разобщать его с полостью 10 цилиндра, а лопатка II разобщать указанную полость с выпускным окном 3 (фиг. 3). После прохождение поршнем НМТ начнется сжимание свежей смеси.
К моменту подхода поршня к ВМТ смесь окажется сжатой в камере сгорания, образованной лопатками II, III, поверхностью ротора 5, находящейся между ними, и стенками головки 1 цилиндра (частью камеры 10) (фиг. 4). Сжатую смесь поджигают посредством свечи 13 зажигания известным способом, в результате чего поршень совершает рабочий ход. В процессе сгорания лопатка III перемещает (пододвигает) смесь к источнику зажигания (к фронту пламени), в результате чего увеличивается скорость ее сгорания, а также происходит турбулизация смеси. После прохождения лопаткой I ролика 7 ее можно охлаждать, например ,струей воздуха, омывающего ее поверхности и поверхность ротора 4. Благодаря этому устраняется существенный недостаток, присущий роторно-лопастным двигателям, в которых лопатки испытывают большую тепловую нагрузку. Поскольку давление газов одинаково действует на обе лопатки, то практически никакого противодействия повороту ротора оно не оказывает. После этого цикл работы КШМ повторяется.
Аналогичным образом КШМ будет работать в режиме дизеля, если вместо смеси засасывать окислитель (воздух), а зажигание заменить впрыском топлива. Возможна также работа КШМ с впрыском топлива и поджиганием последнего свечой.
Если во время стоянки автомобиля (с неработающим ДВС) требуется поддержание в его салоне комфортной температуры, а также нагрев стекол и зеркал заднего вида (например, в снегопад), то перед выключением ДВС 18 включают муфту 4, подают в окно 2 горючую смесь и включают зажигание свечи 13. Кривошип КШМ начинает вращаться от вала 14 генератора и инициирует работу КШМ описанным способом (фиг. 5). Затем выключают ДВС автомобиля. При этом после остановки коленчатого вала 17 благодаря обгонной муфте 16 генератор 15 будет беспрепятственно продолжать вращение от КШМ. Нагреваемая в рубашке 21 КШМ охлаждающая жидкость 22 будет циркулировать в системе 20 охлаждения ДВС, доставляя тепло в отопитель (печку) автомобиля. Вырабатываемая генератором 15 электроэнергия может быть использована для питания системы кондиционирования автомобиля, нагрева стекол, зеркал и т.п. В результате этого все задействованные системы автомобиля работают в штатном (обычном как при работе от ДВС) режиме. Образующиеся продукты сгорания КШМ удаляются через выхлопную систему 19 автомобиля. После окончания стоянки выключают муфту 4, прекращают подачу в окно 2 горючей смеси, выключают зажигание свечи 13 и ДВС автомобиля.
Если требуется создать комфортные условия в салоне автомобиля после длительной (например, ночной) стоянки с отключенными ДВС и КШМ, то включают муфту 4, подают в окно 2 горючую смесь, подключают зажигание свечи 13 и подают напряжение на генератор 15, который начинает работать в качестве электродвигателя, вращая через вал 14 и муфту 4 кривошип КШМ. После начала работы КШМ снимают напряжение с генератора 15, который, вращаясь от КШМ, вырабатывает электрическую энергию. Заметим, что запуск КШМ можно производить и от стартера, вращая его в сторону, противоположную вращению при запуске ДВС автомобиля. Через некоторое время в салоне автомобиля будет происходить изменение температуры и состояния других устройств, использующих тепловую и электрическую энергию, вырабатываемую КШМ.
КШМ может быть установлен в картере (видоизмененном) автомобиля или в виде самостоятельного агрегата.
Внедрение изобретения позволит создать простую и надежную систему тепло- и электроснабжения автомобиля, технология изготовления деталей и узлов которой на сегодняшний день хорошо отработана.
Claims (5)
1. Система тепло- и электроснабжения автомобиля, содержащая устройства продуцирования электрической и тепловой энергий и теплообменник для переноса тепловой энергии, возникающей в зоне ее продуцирования в воздух, подаваемый во внутреннее пространство автомобиля, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сцепную и обгонную муфты, а устройство продуцирования тепловой энергии выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, системы охлаждения которого и ДВС автомобиля объединены, причем в головке цилиндра с возможностью вращения установлены кинематически связанные с кривошипом и с одной половиной сцепной муфты цилиндрический ротор с лопастями и ролики, имеющие впадины для пропуска лопаток и разделяющие пространство между головкой цилиндра и ротором на кольцевые камеры, из которых по крайней мере одна сообщена с полостью цилиндра, при этом другая половина сцепной муфты соединена с валом автомобильного генератора, который кинематически связан через обгонную муфту с коленчатым валом ДВС.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что кривошип кривошипно-шатунного механизма размещен в картере ДВС автомобиля.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в головке цилиндра камера сгорания образована лопатками, поверхностью ротора между ними и поршнем.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в головке цилиндра патрубок для выхода отработавших газов соединен с выхлопной системой ДВС автомобиля.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что генератор выполнен с неравномерной обратимостью, имеющей приоритетную функцию генератора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014133388/11A RU2566577C1 (ru) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | Система тепло- и электроснабжения автомобиля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014133388/11A RU2566577C1 (ru) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | Система тепло- и электроснабжения автомобиля |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566577C1 true RU2566577C1 (ru) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014133388/11A RU2566577C1 (ru) | 2014-08-13 | 2014-08-13 | Система тепло- и электроснабжения автомобиля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566577C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753058C2 (ru) * | 2019-12-31 | 2021-08-11 | Евгений Александрович Оленев | Система тепло- и электроснабжения автомобиля |
RU2765524C1 (ru) * | 2020-12-14 | 2022-01-31 | Евгений Александрович Оленев | Способ тепло- и электроснабжения автомобиля и запуска его двигателя |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095699C1 (ru) * | 1994-12-07 | 1997-11-10 | Фарадей Филиппович Ерыкалов | Вихревой кондиционер |
RU2260517C1 (ru) * | 2003-01-17 | 2005-09-20 | И.Эбершпехер Гмбх Унд Ко. Кг | Устройство для кондиционирования автомобиля |
RU2470799C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2012-12-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Автотранспортное управляющее устройство |
-
2014
- 2014-08-13 RU RU2014133388/11A patent/RU2566577C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095699C1 (ru) * | 1994-12-07 | 1997-11-10 | Фарадей Филиппович Ерыкалов | Вихревой кондиционер |
RU2260517C1 (ru) * | 2003-01-17 | 2005-09-20 | И.Эбершпехер Гмбх Унд Ко. Кг | Устройство для кондиционирования автомобиля |
RU2470799C2 (ru) * | 2008-09-08 | 2012-12-27 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Автотранспортное управляющее устройство |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2753058C2 (ru) * | 2019-12-31 | 2021-08-11 | Евгений Александрович Оленев | Система тепло- и электроснабжения автомобиля |
RU2765524C1 (ru) * | 2020-12-14 | 2022-01-31 | Евгений Александрович Оленев | Способ тепло- и электроснабжения автомобиля и запуска его двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103597186B (zh) | 使用碳氢燃料的内燃机 | |
CN201326498Y (zh) | 一种发动机低温起动装置 | |
JP2008510096A (ja) | ガス―スチーム・エンジン | |
JP2009138718A (ja) | 対向ピストン型2サイクルエンジン | |
RU2324060C1 (ru) | Свободнопоршневой генератор газов прямоточного двигателя с двумя поршнями привода компрессора | |
CN102434257B (zh) | 车、船发动机废热发电装置 | |
RU2566577C1 (ru) | Система тепло- и электроснабжения автомобиля | |
CN105370436A (zh) | 一种基于斯特林发动机的汽车尾气余热回收*** | |
US20130291826A1 (en) | Systems and vehicles incorporating improved engine cooling and energy generation | |
CN201756054U (zh) | 载人交通工具混合动力*** | |
CN105089902A (zh) | 车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法 | |
CN210686064U (zh) | 一种储压式发动机 | |
CN205064133U (zh) | 内燃机的空气预热装置 | |
CN110080918B (zh) | 一种基于柴油机散热器加热的预热装置及预热方法 | |
CN205714547U (zh) | 一种装载机冷却启动装置 | |
CN102748187A (zh) | 发动机低温冷启动*** | |
CN111664040A (zh) | 一种发动机进气及防冻液预热组合***及其预热方法 | |
CN101255817B (zh) | 一种环保型内燃机 | |
JP7518974B2 (ja) | モノブロックレシプロピストンice/orc複合発電装置 | |
US11597266B1 (en) | Apparatus and system for vehicle propulsion | |
CN210087525U (zh) | 低温启动柴油机及发电机组 | |
CN210832542U (zh) | 一种空气加热器 | |
RU161449U1 (ru) | Подогреватель штатной системы охлаждения и масляной системы дизеля транспортного средства | |
RU53734U1 (ru) | Котел предпускового подогрева двс | |
TR2022001886U5 (tr) | Hi̇bri̇t araçlarda ve jeneratörlerde termal kayip oranini azaltan bi̇r si̇stem yapilanmasi |