двигатель транспортного средства

Формула изобретения

Двигатель транспортного средства, состоящий из привода для каждого колеса и электрического рулевого устройства, отличающийся тем, что он снабжен расширительной камерой, электронным блоком управления, двумя емкостями с датчиками уровня масла, соединенными управляемыми переключателями с расширительной камерой, соединенной с источником жидкого азота, и плунжерным переключателем входа и выхода потока масла, соединенным трубами с верхними частями емкостей, при этом емкости соединены между собой трубами, а в качестве привода и тормоза колес используют шестереночные двигатели, снабженные электрическими управляемыми вентилями и байпасами с вентилями, причем шестереночные двигатели соединены с емкостями трубами через реверсивное устройство, а источник жидкого азота, электрическое рулевое устройство, датчики числа оборотов колес и датчики уровня масла в емкостях соединены через электронный блок управления, обеспечивающий изменение мощности и крутящего момента колес, с электрически управляемыми вентилями шестереночных двигателей и с управляемыми переключателями расширительной камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателям транспортного средства, в частности к шестеренным двигателям, и может быть использовано в автомобильной и других отраслях промышленности.

Известна гидропередача транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, гидронасос, гидрораспределитель, делители потока жидкости, холодильник, два гидромотора, встроенные в ступицы передних колес и два гидромотора с полуосями задних колес (см. патент РФ №2066006, МПК⁷ F 16 H 39/00, опубл. 27.08.94).

Недостатками такой передачи являются сложность и громоздкость гидравлической схемы, которая не обеспечивает необходимую скорость потоков жидкости, что приводит к снижению быстроходности автомобиля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является электромобиль «EV-1 AUTOnomy», разработанный корпорацией «General Motors», состоящий из электрического привода для каждого колеса и электрического рулевого устройства (см. журнал «Вокруг света», №2, февраль 2003 г., с.69-73).

Недостатками прототипа являются применение опасного энергоносителя водорода, сложного его преобразования в электроэнергию, что делает автомобиль опасным при эксплуатации, сложным и дорогим при изготовлении и эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание экологически чистого и экономически выгодного двигателя, надежного и простого в обслуживании.

Эта техническая задача достигается тем, что известный двигатель транспортного средства, состоящий из привода для каждого колеса и электрического рулевого устройства, снабжен расширительной камерой, электронным блоком управления, двумя емкостями с датчиками уровня масла, соединенными управляемыми переключателями с расширительной камерой, соединенной с источником жидкого азота и плунжерным переключателем входа и выхода потока масла, соединенным трубами с верхними частями емкостей, при этом емкости соединены между собой трубами, а в качестве привода и тормоза колес используют шестереночные двигатели, снабженные электрическими управляемыми вентилями и байпасами с вентилями, причем шестереночные двигатели соединены с емкостями трубами через реверсивное устройство, а источник жидкого азота, электрическое рулевое устройство, датчики числа оборотов колес и датчики уровня масла в емкостях соединены через электронный блок управления, обеспечивающий изменение мощности и крутящего момента колес, с электрически управляемыми вентилями шестеренчатых двигателей и с управляемыми переключателями расширительной камеры.

Данный двигатель позволит упростить конструкцию, повысить надежность, безопасность при эксплуатации, экологичность и экономичность.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема двигателя транспортного средства.

Двигатель транспортного средства состоит из электронного блока управления 1, расширительной камеры 2, соединенной с источником жидкого азота трубой (не показан), электрического рулевого управления 3, емкостей для масла, выполненных в виде баков 4, 5, электрически управляемых переключателей 6, 7 для впуска газов из расширительной камеры 2 в баки 4 и 5, датчиков уровня масла 8, 9, встроенных в баки 4, 5, плунжерного переключателя 10 и плунжеров 11, 12, труб 13, 14, соединяющих баки 4, 5 между собой, и реверсивного устройство 15, а также педали мощности и педали тормоза (не показаны).

Каждое колесо автомобиля снабжено шестереночным двигателем соответственно 16, 17, 18 и 19. С нагнетательной стороны на двигателях 16, 17, 18 и 19 установлены электрически управляемые вентили 20, 21, 22 и 23. Каждое колесо автомобиля снабжено автоматическим датчиком числа оборотов 24, 25, 26 и 27. Двигатели 16, 17, 18 и 19 трубами 28 соединены с нагнетающей магистралью, а трубами 29 с магистралью отработанного масла и снабжены байпасами 30, 31, 32 и 33 с электрическими управляемыми вентилями 34, 35, 36 и 37.

Рулевое электрическое устройство 3, переключающие устройства 6, 7, датчики уровня масла 8, 9, вентили 20, 21, 22 и 23, датчики числа оборотов колес 24, 25, 26 и 27, вентили байпасов 34, 35, 36 и 37, источник жидкого азота, педали мощности и педали тормоза электрически соединены с электронным блоком управления 1.

Для транспортных средств различного класса сложности электронный блок управления 1 будет конкретным, а схемное решение будет различным.

Одним из вариантов схемного решения является электронный блок управления 1, который состоит из задатчика скорости движения, расположенного совместно с педалью управления мощностью и включает потенциометр, задатчик торможения, расположенный совместно с педалью тормоза, электронного блока, расположенного в удобном для обслуживания месте.

Электронный блок управления 1 выполнен из электронных элементов «И», «НЕ», «ИЛИ», схемы сравнения заданной скорости движения и поступающей от датчиков, расположенных на колесах, схемы сравнения левого и правого передних колес и выработки управляющего сигнала для вентилей 20 и 21 для обеспечения автоматической блокирующей системы (АБС); схемы сравнения вращения левого и правого задних колес и выработки управляющего сигнала для вентилей 22 и 23 для обеспечения АБС; схемы автоматического поддержания давления Р₀ азота в расширительной камере 2 путем подачи жидкого азота; схемы управления байпасными вентилями 34, 35, 36 и 37, работающей согласно схемам скорости движения и задатчика торможения; схемы рулевого управления, состоящей из потенциометра с «0» по середине и мостовой схемы, вырабатывающей сигналы для управления левыми 20 и 22 или правыми 21 и 23 электрическими управляемыми вентилями; схемы управления переключателями 6 и 7, работающей совместно со схемой скорости движения и пересчетной схемы с выводами от «1» в качестве источников временных интервалов, для выработки длительности включения вентиля 6 или 7; схемы взаимной блокировки педалей управления мощностью и педали торможения; цифрового кодирующего устройства для включения электронного блока управления 1.

Вторым вариантом электронного блока управления 1 является выполнение его с помощью микропроцессора и соответствующего программного обеспечения с выходом информации на дисплей.

Двигатель транспортного средства работает следующим образом.

Перед началом работы масло в баках 4, 5 заполняют на 50%, а переключатель 10, трубы 13, 14, реверсивное устройство 15, двигатели 16, 17, 18 и 19, управляющие вентили 20, 21, 22, 23, а также 34, 35, 36, 37, трубы 28 и 29, соединяющие вентили 34, 35, 36, 37 с реверсивным устройством 15 заполняют маслом на 100%.

Электронный блок управления 1 питается от аккумулятора и генератора (не показаны). Управление подачи жидкого азота в расширительную камеру 2 осуществляют с помощью электронного блока управления 1, который подает сигнал в расширительную камеру 2, где жидкий азот переходит в газообразное состояние и автоматически поддерживает давление 5-10 МПа.

Далее электронный блок управления 1 подает сигнал переключателю 6 на подсоединение бака 4 с расширительной камерой 2, газ под давлением Р₀ устремляется в бак 4 и переключатель 10. Одновременно переключатель 7 соединяет бак 5 и переключатель 10 с атмосферой. Переключатель 10 устанавливается в крайнее «левое» положение, а плунжеры 11, 12 устанавливаются так, что масло под действием Р₀ из бака 4 через реверсивное устройство 15 поступает к двигателям 16, 17, 18 и 19 по нагнетательной трубе 28, при этом двигатели совершают работу.

Масло, отработанное после двигателей 16, 17, 18 и 19, поступает в бак 5 (как показано стрелками на чертеже) по трубе 29 через реверсивное устройство 15. Когда масло в баке 4 займет нижний уровень, а в баке 5 верхний уровень, датчики уровня масла 8 и 9 подают соответствующие сигналы в электронный блок управления 1, который в свою очередь подает сигнал переключателям 6, 7 на подсоединение бака 5 с расширительной камерой 2, а бака 4 с атмосферой. Масло снова перетекает в бак 4, затем процесс повторяется.

Мощность и крутящий момент двигателей 16, 17, 18 и 19 изменяют электронным блоком управления 1 и переключателями 6, 7 с помощью управления временем впуска газа в баки 4, 5 и закрытием или открытием вентилей 20, 21, 22, 23 в соответствии с заданной скоростью движения автомобиля, исходящей от педали мощности. Давление газа Р₀ в баках 4, 5 и давление P₁, Р₂, Р₃ и Р ₄ в двигателях изменяется от 10 МПа до 0,2÷0,5 МПа.

Двигатели 18 и 19 отключают в целях экономии расхода жидкого азота (должны быть включены байпасы 32 и 33), при этом работает передний привод автомобиля.

Торможение автомобиля происходит теми же двигателями 16, 17, 18 и 19 нажатием на педаль тормоза через электронный блок управления 1 закрытием вентилей 20, 21, 22, 23 при полностью закрытых вентилях 34, 35, 36, 37. При полном закрытии вентилей 20, 21, 22, 23 двигатели 16, 17, 18 и 19 будут работать в режиме масляных насосов и автомобиль будет полностью заторможен. Если открыть вентили 34, 35, 36, 37, автомобиль растормаживается, т.к. масло в двигателях 16, 17, 18 и 19 совершает круговое движение через байпасы 30, 31, 32, 33 и их вентили 34, 35, 36, 37 - происходит «свободный выбег» автомобиля.

От передних и задних колес поступают сигналы от датчиков 24, 25, 26, 27 и заданного угла поворота от электрического рулевого устройства 3 в электронный блок управления 1, который соответственно изменяет давление P ₁ и Р₂ и, следовательно, крутящий момент для передних колес и соответственно Р₃ и Р₄ для задних колес, происходит поворот влево или вправо. Электронный блок управления 1, получая сигналы с датчиков 24, 25, 26, 27, осуществляет АБС, так чтобы проскальзывающее колесо не произвело крутящего момента, и автомобиль будет устойчиво двигаться без заноса.

Использование данного двигателя транспортного средства позволит по сравнению с прототипом упростить конструкцию, повысить надежность, безопасность при эксплуатации, экологичность и экономичность. Двигатель не боится перегрузок и не работает на холостых оборотах.