PL197625B1

PL197625B1 - Apparatus for recovering kinetic energy during braking a vehicle driven by means of internal combustion engine

Info

Publication number: PL197625B1
Application number: PL337643A
Authority: PL
Inventors: Grzegorz Pakuła
Original assignee: Pakula Grzegorz
Priority date: 1999-12-31
Filing date: 1999-12-31
Publication date: 2008-04-30
Also published as: PL337643A1

Abstract

1. Układ do odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym, zawierający pneumatyczny akumulator, przewody przepływowe oraz zawory, znamienny tym, że pneumatyczny akumulator (1) jest połączony poprzez rozprężający przewód (2) i rozdzielczy zespół (3) rozprężający z dolotowym przewodem (4) powietrza oraz poprzez sprężający przewód (5) i rozdzielczy zespół (6) sprężający z wydechowym przewodem (7) spalin.1. A system for recovering kinetic energy of a vehicle powered by an internal combustion engine, comprising a pneumatic accumulator, flow lines and valves, characterized in that the pneumatic accumulator (1) is connected via an expansion line (2) and an expansion distribution unit (3) to an air intake line (4) and via a compression line (5) and a compression distribution unit (6) to an exhaust gas line (7).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym mający zastosowanie, w szczególności w pojazdach samochodowych napędzanych silnikami wysokoprężnymi.The present invention relates to a system for recovering the kinetic energy of a vehicle powered by an internal combustion engine applicable, in particular, to automotive vehicles powered by diesel engines.

Podczas hamowania pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym jego energia kinetyczna jest zamieniana na ciepło w układzie hamulcowym i tym samym całkowicie tracona. W trakcie ponownego rozpędzania pojazdu następującego po hamowaniu energia kinetyczna jest dostarczana przez silnik kosztem zużycia paliwa.When braking a vehicle powered by an internal combustion engine, its kinetic energy is converted into heat in the braking system and thus completely lost. In re-accelerating the vehicle following braking, kinetic energy is supplied by the engine at the expense of fuel consumption.

Znane są rozwiązania zmierzające do odzyskania i wykorzystania energii kinetycznej hamowania przy użyciu koła zamachowego. Znane są również rozwiązania stosowane w napędach elektrycznych czy hybrydowych, w których podczas hamowania silnik elektryczny jest wykorzystywany jako prądnica, co pozwala na odzyskanie części energii kinetycznej w postaci energii elektrycznej.There are known solutions aimed at recovering and using the kinetic energy of braking using a flywheel. There are also solutions used in electric or hybrid drives, in which, during braking, the electric motor is used as a generator, which allows the recovery of some kinetic energy in the form of electricity.

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania pozwalającego na odzyskiwanie i wykorzystywanie energii kinetycznej pojazdu traconej dotychczas bezpowrotnie w trakcie hamowania.The aim of the invention is to develop a solution that allows the recovery and use of the kinetic energy of the vehicle, previously lost irretrievably during braking.

Układ do odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu napędzanego silnikiem spalinowym, według wynalazku zawiera pneumatyczny akumulator, przewody przepływowe oraz zawory. Układ charakteryzuje się tym, że pneumatyczny akumulator jest połączony poprzez rozprężający przewód i rozdzielczy zespół rozprężający z dolotowym przewodem powietrza oraz poprzez sprężający przewód i rozdzielczy zespół sprężający z wydechowym przewodem spalin.The system for recovering the kinetic energy of a vehicle powered by an internal combustion engine according to the invention comprises a pneumatic accumulator, flow conduits and valves. The system is characterized in that the pneumatic accumulator is connected via an expansion conduit and the distribution expansion unit to the intake air conduit and via the compression conduit and the compression manifold to the exhaust gas conduit.

W korzystnym wykonaniu rozdzielczy zespół rozprężający jest złożony z odcinającego zaworu rozprężającego usytuowanego na rozprężającym przewodzie i odcinającego zaworu ssania usytuowanego na dolotowym przewodzie przed miejscem przyłączenia rozprężającego przewodu do dolotowego przewodu. Jednocześnie rozdzielczy zespół sprężający jest złożony z odcinającego zaworu sprężającego usytuowanego na sprężającym przewodzie i odcinającego zaworu wydechu usytuowanego na wydechowym przewodzie za miejscem przyłączenia sprężającego przewodu do wydechowego przewodu.In a preferred embodiment, the expansion manifold is comprised of an expansion shut-off valve positioned on the expansion line and a suction shut-off valve positioned on the intake line upstream of the expansion line connection to the intake line. At the same time, the compression distribution unit is comprised of a compression shut-off valve positioned on the compression line and an exhaust shut-off valve positioned on the exhaust line downstream of the compression line connection to the exhaust line.

Równie celowe jest, kiedy rozdzielczy zespół rozprężający jest złożony z odcinającego zaworu rozprężającego usytuowanego na rozprężającym przewodzie i odcinającego zaworu ssania usytuowanego na dolotowym przewodzie przed miejscem przyłączenia rozprężającego przewodu do dolotowego przewodu, a rozdzielczy zespół sprężający ma postać rozdzielczego zaworu trójdrożnego.It is also expedient when the expansion manifold is composed of an expansion shut-off valve located on the expansion line and a suction shut-off valve located in the inlet line upstream of the connection of the expansion line to the inlet line, and the distribution manifold is in the form of a three-way distribution valve.

Według równie pożądanej realizacji rozdzielczy zespół rozprężający ma postać rozdzielczego zaworu trójdrożnego, a rozdzielczy zespół sprężający jest złożony z odcinającego zaworu sprężającego usytuowanego na sprężającym przewodzie i odcinającego zaworu wydechu usytuowanego na wydechowym przewodzie za miejscem przyłączenia sprężającego przewodu do wydechowego przewodu.According to an equally desirable embodiment, the expansion manifold is in the form of a three-way distribution valve, and the compression manifold is composed of a compression shut-off valve located on the compression line and an exhaust shut-off valve located on the exhaust line downstream of the pressure line connection to the exhaust line.

Takie same korzyści uzyskuje się, kiedy rozdzielczy zespół rozprężający i rozdzielczy zespół sprężający mają postać rozdzielczego zaworu trójdrożnego każdy.The same advantages are obtained when the distribution expansion unit and the compression distribution unit are in the form of a three-way distribution valve each.

Układ do odzyskiwania energii kinetycznej, według wynalazku zapewnia zmniejszenie zużycia paliwa przy jednoczesnym uzyskaniu zwiększonej mocy i momentu obrotowego silnika podczas jego pracy na niskich obrotach oraz ograniczenie zużycia układu hamulcowego pojazdu, w szczególności dzięki zastosowaniu rozdzielczych zespołów pozwalających na skierowanie odzyskanej energii kinetycznej hamowania do pneumatycznego akumulatora i jej wykorzystanie w trakcie rozpędzania pojazdu.The system for recovering kinetic energy, according to the invention, ensures reduction of fuel consumption while obtaining increased power and torque of the engine during its operation at low revs and limiting the wear of the vehicle's braking system, in particular thanks to the use of distribution units that allow the recovered kinetic energy of braking to be directed to the pneumatic accumulator. and its use during vehicle acceleration.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat układu wraz z silnikiem.The subject of the invention is shown in the embodiment on the drawing showing the diagram of the system together with the engine.

Układ według wynalazku zawiera pneumatyczny akumulator 1, połączony poprzez rozprężający przewód 2 i rozdzielczy zespół 3 rozprężający z dolotowym przewodem 4 powietrza oraz poprzez sprężający przewód 5 i rozdzielczy zespół 6 sprężający z wydechowym przewodem 7 spalin. Rozdzielczy zespół 3 rozprężający jest złożony z odcinającego zaworu 8 rozprężającego i odcinającego zaworu 9 ssania. Odcinający zawór 8 jest umiejscowiony na przewodzie 2, a odcinający zawór 9 jest umiejscowiony na przewodzie 4 przed miejscem przyłączenia przewodu 2 do przewodu 4. Rozdzielczy zespół 6 sprężający jest złożony z odcinającego zaworu 10 sprężającego i odcinającego zaworu 11 wydechu. Odcinający zawór 10 jest umiejscowiony na przewodzie 5, a odcinający zawór 11 jest umiejscowiony na przewodzie 7 za miejscem przyłączenia przewodu 5 do przewodu 7.The system according to the invention comprises a pneumatic accumulator 1 connected via an expansion conduit 2 and an expansion distribution unit 3 to the intake air conduit 4, and via a compression conduit 5 and a compression manifold 6 to the exhaust gas conduit 7. The expansion distribution unit 3 is composed of the expansion shut-off valve 8 and the suction shut-off valve 9. A shut-off valve 8 is positioned on line 2 and a shut-off valve 9 is positioned on line 4 upstream of the connection of line 2 to line 4. The compression manifold 6 is composed of the compression shut-off valve 10 and the exhaust shut-off valve 11. A shut-off valve 10 is located on line 5, and a shut-off valve 11 is located on line 7 downstream of the connection of line 5 to line 7.

W trakcie hamowania pojazdu za pomocą silnika 12, po odcięciu dopływu paliwa jest on napędzany bezwładnością pojazdu pracując jako sprężarka tłokowa i tłocząc powietrze pobierane z atmosferyWhen the vehicle is braked with the engine 12, after cutting off the fuel supply, it is driven by the inertia of the vehicle, working as a reciprocating compressor and forcing air taken from the atmosphere

PL 197 625 B1 poprzez dolotowy przewód 4 do wydechowego przewodu 7. Po wykonaniu przez silnik 12 pewnej liczby obrotów potrzebnych do usunięcia spalin, odcinający zawór 11 zamyka wydechowy przewód 7, a jednocześnie otwarcie zaworu 10 powoduje przepływ strumienia powietrza przez przewód 5 do akumulatora 1. Przy końcu hamowania następuje zamknięcie zaworu 10 z jednoczesnym otwarciem zaworu 11, a powietrze ponownie przepływa przez wydechowy przewód 7 do atmosfery. Na początku rozpędzania pojazdu odcinający zawór 9 zamyka dolotowy przewód 4, a jednocześnie otwarcie zaworu 8 powoduje przepływ sprężonego powietrza z akumulatora 1, przez przewód 2 do silnika 12.After the engine 12 has made a certain number of revolutions to remove exhaust gas, shutoff valve 11 closes exhaust line 7, while opening valve 10 causes air to flow through line 5 to battery 1. At the end of braking, valve 10 closes while valve 11 opens, and air again flows through exhaust conduit 7 to atmosphere. At the start of acceleration, the shut-off valve 9 closes the intake line 4, and at the same time opening valve 8 causes compressed air from the accumulator 1 to flow through line 2 to the engine 12.

W momencie obniżenia poziomu ciśnienia w akumulatorze 1 do wartości zbliżonej do ciśnienia atmosferycznego, następuje zamknięcie odcinającego zaworu 8 z jednoczesnym otwarciem zaworu 9, a silnik 12 ponownie pobiera powietrze dolotowym przewodem 4 z atmosfery.When the pressure level in the accumulator 1 is lowered to a value close to the atmospheric pressure, the shut-off valve 8 is closed with the simultaneous opening of the valve 9, and the engine 12 again draws air from the atmosphere through the intake conduit 4.

Układ jest szczególnie przydatny do zastosowania w napędzanych silnikami spalinowymi pojazdach użytkowanych w warunkach wymagających częstego zatrzymywania lub zwalniania, a następnie rozpędzania, np. w ruchu miejskim.The system is particularly suitable for use in combustion engine powered vehicles operating in conditions requiring frequent stops or decelerations followed by acceleration, such as in city traffic.

Claims

A system for recovering kinetic energy of a vehicle powered by an internal combustion engine, comprising a pneumatic accumulator, flow conduits and valves, characterized in that the pneumatic accumulator (1) is connected via an expansion conduit (2) and an expansion distribution unit (3) to the inlet conduit (4). ) and via the compression pipe (5) and the compression distribution unit (6) with the exhaust gas pipe (7).

2. The system according to claim The pressure relief valve as claimed in claim 1, characterized in that the expansion manifold (3) is composed of an expansion shut-off valve (8) positioned on the expansion conduit (2) and a suction shut-off valve (9) positioned on the intake conduit (4) upstream of the connection point for the expansion conduit (2). to the intake pipe (4), and the compression distribution unit (6) is composed of a compression cut-off valve (10) located on the compression line (5) and an exhaust cut-off valve (11) located on the exhaust line (7) downstream of the compression line connection ( 5) to the exhaust pipe (7).

3. Ukkaó according to 1, characterized in that the expansion manifold (3) is composed of an expansion shut-off valve (8) located on the expansion line (2) and a suction shut-off valve (9) located on the inlet pipe (4) upstream of the expansion connection. pipe (2) to the inlet pipe (4), and the compression distribution unit (6) is a three-way distribution valve.

4. The system according to p. According to claim 1, characterized by that the expansion distribution unit (3) is in the form of a three-way distribution valve and the compression distribution unit (6) is composed of a compression shut-off valve (10) located on the compression line (5) and an exhaust shut-off valve (11) located on the exhaust pipe (7) after the connection of the compression line (5) to the exhaust line (7).

5. Agreement according to The expansion unit of claim 1, characterized in that the expansion distribution unit (3) and the compression distribution unit (6) are each in the form of a three-way distribution valve.