ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

Гибридная энергетическая установка транспортного средства

Рекомендуемая область пременения

Основная область применения - использование в автономных транспортных средствах, но наряду с этим конструкция применима при создании стационарных энергетических ресурсосберегающих установок.

Назначение, цели и задачи проекта

На современном этапе развития человечества все актуальнее становится вопрос техногенной нагрузки на окружающую среду. Экологическая ситуация в большинстве индустриальных центров позволяет говорить о том, что кардинальное изменение природной среды, в сторону далеко не благоприятную, может оказаться необратимым. Поэтому более 150 стран подписали, так называемый, Киотский протокол, в соответствии с которым должны быть сокращены вредные атмосферные выбросы парниковых газов. А, как известно, большая доля выбросов приходиться на автотранспорт.

В большинстве стран стали развиваться альтернативные виды автомобилестроения с источниками энергии в виде водорода, электричества, спирта, органических веществ. К сожалению, Россия, по ряду причин, пока не может переориентировать автопром и инфраструктуру на производство другого типа автомобилей. Поэтому необходима максимальная модификация выпускаемого транспорта с двигателем внутреннего сгорания.

Назначение проекта – разработка и реализация современных ресурсосберегающих технологий, поиск дополнительных методов сохранения и накопления энергии.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Недостатками существующих энергетических установок транспортных средств являются сложность конструкции, из-за чего могут возникнуть трудности при ее эксплуатации, а также низкая долговечность и ремонтопригодность некоторых составляющих. Кроме того, в них в качестве накопителей энергии используются электрические аккумуляторы, имеющие невысокий КПД, что не позволяет накапливать энергию на спусках и при торможении.

Для сохранения и накопления энергии в предлагаемую конструкцию автомобиля дополнительно добавлены два механических накопителя энергии в виде супермаховиков, причем вращающихся в противоположные стороны, тем самым, устраняя гироскопический эффект. Применением специальных магнитных подвесов супермаховиков можно свести к минимуму потери энергии от трения в опорах. Суть данного метода в том, что над маховиком с определенным зазором по радиусу устанавливаются постоянные магниты, которые будут его к себе притягивать, тем самым, уменьшая вес супермаховика. Мощность двигателя используется в основном для поддержания равномерного движения автомобиля, а для резких разгонов "одалживается" энергия супермаховика, который потом подкручивается на участках равномерного движения. Преимущество супермаховика в том, что он может мгновенно развивать огромную мощность. Еще супермаховик может работать рекуператором энергии: когда машина тормозит, ее кинетическая энергия не теряется, а тратится на раскрутку супермаховика. На стоящем автомобиле с выключенным двигателем супермаховик может по инерции вращаться 10-12 часов. Что, кстати, облегчит зимние пуски двигателя - если аккумулятор садится после двух - трех попыток провернуть загустевшее масло, то энергии, запасенной в супермаховике, с избытком хватит на запуск нескольких двигателей. Вместе с тем электрохимический аккумулятор хранит энергию в основном гораздо дольше маховиков. При совместном применении в автомобиле эти два аккумулятора образуют отличный "симбиоз". При движении по ровной дороге с обычной скоростью используется энергия электроаккумуляторов, а когда их мощности недостаточно, вступает в работу супермаховик, обеспечивая необходимые динамические качества.

Встречное движение ротора и статора магнитно-электрического генератора обеспечивает номинальную подачу напряжения при вдвое меньшей скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

При снижении скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС) меньше скорости вращения маховиков, обгонная муфта отключает трансмиссию ДВС, и транспортное средство движется на энергии маховиков и аккумуляторов. В это время ДВС работает на холостом ходу, либо просто отключается.

Таким образом, повышается степень использования мощности двигателя за счет добавления механического накопителя энергии с более высоким КПД, появляется возможность накопления энергии, а также сокращается время и путь разгона транспортного средства, и его расход топлива. Появляется возможность двигаться по ровной дороге и на спусках при неработающем двигателе внутреннего сгорания, тем самым уменьшая выбросы отработанного газа в атмосферу.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Техническое устройство гибридной энергетической установки транспортного средства поясняется чертежом (рисунок 1). При включении двигателя внутреннего сгорания 4 вращение передается от коленчатого вала через муфту сцепления 3 на обгонную муфту 2, далее на дифференциальный конический редуктор 1. Через паразитные шестерни 1а и 1б передача идет на супермаховики 5, которые вращаются в противоположные стороны, устраняя гироскопический эффект. Затем через шестерню 1в с полым валом, вращение передается на статор генератора 11. Ротор генератора 12 вращается шестерней 1г со сплошным валом. Встречное движение ротора и статора магнитно-электрического генератора при вдвое меньшей скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания обеспечивает номинальную подачу напряжения на пуль управления 9 и далее на аккумуляторы 13. Таким образом, происходит двойное накопление энергии. В виде энергии вращающихся маховиков и энергии в аккумуляторах. В случае если необходимо затормозить или остановиться, нажатием педали «тормоз», на валу одновременно расцепляются две муфты (3 и 3а), что переводит в автономный режим работы механизм «маховики-редуктор-генератор». Система управления включает пульт управления 9, через который осуществляется не только координация работы энергетической установки, но и включение в нее аккумуляторов.

Механизм действия гибридной энергетической установки транспортного средства позволяет достигнуть технических результатов указанных в предыдущем пункте и тем самым реализовать задачи проекта и цель изобретения.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Энергетическая установка транспортного средства дополнительно содержит два механических накопителя энергии в виде супермаховиков, что позволяет реализовать идею сохранения и накопления энергии.

Положительный эффект наблюдается при реализации встречного движения ротора и статора магнитно-электрического генератора, что обеспечивает номинальную подачу напряжения при вдвое меньшей скорости вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

1) уменьшение габаритов двигателя до 20-30%,

2) увеличение мощности и производительности на 10-15%,

3) экономия топлива до 10%,

4) снижение выбросов газов на 3-5%.

Новые потребительские свойства продукции

1) простота конструкции и её обслуживания,
2) облегчение запуска двигателя в холодное время года,
3) сокращается времени разгона транспортного средства,
4) экономия топлива.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Для изготовления супермаховиков предлагается использовать кевлар. Все остальные материалы и комплектующие подбираются в соответствии с государственными стандартами.

Стадия и уровень разработки

Предлагаемые инвестиции

1 млн. руб.

Рынки сбыта

Рынок сбыта транспорта с гибридной энергетической установкой совпадает с рынком сбыта российских предприятий выпускающих автотранспорт (ВАЗ, УАЗ, ИЖ и т.д), так как в качестве прототипа устройства выбрана конструкция предприятия «Ижмаш». Предусмотренная модификация практически не увеличит стоимость автомобиля, что по-прежнему позволит позиционировать его как бюджетный.

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая энергетическая установка позволяет увеличить производительность отечественного автотранспорта при снижении экологической нагрузки и отсутствии роста цены на автомобиль, что позволит реализовать политику импортозамещения.

Возможность выхода на мировой рынок

Срок окупаемости (в месяцах)

60

Дата поступления материала

27.04.2007