УСТРОЙСТВО СНИЖЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE TO REDUCE ICE FUEL CONSUMPTION

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для снижения расхода топлива автомобилями с двигателями внутреннего сгорания.
Известен способ управления пуском и остановкой двигателя внутреннего сгорания автомобиля, заключающийся в том, что на стартер подают и затем снимают напряжение от бортовой сети автомобиля поворотом ключа зажигания, а остановку двигателя производят при повороте ключа зажигания в положение, при котором от бортовой сети автомобиля отключаются система зажигания и контрольные приборы /RU 2323366 С2, МПК F02N 11/08, опубл. 27.04.2008/. При этом напряжение на стартер подают при нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой, а снимают в момент достижения оборотов двигателя значения, близкого к значению отключения холостого хода, остановка двигателя производится временным отключением системы зажигания.
Известно устройство управления запуском и остановкой двигателя внутреннего сгорания («Автозапуск»), содержащее аккумуляторную батарею, генератор, систему зажигания, стартер и выключатель зажигания, первый вывод которого соединен с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи и генератором, а его второй и третий выводы соединены с системой зажигания и стартером соответственно /RU 2323366 С2, МПК F02N 11/08, опубл. 27.04.2008/. При этом устройство содержит электромагнитное реле и два дополнительных выключателя, первый их которых соединен с системой зажигания, а второй - с первым выводом обмотки электромагнитного реле, второй вывод которой соединен с генератором.
Известные способ и устройство («автозапуск») позволяют останавливать двигатель за счет кратковременного отключения системы зажигания с помощью дополнительного выключателя, а запуск двигателя происходит при нажатии педали «газа». Заявленным техническим результатом является экономия топлива и снижение загрязнения окружающей среды от выхлопных газов.
Однако предлагаемая конструкция устройства резко повышает требования к надежности и безотказности системы запуска двигателя, к ресурсу аккумуляторной батареи. Особенно высока должна быть надежность этого устройства при работе в условиях низких температур. При остановке двигателя зимой, особенно при сильном ветре, происходит интенсивное его остывание до температуры ниже рабочей. При последующем пуске двигателя на его прогрев тратится значительное количество топлива, что ставит под сомнение значительную экономию в топливе при осуществлении этого способа. В процессе прогрева выделяется значительное количество предельных и непредельных углеводородов, которых существенно меньше в отработавших газах, при работе двигателя на холостом ходу.
При работе автомобиля его эффективный КПД зависит от многих факторов: потери на трение, привод вспомогательного оборудования, насосные потери. От величины эффективного КПД зависит расход топлива. Чем выше КПД, тем ниже расход топлива. Повышение КПД, а следовательно, и снижение расхода топлива можно достичь снижением потерь на привод вспомогательного оборудования. К вспомогательному оборудованию относится: насос гидроусилителя рулевого управления, насос кондиционера, компрессор (у автомобилей с пневматической тормозной системой), генератор.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства, снижающего расход топлива автомобилями с двигателем внутреннего сгорания при их работе на режиме холостого хода и скорости движения автомобиля 0 км/ч. Предлагаемое устройство позволяет экономить до 80 мл топлива за один час работы двигателя на холостом ходу.
При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении нагрузки на двигатель от потребителей электрической энергии при работе двигателя автомобиля на холостом ходу (светофоры, перекрестки, «пробки»).
Генератор предназначен для питания электрической энергией всех потребителей при работе двигателя автомобиля, в том числе лампы фар ближнего света, противотуманных фар и т.п. Суммарная мощность этих потребителей на автомобиле может достигать 600 Вт. При движении автомобиля в ночное время необходима их работа, но при стоянке (светофор, перекресток, пробка) достаточно для обозначения габаритов автомобиля пользоваться габаритными огнями. Тем самым снижая нагрузку от этих потребителей при стоянке автомобиля, снижается нагрузка на генератор и, следовательно, на двигатель в целом. Повышается его КПД и снижается расход топлива. Для осуществления снижения нагрузки от потребителей при стоянке автомобиля возможно применение автоматического устройства, которое при остановке автомобиля автоматически отключает питание этих потребителей и вновь включает при начале движения. Можно предусмотреть и принудительное включение этих потребителей при стоянке автомобиля в случае возникновения такой потребности со стороны водителя.
Особую актуальность это устройство приобретет для малолитражных автомобилей, при эксплуатации автомобилей в зимнее время с длительным темным периодом суток, в городах, расположенных на значительной близости к экватору, где продолжительность светлых и темных частей суток равны, в городах с большим количеством автомобилей и несовершенной организацией дорожного движения, что приводит к значительным «пробкам».
Кроме того, снижение расхода топлива обеспечит снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами автомобилей, шума автомобиля, светового потока.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство снижения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания автомобиля, содержит аккумулятор, генератор, средство для фиксации скорости движения автомобиля и потребители электроэнергии автомобиля: лампы фар ближнего света, и/или противотуманные фары, образующие электрическую цепь, при этом указанные потребители электроэнергии подключены в электрическую цепь через блок управления потребителями электроэнергии, который соединен со средством для фиксации скорости движения автомобиля и генератором, при остановке автомобиля, по показаниям средства для фиксации скорости движения, блок управления размыкает электрическую цепь между генератором и потребителями электроэнергии.
Кроме того, в качестве средства для фиксации скорости движения автомобиля может быть использован датчик движения или спидометр, а блок управления потребителями электроэнергии автомобиля может представлять собой микропроцессор или реле. Устройство снижения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания автомобиля дополнительно может быть снабжено включателем, который соединен с блоком управления потребителями электроэнергии лампами фар ближнего света и/или противотуманных фар и предназначен для принудительного включения выключенных указанных потребителей электроэнергии автомобиля, если такая потребность проявляется со стороны водителя.
Между существующими признаками и заявленным техническим результатом следующая причинно-следственная связь. Включение потребителей электрической энергии на автомобиле, таких как лампы фар ближнего света, лампы противотуманных фар приводит к нагрузке генератора, который за счет ременной передачи связан с коленчатым валом двигателя. Создается дополнительное сопротивление вращению коленчатого вала двигателя, что приводит к повышенному расходу топлива двигателем внутреннего сгорания на холостом ходу. При отключении этих потребителей, при остановке автомобиля и работе двигателя на холостом ходу (светофоры, перекрестки, «пробки») происходит снижение расхода топлива двигателем, за счет снижения нагрузки на генератор и, соответственно, уменьшение сопротивления вращения коленчатого вала. Габаритные размеры автомобиля в темное время суток обозначаются габаритными огнями. Можно предусмотреть принудительное включение этих потребителей в случае возникновения такой необходимости со стороны водителя.
Техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема устройства снижения расхода топлива, на фиг.2 - блок-схема работы устройства, на фиг.3 - графическая зависимость влияния расхода топлива от мощности потребителей электрической энергии.
Устройство снижения расхода топлива содержит аккумулятор 1, связанный посредством электрических проводов с генератором 2. Генератор 2 связан посредством электрических проводов со средством для фиксации скорости движения 3, в качестве которого могут выступать, например, спидометр (цифровой, аналоговый) или датчик движения и т.п., и блоком управления 7 потребителями электрической энергии 4 и 5: лампы фар ближнего света и/или лампы противотуманных фар. Средство для фиксации скорости движения 3 связано посредством электрических проводов с блоком управления 7 устройства и генератором 2. Для осуществления возможности принудительного включения потребителей электрической энергии 4, 5 предусмотрено оборудование устройства включателем 6, соединенным с блоком управления 7, который может быть выполнен в виде реле и/или микропроцессора.
Устройство работает следующим образом.
При работе двигателя электрическая энергия, вырабатываемая генератором 2, идет на питание потребителей, в том числе средства для фиксации скорости движения 3, потребителей электроэнергии 4 и 5, блока управления 7 устройства. Избыток энергии поступает на подзарядку аккумулятора 1. При движении автомобиля потребители электроэнергии 4 и 5 включены (при необходимости - темное время суток, плохая видимость, постоянное включение ближнего света фар предусмотрено конструкцией автомобиля). Электрическая энергия поступает к потребителям электроэнергии 4 и 5 от генератора 2 через блок управления 7 устройства.
При остановке автомобиля, когда его скорость равна 0 км/ч (по показаниям средства для фиксации скорости движения 3), блок управления 7 устройства размыкает электрическую цепь между генератором 2 и потребителями электроэнергии 4 и 5, которые выключаются.
При возобновлении движения автомобиля, когда его скорость более 0 км/ч (по показаниям средства для фиксации скорости движения 3), блок управления 7 устройства замыкает электрическую цепь между генератором 2 и потребителями электроэнергии 4 и 5, которые включаются.
Включатель 6 предназначен для принудительного включения потребителей электроэнергии 4 и 5, при возникновении такой необходимости со стороны водителя. При нажатии водителем на включатель 6 блок управления 7 устройством принудительно замыкает электрическую цепь, связывающую генератор 2 с потребителями электроэнергии 4 и 5.
Проведенные исследования показали, что время простоя автомобиля по причинам уличного движения (светофоры, «пробки»)достигает 25% от общего времени движения. Предлагаемое устройство снижения расхода топлива двигателем внутреннего сгорания автомобиля позволяет экономить до 80 мл топлива за один час работы двигателя на холостом ходу.