A Low Cost Air Hybrid Concept

Un concept hybride à air et à bas prix

School of Engineering and Design, Brunel University, Uxbridge, UB8 3 PH - UK

Abstract

The air hybrid engine absorbs the vehicle kinetic energy during braking, stores it in an air tank in the form of compressed air, and reuses it to propel a vehicle during cruising and acceleration. Capturing, storing and reusing this braking energy to give additional power can therefore improve fuel economy, particularly in cities and urban areas where the traffic conditions involve many stops and starts. In order to reuse the residual kinetic energy, the vehicle operation consists of 3 basic modes, i.e. Compression Mode (CM), Expander Mode (EM) and normal firing mode. Unlike previous works, a low cost air hybrid engine has been proposed and studied. The hybrid engine operation can be realized by means of production technologies, such as VVT and valve deactivation. In this work, systematic investigation has been carried out on the performance of the hybrid engine concept through detailed gas dynamic modelling using Ricardo WAVE software. Valve timing optimization has been done for the more efficient operation of air hybrid operation and obtaining higher braking and motoring mean effective pressure for CM and EM respectively.

Résumé

Le moteur hybride à air absorbe l’énergie cinétique du véhicule en cas de freinage, la stocke sous forme d’air comprimé, puis la réutilise pour faire avancer le véhicule en circulation ou en accélération. Capter, stocker et réutiliser cette énergie et créer ainsi une puissance plus importante peut donc permettre de plus grandes économies de carburant, surtout en ville et zone urbaine, lorsque les conditions de circulation imposent de nombreux arrêts et démarrages. Pour pouvoir réutiliser l’énergie cinétique, on distingue trois modes de base d’utilisation du véhicule : les modes compression (MC), expansion (ME) et standard. Un moteur hybride à air et à bas prix a été proposé et étudié. Un tel moteur peut être opéré par le biais de technologies de production, comme le VVT et la désactivation des soupapes. Dans ce travail, des analyses systématiques de performance ont été menées via des modèles dynamiques détaillés utilisant le logiciel Ricardo WAVE. Une optimisation des soupapes a été effectuée dans l’objectif d’un fonctionnement plus efficace du système et pour obtenir une pression effective moyenne de freinage plus élevée pour les modes MC et ME, respectivement.