Силовая установка

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может. быть использовано в двигателяхвнутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливе. Цель изобретения - повышение экономичности путемиспользования энергии колебаний транспортного средства. Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания с системой охлаждения и системой питания, термохимический реактор 2 с электронагревательными элементами 28 из углеродного пористого материала, сообщенный с выпускным трактом 4 двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан 10, подключенный к датчику 13 температуры, вспомогательный датчик 19 температуры, подключенный к обмотке реле, вспомогательный электронагревательный элемент 35, установленный в корпусе водяного испарителя 5 и подключенный через электрический вентиль 36 к преобразователю 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический,(гок и через управляемый электрический вентиль 38.к электромагнитному тормозу-замедлителю 39. 1 ил.Изобретение относится к области машиностроения, а именно к силовым установкам с ДВС, работающим на газообразном и жидком топливе.Цель изобретения - повышение экономичности путем использования энергии торможения и колебаний транспортного средства.На чертеже представлена функциональ, ная схема силовой установки.Силовая установка содержит ДВС 1 с системой питания и термохимический реактор 2 с подогревателем 3. Подогреватель 3сообщен с выпускным трактом 4 двигателя 1, Водяной испаритель 5 подключен магистрально 6 к реактору через теплообменник 7,Вход водяного испарителя 5 подключен через канал 8 с первым органом перекрытия 9 и электромагнитный клапан 10 к системе 11 охлаждения двигателя 1, которая является дополнительным теплообменником. К входу радиатора 12 системы охлаждения через канал 13 подключен водяной бак 14 с датчиком 15 уровня воды, который выполнен, например, в виде поплавка 16 с упругими контактами 17, Последовательно с нормально замкнутыми контактами 17 датчика 15 включен датчик 18 температуры, установленный в системе охлаждения двигателя и подключенный к обмотке электромагнитного клапана 10, Параллельно нормально разомкнутым контактам 17 датчика 15 включен вспомогательный датчик 19 температуры, который также установлен в системе охлаждения двигателя и подключен к обмотке реле 20.Исполнительные контакты 21 реле 20включены в цепь питания реверсивного электродвигателя 22, который через редуктор 23 кинематически связан с нижней катушкой 24 шторки 25, установленной перед радиатором 12. Верхняя катушка 26 шторки 25 снабжена возвратной пружиной 27, Электронагревательные элементы 28 выполнены из углеродного пористого материала и установлены в термохимическом реакторе 2, выход которого подключен к накопительной емкости 29 для синтез-газа, которая трубопроводом 30 с вторым органом перекрытия 31 связана со смесителем системы питания, Система питания двигателя 1 снабжена топливным баком 32 и органом 33 регулирования подачи топливной смеси в двигатель, Орган 33 регулирования кинематически связан с органом 34 управления двигателем, с первым 9 и вторым 31 органами. перекрытия.В корпусе водяного испарителя 5 установлен вспомогательный электронагревательный элемент 35, подключенный через 20 25 30 35 40 45 50 55 электрический вентиль 36 к преобразователю 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический ток и через управляемый электрический вентиль 38 к электромагнитному тормозу - замедлитель 39. Управляющий электрод управляемого электрического вентиля 38 подключен к регулируемому делителю напряжения, который состоит из резистора 40 и потенциометра 41, кинематически связанного с педалью 42 тормоза транспортного средства. Электронагревательные элементы 28 подключены параллельно вспогательному электронагревательному элементу 35 через пороговый элемент 43, который состоит, например, из накопительного конденсатора 44, подключенного к обмотке вспомогательного реле 45, Контакты 46 вспомогательного реле 45 включены в цепь электронагревательных элементов 28 и в цепь вспомогательного электромагнитного клапана 47 первого органа перекрытия 9.Устройство работает следующим образом.При движении транспортного средства по ровной дороге с прогретым до рабочей температуры 80 - 90 С двигателем сопротивление торморезистора датчика температуры 18 обеспечивает ток в цепи обмотки электромагнитного клапана 10, достаточный для его срабатывания, Вода, прогретая в системе 11 охлаждения двигателя до 80- 90 С, поступает через первый орган перекрытия 9 в количестве, пропорциональном количеству оборотов двигателя, устанавливаемом водителем при помощи органа 34 управления. В испарителе 5 вода нагревается выхлопными газами до температуры более 130 С и переходит в парообразное состояние. В теплообменнике 7 пар нагревается до 250-300 С за счет более высокой температуры выхлопных газов и по магистрали 6 поступает в термохимический реактор 2, Реакционная камера реактора 2 подвергается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему нагрева от электронагревательных элементов 28, в результате чего температура в ней достигается 1400-1500 С, Под действием высоких температур в среде перегретого пара углеродный материал электронагревательных элементов 28 окисляется с образованием синтез-газа, который отводится в накопитальную емкость 29, а затем поступает в двигатель 1 через орган второго перекрытия 31,На указанном рабочем режиме силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов и тепловую энергию системы охлаждения двигателя для получения син 1659248тез-газа, что обеспечивает значительную экономию основного топлива за счет более полной рекуперации тепловой энергии, отходящей от двигателя в атмосферу.При движении транспортного средства по неровной дороге корпус транспортного средства по отношению к ходовой части транспортного средства совершает колебания, которые приводят в действие преобразователь 37 энергии колебаний транспортного средства в электрический ток. Через электрический вентиль 36 ток от преобразователя 37 поступает на вспомогательный электронагревательный элемент 35 и на пороговый элемент 43. При этом, через управляемый электрический вентиль 38 ток от преобразователя 37 на обмотку электромагнитного тормоза-замедлителя 39 не проходит и в ней не теряется. При малых амплитудах колебаний, когда преобразователь 37 создает ток с напряжением меньше 12 В, накопительный конденсатор 44 заряжается до уровня ниже порога срабатывания вспомогательного реле 45, поэтому контакты 46 реле 45 остаются в разомкнутом положении и вспомогательный электромагнитный канал 47 не открывает полностью первый орган перекрытия 9, вода поступает в испаритель 5 в зависимости от оборотов двигателя, устанавливаемых водителем при помощи органа 34 управления. Электронагревательные элементы 28 остаются подключенными к источнику тока +12 В транспортного средства. При этом вода в испарителе 5 дополнительного нагревателя и переходит в парообразное состояние за счет тепла, выделяемого вспомогательным электронагревательным элементом 35, что обеспечивает получение большего количества синтез-газа в термохимическом реакторе 2 и в накопительной емкости 29. В случае больших амплитуд колебаний транспортного средства, когда преобразователь 37 создает ток с напряжением больше 12 В, накопительный конденсатор 44 заряжается до уровня выше порога срабатывания вспомогательного реле 45, поэтому реле 45 срабатывает и контактами ,46 включает вспомогательный электромагнитный клапан 47 первого органа перекрытия 9, вода поступает в испаритель 5 в большем количестве и независимо от положения органа 34 управления. Электронагревательные элементы 28 отключаются контактами 46 от источника тока +12 В транспортного средства, а подключаются к преобразователю 37, При этом в испарителе 5 большее количество воды дополнительно нагревается и переходит в парообразное состояние, а в термохими ческом реакторе 2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого вспомогательным элементом 35 и электронагревательными элементами 28 под действием тока преобразователя 37, Синтез-газ запасается в накопительной емкости 29,На указанных рабочих режимах силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию охлажде 5 10 менты 28, При этом через электрический вентиль 36 ток от обмотки электромагнитного тормоза-замедлителя 39 на преобразова 35 тель 37 не проходит и в нем не теряется, На валу электромагнитного тормоза-эамедлителя 39, кинематически связанного с 40 трансмиссией транспортного средства, создается тормозящий крутящий момент, величина которого пропорциональна току в нагрузке 28, 35 и положению педали тормоза 42. В испарителе 5 большее количество воды нагревается и переходит в парообраэ 45 ное состояние, а в термохимическом реакторе 2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого вспомогательным электромагнитным элементом 35 и электронагревательными эле 50 ментами 28 под действием тока электромагнитного тормоза-замедлителя 39, Синтез-газ запасается в накопительнойемкости 29.На указанных рабочих режимах силовая 55 установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения двигателя и энергию, выделяемую при торможениях транспортного средния двигателя и энергию колебаний транспортного средства при его движении по неровностям дороги для полученйя синтез-газа, что обеспечивает дополнительную 15 экономию основного топлива, повышаетэкономичность и эффективность работы силовой установки.При торможениях трайспортного средства водитель воздействует на педаль 42 20 тормоза и тогда подвижный контакт потенциометра 41 перемещается, и с делителя напряжения, образованного потенциометром 41 и резистором 40, на управляющий электрод управляемого электрического вен тиля 38 поступает сигнал, открывающий егопропорционально перемещению педали тормоза 42. К обмотке электромагнитного тормоза-замедлителя 39 подключается активная нагрузка вспомогательного электро нагревательного элемента 35, а приинтенсивных торможениях, когда напряжение превышает порог срабатывания порогового элемента 43, дополнительно подключаются электронагревательные эле 165924820 25 30 35 40 45 50 ства для получения синтез-газа, что обеспечивает дополнительную экономию основного топлива, повышает экономичность и эффективность работы силовой установки,При одновременном движении транспортного средства по неровной дороге и торможении транспортного средства, одновременно работают преобразователь энергии колебаний транспортного средства в электрический ток 37 и электромагнитный тормоз-замедлитель 39 на активную нагрузку вспомогательного электронагревательного элемента 35 и электронагревательных элементов 28. При этом электрический вентиль Зб и управляемый электрический вентиль 38 - препятствует обратному протеканию токов от указанных источников 37, 39 и их замыканию друг на друга. В испарителе 5 большее количество воды нагревается и переходит в парообразное со. стояние, а в термохимическом реакторе.2 образуется большее количество синтез-газа за счет тепла, выделяемого вспомогательным электронагревательным элементов 35 и электронагревательными элементами 28 под действием тока электромагнитного тормоза-замедлителя 39 и преобразователя 37,На укаэанном смешанном режиМе работы силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения двигателя, энергию, выделяемую при торможении транспортного средства.и энергию колебаний транспортного средства при его движении по неровностям дороги для получения синтез-газа, что обеспечивает дополйительную экономию основного топлива, повышает экономичность и эффективность работы силовой установки,Контакты 17 датчика уровня воды 15поддерживают питание цепи электромагнитного клапана 10 во включенном положении при условии достаточного запаса холодной воды в баке 14 и прогреве воды в системе охлаждения 11 ДВС не ниже 80 С, Тогда подвижный контакт 17 замкнут с верхним контактом, ток протекает через датчик 18 и обмотку клапана 10, который открыт и пропускает горячую воду из системы охлаждения ДВС 1 в испаритель 5, При этом нижний контакт 17 разомкнут, поэтому реле 20 не срабатывает через датчик 19, так как его сопротивление при 80 С слишком велико, Контакты 21 реле 20 удерживают электродвигатель 22 в положении, когда шторка 25 закрывает радиатор 12, Тепловые потери через систему охлаждения ДВС в атмосферу снижаются, а перегрева ДВС не происходит за счет притока холодной воды из бака 14. Отключают клапан 10 при уровне воды в баке 14 ниже нормы независимо от температуры воды в системе охлаждения, что предохраняет ее от попадания воздуха и повреждений. При этом верхний контакт 17 размыкается и обесточивает обмотку клапана 10, а нижний замыкается и включает реле 20, которое контактами 21 реверсирубт электродвигатель 22, шторка 25 открывается и устраняет возможный перегрев ДВС, т.е. система охлаждения автоматически переходит на замкнутый цикл работы с принудительным охлаждением в атмосферу через радиатор 12,Если воды в баке 14 достаточно, а температура ДВС превысила 100 С, то система охлаждения 11 работает в проточном режиме, охлаждаясь холодной водой из бака 14, и дополнительно датчик 19 включает реле 20, которое переключает электродвигатель 22 на открытие шторки 25. Перегрев ДВС автоматически не допускается,Если воды в баке 14 достаточно, а температура ДВС меньше 80 С, то система охлаждения переходит за замкнутый цикл по сигналу датчика 18, а шторка 25 остается закрытой по сигналу датчика 19. ДВС быстро прогревается до рабочей температуры.Из сказанного ясно, что совокупность работы контактов 17 с датчиками 18 и 19 обеспечивает оптимальный тепловой режим работы ДВС на всех режимах и оптимальный отвод тепловой энергии от системы охлаждения ДВС в систему рекуперации энергии, также на всех режимах;Формула изобретения Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения и с системой питания, термохимический реактор с электронагревательными элементами из углеродного пористого материала, сообщенный с выпускным трактом двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан, подключенный к датчику температуры, вспомогательный датчик температуры, подключенный к обмотке реле, контакты которого включены в цепь питания реверсивного электродвигателя, кинематически связанного со шторкой радиатора системы охлаждения двигателя, с первым органом перекрытия, установленным в канале, соединяющим систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания и водяной испаритель, теплообменник, накопительную емкость для синтез-газа, вход которой сообщен с выходом термохимического реактора, второй орган перекрытия, установленный в трубопроводе, сооединяющем смеситель системы питания двигателя с на10 1659248 Составитель А. БарыковТехред М.Моргентал Корректор Т. Палий Редактор М. Товтин Заказ 1809 Тираж 342 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 копительной емкостью, и связанный с органом управления двигателем, о т л и ч аю щ- а я с я тем, что, с целью повышения экономичности путем использования энергии торможения и колебаний транспортного 5 средства, она снабжена преобразователем колебаний транспортного средства в электрический ток, электромагнитным тормозом- замедлителем, электрическим вентилем, управляемым электрическим вентилем с уп равляющим электродом, регулируемым делителем напряжения, кинематически связанным с педалью тормоза и электрически - с управляющим электродом, вспомогательным: электромагнитным клапаном, 15 связанным с первым органом перекрытия, пороговым элементом, состоящим из вспомогательного реле и накопительного конденсатора, подключенного к обмотке вспомогательного реле, вспомогательным электронагревательным элементом, установленным в корпусе водяного испарителя и подключенным через электрический вентиль к преобразователю энергии колебаний транспортного средства в электрический ток и через управляемый электрический вентиль к электромагнитному тормозу-замедлителю, при этом электронагревательные элементы подключены параллельно вспомогательному нагревательному элементу через пороговый элемент, контакты вспомогательного реле которого включены в электрическую цепь электронагревательных элементов и в цепь вспомогательного электромагнитного клапана первого органа перекрытия,