Комбинированная силовая установка

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения дополнительной эффективной мощности силовой установки, включающей двигатель внутреннего сгорания, пневматический мотор-компрессор и пневмоаккумулятор. Комбинированная силовая установка содержит: двигатель внутреннего сгорания 1, выпускной коллектор 2 с тепловым аккумулятором-теплообменником 3, пневмоаккумулятор 4 с регулируемым запорным клапаном 5 и теплообменником 6. Вал 7 двигателя внутреннего сгорания 1 через первый фрикцион 8 соединен с валом отбора мощности 9, который через второй дифференциал 10 соединен с валом 11 мотор-компрессора 12. Выходной трубопровод 13 мотор-компрессора 12 соединяется с регулируемым запорным клапаном 14 и золотниковым клапаном 15. Входной трубопровод 16 мотор-компрессора 12 соединяется с атмосферным золотниковым клапаном 17 и тепловым аккумулятором-теплообменником 3, который через золотниковый клапан 18 соединен с теплообменником 6. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для получения дополнительной эффективной мощности силовой установки, включающей двигатель внутреннего сгорания, пневматический мотор-компрессор и пневмоаккумулятор.

Известна комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов (см. Патент RU на ПМ 70690, кл. F01K 7/00, приоритет 21.05.2007 г.), содержащая двигатель внутреннего сгорания и соединенный с ним через выпускной коллектор и тепловой аккумулятор пневматический двигатель с внешним подводом теплоты, работающий по двухтактному циклу. Головка ДВС и головка пневмодвигателя установлены в тепловом аккумуляторе, а компрессор соединен с баллоном через теплообменник.

Недостатком этой комбинированной установки являются ограниченный ресурс двигателя с внешним подводом теплоты, так как отработавшие газы ДВС проходят непосредственно через него.

Данная конструкция двигателя является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.

Задачей предложения является повышение мощности, эффективности аккумулирования и использования теплоты в комбинированной силовой установке, а также повышение ресурса пневматического мотора с внешним подводом теплоты.

Решение поставленной задачи достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания, соединяется через выпускной коллектор с тепловым аккумулятором-теплообменником, в котором устанавливается пневматический мотор-компрессор. Суммарный крутящий момент снимается с ДВС и пневмомотора, или раздельно.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели. Предложение поясняется рисунком (фиг. 1), где изображено принципиальное устройство комбинированной силовой установки с разделенными потоками газов.

Предлагаемая комбинированная силовая установка содержит: двигатель внутреннего сгорания 1, выпускной коллектор 2, тепловой аккумулятор-теплообменник 3, пневмоаккумулятор 4 с регулируемым запорным клапаном 5 и теплообменником 6. Вал 7 двигателя внутреннего сгорания 1 через первый фрикцион 8 соединен с валом отбора мощности 9,который через второй фрикцион 10 соединен с валом 11 мотор-компрессора 12. Выходной трубопровод 13 мотор-компрессора 12 соединяется с регулируемым запорным клапаном 14 и золотниковым клапаном 15. Входной трубопровод 16 мотор-компрессора 12 соединяется с атмосферным золотниковым клапаном 17 и тепловым аккумулятором-теплообменником 3, который через золотниковый клапан 18 соединен с теплообменником 6.

Предлагаемая комбинированная силовая установка работает на четырех режимах:

Первый режим - от двигателя внутреннего сгорания:

Двигатель внутреннего сгорания 1 работает на установившемся экономичном режиме, передавая мощность через включенный первый фрикцион 2 на вал отбора мощности 9, и через второй фрикцион 10 на вал 11 пневматического мотор-компрессора 12, который в режиме «компрессора» забирает воздух через атмосферный золотниковый клапан 17 и нагнетает через золотниковый клапан 15, охладитель теплообменника 6 в баллон пневмоаккумулятора 4, где происходит его накопление.

Теплота двигателя внутреннего сгорания 1 и теплота его отработавших газов поступают в охладитель теплового аккумулятора-теплообменника 3, накапливается в нем.

Второй режим - максимальной мощности:

Двигатель внутреннего сгорания 1 вырабатывает максимальную мощность, крутящий момент которого передается с вала 7 через первый фрикцион 8 на вал отбора мощности 9.

Из пневмоаккумулятора 4 сжатый воздух управляемый регулируемым запорным клапаном 5, нагреваясь в теплообменнике 6 проходит через золотниковый клапан 18 и нагреватель теплового аккумулятора-теплообменника 3 в пневматический мотор-компрессор 12, заставляя его вырабатывать мощность. Воздух из мотор-компрессора 12 через регулируемый запорный клапан поступает в атмосферу.

Мощность, вырабатываемая в пневматическом мотор-компрессоре 12 на режиме «мотора» передается через второй фрикцион 10 на вал отбора мощности 9, который суммирует максимальную мощность на нагрузку.

Третий режим - рекуперации:

Двигатель внутреннего сгорания 1 не работает, первый фрикцион 8 отключен. Крутящий момент передается от нагрузки через вал отбора мощности 9, второй фрикцион 10 пневматическому мотор-компрессору 12. Компрессор 3 нагнетает воздух пополняя баллон пневмоаккумулятора 4.

Четвертый режим - от пневматического мотор-компрессора:

Двигатель внутреннего сгорания 1 не работает, первый фрикцион 8 отключен.

Из пневмоаккумулятора 4 сжатый воздух управляемый регулируемым запорным клапаном 5, нагреваясь в теплообменнике 6 проходит через золотниковый клапан 18 и нагреватель теплового аккумулятора-теплообменника 3 в пневматический мотор-компрессор 12, заставляя его вырабатывать мощность. Воздух из мотор-компрессора 12 через регулируемый запорный клапан поступает в атмосферу.

Мощность, вырабатываемая в пневматическом мотор-компрессоре 12 на режиме «мотора» передается через второй фрикцион 10 на вал отбора мощности 9 и на нагрузку.

Теплота двигателя внутреннего сгорания 1 и теплота его отработавших газов поступают в охладитель теплового аккумулятора-теплообменника 3, накапливается в нем и отдается воздуху поступающему в пневматический мотор-компрессор 12 повышая его эффективность.

По сравнению с прототипом предлагаемая комбинированная силовая установка с разделенными потоками газов имеет значительно большую мощность, так как отсутствует потеря максимальной мощности на компрессор. Увеличен ресурс пневматического мотор-компрессора отсутствием в нем отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Увеличена эффективность силовой установки за счет режима работы от двигателя внутреннего сгорания.

Комбинированная силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания и соединенный с ним через выпускной коллектор тепловой аккумулятор-теплообменник, пневмоаккумулятор с теплообменником и регулируемым запорным клапаном, отличающаяся тем, что вал отбора мощности соединен через первый фрикцион с валом двигателя внутреннего сгорания, через второй фрикцион с мотор-компрессором, выходной трубопровод мотор-компрессора с регулируемым запорным клапаном и золотниковым клапаном, а входной трубопровод мотор-компрессора с атмосферным золотниковым клапаном и тепловым аккумулятором соединен через золотниковый клапан с теплообменником.

РИСУНКИ