Экологический автомобиль кашеварова

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ПАТЕНТУ

« "» 11;4kb, Ü

Комитет. Российской Федерации пе патентам и товарным знакам

{21} 493 7087/31

{22) 05.0391

{46} ЗОЛ).93 Бвл NQ 43-44

{УВ) Каоеваров Юрий Борисович

{54) ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АВТОМОБИЛЬ КАШЕВАРОВА

{57} Использование: в автомобилестроении. Сущ(В RU (1Ц 2О03499 С1 (51) 5 860К15 00 В69К17 И

1 ность изобретения: автомобиль снабжен трехцилиндровым водно-газовым двигателем внутреннего сгорания с питанием от баллонов сжатого природного газа и сжатого воздуха Двигатель приводит во вращение компрессор и злектрогенератор питания электродвигателей ведущих колес 5 ип.

2003499

Исходя из того, что в нашей стране удельный вес загрязнения атмосферы грузовым автотранспортом больше. чем легковым, предлагается конкретный вариант большегрузного автомобиля, хотя основные агрегаты его устройства могут найти эффективное применение и на автомобилях любой грузоподьемности.

Предлагаемый автомобиль является комплексным изобретением, т.к, в него, помимо баллона Кашеварова для хранения сжатых газов. входит и способ его изготовления, 50

Изобретение относится к автомобилестроению и предназначается, прежде всего, для производства грузовых автомобилей, а также для автомобилей любого назначения, работающих в городах взамен автомобилей, создающих смог, Цель изобретения — решение проблемы чистого воздуха для многих городов нашей страны и мира, сокращение потребления бензина и дизельного топлива, производст- 10 во которых также загрязняет воздух, воду и землю в результате добычи нефти, ее транспортировки и переработки в жидкие виды топлива и масла, потребляемые в большом количестве автомобильным транспортом,.а также экономия энергетических ресурсов страны, связанная с увеличением КПД двигателей, использующих эти ресурсы, Для достижения поставленных целей разрабатываются автомобили с электродви- 20 гателями и аккумуляторами большой емкости или двигателями, работающими на природном газе со стальными баллонами для сжатого до 200 кг/см природного газа.

Однако автомобили с такими двигателями не получили широкого применения, в основном, из-зв того, что электроаккумулAторы и стальные баллоны существенно снижают грузоподьемность автомобиля и увеличивают стоимость его эксплуатации. 30

Предлагаемый автомобиль исключает недостатки известных автомобилей. Он имеет водно-газовый двигатель внутреннего сгорания с вдвое более высоким КПД, чем у известных, работающих на природном газе, который транспортируется в баллонах, имеющих в несколько раз большую емкость, приходящуюся на единицу их веса, чем у ныне применяющихся. В результате таких отличий предлагаемый автомобиль имеет в

30 раз меньший выброс в атмосферу отравляющих ее веществ и меньшие эксплуатационные затраты на тонно-километр перевозимых грузов, чем у ныне эксплуатирующихся дизельных и бензиновых автомобилей.

За прототип предлагаемого автомобиля принят автомобиль ЗИЛ-138А грузоподъемностью 5,2 т, имеющий восемь баллонов со сжатым природным газом с массой пустых баллонов, равной 480 кг, и запасом хода на природном газе в этих баллонах, равным

200 км (Зубарев A,A., Плеханов И.П. Газобаллонные автомобили. M. ДОСАФ СССР, 1984).

Автомобиль ЗИЛ-138 А имеет недостаточный для его эффективной эксплуатации запас хода и большую массу баллонов для сжатого газа, составляющую почти 100 его грузоподъемности, в результате чего для его эксплуатации необходима густая сеть газозаправочных станций, создание которых требует больших капитальных затрат.

На фиг.1 показан автомобиль, вид сбоку; на фиг,2 — сечение А-А на фиг,3; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг,2, на фиг.4 — сечение

В-В на фиг.2; на фиг,5 — сечение А-А на фиг,3 (верхняя часть. двигателя, в увеличенном виде).

Автомобиль 1 содержит двигатель внутреннего сгорания (ДВС) 2, компрессор 3, баллон 4 для сжатого природного газа, элек-. трогенератор 5. баллон 6 для сжатого воздуха, бак 7 для воды.

ДВС (фиг.2) имеет оголовник 8, головку

9 блока цилиндров 10, три цилиндра 10, гидротурбину 11, камеру 12 высокого давления воды, камеру 13 низкого давления воды, камеру сгорания 14, газовод 15, эластичный плавающий поршень 16, трубу 17 для выхлопных газов, баллон 18 высокого давления воды, водяной насос 19, патрубок 20 подачи воды к форсунке 21 с клапаном 22, цилиндрический вкладыш 23, который поворачивается электродвигателем 24 с помощью вала 25, редуктор 26 компрессора 3 и электрогенератора 5, имеющий общий вал

27 с гидротурбиной 11, аккумулятор 28, компьютер 29, В оголовнике 8 (фиг.5) находятся камеры 30 и 31 (соответственно центральная и кольцевая) для сжатого воздуха, который подается от компрессора 3 или баллона 6 по патрубку 32, перекрытому клапаном 33, и кольцевая камера 34 для сжатого природного газа, кс горый подается по трубе 35, перекрытой клапаном 36. Камеры 30, 31 и 34 соединены трубками 37 с камерой сгорания

14, В камере сгорания 14 установлены теплоинерционный испаритель 38 и электросвечи 39 с электропроводкой 40. идущей через компьютер 29 к аккумулятору 28.

Цилиндрический вкладыш 23, установленный в цилиндрической выемке головки 9 блока цилиндров 10 имеет наклонный канал

41, соединяющий камеру сгорания 14 с га2003499

Поверхности камеры 14, газоводов 15 и

41, цилиндра и поршня 16, соприкасающиеся с горячими выхлопными газами, покрыты термоиэолирующим слоем 54 (на фиг.5 обозначен крестообразной штриховкой).

Предлагаемый автомобиль имеет электродвигатели, установленные на каждом из колес 55 в отдельности. Два передние колеса 55 поворачиваются с помощью рулевого механизма, шесть задних колес содействуют повороту автомобиля благодаря увеличению мощности электродвигателей, приводящих во вращение колеса, расположенные на внешнем борту, по дуге траектории движения автомобиля и уменьшения мощности электродвигателей, приводящих

55 заводом 15. Вкладыш 23 может быть повернут вокруг своей вертикальной оси на угол

120 для переключения наклонного канала

41 на смежный газопроводом 15 к смежному цилиндру 10. Вращение вкладыша 23 5 производится с помощью конической шестерни 42, находящейся в зацеплении с коническими шестернями вкладыша 23 .и опорного подшипника 43, воспринимающего через шестерню 42 давление газов на 10 вкладыш 23. Коническая шестерня 42 соединена взлом 25 с злектиродвигателем 24.

В головке 9 блока цилиндров 10 установлены, клапан 44, перекрывающий трубу

17 выхлопных газов, и электродатчик 45, 15 фиксирующий верхнее положение эластичного поршня 16.

Цилиндрическая камера 46 соединена трубкой 47 с баллоном 18 высокого давления. В нижней части камера 46 име- 20 ет клапан с форсункой 48 (фиг.2), предназначенной для впрыскивания воды в цилиндр 10, На боковой поверхности цилиндра 10 на уровне клапана с форсункой 48 установ- 25 лен электродатчик 49, фиксирующий прохождение поршня 16 через этот уровень. На дне цилиндра 10 установлен электродатчик

50(фиг.3), фиксирующий соприкосновение с ним поршня 16. На дне цилиндра установ- 30 лены самооткрывающиеся дверцы 51 и 52.

Дверца 51 открывается вверх под давлением воды в камере 13 во время движения поршня 16 вверх, а дверца 52 открывается вниз в камеру 12 под.давлением воды в 35 цилиндре 10 во время рабочего хода поршня 16 вниз.

Тупиковый конец камеры 13 перегорожен эластичной перегородкой 53, за которой находится сжатый воздух. Перегородка 40

53, прогибаясь в сторону воздуха или воды, компенсирует изменение объема воды в камере 13 во время работы трех цилиндров 10. во вращение колеса, расположении» на внутренней стороне этой дуги.

Природный газ поступает в ДВС 2 из баллона 4 через редуктор 56, от которого отходит труба 35, Работа ДВС автомобиля начинается по программе "пуск" с помощью компьютера

29 подачей сжатого воздуха из баллона 6 по патрубку 32 в камеры 30 и 31 при открытом клапане 33. После того как гидротурбина 11 начнет работать в установившемся режиме, подача воздуха переключается с баллона на компрессор 3, который одновременно добавляет сжатый воздух в баллон 6, израсходованный при запуске двигателя 2.

Одновременно с подачей сжатого воздуха в камеру 34 по трубке 35 поступает сжатый природный гаэ из баллона 4 через редуктор

56 при открытом клапане 36. После откры.тия клапанов 33 и 36 включаются в работу электросвечи 39 (фиг.5), поджигающие смесь природного газа и воздуха в камере сгорания 14, которая соединена каналом 41 вкладыша 23 с газоводом 15 цилиндра 10, заполненного водой под поршнем 16.

Спустя 3 — 4 с после первого воспламенения топливной смеси в камере 14 компьютер 29 переходит на установившийся режим работы двигателя 2, при котором теплоинерционный испаритель 38 нагревается до предусмотренной для него рабочей температуры. В этот момент через тысячные доли секунды после включения электросвечей 39 и воспламенения топливной смеси открывается клапан 22, и в камеру 14 на испаритель 38 форсункой 21 впрыскивается вода в таком количестве, что в результате ее испарения температура в камере 14 и на поверхности испарителя 38 понижается до

300-400 С. Пар, образовавшийся от испарения воды при ее соприкосновении с раскаленными выхлопными газами и поверхностью испарителя 38. продлевает время высокого давления парогазовой ñìåси в камере 14 и увеличивает обьем этой смеси, поступающей в газовод 15 и далее в цилиндр 10. тем самым увеличивая импульс силы давления на поршень 16 за счет энергии понижения температуры газов, воздействующих на поршень 16.

Во время воспламенения топливной смеси давление газов в камере 14 поднимается с 40-50 кг/см до 300-400 кг/см2 и поддерживается на этом уровне дополнительно на тысячные доли секунды испарением воды. Через 1 — 2 сотые доли секунды это давление в камере 14 понизится до 30-40 кг/см в результате стремительного выбро2 са выхлопных газов и пара через газовод 15 в цилиндр 10, в котором газы расширяются, 2003499

Впрыск воды через форсунку 21 в камеру сгорания 14 понизит температуру в камере 14 после воспламенения топливной смеси, но понизит также и температуру воспламенения топливной смеси за счет охлаждения теплоинерционного испарителя 38 и стенок 53 камеры 14. Уменьшение темперагуры воспламенения топлива уменьшит количество окислов азота, образующихся в выхлопных газах, т.е. уменьшит их токсичность. При этом КПД двигателя не уменьшится, т,к. уменьшение объема менее горячих газов после воспламенения топлива с избытком компенсируется дополнительным объемом перегретого пара, который образуется в результате испарения воды, введенной форсункой 21 в камеру 14 после воСпламенения топлива.

55 а давление будет стабилизироваться на уровне 50 кг/смг. Понижение давления в камере 14 до 30-40 кг/см произойдет за, г счет инерционности движения газов, выброшенных первоначально высоким давле- 5 нием из камеры 14 в газовод 15 и далее в цилиндр 10.

B момент воспламенения топливной смеси в камере t4 небольшая часть выхлопных газов, преодолевая инерцию движения 10 газов. поступивших в камеру 14 иэ камер 30, 31 и 34, устремится в трубки 37. В результате этого в камерах 30, 31 и 34 давление газов станет повышаться за счет инерционности движения газов, поступающих в эти камеры 15 по трубкам 32 и 35, и поступлением вытесняемых из трубок 37 выхлопными газами сжатого воздуха и природного газа.

Площадь поперечного сечения трубок

37 и их длина подобраны так,,чтобы выхлоп- 20 ные газы из камеры сгорания 14 не успелибы дойти по трубкам 37 до камер 30, 31 и 34 в результате уменьшения давления в камере 14 до 30-40 кг/см и увеличения давле2 ния в камерах 30, 31 и 34 до 50 — 60 кг/смг, 25 таким образом превышение давления на 20 кг/см в камерах 30, 31 и 34 над давлением в камере 14 вытеснит выхлопные газы иэ трубОк 37 s камеру 14 и далее в газовод 15: и заполнит камеру 14 топливной смесью. В 30 этот момент электросвечи 39 подожгут поступившую топливную смесь и начнется следующий цикл работы камеры 14.

Исходя из того, что минимальное время одного цикла работы камеры сгорания в ди- 35 зельных ДВС составляет менее 0.03 с можно принять, что минимальное время работы камеры сгорания 14ДВС предлагаемого автомобиля будет не более 0,02 с, т.к. этот цикл работы существенно проще,в двигате- 40 ле 2, чем в известных дизельных двигателях, Длительность цикла работы камеры 14, а также расход природного газа и сжатого воздуха можно изменять в широких праделах эа счет уменьшения давления топливной смеси, поступающей в камеру 14, за счет изменения количества воды, выпрыскиваемой через форсунку 21 в камеру сгорания 14 и за счет изменения периода включения электросвечей 39. Все эти изменения производятся компьютером 23 путем поворота его рычажка в сторону увеличения или уменьшения отсчета по шкале мощности работы двигателя. 8 результате изменения режима работы камеры сгорания 14 в необходимых пределах могут изменяться количество выхлопных газов, поступающих в цилиндр 10, и их давление в цилиндре на поршень 16. В конечном счете будет изменяться в заданных пределах скорость вращения гидротурбины 13 и электрогенератора 5, с таким расчетом, чтобы соблюдалось оптимальное соотношение затрачиваемой мощности ДВС и скорости движения автомобиля в различных дорожных условиях и при различной загрузке автомобиля.

При движении вниз под давлением выхлопных газов поршень 16 задевает электродатчик 49, который подает злектроимпульс в компьютер 29. По команде компьютера 29 включается электродвигатель 24, вкладыш 23 поворачивается на 120 и тем самым перекрывает газовод 15 первого цилиндра 10, е который поступали выхлопные газы, и соединяет каналом 41 гаэовод второго цилиндра 10 с камерой 14. Одновременно через клапан-форсунку 48 в цилиндр 10 эа сотую долю вспрыскивается вода над поршнем 16, которая испаряется под воздействием высокой температуры выхлопных газов, увеличивая давление их на поршень 16, образовавшимся паром и понижая их температуру до 150 С. Таким образом, вода, второй раз превращаясь в пар, понижает температуру выхлопных газов, преобразуя их тепло в давление пара. Исходя из этого процесса можно считать, что в данном двигателе реализовано соединение двигателя внутреннего сгорания с паровым двигателем в общий двигатель с их суммарным КПД.

В момент касания поршнем 16 электродатчика 50 в компьютер 29 поступает электроимпульс, по которому компьютер 29 выдает команду на открытие клапана 44 для выхода выхлопных газов в трубу 17, Давление в цилиндре понижается до атмосферного, дверца 52 закрывается (верхнее, захлопываетсф дверца 51 под давлением воды в камере 13 открывается, и вода иэ камеры 13 поступает в цилиндр 10, подни2003499 мая поршень 16 и вытесняя выхлопные газы в трубу 17. В этот же промежуток времени по трубке 47 поступает вода из баллона 18 в цилиндрическую камеру 46, сжимая расположенный над водой воздух до давления в

200 кг/смг.

Поднимаясь вверх, поршень 16 касается электродатчика 45, по сигналу которого компьютер 29 отдает команду закрыть клапан 44. Почти одновременно с запозданием не более чем на 0.02 с в третьем цилиндре поршень 16 при движении вниз коснется электродзтчика 49 и вкладыш 23 по команде компьютера 29 повернется на 120 и соединит камеру сгорания 14 с газоводом 15 первого цилиндра 10. Выхлопные газы начнут поступать в первый цилиндр 10, поршень 16 пойдет вниз. закроется дверца 51 и откроется дверь 52 — начнется. следующий такт работы первого цилиндра 10.

В таблице работы ДВС дан пример распределения времени движения поршня 16 в каждом из трех цилиндров на следующих участках: от верхнего клапана 45 до клапана

49 под давлением выхлопных газов, выходящих из камеры 14; от клапана 49 до клапана

50 под давлением выхлопных газов и пара после впрыска воды форсункой 48; от клапана 50 до клапана 45 под давлением воды, поступающей из камеры 13, с допуском в и 0.1 с, т.е. с остановкой поршня 16 не более чемна0.2 с, Вода поочередно из трех цилиндров 10 под давлением газов нз поршень 16 непрерывно гюступает в камеру 12 в результате непрерывной работы камеры 14 и дополнительно из смежного цилиндра в результате впрыскивания воды в цилиндр с помощью форсунки 48. Из камеры 12 вода под давлением в 40-50 кг/см проходит через турбину

13, вращая ее и вместе с ней вращая редуктор. 26; который одновременно вращает электрогенератор 5 и компрессор 3.

Компрессор 3 подает по трубе 32 сжатый воздух в двигатель 2, з электрогенератор дает электроток электродвигателям, вращающим колеса автомобиля.

Вода. прошедшая через гидротурбину

11, попадает в камеру 12, из которой она проходит в цилиндры 10, циркулируя в замкнутой системе цилиндр 10 — камера 12— камера 13 — цилиндр 10.

Вода, используемая для парообразования в камере 14 и в цилиндре 10, поступает иэ бака 7 с помощью насоса 19 в баллон 18, в кОторОм с помощью сжатого воздуха над уровнем воды поддерживается постоянное давление в 200 кг/см . Давление в баллоне

18 определяется электродатчиком 57, по сигналам которого компьютер 29 включает

55 равную 50 нагрузку на растяжение, кг/см х 45 см - 2 250 кг/см.

Примем 10-кратный запас прочности, и в качестве материала для изготовления цилиндров 10 примем сталь, имеющую допустимую нагрузку на растяжение, равную 200 кг/мм, или 2 10 кг/см . г насос 19 для поддержания давления на уровне 200 кг/см и 20 кг/смг.

Ориентировочный расчет эффективности эксплуатации предлагаемого автомоби5 ля проведем в сравнении с автомобилем

ЗИЛ-138А. имеющим грузоподъемность 5,2 т, полную массу 10,5 т, запас хода 200 км, наибольшую эффективную мощность двигателя 88 кВт, восемь стальных баллонов вме10 стимостью 400 литгоов или 80 M газа, сжатого до 200 кг/см, и общей массой 480 кг (без газа) и массой двигателя с принадлежностями 650 кг.

Все основные характеристики автомо 15 биля зависят от характеристик его QB С, Определим основные характеристики ДВС 2 предлагаемого пвтомобиля. Примем, что площадь поперечного сечения кажцого из трех цилиндров 10 равна 1600 см, длина

20 хода поршня 16 равна 1 м, среунее давление газов нз поршень — 50 кг/см, время рабочего хода поршня — 2 с, тогда сила давления выхлопных газов на поршень будет равна 50 кг/см х1500 см -80 000 кг, Мощность раэ25 виваемая поршнем равна 80 000 кг х1 м:2 с

- 40 000 кг . Мlс=400 кВт (без учета перекрытия в 0,5 сек. рабочих ходов в смежных цилиндрах, увеличивающих мощность на

20 ).

30 Принимая КПД гидротурбины 0,9, получим мощность ДВС 360 кВт. Следовательно, мощность ДВС предлагаемого автомобиля будет в 4,1 раза больше, чем у

3 ИЛ-138А.

35 КПД двигателя автомобиля будет, по крайней мере, в два раза выше чем ДВС у автомобиля.ЗИЛ-138А, т.к. у него выхлопные газы имеют температуру менее 150 С, а у ДВС ЗИЛ-138А — около 1000 С. У него

40 нет водяного охлаждения, с которым у ДВС

ЗИЛ-138А теряется 30 j тепловой энергии топлива. и у него нет многочисленных движущихся деталей, нз трение которых в ДВ С

ЗИЛ-138А теряется не менее 10 мощности

45 двигателя. Следовательно, КПД предлагаемого двигателя можно принять равным 60 .

Определим массу двигателя. Стенки цилиндра 10 двигателя 2 при давлении в

50 кг/см и диаметре цилиндра 10, равном г

1600 см

2 .„- 45 см, будут испытывать

2003499

10 т и к нему придать прицеп с грузоподьемностью в 10 т, тогда масса предлагаемого автомобиля с прицепом увеличится до 32 т, т.е, в 3 раза, а грузоподьемность — в 4 раза.

В этом варианте запас хода предлагаемого автомобиля с прицепом станет равным 3000 км: 3 - 1000 км, что можно принять допустимым (в 6 раз больше, чем у ЗИЛ-138А). с прицепом на 1 кг груза приходится

20: 12 0,5 кг массы автомобиля и прицепа, т.е. в 4 раза эффективнее.

В этом случае тоннокилометр перевозимых грузов по расходу топлива для предлагаемого автомобиля будет в 8 раз меньше, чем для ЗИЛ-138А, а по затратам на водителя — в 4 раза меньше, чем для ЗИЛ-138А.

Предлагаемый автомобиль, расходуя на тоннокилометр в 8 раз меньше топлива, чем

ЗИЛ-138А, будет иметь и в 10 раэ меньше вредных веществ в выхлопных газах на тоннокилометр грузооборота, следовательно, он будет в 10 раз лучше по экологической

25 характеристике, ради которой он принятдля эксплуатации. Это соображение является обоснованием названия экологический предлагаемому автомобилю.

ДВС экологического автомобиля имеет болев простое устройство, больший в 2-3 раза ресурс работы и меньшую в 5-6 раэ стоимость изготовления в расчете на I т амортизации и ремонта чем ДВС автомобиля ЗИЛ-138А, в результате чего эффективность предлагаемого автомобиля еще более возрастет по сравнению с автомобилем

ЗИЛ-138А. Срок окупаемости предлагаемого автомобиля будет в l0 раз меньше срока окупаемости автомобиля ЗИЛ-138А, а сеть газозаправочных станций для предлагаемого автомобиля может стоить 25 раэ дешевле (на равной площади может быть в 26 раз

45 меньше заправочных станций при увеличении в 5 раэ расстояния между ними), чем для автомобиля ЗИЛ-138А. С учетом стоимости гаэозапрэвочных станций эффективность предлагаемого автомобиля будет больше эффективности автомобиля ЗИЛ-138А, по крайней мере, в 15 раз! Однако автомобиль

ЗИЛ-13ВА в результате малой экономичедет такая же, как и у ЗИЛ-138А, и по этому

55 ской эффективности по сравнению с автомобилями дизельного типа. например, КамАЗ-5320, не имеет широкого применения в народном хозяйстве. По этой причине ранее принятому допущению расчет запаса хода можно считать вполне обоснованным.

Исходя иэ сравнения полученных характеристик предлагаемого автомобиля с автомобилем ЗИЛ-138А грузоподъемность сравним предлагаемый автомобиль с автоавтомобиля 2 целесообразно увеличить до мобилем КамАЗ-5320 лучшим грузовым авПолучим, что толщина стенок цилиндра

10 должна быть равной 10х2 250 кг/см; 2х х10 кг/см - 1,1 см. Боковая поверхность трех цилиндров 10 двигателя 1 будет оавна

3 х 100 см х 45 см х 314-42 000 см . При этом совмещенная (общая) поверхность трех смежных цилиндров 10 составляет

20-",ь. Следовательно, эквивалентная боковая поверхность будет на 10Я, меньше, т.е. будет составлять 38000 см .

Масса цилиндров 10 двигателя 2 будет равна 38 000 см х 1,1 см х 7,8 г/см - 326 кг.

Примем, что масса всего двигателя 2 будет вдвое больше массы его цилиндров

10, и получим, что масса всего двигателя 2 будет равна 650 кг, т,е. равна массе ДВС автомобиля 3 ИЛ-138А.

Массу электрогенератора 5 и электродвигателей колес предлагаемого автомобиля можно принять равной массе не нужных для него переднего и заднего мостов с дифференциалами и карданными валами к ним от ДВС автомобиля ЗИЛ-138А.

Примем, что баллон 4 будет иметь габариты 1 м х 1,5 м х 2 м с обьемом природного газа при давлении 200 кг/см, равным 3 м х 200 - 600 м . Исходя из того, что коэффициент эффективности тары, т.е, отношение объема газа к массе пустого баллона 4, равен 2;7, получим, что масса баллона 4 будет фавна 600 м: 2,7 м /кг - 222 кг, т.е. в

2,16 менъше, чем масса баллонов у ЗИЛ138А, при наличии вбаллоне 4 газа в 7,,5 раз больше, чем в баллонах ЗИЛ-138А.

Исходя из того, что ДВС ЗИЛ-138А при

КПД, равном 30 (, затрачивает 40 м газа на .100 км пути, при КПД двигателя, равном

60 . предлагаемый автомобиль такой же массы и с таким же грузом будет иметь запас хода (при затрате 20 мз на 100 км), равный 600 м : 0,2 м 3 000 км.

Следовательно, предлагаемый автомобиль будет иметь больший запас хода в 3000: 200

- 15 раз, При этом общая масса баллона 4 с газом и двигателем 2 будет равна при 50$ заполнении баллонов (на середине пути между заправками баллонов) 650 кг+ 222 кг+

+ 300 м х 0,7 кгlм 1 082 кг и 80 кг воды, а общая масса баллонов с газом и двигателем

ЗИЛ-138А будет равна 650 кг+ 480 кг+ 40 м х 0,7 кг/м " 1 158 кг. Следовательно, общая масса предлагаемого автомобиля GyВ автомобиле ЗИЛ-138А на 1 кг транс10 портируемого груза приходится 2 кг массы .автомобиля, а в предлагаемом автомобиле

35 грузоподъемности. Как следствие этого он будет иметь в 10-15 раэ меньшую стоимость

2003499

13 тым и дешевым из всех углеводородных топлив.

По этим причинам перевод всех видов машин, использующих ДВС на природном

5 газе является актуальным требованием настоящего времени. Изобретение две возможность провести такой переход на использование природного газа для ДВС с минимальными затратами и с получением

10 уже в настоящее время большого техникоэкономического и экологического эффекта.

Особо важное значение предлагаемый автомобиль имеет для сельской местности в настоящее и в обозримом будущем в связи

15 с острым дефицитом электроэнергии, т.к. этот автомобиль является одновременно и электростанцией, вырабатывающей дешевую электроэнергию, которая может обеспечить культурно-бытовые потребности в

20 ней сельского населения, и ряда мелких производств и разнообразных технологий в фермерских хозяйствах, в колхозах и совхозах. Для сельской местности в комплекте автомобиля целесообразно иметь два да25 волнительных сьемных баллона 4 со сжатым природным газом, т.к. рассчитывать на достаточно густую сеть газозаправочных станций не Приходится.

Для южных районов предлагаемый

30 автомобиль в пропорции t;5 или 1 10 целесообразно выпускать с двигателем, используемым как водяной насос в системе орошения земель.

35 (56) Зубарев А.А., Плеханов И.П. Газобаллонные автомобили. M. ДОСААФ СССР, 1984, с,16-40, Формула изобретения

Экологический автомобиль, содержащий двигатель внутреннего сгорания для привода ходовой части, рулевое управление, кабину и кузов, баллоны со сжатым природным газом и сжатым воздухом. отличающийся тем, что, с целью уменьшения выброса отравляющих веществ в выхлопных газах и увеличения КПД двигателя, двигатель выполнен трехцилиндровым водно-газовым внутреннего сгорания с томобилем, имеющим грузоподъемность 8 т, массу 15 т, наибольшую мощность его

ДВС, равную 154 кВт. По главным характеристикам эффективности предлагаемый автомобиль имеет существенные преимущества и перед автомобилем КамАЗ-5320, На основании произведенных мною расчетов можно утверждать, что тоннокилометр грузооборота предлагаемым автомобилем будет стоит в 3-4 раза дешевле, чем для КамАЗ-5320, а срок окупаемости предлагаемого автомобиля будет меньше срока окупаемости КамАЗ-5320 в 5-6 раз. Но предлагаемый автомобиль будет иметь в и

5.рэз меньше вредных для здоровья людей веществ в выхлопных газах. чем КамАЗ5320, а с учетом того, что предлагаемый автомобиль на тоннокилометр грузооборота будет затрачивать в 6 раз меньше топлива (на 1 кг массы автомобиля в 3,5 раз большая грузоподъемность при в 2 раза большем

КПД двигателя). он будет 8 30 раз меньше отравлять атмосферу выхлопными газами, чем КамАЗ-5320, на каждый тоннокилометр грузооборота. С учетом экологического вреда, наносимого производством дизельного топлива, этот показатель следует увеличить еще на 10-20 .

Применение предлагаемого автомобиля вместо дизельных и бензиновых поможет решить проблему чистого воздуха для крупных городов мира и облегчит решение энергетической проблемы страны. Наша страна обладает самыми большими запасами природного газа (до 45$ мировых), который будет основным топливом 21 века. Природный газ является наиболее экологически чисэластичным поршнем и гидротурбиной с компрессором и электрогенератором, а хо довая часть включает в себя электродвигатели, установленные на каждом из колес, автомобиля и прицепа к нему,при этом двигатель имеет сферическую камеру сгорания, соединенную трубками с баллонами сжатого воздуха и сжатого природного газэ, установленными на равном расстоянии

От камеры сгорания, шаровой формы испаритель, установленный в центральной чэс2003499 ти камеры сгорания, и электросвечи, установленные в камере сгорания между выходами трубок со сжатым природным газом и сжатым воздухом, форсунку впрыска воды в камеру сгорания, установленную в ее верхней части. цилиндрический вклад ыш с каналом для сообщения камеры сгорания попеременно с одним из трех газоводов головки блока цилиндров, три цилиндра, каждый из которых имеет эластичный плавающий поршень для отделения выхлопных газов от воды, заполняющей весь обьем цилиндра, образованный под эластичным плавающим поршнем, термоизолирующий слой, покрывающий по- верхности, соприкасающиеся с выхлопными газами, самооткрывающиеся дверцы, перекрывающие отверстия из цилиндра в камеры высокого и низкого дав.ления воды, гидротурбину. установленную в цилиндрическом отверстии, соединяющем камеры высокого и низкого давления, 5 эластичную перегородку, отделяющую сжатый воздух от воды в тупиковом конце камеры низкого давления, вал турбины, выполненный общим с входным валом редуктора электрогенератора и компрессора, 10 электродатчики положения эластичного поршня и клапаны, включенные в электроцепь управления и источника тока, баллон со сжатым воздухом и баллон с водой под высоким давлением, цилиндрическую ка15 меру, установленную между тремя цилиндрами, заполненную водой, с клапаном-форсункой для впрыскивания во ды в цилиндр.

2003499

2003499

Заказ 3299

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель Ю.Кашеваров

Редактор Т.Павловская Техред М.Моргентал Корректор М,Самборская ю