Двигательная установка транспортного средства

Изобретение относится к энергомашиностроению. Двигательная установка транспортного средства содержит камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига, турбину, смонтированную на валу. В корпусе камеры сгорания имеется канал для выпуска рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан. Также содержит систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания. В пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка. Установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером. Компрессоры подсоединены к основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания. В пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан. На входе в камеру сгорания установлен обратный клапан. Между запорным и обратным клапанами в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка. Установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания. Технический результат заключается в снижении расхода топлива и уменьшении вредных выбросов в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям силовых энергетических установок транспортных средств широкого спектра назначения.

Известна газотурбинная энергетическая установка, содержащая камеру сгорания, пусковое устройство, центробежный компрессор, связанный с воздушным входом камеры сгорания, оснащенной горелочными устройствами и средством розжига, выход камеры сгорания через теплообменник связан с центростремительной турбиной, ротор которой имеет возможность соединения с потребителем - электрическим генератором. Роторы пускового устройства, центробежного компрессора и центростремительной турбины смонтированы на общем валу, установленном в газостатических подшипниках, один из которых расположен за пусковым устройством, а второй - за центростремительной турбиной. Установка оснащена блоком управления, регулирующим работу пускового устройства, средства розжига и центростремительной турбины.

Для запуска установки, по команде с блока управления включается электрогенератор-стартер, система прокачки агента через теплообменник, система подачи среды в зазоры подшипников вала. Электрогенератор-стартер приводит во вращение вал, от которого вращаются роторы центробежного компрессора и центростремительной турбины.

Воздух от компрессора пропускается через теплообменник, где его температура доводится до заданной и нагнетается в камеру сгорания, куда через форсунки подается топливо. В камере сгорания топливо и воздух смешиваются, образуя топливно-воздушную смесь, которая поджигается включением средства розжига. Полученный в результате сгорания топливно-воздушной смеси рабочий агент (продукты сгорания) направляют из камеры сгорания в центростремительную турбину для приведения во вращение ее ротора, который связан с электрогенератором, вырабатывающим электрическую энергию для потребителей.

Параметры работы центростремительной турбины отслеживаются датчиками, связанными с блоком управления.

(см. патент РФ на полезную модель №101096, кл. F02C 3/05, 2010 г.).

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что в процессе функционирования установки рабочий агент направляется из камеры сгорания на ротор центростремительной турбины в пульсирующем режиме, что обусловлено неравномерностью подачи воздуха в камеру сгорания из-за пульсаций компрессора и приводит к нестабильности процесса сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания, а, следовательно, неполному ее сгоранию, что снижает КПД установки и увеличивает вредные выбросы продуктов сгорания в атмосферу. Весьма существенно и то, что при таком процессе сгорания топливно-воздушной смеси нагрузки на вал являются переменными, а нерегулируемые газостатические подшипники не могут их компенсировать в силу недостаточной своей жесткости, что ограничивает величину момента, передаваемого с турбины на полезную нагрузку, а, следовательно, ограничивает область применения установки.

Известна двигательная установка для автомобиля, содержащая дизельный поршневой двигатель внутреннего сгорания, воздушный фильтр и компрессор. Воздушный фильтр и компрессор последовательно расположены на первой магистрали перед входным коллектором подачи воздуха в камеру сгорания двигателя. Установка оснащена турбиной, предназначенной для привода компрессора, и расположенной на второй магистрали, предназначенной для отвода выхлопных газов из камеры сгорания двигателя. Ротор компрессора и турбина закреплены на общем валу.

Двигательная установка снабжена третьей магистралью, соединенной перед входом в компрессор с первой магистралью.

Третья магистраль предназначена для создания разряжения в вакуумном усилителе тормозной системы автомобиля при повышении давления в гидравлической системе управления торможением автомобиля.

В первой магистрали установлена воздушная дроссельная заслонка, расположенная между выходом фильтра и местом присоединения третьей магистрали.

Воздушная дроссельная заслонка кинематически соединена рычагом с сердечником электромагнита, обмотка которого, соединена с выключателем датчика давления гидравлической системы управления торможением автомобиля.

Рычаг, электромагнит и выключатель образуют электрический привод дроссельной заслонки.

В процессе работы установки при отпущенной педали тормоза и работающем двигателе давление в тормозной системе автомобиля отсутствует, воздушная дроссельная заслонка открыта, компрессор и турбина работают в номинальном режиме.

Давление в потоке воздуха на входе в компрессор определяется величиной гидравлического сопротивления воздушного фильтра и производительностью компрессора.

При нажатии на педаль тормоза автомобиля в гидравлической системе тормозов с помощью главного цилиндра создается давление жидкости, контакты выключателя датчика давления замыкаются, подается питание к обмотке электромагнита, сердечник которого рычагом закрывает воздушную дроссельную заслонку.

Гидравлическое сопротивление движению потока воздуха увеличивается, а потому при установившейся скорости вращения компрессора за счет кинетической энергии вращающихся частей компрессора и турбины в полости первой магистрали на входе в компрессор создается дополнительное разряжение.

В вакуумный усилитель тормозной системы автомобиля энергия разряжения передается по третьей магистрали, полость которой соединена с полостью первой магистрали между входом в компрессор и дроссельной заслонкой.

За счет энергии разряжения гидровакуумный усилитель создает дополнительное давление в гидравлической системе управления торможением автомобиля.

(см. патент РФ №2243394, кл. F02D 9/02, 2004 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известной двигательной установки необходимо отметить, что для нее, как и для большинства двигателей внутреннего сгорания, характерны относительно низкий КПД (не более 30%), высокий расход топлива и высокое содержание вредных веществ в выхлопных газах, образующихся при сгорании топлива.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение высокого КПД двигательной установки при одновременном снижении расхода топлива и минимизации вредных выбросов отработанных газов в атмосферу за счет формирования стехиометрической топливно-воздушной смеси в каждом рабочем цикле, а также за счет периодического перехода установки на работу на паровоздушную смесь и рекуперации энергии транспортного средства в виде сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором, механически подключаемым к трансмиссии при торможении транспортного средства, и использования ее для работы установки.

Указанный технический результат достигается тем, что в двигательной установке, содержащей камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига в камере сгорания, турбину, смонтированную на валу с возможностью вращения вместе с валом, в корпусе камеры сгорания имеется канал, предназначенный для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан, а также систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания, в пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка, предназначенная для регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеру сгорания, новым является то, что установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером, компрессоры подсоединены основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания, в пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан, на входе в камеру сгорания установлен обратный клапан, а между ними в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка, при этом установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания.

Установка может быть оснащена резервным ресивером, соединенным с основным ресивером, выход резервного ресивера подсоединен к пневмомагистрали для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания между запорным клапаном и регулятором давления сжатого воздуха, причем, в пневмомагистрали, соединяющей основной и резервный ресиверы установлен перепускной клапан, а в пневмомагистрали, соединяющей выход резервного ресивера с магистралью для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания, установлен запорный клапан, а на входе компрессоров и в пневмомагистрали системы подачи сжатого воздуха в камеру сгорания могут быть установлены фильтры, предназначенные для очистки подаваемого в камеру сгорания воздуха.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:

- на фиг. 1 - структурная схема установки;

- на фиг. 2 - схема системы управления установки.

Двигательная установка транспортного средства содержит (фиг. 1) камеру сгорания 1, оснащенную: топливной форсункой 2, имеющей возможность соединения с магистралью подачи топлива (не показана); форсункой 3 для впрыска воды, имеющей возможность соединения с магистралью подачи воды (не показана); средством поджига 4 топливно-воздушной смеси в камере сгорания (например, свечой зажигания). Для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину 5, в корпусе камеры сгорания 1 имеется выпускной канал (позицией не обозначен), имеющий выход к периферийной области турбины 5, установленной на валу (не показан), имеющем возможность соединения с устройством потребления (не показано) вырабатываемой энергии, например, трансмиссией транспортного средства, электрогенератором и пр. В выпускной канал встроен выпускной клапан 6.

На корпусе камеры сгорания 1 установлены датчики температуры 7 и 8, а к полости камеры сгорания 1 через обратный клапан 9 подведена магистраль 10 (пневмомагистраль) системы подачи (подвода) сжатого воздуха.

Система подачи сжатого воздуха (пневмосистема) в камеру сгорания 1 включает основной ресивер 11 и может быть дополнительно оснащена резервным ресивером 12 с предохранительным клапаном 13.

Резервный ресивер 12 (при его наличии) связан пневмомагистралью (позицией не обозначена) с пневмомагистралью 10. Ресиверы 11 и 12 связаны друг с другом, а в магистрали, связывающей ресиверы, установлен перепускной клапан 14.

Перепускной клапан 14 задает пороговое значение давления сжатого воздуха, номинальное для основного ресивера 11. Предохранительный клапан 13 задает предельно допустимое давление сжатого воздуха в резервном ресивере 12. Клапаны 13 и 14 являются стандартными и имеют возможность настройки на предельное давление срабатывания.

К основному ресиверу 11 подсоединены: первый компрессор 15, ротор которого постоянно кинематически связан (кинематическая связь не показана) с валом турбины 5; а также второй компрессор 16, ротор которого имеет возможность периодического соединения с валом турбины 5 при торможении транспортного средства.

На входах компрессоров 15 и 16 могут быть установлены воздушные фильтры 17 и 18 для предварительной очистки поступающего в компрессор воздуха.

Выход основного ресивера 11 соединен с пневмомагистралью 10. В пневмомагистрали 10 у выхода основного ресивера 11 установлен запорный клапан 19. В качестве запорного клапана может быть использован стандартный управляемый электромагнитный нормально закрытый клапан, перекрывающий подачу сжатого воздуха к камере сгорания 1 при неработающей установке. Наличие клапана 19 позволяет сохранить номинальное давление воздуха в основном ресивере 11 при выключении двигательной установки.

Выход резервного ресивера 12 соединен пневмомагистралью (позицией не обозначена), в которой установлен запорный клапан 20, с пневмомагистралью 10. В качестве запорного клапана 20 может быть использован стандартный управляемый электромагнитный нормально закрытый клапан. Наличие запорного клапана 20 позволяет сохранить номинальное давление воздуха в резервном ресивере 12 при выключении двигательной установки или при работающей установке с питанием ее сжатым воздухом от основного ресивера 11.

Пневмомагистраль, в которой установлен запорный клапан 20, подсоединена к пневмомагистрали 10 между запорным клапаном 19 и регулятором 21 давления сжатого воздуха. Такое подсоединение позволяет обеспечить питание сжатым воздухом, имеющим определенный стабильный уровень давления, камеру сгорания двигательной установки, как от основного, так и от резервного ресивера.

Наличие клапанов 13 и 20 позволяет постоянно сохранять в резервном ресивере 12 количество сжатого воздуха, достаточное для обеспечения запуска и работы установки в случае снижения давления в основном ресивере 11 ниже номинального.

В качестве регулятора 21 может быть использован стандартный пневматический регулятор давления, посредством которого устанавливается необходимое давление в пневмомагистрали 10.

За регулятором 21 в пневмомагистрали 10 может быть установлен фильтр 22 для окончательной очистки и осушения сжатого воздуха перед его подачей в камеру сгорания 1.

В пневмомагистрали 10 за фильтром 22 установлена дроссельная заслонка 23, предназначенная для регулирования количества сжатого воздуха, подаваемого в камеру сгорания 1. Управление дроссельной заслонкой 23 может осуществляться известным образом, например, педалью с шарнирной тягой (аналогично педали газа транспортного средства) или установленным в кабине транспортного средства рычагом, кинематически связанным с дроссельной заслонкой 23.

На входе из пневмомагистрали 10 в камеру сгорания 1, установлен обратный клапан 9, перекрывающий пневмомагистраль 10 от поступления в нее рабочего тела из камеры сгорания 1. Конструктивно обратный клапан 9 состоит из запирающего элемента из магнитомягкого материала и электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу (не показаны) клапана 9. При включении электропитания двигательной установки клапан 9 устанавливается в закрытое положение.

Для обеспечения работы установки, она оснащена системой управления. Система управления обеспечивает управление положением запорных клапанов 19 и 20, обратного клапана 9, выпускного клапана 6, а также работу форсунок 2 и 3, средства поджига 4. С системой управления связаны датчики, обеспечивающие работу установки.

Система управления двигательной установки (фиг. 2) транспортного средства включает стандартный блок управления 24, выполненный, например, в виде микропроцессора на программируемой микросхеме с оперативным запоминающим устройством, аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями, таймером, встроенными интерфейсами, входами и выходами для ввода и вывода информации.

Блок управления 24 связан с датчиками 7 и 8, а также с датчиком 25, сигнализирующем об открытии обратного клапана 9 при изменении магнитного потока в его электромагните, а также датчиком 26, сигнализирующем о закрытии выпускного клапана 6 при скачкообразном возрастании магнитного потока в электромагните.

В состав системы управления входят также связанные с блоком управления 24: исполнительный механизм 27 управления запорным клапаном 19; исполнительный механизм 28 управления запорным клапаном 20; исполнительный механизм 29 управления электромагнитом 30, предназначенным для закрытия выпускного клапана 6; исполнительный механизм 31 управления топливной форсункой 2; исполнительный механизм 32 управления форсункой 3 впрыска воды; исполнительный механизм 33 управления средством поджига 4.

Электропитание установки осуществляется от аккумуляторной батареи 34, подключение к которой выполняется посредством контактной группы 35.

Основной ресивер 11 может быть выполнен в виде одной емкости, либо в виде нескольких соединенных между собой емкостей, что повышает запасы сжатого воздуха, необходимого для длительной работы установки.

Ротор второго компрессора 16 имеет возможность периодической кинематической связи с валом турбины 5 и предназначен для периодического нагнетания воздуха в основной ресивер 11 при постоянной работе первого компрессора 15.

Периодическая кинематическая связь ротора компрессора 16 с валом турбины 5 конструктивно может быть реализована различными известными способами, например, посредством ременной или зубчатой передачи и электромеханической муфты, срабатывание которой приводит к замыканию кинематической цепи и инициируется при нажатии на педаль тормоза транспортного средства или рычага управления электромеханической муфтой. При включении муфты происходит механическое подключение ротора компрессора 16 к валу турбины 5 или иному элементу трансмиссии, с которого есть возможность снять крутящий момент, что приводит во вращение ротор компрессора 16, осуществляющего подкачку воздуха в основной ресивер 11. При отключении педали тормоза или рычага кинематическая цепь разрывается, и компрессор 16 выключается из работы.

На валу турбины 5 может быть установлен шкив для привода электрогенератора (не показан), обеспечивающего зарядку/подзарядку аккумуляторной батареи 34 в процессе работы установки.

При наладке установки регулятор 21 настраивают на рабочее значение давления сжатого воздуха, поступающего из ресивера 11 или 12 в пневмомагистраль 10, несколько ниже номинального. Такая настройка обеспечивает подачу сжатого воздуха в камеру сгорания под строго постоянным давлением, что в совокупности с системой (не показана) непосредственного впрыска с точной дозировкой топлива, поступающего по команде блока управления в камеру сгорания, обеспечивает получение стехиометрической топливно-воздушной смеси. Такое оптимальное соотношения воздуха и топлива достигается на всех режимах работы установки, вследствие чего в каждом рабочем цикле происходит наиболее полное сгорание топливно-воздушной смеси с образованием минимального количества вредных выбросов и с обеспечением высокого КПД.

Узлы и блоки, из которых скомпонована установка, и выполнение которых не раскрыто в описании, равно, как и их кинематические связи, являются известными и выполняют при работе установки присущие им функции.

Двигательная установка транспортного средства работает следующим образом.

Работа установки инициируется включением, например, замка зажигания, замыкающего контактную группу 35, через которую подается электропитание от аккумуляторной батареи 34 на электрооборудование установки. При этом запорный клапан 19 переходит в открытое положение, в результате чего сжатый воздух из основного ресивера 11 поступает в пневмомагистраль 10. Если же давление в основном ресивере 11 ниже номинального, запорный клапан 19 остается закрытым, а по сигналу с блока управления 24 исполнительный механизм 28 переводит в открытое положение запорный клапан 20, в результате чего сжатый воздух из резервного ресивера 12 поступает в пневмомагистраль 10.

Емкость резервного ресивера 12 обеспечивает запас сжатого воздуха достаточный для того, чтобы запустить в работу двигательную установку и обеспечить ее работу в течение времени, необходимого для зарядки воздухом основного ресивера 11, после чего он включается в работу, а резервный ресивер 12 отключается и в процессе работы установки постепенно подпитывается воздухом от основного ресивера 11 до максимального расчетного давления, которое определяется настройкой предохранительного клапана 13.

Если в конструкции установки резервный ресивер 12 не предусмотрен, то основной ресивер 11, случае необходимости, запитывается перед запуском установки сжатым воздухом до номинального давления от автономного источника (не показан).

В результате сжатый воздух от основного 11 или резервного 12 ресивера по пневмомагистрали 10 поступает на регулятор 21, из которого под заданным давлением подается через фильтр 22 к дроссельной заслонке 23.

Управление дроссельной заслонкой 23, как уже отмечалось выше, осуществляется с помощью педали, аналогичной педали газа автомобиля или посредством рукоятки. Положение дроссельной заслонки 23 определяет проходное сечение, и, следовательно, пропускную способность пневмомагистрали 10 в целом, а от нее зависит скорость наполнения сжатым воздухом камеры сгорания 1 и, в конечном итоге, скорость вращения турбины 5.

При нажатии на педаль или рычаг управления положением дроссельной заслонки 23, сжатый воздух поступает к обратному клапану 9, открывает его, преодолевая действие электромагнита, наполняет камеру сгорания 1 и начинает выходить из нее через выпускной клапан 6, находящийся в нормально открытом положении. При этом скачкообразно снижается магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24. После установленной программно временной задержки, необходимой для полной продувки камеры сгорания, с блока управления 24 следует команда на исполнительный механизм 29, подающий электрический импульс на электромагнит 30, который закрывает выпускной клапан 6, о чем с датчика 26 поступает сигнал в блок управления 24. В этот момент сжатый воздух наполняет камеру сгорания 1 до давления, равного давлению в пневмомагистрали 10, и запирающий элемент мгновенно притягивается к седлу клапана 9. При этом скачкообразно возрастает магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24.

Блок управления 24 подает управляющую команду на исполнительный механизм 31, управляющий форсункой 2, дозированно впрыскивающей топливо в камеру сгорания 1, и, затем, на исполнительный механизм 33, формирующий импульс для искрового разряда на средстве поджига 4.

Если в качестве топлива используется бензин, то блок управления 24 формирует подаваемый на форсунку 2 управляющий импульс тока, соответствующий длительности впрыска, обеспечивающей стехиометрическую пропорцию 14,7:1 между количеством воздуха и бензина в камере сгорания, что оптимально для практически полного сгорания бензина.

В камере сгорания 1 происходит воспламенение топливно-воздушной смеси и ее сгорание, в результате которого образуются продукты сгорания - газы высокого давления, т.е. рабочее тело, с минимально возможным содержанием вредных веществ.

В процессе сгорания топливно-воздушной смеси нарастающее давление рабочих газов в камере сгорания 1 в определенный момент превысит силу притяжения выпускного клапана 6 электромагнитом 30. Выпускной клапан 6 открывается, рабочие газы устремляются к турбине 5 и приводят ее во вращение. Магнитный поток в сердечнике электромагнита 30 скачкообразно снижается, что регистрирует датчик 26 и от него поступает сигнал в блок управления 24.

С вала турбины 5 крутящий момент передается через трансмиссию, включающую стандартные элементы (сцепление, коробку передач, карданный вал и главную передачу с дифференциалом и полуосями), на ведущие колеса транспортного средства, приводя его в движение. Поступление рабочего тела в пневмомагистраль 10 предотвращает обратный клапан 9.

При вращении вала турбины 5 вращается и связанный с ним ротор первого компрессора 15, который нагнетает воздух в основной ресивер 11.

Далее фазы рабочего цикла повторяются: продувка, наполнение камеры сгорания сжатым воздухом и распыленным топливом, воспламенение топливно-воздушной смеси и выпуск рабочих газов, вращающих турбину.

При нагреве камеры сгорания 1 до порога срабатывания (более 200°С) датчика температуры 7, от него на блок управления 24 поступает сигнал, и по команде блока управления включается исполнительный механизм 31, который подает импульс на форсунку 3, через которую в камеру сгорания 1 в дозированном количестве впрыскивается вода, то есть, вместо рабочего цикла с подачей в камеру сгорания топлива, осуществляется рабочий цикл с подачей воды, который включает наполнение камеры сгорания 1 сжатым воздухом, дозированный впрыск воды и выпуск на турбину рабочего тела в виде паровоздушной смеси высокого давления, которая приводит во вращение турбину 5.

Рабочий цикл с впрыском воды осуществляется следующим образом.

В начале цикла сжатый воздух поступает к камере сгорания 1, преодолевает силу притяжения электромагнита и открывает клапан 9, в результате происходит срабатывание датчика 25, сигнал с которого поступает на блок управления 24, который подает команду на исполнительный механизм 29, выдающий импульс на электромагнит 30, который закрывает выпускной клапан 6. В этот момент сжатый воздух наполняет камеру сгорания 1 до давления, равного давлению в пневмомагистрали 10, и запирающий элемент мгновенно притягивается к седлу клапана 9. При этом скачкообразно возрастает магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24.

Блок управления 24 формирует управляющий сигнал на исполнительный механизм 32, открывающий на заданное время форсунку 3, осуществляющую дозированный впрыск воды в количестве, достаточном для образования рабочего тела - паровоздушной смеси высокого давления - в объеме камеры сгорания 1. В результате за счет высокой температуры в камере сгорания 1 происходит практически мгновенное превращение воды в пар, давление которого открывает выпускной клапан 6, через который рабочее тело подается на турбину 5, вращая ее.

Далее циклы повторяются.

Обратный переход с циклов впрыска воды на циклы с впрыском топлива происходит после того, как температура корпуса камеры сгорания снизится до порогового значения срабатывания датчика 8, настроенного на нижний предел температуры.

Использование при работе установки двух периодически чередующихся рабочих циклов позволяет не только экономить топливо, но и использовать тепловую энергию, выделяемую в циклах с впрыском топлива, превращая ее в энергию пара, что повышает КПД двигательной установки. При этом исключается перегрев камеры сгорания и снижается выброс вредных продуктов сгорания топлива в атмосферу.

Периодическое включение педали тормоза (или рычага) при движении транспортного средства приводит к периодическому подключению к валу турбины 5 ротора второго компрессора 16 и дополнительной подпитке сжатым воздухом основного ресивера 11 (компрессор 15 при этом работает постоянно).

Таким образом, при торможении транспортного средства происходит возврат энергии (рекуперация), затраченной на приведение его в движение, в виде сжатого воздуха, поступившего в основной ресивер 11, что повышает КПД двигательной установки.

При превышении в основном ресивере 11 давления воздуха, на которое настроен перепускной клапан 14, последний открывается и воздух поступает в резервный ресивер 12. Заданное максимальное давление в резервном ресивере 12 поддерживается срабатыванием предохранительного клапана 13.

Использование в пневмосистеме фильтров 17, 18 и 22 позволяет подавать в камеру сгорания осушенный сжатый воздух практически без механических примесей, что повышает теплотворную способность при его сгорании, а, следовательно, КПД установки, а также уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу.

Использование в пневмосистеме установки компрессоров 15 и 16, основного ресивера 11 или основного 11 и резервного ресивера 12, а также регулятора давления 21, обеспечивает подачу в камеру сгорания 1 сжатого воздуха со стабильной степенью сжатия, достаточной для эффективного образования рабочего тела, а также полный рабочий цикл установки с четким разделением фаз (продувка, впуск воздуха, его сжатие, впрыск топлива, его поджиг и выпуск) при любой его возможной длительности во времени.

При этом полностью исключены такие характерные для работы двигателей внутреннего сгорания негативные явления, как:

- неполная продувка камеры сгорания, и, как следствие, смешивание поступившего в камеру сгорания воздуха с оставшимися отработанными газами, что отрицательно сказывается на качестве топливно-воздушной смеси и приводит к повышенной концентрации вредных веществ в выхлопных газах;

- неполное сгорание топливно-воздушной смеси из-за необходимости ее опережающего поджига;

- повышенное содержание вредных веществ в выхлопных газах.

1. Двигательная установка транспортного средства, содержащая камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига в камере сгорания, турбину, смонтированную на валу с возможностью вращения вместе с валом, в корпусе камеры сгорания имеется канал, предназначенный для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан, а также систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания, в пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка, предназначенная для регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеру сгорания, отличающаяся тем, что установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером, компрессоры подсоединены к основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания, в пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан, на входе в камеру сгорания установлен обратный клапан, а между ними в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка, при этом установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания.

2. Двигательная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что она оснащена резервным ресивером, соединенным с основным ресивером, выход резервного ресивера подсоединен к пневмомагистрали для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания между запорным клапаном и регулятором давления сжатого воздуха, причем в пневмомагистрали, соединяющей основной и резервный ресиверы, установлен перепускной клапан, а в пневмомагистрали, соединяющей выход резервного ресивера с магистралью для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания, установлен запорный клапан.

3. Двигательная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что на входе компрессоров и в пневмомагистрали системы подачи сжатого воздуха в камеру сгорания установлены фильтры, предназначенные для очистки подаваемого в камеру сгорания воздуха.



 

Похожие патенты:

Предоставляется система (300) регулирования подачи топлива для вычисления эффективности потребления топлива для смеси топлива и воды. Система (300) регулирования подачи топлива включает в себя смеситель (330), источник (310) топлива, гидравлически связанный со смесителем (330), источник (310) топлива, конфигурируемый для измерения расхода топлива на смеситель (330), источник (315) воды, гидравлически связанный со смесителем (330), источник (315) воды, конфигурируемый для измерения расхода воды на смеситель (330), и расходомер (5) смеси, гидравлически связанный со смесителем (330).

Предложены способы и системы для интеграции технологии впрыска воды с бесступенчатой трансмиссией БТ. В ответ на запрос водителя контроллер может определять, поддерживать ли текущее состояние впрыска воды или перейти в другое состояние впрыска воды, в зависимости от каждого из следующих условий, а именно эффективности такого перехода, доступности воды и каких-либо ограничений двигателя, которые могут возникать при новых скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя после этого перехода.

Изобретение относится к области двигателестроения. Предлагаются способы и системы выбора места впрыска воды в двигатель в зависимости от условий работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. Предложены способы и система для оценки качества воды в системе впрыска воды в двигатель с помощью имеющихся датчиков двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для регулировки количества воды, впрыскиваемой выше по потоку от нескольких групп цилиндров на основе определенного неравномерного распределения воды среди групп цилиндров во время события впрыска воды.

Изобретение может быть использовано в гибридных системах привода транспортных средств. Предложены способы и системы для взаимного усиления преимуществ впрыска воды в двигатель в системе гибридного транспортного средства.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Представлены способы и системы выбора участка для впрыска воды в условиях осуществления впрыска воды во впускной тракт на основании температуры и влажности окружающей среды, а также условий работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы и системы для впрыска воды в двигатель и регулирования работы двигателя в зависимости от потребности в разбавлении заряда рабочей смеси и детонации в двигателе.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложены способы для оптимизации потребления воды из системы впрыска воды, осуществляющей впрыск воды в двигатель в зависимости от таких параметров работы двигателя, как детонация, температура отработавших газов и потребность в разбавлении.

Изобретение может быть использовано в установках получения водотопливной эмульсии (ВТЭ) и особенно в установках с саморегулируемой системой подачи воды для дизельных ДВС.

Турбокомпрессорная тепловая машина, работающая по замкнутому термодинамическому циклу с внутренней регенерацией тепла, состоит из радиальных компрессора и турбины, внутри каждого поочередно располагаются подвижные рабочие колеса, полые пространства.

Изобретение относится к газотурбинным турбовальным и реактивным микродвигателям беспилотных летательных аппаратов (БЛА). .

Изобретение относится к микродвигателям типа газотурбинных двигателей. .

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания. Представлены способы и системы для регулирования впрыска воды в различные места двигателя на основе полной ошибки впрыска воды, определенной на основе показаний датчика содержания кислорода в отработавших газах.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Представлены способы и системы для координирования использования воды с регулированием зажигания на основе их воздействия на отношение крутящих моментов двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в автомобилестроении. Топливовоздушную смесь (ТВС) впрыскивают в камеру сгорания (КС) (5) из компрессорного цилиндра (13), снабженного одним или несколькими устройствами для подачи топлива (12 и 27).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предлагаются способы для достоверной самодиагностики системы впрыска воды, производящей впрыск воды в двигатель в соответствии с условиями работы двигателя, такими как детонация, причем систему впрыска воды наполняют вручную или путем сбора воды на борту транспортного средства.

Предложены способы и системы для нахождения транспортной задержки для отдельно взятых цилиндров, связанной с неверным распределением воды между цилиндрами во время события впрыска воды.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Двигательная установка транспортного средства содержит камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига, турбину, смонтированную на валу. В корпусе камеры сгорания имеется канал для выпуска рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан. Также содержит систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания. В пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка. Установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером. Компрессоры подсоединены к основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания. В пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан. На входе в камеру сгорания установлен обратный клапан. Между запорным и обратным клапанами в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка. Установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания. Технический результат заключается в снижении расхода топлива и уменьшении вредных выбросов в атмосферу. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх