Комбинированная силовая установка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.80„, 1229395 А1 д11 4 F 02 В 37/00, 39/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2i) 3812130/25 — 06 (22) 12.11.84 (46) 07.05.86. Бюл. М - 17 (72) В.М.Котов (53) 621.436(088.8) (56) Заявка ФРГ Н - 3048972, .кл. Р 02 N 5/04, опублик, 1982. (54)(57) 1. КОМБИНИРОВАННАЯ СИЛОВАЯ

УСТАНОВКА, содержащая двигатель внутреннего сгорания, связанный с потребителем нагрузки через коробку перемены передач и снабженный коленчатым валом, впускным коллектором и газовыпускной магистралью, турбокомпрессор с воздуховпускным и газовыхлопкым отверстиями, подсоединенный к впускному коллектору и газовыпускной магистрали двигателя, маховик с внутренней полостью, установленный на валу турбакомпрессора и подключенный через муфту сцепления потребителя я нагрузки к низкооборотному валу кинематической передачи, и электрогекератор, установленный на валу турбокомпрессора и подключенный через электрическую связь к электродвигателю, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена дополнительной муфтой, блоком управления и планетарным редуктором, причем дополнительная муфта установлена между коленчатым валом двигателя и низкооборотным валом кинематической передачи, блок управления установлен в электрической связи электрогенератора с электродвигателем, коробка перемены передач подсоединена к низкооборотному валу кинематической передачи через первый входной вал планетарного редуктора, а к электродвигателю через второй входной вал редуктора.

1229395

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена вакуумным насосом с входным патрубком, отсечным клапаном и органами перекрытия, причем вакуумный насос установлен на валу турбокомпрессора, Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и в частности к устройству двигателен внутреннего сгорания с турбонаддувом и с электромеханическим приводом.

Цель изобретения — повышение эффективности силовой установки путем обеспечения работы двигателя на наиболее экономичных режимах.

На чертеже приведена схема предлагаемой комбинированной силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, снабженный коленчатым валом 2, впускным коллектором 3 и газовыпускной магистралью 4, турбокомпрессор 5 с воздуховпускным отверстием 6 компрессора 7 и газовыхлопным отверстием 8 турбины

9, маховик 10 с внутренней полостью (не показана), коробку 11 перемены передач и электрогенератор !2. Тур6окомпрессор 5 подсоединен к впускному коллектору 3 и газовыпускной магистрали 4 двигателя 1.

Маховик 10 установлен на валу 13 турбокомпрессора 5 и подключен через муфту 14 сцепления и кинематическую передачу 15 к валу 2 двигателя 1. Коробка 11 перемены передач подсоединена к электродвигателю 16 и через муфту 17 сцепления потребителя нагрузки к низкооборотному валу 18 кинематической передачи 15. Электрогенератор 12 установлен на валу 13 турбокомпрессора 5 и подключен через электрическую связь 19 к электродвигателю 16. Установка снабжена также дополнительной муфтой 20, блоком 21 управления и планетарным редуктором

22. Дополнительная муфта 20 установлена между коленчатым валом 2 двивходнои атрубок насоса подсоединен к внутренней полости маховика и через отсечной клапан к воздуховпускному и газовыхлопному отверстиям турбокомпрессора и органы перекрытия установлены в последних. гателя и низкооборотным валом 18 кинематической передачи 15, блок 21 управления установлен в электрической связи 19 электрогенератора 12 с электродвигателем 16. Коробка 11 перемены передач подсоединена к нпзкооборотному валу 18 кинематической передачи 15 через первый входной вал

23 планетарного редуктора 22, а к электродвигателю 16 через второй входной вал 24 редуктора 22.

Установка снабжена вакуумным насосом 25 с входным патрубком 26, отсечным клапаном 27 и органами 28 и 29

15 перекрытия. Вакуумный насос 25 установлен на валу 13 турбокомпрессора

5, входной патрубок 26 насоса 25 под— соединен к внутренней полости маховика 10 и через отсечной клапан 27

20 к воздуховпускному 6 и газовыхлопному 8 отверстиям турбокомпрессора 5, а органы 28 и 29 перекрытия установлены в последних.

Комбинированная силовая установка работает следующим образом.

В исходном состоянии перед запуском двигателя 1 вал маховика. 10 вращаетсщ со скоростью 1.„,„„, муфты 14, 17 и 20 выключены, органы 28 29

3О перекрытия в закрытом состоянии, а отсечной клапан 27 — в открытом.

Для запуска двигатсля 1 внутреннего сгорания включаются муфты 14 и

20, закрывается клапан 27 входного патрубка 26 вакуумного насоса 25 и

35 открываются органы 28 и 29 перекрытия соответственно воздуховпускного отверстия 6 компрессора 7 и газовых лопного отверстия 8 турбины 9. Энергия маховика 10 приводит во вращение

40 коленчатый вал 2 двигателя,. и соот-! ветствующие вспомогательные системы, в том числе и вал 13 турбокомпрессора 5. Питание электроэнергией систем

1229395 двигателя 1 осуществляется от электрогенератора 12 (например, системы искрообразования) ° Двигатель 1 начинает работать при скорости вращения его вала 2, равной i) „„ /n (где n— передаточное число кинематической передачи 15).

При работе двигателя без нагрузки (потребитель энергии отключен) муфта 17 отключена, муфты 14 и 20 . 10 включены, органы 28 и 29 перекрытия открыты, а отсечной клапан 27 закрыт.

В это время в цилиндры двигателя 1 топливо и воздух подаются в оптимальном соотношении. Отработавшие газы из 15 двигателя поступают в выпускную магистраль 4 и в турбину 9 турбокомпрессора 5, которая вращает компрессор

7 и маховик 10. Компрессор 7 подает через впускной коллектор 3 в цилинд- 2О ры двигателя 1 наддувочный воздух.

Маховик накапливает энергию, передаваемую турбиной 9 и через кинематическую передачу 15 коленчатым валом

2 двигателя 1. Работа двигателя 1 25 без нагрузки осуществляется до тех пор, пока скорость вращения его вала

2 не достигнет величины 1„„„,/ï. По достижении этой скорости прекращается подача топлива в цилиндры двигателя 1, закрываются органы 28 и 29 перекрытия, отключаются муфты 14 и

20 и открывается клапан 27.

Работа установки на внешнюю наггрузку может осуществляться длительное время практически независимо от того, работает двигатель 1 или нет.

Условием передачи мощности на внешнюю нагрузку является включение муфты 14 и соответствующая работа блока

21 управления. Требуемый диапазон скоростей вращения выходного вала коробки 11 перемены передач обеспечивается при изменении скорости вращения маховика 10 от минимальной до максимальной за счет дискретного изменения передаточного отношения в коробке 11 передач и изменения скорости вращения uJ, электродвигателя

16 в соответствии с выражением

I где ) „ — требуемое по условию движения транспортного средства (на котором установлена комбинированная силовая установка) значение скорости вращения выходного вала планетарного редуктора 22.

Следует отметить, что по цепи: электрогенератор 12 — электрическая связь 19 — блок 21 управления — эпектродвигатель 16 проходит небольшая часть мощности силовой установки.

Эта доля мощности в большей степени зависит от конструкции планетарного редуктора (диаметров шестерен первого и второго входных валов 23 и

24) и коробки 11 перемены передач и, в частности, от соотношения скоростей вращения шестерни первого входного вала 23 планетарного редуктора 22, связанного с шестерней низкооборотного вала 18 кинематической передачи

15, и выходного вала редуктора 22.

Наименьшее соотношение мощностей электродвигателя 16 и выходного вала планетарного редуктора 22 достигается в случае работы электродвигателя

16 в режиме электрогенератора 12.

Таким образом, электродвигатель 16 и электрогенератор 12 должны быть обращаемыми.

В режиме малых скоростей транспортного средства силовая установ ка обеспечивает электрический привод без использования планетарного редуктора 22. В этом режиме электродвигатель 16 соединяется с коробкой 11 передач, а муфты 14 и 17 сцепления выключены. Такое решение позволяет упрос.тить коробку 11 передач за счет исключения шестерен заднего хода.

Включение заднего хода обеспечивается реверсом электродвигателя 16.

Для обеспечения минимальных потерь энергии маховика 10 из его внутренней полости откачивается воздух. В режиме отключения двигателя 1 из полостей турбины 9 и компрессора 7 также откачивается воздух с помощью вакуумного насоса 25, установленного на валу 13 турбокомпрессора 5. При этом открывается отсечной клапан 27 и закрываются органы 28 и 29 перекрытия воздуховпускного 6 и газовыхлопного 7 отверстий турбокомпрессора 5. При работе двигателя 1 органы 28 и 29 открываются, а клапан 27 закрывается. Отсос воздуха из внутренней полости маховика 10 продолжается.

Таким образом, комбинированная силовая установка обладает улучшенной тяговой характеристикой и возможностью работы в наиболее экономичных режимах за счет рекуперации энергии

1229395 в маховике и обеспечения ее передачи через планетарный редуктор 22, дополнительную муфту 20 и блок 21 управления электрической связи 19.

Составитель В.Козлов

Редактор Н.Данкулич Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 2430/30 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, кл.Проектная, 4