Силовая установка

 

Изобретение относится к машиностроению , оно может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливах. Изобретением решается задача повышения эффективности , долговечности и надежности. Силовая установка содержит двигатель с охлаждением и питанием, реактор с нагревательными элементами, связанный с трактом двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан, связанный с датчиком температуры, вспомогательный датчик температуры, водяной испаритель, теплообменник, накопительную емкость для синтез-газа, трубопроводе органом перекрытия , вспомогательный электронагревательный элемент, пороговый элемент, преобразователь колебаний и электромагнитный тормоз-замедлитель. Кроме этого, имеется аккумулятор, нагревательный элемент которого подк; ючен через блок управления к электрическому вентилю и вентилю электромагнитного тормоза-замедлителя. 1 ил. t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 В 43/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4680993/06 (22) 21.04.89 (46) 30.06,92, Бюл. ЛЬ 24 (75) Н.Л. Егин и С.В. Тележкин (53) 621.43.057.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1659248,,кл. F 02 B 43/10, 1989. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к машиностроению, оно может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливах. Изобретением решается задача повышения эффективности, долговечности и надежности.

Силовая установка содержит двигатель с охлаждением и питанием, реактор с нагреваИзобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, работающими на газообразном и жидком топливе.

Цель изобретения — повышение эффективности путем обеспечения долговечности и надежности, и более полной утилизации теплоты.

На чертеже приведена функциональная схема силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель

1 внутреннего сгорания с герметичной и замкнутой системой 2 жидкостного охлаждения и с системой питания, выпускной тракт 3 которого снабжен теплоизоляцией и сообщается с термохимическим реактором 4, который имеет загрузочный люк с крышкой 5 и реакционную камеоу 6 с крышкой 7. В камере 6 установлены электронагревательные элементы 8, между которыми расположена расходуемая масса активного. Ы, 1744286 А1 тельными элементами, связанный с трактом двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан, связанный с датчиком температуры, вспомогательный датчик температуры, водяной испаритель, теплообменник, накопительную емкость для синтез-газа, трубопровод с органом перекрытия, вспомогательный электронагревательный элемент, пороговый элемент, преобразователь колебаний и электромагнитный тормоз-замедлитель, Кроме этого, имеется аккумулятор, нагревательный элемент которого подкг ючен через блок управления к электрическому вентилю и вентилю электромагнитного тормоза-замедлителя. 1 ил. вещества 9, например, угольная или коксовая крошка. Внутри реакционной камеры 6 установлен термоэлемент 10, нап ример термопара, а внутри теплообменника 11 выпускного тракта установлены вспомогательный датчик 12 температуры пара и вспомогательный электронагревательный элемент 13, Теплообменник 11 паропроводом 14 подключен к водяному испарителю 15, установленному в системе 2 охлаждения двигателя 1, и паропроводом 16 к тепловому аккумулятору 17 с паровым клапаном 18 и нагревательным элементом 19. Вход водяного испарителя 15 подключен водопроводом 20 через электромагнитный клапан 21 к водяному баку 22 с датчиком 23 уровня воды.

Выход термохимического .реактора 4 подключен к входу накопительной емкости

24 для синтез-газа, аыход которой через трубопровод 25 с органом 26 перекрытия, подключенным к органу 27 управления

1744286 двигателя, сообщен с системой питания. В системе 2 охлаждения установлен датчик 28 температуры, подключенный через измерительный канал блока 29 управления к электромагнитному клапану 21.

Измерительный канал блока 29 управления состоит из or.ерационного усилителя

30 с входными дели елями напряжения на резисторах 31 и 32, цепью отрицательной обратной связи на резисторе 33 и цепью положительной обратной связи на резисторе 34. Выход операционного усилителя 30 подключен к управляющему электроду тиристора 35, анод которого подключен к источнику тока + 12 В, а катод — к обмотке элктрамагнитного клапана 21 и к индикатору 36, Индикатор 37 подключен к датчику 23 уровня воды, Вгяхад термоэлемента 10 подключен K входу оснавнага канала блока 29 управления, который состоит из операционного усилителя 38 с делителем напряжения на резисторе 39, цепью отрицательной обратной связи на резисторе 40 и цепью положительной обратной связи на резисторе 41.

Выход операционного усилителя 38 подключен к управляющему электроду тиристора 42. анод которого подключен к контактам 43 ксммутатора 44 цепи питания, а катод — к электронагревательным элементам 8 термсхимическага реактора 4 и к первому входу логическага элемента ИЛИ 45, выход которого подключен к коммутатору

44 через усилитель 46.

Вспомогательный датчик 12 температуры пара подключен к входу всг|омогательного ка àëà блоха 29 управления, который состоит из операционного усилителя 47 с делителем напряжения на резисторе 48, цепью отрицательной обратной связл на ðåзисторе 49 и цепью положительной обратной связи на резисторе 50. Выход операционного усилителя 47 подключен к управляющему электроду тиристора 51. анод которого подключен к контактам 43 коммутатора 44, а катод — к вспомогательному электронагревательному элементу 13.

Преобразователь 52 колебаний транспортного средства в электрический ток и электрамагный тормоз-замедлитель 53 подключены соответственно через электрический вентиль 54 и через упраляемый электрический вентиль 55 к пороговому элементу 56 и к контактам 43 коммутатора 44, Пороговый элемент 56 состоит, например. из накопительного конденсатора 57 и реле

58, контакты 59 которого коммутируют +12

В к цепи питания усилителя 46. Управляющий электрод вентиля 55 подключен к источнику тока через регулируемый делитель

5

r p

Я

50 напряжения, состоящий из резистора 60 и патенциометра 61, который кинематически связан с педалью 62 тормоза транспортного средства. Запас жидкого топлива находится в баке 63, Устройство работает следующим образом, При движении транспортного средства по ровной дороге, по мере прогрева до рабочей температуры 100 — l10 Ñ двигателя 1, датчик 28 температуры жидкости в системе

2 охлаждения уменьшает свое сопротивление, что приводит к уменьшению напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 30. Поэтому с неинвертирующего входа положительное напряжение выдается на -"û:õ,îä усилителя 30 и открывает тиристор 35 пропорциональна увеличению теMïåðàòóðû жидкости. Злеткрамагнитный клапан 21 открывается таком тиристора 35 л подает холодную воду из бака 22 в водяной испаритель 15, что стабилизлрует оптимальную температуру двигателя в рабочих пределах 100 — 110 С и обеспечивает образование водяного пара в испарителе 15, Водяной пар по трубопроводу 14 поступает в теплаобменник 11, где нагревается да 250 — 300ОС выхлопными газами и поступает р термахимическил реактор 4, Реакционная камера 6 подвер ается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему на -реву электронагревательными элементамл 8 до рабочей температуры 1400—

1500 С. Угольная или коксоьая крошка, находящаяся между элементами 8, акисляется с абаазаванием синтез-газа, который отводится s накопительную емкос i ь 24, а затем поступает в двигатель 1 через орган 26 перекрытия, По мере увеличения температуры в реакцион IQA камере 6 до оптимальной величлны 1400- l500 С термоэлемент 1IO выдает на инвертирующий вход операционного

i/ñèëè reëÿ 38 прапарцlи/онально возрастаю щее напряжение. которое закрывает тиристор 42, "ITo ведет к устранению тока

nадогрева элементов 8 и стабилизации рабочей температуры в реакционной камере 6.

При этом на первый вход логического элемента ИЛИ 45 поступает уровень "0", По мере увеличения темперагуры пара в теплаобменнике 1 1 до оптимальной величины 250 — 300 С, вспомогательный датчик

12 температуры уменьшает сопротивление, что ведет к уменьшению напряжения на неинвертирующем входе усилителя 47, Тиристор 51 закрывается и отключает ток подо-,ева вспомогательного электронагре.-;ате::.наго элемента 13. стабилизируя рабо1744286 чую температуру в теплообменнике 11. При этом на второй вход элемента ИЛИ 45 поступает также уровень "0", На выходе ИЛИ

45.формируется уровень "0", который поступает на вход усилителя 46 и закрывает его независимо от того, поступает или нет на него питание+12 В от порогового элемента

56. Тогда коммутатор 44 выключен и его контакты 43 в исходном положении подключают источник тока +12 В в дежурном режи- 10 ме к тиристорам 42 и 51, а вентиль 54 и управляемый вентиль 55 преобразователя

52 колебаний транспортного средства в электрический ток и электромагнитный тормоз-замедлитель 53 соответственно к нагревательному элементу 19 теплового аккумулятора 17, При движении транспортного средства по неровной дороге или торможениях с преобразователя 52 или с электромагнитного тормоза-замедлителя 53 на пороговый элемент 56 поступает напряжение, пропорциональное неровностям дороги и интенсивности торможения, Когда на пороговом элементе 56 напряжение меньше 12 В, то реле 58 не срабатывает и не подключает контактами 59 источник тока +

12 В к цепи питания усилителя 46. Поэтому коммутатор 44 остается в выключенном положении и через его контакты 43 ток с источников 52 и 53 поступает на нагревательный элемент 19 и преобразуется в тепловую энергию пара. Когда на пороговом элементе 56 напряжение больше 12 В, то реле 58 срабатывает и подключает контактами 59 источник тока + 12 В к цепи питания усилителя 46.

Однако на режиме сохранения оптимальных температур в термохимическом реакторе 4 и в теплообменнике 11 на двух входах элемента ИЛИ 45 присутствуют уровни "0", что приводит к подаче на неинвертирующий вход усилителя 46 уровня "0" и сохранению коммутатора 44 в исходном положении.

Таким образом, поступления тока на элементы 8 и 13 не происходит, что сохраняет их от перегрева и перегорания, а это повышает эффективность и надежность работы силовой установки. На данном режиме энергия с источников 52 и 53 поступает в тепловой аккумулятор 17 и преобразуется в синтез-газ.

При понижении температуры в термохимическом реакторе 4 или в теплообменнике 11 ниже оптимальной величины, на первый или второй вход элемента ИЛИ 45 поступает уровень "1", что ведет к подаче на вход усилителя 46 напряжения, Тогда, при поступлении с источников 52 и 53 тока на15

55 пряжения ниже 12 B реле 58 не срабатывает и через контакты 59 на усилитель 46 питания

+.12 В не поступает, коммутатор 44 остается в исходном положении, Через контакты 43 подогрев элементов 8 и 13 выполняется от источника тока + 12 В, что обеспечивает стабильность работы силовой установки.

Низкий уровень энергии источников 52 и 53 на данном режиме запасается в тепловом аккумуляторе 17, преобразуясь в синтезгаз.

При понижении температуры в термохимическом реакторе 4 или в теплообменнике11 в отдельности или одновременно ниже оптимальной величины, на первом или втором входе элемента ИЛИ 45 в отдельности или одновременно присутствует уровень

"1", что ведет к подаче на вход усилителя 46 напряжения. Если в указанный период времени с источников 53 и 52 поступает напряжение выше 12 В, то реле 58 срабатывает и контактами 59 подключает питание+2 В на усилитель 46, который включает коммутатор

44. Контакты 43 отключают тепловой аккумулятор 17, источник 52 и 53 тока — к тиристорам 42 и 51, которые через указанные каналы блока 29 управления автоматически устанавливают оптимальный ток элементов

8 и 13 и стабилизируют рабочую температуру в термохимическом реакторе 4 и в теплообменнике 11 на оптимальной величине. На данном режиме работы силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения, энергию колебаний транспортного средства и энергию торможения, что обеспечивает высокую эффективность и надежность силовой установки.

На всех режимах работы силовой установки индикаторы 36 и 37 блока 29 управления выполняют индикацию работы электромагнитного клапана 21 и уровня воды в баке 22. Индикатор 36 включается при перегреве двигателя, а индикатор 37 включается при снижении уровня воды в баке 22 ниже допустимого, что дополнительно повышает надежность и эффективность силовой установки, Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения и с системой питания, термохимический реактор с электронагревательными элементами, сообщенный с выпускным трактом двигателя, источник тока, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан, подключенный к датчику температуры, размещенному в системе охлаждения, вспомогательный датчик температуры, водяной испаритель, теплооб7744286

50 менник, установленный в выпускном тракте, накопительную емкость для синтез-газа, трубопровод с органом перекрытия, подключенным к органу управления двигателя и к системе питания, вспомогательный элек- 5 тронагревательный элемент, преобразователь колебаний транспортного средства в электрический ток с электрическим вентилем и электромагнитный тормоз-замедлитель с управляемым электрическим 10 вентилем, управляющий электрод которого подключен к регулируемому делителю напряжения, кинематически связанному с педалью тормоза транспортного средства, о тл ича юща я ся тем, что, с целью повыше- 15 ния эффективности путем обеспечения долговечности и надежности и более полной утилизации теплоты, она дополнительно содержит тепловой аккумулятор, снабженный электронагревателем и паровым клапаном, 20 расходуемое активное вещество, например угольную или коксовую крошку, термоэлемент и блок управления, снабженный основным и вспомогательным каналами, каждый из которых выполнен с входом и выходом, 25 измерительным каналом, и индикатор, причем электронагреватель подключен через блок управления к электрическому вентилю преобразователя колебаний транспортного средства в электрический ток и к управ- 30 ляемому электрическому вентилю электромагнитного тормоза-замедлителя, вспомогател ьн ый электронагревательный элемент и датчик температуры пара размещены в теплообменнике и подключены 35 соответственно к выходу и входу вспомогательного канала блока управления, расходуемое активное вещество размещено между электронагревательными элементами термохимического реактора, в последнем установлен термоэлемент и это вещество и термоэлемент подключены соответственно к выходу и входу основного канала блока управления, а электромагнитный клапан подключен к датчику температуры через измерительный канал блока управления.

2, Установка по и.1. отл и ч а ю щаяс я тем, что она дополнительно содержит логический элемент ИЛИ, коммутатор и усилитель, причем система охлаждения выполнена герметичной и подключена к водяному испарителю, последний связан через электромагнитный клапан с водяным баком, датчик уровня воды которого подключен к индикатору блока управления, выходы основного и вспомогательного каналов блока управления связаны с входами логического элемен-а ИЛИ, его выход через усилитель подключен к коммутатору, включенному в цепь питания нагревательных элементов, а цепь питания усилителя подключена к источнику тока через пороговый элемент.

3, Установка по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что каждый из каналов блока управления выполнен в виде операционного усилителя с входным делителем напряжения и цепями положительной и отрицательной связей и тиристора, причем входы усилителей являются входами указанных каналов, а выходы — выходами тиристоров, 10

1744286

Составитель Н.Егин

Редактор И.Касарда Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Заказ 2178 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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