Комбинированная энергетическая установка

Изобретение относится к автомобильному транспорту, а именно к его энергетическим установкам, и может быть использовано для установки как на крупнотоннажные грузовые автомобили, так и на магистральные автобусы. Энергетическая установка содержит свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, расположенным вне рабочего цилиндра. Кривошипно-поршневой механизм соединяется с демпферной камерой двигателя двухзвенным трубопроводом, с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений. Рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями. Изобретение обеспечивает упрощение автомобильной энергетической установки, а также повышение ее топливной экономичности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к автомобильному транспорту, а именно к энергетическим установкам для него, и может использоваться для установки как на крупнотоннажный грузовой транспорт, так и на автобусы, преимущественно магистральные.

Больше столетия безраздельно царствовавшие на автомобильном транспорте карбюраторные и дизельные двигатели внутреннего сгорания, в последнее время начинают понемногу тесниться электрическими и комбинированными энергетическими установками (далее КЭУ). Но в основе всех КЭУ все тот же многоцилиндровый двигатель внутреннего сгорания. Конструктивно сложный, дорогой и крайне неэкономичный.

Целью изобретения является создание автомобильной КЭУ, лишенной этих недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в КЭУ, содержащей свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, по изобретению, кривошипно-поршневой механизм располагается вне рабочего цилиндра двигателя и соединяется с его демпферной камерой двухзвенным трубопроводом с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений, а рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры, с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями. При этом на одном из шарниров трубопровода установлена пружина кручения двухстороннего действия. Для подвода свежего воздуха к двигателю и отвода от него отработанных газов, также использованы двухзвенные трубопроводы с шарнирным сочленением звеньев и имеющие возможность качательных перемещений.

На фиг. 1 изображена КЭУ, вид сверху. На фиг. 2 - вид А.

КЭУ включает в себя свободнопоршневой двигатель (далее СПД) 1, с горизонтально расположенным рабочим цилиндром 2 и поршнем 3 (см. заявку RU №2016124904) внутри. Цилиндр 2 уложен на раму 4, с использованием скользящих опор 5. Поршень 3 одним торцом взаимодействует с камерой сгорания 6, а другим с демпферной камерой 7. С помощью двухзвенных трубопроводов 8, с шарнирами 9, демпферная камера 7 взаимодействует с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности 10. Последний содержит рабочий цилиндр 11, с поршнем 12 и кривошипом 13 внутри. Выходной вал кривошипа 13 соединяется с электрическим генератором 14, с использованием муфты 15. Подвод свежего воздуха к рабочему цилиндру 2 осуществляется посредством двухзвенного трубопровода 16, а отвод отработанных газов осуществляется посредством двухзвенного трубопровода 17.

КЭУ действует следующим образом. Собранный СПД укладывается на скользящие опоры 5 и компрессором (не показан) в зазор между контактирующими поверхностями подается сжатый воздух, образуя пленочную воздушную подушку. Запуск СПД в работу и последующий технологический режим осуществляются в полном соответствии с описанием базового изобретения (патент RU №2584769). После выхода на рабочий режим, с постоянной частотой вращения кривошипа 13, генератор 14 начинает поставлять наработанную электроэнергию как электрическим аккумуляторам, так и приводным электродвигателям в шасси автомобиля (не показаны). Обеспечение стабильного среднего положения СПД относительно рамы 4, в процессе его продольных перемещений на опорах 5, осуществляется с помощью пружины кручения, двухстороннего действия, установленной на одном из шарниров 9 (не показана). Поддержание стабильной частоты вращения кривошипа 13 (может быть разной) осуществляется с использованием электрических аккумуляторов (комбинированная схема).

При установке на автомобиль двух КЭУ, во время движения по городу, одна из них отключается. На большегрузные внедорожные автомобили (карьерные самосвалы) должны устанавливаться КЭУ более крупные, чем та, что представлена в расчетных технических характеристиках.

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Наружный диаметр рабочего поршня - 300 мм.

Ход рабочего поршня - 1500 мм.

Степень сжатия воздуха в камере сгорания 25÷30.

Скорость движения поршня (средняя) 30÷50 м/сек.

Частота вращения коленчатого вала 750÷1200 об/мин.

Средняя температура рабочего цикла 420÷450°С.

Развиваемая мощность 150÷250 л.с

Эффективное КПД 60÷65%.

Столь высокое, по меркам существующих тепловых машин (в частности, дизельных двигателей) КПД, объясняется высокой степенью сжатия (обеспечивается отсутствием прямой механической связи между рабочим поршнем и кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности). Почти полным расширением продуктов сгорания (обеспечивается большим рабочим ходом поршня). Отсутствием необходимости в охлаждении рабочего цилиндра (обеспечивается низкой средней температурой рабочего цикла, а также отсутствием боковых нагрузок на рабочий поршень и его большим диаметром. Допускающим относительно большой зазор между боковыми стенками поршня и рабочего цилиндра). И относительно большой продолжительностью рабочего цикла (обеспечивается более полное сгорание топлива).

1. Комбинированная энергетическая установка, содержащая свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, отличающаяся тем, что кривошипно-поршневой механизм располагается вне рабочего цилиндра двигателя и соединяется с его демпферной камерой двухзвенным трубопроводом с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений, а рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры, с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями.

2. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что на одном из шарниров трубопровода установлена пружина кручения двухстороннего действия.

3. Энергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что для подвода свежего воздуха к двигателю и отвода от него отработанных газов использованы двухзвенные трубопроводы с шарнирным сочленением звеньев и имеющие возможность качательных перемещений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с электрическим генератором и может использоваться для выработки электроэнергии и перекачки жидкости. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнями 2 объемного насоса, соединенными между собой штоком 3.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с электрическим генератором и может использоваться для выработки электроэнергии и перекачки жидкости. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнями 2 объемного насоса, соединенными между собой штоком 3.

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики и предназначено для обеспечения потребностей в тепле и электроэнергии в производственных и жилых помещениях при отсутствии электропитания от сети.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ пневматического привода двухклапанного газораспределителя свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ пневматического привода двухклапанного газораспределителя свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к мотокомпрессорам со свободно движущимися поршнями. Свободнопоршневой мотокомпрессор состоит из 2-12 блоков цилиндров, закрепленных на общей раме (1).

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом состоит в следующем: при действии энергомодуля в момент времени, когда в камеру сгорания энергомодуля поступит масса сжимаемого в компрессорных полостях поршней энергомодуля воздуха, система управления энергомодуля открывает клапан подачи воздуха на турбину из компрессорных полостей поршней энергомодуля, воздух поступает на турбину и приводит турбину во вращение.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор. Электрический генератор содержит верхний 2 и нижний 3 неподвижные поршни.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с гидравлическим приводом и может быть использовано для выработки электроэнергии и тепла. Гидродвигатель содержит два рабочих цилиндра 1, 2, состоящих из соосно расположенных внутреннего 3 и внешнего 4 цилиндров.

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым энергетическим установкам. Одноцилиндровая судовая энергетическая установка содержит установленный вертикально свободнопоршневой двигатель с одним или несколькими кривошипно-поршневыми механизмами отбора мощности, которые расположены вне рабочего цилиндра двигателя и соединены с его демпферной камерой двухзвенными трубопроводами с шарнирным сочленением звеньев, имеющими возможность качательных перемещений.

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям в системе генерирования электроэнергии. Свободнопоршневой двигатель, содержащий цилиндр и единственный элемент поршня, содержащий поршень с двумя концами, выполненный с возможностью движения в цилиндре, в котором элемент поршня делит цилиндр на две отдельные камеры, в каждую из которых подается сжимаемая рабочая текучая среда от одного или более впускного средства, при этом поршень расположен с возможностью движения над и мимо впускного средства на каждом такте так, что текучая среда пополняется в одной камере, когда поршень сжимает текучую среду в другой камере, при этом поршень выполнен удлиненным и имеет длину, по меньшей мере, в пять превышающую его диаметр, причем цилиндр имеет длину, по меньшей мере, в десять раз превышающую его диаметр, и средство впуска содержит золотниковый клапан.

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику. Тепловая энергия от топки подводится к теплообменнику и нагревает газ в его внутренней полости. Система управления отслеживает величину температуры и давления газа в теплообменнике. В момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, система управления открывает впускные клапаны цилиндра. Газ из теплообменника через впускные клапаны цилиндра поступает в рабочие полости поршней. Под действием давления газа поршни начинают движение из крайних точек схождения в крайние точки расхождения. Из компрессорных полостей поршней через обратные клапаны газ поступает в пневмоаккумулятор. В результате движения якорей линейного электрогенератора площади примыкающих друг к другу их поверхностей уменьшаются, соответственно изменяется протекающий через якоря и статорный магнит магнитный поток, и в его катушке генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршней в крайние точки расхождения система управления закрывает впускные клапаны цилиндра и открывает выпускные клапаны цилиндра. Якоря линейного электрогенератора с разноименными полюсами притягиваются друг к другу, и поршни, двигаясь встречно, занимают исходное для генерирования импульса электроэнергии положение. Отработавший газ из компрессорных полостей поршней через открытые выпускные клапаны цилиндра вытесняется в холодильник, в котором газ охлаждается, а через впускные обратные клапаны газ из холодильника засасывается в компрессорные полости поршней. Воздух из пневмоаккумулятора через обратный клапан поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха с последующим генерированием очередного импульса электроэнергии в статорной катушке линейного электрогенератора. 1 ил.

Изобретение относится к автомобильному транспорту, а именно к его энергетическим установкам, и может быть использовано для установки как на крупнотоннажные грузовые автомобили, так и на магистральные автобусы. Энергетическая установка содержит свободнопоршневой двигатель с горизонтальным расположением рабочего цилиндра и с кривошипно-поршневым механизмом отбора мощности, расположенным вне рабочего цилиндра. Кривошипно-поршневой механизм соединяется с демпферной камерой двигателя двухзвенным трубопроводом, с шарнирным сочленением звеньев и имеющим возможность качательных перемещений. Рабочий цилиндр двигателя уложен на скользящие опоры с возможностью подачи сжатого воздуха между контактирующими поверхностями. Изобретение обеспечивает упрощение автомобильной энергетической установки, а также повышение ее топливной экономичности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх