Силовая установка

 

Союз Советсник

Соцнапнстнчесник

Рескубпин

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii907279 (6! ) Дополнительное к авт, саид-ау (22)Заявлено 10.06,80 (2!) 2937668/25-06 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23 02 82 Бюллетень М7

Дата опубликования описания 23 02 82 (51) М. Кл.

F 01 К 23/!4

Государстмннь и комитет

СССР ва делам нэабретеннй н открытнй (53) УДК 621.499 (088,8) с

С. С. Наумов, Е. В. Латров, А. И. Яковлев и Н. С. Мамулова (72) Авторы изобретения

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский автомобильный и автомоторный-институт

НАМИ и Ленинградский технологический институт им,Ленсовета (7!) Заявители (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к силовым установкам транспортных средств, использующих энергию теплового двигателя и химического источника.

Известны силовые установки, содерS жащие тепловой двигатель, систему питания теплового двигателя и электродвигатель, подключенный к химическому источнику электрического тока. !

О

В таких силовых установках приводной двухконцевой вал электродвигателя одним концом через сцепление, карданный вал и дифференциал соединен

15 с ведущими колесами транспортного средства, а другим концом через сцепления — с коленчатым валом теплового двигателя. Такая силовая установка может приводить транспорное средство в движение тремя способами: а) при разъединенной муфте сцепления между тепловым двигателем и электродвигателем и соединенной муфте сцепления между электродвигателем, и через карданный вал с остальными элемеитами трансмиссии, когда транспортное средство приводит в движение только электродвигатель. питаемый от электрохимического источника тока; б) с включенными обеими муфтами сцепления,в этом случае тепловой двигатель приводит в дв г<ение транспортное средство. а электродвигатель работает как вспомогательный двигатель или как генератор для зарядки электрохимического источника тока, например аккумуляторной атареи; в) с включенной муфтой сцепления между тепловым и электрическим двигателями и выключенной второй муфтой, в этом случае транспортное средство неподвижно, а электродвигатель работает как генератор для зарядки аккумуляторной батареи.

Комбинированная силовая установка такого типа, обеспечивающая большой крутящий момент, позволяет об3 90727 ходиться без коробки переда:,. Начало двкженкя и двкжение транспортного средства на низких скоростях обеспечивается только зя счет электродвигателя. При повышении скорости двкженкя включяе.гся вторая муфта сцепления и тепловой двигатель непос-. редственно соединяется через вал электродвигателя с двигателем. Одновременно ат электродвигателя асущест- IO г вляется пуск теплового двигателя llJОднако известные силовые установки имеют невысокую энергоемкость химического источника тока и невысокий КПД, Кроме того, в известных

35 установках не принимаются никакие меры для снижения токсичности отработавших газов теплового двигателяа

Цель изобретения — повышение ко-2О эффкциента полезного действия и умень. шенке токсичности.

Указанная цель достигается тем, что источник электркческого тока выполнен в виде батареи водородовыделяющих элементов, содержащих газовую и жидкостную полости, первая из которых соединена с системой питания теплового двигателя через смеситель.

ЗО

На чертеже изображена схема предлагаемой силовой установки.

Силовая установка содержит тепловой двигатель 1, выходноч вал 2 которого может быть соединен через сцеп35 ление 3 с одним концом 4 вяла электродвигателя-генератора 5. .Другой конец 6 вала электродвигателя через сцепление 7, карданный вял 8 и дифференциал 9 соедкнен с движителем, Щ например с. ведущими колесами 1О транспортного средства. Электродвигатель через блок системы 11 регулиройания подключен к хкмическим источникам

12 и-13 электрического тока. Злектро45 химическим источником 12 тока служит батарея водородовыделяющих топливных элементов, в которых окислителем служит вада илк слабый раствор электролита, а анод выполнен из металла с электроотрицательным потен-

50 циалом. Аккумуляторная батарея 13 является допалнительнь|м резервным источником тока.

Тепловой двигатель 1 связан через карбюратор !4 и электромагнитный кла- 55 ,пан 15 с тапливопроводам 16 системы питания углеводородным топливом, и через газовый смеситель 17, электрра 4 мя нитный клапан 18, газовый редуктор 19 и фильтр-отстойник 2Π— с газовой полостью 21 электрсхимкческого источника тока 12, я нижняя часть

Фильтра-отстойника 2О соединена с его жидкостной полостью 22.

С блоком системы 11 регулирования связаны также устройства для управления сцеплениями 3 и 7 и электромагнитные клапаны 15 и 18.

Силовая установка работает следующим образом.

Начало движения транспортного средства с силовой установкой осуществляется за счет работы электродвигателя

5 при разомкнутом с помощью системы 1 регулирования сцеплении 3 и включенном сцеплении 7. Так же осуществляется движение и на малых скоростях. На данном этапе работы электродвигатель 5 силовой установки транспортного средства питается от электрохкмическаго источника 12 тока (при необходимости ва время пуска может подключаться аккумуляторная батарея 13). При этом в газовой полости

21 батареи водородовыделяющкх элементов !2 скапливается водород, являющийся газообразным отходом при работе данного типа электрохимического источника тока. При увеличении скорости движения блок системы 11 регулирования включает сцепление .3 к, таким образом, соединяет конец

4 вала электродвигателя 5 с выходным вялом 2 теплового двигателя 1, что обеспечивает запуск теплового двигателя.

Причем питание тепловога двигателя 1 на этих переходных режимах и при частичных нагрузках осуществляется карбюратором 14 и гязовым смесителем 17 таким образом, чтобы образовалась смесь с максимальным содержанием водорода, поступающего из объема 21 и минимальным содержанием углеводородного топлива из топливопровода 16 системы питания.

Далее в зависимости от вь1бранного режима движения транспортного средства силовой установке блоком системы 11 регулирования, карбюратором 14 и газовым смесителем 17 могут задаваться следующие режимы работы: а) Режим движения транспортного средства с какой-,,пиба пог.тоянной скоростью, обеспечиваемой работой силовой установки во всем диапазоне

907279

6 нагрузок. Нагрузка между электродвигателем 5 и тепловым двигателем 1 блоком системы ll регулирования с помощью карбюратора 14 и газового смесителя 17 распределяется таким обра5 зим, чтобы тепловой двигатель 1 работал в оптимальном для заданных частот вращения с точки зрения экономичности и токсичности нагрузочкам режиме, а электродвигатель 5 воспринк о мал на себя обеспечение транспортного средства недостающей для выбранного режима движения механической энергией, б} Режим движения транспорного средства с максимальными скоростями, с полной нагрузкой, при преодолении тяжелых участков пути и т.п., обеспечиваемой работой силовой установки с максимальной нагрузкой и при максимальных частотах вращения, Тепловой двигатель 1 и электродвигатель 5 работают на режимах максимальной мощности. Прк этом регулкрова- ние питания установки задается блоком системы 11 регулирования таким образом, чтобы карбюратором 14 образовывалась мощностная смесь, в составе которой должно преобладать углеводородное топливо из топливопровода 16. в) Режим начала движения транспортного средства осуществляется за счет работы теплового двигателя 1 и электродвигателя 5, включаемых при помощи системы 11 регулирования сцеплениями 3 и 7. На данном режиме работы электродвигатель 5 питается от электрохимического источника 12. При достижении транспортным средством определенной скорости, соответствующей максимальным оборотам теплового двигателя 1, сцепление 3 выключается и тепловой двигатель переходит в режим с холостого хода. Дальнейшее движение транспортного средства осуществляется за счет электроэнергии, вырабатываемой батареей водородовыделяющих элементов 12. При этом в газовой полости 21 батареи топливных эле50 ментов 12 скапливается водород. г) Переходные режимы движения должны, по возможности, полностью осуществляться за счет электродвигателя 5. И только необходимая дополнительная механическая энергия для движения обеспечивается за счет теплового двигателя I.

При этом питание теплового двигателя блоком системы 11 регулирования с помощью газового смесителя !7 г максимально возможном объеме обеспечивается водородом из полости 21. д) Режим движения, когда транспортное средство перемещается после разгона по инерции.

В этом cëó÷ae блоком системы 11 регулирования сцепление 3 отключается, а электродвигатель 5 переключается на работу в режиме генератора для зарядки аккумуляторной батареи 13, Наличие источника тока, состоящего кз батареи водородовыделяющих топливных элементов, газовая полость которых связана со смесителем системы питания двигателя, позволяет повысить КТЩ силовой установки транспортного средства и суммарньп процент использования первичной энергии, а также получить прямую экономию дефицитных углеводородных топлив нефтяного, газового и другого ископаемого происхождения за счет применения электропривода с топливными элементами 12, обладающими эффективным КГЩ до 70-807 (что обеспечивает повьппение КПД транспортного средства с 8-17Х до 307 и более)., и обеспечения теплового двкгателя 1 дополнительным топливом в виде водорода, являющегося газообразным отходом топливных элементов 12; добиться по" вьппенкя экологической чистоты газообразных отходов как теплового двигателя 1, так и химического источника

12 тока за счет снижения выделения углекислого газа в связи с частичным сжиганием вместо углеводородного топлива водорода и уменьшения токсичных составляющих отработавших газов (что также связано с применением в качестве топлива водорода) и за счет полной утилизации путем сжигания газообразных отходов химических источников 12 тока значительно снизить суммарный вес силовой установки за счет уменьшения веса теплового двигателя, исключение стартера и коробки перемены передач (так как двигатели 1 и 5 обеспечивают достаточно большой крутящий момент), уменьшение веса возимого запаса углеводородного топлива, использования в качестве химического источника тока батареи топливных элементов 12, обладающих удельной энергией более чем в 5 раз превышающей удельную энердвигателя через смеситель, нонками

Составитель В, 111и. ов

Техре,„ С. Мигунова Корректор Г. Огар

Редактор В. Изанова

Заказ 546/44 Тираж 537 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "г1атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гию совре-менных свинцовых ккуму. яторных батарей (100-150 Вт >/ê trpnтив 20-25 Вт ч/кг), 1аким образом, предлагае:.ая .иповая установка имеет преимущесз-на Kак перед силовыми JJ(ганонками IlpF.ä.:ëзHë÷åHíûìè для работы на водородных топливах при любых системах хранения водорода или его непосредственного получения на борту транспорт- 1б ного средства, так и перед известными комбинированными силовыми устаФормула изобретения

Силовая установка, содержащая тепловой двигатель, систему питания ге..лоного двигателя и электродвигатель, подключенный к химическому исго- нику электрического тока, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью поньппения коэффициента .-олезного дей ° ствия и уменьшения токсичности,. источник эпектрического тока выполнен виде батареи водородоныделяющих элементов, первая из которых соедиена с системой питания теплового

Источники информации., принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1390088, кл. В7Н, опублик. 1975.