СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК F02B29/04 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, эксплуатируемым на транспортных средствах, преимущественно на тепловозах.

Известна турбинная система загрузки для двигателя внутреннего сгорания, содержащая двигатель внутреннего сгорания, соединенный выхлопным и всасывающим трубопроводами с турбокомпрессором, воздушный компрессор, приводимый в движение двигателем и соединенный питательными трубопроводами с всасывающим трубопроводом турбокомпрессора и тормозной системой [1] .

Недостатком системы является ухудшение эксплуатационных условий при изменяющихся в течение года температурах всасываемого воздушным компрессором атмосферного воздуха.

Известна силовая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, охладитель наддувочного воздуха и контур циркуляции охлаждающего агента, состоящий из испарителя, расширителя и холодильника, причем расширитель установлен в выпускной магистрали [2] .

Недостатком установки является ухудшение условий эксплуатации при изменяющихся погодно-климатических воздействиях вследствие поступления всасываемого воздуха различной температуры как во впускной воздухопровод двигателя внутреннего сгорания, так и в компрессор тормозной системы.

Целью изобретения является повышение эффективности силовой установки транспортного средства.

Указанная цель достигается тем, что силовая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, снабженный всасывающим и выхлопным патрубками и сообщенный с впускным и выпускным коллекторами двигателя, охладитель наддувочного воздуха с горячей и холодной полостями и контур циркуляции охлаждающего агента, включающий последовательно установленные испаритель, расширитель и холодильник, причем испаритель выполнен в виде холодной полости охладителя наддувочного воздуха, а расширитель подключен к выхлопному патрубку турбокомпрессора, снабжена компрессором тормозной системы и дополнительным турбокомпрессором с всасывающим патрубком, в расширителе установлен обратный клапан, испаритель снабжен дросселем, компрессор тормозной системы снабжен входным патрубком и выполнен с приводом от двигателя, а охладитель наддувочного воздуха подключен горячей полостью к всасывающим патрубкам турбокомпрессоров и сообщен с входным патрубком компрессора тормозной системы.

На чертеже представлена принципиальная схема силовой установки транспортного средства.

Установка состоит из двигателя внутреннего сгорания 1, сообщенного выпускным и впускным коллекторами с турбокомпрессорами 2 и 3, каждый из которых имеет всасывающий 4 и 5 и выхлопной 6 и 7 патрубки, компрессора 8 тормозной системы с входным патрубком 9, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания 1 и соединенного с питательной магистралью 10, охладителя 11, испарителя 12 с дросселем 13 и расширителя 14 с обратным клапаном 15, последовательно соединенных между собой трубопроводом 16 с регулируемым вентилем 17, при этом испаритель 12 соединен с всасывающими патрубками 4 и 5 воздухопроводами 18 и 19, а с входным патрубком 9 компрессора 8 воздухопроводом 20.

Силовая установка транспортного средства работает следующим образом. При отклонении в сторону увеличения задаваемой условиями эксплуатации температуры всасываемого турбокомпрессорами 2 и 3 и компрессором 8 тормозной системы воздуха включается регулирующим вентилем 17 технологическая схема его охлаждения. В результате обеспечивается возможность циркуляции хладагента в виде легкокипящей жидкости, например фреона или аммиака, по теплообменным аппаратам: охладитель 11, испаритель 12 с дросселем 13 и расширитель 14 с обратным клапаном 15, последовательно соединенным между собой трубопроводом 16 с регулируемым вентилем 17.

В процессе работы двигателя внутреннего сгорания 1 выхлопные газы из турбокомпрессоров 2 и 3 по выхлопным патрубкам 6 и 7 поступают в расширитель 14, где передают часть тепла влажным парам хладагента. В результате теплообмена (известно, что температура отработанных газов после их расширения в турбокомпрессоре достигает 400^оС) в расширителе хладагент превращается в перегретый пар, т. е. осуществляется процесс его интенсивного расширения в данном теплообменном аппарате. Перегретый пар хладагента с возросшим давлением поступает в охладитель 11 (обратный клапан 15 предотвращает поступление перегретого пара хладагента в испаритель 12), где охлаждается при постоянном давлении под воздействием теплообмена с атмосферным воздухом. Охлаждение паров хладагента в охладителе 11 происходит до образования конденсата. Затем полученный конденсат проходит через регулируемый вентиль 17 и дроссель 13, в котором дросселируется, что сопровождается понижением температуры и давления. Из дросселя 13 легкокипящая жидкость (конденсат) хладагента с низкой температурой поступает в испаритель 12, где испаряется. Так как испаритель 12 соединен с воздухоприводами 18 и 19 и патрубком 9, то атмосферный воздух в результате отбора тепла процесса испарения хладагента снижает свою температуру до оптимально задаваемых значений по условиям эксплуатации силовой установки транспортного средства при изменяющихся погодно-климатических воздействиях. Известно, что поступление охлажденного (до оптимальных значений) воздуха в цилиндры двигателя внутреннего сгорания повышает эффективность рабочего процесса.

Снижение температуры всасываемого воздуха компрессором тормозной системы повышает экономичность силовой установки транспортного средства в целом, т. к. наблюдается уменьшение отбираемой от двигателя внутреннего сгорания мощности для работы компрессора по выработке сжатого воздуха заданного объема в связи с тем, что понижение температуры всасываемого воздуха только на 1^оС повышает производительность компрессора на 0,3% . Кроме того, подача во всасывающие патрубки турбокомпрессоров атмосферного воздуха постоянных температуры и плотности приводит к работе лопаток турбины с постоянным давлением. Известно, что при изменяющихся погодно-климатических воздействиях атмосферного воздуха наблюдаются колебания давления, в результате возникают вынужденные колебания лопаток турбины, что может привести к их разрушению.

Наличие расширителя 14 в цепи циркуляции хладагента обеспечивает его движение по трубопроводу 16 и тепловым аппаратам 11, 12 и 13, т. к. расширитель 14 выполняет функции движущей силы. Наличие расширителя на выходе газа из турбокомпрессоров приводит к необходимости преодоления незначительного дополнительного гидравлического сопротивления (использование в качестве расширителя 14, например, пластинчатого теплообменного аппарата с более низким гидравлическим сопротивлением по сравнению с известными теплообменными аппаратами), однако улучшение процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания компенсирует в большей степени отрицательное влияние повышения противодавления на выходе из турбины. (56) 1. Патент США N 4481773, кл. F 02 B 37/00, опублик. 1984.

2. Авторское свидетельство СССР N 1312204, кл F 02 B 29/04, 1985.

Сущность изобретения: силовая установка транспортного средства состоит из двигателя внутреннего сгорания 1, сообщенного выпускным и впускным коллекторами с турбокомпрессорами 2 и 3, каждый из которых имеет всасывающий 4 и 5 и выхлопной 6 и 7 патрубки, компрессора 8 тормозной системы с входным патрубком 9, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания 1 и соединенного с питательной магистралью 10, охладителя 11, испарителя 12 с дросселем 13 и расширителя 14 с обратным клапаном 15, последовательно соединенных между собой трубопроводом 16 с регулируемым вентилем 17, при этом испаритель 12 соединен с всасывающими патрубками 4 и 5 воздухопроводами 18 и 19, а с входным патрубком 9 компрессора 8 воздухопроводом 20. 1 ил.

СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащая двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, снабженный всасывающим и выхлопным патрубками и сообщенный с впускным и выпускным коллекторами двигателя, охладитель наддувочного воздуха с горячей и холодной полостями и контур циркуляции охлаждающего агента, включающий последовательно установленные испаритель, расширитель и холодильник, причем испаритель выполнен в виде холодной полости охладителя наддувочного воздуха, а расширитель подключен к выхлопному патрубку турбокомпрессора, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, она снабжена компрессором тормозной системы и дополнительным турбокомпрессором с всасывающим патрубком, в расширителе установлен обратный клапан, испаритель снабжен дросселем, компрессор тормозной системы снабжены входным патрубком и выполнен с приводом от двигателя, а охладитель наддувочного воздуха подключен горячей полостью к всасывающим патрубкам турбокомпрессоров и сообщен с входным патрубком компрессора тормозной системы.