КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1996 года по МПК F01K23/10 F02G5/00 

Изобретение относится к машиностроению.

Известен двигатель транспортного средства, снабженный органами управления, содержащий двигатель внутреннего сгорания и установленный на его выпускном канале испаритель, паровая полость которого подключена через паровой канал к паровой машине, конденсатору и отсасывающему органу, а вал паровой поршневой машины подсоединен к потребителю [1]
Работа двигателя на транспортных средствах недостаточно эффективна в связи с затруднениями совмещения разных частот вращения расширительных машин.

Цель изобретения повышение эффективности двигателя.

Цель достигается путем расширения пара в поршневой паровой машине и передачи полученной работы непосредственно на нагрузочные элементы.

На фиг. 1 изображен двигатель при его использовании на автомобиле; на фиг. 2 поршневая машина; на фиг.3 кулачок распредвала поршневой машины; на фиг.4 кулачок с фиксатором, вид сверху.

Комбинированный двигатель содержит поршневой двигатель 1 внутреннего сгорания с впускным 2 и выпускным 3 каналами, валом 4, подключенным через коробку 5 изменения передач, карданный вал 6, дифференциал 7, полуоси 8 к колесам 9 автомобиля. Испаритель 10 на канале 3, подключенный водяной полостью к насосу 11, а паровой -к накопителю 12 и впускному каналу 13 паровой машины 14, вал 15 которой постоянно подключается (без каких-либо отключающих приспособлений) к колесам 9 после коробки передач 5 (либо в промежутке между элементами 5, 7, либо между 7, 9), при этом вал 15 может быть совмещен с элементами 6, 8.

Поршневая машина 14 содержит цилиндр 16 с поршнем 17, подключенным шатуном 18 к кривошипу 19, вала 15, впускные 20 и выпускные 21 клапаны, работающие от распредвала 22, связанного с валом 15. Распредвал 22 снабжается кулачками 23 (по числу клапанов) на подшипниках 24 с ограничителем 25 (жестко закрепленным на валу 22 сварным или резьбовым соединением). Кулачки 23 имеют канал 26, в котором располагается ограничитель 25, дающий возможность вращаться кулачку в пределах крайних зон 27 канала. В крайних положениях кулачок 23 дополнительно фиксируется фиксатором 28 (например, в виде подпружиненного шара, способного перемещаться в полости 29 ограничителя) с вводом его в полость 30 канала 26.

На канале 13 для обеспечения режима торможения автомобиля, устанавливают дроссельную заслонку 31, подключенную к педали тормоза 32.

При установке двигателей 14 на приводе каждого из двух колес 9 автомобиля, каждый из двигателей снабжают самостоятельными впускными каналами 13'. 13", а в месте соединения каналов между собой устанавливают заслонку 33 (способную перекрывать поочередно каждый из каналов), подключенную к рулевому управлению 34 автомобиля.

Выпускной канал цилиндра 16 может быть подключен через конденсатор 35 к пассивному соплу эжектора 36, активное сопло 38 которого запитано, например от выхлопного канала 3 двигателя 1.

Воздух (в) сжимают в турбокомпрессоре 37, образуют топливовоздушную смесь (в') которую впускают каналом 2 в двигатель 1 внутреннего сгорания, продукты сгорания расширяют и удаляют по каналу 3, дорасширяют в турбкомпрессоре 37, испаряют воду в испарителе 10, отработку (о) удаляют в атмосферу. Воду (к) нагнетают насосом 11 в испаритель 10, полученный пар накопляют в накопителе 12 и подают (п) в паровую машину. Вал 4 двигателя внутреннего сгорания передает работу вращения через элементы 5,6,7,14 к колесам 9, одновременно вращая вал 15 и распредвал 22 паровой машины 14, кулачки 23 в нужный момент времени открывают и закрывают клапаны 20, 21, обеспечивающие в цилиндре 16 операции "Впуск" и "Выпуск", при этом поршень 17 перемещается шатуном 18 одновременно с валом 15 за счет связи с кривошипом 19. Пар (п) впускают последовательно в верхнюю и нижнюю части цилиндра 16 через клапаны 20, где его расширяют и выпускают через клапаны 21 после полного расширения, отработавший пар конденсируют в конденсаторе 35 (за счет охлаждения последнего), неконденсируемые газы удаляют в атмосферу эжектором 36, активное сопло которого 38 запитывают от зоны (а) выпускного канала 3, расположенного перед турбокомпрессором 37.

Для обеспечения торможения автомобиля дроссельной заслонкой 31 по команде органа 32 перекрывают сечение канала 13, прекращают доступ пара в цилиндры 16 (сокращают или сводят к нулю) и поршневая машина обеспечивает торможение колес 9 в условиях недостатка пара и его принудительного расширения в цилиндре 16.

Коробка 5 передач автомобиля обеспечивает прямой и задний ход автомобиля, при этом элементы 6 9 вращаются в разные стороны. Нормальная работа клапанов 20, 21 в этих условиях обеспечивается кулачком 23 распредвала паровой машины с помощью ограничителя 23 и канала 26 с его крайними зонами 27. При вращении вала 22 кулачок 23 набегает на толкатель (на чертеже не показан) клапанов 20, 21, нагрузка, создаваемая толкателем на кулачок 23, обеспечивает поворот последнего вплоть до упора крайней зоны 27 в ограничитель 25, поворот кулачка 23 относительно вала прекращается, он воздействует на толкатель и открывает соответствующий клапан 20 или 21.

При включении коробкой 5 заднего хода валы 15,22 вращаются в обратную сторону, кулачок 23 поворачивается относительно ограничителя 25 на заданный угол, определяемый каналом 26 и его крайними зонами 27.

Например, впускной клапан открыт в течение 90^о поворота вала 15 и распредвала 22, так как они вращаются с одинаковой скоростью. В этих условиях свободный ход кулачка 23, определяемый длиной канала 26 и крайними зонами 27, составит 90^о.

Для фиксации элементов 25,23 между собой предусматривается фиксирующий орган, соединяющий эти элементы между собой в двух крайних положениях при упоре элемента 25 в 27, при этом фиксатор 28 вводится в полость 30. Затяжка пружины фиксатора определяется из расчета расфиксирования 25 с 23 сразу после начала давления выступающей части кулачка 23 на толкатели клапанов 20, 21.

В случае установки на автомобиле двух поршневых машин каждой для привода своего колеса можно обеспечить поворот автомобиля. Для этого каждую поршневую машину 14 запитывают самостоятельным впускным каналом 13', 13", на стыке каналов устанавливают заслонку 33, поворотом которой изменяют объем подачи пара в каналы. Так, при повороте заслонки 33 в сторону канала 13' площадь сечения последнего уменьшается, уменьшается соответственно подача пара по нему, в подключенном к этому каналу цилиндре возникает тормозящий момент, что вызывает поворот автомобиля в сторону колеса торможения.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность использования топлива автомобиля, упростить системы поворота и торможения автомобиля.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: комбинированный двигатель транспортного средства с органами управления содержит двигатель внутреннего сгорания и установленный на его выпускном канале испаритель, паровая полость при помощи парового канала подсоединена к паровой поршневой машине, конденсатору и отсасывающему органу, причем паровая машина снабжена кулачками с ограничителями, установленными на валу с помощью подшипников. Имеется дополнительная паровая машина с разветвленным паровым каналом. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, снабженный органами управления, содержащий двигатель внутреннего сгорания и установленный на его выпускном канале испаритель, паровая полость которого подключена через паровой канал к паровой поршневой машине, конденсатору и отсасывающему органу, а вал паровой поршневой машины подсоединен к потребителю, отличающийся тем, что паровая машина снабжена кулачками с ограничителями, установленными при помощи подшипников на ее валу. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными паровой машиной и заслонкой, паровой канал выполнен разветвленным, каждая ветвь которого подсоединена к соответствующей паровой машине, а в зоне разветвления установлена дополнительная заслонка, связанная с органами управления.