СИЛОВАЯ УСТАНОВКА АВТОМОБИЛЯ Российский патент 1998 года по МПК F02G3/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при создании экономичного автомобиля.

Известна силовая установка автомобиля, содержащая двигатель внутреннего сгорания, коробку передач, сцепление, карданный вал, дифференциал [1].

Недостатком известной конструкции является ее сложность, обусловленная большим количеством передаточных механизмов, служащих для получения необходимых характеристик.

Задача, решаемая настоящим изобретением, - упрощение конструкции, повышение экономичности и экологической чистоты.

Поставленная цель достигается тем, что в силовой установке автомобиля, содержащей двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию, органы регулирования мощности, дополнительно введен реактор, выполненный в виде сосуда высокого давления, внутри которого размещен теплообменник, причем реактор с помощью патрубка соединен с выпускным коллектором двигателя и снабжен форсункой для впрыска воды, выходной патрубок реактора через дроссель соединен с четырьмя газовыми турбинами, каждая из которых снабжена редуктором и соединена с помощью карданного вала с одним из колес.

На чертеже представлена схема установки. На выходном валу двигателя 1 внутреннего сгорания установлен воздушный насос 2 турбонаддува и водяной насос 3. Выпускной коллектор 4 двигателя 1 внутреннего сгорания соединен с реактором 5, внутри которого установлен теплообменник 6. Реактор 5 снабжен форсункой 7 для впрыска воды, соединенный через вентиль 8 с водяным насосом 3. Карбюратор 9 соединен с воздушным насосом 2 турбонаддува. Вход водяного насоса 3 соединен с водяным баком 10. Выход реактора 5 через дроссель 11 соединен трубопроводом 12 с газовыми турбинами 13, оси которых соединены с колесами 14. Управление мощностью установки производится с помощью педали акселератора 15, соединенной с дросселем 11, вентилем 8 и карбюратором 9.

Установка работает следующим образом. Двигатель 1 закачивает в реактор 5 выхлопные газы. Одновременно в реактор 5 подается вода из бака 10 через насос 3, вентиль 8 и форсунку 7. В теплообменнике 6 вода под действием тепла выхлопных газов превращается в пар. Парогазовая смесь через дроссель 11 подается на газовые турбины 13, соединенные с колесами 14. Для увеличения удельной мощности двигателя 1 используется турбонаддув с помощью воздушного насоса 2, соединенного с карбюратором 9.

Известно, что с выхлопными газами двигатель внутреннего сгорания выбрасывает вдвое больше тепловой энергии, чем используется ее для вращения коленчатого вала. Предлагаемая схема использования тепловой энергии сгоревшего топлива позволяет утилизировать до 70% тепла, а использование воды для получения парогазовой смеси ведет к повышению экономичности двигателя в 2 раза. Выхлопные газы двигателя 1 через выпускной коллектор 4 подаются в реактор 5 с температурой 500^oC и давлением 10 атмосфер. В теплообменнике 6, выполненном в виде пакета керамических черенков, происходит контакт воды и водяного пара с выхлопными газами. При этом температура внутри реактора 5 снижается до 200-240^oC, а давление повышается до 18 - 20 атмосфер. Парогазовая смесь через дроссель 11 подается одновременно на все четыре турбины 13, выполненные в виде лопастей расширительной машины, развивающей при 15000 об/мин мощность в 20 кВт.

По сравнению с известными схемами преобразования тепловой энергии сгоревшего топлива в механическую энергию предлагаемая установка обладает следующими преимуществами:
- повышенным термическим КПД, обусловленным более полной утилизацией тепла путем рекуперации выхлопных газов;
- конструктивной простотой, связанной с отсутствием необходимости в многочисленных передатчиках - коробки передач, раздаточной коробки, карданного вала, дифференциала, сцепления;
- надежностью трансмиссии (при выходе из строя одной, двух и даже трех турбин движение можно продолжать на оставшихся);
- упрощением процесса управления автомобилем (для этого используются всего две педали - акселератора и тормоза), что повышает безопасность автомобилевождения.

Сущность: трансмиссия снабжена реактором, выполненным в виде сосуда высокого давления, внутри которого размещен теплообменник. Реактор снабжен форсункой для впрыска воды, соединенной через вентиль с водяным насосом. Выход реактора соединен трубопроводом с газовыми турбинами, оси которых соединены с колесами. 1 ил.

Силовая установка автомобиля, содержащая двигатель внутреннего сгорания, трансмиссию с органами регулирования мощности, отличающаяся тем, что трансмиссия содержит реактор, выполненный в виде сосуда высокого давления, внутри которого размещен теплообменник, причем реактор с помощью патрубка соединен с выпускным коллектором двигателя и снабжен форсункой для впрыска воды, выходной патрубок реактора через дроссель соединен с четырьмя газовыми турбинами, каждая из которых снабжена редуктором и соединена с помощью карданного вала с одним из колес.