ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2004 года по МПК B60K15/10 B60P3/20 

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения горючей газовой смеси из жидкости с последующим сжиганием в двигателе внутреннего сгорания, а также для привода устройств микроклимата транспортного средства, например рефрижератора.

Известна энергетическая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с карбюратором, который через управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, сообщен с электролизером, электромагнитный тормоз-замедлитель, подключенный к электролизеру посредством переключателя режимов, который управляется педалью тормоза. Установка содержит также дополнительный источник питания электролизера, выполненный в виде преобразователей энергии механических колебаний и вибраций в электрическую энергию, которые размещены на колеблющихся и вибрирующих частях транспортного средства, выпрямители со сглаживающими фильтрами, включенными на выходе преобразователей, и сумматор, выходы которого соединены с выходами выпрямителей, а выход - с электролизером [1].

Основным недостатком такой энергетической установки является то, что она не может работать при движении транспортного средства по ровной трассе, когда отсутствуют механические колебания его вибрирующих частей.

Известно, что при движении автотранспортного средства с постоянной скоростью эффективная мощность двигателя затрачивается как на преодоление дорожного сопротивления, так и на преодоление сопротивления воздушной среды [2, стр.49]:

N_e=N_д+N_в,

где N_в - эффективная мощность двигателя, кВт;

N_д - мощность, затрачиваемая на преодоление дорожного сопротивления, кВт;

N_e - мощность, кВт, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушной среды, определяется по формуле

где Р_в - сила сопротивления воздушной среды, кН;

к_в - коэффициент обтекаемости:

ρ_в - плотность воздушной среды, кг/м³;

С_х - коэффициент аэродинамического сопротивления;

F_л - площадь Миделя (лобового сопротивления), м²;

V - скорость движения транспортного средства, м/с.

Из формулы (1) видно, что чем больше скорость движения автотранспортного средства, тем больше сопротивление воздушной среды. Эта зависимость нелинейная и близка к экспоненциальной зависимости.

Определим мощность, затрачиваемую транспортным средством на преодоление сопротивления воздушной среды при скорости движения транспортного средства 80 км/ч в безветренную погоду по горизонтальному участку дороги по формуле (1), подставив в выражение следующие значения:

- площадь лобового сопротивления над кабиной, F_л=2,48·1,1=2,728 м²;

- коэффициент аэродинамического сопротивления, С_х=1,11 [4, стр.49, таб. № 2];

- плотность воздушной среды (при t°=15°С, В_о=760 мм рт. ст.), ρ=1,29 кг/м³ [3, стр.456, таб. № 1];

- скорость движения транспортного средства, V=22,22 м/с;

получим

.

Определим мощность ветроколес, подставляя в формулу (1) следующие выражения:

- площадь ветроколес (2 ветроколеса радиусом r=0,5 м), F_ВК=2πr²=2·3,14·0,5²=1,57 м²;

- коэффициент полезного действия, η=0,467 [4, стр.122], получим

Цель изобретения - расширение возможностей энергетической установки, уменьшение расхода энергоресурсов (топлива) за счет использования энергии аэродинамического сопротивления кузова при движении транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что энергетическая установка транспортного средства снабжена дополнительным источником энергии, преобразующим энергию аэродинамического торможения транспортного средства в механическую и электрическую энергии.

На фиг.1 представлена принципиальная схема энергетической установки транспортного средства.

Энергетическая ветросиловая установка транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания 1 с карбюратором 2, который через управляемый клапан 3 связанного с педалью 4 привода дросселя карбюратора 2 сообщен с электролизером 5. Электромагнитный тормоз-замедлитель 6 подключен к электролизеру 5 посредством переключателя режимов 7, который управляется педалью тормоза 8. Дополнительный источник питания электролизера 5 выполнен в виде преобразователей 9-13 энергии механических колебаний. Выпрямители 14-18 со сглаживающими фильтрами включены на выходе преобразователей 9-13. Входы сумматора 19 соединены с выходами выпрямителей 14-18 и генератора 22, соединенного с валом ветроколеса 21, а выход - с электролизером 5. Кроме электролизера 5 карбюратор 2 соединяется также с основным топливным баком 20 с помощью топливопровода.

Энергетическая установка работает следующим образом. Перед движением транспортного средства электролизер 5 заправляют электролитом, а топливный бак 20 - горючим. Напряжение на электролизер 5 не подается, так как электромагнитный тормоз-замедлитель 6 отключен, а выходное напряжение сумматора 19 равно нулю.

При запуске двигателя и движении транспортного средства в местах установки преобразователей 9-13 возникают механические колебания и вибрации, поэтому на выходе каждого из них возникает электрическое напряжение, которое выпрямляется и сглаживается выпрямителем и фильтром соответствующего преобразователя. В свою очередь, поток набегающего воздуха вращает вал ветроколес 21 и соответственно генератора 22, вырабатывающего электроэнергию. Выпрямленные и сглаженные напряжения суммируются сумматором 19 и подаются на электролизер 5. Это приводит к возникновению электрического тока через электролизер 5 и бурному выделению кислородно-водородной горючей смеси, которая накапливается в корпусе электролизера 5, так как управляемый клапан 3 закрыт. В режиме ускорения транспортного средства, когда водитель нажимает педаль 4 управления дроссельной заслонкой карбюратора 2, открывается клапан 3 и горючая смесь основного топлива снабжается кислородно-водородными добавками, которые активизируют процесс горения основного топлива, сокращают его расход и снижают токсичность выхлопных газов. При нажатии на педаль 8 тормоза (на участке торможения) процесс выделения в электролизере 5 горючей смеси возрастает, так как в этом случае на электролизер наряду с напряжением дополнительного источника питания подается напряжения с выхода электромагнитного тормоза-замедлителя. В свою очередь, на ровных участках дороги преобразователи 9-13 не будут работать, а электроэнергия от ветроколеса тем будет больше, чем выше будет относительная скорость воздушного потока.

На фиг.2 представлена принципиальная схема энергетической установки транспортного средства (автопоезда-рефрижератора).

Энергетическая установка, изображенная на фиг.2, отличается от энергетической установки, изображенной на фиг.1, тем, что имеется дополнительный бензиновый двигатель 23, который соединен через редуктор-переключатель 24 с разгонной муфтой, с компрессором 25 холодильного агрегата, соединенного муфтой редуктора-переключателя 24 со шкивом с электромагнитной муфтой 26 ветроколес 21, а шкив ветроколес 21 жестко соединен с валом электрического генератора 22 и валом тахогенератора 27, также в кабине водителя имеется пульт управления 28, который соединен выходами с дополнительным двигателем внутреннего сгорания 23, редуктором-переключателем 24 и электромагнитной муфтой 26 шкива ветроколес 21, а входами - с термореле компрессора 25 холодильной установки и тахогенератора 27.

Энергетическая установка автопоезда-рефрижератора в общем случае работает также, как и энергетическая установка, изображенная на фиг.1. Отличие составляет то, что климат внутри кабины водителя и температурный режим в рефрижераторе поддерживает дополнительный двигатель внутреннего сгорания 23.

При движении транспортного средства водитель имеет возможность наблюдать частоту вращения шкива ветроколес 21 посредством тахогенератора 27. При достижении определенного значения частоты вращения шкива ветроколес 21, соответствующего равенству мощностей ветроколес 21 и дополнительного двигателя внутреннего сгорания 23, разгонная муфта редуктора-переключателя 24 соединит шкив ветроколес 21 с компрессором 25 холодильного агрегата. С этого момента вся электроэнергия от ветроколес 21 расходуется на поддерживание температурного режима в рефрижераторе и внутри кабины водителя, т.к. дополнительный двигатель 23 отключен. В дополнение, переключение между дополнительным двигателем 23 и ветроколесами 21 может происходить принудительно посредством пульта управления 28. Если мощность ветроколес 21 будет больше мощности дополнительного двигателя 23, то "запас" будет расходоваться на создание кислородно-водородной смеси.

Источники информации

1. А.с. 1088959, МПК В 60 К 15/10. Энергетическая установка транспортного средства.

2. В.И. Копотилов. Автомобили: теоретические основы. Учебное пособие для вузов. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999.

3. X. Кухлинг. Справочник по физике.

4. Е.М. Фатеев. Ветродвигатели и ветроустановки, ОГИЗ-Сельхозгиз. - М., 1948.

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения горючей газовой смеси из жидкости с последующим сжиганием в двигателе внутреннего сгорания, а также для привода устройств микроклимата транспортного средства, например рефрижератора. Энергетическая ветросиловая установка транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания с карбюратором, который через управляемый клапан связанного с педалью привода дросселя карбюратора сообщен с электролизером. Электромагнитный тормоз-замедлитель подключен к электролизеру посредством переключателя режимов, который управляется педалью тормоза. Дополнительный источник питания электролизера выполнен в виде преобразователей энергии механических колебаний. Выпрямители с улаживающими фильтрами включены на выходе преобразователей. Входы сумматора соединены с выходами выпрямителей и генератора, соединенного с валом ветроколеса, а выход - с электролизером. Кроме электролизера карбюратор соединяется также с основным топливным баком с помощью топливопровода. Энергетическая установка имеет дополнительный двигатель внутреннего сгорания, который соединен через редуктор-переключатель с разгонной муфтой с компрессором холодильного агрегата, соединенного муфтой редуктора-переключателя с электромагнитной муфтой шкива ветроколес, а шкив ветроколес жестко соединен с валом электрического генератора и валом тахогенератора. В кабине водителя имеется пульт управления, который соединен выходами с дополнительным двигателем внутреннего сгорания, редуктором-переключателем и электромагнитной муфтой шкива ветроколес, а входами - с термореле компрессора холодильной установки и тахогенератора. Технический результат - расширение возможностей энергетической установки, уменьшение расхода энергоресурсов за счет использования энергии аэродинамического сопротивления кузова при движении транспортного средства. 2 ил.

Энергетическая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания с карбюратором, который через управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, сообщен с электролизером, электромагнитный тормоз-замедлитель, подключенный к электролизеру посредством переключателя режимов, который управляется педалью тормоза, дополнительный источник питания электролизера, выполненный в виде преобразователей энергии механических колебаний, сумматор, входы которого соединены с выходами выпрямителей, а выход - с электролизером, и дополнительный двигатель внутреннего сгорания для создания и поддержания температурного режима, отличающаяся тем, что дополнительный двигатель внутреннего сгорания соединен через редуктор-переключатель с разгонной муфтой с компрессором холодильного агрегата, соединенного муфтой редуктора-переключателя со шкивом с электромагнитной муфтой ветроколес, а шкив ветроколес жестко соединен с валом электрического генератора и валом тахогенератора, также в кабине водителя имеется пульт управления, который соединен выходами с дополнительным двигателем внутреннего сгорания, редуктором-переключателем и электромагнитной муфтой шкива ветроколес, а входами - с термореле компрессора холодильной установки и тахогенератора.