Комбинированная силовая установка Советский патент 1986 года по МПК F02B37/00 F02B39/00 

2. Установка по п,1, отличающаяся тем, что она снабжена ракуумным насосом с входным патрубком, отсечным клапаном и органами перекрытия, причем вакуумный насос установлен на валу турбокомпрессора,

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестрое- нию, и в частности к устройству двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом и с электромеханическим приводом.

Цель изобретения - повышение эффективности силовой установки путем обеспечения работы двигателя на наиболее экономичных режимах.

На чертеже приведена схема предлагаемой комбинированной силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, снабжен ный коленчатым валом 2, впускным коллектором 3 и газовыпускной магистралью 4, турбокомпрессор 5 с воздухо- впускным отверстием 6 компрессора 7 и газовыхлопным отверстием 8 турбины 9, маховик 10 с внутренней полостью (не показана), коробку 11 перемены передач и электрогенератор 12. Турбокомпрессор 5 подсоединен к впускному коллектору 3 и газовыпускной магистрали 4 двигателя 1.

Маховик 10 установлен на валу 13 турбокомпрессора 5 и подключен через муфту 14 сцепления и кинематическую передачу 15 к валу 2 двигателя 1. Коробка 11 перемены передач подсоединена к электродвигателю 16 и через муфту 17 сцепления потребителя нагрузки к низкооборотному валу 18 кинематической передачи 15. Электрогенератор 12 установлен на валу 13 турбокомпрессора 5 и подключен через электрическую связь 19 к электродвигателю 16. Установка снабжена также дополнительной муфтой 20, блоком 21 управления и планетарным редуктором 22. Дополнительная муфта 20 установлена между коленчатым валом 2 дви

229395

входной патрубок насоса подсоединен к внутренней полости маховика н через отсечной клапан к воздуховпуск- ному и газовьгхлопному отверстиям турбокомпрессора и органы перекрьгтий установлены в последних.

110

15

:го

2

гателя и низкооборотным валом 18 кинематической передачи 15. блок 21 управления установлен в электрической связи 19 электрогенератора 12 с электродвигателем 16. Коробка 11 перемены передач подсоединена к низко- оборотному валу 18 кинематической передачи 15 через первый входной вал 23 планетарного редуктора 22, а к электродвигателю 16 через второй входной вал 24 редуктора 22.

Установка снабжена вакуумным насосом 25 с входным патрубком 26, отсечным клапаном 27 и органами 28 и 29 перекрытия. Вакуумный насос 25 установлен на валу 13 турбокомпрессора 5, входной патрубок 26 насоса 25 подсоединен к внутренней полости маховика 10 и через отсечной клапан 27 к воздуховпускному 6 и газовыхлопному 8 отверстиям турбокомпрессора 5, а органы 28 и 29 перекрытия установлены в последних.

Комбинированная силовая установка f5 работает следующим образом.

В исходном состоянии перед запуском двигателя 1 вал маховика 10 вращается со скоростью (,„ , ivr/фты 14, 17 и 20 выключены, органы 28 и 29 30 перекрытия в закрытом состоянии, а клапан 27 - в открытом.

Для запуска двигателя 1 внутрен- )Него сгорания включаются муфть 14 и 20, закрывается клапан 27 входного 1патрубка 26 вакуумного насоса 25 и открываются органы 28 и 29 перекрытия соответственно воздуховпускного отверстия 6 компрессора 7 и газовых- лопного отверстия 8 турбины 9. Энергия маховика 10 приводит во вращение коленчатый вал 2 двигателя 1 и соответствующие вспомогател1 ные системы, в том числе и вал 13 турбокомпрессора 5. Питание электроэнергией систем

40

двигателя 1 осуществляется от электрогенератора 12 (например, системы искрообразования), Двигатель 1 начинает работать при скорости вращения его вала 2, равной и) /п (где п - передаточное число кинематической передачи 15).

При работе двигателя без нагрузки (потребитель энергии отключен) муфта 17 отключена, муфты 14 и 20 включенЕ), органы 28 и 29 перекрытия открыты, а отсечной клапан 27 закрыт В это время в цилиндры двигателя 1 топливо и воздух подаются в оптималь ном соотношении. Отработавшие газы и двигателя поступают в выпускную магистраль Див турбину 9 турбокомпрессора 5, которая вращает компрессо 7 и маховик 10. Компрессор 7 подает через впускной коллектор 3 в цилинд- ры двигателя 1 наддувочнЕ ш возцу . Маховик накапливает энергию, передаваемую турбиной 9 и через кинематическую передачу 15 коленчатым валом 2 двигателя 1. Работа двигателя 1 без нагрузки осуществляется до тех пор, пока скорость вращения его вала 2 не достигнет величины (. По достижении этой скорости прекращается подача топлива в цилиндры дви- гателя 1, закрываются органы 28 и 29 перекрытия, отключаются муфты 14 и

20и открывается клапан 27.

. Работа установки на внешнюю наг- грузку может осуществляться длительное время практически независимо от того, работает двигатель 1 или нет. Условием передачи мощности на внешнюю нагрузку является включение муфты 14 и соответствующая работа блока

21управления. Требуемый диапазон скоростей вращения выходного вала коробки 11 перемены передач обеспечивается при изменении скорости вращения маховика 10 от минимальной до максимальной oJ, за счет дискретного изменения передаточного отношения в коробке 11 передач и изменения скорости вращения cJ,, электродвигателя

16 в соответствии с выражением

,. -1 uJ., - J .

л м /п,

где ujj, - требуемое по условию движения транспортного средства (на котором установлена комбинированная си- ловая установка) значение скорости вращения выходного вала планетарного редуктора 22.

5 10 . t5 20 25 JQ

с

Q

5

5

0

Следует отметить, что по цени: электрогенератор 12 - электрическая связь 19 - блок 21 управления - электродвигатель 16 проходит небольшая часть мощности силовой установки. Эта доля мощности в большей степени за висит от конструкции планетарного редуктора (диаметров шестерен первого и второго входных валов 23 и 24) и коробки 11 перемены передач и, в частности, от соотношения скоростей вращения шестерни первого входного вала 23 планетарного редуктора 22, связанного с шестерней низкооборотного вала 18 кинематической передачи 15, и выходного вала редуктора 22. Наименьшее соотношение мощностей электродвигателя 16 и выходного вала планетарного редуктора 22 достигается в случае работы электродвигателя 16 в режиме электрогенератора 12. Таким образом, электродвигатель 16 и электрогенератор 12 должны быть обращаемыми.

В режиме малых скоростей транспортного средства силовая установ- |ка обеспечивает электрический привод без использования планетарного редуктора 22. В этом электродвигатель 16 соединяется с коробкой 11 передач, а муфты 14 и 17 сцепления выключены. Такое решение позволяет упростить коробку 11 передач за счет исключения шестерен заднего хода. Включение заднего хода обеспечивается реверсом электродвигателя 16.

Для обеспечения минимальных потерь энергии маховика 10 из его внутренней полости откачивается воздух. В режиме отключения двигателя 1 из полостей турбины 9 и компрессора 7 также откачивается воздух с помощью вакуумного насоса 25, установленного на валу 13 турбокомпрессора 5. При этом открьша- ется отсечной клапан 27 и закрываются органы 28 и 29 перекрытия воздухо- впускного 6 и газовьгхлопного 7 отверстий турбокомпрессора 5. При работе двигателя 1 органы 28 и 29 открьшают- ся, а клапан 27 закрывается. Отсос воздуха из внутренней полости маховика 10 продолжается.

Таким образом, комбинированная силовая установка обладает улучшенной тяговой характеристикой и возможностью работы в наиболее экономичных режимах за счет рекуперации энергии

S12293956

в маховике и обеспечения ее передачи полнительную муфту 20 и блок 21 уп- через планетарный редуктор 22, до- равления электрической связи 19.