Силовая установка Советский патент 1988 года по МПК F02B37/00 

(Л

со Од

Од Од Од СП

риг1

нератором 7 и органом включения в электрическую цепь подключен аккумулятор 9. На валу 2 двигателя установлен профилирующий кулачок Ш, который примыкает к подвижному контакту 16 органа включения. Ротор 13 выполнен в виде постоянных магнитов, а сердечник 18 электромагнита 14 выполнен подковообразным и его концы примыкают через зазор к постоянным магнитам ротора. При утилизации тепла вьклопных газов с помощью газовой турбины и электрогенератора и передаче полученной электроэнергии через электромагнит 14 к маховику в положениях, когда поршень 4 не доходит до верхней мертвой точки на 45° угла поворота коленчатого вала, увеличивается крутящий момент на валу. Крутящий момент, создаваемый в это время расширяющимися в цилиндре 3 газами, невелик. Добавление энергии на вал 2 от двигателя 8 повьшает равномерность крутящего момента двигателя 1. 4 ил.

Изобретение позволяет повысить эффективность и мощность установки путем повьппения равномерности вра- . щения вала двигателя, степени утилизации тепла выхлопных газов двигателя. Для зтого между электроге

1

Изобретение относится к мащино- строению, а именно двигателестрое- нию, и может быть использовано в силовых установках с ДВС и утилизаци онньми газовыми турбинами.

Цель изобретения - повьщ1ение эффективности и мощности силовой установки путем повьшения равномерности вращения вала двигателя, степени утилизации тепла выхлопных газов двигателя.

На фиг. 1 изображена схема силовой установкиJ на фиг. 2 - положение маховика и вала Двигателя в момент включения электрического двигателя; на фиг. 3 - пример выполнения установки с четырехцилиндровым двигателем, в момент начала подачи тока на обмотку электромагнита; на фиг. 4 - то же, в момент отключения подачи тока.

Силовая установка содержит ДВС . 1, снабженный коленчатым валом 2 по меньшей мере одним цилиндром 3с поршнем 4, перемещающимся от нижней

к верхней мертвым точкам (НМТ и ВМТ) и маховиком 5, газовую турбину 6, электрогенератор 7, электрический двигатель 8, электрический аккумуля- тор 9 и профш1ирова нный кулачок 10 для привода подвижного контакта органа включения. Гаховик 5 установлен в кожухе 11 сцепления и подключен к коленчатому валу 2. Газовая турбина 6 установлена в газовыхлопной магистрали 12 двигателя 1. Электрогенератор 7 подсоединен к валу турбины 6. Электрический двигатель 8 снабжен ротором 13, размещенным на

ободе маховика 5 и статором, снабженным электромагнитом 14 с обмоткой, подключенной через электрическую цепь 15 с подвижным и неподвижным контактами 16 и 17 органа включения к электрогенератору 7, и. сердечником 18, закрепленным на кожухе 11 сцепления и примыкающим к ротору 13 через зазор.

Профилированный кулачок 10 установлен на валу 2 двигателя 1, примыкает к подвижному, контакту 16 органа включения и его профиль выполнен с -возможностью обеспечения включения контактов 16 и 17 при положении поршня вблизи верхней мертвой точки (на ходе сжатия и выпуска газов). Аккумулятор 9 подключен к электрической цепи 15 между электрогенератором 7 и органом включения. Ротор 13 электрического двигателя 8 выполнен в виде постоянных магнитов, а сердечник 18 электромагнита 14 статора вьшолнен подковообразным и его концы примыкают через зазор к постоянным магнитам ротора 13. Постоянные магниты ротора 13 установлены на маховике 5 симметрично через 180 и имеют угловую длину 90. В электрической цепи 15 установлен реле-регулятор 19 для регулирования напряжения в цепи 15. Обод маховика 5 выполнен из немагнитного материала.

Силовая установка работает еле-, дующим образом.

Запуск ДВС 1 осуществляется с помощью электрического двигателя 8. В процессе запуска один из магнитов ротора 13 располагается напротив сер31

дечника 18 электромагнита 14 статора. При этом ось симметрии магнитов на роторе 13 располагается, не доходя 45 до ВМТ (по углу поворота ко- ленчатого вала 2), а упор подвижного контакта 16 находится напротив начала впадины кулачка 10, и контакты 16 и 17 замыкаются. Через эти контакты от аккумулятора 9 по цепи 15 поступает электроимпульс на обмотку электромагнита 14. При этом в сердечнике 18 создается магнитное поле (направление поля показано пунктиром) , которое создает в зазоре сердечника 18 магнитное поле, выталкивающее магнит ротора 13 маховика 5 в направлении вращения вала 2 двигателя 1 (показано стрелкой). Питание электрического двигателя 8 происходит от аккумулятора 9.

Поскольку наибольшее сопротивление движению поршней в двигателе 1 возникает в момент сжатия топливо- воздушной смеси в цилиндре 3 и при такте выхлопа, магнит ротора 13 позволяет преодолевать эти сопротивления, создавая силовой импульс вращения нд маховике 5 в момент, когда поршень 4 проходит ВМТ.

После запуска двигателя 1 выхлопные газы, выходящие из цилиндров 3, поступают в газовыхлопиую магистраль 12 и в турбину 6, которая при враще- нии передает энергию через редуктор на электрогенератор 7, где вырабатывается электрический ток, поступающий через реле-регулятор 19 по цепи 15 на подзарядку электрического аккумулятора 9. При-работающем двигателе 1 всякий раз, когда один из магнитов ротора 13 маховика 5 проходит через зазор сердечника 18, на обмотку электромагнита 14 поступает электрический импульс через контакты 16 и 17 органа включения аккумулятора 9.

При увеличении нагрузки на валу 2 двигателя 1 частота его вращения снижается, и топливовоздушная смесь,поступающая в цилиндры 3 двигателя, становится богаче. При этом количество электрической энергии, поступающей на электромагнит 14, также увеличивается, так как увеличивается время действия электромагнита 14 при меньшей частоте вращения. Однако это компенсируется увеличением энергии выхлопных газов.

666654

При необходимости, например, при торможении- транспортного средства двигателем 1 на спусках электромагнит 14 можно отключить выключателем;, устанавливаемым в цепи 15.

Таким образом, положительный эффект заключается в том, что при утилизации тепловой энергии выхлопных

10 газов двигателя 1 с помощью газовой турбины 6 и электрогенератора 7 и передаче полученной электроэнергии через электромагнит 14 статора электрического двигателя 8 к маховику 5

15 в положениях, когда поршень 4 не доходит до ВМТ на 45° угла поворота коленчатого вала 2, увеличивается крутящий момент на валу 2 двигателя 1. При этом крутящий момент, созда2Q ваемый расширяющимися в цилиндре 3 газами, в это время невелик. Добавление энергии на вал 2 от электрического двигателя 8 повышает равномерность крутящего момента двигате25 ля 1.

Поскольку для крепления электромагнита 14 статора используется кожух 11 сцепления, а маховик 5 выполняет роль статора 13 электрического

30 двигателя 8 (при установке на маховик 5 постоянных магнитов), то происходит совмещение выполняемых функций - кожух 11 сцепления выполняет и свою основную роль и является одно35 временно корпусом электрического двигателя 8, маховик 5 выполняет как роль накопителя энергии, так и роль ротора 13 электрического двигателя 8„ В результате из конструкции силовой

40 установки исключаются корпус и якорь электродвигателя, подшипники и освобождается пространство, занимаемое в известных устройствах электродвигателем.

45

Формула изобретения

Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, снабжен50 ный коленчатым валом, по меньшей мере одним цилиндром с поршнем, перемещающийся между нижней и верхней мертвыми точками, и маховиком, установленным в кожухе сцепления и при55 крепленным к коленчатому валу, газовую турбину, установленную в газовыхлопной магистрали двигателя, электрогенератор, подсоединенный к валу турбины и электрический двигатель, снабженный ротором, размещенным на ободе маховика, и статором, снабженным электромагнитом с обмоткой, подключенной через электрическую цепь ,с подвижным и неподвижным контактами оргайа включения к электрогенератору и сердечником, закрепленным на кожухе сцепления и примыкающим к ротору через зазор, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и мощности путем повышения равномерности вращения вала двигателя, установка дополнительно содержит электрический аккумулятор и профилированный кулачок для привода подвижного контакта органа включения, при18

Фиа2

чем аккумулятор подключен к электрической цепи между электрогенератором и органом включения, кулачок установлен на валу двигателя, примыкает к подвижному контакту органа включения, и его профиль выполнен с возможностью обеспечения включения контактов при положении поршня вблизи верхней мертвой точки, ротор электрического двигателя вьшолнен в виде постоянных магнитов, сердечник электромагнита статора выполнен подковообразным, его концы примыкают через зазор к постоянным магнитам ротора, а обод маховика выполнен из немагнитного материала. ,

ВНИИШ1 Заказ 6800/30 Тираж 503

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Выж.

фиеЛ

Подписное