Энергетическая установка транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК B60K25/10 

Изобретение относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения горючей газовой смеси из жидкости с последующим сжиганием в двигателе внутреннего сгорания.

Известна энергетическая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, управляемый клапан, электролизер, электромагнитный тормоз-замедлитель и переключатель режимов.

В данном устройстве тормоз-замедлитель имеет большие габариты и вес, поскольку рассчитан на получение импульсных токов в моменты торможения транспортного средства; низка надежность электромеханического привода электромагнитного индуктора и органов его управления. Устройство имеет большие габариты и вес привода включения тормоза-замедлителя.

Известна энергетическая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, электролизер, электромагнитный тормоз-замедлитель, на валу которого установлена электромагнитная муфта с двумя магнитопроводами, связанными через редукторы с входным валом трансмиссии и гидравлическим двигателем, соединенным гидролиниями с амортизаторами.

Х| СО

о XI

о

4

Известное устройство содержит тормоз-замедлитель, который имеет большие габариты и вес, поскольку рассчитан на получение импульсных токов в моменты торможения транспортного средства и его движения по неровностям.

Электромагнитная муфта данного устройства имеет низкую надежность в результате импульсных переключений при действии различных нагрузок. Импульсные переключения электромагнитной муфты вызывают ударные нагрузки на трансмиссию автомобиля, что уменьшает срок службы агрегатов трансмиссии.

Большие габариты и вес редукторов известного устройства в результате передачи больших крутящих моментов затрудняют использование устройства на малогабаритных транспортных средствах.

Цель изобретения - снижение материалоемкости энергетической установки и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в известную энергетическую установку транспортного средства, содержащую двигатель внутреннего сгорания, первый управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, электролизер, электромагнитный тормоз-замедлитель, на валу которого установлена муфта, связанная через первый редуктор с входным валом трансмиссии и через второй редуктор - с гидравлическим двигателем, соединенным гидролиниями через второй управляемый клапан с амортизаторами, и блок управления с двумя операционными усилителями, дополнительно введен управляемый электромагнитный клапан двустороннего действия, вход которого соединен гидролинией с масляным насосом двигателя внутреннего сгорания, а два выхода через два демпфирующих клапана соединены соответственно с двумя входами бустеров муфты, которая выполнена в виде вариатора с первым и вторым редукторами, где два выхода бустеров соединены гидролиниями через третий и четвертый управляемые клапаны с масляным картером двигателя внутреннего сгорания, обмотка управления управляемого клапана двустороннего действия подключена к обмоткам управления третьего и четвертого управляемых клапанов и к выходу первого операционного усилителя блока управления, причем первый и третий управляемые клапаны являются нормально закрытыми, а второй и четвертый - нормально открытыми.

Вариатор с первым и вторым редукторами выполнен в виде шестеренчатого планетарного механизма с органом управления и

включает в себя первый редуктор с двумя планетарными рядами, каждый из которых состоит из солнечной шестерни, трех сателлитов, кинематически связанных с водилом,

и эпициклической шестерни, второй редуктор - из двух шестерен привода солнечной шестерни первого планетарного ряда первого редуктора, а орган управления выполнен в виде двух многодисковых фрикционов

0 с двумя бустерами, входы которых через два демпфирующих клапана и управляемый электромагнитный клапан двустороннего действия соединены гидролиниями с масляным насосом двигателя внутреннего сгора5 ния, а выходы через два управляемых клапана - с масляным картером двигателя внутреннего сгорания.

Применение управляемого электромагнитного клапана двустороннего действия,

0 вход которого соединен гидролинией с масляным насосом двигателя внутреннего сгорания, а два выхода через два демпфирующих клапана соединены соответственно с двумя входами бустеров муф5 ты, которая выполнена в виде вариатора с первым и вторым редукторами, где два выхода бустеров соединены гидролиниями через третий и четвертый управляемые клапаны с масляным картером двигателя

0 внутреннего сгорания, обмотка управления управляемого клапана двустороннего действия подключена к обмоткам управления третьего и четверто, о управляемых клапанов и к выходу первого операционного уси5 лителя блока управления, причем первый и третий управляемые клапаны являются нормально закрытыми, а второй и четвертый - нормально открытыми, позволяет эффективно использовать кинетическую энергию

0 транспортного средства при торможении и движении по неровностям дороги для получения газовой смеси из жидкости в электролизере. Кроме того высокая надежность вариатора к импульсным переключениям

5 достигается применением электрогидромеханического управления вариатора, где переключения режимов происходят при помощи пакетов дисков фрикционов, а применение фрикционов дает возможность

0 плавного переключения вариатора с одного режима на другой в зависимости от положения педали привода тормозов, тем самым исключаются большие ударные нагрузки на трансмиссию, повышается надежность.

5 При движении автомобиля по неровностям кинематическая энергия колебаний автомобиля рекуперируется в энергию газовой смеси без повышенных нагрузок на трансмиссию за счет суммирующего крутящие моменты планетарного ряда вариатора,

кинематически соединяющего гидродвигатель и электромагнитный тормоз-замедлитель.

Применение вариатора с первым и вторым редукторами, выполненного в виде ше- стиступенчатого планетарного механизма с органом управления, включающего в себя первый редуктор с двумя планетарными рядами, каждый из которых состоит из солнеч- ной шестерни, трех сателлитов, кинематически связанных с водилом, и эпициклической шестерни, второй редуктор - из двух шестерен привода солнечной шестерни первого планетарного ряда первого редуктора, а орган управления выполнен в виде двух многодисковых фрикционов с двумя бустерами, входы которых через два де- мпфирующих клапана и управляемый электромагнитный клапан двустороннего действия соединены гидролиниями с масляным насосом двигателя внутреннего сгорания, а выходы через два управляемых клапана - с масляным картером двигателя внутреннего сгорания, значительно уменьшает габариты энергетической установки транспортного средства, так как электромагнитный тормоз-замедлитель выполняет две функции: постоянно является генератором электрического тока для системы электрооборудования автомобиля, а в случае воздействия нагрузок торможения и колебаний корпуса - электромагнитным тормозом-замедлителем, током которого дополнительно питается электролизер.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема энергетической установки транспортного средства; на фиг. 2 - функциональная схема вариатора с первым и вторым редукторами.

Энергетическая установка транспортного средства состоит из двигателя 1 внутреннего сгорания с карбюратором 2, к которому через первый управляемый клапан 3, связанный с педалью 4 привода дросселя карбюратора 2, подсоединен электролизер 5 трубопроводом 6. В конечной части трубопровода 6 содержит жидко- стный затвор 7 с предохранительным клапаном 8 и обратный клапан 9 для устремления возможности воспламенения горючих газов в трубопроводе 6 и электролизере 5. Карбюратор 2 также соединяется топли- воприводом 10с основным топливным баком 11.

Анодные электроды электролизера 5 подключены к двум регулирующим ток элементам, например первому тиристору 12 и второму тиристору 13, которые соединены параллельно и подключены к первому положительному выходу электромагнитного тормоза-замедлителя 14, к второму положительному выходу+12В которого подключена система 15 электрооборудования автомобиля.

На валу 16 тормоза-замедлителя 14 установлен вариатор 17с двумя редукторами. Первый вал 18 вариатора подключен к трансмиссии транспортного средства, а второй вал 19 - к гидравлическому двигателю

0 20. Два управляющих входа вариатора 17 подключены через два демпфирующих клапана 21 и 22 и управляемый электромагнитный клапан 13 двустороннего действия к масляному насосу 24 двигателя внутреннего

5 сгорания. Два управляемых выхода вариатора 17 подключены через третий управляемый клапан 25 и четвертый управляемый клапан 26 к масляному картеру двигателя внутреннего сгорания.

0 Вход гидродвигателя 20 подключен через второй управляемый клапан 27, перепускной клапан 28 и обратные клапаны 29 - 32 к входным отверстиям гидравлических амортизаторов 33. Выходное отверстие гид5 родвигателя 20 соединено гидролинией, в которой установлены обратные клапаны 34 -37, с выходными отверстиями гидравлических амортизаторов 33.

Третий управляемый клапан 25 в исход0 ном состоянии находится в закрытом положении и открывается под воздействием положительного напряжения с блока 38 управления, а клапаны 56 и 27 в исходном положении открыты и закрываются под дей5 ствием положительного напряжения с блока управления.

Блок 38 управления энергетической установкой состоит из двух операционных усилителей 39 и 40, переключателя 41 режи0 мов, который состоит из потенциометра 42, кинематически связанного с педалью 43 тормоза; регулятора 44 режимов торможения, который состоит из резистора 45 и потенциометра 46, снабженного шкалой

5 единиц тормозного воздействия; регулятора 47 сопротивления амортизаторов, который состоит из резистора 48, потенциометра 49, снабженного шкалой, проградуированной в единицах перевози0 мого груза; терморезистора 50, установленного в одном из корпусов амортизаторов 33, и потенциометра 51, снабжено шкалой; задатчика 52 величины неровностей дороги, который состоит из

5 резистора 53 и потенциометра 54, снабженного шкалой.

Вариатор 17 с двумя редукторами (фиг. 2) состоит из герметичного корпуса 55, в котором установлены два планетарных ряда 56 и 57 первого редуктора и второй редуктор

58. Первый планетарный ряд 56 состоит из эпициклической шестерни 59, жестко посаженной на входной вал 18, солнечной шестерни 60, по которой обкатываются три сателлита 61, кинематически связанных с водилом 62. Солнечная шестерня 60 соединена валом с ведомой шестерней 63 второго редуктора 58, которая находится в зацеплении с ведущей шестерней 64 второго редуктора и выполнена заодно с валом 19. Второй редуктор 58 осуществляет кинематическую связь гидродвигателя 20 с солнечной шестерней 60 через второй входной вал 19 вариатора. Второй планетарный ряд 57 вариатора 17 состоит из солнечной шестерни 65, которая жестко установлена на выходном валу 16 вариатора 17, трех сателлитов 66, кинематически связанных с водилом 67, и эпициклической шестерни 68. Водило 67 соединено валом с водилом 62 первого планетарного ряда.

Управление вторым планетарным рядом осуществляется гидравлически с помощью фрикционов 69 и 70. Фрикционы представляют собой пакет дисков, между которыми установлены пластинчатые пружины, обеспечивающие плавное включение и выключение. Фрикционы приводятся в действие поршнями 71 и 72, установленными в бустерах 73 и 74, выполненных в корпусе вариатора 17, входы бустеров 73 и 74 подключены к демпфирующим клапанам 22 и 21 соответственно, выходы подключены к управляемым клапанам 25 и 26 соответственно, клапаны 21, 22, 25 и 26 установлены на корпусе 55 вариатора 17. Причем клапаны 21 и 22 служат для демпфирования гидравлических ударов; управляемый клапан 25 - нормально закрытый, а управляемый клапан 26 - нормально открытый.

Установка работает следующим образом.

Электролизер 5 перед движением автот мобиля заправляются до определенного уровня электролитом, которым являются отходы химических производств, например 5 - 10%-ный водный раствор щелочи. При этом топливный бак 11 заправляют основным топливом.

В процессе движения автомобиля его двигатель 1 работает на основном топливе. Водитель управляет транспортным средством при помощи педали 4 привода дросселя карбюратора 2 и не воздействует на педаль 33 тормоза.

В случае движения автомобиля по дороге с улучшенным покрытием работа амортизаторов 33 незначительна, поэтому гидродвигатель 20 находится в состоянии покоя.

Переключатель 41 режимов находится в положении, при котором с потенциометра 42 на первый вход операционного усилителя 39 положительный потенциал не поступает, вследствие чего шток управляемого клапана 23 двустороннего действия находится в устойчивом исходном состоянии под действием пружины. При этом масло от насоса 24 поступает через клапан 22 в бустер

73 фрикциона 69, воздействует на поршень 71, который сжимает пакет дисков фрикциона 69. Клапан 25 закрыт, так как нет положительного потенциала на его обмотке, а клапан 26 в исходном состоянии открыт.

Фрикцион 69 блокирует между собой водило 67 и эпициклическую шестерню 68, второй планетарный ряд начинает вращаться как одно целое.

Крутящий момент от трансмиссии автомобиля через вал 18 передается на эпициклическую шестерню 59, которая, увлекая за собой сателлиты 61, обкатывает их по солнечной шестерне 60, заблокированной валом 19 гидродвигателя 20 через шестерни

63 и 64 второго редуктора 58, и приводит во вращение водило 62. При этом происходит незначительное увеличение крутящего момента от трансмиссии автомобиля на выход- ном валу 16, что дает возможность

разгрузить трансмиссию от подсоединенной к ней энергетической установки на данном режиме движения. С водила 62 крутящий момент передается на второй планетарный ряд, который под действием фрикциона 69 вращается как одно целое и не изменяет величины крутящего момента, который с солнечной шестерни 65 передается на выходной вал 16 вариатора, а с него на электромагнитный тормоз-замедлитель 14,

который обеспечивает электрическим током систему 15 электрооборудования автомобиля.

В случае движения автомобиля по дороге с неровностями с помощью задатчика 52

неровностей дороги по шкале потенциометра 54 водитель устанавливает величину неровностей дороги. С помощью регулятора жесткости амортизаторов 47 по шкале потенциометра 49 водитель устанавливает величину, соответствующую массе перевозимого груза.

При движении автомобиля по дороге с неровностями вследствие перекачивания гидрожидкостей из амортизаторов начинает работать гидродвигатель 20. Крутящий момент от гидродвигателя 20 через шестерни 64 и 63 второго редуктора 58 передается на солнечную шестерню 60 вариатора и приводит ее во вращение.

Крутящий момент от первого входного вала 18 трансмиссии передается на эпициклическую шестерню 59, которая увлекает за собой сателлиты 61. Сателлиты 61, обкатываясь по солнечной шестерне 60, получают дополнительно крутящий момент от гидродвигателя 20 через шестерни 64 и 63 второго редуктора 58, вращают водило 62. С водила 62 крутящий момент передается на второй планетарный ряд, который под действием фрикциона 69 вращается как одно целое, и с него передается на вал 16 электромагнитного тормоза-замедлителя 14.

Вследствие работы гидродвигателя 20 частота вращения ротора тормоза-замедлителя 14 увеличивается, что ведет к увеличению мощности электроэнергии на его выходе. Так как на управляющий электрод тиристора 12 от операционного усилителя 40 подается положительный потенциал, то он под воздействием электрического тока электромагнитного тормоза-замедлителя 14 открывается. Тормоз-замедлитель 14 начинает обеспечивать электрическим током дополнительно электролизер 5. Энергия колебаний автомобиля рекуперируется в энергию горючих газов электролизера 5.

При движении автомобиля по дороге с улучшенным покрытием с подтормаживани- ями водитель прекращает воздействие на педаль 4 дросселя, что ведет к закрытию клапана 3, и начинает воздействовать на педаль 43 тормоза. Это приводит к перемещению движка потенциометра 42 переключателя 41 режимов и к увеличению положительного напряжения на входе операционного усилителя 39. По шкале потенциометра 46 регулятора 44 режимов торможения водитель заранее устанавливает величину тормозного воздействия, которуюнеобходиморазвиватьэлектромагнитному тормозу-замедлителю 14 на валу 18 трансмиссии автомобиля в зависимости от условий движения. Таким образом, положительное напряжение подается на управляющий электрод тиристора 13, на электромагнитный управляемый клапан 23 двустороннего действия, на третий и четвертый управляемый клапаны 25 и 26 слива масла в картер двигателя. Под действием положительного потенциала третий клапан 25 открывается, а четвертый клапан 26 закрывается, шток электромагнитного клапана 23 перемещается, сжимая пружину, и масло начинает поступать к клапану 21. Поскольку клапан 25 слива открылся, то масло из бустера 73 фрикциона 69 под действием поршня 71, на который воздействует усилие разжимных пружин, установленных между дисками фрикциона 69, идет на слив

в масляный картер двигателя 1. Фрикцион 68 выключается, Масло от насоса 24 через управляемый клапан 23 и демпфирующий клапан 21 поступает в бустер 74 фрикциона

70, воздействует на поршень 72, который сжимает пакет дисков фрикциона 70. Фрикцион 70 включается и блокирует эпициклическую шестерню 68 с корпусом 55 вариатора 17.

0 Крутящий момент от входного вала 18 трансмиссии автомобиля передается на эпициклическую шестерню 59, которая увлекает за собой сателлиты 61. Сателлиты 61, обкатываясь по заторможенной гидродви5 гателем 20 через шестерни 63 и 64 второго редуктора 58 солнечной шестерне 60, возвращают водило 62. Крутящий момент с водила 62 передается на водило 67, которое вращает сателлиты 66. Сателлиты 66, обка0 тываясь по заблокированной эпициклической шестерне 68, увлекают за собой солнечную шестерню 65, с которой крутящий момент передается на вал 16 электромагнитного тормоза-замедлителя.

5 Это приводит к увеличению оборотов вала 16, кинематически соединенного с ротором электромагнитного тормоза-замедлителя 14. Так как частота вращения ротора электромагнитного тормоза-замедлителя

0 14 значительно увеличивается, то он начинает обеспечивать элктроэнергией через от- крытый тиристор 13 электролизер 5. Величина тока на электролизере 5 определяется заданным уровнем напряжения на

5 управляющем электроде тиристора 13. Таким образом электромагнитный тормоз-замедлитель 14 создает необходимую и заданную величину тормозного момента в трансмиссии автомобиля, что обеспечивает

0 необходимый и заданный режим торможения автомобиля на данном участке дороги. Энергия торможения автомобиля рекуперируется в энергию горючих газов электролизера 5.

5 В случае, если при движении автомобиля по дороге с неровностями кратковременно производится торможение, то под действием блока 38 управления срабатывает фрикцион 70 и положительный потенциал

0 подается на управляющий электрод тиристоров 12 и 13. Вследствие перекачивания гидрожидкости из амортизаторов работает гидродвигатель 20, который через шестерни 64 и 63 второго редуктора 58 приводит во

5 вращение солнечную шестерню 60. Крутящий момент от входного вала 18 трансмиссии передается на эпициклическую шестерню 59, которая увлекает за собой сателлиты 61. Сателлиты 61, обкатываясь по солнечной шестерне 60, получают дополнительно крутящий момент от гидродвигателя 20 через шестерни 64 и 63 второго редуктора, вращают водило 62. Крутящий момент с воДила 62 передается на водило 67, которое вращает сателлиты 66. Сателлиты 66, обкатываясь по заблокированной эпициклической шестерне 68, увлекают за собой солнечную шестерню 65, с которой крутящий момент передается на вал 16 электромагнитного тормоза-замедлителя 14. Частота вращения ротора электромагнитного тормоза-замедлителя 14 значительно увеличивается, поэтому он полностью обеспечивает электроэнергией через открытый тиристор 13 и тиристор 12 электролизер 5 и создает необходимый тормозной момент. При таком режиме движения вариатор 16 дает возможность полностью рекуперировать энергию торможения и энергию колебаний автомобиля в энергию горючих газов. Положительный эффект от использования устройства достаточно высок, так как определяется не только за счет снижения материалоемкости установки и повышения ее надежности путем использования вариатора с двумя редукторами и автоматической системой гидроэлектрического управления, но и за счет устранения инерционности работы двух редукторов и импульсных нагрузок в них и в приводах, что значительно повышает коэффициент полезного действия установки, снижает потери энергии в передающих звеньях, повышает плавность работы установки на переходных и стационарных режимах, бесшумность работы на транспортном средстве. Кроме того, плавная работа вариатора на всех режимах совместно с тормозом-замедлителем позволяет использовать последний в качестве генератора тока для системы электрооборудования автомобиля, что дает возможность отказаться от использования штатного генератора и его привода, а это дополнительно повышает эффективность использования энергетической установки на транспорте и делает возможным ее использование на различных малогабаритных и малолитражных транспортных средствах. Формула изобретения 1. Энергетическая установка транспортного средства, содержащая двигатель внутреннего сгорания, первый управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, электролизер, электромагнитный тормоз-замедлитель, на валу

которого установлена муфта, связанная через первый редуктор с входным валом трансмиссии и через второй редуктор - с гидравлическим двигателем, соединенным

гидролиниями через второй управляемый клапан с амортизаторами, и блок управления с двумя операционными усилителями, отличающаяся тем, что, с целью снижения материалоемкости энергетической установки и повышения надежности, она снабжена двумя демпфирующими клапанами, третьим и четвертым управляющимиклапанами,управляемым электромагнитным клапаном двустороннего действия, вход которого соединен гидролинией с масляным насосом двигателя внутреннего сгорания, а два выхода через два демпфирующих клапана соединены соответственно с двумя входами бустеров

муфты, которая включает в себя вариатор с первым и вторым редукторами, при этом два выхода бустеров соединены гидролиниями через третий и четвертый управляемые клапаны с масляным картером двигателя внутреннего сгорания, обмотка управления управляемого клапана двустороннего действия подключена к обмоткам управления третьего и четвертого управляемых клапанов и к выходу первого операционного усилителя блока управлечия, причем первый и третий управляемые клапаны являются нормально закрытыми, а зторой и четвертый управляемые клапаны являются нормально открытыми.

2, Установка по п. 1, отличающая- с я тем, что вариатор с первым и вторым редукторами выполнен в виде шестеренчатого планетарного механизма с органом уп- равления и включает в себя первый

редуктор с двумя планетарными рядами, каждый из которых состоит из солнечной шестерни, трех сателлитов, кинематически связанных с водилом, и эпициклической шестерни, второй редуктор - из двух шестерен

привода солнечной шестерни первого планетарного ряда первого редуктора, а орган управления выполнен в виде двух многодисковых фрикционов с двумя бустерами, входы которых через два демпфирующих

клапана и управляемый электромагнитный клапан двустороннего действия соединены гидролиниями с масляным насосом двигателя внутреннего сгорания, а выходы через два управляемых клапана - с масляным картером двигателя внутреннего сгорания.

i 6-1-6-J ks Т Ј7 2:

32

У/

Г

Изобретение относится к транспорту, может быть использовано для получения горючей газовой смеси из жидкости с последующим сжиганием в двигателе внутреннего сгорания. Цель изобретения - снижение материалоемкости энергетической установки и повышение надежности. Установка содержит двигатель внутреннего сгорания, первый управляемый клапан, связанный с педалью привода дросселя карбюратора, электролизер, электромагнитный тормоз-замедлитель, на валу которого установлена муфта, связанная через первый редуктор с входным валом трансмиссии и через второй редуктор - с гидравлическим двигателем, соединенным с гидролиниями через второй управляемый клапан с амортизаторами, и блок управления с двумя операционными усилителями. Кроме того, имеется управляемый электромагнитный клапан двустороннего действия, вход которого соединен с насосом, а выходы - с входом бустеров муфты, которая выполнена в виде вариатора. Выходы бустеров соединены с картером двигателя внутреннего сгорания, обмотка управления управляемого клапана двустороннего действия подключена к обмоткам управления управляемых клапанов и к выходу первого операционного усилителя блока управления. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. &

сд/. /

uu

S5

td 65 WV

Фиг 2.