Силовая установка Советский патент 1992 года по МПК F02B43/10 

(Л

С

Изобретение относится к машиностроению, оно может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, работающих на газообразном и жидком топливах. Изобретением решается задача повышения эффективности, долговечности и надежности. Силовая установка содержит двигатель с охлаждением и питанием, реактор с нагревательными элементами, связанный с трактом двигателя, водяной бак с датчиком уровня воды, электромагнитный клапан, связанный с датчиком температуры, вспомогательный датчик температуры, водяной испаритель, теплообменник, накопительную емкость для синтез-газа, трубопроводе органом перекрытия, вспомогательный электронагревательный элемент, пороговый элемент, преобразователь колебаний и электромагнитный тормоз-замедлитель. Кроме этого, имеется аккумулятор, нагревательный элемент которого подк; ючен через блок управления к электрическому вентилю и вентилю электромагнитного тормоза-замедлителя. 1 ил. t

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к силовым установкам с двигателями внутреннего сгорания, работающими на газообразном и жидком топливе.

Цель изобретения - повышение эффективности путем обеспечения долговечности и надежности, и более полной утилизации теплоты.

На чертеже приведена функциональная схема силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания с герметичной и замкнутой системой 2 жидкостного охлаждения и с системой питания, выпускной тракт 3 которого снабжен теплоизоляцией и сообщается с термохимическим реактором 4, который имеет загрузочный люк с крышкой 5 и реакционную камеру 6 с крышкой 7. В камере 6 установлены электронагревательные элементы 8, между которыми расположена расходуемая масса активного

вещества 9, например, угольная или коксовая крошка. Внутри реакционной камеры 6 установлен термоэлемент 10, например термопара, а внутри теплообменника 11 выпускного тракта установлены вспомогательный датчик 12 температуры пара и вспомогательный электронагревательный элемент 13.

Теплообменник 11 паропроводом 14 подключен к водяному испарителю 15, установленному в системе 2 охлаждения двигателя 1, и паропроводом 16 к тепловому аккумулятору 17 с паровым клапаном 18 и нагревательным элементом 19. Вход водяного испарителя 15 подключен водопроводом 20 через электромагнитный клапан 21 к водяному баку 22 с датчиком 23 уровня воды.

Выход термохимического реактора 4 подключен к входу накопительной емкости 24 для синтез-газа, выход которой через трубопровод 25 с органом 26 перекрытия, под- ключенным к органу 27 управления

ы

4 Ь.

Ю

00

iO

двигателя, сообщен с системой питания. В системе 2 охлаждения установлен датчик 28 температуры, подключенный через измерительный канал блока 29 управления к электромагнитному клапану 21.

Измерительный канал блока 29 управления состоит из операционного усилителя 30 с входными делителями напряжения на резисторах 31 и 32, цепью отрицательной обратной связи на резисторе 33 и цепью положительной обратной связи на резисторе 34. Выход операционного усилителя 30 подключен к управляющему электроду тиристора 35, анод которого подключен к источнику тока + 12 В, а катод - к обмотке элктромагнитного клапана 21 и к индикатору 36. Индикатор 37 подключен к датчику 23 уровня воды,

Выход термоэлемента 10 подключен к входу основного канала блока 29 управле- ния, который состоит из операционного уси- лителя 38 с делителем напряжения на резисторе 3S, целью отрицательной обратной связи на резисторе 40 и цепью положительной обратной связи на резисторе 41.

Выход операционного усилителя 38 подключен к управляющему электроду тиристора 42. анод которого подключен к контактам 43 коммутатора 44 цепи литания, а катод - к электронагревательным злемен- там 8 термохимического реактора 4 и к первому входу логического злемента ИЛИ 45, выход которого подключен к коммутатору 44 через усилитель 46.

Вспомогательный датчик 12 температу- ры пара подключен к входу вспомогательного канала блока 2S управления, который состоит из операционного усилителя 47 с делителем напряжения на резисторе-48, цепью отрицательной обратной св язи на ре- зисторе 49 и цепью положительной обратной связи на резисторе 50. Выход операционного усилителя 47 подключен к управляющему электроду тиристора 51. анод которого подключен к контактам 43 коммутатора 44, а катод - к вспомогательному электронагревательному элементу 13.

Преобразователь 52 колебаний транспортного средства в электрический ток и электромагный тормоз-замедлитель 53 под- ключены соответственно через электрический вентиль 54 и через упрэляемый электрический вентиль 55 к пороговому элементу 56 и к контактам 43 коммутатора 44. Пороговый элемент 56 состоит, например. из накопительного конденсатора 57 и реле 58, контакты 59 которого коммутируют +12 В к цепи питания усилителя 46. Управляющий электрод вентиля 55 подключен к источнику тока через регулируемый делитель

напряжения, состоящий из резистора 60 и потенциометра 61, который кинематически связан с педалью 62 тормоза транспортного средства. Запас жидкого топлива находится в баке 63.

Устройство работает следующим образом.

При движении транспортного средства по ровной дороге, по мере прогрева до рабочей температуры 100-110°С двигателя 1, датчик 28 температуры жидкости в системе 2 охлаждения уменьшает свое сопротивление, что приводит к уменьшению напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 30. Поэтому с не- инвертирующего входа положительное напряжение выдается на выход усилителя 30 и открывает тиристор 35 пропорционально увеличению температуры жидкости. Элетк- ромагнитный клапан 21 открывается током тиристора 35 и подает холодную воду из бака 22 в водяной испаритель 15, что стабилизирует оптимальную температуру двигателя в рабочих пределах 100 - 110°С и обеспечивает образование водяного пара в испарителе 15.

Водяной пар по трубопроводу 14 поступает Е теплообменник 11, где нагревается до 250 - 300°С выхлопными газами и поступает в термохимический реактор 4. Реакционная камера 6 подвергается внешнему нагреву выхлопными газами и внутреннему нагреву электронагревательными элементами 8 до рабочей температуры 1400 - 1500°С. Угольная или коксовая крошка, находящаяся между элементами 8, окисляется с образованием синтез-газа, который отводится в накопительную емкость 24, а затем поступает в двигатель 1 через орган 26 перекрытия.

По мере увеличения температуры в реакционной камере 6 до оптимальной величины 1400- 1500°Стермоэлемент 10 выдает на инвертирующий вход операционного усилителя 38 пропорционально возрастающее напряжение. которое закрывает тиристор 42, что ведет к устранению тока подогрева элементов 8 и стабилизации рабочей температуры в реакционной камере 6. При этом на первый вход логического элемента ИЛИ 45 поступает уровень О.

По мере увеличения температуры пара в теплообменнике 11 до оптимальной зели- чины 250 - 300°С, вспомогательный датчик 12 температуры уменьшает сопротивление, что ведет к уменьшению напряжения на неинвертирующем входе усилите/-.- 47. Тиристор 51 закрывается и отключает ток подом,ева вспомогательного электронагре- азте ..ного злемента 13. стабилизируя рэбочую температуру в теплообменнике 11. При этом на второй вход элемента ИЛИ 45 поступает также уровень О. На выходе ИЛИ 45 формируется уровень О, который поступает на вход усилителя 46 и закрывает его независимо от того, поступает или нет на него питание +12 В от порогового элемента 56. Тогда коммутатор 44 выключен и его контакты 43 в исходном положении подключают источник тока +12 В в дежурном режи- ме к тиристорам 42 и 51, а вентиль 54 и управляемый вентиль 55 преобразователя 52 колебаний транспортного средства в электрический ток и электромагнитный тормоз-замедлитель 53 соответственно к на- гревательному элементу 19 теплового аккумулятора 17.

При движении транспортного средства по неровной дороге или торможениях с преобразователя 52 или с электромагнитного тормоза-замедлителя 53 на пороговый элемент 56 поступает напряжение, пропорциональное неровностям дороги и интенсивности торможения. Когда на пороговом элементе 56 напряжение мень- ше 12 В, то реле 58 не срабатывает и не подключает контактами 59 источник тока + 12 В к цепи питания усилителя 46. Поэтому коммутатор 44 остается в выключенном положении и через его контакты 43 ток с источников 52 и 53 поступает на нагревательный элемент 19 и преобразуется в тепловую энергию пара. Когда на пороговом элементе 56 напряжение больше 12 В, то реле 58 срабатывает и подключает контак- тами59 источник тока + 12 В к цепи питания усилителя 46.

Однако на режиме сохранения оптимальных температур в термохимическом реакторе 4 и в теплообменнике 11 на двух входах элемента ИЛИ 45 присутствуют уровни О, что приводит к подаче на неинвертирующий вход усилителя 46 уровня О и сохранению коммутатора 44 в исходном положении.

Таким образом, поступления тока на элементы 8 и 13 не происходит, что сохраняет их от перегрева и перегорания, а это повышает эффективность и надежность работы силовой установки. На данном режиме энергия с источников 52 и 53 поступает в тепловой аккумулятор 17 и преобразуется в синтез-газ.

При понижении температуры в термохимическом реакторе 4 или в теплообмен- нике 11 ниже оптимальной величины, на первый или второй вход элемента ИЛИ 45 поступает уровень 1, что ведет к подаче на вход усилителя 46 напряжения. Тогда, при поступлении с источников 52 и 53 тока напряжения ниже 12 В реле 58 не срабатывает и через контакты 59 на усилитель46 питания + 12 В не поступает, коммутатор 44 остается в исходном положении. Через контакты 43 подогрев элементов 8 и 13 выполняется от источника тока + 12 В, что обеспечивает стабильность работы силовой установки. Низкий уровень энергии источников 52 и 53 на данном режиме запасается в тепловом аккумуляторе 17, преобразуясь в синтез- газ.

При понижении температуры в термохимическом реакторе 4 или в теплообменнике 11 в отдельности или одновременно ниже оптимальной величины, на первом или втором входе элемента ИЛИ 45 в отдельности или одновременно присутствует уровень 1, что ведет к подаче на вход усилителя 46 напряжения. Если в указанный период времени с источников 53 и 52 поступает напряжение выше 12 В, то реле 58 срабатывает и контактами 59 подключает питание + 2 В на усилитель 46, который включает коммутатор 44. Контакты 43 отключают тепловой аккумулятор 17, источник 52 и 53 тока - к тиристорам 42 и 51, которые через указанные каналы блока 29 управления автоматически устанавливают оптимальный ток элементов 8 и 13 и стабилизируют рабочую температуру в термохимическом реакторе 4 и в теплообменнике 11 на оптимальной величине. На данном режиме работы силовая установка использует тепловую энергию выхлопных газов, тепловую энергию системы охлаждения, энергию колебаний транспортного средства и энергию торможения, что обеспечивает высокую эффективность и надежность силовой установки.

На всех режимах работы силовой установки индикаторы 36 и 37 блока 29 управле- ния выполняют индикацию работы электромагнитного клапана 21 и уровня воды в баке 22. Индикатор 36 включается при перегреве двигателя, а индикатор 37 включается при снижении уровня воды в баке 22 ниже допустимого, что дополнительно повышает надежность и эффективность силовой установки,

Формула изобретения

2,Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что она дополнительно содержит логический элемент ИЛИ, коммутатор и усилитель, причем система охлаждения выполнена герметичной и подключена к водяному испарителю, последний связан через электромагнитный клапан с водяным баком, датчик уровня воды которого подключен к индикатору блока управления, выходы основного и вспомогательного каналов блока управления связаны с входами логического элемен а ИЛИ, его выход через усилитель подключен к коммутатору, включенному в цепь питания нагревательных элементов, а цепь питания усилителя подключена к источнику тока через пороговый элемент.

4251

«I

.,B2