Силовая установка

Силовая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, преимущественно для транспортных .машин, содержащая свободнопоршневой двигатель с внешним подводом теплоты по меньщей мере с одним цилиндром, размещенным в нем рабочим поршнем, отделяющим в цилиндре подпоршневую и надпоршневую камеры, и поршнемвытеснителем , разделяющим надпоршневую камеру на горячую и холодную полости, сообщенные через нагреватель, связанный с внешним контуром подвода теплоты, регенератор и охладитель , связанный с внешним контуром отвода теплоты, расширительную машину , связанную с лодпоршневой камерой при помощи газовых магистралеи высокого и низкого давления, и размещенные на последних газовые аккумуляторы соответственно высокого и низкого давления, отличающаяся тем, что, с целью улучшения тягово-динамических и экономических характеристик, участки газовых магистралей высокого и низкого давления, расположенные между газовыми аккумуляторами и расширительной машиной, снабжены соответственно дополнительными нагревателем и охладителем, расширительная машина выполнена объемного типа с регулируемым газораспределением, причем внешний контур дополнительного нагревателя подключен к внешнему кон (Л туру подвода теплоты, а внешний контур дополнительного охладителя подключен к внешнему контуру отвода теплоты. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными газовыми магистралями , связывающими газовые аккуму00 ел 00 N5 ляторы с холодной полостью надпоршневой камеры двигателя.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(11 Р 02 С 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3527667/25-06 (22) 27. 12. 82 . (46} 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) А.И. Гайворонский и Ю. Г. Пронин (53) 621.4(088.8} (56) 1. Глаголев Н.И. Тепловозы. . М., Трансжелдориздат, 1948, с. 231.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 946307, кл. F 02 G 1/00, 1980. (54) (57) 1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, преимущественно для транспортных .машин, содержащая свободнопоршневой двигатель с внешним подводом теплоты по меньшей мере с одним цилиндром, размещенным в нем рабочим поршнем, отделяющим в цилиндре подпоршневую и надпоршневую камеры, и поршнемвытеснителем, разделяющим надпоршневую камеру на горячую и холодную полости, сообщенные через нагреватель, связанный с внешним контуром подвода теплоты, регенератор и охладитель, связанный с внешним контуром отвода теплоты, расширительную машину. связанную с лоппоршневой камерой при помощи газовых магистралей высокого и низкого давления. и размещенные на послелних газовые аккумуляторы соответственно высокого и низкого давления, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью улучшения тягово-динамических и экономических характеристик, участки газовых магистралей вшсокого и низкого давления, расположенные между газовыми аккумуляторами и расширительной машиной, снабжены соответственно дополнительными нагревателем и охладителем, расширительная машина выполнена объемного типа с регулируемым газораспределением, причем внешний контур дополнительного на- 3 гревателя подключен к внешнему контуру подвода теплоты, а внешний контур дополнительного охладителя ( подключен к внешнему контуру отвода теплоты.

ЪМ

2. Установка по п. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительными газовыми магистр (4( ралями, связывающими газовые аккумуляторы с холодной полостью надпоршневой камеры двигателя. Сл

1113582 3

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к транспортным двигателям. !

Известна силовая установка, содержащая тепловой двигатель и приводя- 5 щий компрессор, сжатый воздух из которого подводят в расширительную машину, кинематически соединенную с ведущими колесами транспортной машины, причем перед расширительной машиной установлен теплообменник для подогрева сжатого воздуха выпускными газами теплового двигателя 11. Недостатками такой установки являются сложность и необходимость 15 применения отдельного компрессора, что снижает надежность устройства и не обеспечивает высокие тягово-динамические характеристики.

Известна также силовая установка, 20 преимущественно для транспортных машин, содержащая свободнопоршневой двигатель .с внешним подводом теплоты с по меньшей мере одним цилиндром, размещенным в нем рабочим поршнем, отделяющим в цилиндре надпоршневую и подпоршневую камеры, и поршнемвытеснителем, разделяющим подпоршневую камеру на горячую и холодную полости, сообщенные через нагрева- 30 тель, связанный с внешним контуром подвода теплоты, регенератор и охладитель, связанный с внешним контуром отвода теплоты, расширительную машину, связанную с подпоршневой камерой при помощи разовых магистралей высокого и низкого давления, и размещенные на последних газовые аккумуляторы соответственно высокого и низкого давления 2 1. 40

Недостатками известной силовой установки является умеренные тяговодинамические характеристики и низ»ая топливная экономичность, вызванные большой инерционностью газовой системы. Кроме того установка характеризуется регенерацией тепловой энергии, невозможностью использование энергии торможения транспортной машины, а также сложностью регулирова" ния двигателя с внешним подводом теплоты.

Цель изобретения — .улучшение тягово-динамических и экономических характеристик. 55

Указанная цель достигается тем, что в силовой установке, преимущественно для транспортных машин, садержащей свободно-поршневой двигатель с внешним подводом теплоты с по меньшей мере одним цилиндром, размещенным в нем рабочим поршнем, отделяющим в цилиндре подпоршневую и над. поршневую камеру, и поршнем-вытеснителем, разделяющим надпоршневую камеру на горячую и холодную полости, сообщенные через нагреватель, связанный с внешним контуром подвода теплоты, .регенератор и охладитель, связанный с внешним контуром отвода теплоты, расширительную машину, связанную с подпоршневой камерой при помощи газовых магистралей высокого и низкого давления и размещенные на последних газовые аккумуляторы соответственно высокого и низкого давления, участки газовых магистралей высокого и низкого давления, расположенные между газовыми аккумуляторами и расширительной машиной, снабжены соответственно дополнительными нагревателем и охладителем, расширительная машина выполнена объемного типа с регулируемым газораспределением, причем внешний контур дополнительного нагревателя подключен к внешнему контуру подвода теплоты, а внешний контур дополнительного охладителя подключен к внешнему контуру отвода теплоты.

Силовая установка может быть снабжена дополнительными газовыми магистралями, связывающими газовые аккумуляторы с холодной полостью надпоршневой камеры двигателя.

На чертеже представлена принципиальная схема силовой установки.

Силовая установка содержит свободнопоршневой двигатель 1 с внешним подводом теплоты с по меньшей мере. одним цилиндром 2, размещенным в нем рабочим поршнем 3, отделяющим в цилиндре 2 надпоршневую и подпоршневую камеры 4 и 5 соответственно, и поршнем-вытеснителем 6, разделяющим надпоршневую камеру 4 на горячую и холодную полости 7 и 8 соответственно, сообщенные через нагреватель 9, связанный с внешним контуром 10 подвода теплоты, регенератор 11 и охладитель 12, связанный внешним контуром 13 отвода теплоты, расширительную машину 14, связанную с подпоршневой камерой 5 при помощи газовых магистралей 15 и 1б высокого и низкого давления, и размещенные

11135 на последних газовые аккумуляторы

17 и 18 соответственно высокого и низкого давления. Участки газовых магистралей 19 и 20 высокого и низкого давлейия, соответственно, расположенные между газовыми аккумуляторами 17 и 18 и расширительной машиной 14, снабжены соответственно дополнительными нагревателем 21 и охладителем 22, расширительная машина 14 выполнена 10 объемного типа с регулируемым газораспределителем, причем внешний кон. тур дополнительного нагревателя 21 подключен к внешнему контуру 10 подвода теплоты, а внешний контур допол- 15 нительного охладителя 22 подключен к внешнему контуру 13 отвода теплоты. Установка снабжена дополнительными газовыми магистралями 23, связывающими газовые аккумуляторы 17 20 и 18 с холодной полостью 8 надпоршневой камеры 4 двигателя. Свободнопоршневой двигатель с внешним подводом теплоты содержит также синхронизирующий механизм 24. В подпоршневой 25 камере 5 установлены выпускной и впускной клапаны 25 и 26 соответственно.. Внешний контур 10 подвода теплоты содержит камеру 27 горения .с магистралями подвода топлива 28 и воз- 30 духа 29, а также магистраль 30, по которой продукты горения направляются в газовый рекуперативный нагреватель

21, который магистралью 32 связан с газовым рекуперативным нагревате- 35 лем 33. Во внешний контур 13 отвода теплоты входит радиатор 34 и водяной насос 35, а также магистрали 36, связывающие охладитель 12 с охладителем 22.

Расширительная ашина 1м выполнена объемного типа с регулируемыми впускным 37 к выпускным 38 органами. ! На газовых магистралях 23 установле"ны регулируемые запорные органы 39 45 и 40.

Силовая установка работает сле ующим образом.

На режиме максимальной мощности при движении вверх рабочего поршня 3 50 открывается впускной клапан 26. В подпоршневую камеру 5 всасывается газ из газового аккумулятора 18 низкого давления. При движении рабочего ,поршня 3 вниз газ, находящийся в ка- 55 мере 5, сжимается и через выпускной клапан 25 по магистрали 15 нагнетается в газовый аккумулятор 17 высокого

82 4 давления. Вся эффективная мощность двигателя с учетом потерь на трение к привод вспомогательных механизмов преобразуется в энергию сжатого газа.

Газ высокого давления после газового аккумулятора 17 нагревается в газовом рекуперативном нагревателе 21 и по магистрали 19 через регулируемый впускной орган 37 поступает в расширительную машину 14 после чего регулируемый выпускной орган 38, магистраль 20, водяной рекуперативный охладитель, газовый аккумулятор 18 низкого давления, магистраль 16 и впуск ной клапан 26 попадает в подпоршневую полость .5.

В системе охлаждения вода или другая охлаждающая жидкость насосом

Ф

5 прокачивается последовательно через охладители 12 и 22 и радиатор 34.

В камеру 27 горения подается топливо по магистрали 28 и воздух по магистрали 29. Продукты горения после камеры 27 горения через магистраль 30 и газовый рекуперативный нагреватель

9 по магистрали 31 поступают в газовый рекуперативный нагреватель 21.

Отдав тепло газу, поступающему в расширительную машину 14, продукты горения по магистрали 32 поступают в газовый рекуперативный нагреватель

33, после чего выбрасываются в окружающую среду.

Необходимый крутящий момент -на валу расширительной машины 14, т.е. тягово-динамическая характеристика, обеспечивается регулированием отсечки расширительной машины аналогично тому, как это осуществлялось в паровых машинах паровозов с идеальной тягово-,динамической характеристикой.

Так как расширительная машина 14 имеет регулируемое и обратимое газораспределенке, как в упомянутой паровой машине, то при торможении транспортной машины осуществляется перевод расширительной машины 14 в режим работы компрессора с нагнетанием газа из газового аккумулятора 18 низкого давления в газовый аккумулятор 17 высокого давления, обеспечивая тем самым рекуперацию энергии торможения транспортной машины. Энергия, накопленная в газовом аккумуляторе 17 высокого давления, используется для интенсивного разгона транспортной машины. Энергоемкость газового аккумулятора 17 высокого давления

1113582,в камеру 27 горения. часть газа через магистраль 23 и регулируемый запорный орган 40 попадает в магистраль

16 и через впускной клапан 26 в каме5 ру 5, Экономическая эффективность применения предлагаемой силовой установки определяется прежде всего бесступенчатой тяговой характеристикой и возможностью кратковременного формирования на режимах разгона, благодаря чему улучшаются тяговые и динамические качества транспортной машины, а также повышается ее.средняя скорость

I движения, проходимость и путевая топливная экономичность.

I выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась рекуперация энергии торможения транспортной машины, а энергоемкость газового аккумулятора 18 низкого давления определяется параметрами газа после расширительной машины 14.

Режим работы свободнопоршневого двигателя с внешним подводом тепла регулируется автоматически в зависимости от параметров газа в газовых аккумуляторах 17 и 18 независимо от условий движения транспортной машины. Для увеличения мощности свободнопоршневого двигателя с внешним подводом теплоты увеличивается подача топлива по магистрали 28 в камеру 27 горения и одновременно часть рабочего тепла из газового аккумулятора

17 высокого давления по магистрали

23 и регулируемый запорный орган 39 поступает в камеру 4 над рабочим поршнем 3. При снижении мощности одновременно с уменьшением подачи топлива

Высокая топливная экономичность предлагаемой силовой установки является также следствием стабилизации режимов работы двигателя, регенерации тепловой энергии отходящих газов и особенно рекуперации энергии торможения транспортной машины.

1113582

g ду

Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6548/29

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С.Амандыков

Редактор Л.Пчелинская Техред И.Надь Корректор С. Черни