СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в пассажирских и грузопассажирских автомобилях, эксплуатируемых, преимущественно в городских условиях, в первую очередь для оснащения общественного транспорта.
Использование парового двигателя в силовых установках для автомобилей можно рассматривать как альтернативу двигателю внутреннего сгорания, поскольку он обеспечивает отсутствие токсичных веществ в выхлопных газах, что позволит существенно улучшить экологическую обстановку в городах.
Из уровня техники известна силовая установка для автомобиля (см. US 3818699, 25.06.1974), принятая за наиболее близкий аналог (прототип), содержащая паровой двигатель с замкнутым паровым контуром, включающий парорасширительную поршневую машину, связанную через механическую трансмиссию с колесами автомобиля, систему питания, включающую парогенератор, соединенный нагнетательным трубопроводом с впускным клапаном поршневой машины, и систему управления. Энергия пара преобразуется в механическую энергию и передается на колеса автомобиля с помощью кривошипно-шатунного механизма.
Недостатками известной из /1/ установки являются недостаточная экологическая безопасность, поскольку для получения пара требуется постоянное сгорание топлива в парогенераторе, а также ее низкая эффективность.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание силовой установки для транспортных средств с использованием парового двигателя с повышенной эффективностью при использовании его в городских условиях, обладающего максимальными
экологическими показателями. Другой задачей является повышение гибкости и надежности управления работой двигателя.
Технический результат, обеспеченный решением указанных задач заключается в исключении наличия в выхлопных газах токсичных веществ, обеспечении возможности точного регулирования и синхронизации элементов силовой установки при запуске и работе двигателя в различных режимах. Кроме того, технический результат заключается в возможности автономной работы двигателя в течение длительного времени за счет аккумулирования тепловой энергии в парогенераторе, выполненном в виде сосуда Дьюара (баллона-термоса).
Приведенный технический результат достигается за счет того, что в силовой установке для транспортного средства, содержащей паровой двигатель с парорасширительной поршневой машиной, связанной через механическую трансмиссию с колесами транспортного средства, систему питания, включающую парогенератор, соединенный нагнетательным трубопроводом с впускным клапаном поршневой машины, и систему управления, парогенератор выполнен в виде сосуда Дьюара, а система управления содержит электронный блок и связанные с ним датчики. При этом система управления включает датчики давления, температуры и уровня жидкости, установленные на парогенераторе, а также датчик перемещения педали газа автомобиля, обеспечивающий регулирование количества подаваемой из парогенератора перегретой жидкости, и датчик перемещения коленвала, обеспечивающий запуск двигателя.
Установка снабжена баллоном со сжатым газом, соединенным с парогенератором для поддержания в нем постоянного давления, а парогенератор оснащен электрическим нагревательным элементом.
На фиг.1 приведена схема предлагаемой силовой установки.
Установка включает двухтактную парорасширительную поршневую машину 1, имеющую выпускной электромагнитный клапан 2 и впускной электромагнитный клапан 3. Энергия пара преобразуется в механическую энергию и передается на колеса автомобиля с помощью маховика 4, оснащенного датчиком 5 положения коленвала.
2
Система питания включает парогенератор в виде сосуда Дьюара (баллон-термос) 6, заправленный перегретой водой 7 (температура воды составляет 200°C), соединенный с помощью нагнетательного трубопровода 8 с впускным электромагнитным клапаном 3. Через заправочный патрубок 9 с краном осуществляется заправка баллона - термоса 6 водой. Кроме того, баллон - термос 6 имеет клапан вентиляции 10, датчик 11 давления, датчик 12 температуры и датчик 13 уровня воды. Для поддержания постоянного давления (15 кг/см) установка снабжена баллоном 14 со сжатым газом, соединенным с баллоном-термосом 6 с помощью трубопровода 15 через редукционный электромагнитный клапан 16.
Регулирует работу установки программная система управления, включающая электронный блок 17 управления, соединенный с клапанами 2, 3 и 16, датчиками 5, 11, 12, 13, а также с датчиком 18 перемещения педали газа 19 автомобиля.
Работа силовой установки осуществляется следующим образом.
Двигатель работает в двухтактном режиме. В исходном положении поршень находится чуть ниже верхней мертвой точки (ВМТ) по ходу вращения. Электромагнитные клапаны 2 и 3 закрыты. При нажатии на педаль газа 19 датчик ее перемещения 18 подает сигнал через электронный блок 17 на открытие клапана 3. Перегретая жидкость из баллона - термоса 6 (сосуда Дьюара) поступает в цилиндр и превращается в пар, который приводит в движение поршень парорасширительной машины и происходит такт рабочего хода.
После того как поршень начинает перемещение из нижней мертвой точки (НМТ) в ВМТ открывается выпускной клапан 2 и начинается такт выпуска, после чего цикл повторяется.
Количество подаваемой перегретой жидкости устанавливается блоком 17 управления в зависимости от величины сигнала с датчика перемещения 18 педали газа 19.
Запуск двигателя можно осуществлять путем подачи перегретой жидкости сначала в определенный цилиндр в зависимости от положения поршня относительно ВМТ и поступления сигнала от датчика положения коленвала 5 в блок 17 управления.
Баллон-термос может быть оборудован электрическими нагревательными элементами, обеспечивающими получение перегретой жидкости при подключении к розетке питания, например, во время ночной стоянки. Работу заправочных станций по получению перегретой воды можно организовать в ночное время, когда пик потребляемой электроэнергии резко снижается. Для поддержания давления в баллоне-термосе может быть использован компрессор.
Использование баллона-термоса (сосуда Дьюара) обеспечивает длительное сохранение температуры перегретой воды и возможность автономной работы двигателя с использованием энергии пара в течение продолжительного времени.