RU2216635C2

RU2216635C2 - Энергетическая техническая система гребенникова

Info

Publication number: RU2216635C2
Application number: RU2001122609A
Authority: RU
Inventors: В.И. Гребенников
Original assignee: Гребенников Валерий Иванович
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых установках с двигателями внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности в работе силовой установки транспортного средства. Сущность изобретения: система содержит ресивер, аккумулятор топлива высокого давления, цилиндры с поршнями, шатунами и коленвалом. Согласно изобретению энергетическая подсистема выполнена в виде преобразователя механической энергии в энергию сжатого газа, и наоборот, подсистема передачи представлена многоступенчатым редуктором, состоящим из ступеней с постоянным передаточным отношением, а ведущий вал многоступенчатого редуктора выведен от одной из его ступеней и подключен к коленвалу. Промежуточный дистанционно управляемый переключающий редуктор обеспечивает различные режимы передачи от ведомого вала многоступенчатого редуктора к ведущему валу дифференциального редуктора, а подсистема управления обеспечивает передачу энергии потребителю в режиме двигателя внутреннего сгорания за счет энергии сгорания топливной смеси в цилиндрах, передачу энергии потребителю в режиме пневмодвигателя за счет энергии сжатого газа, хранящегося в ресивере, и накопления пневмоэнергии за счет энергии, передаваемой от потребителя в компрессорном режиме. 1 з. п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, является энергетической технической системой, предназначенной, прежде всего, для оснащения всевозможных транспортных средств. Работу системы рассмотрим на примере ее применения в автомобильном транспорте.

Известна техническая система, представленная дизельным двигателем (1, стр.13, 124) и автоматической гидромеханической передачей (2, стр.226).

Рабочий цикл дизельного двигателя осуществляется в следующей последовательности: впуск воздуха, сжатие и подача топлива, смесеобразование, воспламенение и сгорание, расширение, выпуск.

Такой цикл позволяет получить более высокий КПД двигателя по сравнению с другими типами двигателей внутреннего сгорания.

Гидромеханическая передача (2, стр.226) состоит из 2-х частей: гидромеханического трансформатора и двух-, трех- или четырехступенчатой коробки передач.

Гидромеханический трансформатор автоматически изменяет соотношение моментов на валах в зависимости от соотношения скоростей вращения ведущего и ведомого валов, но диапазон изменения крутящего момента гидротрансформатора недостаточен для различных условий движения автомобиля, а также он не обеспечивает получения передачи заднего хода, поэтому гидротрансформатор используется совместно с механическими коробками передач.

Недостатками дизельного двигателя являются:
низкая экологичность из-за повышенного шума и высокая загрязненность отработанных газов;
- неоптимальное значение коэффициента избытка воздуха;
- невозможность получения более высокого кпд;
- низкая эффективность использования рабочего цикла, поэтому двигатель оснащается дополнительными турбинами, что усложняет конструкцию при низком кпд турбин;
сложность получения реверсивности вращения двигателя.

Недостатками гидромеханических передач являются:
- снижение кпд, сложность изготовления и ремонта, сложность получения реверсивной передачи;
- малое число ступеней и передаточного числа реверсивной передачи, снижение надежности работы;
- недостаточное передаточное отношение;
- число передач равно числу состояний управляющего механизма.

Наиболее близкой и принятой за прототип является техническая система, представленная двухтактным двигателем совместно с многоступенчатой шестеренчатой коробкой передач.

Двухтактный двигатель (1, стр.18) представлен продувочным насосом, ресивером, поршнем, цилиндром с выпускными клапанами, форсункой и впускными окнами. В течение первого такта осуществляются сгорание топлива, расширение рабочих газов, выпуск газов, продувка и наполнение цилиндров свежим воздухом.

Второй этап - это движение поршня от нижней мертвой точке (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). Здесь осуществляются удаление выпускных газов, продувка и наполнение цилиндров свежим зарядом, закрытие впускных окон и выпускных клапанов, сжатие воздуха и за 10-30^o от ВМТ происходит подача топлива в цилиндр через форсунку.

Важнейшим фактором эффективности работы энергетической системы автомобиля является применение коробки передач. Для расширения возможностей технической системы применяют многоступенчатые коробки передач, 8-10-ступенчатые в прямом направлении и 1 ступень заднего хода (2, стр. 217). Недостатками двухтактного двигателя являются:
- утечка подаваемого свежего воздуха;
- относительно низкая экономичность;
- потеря части объема цилиндра;
- ухудшение очистки цилиндра от отработанных газов;
- потеря энергии при продувке;
- повышенная температура поршня, цилиндра и клапанов;
- отсутствие реверсивного вращения двигателя.

Недостатки многоступенчатых коробок передач (2, стр.226):
- разрыв потока мощности от двигателя при переключении передач вызывает замедление движения, снижает интенсивность разгона, ухудшает проходимость автомобиля;
- выбор момента переключения передач не оптимален к выгодному режиму работы двигателя, что ухудшает экономичность и срок службы автомобиля;
- вызывает сильное утомление водителя;
- сложность конструкции дистанционного механизма управления переключением передач, число передач равно числу состояний управляющего механизма;
- малое число ступеней и коэффициента передачи, необходимых для оптимальной экономичной работы двигателя;
- малое количество ступеней и коэффициента передачи заднего хода.

Недостатками технической системы в целом являются:
- невозможность достижения оптимальности режима ее работы в целом;
- сложность в получении высоких скоростей и ступеней обратного вращения ведомого вала;
- расход топлива при торможении транспортного средства;
- отсутствие режима рекуперации энергии;
- сложность получения автоматического режима управления системой в целом.

Технический результат, который достигается применением заявленного изобретения:
1. Получение более высокого кпд по сравнению с известными техническими решениями.

2. Бесступенчатость трансмиссии.

3. Полная автоматичность управления, включая и торможение с помощью одной педали.

4. Автоматическая заторможенность транспортного средства в стояночном режиме.

5. Экологичность по загрязнению среды. Не требует топлива с октановыми добавками.

6. Общая оптимальность работы системы.

7. Обеспечение режима рекуперации энергии.

8. Отсутствие необходимости в утилизации энергии выхлопных газов.

9. Реверсивность и двигателя, и трансмиссии.

10. Получение высоких передач в реверсном режиме.

11. Число состояний механизмов переключения передач меньше числа ступеней передач.

12. Отсутствие утечки подаваемого сжатого воздуха.

13. Оптимальность коэффициента избытка воздуха.

14. Эффективное использование рабочего объема цилиндра.

15. Отсутствие расхода топлива при торможении транспортного средства. При остановке транспортного средства двигатель автоматически выключается.

Заявленный результат достигается тем, что энергетическая система, включающая энергетическую подсистему, состоящую из ресивера, аккумулятора топлива высокого давления с насосом подачи топлива через обратный клапан, цилиндров со свечами зажигания топливной смеси, с поршнями, шатунами и коленвалом со сдвинутыми в пространстве парами колен на углы, не равные 0 и 180^o, оснащенным тахометром; а также из подсистемы шестеренчатой передачи со спидометром и управляющей подсистемы с задатчиком скорости управления вращения ведомого вала, согласно изобретению указанная энергетическая подсистема выполнена в виде преобразователя механической энергии в пневматическую, т.е. в энергию сжатого газа, и наоборот, цилиндры которого оснащены теплоизолированными форкамерами, а рабочий объем пар цилиндров кратен двум, снабжена ресивером сжатого газа, подключенным через дистанционно управляемые клапаны высокого давления к форкамерам цилиндров; форкамеры цилиндров сообщаются с атмосферой через дистанционно управляемые клапаны атмосферного воздуха, к форкамерам подключен аккумулятор для хранения топлива под высоким давлением через дистанционно управляемые клапаны подачи топлива; к коленвалу подключен датчик сигнала определения его углового положения; подсистема передачи представлена многоступенчатым редуктором, состоящим из ступеней, выполненных с постоянным передаточным соотношением, и от каждой ступени выведены ведомые валы, а ведущий вал многоступенчатого редуктора выведен от одной из его ступеней и подключен к коленвалу энергетической подсистемы, а также промежуточными дистанционно управляемыми переключающимися редукторами и многовходовым дифференциальным редуктором, у которого один из валов является ведомым валом подсистемы передачи и подключен к потребителю энергии, а остальные валы через промежуточные дистанционно управляемые редукторы соединены с ведомыми валами многоступенчатого редуктора, число которых точно равно числу ведущих валов дифференциального редуктора, при этом промежуточный дистанционно управляемый переключающий редуктор обеспечивает режимы передачи от ведомого вала многоступенчатого редуктора к ведущему валу дифференциального редуктора, а подсистема управления обеспечивает передачу энергии потребителю в режиме двигателя внутреннего сгорания за счет энергии сгорания топливной смеси в цилиндрах, передачу энергии потребителю в режиме пневмодвигателя за счет энергии сжатого газа, хранящегося в ресивере, и накопления пневмоэнергии за счет энергии, передаваемой от потребителя в компрессорном режиме
Заявленный результат достигается тем, что многоступенчатый редуктор может быть выполнен с передаточным отношением 1:2, при этом промежуточный переключающий редуктор обеспечивает два переключающих состояния - свободное вращение ведомого вала многоступенчатого редуктора с заторможенным состоянием ведущего вала дифференциального редуктора и прямую передачу 1:1 между валами многоступенчатого и дифференциального редукторов.

Энергетическая техническая система (ЭТСГ) приведена на фиг.1.

Данная система включает в себя следующие известные технические решения:
ресивер (РСО), насос подачи топлива (НПТ), аккумулятор топлива высокого давления (АТВ), цилиндры (Ц) со свечами зажигания топливной смеси (С) и поршнями (П), шатуны (Ш), коленвал (К) с тахометром (Д3), коробка передач (ПСП) со спидометром-тахометром (Д5), управляющая подсистема (ПСУ) с задатчиком скорости вращения ведомого вала коробки передач (У).

Предложенная система отличается следующим.

Часть энергетической подсистемы на базе поршневой подсистемы, т.е. пневмопреобразователь (ПП) без конструктивных изменений должен использоваться в трех качествах:
1. Двигателя внутреннего сгорания в авторской модификации.

2. Пневмодвигателя.

3. Компрессора.

Подсистема передачи представлена шестеренчатым дистанционно управляемым реверсивным редуктором со сверхбольшим числом ступеней и диапазоном передач вращения.

Сущность изобретения заключается в том, что конструктивно схема ЭТСГ построена таким образом, что все режимы работы системы задаются исключительно управляющими алгоритмами подсистемы, осуществляющей управление ЭТСГ.

Рассмотрим двигательный режим работы ЭТСГ. В соответствии с теорией термодинамики (1, стр.23), кпд теплового двигателя определяется:
- увеличением степени сжатия,
- уменьшением степени предварительного расширения, повышения разности давления.

Поскольку увеличение степени сжатия имеет свой предел вклада в кпд (13-14), то этот параметр из рассмотрения мы исключим.

Проведя теоретический анализ данного вопроса, автор пришел к выводу, что более объективно и четко сущность технического кпд теплового двигателя характеризуется следующими параметрами:
1. Уменьшением степени предварительного расширения.

2. Максимальным пиковым, т.е. наибольшим, давлением газа в цилиндре.

3. Увеличением степени расширения рабочей горящей смеси с целью обеспечения максимально низкого давления выхлопным газам.

При удовлетворении третьему критерию отпадает необходимость в применении турбин, утилизирующих энергию выхлопных газов, что существенно упрощает конструкцию двигателя, притом, что кпд таких турбин чрезвычайно низок.

Для удовлетворения сформулированным критериям повышения кпд необходимо внесение принципиальных изменений в конструкцию двигателя внутреннего сгорания, а это такие, которые обеспечивали бы:
- существенное увеличение степени расширения объема рабочих газов (50-60),
- необходимое конструктивное разделение тактов сжатия воздуха и расширения рабочих газов,
- увеличение пикового давления рабочих газов за оптимально малый ход поршня при его движении от ВМТ к НМТ,
- подачу максимальной массы сжатого воздуха в цилиндр для образования рабочей смеси в такте рабочего хода поршня с величиной оптимального давления,
- оптимизацию порционной подачи количества топлива в цилиндр.

Сформулированные критерии соответствуют следующему рабочему циклу двигателя: забор воздуха, сжатие воздуха до рабочего давления в цилиндре (1-2 МПа), охлаждение, впуск в цилиндр, подачу топлива, смесеобразования, воспламенение и сгорание, расширение, выпуск отработанных газов. Этапы: впуск в цилиндр, подача топлива, смесеобразование, воспламенение и сгорание осуществляются вблизи ВМТ, а этап "выпуск" начинается с НМТ и происходит при постоянном давлении в процессе движения поршня к ВМТ (фиг.2. уч.1). Сформулированный рабочий цикл соответствует двухтактной работе двигателя.

Наиважнейшим техническим критерием эффективности двигателя является его экономичность. В авторском варианте экономичность ЭП, в частности, обеспечивается подачей оптимального количество топлива в цилиндры. Критерием оптимальности является: при одном и том же количестве воздуха, подаваемого в цилиндр, это максимум пикового давления рабочих газов в цилиндре (Д2, фиг.1) при минимуме подачи топлива, в частности, через изменение угла зажигания.

Помимо сформулированных критериев весьма существенным дополнительным критерием является обеспечение двигателю оптимальной скорости вращения его коленвала (Д3, фиг.1).

Удовлетворение требованию данного критерия конструктивно осуществляется следующим образом:
- изменением мощности работающего двигателя в широком диапазоне и с большим количеством промежуточных мощностей, что достигается конструктивным построением объемов пар цилиндров в соответствии с двоичным числом, т.е. кратного числу 2, а мощность изменяется комбинационным включением цилиндров в работу,
- изменением в широком диапазоне передаточного отношения коробки передач с большим числом промежуточных состояний (несколько десятков).

Требование оптимальности, сформулированное к коробке передач, обеспечивается оригинальностью построения ее конструкции, которая заключается в том, что коробка представлена исключительно шестеренчатыми передачами и конструктивно состоит из 3-х узлов (фиг.1, КР):
- многоступенчатого редуктора (МР) с передаточным числом 1:3 на каждой ступени и ведущим валом (ВХКР) на одной из его ступенек и ведомыми валами на каждой ступени редукции,
- многовходовым дифференциальным редуктором (МД), один из валов которого является ведомым (ВЫХКР) валом кодового редуктора, а количество ведущих валов МД точно равно количеству ведомых валов МР,
- промежуточных переключающих редукторов (ППР), которые обеспечивают взаимодействие между ведомыми валами МР и ведущими валами МД. Промежуточный переключающий редуктор должен обеспечить следующие взаимоотношения между ведущими и ведомыми валами:
1. Расцепленное состояние ведущему валу и заторможенное ведомому.

2. Одинаковое вращение обоих валов.

3. Противоположное вращение соединяемых валов, т.е. реверсная передача с передаточным отношением 1:1.

Сформулированную техническую задачу несложно решить, например, на базе планетарного редуктора.

В основу работы редуктора положен следующий универсальный математический принцип: алгебраическое суммирование чисел, кратных числу 3, где:
датчиком чисел, кратных числу 3, являются ведомые валы многоступенчатого редуктора,
алгебраическим сумматором чисел является многоходовой дифференциальный редуктор,
роль задатчиков выполняемых математических операций играют промежуточные дистанционно управляемые переключающие редукторы.

Таким образом, подавая соответствующие управляющие сигналы на промежуточные переключающиеся редукторы, обеспечивается включение соответствующих ступеней передачи передаточной коробке. Для обеспечения сформулированных требований к двигателю он оснащается:
- ресивером сверхвысокого давления (РСД) с охлаждающим радиатором, оснащенного датчиком контроля давления газа в ресивере (Д1), подключенный через управляемый по времени включения клапан (KB) к форкамерам цилиндров двигателя, форкамеры теплоизолированы (ТФ),
- форкамеры (ТФ) соединены с атмосферой через управляемые по времени включения атмосферные клапаны (КА),
- управляемыми клапанами подачи топлива в цилиндры, обеспечивающими изменение количества тактового объема подаваемого топлива для образования рабочей смеси (КТ),
- датчиком контроля давления газов в цилиндрах (Д2).

Коленвал оснащается датчиком угла поворота коленвала (Д4).

ЭТСГ оснащается подсистемой управления (ПСУ), к которой подключены:
датчик сигнала давления газа в ресивере (Д1), датчики давления газов в цилиндрах (Д2), клапаны топлива (КТ), ресивера (КВ), атмосферного воздуха (К), свечи зажигания (С), тахометры коленвала (Д3) и ведомого вала редуктора (Д5), датчик углового положения коленвала (Д4), промежуточные переключающиеся редукторы (ППР).

ЭТСГ работает следующим образом. В исходном состоянии все ведомые валы многоступенчатого редуктора освобождены, а ведущие валы дифференцального редуктора заторможены, что автоматически обеспечивает заторможенное стояночное состояние транспортного средства.

По давлению газа ресивер заполнен наполовину, что соответствует, примерно, 3 МПа. Двигатель работает и поршень рабочего цилиндра вблизи ВМТ. В аккумуляторе топлива высокого давления находится топливо.

Работа двигателя начинается с включения У на ПСУ. Рабочий такт начинается с того, что закрывается атмосферный клапан КА и открывается клапан высокого давления КВ. Воздух из ресивера поступает в форкамеру цилиндра до достижения давления в форкамере, примерно, 1,5 МПа (от 1 до 2 МПа) (фиг.2, уч. 2. Р3), клапан KB закрывается и открывается клапан КТ. Начинается процесс подачи топлива, в течение которого в оптимальное время происходят его воспламенение и сгорание (фиг.2, уч. 3). Давление газа в цилиндре контролируется датчиком Д2 (фиг. 2, Р4). В дальнейшем происходит сверхбольшое расширение рабочих газов (фиг. 2, уч.4) до V3 - НМТ. В НМТ открывается клапан КА и в дальнейшем происходит выброс отработанных газов в атмосферу (фиг.2, уч.1), в дальнейшем цикл повторяется. Коленвал вращается и вращает ведущий вал (фиг. 1, ВХКР) кодового редуктора (фиг.1, КР).

Задачей системы управления является поддержание оптимальной скорости вращения каленвалу двигателя и обеспечение рабочей скорости вращения ведомому валу ЭТСГ (ВЫХКР). Это обеспечивает задание такой кодовой комбинации состояний ППР (фиг.1), которая и обеспечивает указанное соотношение. Если нагрузка на выходе ЭТСГ меняется то, комбинируя включение цилиндров ПП в работу и подключая к атмосфере неработающие цилиндры, ПСУ обеспечивает неизменность оптимальной скорости вращения каленвалу двигателя и рабочей скорости ведомому валу КР (ВЫХКР).

Самостоятельным для режима ЭТСГ является режим рекуперации энергии, это когда ПСУ переключает ЭТСГ из режима движения транспортного средства в режим торможения. В этом случае ПП работает в режиме компрессора. Для этого случая рабочий цикл ПП имеет следующий вид: в ВМТ открывается клапан атмосферного воздуха КА и происходит впуск воздуха при движении поршня к НМТ, где КА закрывается и происходит такт сжатия воздуха при дальнейшем движении поршня к ВМТ. При выравнивании давления в ресивере РСВ (Д1) и цилиндре (Д2) открывается клапан KB и начинается закачка сжатого воздуха в ресивер, поскольку ресивер наполнен сжатым воздухом наполовину. Именно в этом и заключается сущность авторской идеи рекуперации энергии, а именно преобразование механической энергии, вырабатываемой потребителем, в энергию сжатого газа. В ВМТ клапан КБ закрывается и начинается движение поршня к НМТ. При выравнивании давления внутри цилиндра с атмосферным открывается клапан КА и начинается впуск атмосферного воздуха в цилиндр и т.д.

Если происходит переполнение ресивера, то излишки воздуха стравливаются в атмосферу.

Режим же рекуперации энергии обеспечивается тем, что происходит переход на активный режим работы ЭТСГ, т.е. передачи энергии потребителю за счет избыточного давления воздуха в ресивере, ПП используется как пневмодвигатель со следующим рабочим циклом: открывается клапан KB, сжатый воздух из ресивера поступает в цилиндр и начинается движение поршня к НМТ. Через некоторый угол поворота коленвала (величина угла определяется текущим давлением газа к ресивере и нагрузкой ЭТСГ) клапан KB закрывается и происходит такт расширения газа в поршне. В НМТ открывается клапан КА, происходит выпуск воздуха из цилиндра в атмосферу при движении поршня от НМТ к ВМТ и в ВМТ клапан КА закрывается, а клапан KB открывается, и рабочий цикл повторяется. ПП работает в режиме пневмодвигателя до снижения давления воздуха в ресивере наполовину, таким образом, ЭТСГ обеспечивает бестопливный режим работы за счет энергии сжатого газа, накапливаемого в ресивере, а в целом ускорение и торможение транспортного средства, т.е. полный цикл управления полностью осуществляется ЭТСГ, причем торможение осуществляется с рекуперацией энергии, которая накапливается в виде энергии сжатого воздуха.

Расчеты показывают, что ресивер объемом 0,1 м обеспечивает накопление энергии, примерно равной движению среднего легкового автомобиля со скоростью 100 км/час.

В исходном состоянии для запуска ЭТСГ в работу при неподвижном коленвале необходимо приведение его в начальное вращение. Для этого часть цилиндров ПП используется как пневмодвигатель, а остальные - в качестве двигателя внутреннего сгорания, чем и обеспечивается запуск ПП в активную работу с потреблением топлива.

Среднее давление в ресивере поддерживается через использование пассивных цилиндров ППЭ в режиме компрессора.

Используя реверсивные свойства ППЭ, которые определяются исключительно алгоритмом управления, задаваемым ПСУ, можно упростить конструкцию ППР кодового редуктора КР. В этом случае можно применить не троичный, а двоичный ступенчатый редуктор, т. е. с соотношением редукции 1:2 на каждой ступени многоступенчатого редуктора МР.

В этом случае функции ППР упрощаются. Промежуточный переключающий редуктор должен обеспечивать:
- расцепленное состояние ведомому валу многоступенчатого редуктора (МР) и заторможенное ведущему валу дифференциального редуктора (МД),
- передачу прямого вращения 1:1 от ведомого вала МР к ведущему валу МД.

Сформулированную техническую задачу несложно решить, например, на базе дифференциального редуктора с тремя рабочими валами.

Дополнительно такие части ЭТСГ, как ППЭ и КР могут использоваться самостоятельно.

ППЭ может применяться везде, где применяется двигатель внутреннего сгорания в традиционном исполнении.

Кодовый редуктор (КР) самостоятельно весьма эффективно может применяться в тех случаях, где требуется согласование нестабильных источников энергии и потребителей, например, в ветроустановках, насосных станциях газо- и нефтепроводах и т.д.

Идея троичности построения конструкций технических устройств может найти весьма широкое применение в различных технических устройствах, например, для регулирования выходного напряжения выходных независимых обмоток трансформаторов переменного тока, которые наматываются кратные числу 3 и всевозможными комбинационными включениями которых можно получать выходные напряжения переменного тока любой величины.

Перечень фигур
Фиг.1. Энергетическая техническая система Гребенникова (ЭТСГ):
- ЭП - энергетическая подсистема,
- ППЭ - подсистема пневмопреобразователя энергии,
- РСО - ресивер сверхвысокого давления большого объема,
- Д1 - датчик сигнала давления газа в ресивере,
- KB - клапан высокого давления,
- КА - клапан атмосферного воздуха,
- НПТ - насос подачи топлива,
- OK - обратный клапан,
- АТВ - аккумулятор топлива высокого давления,
- ПП - пневмопреобразователь,
- Д2 - датчик сигнала давления газа в цилиндрах,
- С - свеча,
- ТФ - теплоизолированная форкамера,
- Ц - цилиндр,
- П - поршень,
- Ш - шатун,
- К - коленвал,
- Д3 - тахометр коленвала,
- Д4 - датчик сигнала углового положения коленвала,
- ПСП - подсистема согласующей передачи,
- КР - кодовый редуктор,
- МР - многоступенчатый редуктор,
- ППР - промежуточный переключающий редуктор,
- МД - многовходовой дифференциал,
- Д5 - тахометр ведомого вала кодового редуктора (спидометр), ведомый вал ЭТСГ,
- ВХКР - ведущий вал кодового редуктора,
- ВЫХКР - ведомый вал кодового редуктора,
- ПСУ - подсистема управления,
- У - управляющий задатчик скорости вращения ведомого вала ЭТСГ.

Фиг.2. Термодинамический цикл ЭТСГ:
V1 - верхняя мертвая точка (ВМТ),
V2 - объем предварительного расширения рабочих газов,
V3 - нижняя мертвая точка (НМТ),
P1 - атмосферное давление,
Р2 - давление отработанных газов перед их выпуском,
Р3 - рабочее давление воздуха в рабочем такте, начало подачи топлива,
Р4 - пиковое, максимальное давление рабочих газов,
1 - выпуск отработанных газов при постоянном давлении, близком к атмосферному,
2 - подача сжатого воздуха из ресивера (1,0 - 2,0 МПа),
3 - подача топлива, воспламенение и сгорание рабочей смеси,
4 - расширение рабочих газов по адиабатной кривой,
V₁/V₂ - степень предварительного расширения рабочих газов,
V₁/V₃ - степень расширения рабочего объема цилиндра (50-60).

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А.С. Орлина, М.Г. Круглов. "Двигатель внутреннего сгорания", Москва, М., 1990 г.

2. В. Л. Роговцев и др. "Устройство и эксплуатация автотранспортных средств", Москва, 1999 г.

Claims

1. Энергетическая техническая система, включающая энергетическую подсистему, состоящую из ресивера, аккумулятора топлива высокого давления с насосом подачи топлива через обратный клапан, цилиндров со свечами зажигания топливной смеси, с поршнями, шатунами и коленвалом со сдвинутыми в пространстве парами колен на углы не равные 0^o и 180^o, оснащенным тахометром, а также из подсистемы шестеренчатой передачи со спидометром и управляющей подсистемы с задатчиком скорости управления вращения ведомого вала, отличающаяся тем, что энергетическая подсистема выполнена в виде преобразователя механической энергии в пневматическую, т. е. в энергию сжатого газа, и наоборот, цилиндры которого оснащены теплоизолированными форкамерами, а рабочий объем пар цилиндров кратен 2, снабжена ресивером сжатого газа, подключенным через дистанционно управляемые клапаны высокого давления к форкамерам цилиндров; форкамеры цилиндров сообщаются с атмосферой через дистанционно управляемые клапаны атмосферного воздуха, к форкамерам подключен аккумулятор для хранения топлива под высоким давлением через дистанционно управляемые клапаны подачи топлива; к коленвалу подключен датчик сигнала определения его углового положения; подсистема передачи представлена многоступенчатым редуктором, состоящим из ступеней, выполненных с постоянным передаточным отношением, и от каждой ступени выведены ведомые валы, а ведущий вал многоступенчатого редуктора выведен от одной из его ступеней и подключен к коленвалу энергетической подсистемы, а также промежуточными дистанционно управляемыми переключающимися редукторами и многовходовым дифференциальным редуктором, у которого один из валов является ведомым валом подсистемы передачи и подключен к потребителю энергии, а остальные валы через промежуточные дистанционно управляемые редукторы соединены с ведомыми валами многоступенчатого редуктора, число которых точно равно числу ведущих валов дифференциального редуктора, при этом промежуточный дистанционно управляемый переключающий редуктор обеспечивает режимы передачи от ведомого вала многоступенчатого редуктора к ведущему валу дифференциального редуктора, а подсистема управления обеспечивает передачу энергии потребителю в режиме двигателя внутреннего сгорания за счет энергии сгорания топливной смеси в цилиндрах, передачу энергии потребителю в режиме пневмодвигателя за счет энергии сжатого газа, хранящегося в ресивере, и накопления пневмоэнергии за счет энергии, передаваемой от потребителя в компрессорном режиме.

2. Энергетическая система по п. 1, отличающаяся тем, что многоступенчатый редуктор выполнен с передаточным отношением 1: 2, при этом промежуточный переключающий редуктор обеспечивает два переключающих состояния: свободное вращение ведомого вала многоступенчатого редуктора с заторможенным состоянием ведущего вала дифференциального редуктора и прямую передачу 1: 1 между валами многоступенчатого и дифференциального редукторов.