RU2718097C1 - Propulsion unit of vehicle - Google Patents

Propulsion unit of vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2718097C1
RU2718097C1 RU2019128449A RU2019128449A RU2718097C1 RU 2718097 C1 RU2718097 C1 RU 2718097C1 RU 2019128449 A RU2019128449 A RU 2019128449A RU 2019128449 A RU2019128449 A RU 2019128449A RU 2718097 C1 RU2718097 C1 RU 2718097C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
valve
pneumatic line
compressor
turbine
Prior art date
Application number
RU2019128449A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Дмитриевич Свирков
Original Assignee
Александр Дмитриевич Свирков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Дмитриевич Свирков filed Critical Александр Дмитриевич Свирков
Priority to RU2019128449A priority Critical patent/RU2718097C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2718097C1 publication Critical patent/RU2718097C1/en
Priority to PCT/RU2020/050151 priority patent/WO2021049975A1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/045—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having compressor and turbine passages in a single rotor-module
    • F02C3/05—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor having compressor and turbine passages in a single rotor-module the compressor and the turbine being of the radial flow type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to power engineering. Vehicle propulsion system comprises combustion chamber equipped with fuel supply nozzle and igniter, turbine mounted on shaft. In the combustion chamber housing there is a channel for the working body outlet to the turbine and bringing it into rotation, in which the outlet valve is installed. Besides, it comprises compressed air supply system including first compressor rotor of which is articulated with turbine shaft, pneumatic line for air supply from first compressor to combustion chamber. Throttle valve is arranged in pneumatic line. Plant is equipped with the second compressor the rotor of which has the possibility of periodic kinematic connection to the turbine shaft and the main receiver. Compressors are connected to main receiver, the outlet of which is connected to pneumatic line for air supply to combustion chamber. Shutoff valve is installed in the pneumatic line at the output of the main receiver. Non-return valve is arranged at combustion chamber inlet. Air pressure regulator and throttle valve are arranged in pneumatic line between shut-off and check valves. Plant is additionally equipped with a nozzle for water supply to the combustion chamber.
EFFECT: technical result consists in reduction of fuel consumption and reduction of harmful emissions into atmosphere.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно, к конструкциям силовых энергетических установок транспортных средств широкого спектра назначения.The invention relates to the field of engine building, namely, to the designs of power plants of vehicles of a wide range of purposes.

Известна газотурбинная энергетическая установка, содержащая камеру сгорания, пусковое устройство, центробежный компрессор, связанный с воздушным входом камеры сгорания, оснащенной горелочными устройствами и средством розжига, выход камеры сгорания через теплообменник связан с центростремительной турбиной, ротор которой имеет возможность соединения с потребителем - электрическим генератором. Роторы пускового устройства, центробежного компрессора и центростремительной турбины смонтированы на общем валу, установленном в газостатических подшипниках, один из которых расположен за пусковым устройством, а второй - за центростремительной турбиной. Установка оснащена блоком управления, регулирующим работу пускового устройства, средства розжига и центростремительной турбины.A gas turbine power plant is known that contains a combustion chamber, a starting device, a centrifugal compressor connected to an air inlet of a combustion chamber equipped with burner devices and means of ignition, the output of the combustion chamber through a heat exchanger is connected to a centripetal turbine, the rotor of which has the ability to connect to a consumer - an electric generator. The rotors of the starting device, centrifugal compressor and centripetal turbine are mounted on a common shaft mounted in gas-static bearings, one of which is located behind the starting device, and the second behind the centripetal turbine. The installation is equipped with a control unit that regulates the operation of the starting device, means of ignition and centripetal turbine.

Для запуска установки, по команде с блока управления включается электрогенератор-стартер, система прокачки агента через теплообменник, система подачи среды в зазоры подшипников вала. Электрогенератор-стартер приводит во вращение вал, от которого вращаются роторы центробежного компрессора и центростремительной турбины.To start the installation, at the command of the control unit, the electric generator-starter, the system for pumping the agent through the heat exchanger, the system for supplying the medium to the clearance of the shaft bearings are turned on. The electric generator-starter drives the shaft from which the rotors of the centrifugal compressor and centripetal turbine rotate.

Воздух от компрессора пропускается через теплообменник, где его температура доводится до заданной и нагнетается в камеру сгорания, куда через форсунки подается топливо. В камере сгорания топливо и воздух смешиваются, образуя топливно-воздушную смесь, которая поджигается включением средства розжига. Полученный в результате сгорания топливно-воздушной смеси рабочий агент (продукты сгорания) направляют из камеры сгорания в центростремительную турбину для приведения во вращение ее ротора, который связан с электрогенератором, вырабатывающим электрическую энергию для потребителей.Air from the compressor is passed through a heat exchanger, where its temperature is brought to a predetermined value and is pumped into the combustion chamber, where fuel is supplied through the nozzles. In the combustion chamber, fuel and air are mixed, forming a fuel-air mixture, which is ignited by the inclusion of the means of ignition. The working agent (combustion products) resulting from the combustion of the fuel-air mixture is sent from the combustion chamber to a centripetal turbine to rotate its rotor, which is connected to an electric generator that generates electrical energy for consumers.

Параметры работы центростремительной турбины отслеживаются датчиками, связанными с блоком управления.The centripetal turbine operating parameters are monitored by sensors associated with the control unit.

(см. патент РФ на полезную модель №101096, кл. F02C 3/05, 2010 г.).(see RF patent for utility model No. 101096, CL F02C 3/05, 2010).

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что в процессе функционирования установки рабочий агент направляется из камеры сгорания на ротор центростремительной турбины в пульсирующем режиме, что обусловлено неравномерностью подачи воздуха в камеру сгорания из-за пульсаций компрессора и приводит к нестабильности процесса сгорания топливно-воздушной смеси в камере сгорания, а, следовательно, неполному ее сгоранию, что снижает КПД установки и увеличивает вредные выбросы продуктов сгорания в атмосферу. Весьма существенно и то, что при таком процессе сгорания топливно-воздушной смеси нагрузки на вал являются переменными, а нерегулируемые газостатические подшипники не могут их компенсировать в силу недостаточной своей жесткости, что ограничивает величину момента, передаваемого с турбины на полезную нагрузку, а, следовательно, ограничивает область применения установки.As a result of the analysis of the known solution, it should be noted that during operation of the installation, the working agent is directed from the combustion chamber to the rotor of the centripetal turbine in a pulsating mode, which is due to the uneven air supply to the combustion chamber due to compressor pulsations and leads to instability of the combustion process of the fuel-air mixture in the combustion chamber, and, consequently, its incomplete combustion, which reduces the efficiency of the installation and increases the harmful emissions of combustion products into the atmosphere. It is also very significant that during such a process of combustion of the fuel-air mixture, the shaft loads are variable, and unregulated gasostatic bearings cannot compensate for them due to their insufficient rigidity, which limits the moment transmitted from the turbine to the payload, and, therefore, limits the scope of the installation.

Известна двигательная установка для автомобиля, содержащая дизельный поршневой двигатель внутреннего сгорания, воздушный фильтр и компрессор. Воздушный фильтр и компрессор последовательно расположены на первой магистрали перед входным коллектором подачи воздуха в камеру сгорания двигателя. Установка оснащена турбиной, предназначенной для привода компрессора, и расположенной на второй магистрали, предназначенной для отвода выхлопных газов из камеры сгорания двигателя. Ротор компрессора и турбина закреплены на общем валу.Known engine installation for a car containing a diesel piston internal combustion engine, an air filter and a compressor. The air filter and compressor are sequentially located on the first highway in front of the intake manifold of the air supply to the engine combustion chamber. The installation is equipped with a turbine designed to drive the compressor, and located on the second line, designed to exhaust exhaust from the combustion chamber of the engine. The compressor rotor and turbine are mounted on a common shaft.

Двигательная установка снабжена третьей магистралью, соединенной перед входом в компрессор с первой магистралью.The propulsion system is equipped with a third highway connected to the first highway in front of the compressor entrance.

Третья магистраль предназначена для создания разряжения в вакуумном усилителе тормозной системы автомобиля при повышении давления в гидравлической системе управления торможением автомобиля.The third line is designed to create a vacuum in the vacuum booster of the brake system of the car with increasing pressure in the hydraulic brake control system of the car.

В первой магистрали установлена воздушная дроссельная заслонка, расположенная между выходом фильтра и местом присоединения третьей магистрали.An air throttle is installed in the first line, located between the filter outlet and the connection point of the third line.

Воздушная дроссельная заслонка кинематически соединена рычагом с сердечником электромагнита, обмотка которого, соединена с выключателем датчика давления гидравлической системы управления торможением автомобиля.The air throttle is kinematically connected by a lever to the core of the electromagnet, the winding of which is connected to the pressure switch of the hydraulic brake control system of the vehicle.

Рычаг, электромагнит и выключатель образуют электрический привод дроссельной заслонки.The lever, electromagnet and switch form an electric throttle actuator.

В процессе работы установки при отпущенной педали тормоза и работающем двигателе давление в тормозной системе автомобиля отсутствует, воздушная дроссельная заслонка открыта, компрессор и турбина работают в номинальном режиме.During the operation of the installation, with the brake pedal released and the engine running, there is no pressure in the vehicle's brake system, the air throttle is open, the compressor and turbine are operating in nominal mode.

Давление в потоке воздуха на входе в компрессор определяется величиной гидравлического сопротивления воздушного фильтра и производительностью компрессора.The pressure in the air stream at the inlet to the compressor is determined by the hydraulic resistance of the air filter and the performance of the compressor.

При нажатии на педаль тормоза автомобиля в гидравлической системе тормозов с помощью главного цилиндра создается давление жидкости, контакты выключателя датчика давления замыкаются, подается питание к обмотке электромагнита, сердечник которого рычагом закрывает воздушную дроссельную заслонку.When you press the brake pedal of the car in the hydraulic brake system using the master cylinder, fluid pressure is created, the pressure sensor switch contacts are closed, power is supplied to the electromagnet winding, the core of which closes the air throttle with a lever.

Гидравлическое сопротивление движению потока воздуха увеличивается, а потому при установившейся скорости вращения компрессора за счет кинетической энергии вращающихся частей компрессора и турбины в полости первой магистрали на входе в компрессор создается дополнительное разряжение.Hydraulic resistance to the movement of the air flow increases, and therefore, at a steady speed of rotation of the compressor due to the kinetic energy of the rotating parts of the compressor and the turbine, an additional vacuum is created in the cavity of the first line at the compressor inlet.

В вакуумный усилитель тормозной системы автомобиля энергия разряжения передается по третьей магистрали, полость которой соединена с полостью первой магистрали между входом в компрессор и дроссельной заслонкой.The vacuum energy of the brake system of the vehicle is transferred from the third line, the cavity of which is connected to the cavity of the first line between the compressor inlet and the throttle.

За счет энергии разряжения гидровакуумный усилитель создает дополнительное давление в гидравлической системе управления торможением автомобиля.Due to the discharge energy, the hydraulic vacuum booster creates additional pressure in the vehicle’s hydraulic brake control system.

(см. патент РФ №2243394, кл. F02D 9/02, 2004 г.) - наиболее близкий аналог.(see RF patent No. 2243394, class F02D 9/02, 2004) is the closest analogue.

В результате анализа известной двигательной установки необходимо отметить, что для нее, как и для большинства двигателей внутреннего сгорания, характерны относительно низкий КПД (не более 30%), высокий расход топлива и высокое содержание вредных веществ в выхлопных газах, образующихся при сгорании топлива.As a result of the analysis of the known propulsion system, it should be noted that, like most internal combustion engines, it is characterized by a relatively low efficiency (not more than 30%), high fuel consumption and a high content of harmful substances in the exhaust gases generated during fuel combustion.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение высокого КПД двигательной установки при одновременном снижении расхода топлива и минимизации вредных выбросов отработанных газов в атмосферу за счет формирования стехиометрической топливно-воздушной смеси в каждом рабочем цикле, а также за счет периодического перехода установки на работу на паровоздушную смесь и рекуперации энергии транспортного средства в виде сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором, механически подключаемым к трансмиссии при торможении транспортного средства, и использования ее для работы установки.The technical result of the claimed invention is to provide high efficiency of the propulsion system while reducing fuel consumption and minimizing harmful emissions of exhaust gases into the atmosphere due to the formation of a stoichiometric air-fuel mixture in each working cycle, as well as due to the periodic transition of the installation to work on steam-air mixture and recovery vehicle energy in the form of compressed air produced by a compressor mechanically connected to the transmission during braking vehicle, and use it for the installation.

Указанный технический результат достигается тем, что в двигательной установке, содержащей камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига в камере сгорания, турбину, смонтированную на валу с возможностью вращения вместе с валом, в корпусе камеры сгорания имеется канал, предназначенный для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан, а также систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания, в пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка, предназначенная для регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеру сгорания, новым является то, что установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером, компрессоры подсоединены основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания, в пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан, на входе в камеру сгорания установлен обратный клапан, а между ними в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка, при этом установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания.The specified technical result is achieved by the fact that in a propulsion system containing a combustion chamber equipped with a nozzle for supplying fuel and means for igniting it in the combustion chamber, a turbine mounted on a shaft rotatably with the shaft has a channel in the combustion chamber for exhaustion from the cavity of the combustion chamber of the working fluid to the turbine and bringing it into rotation, in which the exhaust valve is installed, as well as a system for supplying compressed air to the combustion chamber, including the first compressor, the mouth which is kinematically connected with the turbine shaft, the pneumatic line for supplying air from the first compressor to the combustion chamber, a throttle valve is located in the pneumatic line for regulating the flow of air supplied to the combustion chamber, the new one is that the installation is equipped with a second compressor, the rotor of which has the ability periodic kinematic connection with the turbine shaft, and the main receiver, the compressors are connected to the main receiver, the output of which is connected to the pneumatic main for air supply to the combustion chamber, a shut-off valve is installed in the pneumatic line at the outlet of the main receiver, a check valve is installed at the inlet of the combustion chamber, and an air pressure regulator and throttle valve are placed in the pneumatic line, while the installation is additionally equipped with a nozzle for supplying water to the combustion chamber .

Установка может быть оснащена резервным ресивером, соединенным с основным ресивером, выход резервного ресивера подсоединен к пневмомагистрали для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания между запорным клапаном и регулятором давления сжатого воздуха, причем, в пневмомагистрали, соединяющей основной и резервный ресиверы установлен перепускной клапан, а в пневмомагистрали, соединяющей выход резервного ресивера с магистралью для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания, установлен запорный клапан, а на входе компрессоров и в пневмомагистрали системы подачи сжатого воздуха в камеру сгорания могут быть установлены фильтры, предназначенные для очистки подаваемого в камеру сгорания воздуха.The installation can be equipped with a backup receiver connected to the main receiver, the output of the backup receiver is connected to the pneumatic line for supplying compressed air to the combustion chamber between the shut-off valve and the compressed air pressure regulator, and a bypass valve is installed in the pneumatic line connecting the main and reserve receivers, and in of the pneumatic line connecting the output of the backup receiver to the line for supplying compressed air to the combustion chamber, a shut-off valve is installed, and at the compressor inlet The mains of the compressed air supply system to the combustion chamber can be equipped with filters designed to clean the air supplied to the combustion chamber.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed invention is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг. 1 - структурная схема установки;- in FIG. 1 - block diagram of the installation;

- на фиг. 2 - схема системы управления установки.- in FIG. 2 is a diagram of an installation control system.

Двигательная установка транспортного средства содержит (фиг. 1) камеру сгорания 1, оснащенную: топливной форсункой 2, имеющей возможность соединения с магистралью подачи топлива (не показана); форсункой 3 для впрыска воды, имеющей возможность соединения с магистралью подачи воды (не показана); средством поджига 4 топливно-воздушной смеси в камере сгорания (например, свечой зажигания). Для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину 5, в корпусе камеры сгорания 1 имеется выпускной канал (позицией не обозначен), имеющий выход к периферийной области турбины 5, установленной на валу (не показан), имеющем возможность соединения с устройством потребления (не показано) вырабатываемой энергии, например, трансмиссией транспортного средства, электрогенератором и пр. В выпускной канал встроен выпускной клапан 6.The vehicle propulsion system comprises (Fig. 1) a combustion chamber 1 equipped with: a fuel nozzle 2 having a connection to a fuel supply line (not shown); a nozzle 3 for water injection, having the ability to connect to a water supply line (not shown); means for igniting 4 air-fuel mixture in the combustion chamber (for example, a spark plug). To exhaust the working fluid from the cavity of the combustion chamber to the turbine 5, in the housing of the combustion chamber 1 there is an exhaust channel (not indicated by the reference), which has access to the peripheral region of the turbine 5 mounted on a shaft (not shown), which can be connected to a consumption device (not shown) of the generated energy, for example, a vehicle transmission, an electric generator, etc. An exhaust valve 6 is built into the exhaust channel.

На корпусе камеры сгорания 1 установлены датчики температуры 7 и 8, а к полости камеры сгорания 1 через обратный клапан 9 подведена магистраль 10 (пневмомагистраль) системы подачи (подвода) сжатого воздуха.On the housing of the combustion chamber 1, temperature sensors 7 and 8 are installed, and to the cavity of the combustion chamber 1 through the check valve 9 a line 10 (pneumatic line) of the compressed air supply (supply) system is connected.

Система подачи сжатого воздуха (пневмосистема) в камеру сгорания 1 включает основной ресивер 11 и может быть дополнительно оснащена резервным ресивером 12 с предохранительным клапаном 13.The compressed air supply system (pneumatic system) into the combustion chamber 1 includes a main receiver 11 and can be additionally equipped with a backup receiver 12 with a safety valve 13.

Резервный ресивер 12 (при его наличии) связан пневмомагистралью (позицией не обозначена) с пневмомагистралью 10. Ресиверы 11 и 12 связаны друг с другом, а в магистрали, связывающей ресиверы, установлен перепускной клапан 14.The backup receiver 12 (if any) is connected by a pneumatic line (the position is not indicated) to the pneumatic line 10. Receivers 11 and 12 are connected to each other, and a bypass valve 14 is installed in the line connecting the receivers.

Перепускной клапан 14 задает пороговое значение давления сжатого воздуха, номинальное для основного ресивера 11. Предохранительный клапан 13 задает предельно допустимое давление сжатого воздуха в резервном ресивере 12. Клапаны 13 и 14 являются стандартными и имеют возможность настройки на предельное давление срабатывания.The bypass valve 14 sets the threshold value of the compressed air pressure that is nominal for the main receiver 11. The safety valve 13 sets the maximum permissible pressure of the compressed air in the backup receiver 12. The valves 13 and 14 are standard and can be set to the maximum response pressure.

К основному ресиверу 11 подсоединены: первый компрессор 15, ротор которого постоянно кинематически связан (кинематическая связь не показана) с валом турбины 5; а также второй компрессор 16, ротор которого имеет возможность периодического соединения с валом турбины 5 при торможении транспортного средства.Connected to the main receiver 11: a first compressor 15, the rotor of which is constantly kinematically connected (kinematic connection not shown) with the turbine shaft 5; as well as a second compressor 16, the rotor of which has the ability to periodically connect to the shaft of the turbine 5 during braking of the vehicle.

На входах компрессоров 15 и 16 могут быть установлены воздушные фильтры 17 и 18 для предварительной очистки поступающего в компрессор воздуха.At the inputs of the compressors 15 and 16, air filters 17 and 18 can be installed for pre-cleaning the air entering the compressor.

Выход основного ресивера 11 соединен с пневмомагистралью 10. В пневмомагистрали 10 у выхода основного ресивера 11 установлен запорный клапан 19. В качестве запорного клапана может быть использован стандартный управляемый электромагнитный нормально закрытый клапан, перекрывающий подачу сжатого воздуха к камере сгорания 1 при неработающей установке. Наличие клапана 19 позволяет сохранить номинальное давление воздуха в основном ресивере 11 при выключении двигательной установки.The output of the main receiver 11 is connected to the pneumatic line 10. A shut-off valve 19 is installed in the pneumatic line 10 at the output of the main receiver 11. A standard controlled electromagnetic normally closed valve can be used as a shut-off valve, blocking the supply of compressed air to the combustion chamber 1 when the unit is not working. The presence of the valve 19 allows you to maintain the nominal air pressure in the main receiver 11 when the engine is turned off.

Выход резервного ресивера 12 соединен пневмомагистралью (позицией не обозначена), в которой установлен запорный клапан 20, с пневмомагистралью 10. В качестве запорного клапана 20 может быть использован стандартный управляемый электромагнитный нормально закрытый клапан. Наличие запорного клапана 20 позволяет сохранить номинальное давление воздуха в резервном ресивере 12 при выключении двигательной установки или при работающей установке с питанием ее сжатым воздухом от основного ресивера 11.The output of the backup receiver 12 is connected by a pneumatic line (not indicated by the position), in which the shut-off valve 20 is installed, with the pneumatic line 10. As a shut-off valve 20, a standard controlled electromagnetic normally closed valve can be used. The presence of a shut-off valve 20 allows you to save the nominal air pressure in the backup receiver 12 when the engine is turned off or when the unit is in operation and is powered by compressed air from the main receiver 11.

Пневмомагистраль, в которой установлен запорный клапан 20, подсоединена к пневмомагистрали 10 между запорным клапаном 19 и регулятором 21 давления сжатого воздуха. Такое подсоединение позволяет обеспечить питание сжатым воздухом, имеющим определенный стабильный уровень давления, камеру сгорания двигательной установки, как от основного, так и от резервного ресивера.The pneumatic line in which the shut-off valve 20 is installed is connected to the pneumatic line 10 between the shut-off valve 19 and the compressed air pressure regulator 21. This connection allows you to provide power to the compressed air having a certain stable pressure level, the combustion chamber of the propulsion system, both from the main and from the backup receiver.

Наличие клапанов 13 и 20 позволяет постоянно сохранять в резервном ресивере 12 количество сжатого воздуха, достаточное для обеспечения запуска и работы установки в случае снижения давления в основном ресивере 11 ниже номинального.The presence of valves 13 and 20 allows you to constantly save in the backup receiver 12 the amount of compressed air sufficient to ensure the start-up and operation of the installation in the event of a decrease in pressure in the main receiver 11 below the nominal.

В качестве регулятора 21 может быть использован стандартный пневматический регулятор давления, посредством которого устанавливается необходимое давление в пневмомагистрали 10.As a regulator 21, a standard pneumatic pressure regulator can be used, through which the necessary pressure is established in the pneumatic line 10.

За регулятором 21 в пневмомагистрали 10 может быть установлен фильтр 22 для окончательной очистки и осушения сжатого воздуха перед его подачей в камеру сгорания 1.Behind the regulator 21, a filter 22 can be installed in the pneumatic line 10 for the final cleaning and drying of the compressed air before it is fed into the combustion chamber 1.

В пневмомагистрали 10 за фильтром 22 установлена дроссельная заслонка 23, предназначенная для регулирования количества сжатого воздуха, подаваемого в камеру сгорания 1. Управление дроссельной заслонкой 23 может осуществляться известным образом, например, педалью с шарнирной тягой (аналогично педали газа транспортного средства) или установленным в кабине транспортного средства рычагом, кинематически связанным с дроссельной заслонкой 23.A throttle valve 23 is installed in the pneumatic line 10 behind the filter 22 to control the amount of compressed air supplied to the combustion chamber 1. The throttle valve 23 can be controlled in a known manner, for example, by an articulated pedal (similar to a vehicle gas pedal) or installed in the cab vehicle lever, kinematically connected with the throttle 23.

На входе из пневмомагистрали 10 в камеру сгорания 1, установлен обратный клапан 9, перекрывающий пневмомагистраль 10 от поступления в нее рабочего тела из камеры сгорания 1. Конструктивно обратный клапан 9 состоит из запирающего элемента из магнитомягкого материала и электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу (не показаны) клапана 9. При включении электропитания двигательной установки клапан 9 устанавливается в закрытое положение.At the entrance from the pneumatic line 10 to the combustion chamber 1, a non-return valve 9 is installed, blocking the pneumatic line 10 from the ingress of the working fluid from the combustion chamber 1. Structurally, the non-return valve 9 consists of a locking element made of soft magnetic material and an electromagnet that attracts the locking element to the seat (not shown) of valve 9. When power is supplied to the propulsion system, valve 9 is set to the closed position.

Для обеспечения работы установки, она оснащена системой управления. Система управления обеспечивает управление положением запорных клапанов 19 и 20, обратного клапана 9, выпускного клапана 6, а также работу форсунок 2 и 3, средства поджига 4. С системой управления связаны датчики, обеспечивающие работу установки.To ensure the operation of the installation, it is equipped with a control system. The control system provides control of the position of the shut-off valves 19 and 20, the non-return valve 9, the exhaust valve 6, as well as the operation of the nozzles 2 and 3, ignition means 4. Sensors are connected to the control system to ensure the operation of the installation.

Система управления двигательной установки (фиг. 2) транспортного средства включает стандартный блок управления 24, выполненный, например, в виде микропроцессора на программируемой микросхеме с оперативным запоминающим устройством, аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями, таймером, встроенными интерфейсами, входами и выходами для ввода и вывода информации.The control system of the propulsion system (Fig. 2) of the vehicle includes a standard control unit 24, made, for example, in the form of a microprocessor on a programmable chip with random access memory, analog-to-digital and digital-to-analog converters, a timer, built-in interfaces, inputs and outputs for input and output information.

Блок управления 24 связан с датчиками 7 и 8, а также с датчиком 25, сигнализирующем об открытии обратного клапана 9 при изменении магнитного потока в его электромагните, а также датчиком 26, сигнализирующем о закрытии выпускного клапана 6 при скачкообразном возрастании магнитного потока в электромагните.The control unit 24 is connected with sensors 7 and 8, as well as with a sensor 25, which signals the opening of the check valve 9 when the magnetic flux in its electromagnet changes, and also with a sensor 26, which signals the closure of the exhaust valve 6 when the magnetic flux in the electromagnet jumps.

В состав системы управления входят также связанные с блоком управления 24: исполнительный механизм 27 управления запорным клапаном 19; исполнительный механизм 28 управления запорным клапаном 20; исполнительный механизм 29 управления электромагнитом 30, предназначенным для закрытия выпускного клапана 6; исполнительный механизм 31 управления топливной форсункой 2; исполнительный механизм 32 управления форсункой 3 впрыска воды; исполнительный механизм 33 управления средством поджига 4.The control system also includes those associated with the control unit 24: an actuator 27 for controlling the shut-off valve 19; the actuator 28 controls the shutoff valve 20; an actuator 29 for controlling an electromagnet 30 for closing the exhaust valve 6; an actuator 31 for controlling a fuel injector 2; an actuator 32 for controlling the nozzle 3 of the water injection; the actuator 33 controls the means of ignition 4.

Электропитание установки осуществляется от аккумуляторной батареи 34, подключение к которой выполняется посредством контактной группы 35.The power supply of the installation is carried out from the battery 34, the connection to which is carried out through the contact group 35.

Основной ресивер 11 может быть выполнен в виде одной емкости, либо в виде нескольких соединенных между собой емкостей, что повышает запасы сжатого воздуха, необходимого для длительной работы установки.The main receiver 11 can be made in the form of a single container, or in the form of several interconnected containers, which increases the supply of compressed air necessary for long-term operation of the installation.

Ротор второго компрессора 16 имеет возможность периодической кинематической связи с валом турбины 5 и предназначен для периодического нагнетания воздуха в основной ресивер 11 при постоянной работе первого компрессора 15.The rotor of the second compressor 16 has the possibility of periodic kinematic communication with the shaft of the turbine 5 and is intended for periodic injection of air into the main receiver 11 with the constant operation of the first compressor 15.

Периодическая кинематическая связь ротора компрессора 16 с валом турбины 5 конструктивно может быть реализована различными известными способами, например, посредством ременной или зубчатой передачи и электромеханической муфты, срабатывание которой приводит к замыканию кинематической цепи и инициируется при нажатии на педаль тормоза транспортного средства или рычага управления электромеханической муфтой. При включении муфты происходит механическое подключение ротора компрессора 16 к валу турбины 5 или иному элементу трансмиссии, с которого есть возможность снять крутящий момент, что приводит во вращение ротор компрессора 16, осуществляющего подкачку воздуха в основной ресивер 11. При отключении педали тормоза или рычага кинематическая цепь разрывается, и компрессор 16 выключается из работы.The periodic kinematic connection of the rotor of the compressor 16 with the shaft of the turbine 5 can be structurally realized by various known methods, for example, by a belt or gear transmission and an electromechanical coupling, the operation of which leads to the closure of the kinematic chain and is initiated when the vehicle brake pedal or the electromechanical coupling control lever is pressed . When the clutch is turned on, the compressor rotor 16 is mechanically connected to the turbine shaft 5 or other transmission element, from which it is possible to remove torque, which rotates the rotor of the compressor 16, which pumps air into the main receiver 11. When the brake pedal or lever is disconnected, the kinematic chain breaks, and compressor 16 shuts down.

На валу турбины 5 может быть установлен шкив для привода электрогенератора (не показан), обеспечивающего зарядку/подзарядку аккумуляторной батареи 34 в процессе работы установки.On the shaft of the turbine 5 can be installed a pulley for driving an electric generator (not shown) that provides charging / recharging the battery 34 during operation of the installation.

При наладке установки регулятор 21 настраивают на рабочее значение давления сжатого воздуха, поступающего из ресивера 11 или 12 в пневмомагистраль 10, несколько ниже номинального. Такая настройка обеспечивает подачу сжатого воздуха в камеру сгорания под строго постоянным давлением, что в совокупности с системой (не показана) непосредственного впрыска с точной дозировкой топлива, поступающего по команде блока управления в камеру сгорания, обеспечивает получение стехиометрической топливно-воздушной смеси. Такое оптимальное соотношения воздуха и топлива достигается на всех режимах работы установки, вследствие чего в каждом рабочем цикле происходит наиболее полное сгорание топливно-воздушной смеси с образованием минимального количества вредных выбросов и с обеспечением высокого КПД.When setting up the controller 21 is adjusted to the operating value of the pressure of the compressed air coming from the receiver 11 or 12 to the pneumatic line 10, slightly lower than the nominal. This setting ensures that compressed air is supplied to the combustion chamber under strictly constant pressure, which, in combination with a direct injection system (not shown) with an accurate dosage of fuel, supplied by the command of the control unit to the combustion chamber, provides a stoichiometric fuel-air mixture. Such an optimal ratio of air and fuel is achieved at all operating modes of the installation, as a result of which, in each working cycle, the most complete combustion of the fuel-air mixture occurs with the formation of a minimum amount of harmful emissions and ensuring high efficiency.

Узлы и блоки, из которых скомпонована установка, и выполнение которых не раскрыто в описании, равно, как и их кинематические связи, являются известными и выполняют при работе установки присущие им функции.The nodes and blocks from which the installation is assembled, and the implementation of which is not disclosed in the description, as well as their kinematic relationships, are known and perform their inherent functions during operation of the installation.

Двигательная установка транспортного средства работает следующим образом.The propulsion system of the vehicle operates as follows.

Работа установки инициируется включением, например, замка зажигания, замыкающего контактную группу 35, через которую подается электропитание от аккумуляторной батареи 34 на электрооборудование установки. При этом запорный клапан 19 переходит в открытое положение, в результате чего сжатый воздух из основного ресивера 11 поступает в пневмомагистраль 10. Если же давление в основном ресивере 11 ниже номинального, запорный клапан 19 остается закрытым, а по сигналу с блока управления 24 исполнительный механизм 28 переводит в открытое положение запорный клапан 20, в результате чего сжатый воздух из резервного ресивера 12 поступает в пневмомагистраль 10.The operation of the installation is initiated by switching on, for example, an ignition switch that closes the contact group 35, through which power is supplied from the battery 34 to the electrical equipment of the installation. At the same time, the shutoff valve 19 switches to the open position, as a result of which compressed air from the main receiver 11 enters the pneumatic line 10. If the pressure in the main receiver 11 is lower than the nominal, the shutoff valve 19 remains closed, and by the signal from the control unit 24, the actuator 28 puts the shut-off valve 20 in the open position, as a result of which compressed air from the backup receiver 12 enters the pneumatic line 10.

Емкость резервного ресивера 12 обеспечивает запас сжатого воздуха достаточный для того, чтобы запустить в работу двигательную установку и обеспечить ее работу в течение времени, необходимого для зарядки воздухом основного ресивера 11, после чего он включается в работу, а резервный ресивер 12 отключается и в процессе работы установки постепенно подпитывается воздухом от основного ресивера 11 до максимального расчетного давления, которое определяется настройкой предохранительного клапана 13.The capacity of the backup receiver 12 provides a sufficient supply of compressed air to put the propulsion system into operation and ensure its operation for the time required to charge the main receiver 11 with air, after which it is turned on, and the backup receiver 12 is turned off during operation installation is gradually fed with air from the main receiver 11 to the maximum design pressure, which is determined by the setting of the safety valve 13.

Если в конструкции установки резервный ресивер 12 не предусмотрен, то основной ресивер 11, случае необходимости, запитывается перед запуском установки сжатым воздухом до номинального давления от автономного источника (не показан).If the backup receiver 12 is not provided in the installation design, then the main receiver 11, if necessary, is powered before starting the installation with compressed air to the nominal pressure from an autonomous source (not shown).

В результате сжатый воздух от основного 11 или резервного 12 ресивера по пневмомагистрали 10 поступает на регулятор 21, из которого под заданным давлением подается через фильтр 22 к дроссельной заслонке 23.As a result, compressed air from the main 11 or backup 12 of the receiver through the pneumatic line 10 is supplied to the regulator 21, from which it is supplied through the filter 22 to the throttle valve 23 under the given pressure.

Управление дроссельной заслонкой 23, как уже отмечалось выше, осуществляется с помощью педали, аналогичной педали газа автомобиля или посредством рукоятки. Положение дроссельной заслонки 23 определяет проходное сечение, и, следовательно, пропускную способность пневмомагистрали 10 в целом, а от нее зависит скорость наполнения сжатым воздухом камеры сгорания 1 и, в конечном итоге, скорость вращения турбины 5.The throttle control 23, as noted above, is carried out using a pedal similar to the gas pedal of a car or by means of a handle. The position of the throttle valve 23 determines the flow area, and therefore the throughput of the pneumatic line 10 as a whole, and the rate of filling of the combustion chamber 1 with compressed air and, ultimately, the speed of rotation of the turbine 5 depends on it.

При нажатии на педаль или рычаг управления положением дроссельной заслонки 23, сжатый воздух поступает к обратному клапану 9, открывает его, преодолевая действие электромагнита, наполняет камеру сгорания 1 и начинает выходить из нее через выпускной клапан 6, находящийся в нормально открытом положении. При этом скачкообразно снижается магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24. После установленной программно временной задержки, необходимой для полной продувки камеры сгорания, с блока управления 24 следует команда на исполнительный механизм 29, подающий электрический импульс на электромагнит 30, который закрывает выпускной клапан 6, о чем с датчика 26 поступает сигнал в блок управления 24. В этот момент сжатый воздух наполняет камеру сгорания 1 до давления, равного давлению в пневмомагистрали 10, и запирающий элемент мгновенно притягивается к седлу клапана 9. При этом скачкообразно возрастает магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24.When you press the pedal or control lever for the position of the throttle valve 23, the compressed air enters the non-return valve 9, opens it, overcoming the action of the electromagnet, fills the combustion chamber 1 and starts to exit it through the exhaust valve 6, which is in the normally open position. At the same time, the magnetic flux in the core of the electromagnet, which attracts the locking element to the valve seat 9, decreases abruptly, which leads to the appearance on the sensor 25 of a signal arriving at the control unit 24. After a programmed time delay necessary to completely purge the combustion chamber from the control unit 24 there follows a command to the actuator 29, which supplies an electrical impulse to the electromagnet 30, which closes the exhaust valve 6, about which a signal is received from the sensor 26 to the control unit 24. At this moment, The air fills the combustion chamber 1 to a pressure equal to the pressure in the pneumatic line 10, and the locking element is instantly attracted to the valve seat 9. At the same time, the magnetic flux in the core of the electromagnet, which attracts the locking element to the valve seat 9, increases, which leads to the appearance of a signal on the sensor 25 entering the control unit 24.

Блок управления 24 подает управляющую команду на исполнительный механизм 31, управляющий форсункой 2, дозированно впрыскивающей топливо в камеру сгорания 1, и, затем, на исполнительный механизм 33, формирующий импульс для искрового разряда на средстве поджига 4.The control unit 24 provides a control command to the actuator 31, which controls the nozzle 2, metered injecting fuel into the combustion chamber 1, and, then, to the actuator 33, forming a pulse for the spark discharge on the means of ignition 4.

Если в качестве топлива используется бензин, то блок управления 24 формирует подаваемый на форсунку 2 управляющий импульс тока, соответствующий длительности впрыска, обеспечивающей стехиометрическую пропорцию 14,7:1 между количеством воздуха и бензина в камере сгорания, что оптимально для практически полного сгорания бензина.If gasoline is used as fuel, then the control unit 24 generates a control current pulse supplied to the nozzle 2 corresponding to the injection duration, providing a stoichiometric ratio of 14.7: 1 between the amount of air and gasoline in the combustion chamber, which is optimal for almost complete combustion of gasoline.

В камере сгорания 1 происходит воспламенение топливно-воздушной смеси и ее сгорание, в результате которого образуются продукты сгорания - газы высокого давления, т.е. рабочее тело, с минимально возможным содержанием вредных веществ.In the combustion chamber 1, the fuel-air mixture ignites and burns, resulting in the formation of combustion products - high pressure gases, i.e. working fluid with the lowest possible content of harmful substances.

В процессе сгорания топливно-воздушной смеси нарастающее давление рабочих газов в камере сгорания 1 в определенный момент превысит силу притяжения выпускного клапана 6 электромагнитом 30. Выпускной клапан 6 открывается, рабочие газы устремляются к турбине 5 и приводят ее во вращение. Магнитный поток в сердечнике электромагнита 30 скачкообразно снижается, что регистрирует датчик 26 и от него поступает сигнал в блок управления 24.During the combustion of the fuel-air mixture, the increasing pressure of the working gases in the combustion chamber 1 at a certain point will exceed the attractive force of the exhaust valve 6 by the electromagnet 30. The exhaust valve 6 opens, the working gases rush to the turbine 5 and rotate it. The magnetic flux in the core of the electromagnet 30 abruptly decreases, which registers the sensor 26 and a signal is received from it to the control unit 24.

С вала турбины 5 крутящий момент передается через трансмиссию, включающую стандартные элементы (сцепление, коробку передач, карданный вал и главную передачу с дифференциалом и полуосями), на ведущие колеса транспортного средства, приводя его в движение. Поступление рабочего тела в пневмомагистраль 10 предотвращает обратный клапан 9.From the shaft of the turbine 5, the torque is transmitted through the transmission, including standard elements (clutch, gearbox, driveshaft and main gear with differential and half shafts), to the drive wheels of the vehicle, driving it. The flow of the working fluid into the pneumatic line 10 prevents the check valve 9.

При вращении вала турбины 5 вращается и связанный с ним ротор первого компрессора 15, который нагнетает воздух в основной ресивер 11.When the shaft of the turbine 5 rotates, the associated rotor of the first compressor 15 rotates, which pumps air into the main receiver 11.

Далее фазы рабочего цикла повторяются: продувка, наполнение камеры сгорания сжатым воздухом и распыленным топливом, воспламенение топливно-воздушной смеси и выпуск рабочих газов, вращающих турбину.Further, the phases of the working cycle are repeated: purging, filling the combustion chamber with compressed air and atomized fuel, igniting the fuel-air mixture, and discharging the working gases rotating the turbine.

При нагреве камеры сгорания 1 до порога срабатывания (более 200°С) датчика температуры 7, от него на блок управления 24 поступает сигнал, и по команде блока управления включается исполнительный механизм 31, который подает импульс на форсунку 3, через которую в камеру сгорания 1 в дозированном количестве впрыскивается вода, то есть, вместо рабочего цикла с подачей в камеру сгорания топлива, осуществляется рабочий цикл с подачей воды, который включает наполнение камеры сгорания 1 сжатым воздухом, дозированный впрыск воды и выпуск на турбину рабочего тела в виде паровоздушной смеси высокого давления, которая приводит во вращение турбину 5.When heating the combustion chamber 1 to the threshold (more than 200 ° C) of the temperature sensor 7, a signal is sent from it to the control unit 24, and by the command of the control unit, the actuator 31 is turned on, which supplies a pulse to the nozzle 3, through which to the combustion chamber 1 water is injected in a metered amount, that is, instead of a duty cycle with the fuel being supplied to the combustion chamber, a water duty cycle is carried out, which includes filling the combustion chamber 1 with compressed air, metered water injection and the turbine outlet th body in the form of a high-pressure steam-air mixture, which drives the turbine 5.

Рабочий цикл с впрыском воды осуществляется следующим образом.The duty cycle with water injection is as follows.

В начале цикла сжатый воздух поступает к камере сгорания 1, преодолевает силу притяжения электромагнита и открывает клапан 9, в результате происходит срабатывание датчика 25, сигнал с которого поступает на блок управления 24, который подает команду на исполнительный механизм 29, выдающий импульс на электромагнит 30, который закрывает выпускной клапан 6. В этот момент сжатый воздух наполняет камеру сгорания 1 до давления, равного давлению в пневмомагистрали 10, и запирающий элемент мгновенно притягивается к седлу клапана 9. При этом скачкообразно возрастает магнитный поток в сердечнике электромагнита, притягивающего запирающий элемент к седлу клапана 9, что ведет к появлению на датчике 25 сигнала, поступающего на блок управления 24.At the beginning of the cycle, compressed air enters the combustion chamber 1, overcomes the attractive force of the electromagnet and opens the valve 9, as a result of which the sensor 25 is triggered, the signal from which is sent to the control unit 24, which gives a command to the actuator 29, which gives a pulse to the electromagnet 30, which closes the exhaust valve 6. At this point, compressed air fills the combustion chamber 1 to a pressure equal to the pressure in the pneumatic line 10, and the locking element is instantly attracted to the valve seat 9. At the same time, increases the magnetic flux in the core of the electromagnet attracting the locking member against the valve seat 9, which leads to the appearance of the sensor 25, the signal input to the control unit 24.

Блок управления 24 формирует управляющий сигнал на исполнительный механизм 32, открывающий на заданное время форсунку 3, осуществляющую дозированный впрыск воды в количестве, достаточном для образования рабочего тела - паровоздушной смеси высокого давления - в объеме камеры сгорания 1. В результате за счет высокой температуры в камере сгорания 1 происходит практически мгновенное превращение воды в пар, давление которого открывает выпускной клапан 6, через который рабочее тело подается на турбину 5, вращая ее.The control unit 24 generates a control signal to the actuator 32, which opens the nozzle 3 for a predetermined time, which provides metered injection of water in an amount sufficient to form a working fluid — a high-pressure steam-air mixture — in the volume of combustion chamber 1. As a result, due to the high temperature in the chamber Combustion 1 is an almost instantaneous conversion of water into steam, the pressure of which opens the exhaust valve 6, through which the working fluid is supplied to the turbine 5, rotating it.

Далее циклы повторяются.Further cycles are repeated.

Обратный переход с циклов впрыска воды на циклы с впрыском топлива происходит после того, как температура корпуса камеры сгорания снизится до порогового значения срабатывания датчика 8, настроенного на нижний предел температуры.The reverse transition from water injection cycles to fuel injection cycles occurs after the temperature of the combustion chamber body decreases to the threshold value of the sensor 8, which is set to the lower temperature limit.

Использование при работе установки двух периодически чередующихся рабочих циклов позволяет не только экономить топливо, но и использовать тепловую энергию, выделяемую в циклах с впрыском топлива, превращая ее в энергию пара, что повышает КПД двигательной установки. При этом исключается перегрев камеры сгорания и снижается выброс вредных продуктов сгорания топлива в атмосферу.The use of two periodically alternating operating cycles during the operation of the installation allows not only saving fuel, but also using the thermal energy released in the fuel injection cycles, turning it into steam energy, which increases the efficiency of the propulsion system. This eliminates overheating of the combustion chamber and reduces the emission of harmful products of fuel combustion into the atmosphere.

Периодическое включение педали тормоза (или рычага) при движении транспортного средства приводит к периодическому подключению к валу турбины 5 ротора второго компрессора 16 и дополнительной подпитке сжатым воздухом основного ресивера 11 (компрессор 15 при этом работает постоянно).The periodic inclusion of the brake pedal (or lever) when the vehicle is moving leads to the periodic connection of the rotor of the second compressor 16 to the turbine shaft 5 and additional supply of compressed air to the main receiver 11 (the compressor 15 is constantly running).

Таким образом, при торможении транспортного средства происходит возврат энергии (рекуперация), затраченной на приведение его в движение, в виде сжатого воздуха, поступившего в основной ресивер 11, что повышает КПД двигательной установки.Thus, when the vehicle is braked, energy is returned (recovery) spent on setting it in motion in the form of compressed air entering the main receiver 11, which increases the efficiency of the propulsion system.

При превышении в основном ресивере 11 давления воздуха, на которое настроен перепускной клапан 14, последний открывается и воздух поступает в резервный ресивер 12. Заданное максимальное давление в резервном ресивере 12 поддерживается срабатыванием предохранительного клапана 13.If the primary receiver 11 exceeds the air pressure to which the bypass valve 14 is configured, the latter opens and air enters the standby receiver 12. The specified maximum pressure in the standby receiver 12 is maintained by the operation of the safety valve 13.

Использование в пневмосистеме фильтров 17, 18 и 22 позволяет подавать в камеру сгорания осушенный сжатый воздух практически без механических примесей, что повышает теплотворную способность при его сгорании, а, следовательно, КПД установки, а также уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу.The use of filters 17, 18 and 22 in the pneumatic system makes it possible to supply drained compressed air to the combustion chamber with virtually no mechanical impurities, which increases the calorific value when it is burned, and, consequently, the efficiency of the installation, and also reduces the amount of harmful emissions into the atmosphere.

Использование в пневмосистеме установки компрессоров 15 и 16, основного ресивера 11 или основного 11 и резервного ресивера 12, а также регулятора давления 21, обеспечивает подачу в камеру сгорания 1 сжатого воздуха со стабильной степенью сжатия, достаточной для эффективного образования рабочего тела, а также полный рабочий цикл установки с четким разделением фаз (продувка, впуск воздуха, его сжатие, впрыск топлива, его поджиг и выпуск) при любой его возможной длительности во времени.The use of compressors 15 and 16, the main receiver 11 or the main 11 and the backup receiver 12, as well as the pressure regulator 21 in the pneumatic installation system ensures the supply of compressed air to the combustion chamber 1 with a stable compression ratio sufficient for effective formation of a working fluid, as well as a full working installation cycle with a clear separation of phases (purge, air intake, its compression, fuel injection, its ignition and exhaust) at any possible time duration.

При этом полностью исключены такие характерные для работы двигателей внутреннего сгорания негативные явления, как:At the same time, negative phenomena characteristic of the operation of internal combustion engines are completely excluded, such as:

- неполная продувка камеры сгорания, и, как следствие, смешивание поступившего в камеру сгорания воздуха с оставшимися отработанными газами, что отрицательно сказывается на качестве топливно-воздушной смеси и приводит к повышенной концентрации вредных веществ в выхлопных газах;- incomplete purge of the combustion chamber, and, as a result, mixing the air entering the combustion chamber with the remaining exhaust gases, which negatively affects the quality of the fuel-air mixture and leads to an increased concentration of harmful substances in the exhaust gases;

- неполное сгорание топливно-воздушной смеси из-за необходимости ее опережающего поджига;- incomplete combustion of the fuel-air mixture due to the need for its advanced ignition;

- повышенное содержание вредных веществ в выхлопных газах.- high content of harmful substances in exhaust gases.

Claims (3)

1. Двигательная установка транспортного средства, содержащая камеру сгорания, оснащенную форсункой для подачи топлива и средством его поджига в камере сгорания, турбину, смонтированную на валу с возможностью вращения вместе с валом, в корпусе камеры сгорания имеется канал, предназначенный для выпуска из полости камеры сгорания рабочего тела на турбину и приведения ее во вращение, в котором установлен выпускной клапан, а также систему подачи в камеру сгорания сжатого воздуха, включающую первый компрессор, ротор которого кинематически связан с валом турбины, пневмомагистраль для подвода воздуха от первого компрессора в камеру сгорания, в пневмомагистрали размещена дроссельная заслонка, предназначенная для регулирования расхода воздуха, подаваемого в камеру сгорания, отличающаяся тем, что установка оснащена вторым компрессором, ротор которого имеет возможность периодического кинематического соединения с валом турбины, и основным ресивером, компрессоры подсоединены к основному ресиверу, выход которого соединен с пневмомагистралью для подвода воздуха в камеру сгорания, в пневмомагистрали у выхода основного ресивера установлен запорный клапан, на входе в камеру сгорания установлен обратный клапан, а между ними в пневмомагистрали размещены регулятор давления воздуха и дроссельная заслонка, при этом установка дополнительно оснащена форсункой для подачи воды в камеру сгорания.1. A vehicle propulsion system comprising a combustion chamber equipped with a nozzle for supplying fuel and means for igniting it in the combustion chamber, a turbine mounted on a shaft rotatably with the shaft, in the combustion chamber body there is a channel for discharging from the cavity of the combustion chamber the working fluid to the turbine and bringing it into rotation, in which the exhaust valve is installed, as well as a system for supplying compressed air to the combustion chamber, including the first compressor, the rotor of which is kinematically coupled connected to the turbine shaft, a pneumatic line for supplying air from the first compressor to the combustion chamber, a throttle valve is located in the pneumatic line for regulating the flow of air supplied to the combustion chamber, characterized in that the installation is equipped with a second compressor, the rotor of which has the possibility of periodic kinematic connection with the turbine shaft, and the main receiver, the compressors are connected to the main receiver, the output of which is connected to the pneumatic line for supplying air to the combustion chamber In the exit pnevmomagistrali main receiver shutoff valve is installed at the inlet to the combustion chamber, a check valve, and between them are placed in pnevmomagistrali air pressure regulator and the throttle valve, the apparatus further equipped with a nozzle for feeding water into the combustion chamber. 2. Двигательная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что она оснащена резервным ресивером, соединенным с основным ресивером, выход резервного ресивера подсоединен к пневмомагистрали для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания между запорным клапаном и регулятором давления сжатого воздуха, причем в пневмомагистрали, соединяющей основной и резервный ресиверы, установлен перепускной клапан, а в пневмомагистрали, соединяющей выход резервного ресивера с магистралью для подвода сжатого воздуха в камеру сгорания, установлен запорный клапан.2. The vehicle propulsion system according to claim 1, characterized in that it is equipped with a backup receiver connected to the main receiver, the output of the backup receiver is connected to the pneumatic line for supplying compressed air to the combustion chamber between the shut-off valve and the compressed air pressure regulator, and in the pneumatic line connecting the main and standby receivers, a bypass valve is installed, and in the pneumatic line connecting the output of the standby receiver to the line for supplying compressed air to the combustion chamber, Credited shut-off valve. 3. Двигательная установка транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что на входе компрессоров и в пневмомагистрали системы подачи сжатого воздуха в камеру сгорания установлены фильтры, предназначенные для очистки подаваемого в камеру сгорания воздуха.3. The vehicle’s propulsion system according to claim 1, characterized in that filters are installed at the inlet of the compressors and in the pneumatic line of the compressed air supply system to the combustion chamber to purify the air supplied to the combustion chamber.
RU2019128449A 2019-09-11 2019-09-11 Propulsion unit of vehicle RU2718097C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128449A RU2718097C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Propulsion unit of vehicle
PCT/RU2020/050151 WO2021049975A1 (en) 2019-09-11 2020-07-07 Vehicle propulsion system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019128449A RU2718097C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Propulsion unit of vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718097C1 true RU2718097C1 (en) 2020-03-30

Family

ID=70156476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128449A RU2718097C1 (en) 2019-09-11 2019-09-11 Propulsion unit of vehicle

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2718097C1 (en)
WO (1) WO2021049975A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4635590A (en) * 1983-04-28 1987-01-13 Anthony Gerace Internal combustion engine and operating cycle therefor
RU2268376C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-20 Георгий Игоревич ИЛЬИН Internal combustion engine
RU2443871C2 (en) * 2010-05-28 2012-02-27 Игорь Борисович Шкурихин Peak hydrogen steam turbine plant
US20170298818A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Zhejiang University Solar chemically recuperated gas turbine system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102299493B1 (en) * 2017-04-04 2021-09-08 현대자동차주식회사 Internal combustion engine system and method for operating the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4635590A (en) * 1983-04-28 1987-01-13 Anthony Gerace Internal combustion engine and operating cycle therefor
RU2268376C2 (en) * 2004-03-10 2006-01-20 Георгий Игоревич ИЛЬИН Internal combustion engine
RU2443871C2 (en) * 2010-05-28 2012-02-27 Игорь Борисович Шкурихин Peak hydrogen steam turbine plant
US20170298818A1 (en) * 2016-04-15 2017-10-19 Zhejiang University Solar chemically recuperated gas turbine system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021049975A1 (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI341773B (en) Fuel supply and combustion chamber systems for fastener-driving tools
CN102165168A (en) Combustion turbine in which combustion is intermittent
EP0347192B1 (en) Apparatus for injecting LP gas into diesel engine
US2995890A (en) Starting, accelerating and braking mechanism for an internal combustion engine
CN105292107A (en) Methods and system for starting an engine of a hybrid vehicle
CN106523166B (en) LNG dual fuel engine bypass complementary combustion pressure charging system and its control method
RU2718097C1 (en) Propulsion unit of vehicle
WO2010012921A1 (en) Method for reducing polluting emissions from an internal combustion engine and corresponding device
US3854283A (en) Internal combustion steam generating system
JPS60135647A (en) Fuel injection apparatus for diesel engine
CN211058912U (en) Turbojet engine for oxygen-containing fuel
CN112377347B (en) Engine compressed air supply system, engine and engine control method
CN1197159A (en) Dual rotors reversly-acting rotary I. C. engine
CN102287283A (en) Method for re-starting an internal combustion engine using ejection of a gas inlet pipe
CN101925727A (en) Combustion engine with feedback gear/rotary pump input
RU55881U1 (en) GAS-DIESEL TRACTOR SYSTEM
RU1779282C (en) Device for preheating intake air of multicylinder diesel engine
RU2147341C1 (en) Gas turbine plant with combustion of fuel in constant volume
DK156231B (en) METHOD AND APPARATUS FOR SUPPLY OF FUEL AND AIR TO A COMBUSTION ENGINE
CN1041647C (en) Powder burning rotary engine
JPS6323522Y2 (en)
RU2006622C1 (en) Internal combustion engine
CN2352689Y (en) Double-combustion chamber double-rotor reaction type rotary internal combustion engine
RU2044139C1 (en) Method of operation of rotor internal combustion engine
RU1777628C (en) Method of fuel delivery into combustion chamber of gas-turbine engine