RU65823U1

RU65823U1 - POWER PLANT FOR VEHICLE

Info

Publication number: RU65823U1
Application number: RU2007119945/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Коткин
Original assignee: Александр Иванович Коткин
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2007-08-27

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в пассажирских и грузопассажирских автомобилях, эксплуатируемых, преимущественно в городских условиях, в первую очередь для оснащения общественного транспорта. Силовая установка для транспортного средства содержит паровой двигатель с парорасширительной поршневой машиной, связанной через механическую трансмиссию с колесами автомобиля. Система питания включает парогенератор в виде сосуда Дьюара, соединенный нагнетательным трубопроводом с впускным клапаном поршневой машины. Система управления содержит блок управления и связанные с ним датчики давления, температуры и уровня жидкости, установленные на парогенераторе. Датчик перемещения педали газа автомобиля обеспечивает регулирование количества подаваемой из парогенератора перегретой жидкости. Датчик перемещения коленвала, обеспечивает запуск двигателя. Установка снабжена баллоном со сжатым газом, соединенным с парогенератором для поддержания в нем постоянного давления. Парогенератор оснащен электрическим нагревательным элементом.The utility model relates to transport engineering and can be used in passenger and utility vehicles, operated mainly in urban conditions, primarily to equip public transport. The power plant for a vehicle comprises a steam engine with a steam expansion piston engine connected through a mechanical transmission to the wheels of the vehicle. The power system includes a steam generator in the form of a Dewar vessel, connected by a discharge pipe to the inlet valve of the piston machine. The control system comprises a control unit and associated pressure, temperature and liquid level sensors mounted on the steam generator. The gas pedal displacement sensor provides control of the amount of superheated liquid supplied from the steam generator. The crankshaft displacement sensor provides engine start. The installation is equipped with a cylinder of compressed gas connected to a steam generator to maintain constant pressure in it. The steam generator is equipped with an electric heating element.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в пассажирских и грузопассажирских автомобилях, эксплуатируемых, преимущественно в городских условиях, в первую очередь для оснащения общественного транспорта.The utility model relates to transport engineering and can be used in passenger and utility vehicles, operated mainly in urban conditions, primarily to equip public transport.

Использование парового двигателя в силовых установках для автомобилей можно рассматривать как альтернативу двигателю внутреннего сгорания, поскольку он обеспечивает отсутствие токсичных веществ в выхлопных газах, что позволит существенно улучшить экологическую обстановку в городах.The use of a steam engine in power plants for automobiles can be considered as an alternative to an internal combustion engine, since it ensures the absence of toxic substances in exhaust gases, which will significantly improve the environmental situation in cities.

Из уровня техники известна силовая установка для автомобиля (см. US 3818699, 25.06.1974), принятая за наиболее близкий аналог (прототип), содержащая паровой двигатель с замкнутым паровым контуром, включающий парорасширительную поршневую машину, связанную через механическую трансмиссию с колесами автомобиля, систему питания, включающую парогенератор, соединенный нагнетательным трубопроводом с впускным клапаном поршневой машины, и систему управления. Энергия пара преобразуется в механическую энергию и передается на колеса автомобиля с помощью кривошипно-шатунного механизма.The power plant for a car is known from the prior art (see US 3818699, 06/25/1974), adopted for the closest analogue (prototype), containing a steam engine with a closed steam circuit, including a steam expansion piston machine connected through a mechanical transmission to the wheels of the car, system power supply, including a steam generator connected by a discharge pipe to the inlet valve of the piston machine, and a control system. The energy of the steam is converted into mechanical energy and transmitted to the wheels of the car using a crank mechanism.

Недостатками известной из /1/ установки являются недостаточная экологическая безопасность, поскольку для получения пара требуется постоянное сгорание топлива в парогенераторе, а также ее низкая эффективность.The disadvantages of the well-known from / 1 / installation are insufficient environmental safety, since the production of steam requires constant combustion of fuel in the steam generator, as well as its low efficiency.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание силовой установки для транспортных средств с использованием парового двигателя с повышенной эффективностью при использовании его в городских условиях, обладающего максимальными The task to which the proposed utility model is directed is to create a power plant for vehicles using a steam engine with increased efficiency when used in urban conditions with the maximum

экологическими показателями. Другой задачей является повышение гибкости и надежности управления работой двигателя.environmental indicators. Another objective is to increase the flexibility and reliability of engine management.

Технический результат, обеспеченный решением указанных задач заключается в исключении наличия в выхлопных газах токсичных веществ, обеспечении возможности точного регулирования и синхронизации элементов силовой установки при запуске и работе двигателя в различных режимах. Кроме того, технический результат заключается в возможности автономной работы двигателя в течение длительного времени за счет аккумулирования тепловой энергии в парогенераторе, выполненном в виде сосуда Дьюара (баллона-термоса).The technical result provided by the solution of these problems consists in eliminating the presence of toxic substances in the exhaust gases, providing the ability to accurately control and synchronize the elements of the power plant when starting and operating the engine in various modes. In addition, the technical result consists in the possibility of autonomous operation of the engine for a long time due to the accumulation of thermal energy in the steam generator, made in the form of a Dewar vessel (thermos bottle).

Приведенный технический результат достигается за счет того, что в силовой установке для транспортного средства, содержащей паровой двигатель с парорасширительной поршневой машиной, связанной через механическую трансмиссию с колесами транспортного средства, систему питания, включающую парогенератор, соединенный нагнетательным трубопроводом с впускным клапаном поршневой машины, и систему управления, парогенератор выполнен в виде сосуда Дьюара, а система управления содержит электронный блок и связанные с ним датчики. При этом система управления включает датчики давления, температуры и уровня жидкости, установленные на парогенераторе, а также датчик перемещения педали газа автомобиля, обеспечивающий регулирование количества подаваемой из парогенератора перегретой жидкости, и датчик перемещения коленвала, обеспечивающий запуск двигателя.The technical result is achieved due to the fact that in a power plant for a vehicle containing a steam engine with a steam expansion piston machine, connected through a mechanical transmission to the wheels of the vehicle, a power system including a steam generator connected by a discharge pipe to the inlet valve of the piston machine, and a system control, the steam generator is made in the form of a Dewar vessel, and the control system contains an electronic unit and associated sensors. In this case, the control system includes pressure, temperature and liquid level sensors installed on the steam generator, as well as an automobile gas pedal displacement sensor, which provides control of the amount of superheated liquid supplied from the steam generator, and a crankshaft displacement sensor that provides engine start-up.

Установка снабжена баллоном со сжатым газом, соединенным с парогенератором для поддержания в нем постоянного давления, а парогенератор оснащен электрическим нагревательным элементом.The installation is equipped with a cylinder of compressed gas connected to a steam generator to maintain constant pressure in it, and the steam generator is equipped with an electric heating element.

На фиг.1 приведена схема предлагаемой силовой установки.Figure 1 shows a diagram of the proposed power plant.

Установка включает двухтактную парорасширительную поршневую машину 1, имеющую выпускной электромагнитный клапан 2 и впускной электромагнитный клапан 3. Энергия пара преобразуется в механическую энергию и передается на колеса автомобиля с помощью маховика 4, оснащенного датчиком 5 положения коленвала.The installation includes a push-pull steam expansion piston machine 1, having an exhaust solenoid valve 2 and an intake solenoid valve 3. The energy of the steam is converted into mechanical energy and transmitted to the wheels of the car using a flywheel 4 equipped with a crankshaft position sensor 5.

Система питания включает парогенератор в виде сосуда Дьюара (баллон-термос) 6, заправленный перегретой водой 7 (температура воды составляет 200°C), соединенный с помощью нагнетательного трубопровода 8 с впускным электромагнитным клапаном 3. Через заправочный патрубок 9 с краном осуществляется заправка баллона - термоса 6 водой. Кроме того, баллон - термос 6 имеет клапан вентиляции 10, датчик 11 давления, датчик 12 температуры и датчик 13 уровня воды. Для поддержания постоянного давления (15 кг/см²) установка снабжена баллоном 14 со сжатым газом, соединенным с баллоном-термосом 6 с помощью трубопровода 15 через редукционный электромагнитный клапан 16.The power supply system includes a steam generator in the form of a Dewar vessel (cylinder-thermos) 6, filled with superheated water 7 (water temperature is 200 ° C), connected via the discharge pipe 8 with the inlet solenoid valve 3. The tank is refilled through the filling pipe 9 with a valve - thermos 6 with water. In addition, the thermos bottle 6 has a ventilation valve 10, a pressure sensor 11, a temperature sensor 12 and a water level sensor 13. To maintain a constant pressure (15 kg / cm ² ), the installation is equipped with a cylinder 14 with compressed gas connected to a thermos bottle 6 using a pipe 15 through a pressure reducing valve 16.

Регулирует работу установки программная система управления, включающая электронный блок 17 управления, соединенный с клапанами 2, 3 и 16, датчиками 5, 11, 12, 13, а также с датчиком 18 перемещения педали газа 19 автомобиля.The installation is controlled by a program control system, including an electronic control unit 17 connected to valves 2, 3 and 16, sensors 5, 11, 12, 13, as well as to the gas pedal movement sensor 18 of the automobile.

Работа силовой установки осуществляется следующим образом.The power plant is as follows.

Двигатель работает в двухтактном режиме. В исходном положении поршень находится чуть ниже верхней мертвой точки (ВМТ) по ходу вращения. Электромагнитные клапаны 2 и 3 закрыты. При нажатии на педаль газа 19 датчик ее перемещения 18 подает сигнал через электронный блок 17 на открытие клапана 3. Перегретая жидкость из баллона - термоса 6 (сосуда Дьюара) поступает в цилиндр и превращается в пар, который приводит в движение поршень парорасширительной машины и происходит такт рабочего хода.The engine runs in push-pull mode. In the initial position, the piston is slightly below the top dead center (TDC) along the rotation. Solenoid valves 2 and 3 are closed. When you press the gas pedal 19, its displacement sensor 18 sends a signal through the electronic unit 17 to open the valve 3. The superheated liquid from the cylinder - thermos 6 (Dewar vessel) enters the cylinder and turns into steam, which drives the piston of the expansion machine and the beat working stroke.

После того как поршень начинает перемещение из нижней мертвой точки (НМТ) в ВМТ открывается выпускной клапан 2 и начинается такт выпуска, после чего цикл повторяется.After the piston starts moving from bottom dead center (BDC) to TDC, exhaust valve 2 opens and the exhaust stroke begins, after which the cycle repeats.

Количество подаваемой перегретой жидкости устанавливается блоком 17 управления в зависимости от величины сигнала с датчика перемещения 18 педали газа 19.The amount of superheated fluid supplied is set by the control unit 17 depending on the magnitude of the signal from the displacement sensor 18 of the gas pedal 19.

Запуск двигателя можно осуществлять путем подачи перегретой жидкости сначала в определенный цилиндр в зависимости от положения поршня относительно ВМТ и поступления сигнала от датчика положения коленвала 5 в блок 17 управления.The engine can be started by supplying superheated liquid first to a specific cylinder depending on the position of the piston relative to TDC and the signal from the crankshaft position sensor 5 to the control unit 17.

Баллон-термос может быть оборудован электрическими нагревательными элементами, обеспечивающими получение перегретой жидкости при подключении к розетке питания, например, во время ночной стоянки. Работу заправочных станций по получению перегретой воды можно организовать в ночное время, когда пик потребляемой электроэнергии резко снижается. Для поддержания давления в баллоне-термосе может быть использован компрессор.The thermos bottle can be equipped with electric heating elements, providing superheated liquid when connected to a power outlet, for example, during night parking. The work of gas stations to produce superheated water can be organized at night, when the peak of consumed electricity decreases sharply. A compressor may be used to maintain pressure in the thermos bottle.

Использование баллона-термоса (сосуда Дьюара) обеспечивает длительное сохранение температуры перегретой воды и возможность автономной работы двигателя с использованием энергии пара в течение продолжительного времени.The use of a thermos bottle (Dewar vessel) provides long-term preservation of the temperature of superheated water and the possibility of autonomous operation of the engine using steam energy for a long time.

Claims

1. A power plant for a vehicle, comprising a steam engine, including a steam expansion piston machine, designed to communicate through a mechanical transmission with the wheels of the vehicle, a power system including a steam generator connected by a pressure line to the inlet valve of the piston machine, characterized in that the steam generator is made in the form of a Dewar vessel.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that it is equipped with a control system including a control unit and pressure, temperature and liquid level sensors mounted on a steam generator.

3. The power plant according to claim 2, characterized in that the control system includes a vehicle gas pedal displacement sensor, which controls the amount of superheated liquid supplied from the steam generator.

4. The power plant according to claim 2, characterized in that the control system includes a crankshaft displacement sensor for starting the engine.

5. The power plant according to claim 1, characterized in that it is equipped with a cylinder of compressed gas connected to a steam generator to maintain a constant pressure in it.

6. The power plant according to claim 1, characterized in that the steam generator is equipped with an electric heating element.