Транспортное средство или стационарная силовая установка с двигателем внутреннего сгорания с наддувом в качестве приводного источника - RU2007109422A

Реферат

1. Силовая установка, содержащая двигатель (1) внутреннего сгорания с наддувом, обеспечиваемым посредством работающего на отработавших газах турбокомпрессора (2), в качестве приводного источника привода и компоненты, снабжаемые теплом от среды, находящейся в замкнутом контуре (3, 3'), отличающаяся тем, что турбина (4) работающего на отработавших газах турбокомпрессора (2) используется и/или выполнена в качестве источника нагрева, и для этого на корпусе (10) турбины снаружи расположен теплообменник (12), который находится в контуре (3, 3') среды или выполнен с возможностью включения в него и во внутреннем пространстве (13) которого нагревается пропускаемая непосредственно или по каналам среда за счет использования, по меньшей мере, излучаемой тепловой энергии горячего корпуса (10) турбины.

2. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что при пропускании подлежащей нагреванию среды через теплообменник (12) по каналам или трубам дополнительно предусмотрена подача во внутреннее пространство (13) теплообменника (12) или пропускание через него отработавших газов с целью использования содержания тепла отработавших газов дополнительно для нагревания среды.

3. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (12) своим корпусом (14) прикреплен снаружи к корпусу (10) работающей на отработавших газах турбины (2), и при этом его прилегающая поверхность (17) согласована по форме с предусмотренной для прикрепления наружной зоной корпуса (10) турбины и плотно прилегает к ней для оптимального переноса тепла.

4. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (12) является встроенной составной частью работающей на отработавших газах турбины (4), и что для этого корпус (14) теплообменника (12) образован наружной стенкой (15) корпуса (10) турбины и другой наружной стенкой (16) корпуса, прилитой или прикрепленной к наружной стенке (15) корпуса турбины.

5. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что на корпусе (14) теплообменника (12) к первому подключению (20) подключен подводящий трубопровод (22) для подлежащей нагреванию среды, а ко второму, пространственно дистанцированному от первого подключения (20) подключению (21) - отводящий трубопровод (22) для нагретой среды.

6. Силовая установка по п.5, отличающаяся тем, что подлежащая нагреванию среда через подводящий трубопровод (22) и первое подключение (20) вводится непосредственно во внутреннее пространство (13) корпуса (14) теплообменника, в котором она входит в контакт с горячей наружной стенкой (15) корпуса (10) турбины или с нагретой от нее зоной (17) наружной стенки корпуса и за счет этого нагревается, и из которого она снова выводится через второе подключение (21) и через отводящий трубопровод (23) подается в контур (3, 3') среды для дальнейшего применения.

7. Силовая установка по п.5, отличающаяся тем, что между первым подключением (20) и вторым подключением (21) в теплообменнике (12) проходит теплообменная труба (24), с помощью которой подлежащая нагреванию среда направляется через внутреннее пространство (13) теплообменника (12).

8. Силовая установка по п.7, отличающаяся тем, что теплообменная труба (24) снабжена снаружи передающими тепло ребрами (29).

9. Силовая установка по п.7, отличающаяся тем, что теплообменная труба (24) проходит между обоими подключениями (20, 21) прямо или в виде меандра.

10. Силовая установка по п.5, отличающаяся тем, что между первым подключением (20) и вторым подключением (21) теплообменника (12) проходит заключенный между двумя расположенными на концах коллекторными пространствами пучок теплообменных труб.

11. Силовая установка по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что теплообменная труба (24) или пучок теплообменных труб является составной частью теплообменного патрона, который также содержит оба подключения (20, 21) и будучи предварительно изготовленным выполнен с возможностью встраивания в корпус (14) теплообменника, после чего проходит между подводящим трубопроводом (22) и отводящим трубопроводом (23).

12. Силовая установка по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность дополнительного нагревания теплообменной трубы (24) или пучка теплообменных труб с помощью отработавших газов, которые ответвляются из тракта отработавших газов перед входом или из входа работающей на отработавших газах турбины (4) и канализируются во внутреннее пространство (13) теплообменника (12), а затем, после определенного времени пребывания с отдачей тепла, снова выводятся в удаленном от места (28) ввода месте в тракт (30) отработавших газов на выходе или, соответственно, после выхода работающей на отработавших газах турбины (4).

13. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (12) образован с помощью теплообменной трубы (18), которая в изогнутом виде или в виде меандра закреплена снаружи на корпусе (10) работающей на отработавших газах турбины (4) с согласованием по форме с его наружной стороной и с плотным прилеганием к ней для оптимального переноса тепла.

14. Силовая установка по п.13, отличающаяся тем, что теплообменная труба (18) имеет на входе первое подключение (32), к которому прикреплен подводящий трубопровод (22) для подлежащей нагреванию среды, и на выходе - второе подключение (33), к которому прикреплен отводящий трубопровод (23) для нагретой среды.

15. Силовая установка по п.1, отличающаяся тем, что в контуре (3, 3') среды насос (34) обеспечивает циркуляцию среды, и что предусмотрена возможность включения теплообменника (12) через подводящий трубопровод (22) и отводящий трубопровод (23) при необходимости с помощью управляемых переключающих клапанов (35, 36; 38) в контур (3) среды и снова выключения из него, при этом первый (35) и второй переключающий клапан (36) соединены друг с другом через участок (37) трубопровода, который в случае не включения теплообменника (12) шунтирует его в контуре (3, 3') среды в качестве перепускного канала.

16. Силовая установка по п.15, отличающаяся тем, что среда является жидким охлаждающим средством - охлаждающей водой или, соответственно, смешанной с антифризом водой - двигателя (1) внутреннего сгорания, а соответствующий контур (3) среды является охлаждающим контуром двигателя (1) внутреннего сгорания, в который при необходимости можно включать теплообменник (12) через его подводящий трубопровод (22) и обратный трубопровод (23) через управляемые переключающие клапаны (35, 36), в, частности, для быстрого нагревания охлаждающего средства после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания с помощью зависимого от температуры регулирования/управления.

17. Силовая установка по п.16, отличающаяся тем, что дополнительно к первому (35) и второму переключающему клапану (36) предусмотрен третий переключающий клапан (38), который соединен со вторым клапаном (36) через участок (39) трубопровода и с отводящим трубопроводом (23) теплообменника (12), и что ко второму (36) и третьему (38) переключающему клапану подключен проходящий через резервуар или другой потребитель (42) тепла нагревательный контур (40), который предназначен для включения при необходимости через соответственно переключенные переключающие клапаны (35, 36, 38) последовательно с теплообменником (12) в контур (3) среды, а именно, с помощью зависящего от температуры регулирования/управления с соответствующим воздействием на положение переключения трех переключающих клапанов (35, 36, 38).

18. Силовая установка по п.15, отличающаяся тем, что теплообменник (12) находится или выполнен с возможностью включения в автономный, независимый от двигателя (1) внутреннего сгорания и его охлаждающего контура контур (3') среды, в котором насос (48) обеспечивает циркуляцию среды и предусмотрено два соединенных участком (51) трубопровода переключающих клапана (49, 50), предназначенных для управления в зависимости от положения включения теплообменника (12) в контур (3') среды или для шунтирования теплообменника (12) через служащий в качестве перепускного канала участок (51) трубопровода.

19. Силовая установка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что контур (3, 3') среды, а также включенный в него нагревательный контур (40), предназначены для подогрева или, соответственно, нагревания находящейся или, соответственно, хранимой в потребителе (42, 47) тепла, в частности, в резервуаре, жидкости с помощью зависящего от температуры регулирования/управления, или же предотвращения ее замерзания или размораживания после замерзания после холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.

20. Силовая установка по п.19, отличающаяся тем, что потребителем (42, 47) тепла является резервуар, в частности, резервуар транспортного средства, такой как

резервуар для хранения водного раствора мочевины, или

резервуар для жидкости для очищения ветрового стекла и/или фар и/или наружных зеркал, или

пропускающий охлаждающую воду радиатор, или

принимающий охлаждающую воду компенсационный резервуар, или

электрический аккумулятор, или

нагревательный элемент, или

резервуар для теплой воды, например, в бортовой кухне автобусов или жилого автомобиля, или

резервуар для смывной воды в туалетах автобусов или жилых автомобилей.

21. Силовая установка по п.15, отличающаяся тем, что контур (3, 3') среды имеет в качестве потребителя (47) тепла теплообменник, через внутреннее пространство (54) которого проходит контур (57) вторичной среды, в котором насос (58) обеспечивает циркуляцию вторичной среды, которая направляется через расположенную во внутреннем пространстве (54) теплообменника теплообменную трубу или пучок (59) труб, в которую(ый) подводится тепло из первого контура (3, 3') среды и который принятое тепло отдает во вторичную среду для ее нагревания, при этом нагретая вторичная среда предназначена для подачи во включенный в контур (57) вторичной среды теплообменник (60) в качестве потребителя или накопителя тепла.

22. Силовая установка по п.15, отличающаяся тем, что среда является жидкостью с низкой температурой кипения, которая находится в замкнутом контуре (3') среды и предназначена для перевода в парообразное агрегатное состояние при прохождении через теплообменник (12).

23. Силовая установка по п.22, отличающаяся тем, что переведенная в теплообменнике (12) в парообразное агрегатное состояние среда предназначена для подачи в интегрированную в контур (3') среды, выполняющую роль потребителя (47) тепла паровую турбину (61) и отдачи в ней мощности, при этом паровая турбина (61) с целью преобразования энергии пара в механическую энергию привода соединена через одну или несколько приводных ветвей (64) с коленчатым валом (1') двигателя (1) внутреннего сгорания и/или его побочными агрегатами (62, 63) или предназначена для сцепления и расцепления с ним и/или ними через переключаемое сцепление (сцепления).

24. Силовая установка по п.17 или 18, отличающаяся тем, что к проходящему через теплообменник (12) и расположенному между переключающими клапанами (35, 36 или, соответственно, 35, 36 или, соответственно, 49, 50) переключающему участку в подходящем месте присоединен предохранительный клапан (65), через который при закрытом, не включенном в контур (3, 3') среды переключающем участке, еще находящаяся в нем нагретая среда может расширяться в последующую камеру (66) для расширения и охлаждения.

25. Силовая установка по любому из пп.15-18, отличающаяся тем, что предусмотрено электронное, вычислительное регулирующее и управляющее устройство, которое с помощью программ и заданных сохраненных номинальных значений на основе подводимых действительных значений, таких как значения температур на стороне потребителей тепла, а также величин расхода и давления в контурах (3, 3', 57) среды, управляет работой и скоростями вращения насосов (34, 48, 58), а также включением/переключением переключающих клапанов (35, 36, 38, 49, 50) для включения и выключения теплообменника (12) в качестве источника нагрева.