Результат интеллектуальной деятельности: Универсальная транспортная система

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, конкретно -к бортовым системам питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на выбор топливной смесью или газообразным рабочим телом (например, воздухом), системам запуска и ДВС сжатым газообразным телом, системам углекислотного пожаротушения гибридных транспортных средств (ТС), а также к пневмодвигателям.

Известны ТС с ДВС и системой воздушного запуска [1. RU 72278 U1, F02N 11/00, 2008].

В их состав входят баллон со сжатым воздухом и/или ресивер плюс компрессор с приводом от ДВС, а также газораспределитель, управляемый посредством системы управления.

Однако количество пневмозапусков обычно не превышает шести. Сжатого воздуха недостаточно и для резервного (аварийного) перемещения ТС.

Известны ТС с системами пожаротушения (в том числе автоматические), содержащие баллон(ы) со сжатым углекислым газом (двуокисью углерода - СО₂) с возможностью его выпуска в моторном отделении) [2. RU 2008046 С1, МПК А62С 3/07, А62С 3/00, приор. 1990, «Устройство пожаротушения транспортного средства»].

Однако они однофункциональны, что не отвечает принципу двух- и многофункциональности в технике, рекомендуемому к реализации, по-возможности, в процессе конструирования.

Известны также пневматические транспортные двигатели, работающие исключительно на сжатом воздухе [3. US 6311486 В1, F02B 19/02, 1996; 4. US 20070101712 А1, F01B 17/02, 2003; 5. CN 101413403 A, F01B 17/025, 2008; 6. RU 2569952 С1, F01B 25/02, 10.12.2015].

Однако они в обозримом будущем не в состоянии обеспечить достаточно большой пробег, особенно для машин средней и тяжелой весовых категорий. Баллоны со сжатым воздухом становятся недопустимы по массогабаритным характеристикам.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого устройства (системы) по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является универсальная транспортная система, содержащая двигатель внутреннего сгорания (ДВС) с моторной установкой, включающей в себя системы питания ДВС на выбор топливной смесью или сжатым воздухом от баллона и/или пополняемого компрессором ресивера, и систему воздухораспределения в составе системы управления [7. FR 2731472 А1, F01B 17/025, 1995].

Однако в прототипе количество пневмозапусков ДВС обычно ограничено числом до 6-10, а перемещение на сжатом воздухе свыше нескольких сот метров уже проблематично в разумно-достаточных габаритах и грузоподъемности транспортных средств относительно легкого класса. Это в конечном счете определяет недостаточно высокие его технико-эксплуатационные (функциональные) возможности гибридных и пневматических наземных транспортных средств.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является расширение технико-эксплуатационных возможностей наземных транспортных средств.

Решение поставленной задачи (устранение проблемы) достигается тем, что в универсальной транспортной системе, содержащей моторную установку с двигателем внутреннего сгорания (ДВС), включающую в себя системы питания ДВС на выбор топливной смесью или сжатым воздухом от баллона и/или пополняемого компрессором ресивера, согласно заявляемому изобретению, дополнительно предусмотрена система пожаротушения с источником сжатого углекислого газа в качестве газообразного рабочего тела, при этом последний подключен через газораспределитель в параллель к системе питания ДВС сжатым воздухом, с возможностью использования углекислого газа системы пожаротушения вместо сжатого воздуха для работы ДВС в режиме запуска или аварийного перемещения транспортного средства.

Не обнаружены какие-либо устройства (системы) с указанными постановкой задачи и совокупностью существенных конструктивных признаков для ее решения.

Устройство заявляемой универсальной транспортной системы пояснено на блок-схеме, где введены нижеследующие цифровые обозначения (позиции): 1 - двигатель внутреннего сгорания (ДВС) транспортного средства (ТС); 2 - рабочие камеры (камеры сгорания) ДВС 2; 3 - трансмиссия ТС; 4 - движитель транспортного средства; 5 - система питания ДВС топливной смесью (система топливоподачи) в составе моторной установки; 6 - система воздушного запуска ДВС 2 в составе моторной установки с дополнительной функцией резервного (в том числе аварийного), экологически чистого перемещения ТС; 7 - сменный(е) баллон(ы) со сжатым воздухом в составе системы 6; 8 - ресивер в составе системы 6 и непосредственно моторной установки 6; 9 - компрессор в составе моторной установки; 10 - система пожаротушения ТС (автоматическая) с дополнительной функцией аварийного перемещения ТС; 11 - баллон(ы) со сжатым углекислым газом (двуокисью углерода - СО₂) в составе системы 10; 12 - периферийная часть системы пожаротушения 10; 13, 14, 15, 16 - управляемые газораспределители; 17 - система управления, включая систему газораспределения (газораспределителями 13-16) и систему распределения топливной смеси (топлива) между камерами 2 ДВС 1.

Универсальная транспортная система содержит двигатель внутреннего сгорания ДВС) 1 с моторной установкой. Последняя включает в себя системы его питания на выбор топливной смесью или сжатым воздухом (система 6) от баллона 7 и/или пополняемого компрессором 9 ресивера 8, и систему воздухораспределения (13-15) в составе системы управления 17.

В заявляемой универсальной транспортной системе дополнительно предусмотрена система 10 пожаротушения с источником (по меньшей мере одним баллоном) 7 сжатого углекислого газа (двуокиси углерода - СО₂) в качестве газообразного рабочего тела. При этом последний подключен через газораспределитель 16 в параллель к системе 6 питания ДВС 1 сжатым воздухом, с возможностью использования СО₂ системы 10 пожаротушения вместо сжатого воздуха для работы ДВС 1 в режиме запуска или аварийного перемещения транспортного средства.

Возможны другие частные примеры системы в рамках заявляемой совокупности основных конструктивных ее признаков (см. формулу изобретения).

Заявляемое устройство работает (используют) следующим образом.

Работа ДВС 1 в режиме питания топливной смесью (топливом) осуществляется «традиционным» путем для дизельных, бензиновых, на спирту, а горючем газе, «всеядных» двигателей. При этом топливо распределяется между камерами сгорания 2 посредством распределителя топлива в составе системы 5 топливоподачи. Вращение и крутящий момент коленчатого вала ДВС 1 преобразуется в трансмиссии 3 и передается на движитель 4 транспортного средства.

Работа ДВС 1 в режиме питания топливной смесью (топливом) осуществляется «нетрадиционным» для ДВС 1, но «традиционным» путем для пневматических двигателей: при отключенной системе 5 топливоподачи, сжатый воздух под высоким давлением из баллона(ов) 7 и/или ресивера 8 (в зависимости от положения воздухораспределителя 13, управляемого от системы управления 17, поступает через воздушный редуктор и упомянутый воздухораспределитель 13 и далее через воздухораспределители (последовательно) 14 и 15, соответствующее положение которых также задано через систему управления 17, в рабочие камеры (камеры сгорания) 2 ДВС 1, вызывая вращение коленчатого вала ДВС 1.

Возможен, в принципе, и режим с одновременной работой обеих систем - основной топливной 5 и дополнительной воздушной 6 (например в городском транспортном потоке на низких скоростях движения).

В любом режиме работы часть мощности а коленчатом валу ДВС 1 расходуется на привод компрессора 9, нагнетающего атмосферный воздух в ресивер 8 в порядке восполнения запасов воздуха в системе 6 (если в системе 17 не предусмотрено его временного отключения).

Таким образом возможны как резервный (аварийный) или основной (в зависимости от конструкции транспортного средства и прочих конкретных условий) запуск («пневмозапуск») ДВС 1, так и кратковременное перемещение транспортного средства («экологически чистый» режим в населенном пункте или аварийный режим - самостоятельная эвакуация с места отказа, выработки топлива и т.д.).

Расчетный путь аварийного перемещения транспортного средства за счет работы ДВС 1 на воздухе системы 6 плюс на углекислом газе системы 10 - в пределах 50…500 метров (на горизонтальной суглинистой дороге, в зависимости от массы транспортного средства, параметров движителя, количества газообразного рабочего тела и др. показателей).

В случае пожара в моторном отделении, система 10 срабатывает в штатном режиме как система пожаротушения. При одном из положений дополнительно предусмотренного газораспределителя 16, углекислый газ под давлением поступает через газовый редуктор и упомянутый распределитель 16 к периферийным выпускным элементам 12, подавляя пламя и препятствуя его дальнейшему развитию благодаря замещению кислорода воздуха в моторном отделении.

В описанном ранее режиме работы ДВС 1 на сжатом негорючем газе для запуска ДВС 1 и/или кратковременного самостоятельного движения транспортного средства, при израсходовании сжатого воздуха в емкостях 7 и/или 8 или отсутствии воздушной системы 6, функции последней берет на себя система 10, которая, согласно заявляемому изобретению, двухфункциональна.

При этом газораспределитель 16 устанавливают, посредством системы управления 17, в другое положение (с отсечкой периферии 12), так что углекислый газ под давлением после газового редуктора поступает в камеры 2 ДВС 1, вращая го коленчатый вал, а значит и движитель 4.

По мере израсходования газообразных продуктов в баллонах 7 и 11, последние, при случае, заряжают или заменяют заряженными.

Заявляемая система проработана на уровне эскизного проекта с научно-техническим исследованием.

Использование изобретения позволяет расширить технико-эксплуатационные возможности наземных транспортных средств, благодаря возможности использования системы пожаротушения (в аварийном режиме транспортного средства) как средство запуска ДВС и/или непродолжительного перемещения транспортного средства (отсутствие топлива, недостаточное количество сжатого воздуха).

Система пригодна не только для гибридных ДВС, но и для чисто пневматических двигателей. Это является дополнительным основанием назвать ее «универсальной».