Układ napędowy spalinowo-elektryczny

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy spalinowo-elektryczny, który służy do napędu wszelkiego typu pojazdów, szczególnie miejskich. Znany jest z polskiego opisu zgłoszenia patentowego nr P 366411, układ napędowy spalinowy tłokowo-turbinowy. Układ ten ma tłokowy silnik spalinowy wyposażony w sprzęgło rozruchowe, którego tarcza osadzona jest na jednym końcu wałka sprzęgłowego skrzyni biegów, zaś sprzęgło rozruchowe stanowi sprzęgło okresowo wysprzęglane.

Z drugim końcem wałka sprzęgłowego połączony jest wałek przekładni redukującej wysokie obroty turbiny, przy czym turbina połączona jest z silnikiem się poprzez komorę wyrównującą oraz rurkę, której wylot jest przy świecy żarowej w postaci przepustnicy, zaś wlot rurki umieszczony na obwodzie kanału wylotowego turbiny, ukształtowany jest w postaci chwytaka spalin. Umożliwia to wykorzystanie ciepła chłodzenia silnika do napędu, co znacznie poprawia sprawność napędu zwłaszcza, gdy silnik jest chłodzony przez płukanie jego cylindrów powietrzem.

Istota układu według wynalazku, polega na tym, że z drugim końcem wałka sprzęgłowego skrzyni biegów jest połączony wał wyjściowy przekładni redukującej wysokie obroty maszyny, na którym osadzone są maszyna elektryczna oraz turbina, przy czym przekładnia redukująca jest osadzona pomiędzy maszyną elektryczną i turbiną. Świeca żarowa jest wykonana w postaci tulei.

Korzystnie, wirnik turbiny połączony jest z wałem przekładni redukującej za pomocą sprzęgła jednokierunkowego.

Zasadniczą zaletą nowego układu jest prawie całkowite wykorzystanie energii paliwa. Uzyskano to przez wykorzystanie ciepła chłodzenia silnika do napędu, co znacznie poprawia sprawność napędu zwłaszcza, gdy silnik jest chłodzony przez płukanie jego cylindrów powietrzem.

W układzie napędowym, użyta jest maszyna elektryczna o nominalnej mocy równej części mocy silnika spalinowego w nim zastosowanego, potrzebnej podczas jazdy w osiedlach, gdzie użycie jej umożliwia jazdę bez zmiany biegów a nawet sprzęgła. Gdy obciążenie układu napędowego zostaje zwiększone włączane jest silnik spalinowy i maszyna ta wspomagana jest turbiną napędzaną spalinami. W razie, gdy moc jest za mała włączane jest sprzęgło rozruchowe, które przy mniejszych prędkościach i obciążeniach jest wysprzęglone. Silnik spalinowy w nowym układzie napędza pojazd oraz maszynę elektryczną przede wszystkim poprzez turbinę. Umożliwia to wykorzystanie w znacznym stopniu ciepła chłodzenia silnika do napędzania, co znacznie poprawia sprawność napędu. Ponadto wyposażenie nowego układu w przekładnię redukującą wysokie obroty wirnika turbiny i maszyny elektrycznej w przekładnię cierno-zębatą ułatwia napęd pojazdu za pomocą tej maszyny oraz odzyskowe jego hamowanie. Przekładnia ta może być wyposażona w prosty hamulec wspomagający działanie synchronizatorów podczas zmiany biegów.

Komora wyrównująca może być wyłożona materiałem katalitycznym, wtedy nie tylko wyrównuje ciśnienie spalin, ale służy też jako katalizator przez ich dopalanie, w wysokiej temperaturze, a przez to podnosi jej wartość, przez co zwiększa energię przed wlotem do turbiny.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia układ napędowy spalinowo-elektryczny w ujęciu schematycznym.

Układ napędowy spalinowo-elektryczny ma silnik spalinowy 1 wyposażony w sprzęgło rozruchowe 2 z możliwością okresowego wysprzęglania, którego tarcza osadzona jest na jednym końcu wałka sprzęgłowego 3 skrzyni biegów 4. Z drugim końcem tego wałka połączony jest wał wyjściowy przekładni redukującej 5 wysokie obroty, na którym osadzona jest maszyna elektryczna 6 oraz turbina 7 napędzana spalinami silnika 1. Silnik 1 ten łączy się z turbiną 7 poprzez komorę wyrównującą 8 oraz rurkę 9 odprowadzającą cięższe frakcje spalin z turbiny 7, w okolicę wlotu spalin do tej komory 8, gdzie zamontowana jest świeca żarowa 10 w postaci tulei. Rurka 9 na swoim wlocie umieszczonym na obwodzie kanału wylotowego turbiny 11 ukształtowana jest w postaci chwytaka spalin 12. Maszyna elektryczna 6 połączona jest z baterią akumulatorów a wirnik turbiny 7 wyposażony jest w sprzęgło jednokierunkowe eliminujące obciążenie jego momentem oporowym układu.