SE423742B - Gasturbinanleggning for automotiv drift - Google Patents

Description

'8006806-7 pump och som motor. Man kan även lagra viss del av kompres- sorluften i en behållare, och använda denna vid tomgångs- körning resp. acceleration. _ _ ' Tillsatsmotorn kan även vara en förbränningsmo- tor vars avgasledning är anslutbar till gasturbinens bränn- kammare. Tillsatsmotorn kan därvid lämpligen inrättas att uppladdas medelst luft som avtappas från gasturbinens kom- pressorsida. Ledningar för avtappning av luft kan då anord- nas såväl efter kompressorn som vid åtminstone ett ställe inom dennas hus. I U Uppfinningen kommer härnedan att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, som visar fyra olika utföranden av en gasturbinanläggning enligt uppfinningen.

' Enligt I Fig. 1 är tillsatsmotorn en el-motor, i Fig. 2 är tillsatsmotorn en tryckfluidmotor, och enligt Fig. 3 och Ä utgörs tillsatsmotorn av en förbränningsmotor.

Gasturbinen kan vara av godtyckligt känt slag, med en eller flera rotorer. Gasturbinen betecknas i samt- liga figurer med 10, och traditionellt innehåller anlägg- ningen en kompressor 11 och en brännkammare 12. Icke helt nödvändig, men lämplig med hänsyn till bränsleekonomin är en värmeväxlare 13. Effekten uttas via en växellåda Iü, som kan vara av godtyckligt känt slag, men företrädesvis är av planettyp. ' I Vid det i Fig. 1 visade utförandet har turbifi nen två rotorer 15 och 16,vilka båda är anslutna till växellådan 14. Kompressorn 11 drivs från denna via en bälttransmission 17. Till denna är anläggningens hjälp- -apparater, omfattande bl.a. generator 18 och startmotor 19 anslutna.

I Startmotorn 19, som har större kapacitet än vid en normal motoranläggning är ansluten via en trans- mission 20, och generatorn 18 är ansluten via frihjul 21. Ett ackumulatorbatteri, som ävenledes har större ka- pacitet än vid en normal fordonsanläggning är betecknat med 22. 8006806-7 _ Generatorn 18 kan drivas via fler än ett frihjul t.ex. även från utgående axel i turbin/transmissionssyste- met enligt principen "highest speed wins“. Vid "coasting", d.v.s. då fordonet driver motoranläggningen vid släppt gas- pedal, kan onyttig bromsenergi via generatorn lagras i ackumulatorn.

I stället för en större elmotor 19 kan man ha två parallellkopplade motorer, vilka då lämpligen ansluts med olika utväxlingsförhållanden, så att den ena driver vid start¿ochden andra vid acceleration. En fördel med ett så- dant arrangemang är att man kan använda standardstartmoto- fâr.

Brännkammaren 12 är försedd med en "sparlåge- brännare" 23, och en ordinarie brännare Zü, dimensionerad för fulleffekt. Sparlågebrännaren 23 producerar inte till- räckligt mycket gas för drift av kompressor, och erforder- liga (icke visade) hjälpapparater, utan vid tomgångskör- ning och låg dellast får tillsatsmotorn 19 träda till.

"Sparlåge"-brännaren håller emellertid gasturbinen uppvärmd, färdig för snabb acceleration. 4 Ett mycket schematiskt visat styrsystem omfattar en vridreostat 25, som påverkas via fordonets gaspedal 26 Inom ett första parti av reostaten 25 inkopplas bränslepump 27 för "sparlåge"-brännaren 23,och en strömställare 28 för tillsatsmotorn 19 slås till. Inom ett senare, och huvud- sakligt parti av reostaten 25 påverkas bränslepump 29 för huvudbrännaren 24, så att efter tillfälligt behov avpassad bränslemängd tillförs. _ Utförandet enligt Fig. 2 innehåller samma grund- .komponenter som i Fig. 1, och samma hänvisningsbeteckningar används, där så är tillämpligt. Generator 18, startmotor 19 och ackumulatorbatteri 22 har emellertid här traditionell storlek. 7 Turbinen har en enda rotor 30, som sitter på samma axel som kompressorn 11, vilken här är försedd med ställbara inloppsledskenor 31.

Transmissionsledet mellan växellådan 14 och hjälp- 8006806-7 apparat/kompressordrevet innehåller här en kontinuerligt variabel transmission 32 av vickskivetyp. Till en axel 33 i detta transmissionsled är en tryckfluidmaskin ßä anslu- ten via ett frihjuls/kopplingsarrangemang 35. Maskinen BÄ är av den typ som valfritt kan arbeta som pump eller som motor, och den är ansluten till en lagríngstank 36. När överskottsenergi är tillgänglig inom maskineriet arbetar maskinen Bh som pump, och trycker in fluid ihtanken 36.

När gasturbinens hålls på "sparlåga" eller vid accelera- tion, tas tryckfluid ut från tanken och maskinen Bh arbe- tar som motor. _ Växeln 1Ä är här ansluten över en momentomvand- lare 37 av den typ som innehåller två turbinerzßß, 39, skilda åt av pump 40 resp. stator 41. Åtminstone kopplings- lamellskiva H2 och till denna ansluten turbindel 38 utförs kraftiga och av material med hög egenvikt, så att man i denna del, som vid "sparlåge"-tillfälle drivs från till- satsmotorn 3Ä5fåren.svänghjulseffekt som hjälper till vid påföljande accelerationstillfälle. I Anläggningen styrs av en mikrodator H3, vilken bl.a. påverkas via gaspedalen 26 över en elektrisk kom- ponent MÅ, och som sänder styrsignaler till "sparlåge- brännaren" 23, huvudbrännaren 24 samt till kopplingarna 32 een 35 liksom till växellådan ßh. vid utförandet enligt Fig. 3 är tilleetsmetern 50 en förbränningsmotor av Wankel-typ, och turbinen 10 innehåller tre rotorer, av vilka en 51 sitter på samma axel som kompressorn 14, och de två andra 52, 53 är in- rättade att driva på växellådan 14. Denna är via en steg- växel 5Ä förbindbar med huvudrotorn 1Å, 51. Tillsatsmotorn 50 ansluts via en koppling 55 till detta transmissionsled.

Kompressorn 11 och förbränningsmotor 50 tar bå- da in luft via ett filter 56, och en trevägsventil 57 gör det möjligt att alternativt överladda förbränningsmotorn med luft från kompressorn 11. För "sparlågedrift" räcker det med en förhållandevis liten, enkel förbränningsmotor 50, men man kan utforma totalarrangemanget så att förbrän- 8006806-7 _ ningsmotorn bidrar vid belastningstoppar, eller lämnar märkbart tillskott vid fulleet. 5 Överladdningsluft kan tas ut från ledningen 58 mellan komgressorn 11 och brännkammaren 12via.en ledning 58a.

.Vid fullas kan lufttrycket vara väl högt för överladdning, och man anordnar därför så att man genom en ledning 59 även tappar av från kompressorns hus, på någon punkt mellan dettas in- lopp och utlopp. Detta ger dessutom en fördelaktig gräns- skiktsavsugninginomhuset.

Lämplig luftväg styrs av en ventil 60, som på- verkas av en solenoid 61. Anläggningen styrs av en på lämp- ligt sätt påverkad mikrodator 43, som sänder ut styrsigna- ler, till bränslesystemen för brännarna 23 och 24, till kopplingarna 54 och 55 till solenoiden 61, samt till växel- lådan 14.

I avgasledningen 62 från förbränningsmotorn 50 sitter en trevägsventil 63. När "sparlågebrännaren" 23 är i drift förs förbränningsmotorns avgaser genom gasturbinen, vilket dels säkerställer slutförbränning av restprodukter, dels hjälper till att hålla turbinen värmd. När huvudbrän- neren är i drift, eller geetunblnen är helt evetälld leds motoravgaserna direkt ut i avloppet 64.

Utförandet enligt Fig. 4 stämmer i.stora drag överens med det i Fig. 3, men tillsatsmotorn 50a är här en kolvmotor. Turbinen 10 innehåller en rotor 65, som är di- rekt förenad med kompressorn 11, och en rotor 66 som driver på växellådan 14 via en momentomvandlare 67. Utgående driv- axel från denna är anslutbar till tillsatsmotor 50a resp. huvudrotor 11, 65 via en kontinuerligt variabel transmis- sion 32.

Avtappning av överladdningsluft från kompressorn 11 till förbränningsmotorn 50c kan ske tre vägar. En led- ning 68 är ansluten till luftledningen efter kompressorn, och två ledningar 69, 70 är anslutna till olika punkter i kompressorns hus. Vilken ledning som väljs bestäms som i föregående fall via den solenoidstyrda ventilen 60.

Erforderliga hjälpapparater för anläggningarna aooeàoß-7 enligt Fig. 3 och 4 är inte visade, men åtminstone några, väsentliga drivs tillsammans med huvudrotor 11;65. Förbrän- ningsmotorn 50, 50a förses lämpligen med startmotor och används sedan för att dra_igång gasturbinens huvudrotor.

K Anläggningen styrs av en mikrodator #3 som avger erforderliga styrsignaler för in- och urkoppling av de in- -gående komponenterna liksom bränslepådrag för brännarens 12 båda brännare 23, 2.4 den till förbränningsmotorn 5oa.

De ovan beskrivna och på ritningarna visade ut- föringsformerna är endast exempel, där ingående komponenter kan varieras på många sätt inom ramen för efterföljande pa- tentkrav._Förbränningsmotorns kvlvatten kan utnyttjas för att hjälpa till att hålla gasturbinen värmd under "sparlå- 'gedrift", och motorn och gasturbinen kan ha gemensamt smörj- oljesystem, vilket även hjälper till vid varmhållningen, men framför allt förenklar installationen.

Med anläggningar enligt uppfinningen torde man kunna uppnå en bränsleförbrukning för gasturbinanlägg- ningen vid tomgång, som är mindre än hälften av dagens die- selmotor, och 30-50_% lägre än dennas under en körcykel, som samtidigt fyller kraven på emissioner nch prestanda.

Ovan beskrivna och på ritningar visade utfö- ringsformer får betraktas som exempel och ingående kompo- nenter kan varieras på olika sätt inom ramen för efterföl- jande patentkrav.

Claims (7)

8006806-7 I P a t e n t k r a v

1. Gasturbinanläggning för-automotiv drift k ä n n e t e c k n a d» därav, att dess brännkammare (12) är försedd med två brännare (23, ZÄ), av vilka den ena (23) är dimensionerad för en bränslekvantitet som endast motsvarar "sparlågedrift", varvid en tillsatsmotor (19, 34, 50, 50a) är inrättad att under sådant driftstillstånd hålla gasturbinens huvudrotor (11) igång.

2. Gasturbinanläggning enligt patentkrav_1, k ä n n e t e c k n a d av att tillsatsmotorn är en el- motor (19), som förses med ström från under normalt drifts- tillstånd uppladdningsbar ackumulator (22).

3. Gasturbinanläggning enligt patentkrav-2, k ä n n e t e c k n a d därav, att den omfattar två pa- rallellt arbetande elmotorer, inkopplingsbara med inbördes varierande utväxlingsförhållanden. _

4. Gasturbinanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tillsatsmotorn är en tryckfluidmaskin (Bil) inrättad att även fungera som pump, samt ansluten till en tryckfluidackumulator (36).

5; Gasturbinanläggning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att tillsatsmotorn är en förbränningsmotor (50, 50a), vars avgasledning (62) är an- slutbar till gasturbinens brännkammare (12).

6. Gasturbinanläggning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att tillsatsmotorn (50, 50a) är inrättad att uppladdas medelst luft som avtappas från gasturbinens kompressorsida.

7. 'Gasturbinanläggning enligt patentkrav 6, av ledningar (58a, 59, 65, 66, 67) för avtappning av luft såväl efter kompressorn (11) k ä n n e t e c k n a d som vid åtminstone ett ställe inom dennas hus.