система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства (варианты)

Формула изобретения

1. Система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров двигателя внутреннего сгорания, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит газовоздушную турбину, размещенную в закрытом корпусе, вал которой жестко соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, а ротор выполнен в виде жестко установленного на валу газовоздушной турбины сплошного диска с выполненными на периферии теплоустойчивыми профилированными лопатками, дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства, пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия, при этом впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером; кроме этого, газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, которые установлены в сквозные окна, выполненные на корпусе газовой турбины под углом, соответствующим профилю лопаток диска, а с противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены соответственно окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем двигателя внутреннего сгорания, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром, не менее диаметра маховика двигателя внутреннего сгорания.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например, по два на каждый поток, установленные диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины.

4. Система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров двигателя внутреннего сгорания, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит газовоздушную турбину, размещенную в закрытом корпусе, вал которой жестко соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, а ротор выполнен в виде жестко установленного на валу газовоздушной турбины сплошного диска с выполненными на периферии теплоустойчивыми профилированными лопатками, дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства, пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия, при этом впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером; помимо этого, система дополнительно содержит концентратор встречного потока воздуха, выполненный, по меньшей мере, в виде одного ряда жестко скрепленных между собой сопел Лаваля, установленных соосно с образованием зазоров между ними, при этом входное отверстие каждого последующего сопла Лаваля в ряду меньше выходного отверстия предыдущего сопла Лаваля, вход первого в ряду сопла Лаваля направлен навстречу движению транспортного средства, а выход последнего - в атмосферу, причем это последнее в ряду сопло Лаваля соединено трубопроводами в месте его критического сечения с полостью газовоздушной турбины, с противоположной стороны которой, на ее корпусе, напротив трубопроводов установлены сопла Лаваля для поступления встречного воздуха из радиаторного отсека, кроме этого, газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, а с противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены соответственно окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем двигателя внутреннего сгорания, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов, причем все сопла Лаваля, смонтированные на корпусе газовоздушной турбины, установлены в сквозные окна, выполненные под углом, соответствующим профилю лопаток диска.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что концентратор встречного потока воздуха выполнен многорядным, а каждый ряд содержит не менее трех сопел Лаваля.

6. Система по п.4, отличающаяся тем, что диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром, не менее диаметра маховика двигателя внутреннего сгорания.

7. Система по п.4, отличающаяся тем, что газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного, встречного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например, по два на каждый поток, при этом сопла Лаваля для подвода впускного воздуха и для подвода выпускных газов установлены диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины.

8. Система по п.4, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пневмонасосы однонаправленного действия, предназначенные для размещения под сидениями и в спинках сидений водителей и пассажиров транспортного средства, впускные клапаны которых расположены под сидениями и объединены общим всасывающим трубопроводом, а выпускные клапаны этих пневмонасосов соединены с ресивером.

9. Система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров двигателя внутреннего сгорания, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электродвигатель постоянного тока с генератором переменного тока и двухполупериодным выпрямителем, газовоздушную турбину, которая размещена в одном закрытом корпусе заодно со статором электродвигателя постоянного тока, при этом на валу газовоздушной турбины, жестко соединенным с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, последовательно и жестко установлены ротор электродвигателя постоянного тока и ротор газовоздушной турбины, выполненный в виде сплошного диска с теплоустойчивыми профилированными лопатками на периферии; кроме того, система дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства, пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия, при этом впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером; помимо этого, система дополнительно содержит концентратор встречного потока воздуха, выполненный, по меньшей мере, в виде одного ряда жестко скрепленных между собой сопел Лаваля, установленных соосно с образованием зазоров между ними, при этом входное отверстие каждого последующего сопла Лаваля в ряду меньше выходного отверстия предыдущего установленного горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства сопла Лаваля, вход первого в ряду сопла Лаваля направлен навстречу движению транспортного средства, а выход последнего - в атмосферу, причем это последнее в ряду сопло Лаваля соединено трубопроводами в месте его критического сечения с полостью газовоздушной турбины, с противоположной стороны которой, на ее корпусе, напротив трубопроводов установлены сопла Лаваля для поступления встречного воздуха из радиаторного отсека, кроме этого, газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, а с противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены соответственно окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем двигателя внутреннего сгорания, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов, причем все сопла Лаваля, смонтированные на корпусе газовоздушной турбины, установлены в сквозные окна, выполненные под углом, соответствующим профилю лопаток диска; кроме того, генератор переменного тока состоит из электрической катушки, установленной неподвижно, например, на днище транспортного средства, внутри которой с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения помещен высокоэнергетический постоянный магнит, жестко закрепленный на корпусе заднего моста транспортного средства, и повышающего трансформатора, соединенного с двухполупериодным выпрямителем, выход которого, в свою очередь, соединен с входом электродвигателя постоянного тока.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что концентратор встречного потока воздуха выполнен многорядным, а каждый ряд содержит не менее трех сопел Лаваля.

11. Система по любому из пп.9 и 10, отличающаяся тем, что последнее сопло Лаваля по крайней мере одного из рядов концентратора встречного воздуха снабжено на выходе турбогенератором постоянного тока, соединенным с обмоткой электродвигателя постоянного тока.

12. Система по п.9, отличающаяся тем, что диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром, не менее диаметра маховика двигателя внутреннего сгорания.

13. Система по п.9, отличающаяся тем, что газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного, встречного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например, по два на каждый поток, при этом сопла Лаваля для подвода впускного воздуха и для подвода выпускных газов установлены диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины.

14. Система по п.9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит пневмонасосы однонаправленного действия, предназначенные для размещения под сидениями и в спинках сидений водителей и пассажиров транспортного средства, впускные клапаны которых расположены под сидениями и объединены общим всасывающим трубопроводом, а выпускные клапаны этих пневмонасосов соединены с ресивером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к источникам дополнительной энергии для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств, и может найти применение совместно с ДВС в легковых и грузовых автомобилях, автобусах и прочих транспортных средствах, в том числе в строительно-дорожных и сельскохозяйственных машинах.

Известна энергетическая техническая система Гребенникова по патенту РФ на изобретение №2216635, предназначенная для оснащения всевозможных транспортных средств. Она содержит энергетическую подсистему, пневмопреобразователь и подсистему согласующей передачи. Энергетическая подсистема является преобразователем механической энергии в энергию сжатого газа, и наоборот, и состоит из ресивера сжатого газа, аккумулятора топлива высокого давления с насосом подачи топлива через обратный клапан, из поршневых цилиндров со свечами зажигания, оснащенных теплоизолированными форкамерами, из шатунов, коленчатого вала со сдвинутыми в пространстве парами колен на углы (не равные 0° и 180°), оснащенного тахометром. Рабочий объем пар цилиндров кратен 2. Ресивер сжатого газа подключен через дистанционно управляемые клапаны высокого давления к форкамерам цилиндров, которые в свою очередь через дистанционно управляемые клапаны атмосферного воздуха сообщаются с атмосферой. Аккумулятор топлива высокого давления подключен к форкамерам через дистанционно управляемые клапаны подачи топлива. К коленчатому валу подключен датчик сигнала определения его углового положения. Кроме этого, данная подсистема содержит датчики сигналов давления газа в ресивере и в цилиндрах. Подсистема согласующей передачи представляет собой многоступенчатый редуктор, состоящий из ступеней, ведущий вал одной из которых подключен к коленчатому валу, дифференциального редуктора, один из ведомых валов которого подключен к потребителю энергии, а остальные - к ведущим валам ступеней многоступенчатого редуктора, и промежуточного дистанционно управляемого переключающего редуктора, который обеспечивает различные режимы передачи от ведомого вала многоступенчатого редуктора к ведущему валу дифференциального редуктора. Подсистема управления обеспечивает передачу энергии потребителю в режиме ДВС за счет энергии сгорания топливной системы в цилиндрах, передачу энергии потребителю в режиме пневмодвигателя за счет энергии сжатого газа, хранящегося в ресивере, и накопления пневмоэнергии за счет энергии, передаваемой от потребителя в компрессорном режиме. С подсистемой управления связаны тахометр коленчатого вала, датчики сигнала углового положения коленчатого вала, сигнала давления газа в цилиндрах, сигнала давления газа в ресивере и управляющий задатчик скорости вращения. Все режимы работы всей энергетической технической системы задаются алгоритмами подсистемы управления. В целом известная система обладает высоким КПД, пониженным расходом топлива, а следовательно, и повышенной топливной экономичностью. Это обусловлено следующим:

- подачей оптимального количества топлива в цилиндры,

- отсутствием расхода топлива при торможении транспортного средства за счет использования энергии инерции: энергии сжатого газа (дополнительной энергии), накопленной в ресивере,

- обеспечением оптимальной скорости вращения коленчатого вала,

- подачей соответствующих управляющих сигналов на промежуточные переключающиеся редукторы, которые обеспечивают включение соответствующих ступеней передачи,

- рекуперацией энергии.

К недостаткам предложенной изобретателем энергетической технической системы следует отнести ее повышенную сложность. Поэтому применение ее в существующих ДВС, являющихся в настоящее время основным источником энергии на автомобилях различного типа и назначения, на тракторах и различных сельскохозяйственных машинах, крайне затруднено.

Известны также энергетические системы, обладающие высокой экономичностью, - это комбинированные двигатели (Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» /Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Машиностроение, 1980, с.10). Комбинированный двигатель состоит из поршневой части, в качестве которой используется поршневой двигатель внутреннего сгорания, газовой турбины, приводящей в действие компрессор. Выпускные газы из поршневого двигателя отдают свою энергию лопаткам рабочего колеса газовой турбины, приводящей в действие компрессор. Компрессор засасывает воздух из атмосферы и под определенным давлением нагнетает его в цилиндры ДВС. В комбинированном двигателе за счет повышения давления на впуске увеличивается наполнение цилиндра свежим зарядом воздуха и тем самым повышается полнота сгорания топлива. Однако повышение полноты сгорания топлива достигается за счет затрат мощности на дополнительное сжатие горючей смеси двигателя, тем самым повышается топливная экономичность, но не снижается расход топлива на единицу мощности. Таким образом, в комбинированных ДВС лишь частично используется энергия выпускных газов транспортного средства.

Энергия отработавших (выпускных) газов использована, например, и в устройстве для рециркуляции отработавших газов двигателя внутреннего сгорания по патенту РФ на изобретение №2084680. В этом устройстве все отработавшие газы по кольцевому пути вновь возвращаются в цилиндры и догорают в них, что обеспечивает экономию топлива. Однако происходит обеднение горючей смеси и возникает трудность в обеспечении тепловой стойкости основных деталей поршневой части ДВС.

Следует отметить, что проблеме использования свободной энергии для улучшения топливной экономичности ДВС, снижения расхода топлива не уделено должного внимания, и в основном оно касается использования энергии выпускных газов. Причем эта используемая энергия выпускных газов составляет лишь часть их полной энергии. В самом деле, в разные моменты времени выпускные газы имеют разные параметры, то есть разные давление, скорость движения, температуру и т.д. Меняющимися параметрами обладают и потоки воздуха, всасываемого цилиндрами ДВС, и встречные потоки воздуха, оказывающие аэродинамическое сопротивление движению транспортного средства. В них тоже заключена энергия. Да и сама масса транспортного средства становится источником значительной энергии при ускорении и торможении, а также при движении по неровностям дорожного полотна. Таким образом, в окружающем пространстве и в самом транспортном средстве потенциально заложена энергия, являющаяся свободной и почти не используемой для блага ДВС

За прототип заявляемой системы по всем вариантам принята энергетическая система транспортного средства, представленная ДВС (Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник водителя / Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д. - 4-е изд., стер. - М.: Транспорт, 1998, с.14-15, 19-20; Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов, обучающихся по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» /Под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Машиностроение, 1980, с.127-128).

Известные ДВС, широко применяемые как источники энергии транспортных средств, содержат поршневой цилиндр или блок поршневых цилиндров, соединенных посредством шатунов с коленчатым валом, механизм газораспределения, топливную систему, воздухоочиститель, систему охлаждения (радиатор). Кроме этого, ДВС имеют впускную и выпускную системы для подвода воздуха или горючей смеси к цилиндрам ДВС и отвода из них выпускного газа.

Преимуществом ДВС является то, что процессы сжигания топлива, выделения теплоты и преобразования ее в механическую работу происходят непосредственно внутри двигателя. Поэтому они и нашли широкое применение в большинстве автотранспортных средств, строительно-дорожных и сельскохозяйственных машин.

Однако теплота, выделяемая при сгорании топлива, не полностью преобразуется в полезную работу, немалую часть составляют ее потери. Особенно существенными являются потери теплоты с выпускными газами. Вследствие этого ДВС имеет низкий КПД. Для карбюраторных двигателей он составляет не более 30%, а для дизелей - не более 40% (Устройство и эксплуатация автотранспортных средств: Учебник водителя / Роговцев В.Л., Пузанков А.Г., Олдфильд В.Д. - 4-е изд., стер. - М: Транспорт, 1998, с.20). Огромным недостатком ДВС является также большой расход топлива на получение определенной мощности двигателя, что характеризует его низкую топливную экономичность.

Задача изобретения - снизить расход топлива, потребляемого ДВС, и тем самым повысить его топливную экономичность и КПД путем создания такой энергетической системы транспортного средства, которая позволила бы максимально и наилучшим образом использовать для этой цели энергию, обусловленную потенциальными возможностями окружающего пространства, ДВС и самого транспортного средства. В первую очередь это касается энергии выпускных газов и впускного воздуха, энергии инерции при разгоне и торможении транспортного средства, гравитационной энергии и энергии встречного потока воздуха.

Технический результат, который позволяет решить эту поставленную задачу, заключается в концентрации указанной выше энергии и передаче ее вращающемуся коленчатому валу двигателя внутреннего сгорания в качестве дополнительного вращающего момента.

Технический результат достигается следующим образом.

По первому варианту система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров ДВС, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал ДВС, согласно изобретению дополнительно содержит газовоздушную турбину, размещенную в закрытом корпусе, вал которой жестко соединен с коленчатым валом ДВС, а ротор выполнен в виде жестко установленного на валу газовоздушной турбины сплошного диска с выполненными на периферии теплоустойчивыми профилированными лопатками. Согласно изобретению заявляемая система по первому варианту дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства, содержит пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия. Впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером. Газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, которые установлены в сквозные окна, выполненные на корпусе газовой турбины под углом, соответствующим профилю лопаток диска. А с противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены соответственно окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем ДВС, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов.

В частных случаях исполнения заявляемая система по первому варианту отличается тем, что:

- диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром не менее диаметра маховика ДВС,

- газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например по два на каждый поток, установленные диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины.

По второму варианту заявляемая система концентрации и преобразования энергии транспортного средства в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров ДВС, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал ДВС, согласно изобретению дополнительно содержит газовоздушную турбину, размещенную в закрытом корпусе, вал которой жестко соединен с коленчатым валом ДВС, а ротор выполнен в виде жестко установленного на валу газовоздушной турбины сплошного диска с выполненными на периферии теплоустойчивыми профилированными лопатками, дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства. Согласно изобретению дополнительно содержит пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия. Впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером. Помимо этого, заявляемая система по второму варианту дополнительно содержит концентратор встречного потока воздуха, выполненный, по меньшей мере, в виде одного ряда жестко скрепленных между собой сопел Лаваля, установленных соосно с образованием зазоров между ними, при этом входное отверстие каждого последующего сопла Лаваля в ряду меньше выходного отверстия предыдущего сопла Лаваля. Вход первого в ряду сопла Лаваля направлен навстречу движению транспортного средства, а выход последнего - в атмосферу. Это последнее в ряду сопло Лаваля соединено трубопроводами в месте его критического сечения с полостью газовоздушной турбины, с противоположной стороны которой, на ее корпусе, напротив трубопроводов установлены сопла Лаваля для поступления встречного воздуха из радиаторного отсека. Кроме этого, газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания. С противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем ДВС, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов. Все сопла Лаваля, смонтированные на корпусе газовоздушной турбины, установлены в сквозные окна, выполненные под углом, соответствующим профилю лопаток диска.

В частных случаях исполнения заявляемую систему по второму варианту отличает еще то, что:

- концентратор встречного потока воздуха выполнен многорядным, а каждый ряд содержит не менее трех сопел Лаваля,

- диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром не менее диаметра маховика ДВС,

- газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного, встречного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например по два на каждый поток, при этом сопла Лаваля для подвода впускного воздуха и для подвода выпускных газов установлены диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины,

- система дополнительно содержит пневмонасосы однонаправленного действия, предназначенные для размещения под сидениями и в спинках сидений водителей и пассажиров транспортного средства, впускные клапаны которых расположены под сиденьями и объединены общим всасывающим трубопроводом, а выпускные клапаны этих пневмонасосов соединены с ресивером.

По третьему варианту заявляемая система концентрации и преобразования энергии транспортного средства в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания, включающая впускную систему для подвода воздуха или горючей смеси к поршневому цилиндру или к блоку поршневых цилиндров ДВС, выпускную систему для отвода из этих цилиндров выпускного газа, воздухоочиститель, радиатор в радиаторном отсеке и коленчатый вал ДВС, согласно изобретению дополнительно содержит электродвигатель постоянного тока с генератором переменного тока и двухполупериодным выпрямителем, газовоздушную турбину, которая размещена в одном закрытом корпусе заодно со статором электродвигателя постоянного тока. При этом на валу газовоздушной турбины, жестко соединенном с коленчатым валом ДВС, последовательно и жестко установлены ротор электродвигателя постоянного тока и ротор газовоздушной турбины, выполненный в виде сплошного диска с теплоустойчивыми профилированными лопатками на периферии. Кроме того, заявляемая система дополнительно содержит ресивер с регулируемым выпускным клапаном, соединенным посредством трубопровода и сопла Лаваля с газовоздушной турбиной и через нее с радиаторным отсеком и соединенным механической связью с педалью акселератора транспортного средства, пневмоцилиндр двойного действия со свободноплавающим поршнем, расположенный горизонтально вдоль продольной оси транспортного средства, и пневмоамортизаторы в виде вертикально установленных на днище транспортного средства пневмоцилиндров двойного действия. Впускные клапаны всех пневмоцилиндров соединены с радиаторным отсеком, а их выпускные клапаны - с ресивером. Помимо этого, система дополнительно содержит концентратор встречного потока воздуха, выполненный, по меньшей мере, в виде одного ряда жестко скрепленных между собой сопел Лаваля, установленных соосно с образованием зазоров между ними, при этом входное отверстие каждого последующего сопла Лаваля в ряду меньше выходного отверстия предыдущего сопла Лаваля. Вход первого в ряду сопла Лаваля направлен навстречу движению транспортного средства, а выход последнего - в атмосферу. Это последнее в ряду сопло Лаваля соединено трубопроводами в месте его критического сечения с полостью газовоздушной турбины. С противоположной стороны газовоздушной турбины, на ее корпусе, напротив трубопроводов установлены сопла Лаваля для поступления встречного воздуха из радиаторного отсека. Кроме этого, газовоздушная турбина снабжена соплами Лаваля для подвода к лопаткам турбины с помощью трубопроводов впускного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов из выпускной системы двигателя внутреннего сгорания. С противоположной относительно этих сопел Лаваля стороны корпуса выполнены окна, через которые полость газовоздушной турбины соединена трубопроводом с воздухоочистителем ДВС, и окна для отвода от лопаток газовоздушной турбины отработавших воздуха и газов, причем все сопла Лаваля, смонтированные на корпусе газовоздушной турбины, установлены в сквозные окна, выполненные под углом, соответствующим профилю лопаток диска. Кроме того, генератор переменного тока состоит из электрической катушки, установленной неподвижно, например, на днище транспортного средства, внутри которой с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения помещен высокоэнергетический постоянный магнит, жестко закрепленный на корпусе заднего моста транспортного средства, и повышающего трансформатора, соединенного с двухполупериодным выпрямителем, выход которого, в свою очередь, соединен с обмоткой ротора электродвигателя постоянного тока.

Отличает заявляемую систему по третьему варианту также то, что:

- концентратор встречного потока воздуха выполнен многорядным, а каждый ряд содержит не менее трех сопел Лаваля,

- последнее сопло Лаваля по крайней мере одного из рядов концентратора встречного воздуха снабжено на выходе турбогенератором постоянного тока, соединенным с входом электродвигателя постоянного тока,

- диск газовоздушной турбины выполнен из легкого сплава и диаметром не менее диаметра маховика ДВС,

- газовоздушная турбина имеет четное количество сопел Лаваля для подвода к лопаткам диска впускного, встречного воздуха из радиаторного отсека и выпускных газов от выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, например по два на каждый поток, при этом сопла Лаваля для подвода впускного воздуха и для подвода выпускных газов установлены диаметрально противоположно относительно оси газовоздушной турбины,

- система дополнительно содержит пневмонасосы однонаправленного действия, предназначенные для размещения под сиденьями и в спинках сидений водителей и пассажиров транспортного средства, впускные клапаны которых расположены под сиденьями и объединены общим всасывающим трубопроводом, а выпускные клапаны этих пневмонасосов соединены с ресивером.

Использование в заявляемой системе по всем трем вариантам сопел Лаваля способствует тому, что выпускные газы и потоки воздуха, проходя через них, за счет резкого расширения и остывания в них увеличивают свою скорость, которая может достигнуть местной скорости звука при условии, когда длина расширяющейся части сопла выполнена соответственно известной формуле (Справочник машиностроителя, т.2. М.: Машгиз, 1954, с.90, с.522):

где d₂ - диаметр выходного отверстия сопла,

d₁ - диаметр отверстия в критическом сечении,

- угол конусности, равный 10-12°.

Известно, что для того, чтобы скорость газов в критическом сечении равнялась звуковой и превышала ее, отношение давлений в выходном отверстии к входному должно составлять 0,548 (Справочник машиностроителя, т.2. М.: Машгиз, 1954, с.90, с.522). А такое соотношение давлений для выпускных газов и впускного воздуха в работающем ДВС обеспечивается. Для впускного воздуха давление на входе сопел Лаваля равно атмосферному, а в цилиндре ДВС оно в это время значительно ниже. Это соотношение обеспечивается и при движении на определенной скорости транспортного средства для встречного потока воздуха (второй и третий варианты). Создание сверхзвукового потока воздуха в концентраторе встречного потока воздуха происходит за счет его последовательного разрежения в соплах Лаваля в каждом ряду. Пройдя через сопла Лаваля, установленные на корпусе газовоздушной турбины соответственно профилю лопаток диска, разогнанные газовая струя и потоки воздуха ударяют в лопатки газовоздушной турбины и за счет изменения направления дальнейшего движения, воздействуя на вал газовоздушной турбины, добавляют вращающий момент уже вращающемуся коленчатому валу ДВС, который жестко соединен с валом газовоздушной турбины. Хотя площадь лопатки достаточно мала, сила, действующая на нее, пропорциональная квадрату скорости воздуха и газа, достаточна для того, чтобы вращающий момент, оказался весьма заметным.

Соединение последнего в ряду сопла Лаваля концентратора встречного потока воздуха с газовоздушной турбиной приходится согласно изобретению по второму и третьему вариантам в месте его критического сечения, то есть в самом разреженном месте, где и обеспечивается звуковая скорость (Справочник машиностроителя, т.2. М.: Машгиз, 1954, с.522). При большой скорости движения автомобиля здесь наступает самая сильная степень разрежения. Поэтому воздух из радиаторного отсека, охлаждая попутно радиатор, с большой скоростью засасывается через сопла Лаваля на газовоздушной турбине и эжектирует во внутренние полости сопел концентратора встречного потока воздуха, вращая при этом, ударяясь о лопатки диска, вал газовоздушной турбины. Таким образом, во втором и третьем вариантах для добавления вращающего момента уже вращающемуся коленчатому валу ДВС использована также энергия встречного потока воздуха.

Вращение вала газовоздушной турбины во всех трех вариантах происходит и от сжатого газа, поступающего из ресивера, соединенного с горизонтальным и вертикальными пневмоцилиндрами (пневмоамортизаторами). Горизонтальный пневмоцилиндр двойного действия служит для преобразования энергии инерции ускорения и торможения транспортного средства в энергию сжатого воздуха, а пневмоамортизаторы в энергию сжатого воздуха преобразуют энергию вертикального перемещения транспортного средства на неровностях дорожного полотна. При трогании с места или торможении транспортного средства поршень горизонтального пневмоцилиндра перемещается под действием инерции в одну или другую сторону, сжимая перед собой атмосферный воздух, поступивший через впускные клапаны в цилиндре. Сжатым воздухом открывается соответствующий выпускной клапан, и сжатый воздух поступает в ресивер. Кроме того, в пневмонасосах однонаправленного действия под сиденьями и спинками сидений при нагружении происходит сжатие воздуха, который тоже поступает в ресивер. Запасенный в ресивере сжатый воздух помогает ДВС при разгонах и маневрах при глубоком нажатии педали акселератора транспортного средства. Поступая в газовоздушную турбину через сопла Лаваля, сжатый газ, ударяясь о лопатки и воздействуя на газовоздушную турбину, добавляет дополнительный вращающий момент уже вращающемуся коленчатому валу, обеспечивая тем самым плавный ход транспортному средству при разгонах и на неровностях дорожного полотна, не расходуя топлива. Оптимальное количество сопел Лаваля в ряду, когда происходит достаточная степень разрежения воздуха, по расчетам заявителя, равно трем. Меньшее количество дает меньшую степень разрежения, а большее увеличивает габариты устройства. Преимущества многорядного концентратора встречного потока воздуха очевидны и не требуют объяснения.

По третьему варианту заявляемой системы электродвигатель постоянного тока, ротор которого расположен на одном валу с ротором газовоздушной турбины, помогает вращению вала газовоздушной турбины и, как следствие, помогает коленчатому валу в импульсном режиме увеличивать вращающий момент без расхода топлива. Достигается это следующим образом. Электрическая энергия для питания электродвигателя вырабатывается генератором переменного тока, который согласно изобретению состоит из электрической катушки, установленной неподвижно на днище транспортного средства, в которой с возможностью перемещения помещен высокоэнергетический постоянный магнит, и повышающего трансформатора. При движении транспортного средства по неровной дороге вместе с колеблющимся задним мостом транспортного средства вертикально и возвратно-поступательно перемещается в электрической катушке высокоэнергетический постоянный магнит. Пересекая витки катушки, он наводит в ней переменную электродвижущую силу (ЭДС). Нагрузкой электрической катушки является первичная обмотка повышающего трансформатора, соединенного с двухполупериодным выпрямителем. После выпрямления постоянное напряжение подается на щетки электродвигателя. В частном случае исполнения турбогенератор постоянного тока на выходе последнего сопла Лаваля концентратора встречного потока воздуха, соединенный с электродвигателем постоянного тока, вырабатывает электрическую энергию для последнего уже не в импульсном режиме, а при больших скоростях транспортного средства практически постоянно.

Таким образом, вращающийся коленчатый вал практически постоянно получает дополнительный вращающий момент, превышающий собственный, полученный при сгорании топлива.

Понятно, что в оптимальном случае диаметр диска газовоздушной турбины, для того чтобы без потери энергии привести во вращение ее вал, должен быть не менее диаметра маховика коленчатого вала, поскольку вращающий момент - это произведение силы на плечо, а длина плеча равна расстоянию от оси вращения до центра лопатки. Диаметрально противоположная установка сопел Лаваля на корпусе газовоздушной турбины и их четное количество на поток позволяют сбалансировать охлаждение лопаток диска после воздействия на них выпускных газов.

Таким образом, вся задействованная свободная энергия (энергия впускного воздуха, выпускного газа, потока встречного атмосферного воздуха, энергия инерции, гравитационная энергия) во всех трех вариантах выполнения заявляемого устройства преобразуется в газовоздушной турбине во вращательное движение ее вала, которое и передается связанному с ним коленчатому валу ДВС. Все три варианта имеют одно и то же назначение, решают одну и ту же задачу одним и тем же путем, направлены на достижение одного и того же результата, заключающегося в использовании энергии окружающего пространства, ДВС и самого транспортного средства для получения коленчатым валом ДВС дополнительного вращающего момента без расхода на это топлива. Следовательно, все три варианта связаны единым изобретательским замыслом и соответствуют требованию единства изобретения.

Заявителем не выявлены из уровня техники технические решения, которые содержали бы совокупность существенных признаков, идентичную совокупности отличительных признаков заявляемой энергетической системы по всем трем вариантам. К тому же заявитель предлагает новый, не известный из источников информации, путь решения задачи снижения расхода топлива на получение мощности, присущей конкретному транспортному средству, а именно: максимально использовать во благо работы двигателя внутреннего сгорания свободную энергию, потенциально заложенную в окружающем пространстве, в самом ДВС и в транспортном средстве, и получить при этом новый технический результат - добавить дополнительный вращающий момент уже вращающемуся коленчатому валу, чтобы частично обеспечить его вращение без расхода топлива. А это приводит к значительному общему снижению расхода топлива при работе двигателя внутреннего сгорания. Заявителю неизвестно получение такого результата из известных источников информации. Следовательно, заявляемое техническое решение явным образом не следует из уровня техники, что подтверждает наличие у него изобретательского уровня.

Для пояснения сущности изобретения представлен следующий перечень чертежей.

На фиг.1 схематично изображена система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства по второму и третьему вариантам (по первому варианту схема содержит те же элементы, что показаны на фиг.1, кроме концентратора встречного потока воздуха).

На фиг.2 представлен концентратор встречного потока воздуха по второму и третьему вариантам.

На фиг.3 изображено последнее сопло Лаваля в ряду концентратора встречного потока воздуха.

На фиг.4 - вид А-А фиг.3.

На фиг.5 показано расположение газовоздушной турбины и электродвигателя постоянного тока по третьему варианту.

Стрелками на чертежах показано направление движения воздуха и выпускного газа.

Система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию двигателя внутреннего сгорания транспортного средства по трем вариантам содержит: радиатор 1 в радиаторном отсеке 2 (фиг.1), впускную систему (на фиг.1 показан всасываемый коллектор 3 впускного трубопровода), выпускную систему (на фиг.1 показан выхлопной коллектор 4 выпускного трубопровода), коленчатый вал 5 с маховиком 6, соединенный с поршнем цилиндра ДВС (или с поршнями цилиндров в зависимости от типа ДВС) 7, и воздухоочиститель 8. В ДВС карбюраторного типа воздухоочиститель 8 соединен с впускной системой через карбюратор 9, в дизелях воздухоочиститель 8 соединен с ресивером (на чертеже не показано). С передним торцом коленчатого вала 5 ДВС соосно с ним в подшипниках установлен вал 10 (показан на фиг.5) газовоздушной турбины 11, который целесообразно выполнить коротким. Вал 10 в ДВС автомобиля ВА3-2106 можно, например, ввернуть в коленчатый вал 5 вместо храповика. На вал 10 газовоздушной турбины 11 жестко посажен ротор 12 в виде сплошного диска (фиг.3) с профилированными лопатками на периферии. По третьему варианту на этом валу установлен также ротор электродвигателя постоянного тока 13. В качестве ротора 13 электродвигателя постоянного тока возможно использование ротора любого мощного автомобильного стартера. Ротор 12 расположен в закрытом корпусе 14. По третьему варианту корпус 14 выполнен заодно со статором 15 электродвигателя постоянного тока. В корпусе 14 газовоздушной турбины 11 (фиг.1) с двух противоположных сторон выполнены сквозные окна с резьбой под углом, соответствующим профилю лопаток, в которые установлены сопла Лаваля 16 для подвода к лопаткам турбины впускного воздуха из радиаторного отсека 2, сопла Лаваля 17 для подвода выпускных газов от ДВС. С противоположной им стороны корпуса 14 выполнены сквозные окна для отвода из турбины соответственно воздушных и газовых потоков. Входы сопел Лаваля для впускного воздуха 16 соединены трубопроводами с радиаторным отсеком 2. Входы сопел Лаваля 17 для выпускных газов подсоединены наикратчайшим путем к выпускному трубопроводу. Количество сопел Лаваля 17 зависит от объема выпускных газов.

По второму и третьему вариантам заявляемая система содержит еще концентратор встречного потока воздуха 18 (фиг.1), который выполнен из ряда соосных сопел Лаваля 19, 20, 21 (фиг.2), установленных с зазором и жестко скрепленных между собой продольными жесткими связями 22 с минимальным аэродинамическим сопротивлением. В месте критического сечения 23 (фиг.3) последнего сопла Лаваля 21 концентратор встречного потока воздуха 18 соединен трубопроводами 24, 25 с газовоздушной турбиной 11 (фиг.1). Это место наибольшего разрежения в соплах концентратора встречного потока воздуха 18. Для получения большего эффекта сопла концентратора встречного потока воздуха 18 можно расположить в несколько параллельных рядов, как показано на фиг.2. Эти ряды можно разместить на верхнем багажнике или по бортам транспортного средства.

Система концентрации и преобразования энергии транспортного средства в дополнительную энергию ДВС (фиг.1) содержит также во всех вариантах пневмоцилиндры двойного действия 26, которые установлены вертикально на днище транспортного средства, и горизонтально установленный пневмоцилиндр двойного действия 27 со свободноплавающим поршнем 28. Впускные клапаны пневмоцилиндров 25 и впускные клапаны пневмоцилиндра 27 соединены с радиаторным отсеком 2. Стрелками на фиг.1 показано направление движения воздуха из радиаторного отсека 2. Выпускные клапаны пневмоцилиндров 26 и выпускные клапаны пневмоцилиндра 27 соединены с ресивером 29, который выполнен с регулируемым клапаном 30 (фиг.1). Регулируемый клапан 30 посредством трубопровода и сопла Лаваля 31 соединен с газовоздушной турбиной 11 и через нее с радиаторным отсеком 2. Ресивер 29 соединен также с педалью акселератора транспортного средства (на чертеже не показано). В качестве ресивера 29 можно использовать обычное запасное колесо транспортного средства. Впускные и выпускные клапаны пневмоцилиндров выполнены эластичными и пластинчатыми. Все соединения с помощью трубопроводов в заявляемой системе желательно производить наикратчайшим путем.

Генератор для электродвигателя постоянного тока, который содержит заявляемая система по третьему варианту, на чертеже не показан. Его выполнение не вызывает трудностей. Он выполнен из электрической катушки, закрепленной жестко на днище транспортного средства, и повышающего трансформатора. Внутри катушки помещен высокоэнергетический постоянный магнит, который в свою очередь закреплен на корпусе заднего моста транспортного средства. Повышающий трансформатор может быть установлен в салоне транспортного средства. Вторичная обмотка трансформатора соединена через двухполупериодный выпрямитель с входом электродвигателя постоянного тока. В качестве двухполупериодного выпрямителя может быть использована схема четырехдиодного моста.

В заявляемую систему в частном случае (например, для автобусов) могут также входить пневмонасосы одностороннего действия 32 (фиг.1), установленные вертикально под сиденьями и в спинках сидений, выпускные клапаны которых 33 соединены с ресивером 29, а впускные расположены под сиденьями для пассажиров и объединены общим всасывающим трубопроводом. Позицией 34 на фиг.1 показаны сопла Лаваля, через которые воздух из радиаторного отсека 2 поступает в концентратор встречного потока воздуха 18. В частном исполнении (в третьем варианте) на выходе последнего сопла Лаваля может быть установлен турбогенератор 35 (фиг.2), который соединен с электродвигателем постоянного тока.

Заявляемое в качестве изобретения устройство промышленно применимо. Оно может быть многократно использовано с применением одного и того же технического результата.

После запуска ДВС коленчатый вал 5, ротор 12 газовоздушной турбины 11 по первому и второму вариантам, ротор 12 турбины 11 и ротор 13 электродвигателя постоянного тока по третьему варианту вращаются с одинаковой угловой скоростью.

Далее работа системы концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию ДВС транспортного средства по первому варианту заключается в следующем.

Впускной воздух из радиаторного отсека 2, поступая в газовоздушную турбину 11 через сопла Лаваля 16, разгоняется и, помогая радиатору 1 лучше справляться со своей работой (из чего следует, что существующий радиатор можно уменьшить), ударяет в лопатки ротора 12 газовоздушной турбины 11 и за счет изменения направления дальнейшего движения способствует вращению вала газовоздушной турбины 11, добавляя дополнительный вращающий момент вращающемуся коленчатому валу 5, не расходуя на это топлива. Отдав свою кинетическую энергию ротору 12 (фиг.5) газовоздушной турбины 11, впускной воздух через воздухоочиститель 8, карбюратор 9 (фиг.1) обычным путем поступает в цилиндры 7 ДВС.

Аналогично впускному воздуху работают выпускные газы. В еще стоящем после запуска ДВС транспортном средстве, но уже при работающем ДВС выпускные газы, пройдя сопла Лаваля 17, ударяют в лопатки ротора 12 газовоздушной турбины 11 и за счет изменения направления дальнейшего движения тоже способствует вращению вала газовоздушной турбины 11, добавляя дополнительный вращающий момент вращающемуся коленчатому валу 5. Отдав свою кинетическую энергию ротору 12 (фиг.5) газовоздушной турбины 11, часть выпускных газов далее смешивается в межлопаточном пространстве ротора газовоздушной турбины со всасываемым воздухом и через воздухоочиститель 8, карбюратор 9 (фиг.1) поступает в цилиндры 7 ДВС, где происходит их частичное дожигание, а часть направляется либо в атмосферу, либо для охлаждения или подогрева охлаждающей жидкости радиатора 1. Далее процесс повторяется. После использования энергии впускного потока воздуха и выпускных газов в таком виде любой двигатель внутреннего сгорания можно назвать условно трехтактным, поскольку такты впуска воздуха и выпуска газов из вспомогательных становятся рабочими, то есть производят полезную работу.

Для преобразования энергии ускорения и торможения транспортного средства в энергию сжатого воздуха служит горизонтальный пневмоцилиндр 27 (фиг.1). В исходном состоянии поршень 28 находится посередине цилиндра. При трогании с места (при разгоне) свободноплавающий поршень 28 под действием инерции движется назад, сжимая перед собой поступивший через впускной клапан в цилиндре атмосферный воздух. Сжимаемый воздух открывает соответствующий выпускной клапан и закрывает впускной, и сжатый воздух по трубопроводу поступает в ресивер 29. После окончания разгона поршень 28 остается на месте, а сжатым воздухом ресивера 29 выпускной клапан закрывается. При торможении поршень 28 уходит вперед, сжимая воздух перед собой, создавая его разрежение за собой. И происходит аналогичная ситуация, что и при разгоне, но в противоположном направлении. Сжатый воздух вновь проталкивается в ресивер 29. И так происходит постоянно при разгонах и торможениях транспортного средства. В ресивер 29 поступает и сжатый воздух от пневмоамортизаторов 26, которые в энергию сжатого воздуха преобразуют энергию вертикального перемещения транспортного средства на неровностях дорожного полотна. Их поршни перемещаются вертикально в одну или другую сторону в зависимости от встречающихся неровностей. Соответственно этому происходит сжатие воздуха и поступление его в ресивер 29. В обоих случаях воздух для лучшего охлаждения радиатора 1 поступает в пневмоцилиндры из радиаторного отсека 2, минуя газовоздушную турбину 11. Из ресивера 29 сжатый воздух через регулируемый клапан 30, механически связанный с педалью акселератора транспортного средства, через сопло 31, газовоздушную турбину 11 поступает вновь в радиаторный отсек 2 с обратной стороны. Запасенный сжатый воздух в ресивере 29 при разгонах и торможениях транспортного средства, а также на подъемах и опусканиях на неровностях дорожного полотна и при глубоком нажатии педали акселератора при открытии регулируемого клапана 30, проходит через сопло Лаваля 31 на газовоздушной турбине 11, разгоняется и, вращая вал турбины 11, добавляет дополнительный вращающий момент уже вращающемуся коленчатому валу 5. Тем самым без расхода топлива обеспечивается плавный ход транспортному средству при разгонах и на неровностях дорожного полотна. Отработавший воздух в ослабленном виде поступает в радиаторный отсек 2. Первый вариант заявляемой в качестве изобретения системы концентрации и преобразования свободной энергии в дополнительную энергию ДВС транспортного средства предпочтителен для тихоходного транспорта, например для трактора.

Работа заявляемой системы по второму и третьему вариантам мало чем отличается от предыдущей работы, поскольку передача дополнительного вращающего момента уже вращающемуся коленчатому валу 5 ДВС происходит тем же путем, но для этого дополнительно к энергии впускного воздуха, выпускных газов, сжатого воздуха для вращения вала газовоздушной турбины 11 использована еще энергия встречного потока воздуха за счет наличия в заявляемой системе концентратора встречного потока воздуха 18. Это происходит следующим образом. При большой скорости движения транспортного средства в месте критического сечения 23 последнего в ряду сопла 21 (фиг.2, 3) концентратора встречного потока воздуха 18 наступает самая сильная степень разрежения. Поэтому воздух из радиаторного отсека 2, охлаждая попутно радиатор 1, с большой скоростью засасывается через сопла Лаваля 34 на газовоздушной турбине 11 и эжектируется во внутренние полости сопел концентратора встречного потока воздуха 18, вращая при этом, ударяясь о лопатки диска, вал газовоздушной турбины 11. С выхода концентратора встречного потока воздуха 18 воздух уходит в атмосферу. Очевидно, что второй и третий варианты предпочтительны при больших скоростях. Кроме этого, в частных случаях во втором и третьем вариантах накопление сжатого воздуха в ресивере 29 происходит от веса пассажиров и груза, поскольку в мягких пневмонасосах однонаправленного действия 32, установленных под сиденьями и спинками сидений, при нагружении происходит сжатие воздуха, который через выпускные клапаны 33 тоже поступает в ресивер 29. Он служит добавкой к запасенному сжатому воздуху в ресивере 29, который помогает работе ДВС при разгонах транспортного средства, а также при подъемах и опусканиях на неровностях дорожного полотна и при нажатии педали акселератора.

По третьему варианту дополнительно для передачи вращающего момента коленчатому валу 5 через газовоздушную турбину 11 используется и такой вид энергии, как энергия собственного веса транспортного средства на неровностях дорожного покрытия (гравитационная энергия). Для этого система концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию ДВС транспортного средства содержит электродвигатель постоянного тока, генератор переменного тока и двухполупериодный выпрямитель. Их работа заключается в следующем. Электрическая энергия для питания электродвигателя постоянного тока, ротор которого 13 установлен на валу 10 газовоздушной турбины 11 (фиг.5), вырабатывается генератором переменного тока, который, согласно изобретению, состоит из электрической катушки, установленной неподвижно на днище транспортного средства, в которой с возможностью перемещения помещен высокоэнергетический постоянный магнит, и повышающего трансформатора. При движении транспортного средства по неровной дороге вместе с колеблющимся задним мостом транспортного средства вертикально и возвратно-поступательно перемещается в электрической катушке высокоэнергетический постоянный магнит. Пересекая витки катушки, он наводит в ней переменную ЭДС. Поскольку нагрузкой электрической катушки является первичная обмотка повышающего трансформатора, соединенного с двухполупериодным выпрямителем, а последний соединен с электродвигателем постоянного тока, то после выпрямления постоянное напряжение подается на щетки этого электродвигателя. Включаясь в работу, электродвигатель постоянного тока, ротор которого расположен на одном валу с ротором газовоздушной турбины, помогает раскручиванию вала газовоздушной турбины и, как следствие, помогает коленчатому валу в импульсном режиме увеличивать вращающий момент без расхода топлива. При больших скоростях транспортного средства электрическую энергию для электродвигателя постоянного тока в частном случае вырабатывает турбогенератор постоянного тока 35 (фиг.2), установленный на выходе последнего сопла Лаваля концентратора встречного потока воздуха 18. В остальном работа системы аналогична работе по второму варианту.

Таким образом, вращающийся коленчатый вал 5 практически постоянно получает дополнительный вращающий момент, превышающий собственный почти вдвое. Простой расчет, проведенный заявителем для автомобиля ВА3-21063, показал, что при скорости автомобиля, равной 90 км/час, и при скорости вращения коленчатого вала 3400 об/мин с применением системы концентрации и преобразования энергии в дополнительную энергию ДВС транспортного средства вращающий момент коленчатого вала увеличивается с 7,2 кгм до 12,6 кгм, то есть на 75%. А это означает, что двигатель в 65 л.с. расходует лишь 25% от необходимого ему количества топлива.