Verfahren zur Gewinnung von Verlustenergie bei Verbrennungskraftmaschinen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von Ver lustenergie bei Verbrennungskraftmaschinen mit einer Abgasturbine, einem Dampferzeuger und einer Dampfkraftmaschine.
Es ist vorgeschlagen worden, die aus der Verbrennungskraftmaschine tretenden Abgase zunächst durch einen Zwischenbehälter oder einen Dampferzeuger zu leiten und erst nach her der Abgasturbine zuzuführen.
So wird jedoch nicht das Optimum der Verlustenergiegewinnung erreicht, weil die Abgase beim Durchtrittt durch den Zwischen behälter oder den Dampferzeuger ihre Strö mungsenergie grösstenteils einbüssen. und dann nur mit geringem Nutzen in der Abgastur bine verwendet werden können.
Weiter wurde vorgeschlagen, die Abgase nach Austritt aus der Verbrennungskraft- maschine einer Abgasturbine zuzuleiten und nach Verlassen derselben zur Dampferzeu gung heranzuziehen. Ausser der Abgaswärme soll auch die Kühlwasserwärme ausgenützt werden, indem das Kühlwasser der Ver- brenriungskraftmaschine dein Verdampfer als "vorgewärmtes Speisewasser11 zugeführt wird.
Dieses Verfahren vermeidet den oben er wähnten Nachteil; trotzdem gestattet es auch nicht, das Optimum der Energiegewinnung zu erreichen, denn bei einer Verbrennungs- kraftmaschine mit Warmwasserkühlung gehen von der insgesamt zugeführten Brennstoff wärme zirka dreissig Prozent an das Kühl wasser über. Mit der in den Abgasen ent haltenen Wärme, welche zirka vierzig Pro zent der gesamten Brennstoffwärme beträgt, kann jedoch mir ungefähr der achte Teil der Kühlwassermenge verdampft werden. Der weitaus grössere Teil des Kühlwassers dagegen muss abgelassen werden, so dass der grösste Teil der Kühlwasserwärme verloren geht.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren strömen die Abgase der Verbrennungskraft- maschine zunächst durch die Abgasturbine und dann wird ihre Wärme zusammen mit der durch die Zylinderwände der Verbren- nungskraftmaschine tretenden Wärme zur Verdampfung des Treibmittels der Dampf- kraftmaschine verwendet, das mindestens teilweise als Kühlmittel für die Verbren- nungskraftmaschine dient und mindestens zum Teil schon im Kühlmantel der Verbrennungs- kraftmaschine verdampft.
In der Zeichnung ist eine Verbrennungs- kraftmaschine zur Ausführung des Verfah rens gemäss der Erfindung dargestellt, welches im folgenden anhand dieser Maschine bei spielsweise erläutert wird.
Mit der Kurbelwelle des 'Verbrennungs motors<B>1</B> ist die gemeinsame Welle einer Abgasturbine 2 und einer Dampfturbine<B>3</B> über ein Getriebe 4 mechanisch verbunden.
Die Auspuffgase des Motors<B>1</B> werden über die Leitung<B>6</B> der Abgasturbine 2 zu geführt, wo sie ihre Strömungsenergie ar beitsverrichtend abgeben. Die ausströmenden Abgase gelangen über die Leitung<B>6</B> zu einem im Kühlmantel des Motors<B>1</B> untergebrachten Heizkörper, wo sie ihre Wärme abgeben, die zusammen mit der durch die Zylinderwan dungen hindurchtretenden Wärme die Kühl flüssigkeit, z. B. Wasser, verdampft. Durch die Leitung<B>7</B> treten die abgekühlten Gase ins Freie. Der im obern Teil der Kühlkam mer des Motors sich ansammelnde Dampf der Kühlflüssigkeit wird über die Leitung<B>8</B> der Dampfturbine<B>3</B> zugeführt, wo ei, arbeits verrichtend expandiert, um durch die Lei tung<B>9</B> zum Kühler<B>10</B> zu gelangen, wo er kondensiert wird. Das Kondensat wird wieder dem Kühlmantel des Motors zugeführt.
Anstatt den Dampf direkt über die Lei tung<B>8</B> in die Dampfturbine zu leiten, könnte man ihn noch durch einen Überhitzer hin- durchleiten.
Der Heizkörper braucht nicht unbedingt im Kühlmantel des Motors untergebracht zu sein; die Wärmeabgabe der aus der<B>Ab-</B> gasturbine strömenden Gase kann auch in einem separaten Kessel, oder bei kleineren Anlagen in einer Ummantelung der Abgas leitung erfolgen. Auch in diesen Fällen wird mindestens ein Teil der Kühlflüssigkeit schon im Kühlmantel der Verbrennungskraftma- schine verdampft.
Dadurch, dass man den Verdampfungsprozess mindestens teilweise in den Kühlmantel der Verbrennungskraftwa- schine verlegt, ist es möglich, der Verbren- nungskraftmaschine nur soviel Kühlmittel zuzuführen, als mit der in den Abgasen der Abgasturbine enthaltenen Wärme und mit der durch die Zylinderwandungen übertreten den Wärme vollständig verdampft werden kann.
Schliesslich kann der erzeugte Danipf noch zur Kühlung des Laufrades der<B>Ab-</B> gasturbine und die Abgase können vor ihrem Austritt ins Freie zur Vorwärmung des Kühl mittels oder zur Warmhaltung der Dampf leitung herangezogen werden.
Process for obtaining energy loss in internal combustion engines. The present invention relates to a method for obtaining energy from losses in internal combustion engines with an exhaust gas turbine, a steam generator and a steam engine.
It has been proposed to first pass the exhaust gases emerging from the internal combustion engine through an intermediate container or a steam generator and only afterwards to feed them to the exhaust gas turbine.
In this way, however, the optimum energy loss recovery is not achieved because the exhaust gases largely lose their flow energy when they pass through the intermediate container or the steam generator. and then can only be used with little benefit in the exhaust turbine.
It has also been proposed to feed the exhaust gases to an exhaust gas turbine after they exit the internal combustion engine and to use them for steam generation after leaving the same. In addition to the exhaust gas heat, the cooling water heat should also be used by supplying the cooling water to the combustion engine through the evaporator as "preheated feed water11".
This method avoids the disadvantage mentioned above; Nevertheless, it does not make it possible to achieve the optimum in energy generation, because in an internal combustion engine with hot water cooling, around thirty percent of the total fuel heat supplied is transferred to the cooling water. With the heat contained in the exhaust gases, which is around forty percent of the total fuel heat, about eighth of the amount of cooling water can be evaporated. The much larger part of the cooling water, on the other hand, has to be drained off so that most of the cooling water heat is lost.
In the method according to the invention, the exhaust gases from the internal combustion engine first flow through the exhaust gas turbine and then their heat, together with the heat passing through the cylinder walls of the internal combustion engine, is used to evaporate the propellant of the steam engine, which is at least partially used as a coolant for the combustion - Serving engine and at least partially already evaporated in the cooling jacket of the engine.
The drawing shows an internal combustion engine for executing the method according to the invention, which is explained below with reference to this machine, for example.
The common shaft of an exhaust gas turbine 2 and a steam turbine <B> 3 </B> is mechanically connected to the crankshaft of the 'internal combustion engine <B> 1 </B> via a transmission 4.
The exhaust gases of the engine <B> 1 </B> are led via the line <B> 6 </B> to the exhaust gas turbine 2, where they emit their flow energy while performing work. The exhaust gases flowing out reach a heating element housed in the cooling jacket of the engine <B> 1 </B> via line 6, where they give off their heat, which together with the heat passing through the cylinder walls cool liquid, e.g. B. water, evaporates. The cooled gases escape through the line <B> 7 </B>. The steam of the cooling liquid that collects in the upper part of the cooling chamber of the engine is fed to the steam turbine <B> 3 </B> via line 8, where it expands to perform work through the line <B> 9 </B> to get to the cooler <B> 10 </B>, where it is condensed. The condensate is fed back to the motor's cooling jacket.
Instead of directing the steam directly into the steam turbine via line <B> 8 </B>, it could also be passed through a superheater.
The radiator does not necessarily have to be housed in the cooling jacket of the engine; The heat from the gases flowing out of the exhaust gas turbine can also take place in a separate boiler or, in the case of smaller systems, in a casing for the exhaust pipe. In these cases too, at least part of the cooling liquid is already evaporated in the cooling jacket of the internal combustion engine.
By relocating the evaporation process at least partially into the cooling jacket of the internal combustion engine, it is possible to supply the internal combustion engine with only as much coolant as the heat contained in the exhaust gases from the exhaust gas turbine and the heat that passes through the cylinder walls can be vaporized.
Finally, the generated Danipf can also be used to cool the impeller of the <B> exhaust </B> gas turbine and the exhaust gases can be used to preheat the cooling medium or to keep the steam line warm before they exit.