CS269826B1 - The way of temperature of pisten internal combustion engine - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zvýšeni tepelné účinností pístového spalovacího motoru využitím odpadního tepla přidaným paroplynovým oběhem, vřazeným do pracovního oběhu spalovacího motoru· □ак je známo, značné množství tepla přivedeného do spalovacích motorů odchází výfukovými plyny a chladicí vodou do ovzduší, aniž by se přeměnilo na mechanickou energii.

□e známé využiti energie výfukových plynů výkonovou turbinou spojenou složitým převodem 8 klikovým hřídelem motoru. Turbina zpracovává jen malou část tepelné energie výfukových plynů a vůbec nevyužívá teplo odcházející chlazením motoru· □e též známé využiti tepla výfukových plynů pro pohon parního motoru nebo teploplynového motoru Stirling· Tento způsob značně komplikuje energetické zařízení, čímž se zhoršuje jejich ekonomie·

Rovněž známý je adiabatický motor, и něhož úplně odpadají ztráty tepla chlazením. Nevýhodou tohoto motoru je značné zvýšení odpadního tepla odcházejícího výfukem, velký obsah NOX ve výfukových plynech a zvýšené tepelné namáhání motorových dílů.

□sou známé i jiné způsoby využiti odpadního tepla, zejména pro vytápění. Není znám takový způsob, и něhož by se měnilo odpadní teplo na mechanickou energii přímo na hřídeli motoru bez složitého přídavného zařízení·

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob zvýšeni tepelné účinnosti spalovacího motoru | využitím odpadního tepla přidaným paroplynovým oběhem, vřazeným do pracovního oběhu spalovaciho motoru, u něhož po pracovním zdvihu ee veškeré vyexpandované spaliny znovu komprimují, přičemž ee ochuzují vodou vstřikovanou do válce na konci expanzního zdvihu a během části kompresního zdvihu, načež se ochlazeným a zkomprimovaným spalinám a předehřáté vodní mlhovině přivádí teplo akumulované ve stěnách spalovacího prostoru během předchozího pracovního cyklu a spolu e párou vytvořenou ze vstřiknuté vody opět expandují.

Přidaný paroplynový oběh mění teplo výfukových plynů a teplo odcházející chlazením na mechanickou energii bez složitého přídavného zařízení e daleko vyšší účinnosti než známé způsoby. Vnější chlazení odpadne, čímž se motor zjednodušši·

Spalovací motor e přidaným oběhem podle vynálezu má v hlavě válce vodní vstřikovací ventil, napojený na vodní vstřikovací čerpadlo a uspořádaný tak, aby voda vstřikováná do prostoru pracovního válce nedopadala na stěny spalovacího prostoru· Rozvod ventilů je upraven pro Sestidobý cyklus, tzn. že výfukový ventil se otevírá až na konci páté doby a sací ventil na konci Šesté doby. U motoru s přidaným oběhem, jehož základem je dvoudobý cyklus, se výfukový a vyplachovací kanál otevírá až na konci čtvrté do; by. Dno pístu a stěny spalovacího prostoru jsou tepelně izolovány.

Způsob využití odpadního tepla přidaným paroplynovým oběhem podle vynálezu je následující· Po pracovním zdvihu zůstanou veškeré vysxpandovsné spaliny a tím i veškeré v expanzi nevyužité teplo v pracovním válci - výfukový ventil je zavřen· V následuji. cím zdvihu se spaliny znovu komprimuji, přičemž se ochlazuji vodou vstřikovanou do válce. Vstřik vody začíná v dolní úvrati nebo před dolní úvrati pístu a trvá po část kompresního zdvihu. Vstřikovaná voda odnímá teplo horkým komprimovaným spalinám přičemž se kapičky vody předehřívaji. Tato část komprese je izotermická. Po ukončeni vstřiku vody se teplotní rozdíl mezi vstříknutou vodou a komprimovanými spalinami rychle vyrovnává, čímž se izotermická komprese mění na kompresi adiabatickou« V horní úvrati pístu se směs pohlazených spalin a předehřáté vodní mlhoviny natlačí do spalovacího prostoru, kde se uvede do intenzivního pohybu. Teplo akumulované ve stěnách spalovacího prostoru během předchozího pracovního cyklu přestupuje do směsi ochlazených a zkomprimovaných spalin a předehřáté vodní mlhoviny. Následuje izotermická expanze, během níž se pracovní látce nadále přivádí teplo ze stěn spalovacího prostoru. Vlivem přívodu tepla a zvětCS 269 826 B1 šování objemu se předehřátá vodní mlhovina rychle mění na suchou předehřátou páru. Následuje adiabatická expanze směsi spalin a přehřáté vodní páry. V přidaném expanzním zdvihu se mění část odpadního tepla v mechanickou energii. Vyexpandovaná směs spalin a páry se v dalším zdvihu vyfoukne otevřeným výfukovým ventilem. U dvoudobého motoru je vyexpandovaná směs vypláchnuta čerstvou náplní.Jednotlivé termodynamické děje popsaného paroplynového oběhu lze různými prostředky upravit tak, aby přeměna tepla na mechanickou energii byla nejúčinnější.

Tepelný oběh podle vynálezu lze použít zejména и vznětových motorů všech výkonů a použití. Přidaný paroplynový oběh ještě více zvýší tepelnou účinnost těchto vysoce účinných motorů a současně zlepší jejich provozní vlastnosti. Odpadne složitý a rozměrný chladicí systém, který neúčelně spotřebovává část výkonu motoru. Po startu se motor rychle ohřeje na provozní teplotu. Teplota povrchu spalovacího prostoru bude konstantní bez ohledu na zatížení a otáčky motoru, Čímž se odstraní tzv. bílé kouření při volnoběhu a nízkém zatížení. Motor může spalovat různá paliva. Chlazení motoru nebude závislé na teplotě okolí. Sníží se tepelné namáháni výfukového ventilu. Značně se zmenši hlučnost motoru. Vzhledem к tomu, že horní teplota oběhu vznětového motoru je vysoká a že přidaný paroplynový oběh sníží spodní teplotu, přičemž se odstraní ztráty chlazením, je předpoklad, že vznětový motor s oběhem podle vynálezu bude daleko nejúčinnější zařízení na přeměnu tepelné energie na energii mechanickou.

Claims (1)

1. Způsob zvýšení tepelné účinnosti pístového spalovacího motoru využitím odpadního tepla přidaným paroplynovým oběhem, vřazeným do pracovního oběhu spalovacího motoru, vyznačený tím, že po pracovním zdvihu se veškeré vyexpandovaná spaliny znovu komprimují, přičemž se ochlazuji vodou vstřikovanou do válce na konci expanzního zdvihu a během části kompresního zdvihu, načež se ochlazeným a zkomprimovaným spalinám a předehřáté vodní mlhovině přivádí teplo akumulované ve stěnách spalovacího prostoru během předchozího pracovního cyklu a spolu s párou vytvořenou ze vstříknuté vody opět expandují.