DE19900044A1 - Process for improving the efficiency of internal combustion engines - Google Patents
Process for improving the efficiency of internal combustion enginesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei Verbrennungskraftmaschinen, besonders bei der Gasturbine, dem Strahltriebwerk, dem Hubkolbenmotor sowie dem Hybridantrieb mit Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsquellen sowie mit Abgasturbogenerator, wobei das Druckgefälle bzw. das Druckverhältnis des Arbeitsmediums durch Verminderung des Austrittsdrucks gegenüber dem Umge bungsdruck erhöht wird, so daß ein entsprechend größeres für die Verbrennungskraftmaschine nutzbares Energiepotential zur Verfügung steht und zwar entweder ganz ohne oder mit nur verhältnismäßig geringer zusätzlicher Energiezufuhr.The invention relates to a method for improving the Efficiency in internal combustion engines, especially in the gas turbine, the jet engine, the reciprocating piston engine as well as the hybrid drive with combustion and electric motor as drive sources and with exhaust gas turbine generator, which Pressure drop or the pressure ratio of the working medium by reducing the outlet pressure compared to the reverse exercise pressure is increased so that a correspondingly larger for the internal combustion engine usable energy potential Is available either without or with only relatively little additional energy input.
Bei der Verbrennungskraftmaschine ist das Druckgefälle bzw. das Druckverhältnis von Eintritts- und Austrittsdruck des Arbeitsmediums für den Wirkungsgrad von entscheidender Bedeutung. Wird der Austrittsdruck, der bei offener Prozeß führung dem atmosphärischen Luftdruck entspricht, um die Hälfte des Normalwertes verringert, so steigt das Druck verhältnis auf den doppelten Wert an. Dies führt im Nenn betrieb, besonders aber im Teillastbetrieb zu einem beträcht lich höheren Wirkungsgrad des betreffenden Energieumset zungsprozesses.In the internal combustion engine, the pressure drop or the pressure ratio of the inlet and outlet pressure of the Working medium crucial for the efficiency Importance. The outlet pressure is that with open process corresponds to the atmospheric pressure to which the If half of the normal value is reduced, the pressure rises ratio to double the value. This leads in nominal operation, but especially at partial load Lich higher efficiency of the energy conversion concerned process.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, die Verminderung des Austrittsdrucks durch ein Venturirohrunterdrucksystem zu er zeugen. Dies kann bei "ortsbeweglichen Anlagen" (Fahrzeuge) auf einfache Weise dadurch geschehen, daß in das Fahrzeug ein nach strömungstechnischen Gesichtspunkten konstruiertes Venturirohr integriert und vom Fahrtwind mit einem Luftstrom beaufschlagt wird. Der sich einstellende Unterdruck im Be reich des geringsten Querschnittes des Venturirohres kann bei Bedarf durch eine geeignete Querschnittsregeleinrichtung im Ein- und Auslaßbereich des Venturirohrs konstant gehalten werden. Der Abgaskanal bzw. der Düsenausgang bei Strahl triebwerken mündet in das Venturirohr an geeigneter Stelle im Bereich des geringsten Druckes und man erhält den ge wünschten Effekt. Die Größe des Luftstromes im Venturirohr sollte dabei ein Vielfaches der des Abgasstromes betragen.It is particularly advantageous to reduce the Outlet pressure through a Venturi tube vacuum system testify. This can be the case with "portable systems" (vehicles) done in a simple manner in that in the vehicle constructed according to fluid dynamics Venturi tube integrated and from the headwind with an air flow is applied. The resulting negative pressure in the loading range of the smallest cross-section of the Venturi tube if necessary by a suitable cross-sectional control device kept constant in the inlet and outlet area of the Venturi tube become. The exhaust duct or the nozzle outlet with jet engines opens into the Venturi tube at a suitable point in the area of the lowest pressure and you get the ge wanted effect. The size of the air flow in the Venturi tube should be a multiple of the exhaust gas flow.
Eine effektive Möglichkeit die Strömungsverhältnisse im Venturirohrunterdrucksystem zu verbessern ist, die Luftströ mung vor dem Eintritt in das Venturirohr aufzuwärmen und im weiteren Verlauf besonders im Austrittsbereich abzuküh len. Diese Maßnahme bzw. dieses Aufwärmungs-/Abkühlungssystem führt zu einer zusätzlichen Verstärkung des Luftstromes im Venturirohr. Für die Aufwärmung des Luftstromes kann die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine (Kühlung, Wärme abstrahlung, Abgase) und für die Kühlung der äußere Luftstrom herangezogen werden.An effective way the flow conditions in the Venturi tube vacuum system is to improve the airflow Warm up before entering the Venturi tube and in the cool further course especially in the exit area len. This measure or this heating / cooling system leads to an additional amplification of the air flow in the Venturi tube. For warming up the air flow, the Waste heat from the internal combustion engine (cooling, heat radiation, exhaust gases) and for cooling the external air flow be used.
Bei ortsfesten Anlagen kann zur Erzeugung des Luftstromes im Venturirohr der natürliche Wind und/oder das Thermikturm- bzw. das Kühlturmprinzip herangezogen werden.In fixed systems can be used to generate the airflow in the Venturi tube the natural wind and / or the thermal tower or the cooling tower principle can be used.
Bei Bedarf kann die Luftströmung im Venturirohr ganz oder teilweise durch ein Gebläse erzeugt werden.If necessary, the air flow in the venturi tube can be completely or partially generated by a blower.
Alternativ kann der Unterdruck im Abgaskanal auch unmittel bar durch ein Unterdruckgebläse erzeugt werden.Alternatively, the negative pressure in the exhaust duct can also be immediate be generated by a vacuum blower.
Je nach Anwendungsfall kann jeweils eine der möglichen Kombinationen der aufgeführten Maßnahmen vorteilhaft sein.Depending on the application, one of the possible Combinations of the measures listed may be advantageous.
Die Patentansprüche 1-5 beziehen sich auf Gasturbinen, die sowohl in "ortsbeweglichen" als auch in "ortsfesten Anlagen" eingesetzt sein können. Hierbei sind die oben aufgeführten Maßnahmen nach dem vorliegenden Anwendungsfall entweder im Einzelnen oder in einer jeweils geeigneten Kombination vorteilhaft einsetzbar, um eine Verbesserung des Wirkungs grades zu erzielen.Claims 1-5 relate to gas turbines that both in "portable" and in "fixed systems" can be used. Here are the ones listed above Measures according to the present application either in Individually or in a suitable combination can be used advantageously to improve the effectiveness degrees.
Die Ansprüche 6 und 7 beziehen sich auf Strahltriebwerke, die vorallem in Luftfahrzeugen eingesetzt sind, wobei entweder ein Venturirohrunterdrucksystem oder ein Aufwär mungs-/Abkühlungssystem in Verbindung mit einem Venturirohr unterdrucksystem zur Anwendung kommt. Die verhältnismäßig große kinetische Energie des aus der Düse austretenden Arbeitsmediums kann zur Verstärkung des Luftstromes im Ven turirohr (Strahlpumpeffekt) genutzt werden und so zur Wir kungsgradverbesserung beitragen.Claims 6 and 7 relate to jet engines, which are mainly used in aircraft, whereby either a venturi vacuum system or a warm up Cooling / cooling system in connection with a Venturi tube vacuum system is used. The relative large kinetic energy of the emerging from the nozzle Working medium can be used to increase the air flow in the Ven turirohr (jet pump effect) can be used and thus to us improve efficiency.
Der Anspruch 8 bezieht sich auf einen Hybridantrieb mit Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsquellen sowie mit Abgasturbogenerator, der außerdem mit einem Venturirohr unterdrucksystem ausgestattet ist. Das zusätzlich hinzu kommende Aufwärmungs-/Abkühlungssystem leistet einen wesent lichen Beitrag zur Verstärkung des Luftstroms im Venturirohr und somit zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades.The claim 8 relates to a hybrid drive Combustion and electric motor as drive sources as well as with Exhaust gas turbine generator, which also has a venturi tube vacuum system is equipped. That in addition upcoming warm up / cool down system does an essential contribution to increasing the air flow in the venturi tube and thus to improve the overall efficiency.
Die Ansprüche 9 und 10 beziehen sich auf einen Hubkolben motor, wobei die aufgeführten Maßnanmen einerseits zur Optimierung des Gaswechsels beitragen können, andererseits während des Auspufftaktes einen Beitrag zur Energiegewinnung leisten, so daß ein besserer Wirkungsrad erzielt wird.Claims 9 and 10 relate to a reciprocating piston motor, the listed measures on the one hand for Optimization of gas exchange can contribute, on the other hand a contribution to energy production during the exhaust cycle afford, so that a better efficiency is achieved.
Claims (10)
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