FI128283B - Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi - Google Patents

Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI128283B
FI128283B FI20170075A FI20170075A FI128283B FI 128283 B FI128283 B FI 128283B FI 20170075 A FI20170075 A FI 20170075A FI 20170075 A FI20170075 A FI 20170075A FI 128283 B FI128283 B FI 128283B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
combustion
combustion engine
turbine
internal combustion
gas compressor
Prior art date
Application number
FI20170075A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20170075A1 (fi
FI20170075A (fi
Inventor
Ari Veli Olavi Löytty
Original Assignee
Systematic Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Systematic Power filed Critical Systematic Power
Priority to FI20170075A priority Critical patent/FI128283B/fi
Priority to DE102018003403.9A priority patent/DE102018003403A1/de
Priority to GB1807016.9A priority patent/GB2564218B/en
Priority to US15/972,268 priority patent/US10830108B2/en
Publication of FI20170075A1 publication Critical patent/FI20170075A1/fi
Publication of FI20170075A publication Critical patent/FI20170075A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI128283B publication Critical patent/FI128283B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/10—Engines with prolonged expansion in exhaust turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/04—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using kinetic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/08—EGR systems specially adapted for supercharged engines for engines having two or more intake charge compressors or exhaust gas turbines, e.g. a turbocharger combined with an additional compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/10—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for stationary applications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/11—Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C5/00—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion
    • F02C5/06—Gas-turbine plants characterised by the working fluid being generated by intermittent combustion the working fluid being generated in an internal-combustion gas generated of the positive-displacement type having essentially no mechanical power output
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Polttomoottorista (1 ) tulevat palamiskaasut menevät ensimmäiseen turbiiniin (2), jonka jälkeen on toinen turbiini (4), missä palamiskaasut jatkavat edelleen paisumista ainakin osin ilmakehän painetta alemmassa paineessa — tyypillisesti noin 0.6-0.2 bar paineeseen. Tämä toinen turbiini (4) on itseasiassa turbiini-ahdin yhdistelmä eli palamiskaasuahdin (6) on yhdistetty siihen (akselointi). Mainittu palamiskaasuahdin (6) paineistaa palamiskaasut takaisin ilmakehän paineeseen. Tätä ennen on palamiskaasut jäähdytetty esijäähdytys-lämmönsiirtimellä (5) lähelle jäähdyttävän väliaineen - tyypillisesti ilma tai vesi - lämpötilaa. Tämä jäähdytys tapahtuu siis esijäähdytys-lämmönsiirtimessä (5) siten, että jäähdyttävä väliaine menee esijäähdytys-lämmönsiirtimeen (5) ja poistuu sieltä lämmönsiirron jälkeen. Samalla palamisessa syntynyt vesihöyry lauhtuu ja poistetaan myös prosessista ennen ahdinta. Luonnollisesti vesi poistetaan lopulta ilmakehän paineeseen. Generaattori (3) on yhdistetty ensimmäiseen turbiiniin (2) tai toiseen turbiiniin (4). Syntynyt sähkö voidaan hyödyntää esimerkiksi hybridiautossa.

Description

MENETELMÄ JA LAITE POLTTOMOOTTORIN PALAMISKAASUJEN JÄTELÄMMÖN HYÖDYNTÄMISEKSI
Keksinnön kohteena on tehokas menetelmä ja laitteisto jätelämmön hyödyntämiseksi. Jätelämpö on korkealämpötilaista ja pääkohde polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntäminen hybridiautoissa ja keskikokoisissa moottorivoimalaitoksissa. Palamiskaasut menevät polttomoottorista ensimmäiseen turbiiniin, jonka jälkeen on toinen turbiini, missä palamiskaasut jatkavat edelleen paisumista ainakin osin ilmakehän painetta alemmassa paineessa tyypillisesti noin 0.6-0.2 bar paineeseen. Tämä toinen turbiini on itseasiassa turbiini-ahdin yhdistelmä. Mainittu ahdinosa paineistaa palamiskaasut takaisin ilmakehän paineeseen. Tätä ennen on palamiskaasut jäähdytetty esijäähdytys-lämmönsiirtimellä lähelle jäähdyttävän väliaineen - tyypillisesti ilma tai vesi - lämpötilaa. Tällöin palamisessa syntynyt vesihöyry poistetaan myös prosessista ennen ahdinta. Vaihtoehtoisesti ensimmäinen turbiini voi olla toisen turbiinin sijaan yhdistetty palamiskaasuahtimeen
Kilpailukykyisimmissä sovelluksissa syntynyt voima hyödynnetään generaattorin avulla esimerkiksi hybridiautoissa, keskikokoisissa moottorivoimalaitoksissa tai meriliikenteessä (sähkökäyttöinen potkuri). Hybridiautoissa voidaan polttomoottorista saatava voima hyödyntää 25 perinteisesti tai myös se voidaan ottaa talteen samassa tai omassa generaattorissa ja syntynyt kokonaissähkö hyödyntää sähkömoottorissa. Nykyisissä polttomoottoreissa käytetään pienessä määrin palamiskaasujen hukkaenergian hyödyntämistä. Tästä käytetään englanninkielistä nimitystä turbo compounding ja niitä on jo / juuri tullut 30 sarjavalmistukseen. Tällöin ainoastaan palamistapahtuman seurauksena syntyvä ylipaine hyödynnetään. Termodynaamisesti tämä ylipaine on seurausta vakiotilavuudessa tapahtuvasta palamisesta. Koska diesel moottorissa palaminen tapahtuu hitaammin ja siten enemmän vakiopaineessa, niin ainakin teoreettisesti palamiskaasujen paine 35 paloventtiilien ulostulossa on pienempi. Toinen seikka mikä johtaa ylipaineeseen on moottoriin menevän ilman paineistaminen ns. turbolla eli jos nykyisissä moottoreissa on turbo, niin saavutetaan suurempi ylipaine. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu paremmin moottoreihin, joissa imuilmaa ei ahdeta. Tämä siis sovelluksissa, missä minimipaine on 0.2 40 -0.35 bar suuruusluokkaa. Tämä johtuu siitä, että paloventtiilit rajoittavat palamiskaasujen poistumislämpötilaa ja jos moottorin imuilma ahdetaan niin palamiskaasujen lämpötila 0.2 bar paineessa saattaa olla liian lähellä turbiini-ahdin osan ahtimen loppulämpötilaa. Toinen syy on, että jos imuilmaa ei ahdeta ja väl(jäähdytetä niin palamisen alkulämpötila on korkeampi mikä on termodynaamisesti edullista. Toki löytyy myös sovelluksia, joissa imuilman ahtaminen on hyödyllistä kuten esimerkiksi
20170075 prh 16 -04- 2019 sovellukset, joissa on lisäpoltto ennen ensimmäistä turbiinia. Menetelmä soveltuu käytettäväksi niin otto- kuin dieselmoottoreissa.
Diesel moottoreissa usein käytetään EGR (Exhaust Gas Recirculation, joka esitetään myöhemmin tekstissä). Kehittyneimmän EGR:n takana on Nissan. Siinä polttomoottorin sylinterissä syntyy imuvaiheen aikana pieni alipaine eli ns. imupaine, johon osa palamiskaasuista kierrätetään. Siten imupaine määrittää paineen, jota alempia paineita ei systeemissä esiinny. Netistä löytyy asiaan liittyvä artikkeli (www.hemmings.com, vuosi 2012 ja 10 Negative pressure artikkeli). Tämän mukaan maksimi imupaine on 25 elohopea tuuman luokkaa. Tämä tarkoittaa 0,847 barin ylipainetta tai 0.54 bar alipainetta. Käyttämällä 40% lisävarmuutta saadaan em. EGR syst alipaineeksi 0.458 bar. Keksinnön mukaisessa Electric Turbo Compounding (ETC) systeemissä palamiskaasujen paisunta ei ole sidoksissa polttomoottorin sylinterin imupaineisiin ja siten keksinnön mukaisen ETC systeemin palamiskaasut paisuvat alle sylinterin imupaineen eli alle 0.45 bar paineen (valittu ja on sopusoinnussa muualla tekstissä esitettyjen numeroarvojen kanssa, koska esimerkiksi ensimmäisessä kappaleessa mainitaan 0.2 bar paine, mikä tarkoittaa varmuudella polttomoottorin sylinterin imupainetta alempaa painetta). EGR ensisijainen tavoite ei ole hyötysuhteen parantaminen vaan se liittyy myöhemmin esitettyyn NOx vähentämiseen. Oheisella keksinnöllä saadaan siis hyötysuhdetta parannettua suhteessa olemassa oleviin keksintöihin pakokaasujen paisunnalla turbiinissa alle polttomoottorin sylinterin imupaineen. Tämä on esitetty patenttivaatimuksessa 1 ensimmäisenä olennaisena/keksinnöllisenä erona nykyisiin. Eli paisunta ei ole sidoksissa polttomoottorin sylinterin imupaineeseen.
Koska keksinnön mukaisessa systeemissä palamiskaasut paisuvat turbiinissa esimerkiksi 0.2 bar paineeseen, niin kaksiosaisen turbiinin käytöllä saavutetaan hyötyä ja se on siten toinen olennainen/keksinnöllinen ero olemassa oleviin keksintöihin. Siten keksinnön mukaisessa systeemissä esimerkiksi taulukon venttiilinajoitusta (Atkinson keksintö [1]) hyödyntävässä tekniikassa palamiskaasut paisuvat moottorissa normaalia alempaan paineeseen ja valtaosa keksinnön pakokaasujen ETC paisunnasta tapahtuu alle 1 atm paineessa.
EGR perustuu siis siihen, että osa palamiskaasuista haarautuu ja kierrätetään sylinterin imupaineeseen. EGR julkaisu on esimerkiksi 40 Nissanin vuonna 2014 SÄE World Congress & Exhibition tilaisuuden julkaisu [2LStudy of an EGR System for Downsizing Turbocharged Gasoline Engine to Improve Fuel Economy. Tutkimuksen mukaan matalapaine EGR saavutetaan 5% säästö polttoainetaloudessa, kun taas oheisella kehittyneellä ETC keksinnöllä saavutetaan 25-30% säästö - jopa 45 ylikin. Mikä EGR siis on. EGR cooling eli pakokaasujen takaisinkierrätys on palamiskaasujen hyödyntämismenetelmä. Näitä on englanninkielisen 2010 luvulta olevan teoksen Technologies and approaches to reducing the fuel consumption of medium- and heavy-duty vehicles [3] mukaan
20170075 prh 16 -04- 2019 *
mechanical turbocompounding, electric turbocompounding (ETC), variable valve actuation (WA) ja advanced EGR cooling (s.52-53). Nuo ovat kukin oma keksintö, samoin kuin esimerkiksi polttomoottori, kaasuturbiini, Rankine prosessi, polttokenno, Stirling moottori ym ovat kaikki voimanlähteitä, mutta kukin oma keksintönsä. EGR pyritään alentamaan NOx päästöjä alentamalla palamislämpötilaa syöttämällä osa palamiskaasuista takaisin moottoriin. Keksinnön mukaisessa ETC systeemissä pyritään taas vähintään nykyisiin lämpötiloihin. EGR on keskimäärin +/- 3 % vaikutus hyötysuhteeseen, mutta suurempiakin eroja esiintyy.
Kuten tämän hakemuksen kuvioista näkyy, niin oheisen keksinnön palamiskaasukierrosta ei oteta haaraumaa turbiinikierron minimipaineesta tai palamiskaasuahtimen jälkeen (1 atm) polttomoottorin sylinterin imupaineeseen, koska keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan palamiskaasujen hukkaenergia hyödynnettyä tehokkaasti paisuttamalla palamiskaasut esimerkiksi ensimmäisessä kappaleessa mainittuun 0.2 bar paineeseen, mikä edellä esitetyn perusteella täydellä varmuudella esittää sylinterin imupainetta alempaa painetta ja tämä olennainen ero on mainittu patenttivaatimuksessa 1. Mutta toki tuo on vain esimerkkiarvoja tässä hakemuksessa esitetään muualla arvioitu optimaalinen paisuntaväli. Palamiskaasujen kierrätys ei taas ole ominaista tai välttämätöntä oheiselle keksinnölle. Tämä on olennainen ero EGR systeemeihin verrattuna, joita ei siis olisi ilman palamiskaasujen kierrätystä.
Keksinnön mukaisella menetelmällä turbiinin painesuhde saadaan paljon suuremmaksi myös integroimalla se polttomoottoriin siten, että palamiskaasujen poistumislämpötila polttomoottorista on noin 600-800
Celsius astetta. Tämä tarkoittaa siis korkeampaa palamisen maksimilämpötilaa sylinterissä tai vaiheistettua polttoa sylinterissä. Rinnakkaishybridissä matalan tehontarpeen aikana generaattorin suurempi käyttö pitäisi kokonaistehon suhteellisen vakiona ja sarjahybridissä vakio kokonaisteho on vielä yksinkertaisempi toteuttaa.
Englanninkielinen Wikipedia tietää käänteisestä Brayton prosessista [4], että sitä käytetään kylmäkoneena, mutta luonnollisesti siinä ei ole mainintaa, että sillä voidaan saavuttaa noin 30% polttoaineen säästö/parempi hyötysuhde hybridiautossa, koska se on esitetty vasta tässä patenttihakemuksessa. Patenttihakemukseen liittyvä alan julkaisu on mm. 5 alan ammattilaisen kirjoittama Comparison and Impact of Waste Heat Recovery Technologies on Passenger Car Fuel Consumption in a Normalized Driving Cycle [5], Tämä on www.mdpi.com/journal/energies julkaisu on vuodelta 2014. Siinä mainitaan myös Electric Turbo
Compounding, mutta ei esitetä mitään 30% polttoaineen säästöä vaan maksimissaan noin 10% säästö, mikä mainitaan myös Wikipedian ETC liitteissä. Keksinnöllisyyttä tukee myös eräiltä autonvalmistajilta syksyllä 2017 saamani palaute.
Käytännössä jos palamiskaasut tulevat polttomoottorista noin kahden baarin paineessa niin keksinnöllä saavutettava hyöty perusversiossa nykyisiin ETC (Electric Turbo Compounding) moottoreihin verrattuna on pienempi kuin kaikkein kilpailukykyisimjnissä versioissa. Näitä ovat ahtamattoman dieselin palamiskaasujen lämpöenergian hyödyntäminen, lisäpoltolla varustetun turboahdetun polttomoottorin (otto tai diesel) palamiskaasujen hyödyntäminen ja venttiilien ajoituksen hyödyntäminen keksinnön mukaisessa sovelluksessa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että nykyisissa hybridiautoissa hyödynnetään 1900 luvun vaihteen keksintöä missä sylinterin puristustilavuus on käytännössä pienempi kuin paisuntatilavuus, jolloin palamiskaasut paisuvat sylinterissä alhaisempaan paineeseen ja siten keksinnön mukaisessa systeemissä samalla ulostulolämpötilalla voidaan käyttää suuremman painesuhteen palamiskaasuahdinta ja saada enemmän tehoa generaattorista.
Polttomoottorin palamistapahtuma olisi hyödyllistä suunnitella siten, että palamiskaasujen lämpötila moottorista poistuessaan olisi suhteellisen korkea. Tämä voidaan saavuttaa esimerkiksi pienellä polttoaineen lisäruiskutuksella palamisvaiheen alussa. Tällöin keskimääräinen lämmöntuontilämpötila palamisprosessin aikana on korkeampi, kuin jos palamiskaasut poistuvat moottorista alhaisemmassa lämpötilassa. Teoreettisen Carnot prosessin mukaisesti korkeampi lämmöntuontilämpötila tarkoittaa myös korkeampaa hyötysuhdetta. Tämä edellyttää toki paisuntaa noin 0.2-0.35 bar paineeseen toisessa turbiinissa. Tällöin palamisessa syntynyt vesihöyry lauhtuu alhaisemmassa lämpötilassa jolloin energiahäviö on pienempi.Yhtä mahdollista on, että lisäruiskutusta ei tarvita ja toisaalta lisäruiskutus voidaan tarvittaessa tehdä myös ennen ensimmäistä turbiinia (2).
Keksinnön merkittävin idea nykyisiin polttomoottoreihin verrattuna on palamiskaasujen paisunta ilmanpainetta alempaan paineeseen. Tähän liittyvästä englanninkielistä electric turbo compounding nimitystä käyttävästä tekniikasta on viime vuosina useita artikkeleita, eikä niissä missään ole mainintaa keksinnön mukaisesta menetelmästä.
Nykyisissä polttomoottoreissa palamiskaasujen minimipaine on ilmanpaine. Keksinnön mukaisessa menetelmässä palamiskaasut paisuvat viimeistään toisessa turbiinissa ilmanpainetta alhaisempaan paineeseen. Tällöin palamiskaasujen lämpöenergia saadaan paremmin hyödynnettyä. Patenttivaatimuksessa mainittu 0,45 baria ei ole välttämättä mikään optimipiste ja esimerkiksi noin 0.3-0.4 bar tapahtuva paisunta johtaa monessa tapauksessa parempaan hyötysuhteeseen. Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksissa 1 ja 17.
Kuvio 1 esittää keksinnön perusprosessia. Polttomoottorissa palamisilmaa ei ahdeta ja polttomoottori voi olla otto- tai dieselmoottori.
Kuvio 2 esittää keksinnön konstruktiota, jossa myös palamisilma ahdetaan.
Kuvio 3 esittää keksinnön konstruktiota, jossa voima otetaan toisesta turbiinista (4).Taulukko 1 vastaa kuvion 3 tilapisteiden arvoja.
Kuvio 4 esittää keksinnön konstruktiota, jossa polttomoottorin jälkeen on lisäpoltto polttokammiossa (10).
Taulukko 1 esittää kuvion 3 tilapisteiden arvoja. Kaikki esimerkkilaskelmat on esitetty vain demonstroimaan keksintöä ja luonnollisesti arvoja voidaan muuttaa halutusti. Polttoaineeksi on valittu esimerkissä metaani, jota on selvyyden vuoksi käytetty myös muissa kuvioissa.
Kuvion 1 mukaisessa prosessissa polttomoottorista (1) tulevat palamiskaasut menevät ensimmäiseen turbiiniin (2), jonka jälkeen on toinen turbiini (4), missä palamiskaasut jatkavat edelleen paisumista ainakin osin ilmakehän painetta alemmassa paineessa - tyypillisesti noin 0.6-0.2 bar paineeseen. Tämä toinen turbiini (4) on itseasiassa turbiiniahdin yhdistelmä eli palamiskaasuahdin (6) on yhdistetty siihen (akselointi). Mainittu palamiskaasuahdin (6) paineistaa palamiskaasut takaisin ilmakehän paineeseen. Tätä ennen on palamiskaasut jäähdytetty esijäähdytys-lämmönsiirtimellä (5) lähelle jäähdyttävän väliaineen tyypillisesti ilma tai vesi - lämpötilaa. Tämä jäähdytys tapahtuu siis esijäähdytys-lämmönsiirtimessä (5) siten, että jäähdyttävä väliaine menee esijäähdytys-lämmönsiirtimeen (5) ja poistuu sieltä lämmönsiirron jälkeen. Samalla palamisessa syntynyt vesihöyry lauhtuu palamiskaasuista ja poistetaan myös prosessista ennen palamiskaasuahdinta (6). Luonnollisesti vesi poistetaan lopulta ilmakehän paineeseen, mutta selvyyden vuoksi esitystapa on valittu kuvion 1 mukaiseksi. Generaattori (3) on yhdistetty ensimmäiseen turbiiniin (2). Syntynyt sähkö voidaan hyödyntää esimerkiksi hybridiautossa.Luonnollisesti palamiskaasuahtimelta (6) tuleva lämpö voidaan tarvittaessa hyödyntää.Tämä on esitetty kuviossa käyttäen lämmönsiirrintä (7). Tämä tulee ensisijaisesti kyseeseen moottorivoimalaitoksessa. Samoin myös esijäähdytys-lämmönsiirtimen (5) lämpö voidaan hyödyntää.
Kuvion 2 mukaisessa prosessissa ottomoottoriin (1) menevä ilma ahdetaan. Tätä varten prosessissa on palamisilma-ahdin (8) ja välijäähdytin (9). Palamisilma-ahdin (8)*on tässä konstruktiossa samalla akselilla ensimmäisen turbiinin (2) kanssa, mutta se voidaan yhdistää sen sijaan myös toinen turbiini (4)-palamiskaasuahdin (6) akselille. Polttomoottorista (1) palamiskaasut menevät ensimmäiseen turbiiniin (2). Ylimääräinen teho hyödynnetään generaattorissa (3). Ensimmäisen turbiinin (2) jälkeen on toinen turbiini (4). Tämä toinen turbiini (4) on myös turbiini-ahdin yhdistelmä eli palamiskaasuahdin (6) on yhdistetty siihen (akselointi). Mainittu palamiskaasuahdin (6) paineistaa palamiskaasut ·
takaisin ilmakehän paineeseen. Tätä ennen on palamiskaasut jäähdytetty esijäähdytys-lämmönsiirtimellä (5) lähelle jäähdyttävän väliaineen tyypillisesti ilma tai vesi - lämpötilaa. Tämä jäähdytys tapahtuu siis esijäähdytys-lämmönsiirtimessä (5) siten, että jäähdyttävä väliaine menee esijäähdytys-lämmönsiirtimeen (5) ja poistuu sieltä lämmönsiirron jälkeen. Samalla palamisessa syntynyt vesihöyry lauhtuu ja poistetaan myös prosessista ennen palamiskaasuahdinta (6). Luonnollisesti vesi poistetaan lopulta ilmakehän paineeseen, mutta selvyyden vuoksi esitystapa on valittu kuvion 2 mukaiseksi. Luonnollisesti palamiskaasuahtimelta (6) tuleva lämpö voidaan tarvittaessa hyödyntää.Tämä on esitetty kuviossa käyttäen lämmönsiirrintä (7). Tämä tulee ensisijaisesti kyseeseen moottorivoimalaitoksessa. Samoin myös esijäähdytys-lämmönsiirtimen (5) ja välijäähdyttimen (9)lämpö voidaan hyödyntää.
Palamisilma voidaan luonnollisesti ahtaa myös mekaanisella eli ns remmiahtimella tai sähköisellä ahtimellä.
Kuvio 3 vastaa muuten kuvion 1 mukaista prosessia, mutta ensimmäinen turbiini (2) on yhdistetty palamiskaasuahtimeen (6) ja toinen turbiini (4) tuottaa voiman generaattorille (3). Kuvioon liittyvän taulukon 1 arvot vastaavat systeemiä missä hyödynnetään venttiilien ajoitusta, jonka avulla saavutetaan suurempi paisuntasuhde suhteessa puristussuhteeseen. Taulukon arvot lisäävät jo sinällään korkeaan hyötysuhteeseen yltävää venttiilien ajoitusta hyödyntävän polttomoottorin tehoa noin 25% ja kokonaishyötysuhde on noin 52-53%. Viitenumerot 21-29 esittävät kuvion 3 tilapisteiden arvoja ja vastaavat arvot löytyvät taulukosta 1.
Kuvio 4 vastaa muuten kuviota 3, mutta polttomoottorin (1) jälkeen on lisäpoltto polttokammiossa (10). Olisi hyödyllistä jos lisäpoltto tapahtuisi polttomoottorin (1) sylintereissä, mutta venttiilien kestävyys on rajoittavana tekijänä. Tässä kuvion 4 mukaisessa konstruktiossa olisi itse asiassa hyödyllistä käyttää kuvion 2 palamisilma-ahdinta (8), jolloin palamiskaasujen paine polttomoottorin (1) jälkeen on mahdollisimman korkea - luultavasti 2-3 baaria. Jos prosessin minimipaine on 0.2 luokkaa, niin polttokammion (10) jälkeinen optimilämpötila on luultavasti riittävän matala jotta ensimmäisen turbiinin (2) siipiä ei tarvitse jäähdyttää, mikä on käytännössä kilpailukykyedellytys tälle kontruktiolle.
Keksinnöllä saavutetaan monia etuja nykyisiin ratkaisuihin verrattuna. Luonnollisesti erittäin korkea hyötysuhde on merkittävin. Tämä johtuu siitä, että palamiskaasujen lämpö hyödynnetään paljon nykyisiä polttomoottoreita paremmin. Samoin polttomoottorin (1) palamista voidaan lisätä syöttämällä nykyistä enemmän polttoainetta polttomoottoriin (1), koska palamiskaasujen lämpötilan nousua ei tarvitse pelätä. Polttoaine voidaan syöttää esimerkiksi vaiheistettu poltto periaatteella tai heti palotapahtuman alussa suurempana nnassavirtana. Osakuormalla
20170075 prh 16 -04- 2019 hyötysuhde on myös hyvä. Nykytekniikkaa voidaan soveltaa myös käynnistystä ja alasajoa ajatellen sekä ahtimien ja turbiinien akseloinnissa.
Heti käynnistyksen jälkeen turbiiniyksikössä voi olla väliportti auki ilmanpaineessa, jota käytetään kunnes palamiskaasujen lämpötila on riittävä.
Turbiinin siipien lämpötila on myös sen verran alhainen, että normaalisti ei 10 tarvita siipien jäähdytystä, mutta toki sekin on mahdollista. Ennen ensimmäistä turbiinia (2) voi luonnollisesti olla myös lisäpoltto. Tämä tulee lähinnä kyseeseen etenkin ahdetussa polttomoottorissa tai moottorivoimalaitoksessa (CHP), joissa prosessissa on myös vesihöyrykierto. Samoin tarvittaessa lämmönlähteenä voidaan käyttää kahta tai useampaa polttoainetta.
Systeemissä voi olla myös vesiruiskutus esimerkiksi sylinteriin. Samoin venttiilien ajoitus voidaan valita halutusti. Myös aksiaaliset laakerivoimat voidaan minimoida turbiinien ja ahtimien sijoittelulla halutusti.
Palamiskaasuahtimen tehontarvetta vojdaan pienentää kostruktiossa, jossa palamiskaasuahdin on kaksiosainen ja vaiheiden välillä on välijäähdytys. Palamiskaasujen haitta-aineiden pienentämiseksi nykyään joissain sovelluksissa osa palamiskaasuista kierrätetään sylinteriin ja samaa menetelmää voidaan hyödyntää myös keksinnön mukaisessa systeemissä.
Hybridiautoissa yksi mahdollinen versio on sellainen, että polttomoottori käy osan aikaa ajon aikana jolloin akku lataantuu ja osan aikaa polttomoottori on pois päältä. Auton voimanlähteenä toimii tässä sovelluksessa sähkömoottori. On vaikea arvioida keksinnön kilpailukykyisimpiä versioita, mutta mahdolisesti venttiilien ajoituksen hyödyntävä hybridiautosovellus tai ahtamaton diesel sovellus.
Keksinnön sovellusesimerkit on selitetty vain keksinnön havainnollistamiseksi eivätkä ne muodosta mitään rajoitusta keksinnön suojapiiriin, koska yksityiskohdat kuterrmm. vedenpoistoja akselointi, jotka eivät ole tarpeen keksinnön ymmärtämiseksi, on selvyyden vuoksi jätetty pois. Keksintöä ei siis rajoiteta esitettyihin rakennemuotoihin, vaan siihen kuuluu kaikki, mikä sisältyy seuraaviin patenttivaatimuksiin.
[1] https://en.wikipedia.orq/wiki/Atkinson cycle [21 http://papers.sae.org/2014-01-1199/ [3] https://books.qooqle.fi/books?id=drmYYU2nSGkC&pq=SA2-PA31&lpq=SA2PA31&dq=valve+timinq+or+electric+turbo+compoundinq&source=bl&ots=tVASEenCq8&s iq=dYGvLaDJ . vAUK2me1 JojELrUsU&hl=fi&sa=X&ved=0ahUKEwidirfKlvXXAhVTb5oKHRvjBlsQ6AEIVTAF#v=on epaqe&q&f=false [4] hltps://cn.Wikipedia.orgAviki/Bravton cycle |5| http://www.mdpi.eom/1996-1073/7/8/5273/htm
20170075 prh 16 -04- 2019

Claims (16)

  1. 8 PATENTTIVAATIMUKSET
    1. Menetelmä polttomoottorin (1) palamiskaasujen jätelämmön
    5 hyödyntämiseksi, jolloin palamiskaasut menevät polttomoottorista (1) ensimmäiseen turbiiniin (2) ja sitä seuraavaan toiseen turbiiniin (4), esijäähdytys-lämmönsiirtimeen (5) ja palamiskaasuahtimeen (6) t u n n e t t u siitä, että polttomoottorin (1) ja kehittyneen ETC (Electric Turbo Compounding) systeemin polttomoottorin (1) sylinterissä tapahtuvan ilman 10 ja polttoaineen palamisen tuloksena syntyneet palamiskaasut paisuvat polttomoottorin (1) sylinterin imupaineista riippumatta palamiskaasuahtimeen (6) ja/tai generaattoriin (3) yhdistetyn ensimmäisen turbiinin (2) jälkeen toisessa turbiinissa (4) alle polttomoottorin (1) sylinterin imupaineen eli alle 0.45 bar paineeseen ja että mainittu
    15 palamiskaasuahdin (6) paineistaa palamiskaasut takaisin ilmakehän paineeseen ilman, että niitä kierrätetään polttomoottorin (1) sylinteriin.
  2. 2. Patenttivaatimusten 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että maakaasu tai kaasutettu hiili esilämmitetään palamiskaasuahtimen (6)
    20 jätelämmöllä tai toiselta turbiinilta (4) tulevalla jätelämmöllä.
  3. 3. Patenttivaatimusten 1-2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että esijäähdytys-lämmönsiirtimen (5) ja/tai palamiskaasuahtimen (6) jälkeisen lämmönsiirtimen (7) lämpö hyödynnetään kaukolämpönä tai vastaavana
  4. 4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että polttomoottoriin (1) menevä ilma ahdetaan mekaanisella tai sähköisellä ahtimella tai ahtimella (8).
    30 5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että palamisessa syntyvä vesihöyry poistetaan prosessista ennen palamiskaasuahdinta (6).
    6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että
    35 polttoaine syötetään yhdessä tai useammassa vaihessa polttomoottorin (1) kuhunkin sylinteriin.
    7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että palamiskaasuahdin on yksiosainen tai kaksiosainen välijäähdytyksineen 40
    8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että polttomoottorissa (1) on lisäportteja virtauksen ohjausta varten.
    9. Patenttivaatimusten 1-8 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että
    45 generaattorin (3) sähkö hyödynnetään esimerkiksi hybridiautossa, laivan voimanlähteenä tai sähköntuotannossa.
    20170075 prh 16 -04- 2019
    10. Patenttivaatimusten 1-9 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että generaattori (3) on yhdistetty ensimmäiseen turbiiniin (2) tai toiseen
  5. 5 turbiiniin (4).
    11. Patenttivaatimusten 1-10 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ennen ensimmäistä turbiinia (2) prosessissa on lisäpoltto polttomoottorin (1) sylintereissä tai polttokammiossa (10).
    to
    12. Patenttivaatimusten 1-11 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että vesihöyrykiertoprosessi - joka hyödyntää lämmönsiirtimen (5) lämmön - on liitetty keksinnön mukaiseen konstruktioon.
    15 13. Patenttivaatimusten 1-12 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että polttomoottorin (1) venttiilien ajoituksella säädetään polttomoottorista (1) tulevien palamiskaasujen lämpötilaa.
    14. Patenttivaatimusten 1-13 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että 20 palamiskaasukanavassa on on/off väliportti 1 atm paineessa.
    15. Patenttivaatimusten 1-14 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että polttomoottori (1) on otto- tai dieselmoottori.
    25 16. Patenttivaatimusten 1-15 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että systeemiin on yhdistetty akku energian varastoimiseksi.
    17. Laite polttomoottorin (1) palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi, jolloin palamiskaasut menevät polttomoottorista (1)
    30 ensimmäiseen turbiiniin (2) ja sitä seuräavaan toiseen turbiiniin (4), esijäähdytys-lämmönsiirtimeen (5) ja palamiskaasuahtimeen (6) t u n n e t t u siitä, että polttomoottorin (1) ja kehittyneen ETC (Electric Turbo Compounding) systeemin polttomoottorin (1) sylinterissä tapahtuvan ilman ja polttoaineen palamisen tuloksena syntyneet palamiskaasut paisuvat
    35 polttomoottorin (1) sylinterin imupaineista riippumatta palamiskaasuahtimeen (6) ja/tai generaattoriin (3) yhdistetyn ensimmäisen turbiinin (2) jälkeen toisessa turbiinissa (4) alle polttomoottorin (1) sylinterin imupaineen eli alle 0.45 bar paineeseen ja että mainittu palamiskaasuahdin (6) paineistaa palamiskaasut takaisin ilmakehän
    40 paineeseen ilman, että niitä kierrätetään polttomoottorin (1) sylinteriin.
FI20170075A 2017-05-17 2017-05-17 Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi FI128283B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20170075A FI128283B (fi) 2017-05-17 2017-05-17 Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi
DE102018003403.9A DE102018003403A1 (de) 2017-05-17 2018-04-26 Verfahren und Vorrichtung zur Ausnutzung der Abwärme der Verbrennungsgase eines Verbrennungsmotors
GB1807016.9A GB2564218B (en) 2017-05-17 2018-04-30 Method and apparatus for utilizing the waste heat of combustion gases of an internal combustion engine
US15/972,268 US10830108B2 (en) 2017-05-17 2018-05-07 Method and apparatus for utilizing the waste heat of combustion gases of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20170075A FI128283B (fi) 2017-05-17 2017-05-17 Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20170075A1 FI20170075A1 (fi) 2018-11-18
FI20170075A FI20170075A (fi) 2018-11-18
FI128283B true FI128283B (fi) 2020-02-28

Family

ID=62495153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20170075A FI128283B (fi) 2017-05-17 2017-05-17 Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10830108B2 (fi)
DE (1) DE102018003403A1 (fi)
FI (1) FI128283B (fi)
GB (1) GB2564218B (fi)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018123417A1 (de) * 2018-09-24 2020-03-26 Rwe Power Ag Verfahren zum Betrieb eines Kraftwerkes zur Erzeugung von elektrischer Energie durch Verbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffs und entsprechendes System zum Betreiben eines Kraftwerkes
US20240060690A1 (en) * 2022-08-16 2024-02-22 Scuderi Group, Inc. Absorption chiller system with a transport membrane heat exchanger

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3673797A (en) * 1970-12-08 1972-07-04 Perkins Services Nv Compound power plant
WO1999018335A1 (en) * 1997-10-03 1999-04-15 Diesel Engine Retarders, Inc. Method and system for controlled exhaust gas recirculation in an internal combustion engine with application to retarding and powering function
US20080121218A1 (en) * 2004-12-13 2008-05-29 Caterpillar Inc. Electric turbocompound control system
FI127597B (fi) * 2013-03-05 2018-09-28 Loeytty Ari Veli Olavi Menetelmä ja laitteisto korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi avoimessa kaasuturbiini(kombi)prosessissa
GB2546723B (en) * 2015-12-11 2021-06-02 Hieta Tech Limited Inverted brayton cycle heat engine
GB2559176B (en) * 2017-01-30 2019-10-30 Jaguar Land Rover Ltd Method for controlling a power-assist waste heat recovery system
WO2018138314A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Jaguar Land Rover Limited Waste heat recovery system

Also Published As

Publication number Publication date
US20180334927A1 (en) 2018-11-22
DE102018003403A1 (de) 2018-11-22
GB2564218A (en) 2019-01-09
GB2564218B (en) 2020-04-01
FI20170075A1 (fi) 2018-11-18
FI20170075A (fi) 2018-11-18
US10830108B2 (en) 2020-11-10
GB201807016D0 (en) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8141360B1 (en) Hybrid gas turbine and internal combustion engine
US10934894B2 (en) Inverted brayton cycle heat engine
KR101238728B1 (ko) 에너지 회수 설비를 구비한 대형 터보 과급 디젤 엔진
US8015809B2 (en) Recirculation of exhaust gas condensate
US8176736B2 (en) EGR apparatuses, systems, and methods
Teng et al. A rankine cycle system for recovering waste heat from HD diesel engines-WHR system development
US6901759B2 (en) Method for operating a partially closed, turbocharged gas turbine cycle, and gas turbine system for carrying out the method
US8689554B2 (en) Engine arrangement with an improved exhaust heat recovery arrangement
US9096116B2 (en) Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return
US20120042656A1 (en) Gas turbine engine with exhaust rankine cycle
US9074492B2 (en) Energy recovery arrangement having multiple heat sources
CN104265502A (zh) 复合式柴油机余热能回收系统
JP2012007500A (ja) 内燃機関の排気熱回収装置
JP5121892B2 (ja) エネルギー回収構成を備える大型ターボ過給型ディーゼル機関
FI128283B (fi) Menetelmä ja laitteisto polttomoottorin palamiskaasujen jätelämmön hyödyntämiseksi
JP2011122597A (ja) エネルギー回収構成を備える大型ターボ過給型ディーゼル機関
Chen et al. Inverted Brayton cycle employment for a highly downsized turbocharged gasoline engine
FI107636B (fi) Kombivoimalaitos
GB2463641A (en) Making use of the waste heat from an internal combustion engine
Pakale et al. Performance analysis of IC engine using supercharger and turbocharger-A review
JP2020183733A (ja) ターボクラスターガスタービンシステム及びその起動方法
Di Battista et al. Turbocompound energy recovery option on a turbocharged diesel engine
Jayswal et al. Review Paper on Inverted Brayton Cycles
RU2785183C1 (ru) Солнечная гибридная газотурбинная энергетическая установка
FI125066B (fi) Mäntäpolttomoottori ja menetelmä mäntäpolttomoottorin käyttämiseksi

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128283

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B