RU2007133800A - Двигатель внутреннего сгорания со струйным насосом в качестве ступени компрессора - Google Patents

Claims (20)

1. Двигатель внутреннего сгорания, в котором горячий воздух, произведенный при непрерывном сгорании, расширяется в турбине, работающей на отработанных газах, и в котором необходимое избыточное давление горячего газа, по меньшей мере, частично генерируется при помощи струйного насоса и рекуператора-теплообменника ниже по потоку турбины, работающей на отработанных газах, которая передает остаточное тепло от выпускаемого отработанного газа входящему потоку среды, отличающийся тем, что рабочий пар непрерывно возобновляется в ходе расширения в сопле (22) Лаваля посредством теплопередачи от теплового аккумулятора снаружи от струйного насоса (30).

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочий пар возобновляется в ходе расширения внутри сопла (22) Лаваля теплом из горелки (8, соответственно, 13), и рабочий пар, нагретый до этой степени, выходит из выходного отверстия (26) сопла.

3. Двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что сжатие газовой смеси, проходящей к турбине (38), работающей на отработанных газах, происходит исключительно при помощи струйного насоса (30).

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что в рекуператоре-теплообменнике (1), выполненном в виде противоточного теплообменника, все жидкие и газообразные средства в соответствующих теплообменных частях (3/4/5/6), проходящие в двигатель внутреннего сгорания, проводятся в направлении смеси (2) отработанного газа, выходящей наружу.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что в рекуператоре-теплообменнике (1) смесь отработанного газа охлаждается до температуры конденсации пара в выходящей смеси отработанного газа до того, как она достигнет выходного отверстия (7) отработанного газа.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что перед входом сопла (25) Лаваля рабочий пар проводится через рекуператор-теплообменник (1), который повторно извлекает тепло из отработанного газа после турбины (38), работающей на отработанных газах, и затем он проводится, необязательно, через пароперегреватель (11, соответственно 21), который поглощает тепло из горелки (8) соответственно в выхлопной трубе (19), присоединенной ниже по потоку.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что теплопередача для возобновления рабочего пара внутри сопла (22) Лаваля также как и для перегрева рабочего пара в пароперегревателе (11, соответственно 21) происходит при помощи тепловых соединений (12) с горелкой (8) соответственно при помощи тепловых соединений (12) с выхлопной трубой (19), соединенной ниже по потоку.

8. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что все тепло, использованное для предварительного нагрева среды для нагнетания, передается среде для нагнетания в рекуператоре-теплообменнике (1) соответственно в горелке (13) уже перед ее сжатием в инжекторе (31).

9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что струйный насос (30) накачивает дымовой газ при, по меньшей мере, приблизительно атмосферном давлении от горелки (13) и впоследствии сжимает его в инжекторе (31) перед направлением его в турбину (38), работающую на отработанном газе.

10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что воздух для горения и рабочий пар с остаточным теплом от горелки (13) для работы с жидким, газообразным или твердым топливом предварительно нагревается в рекуператоре-теплообменнике (1).

11. Двигатель по п.9 или 10, отличающийся тем, что дымовой газ очищается при помощи фильтра (20) для дымового газа, соединенного между камерой (14) сгорания и турбиной (38), работающей на отработанных газах.

12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что увеличение теплообменной поверхности в сопле (22) Лаваля достигается, среди прочего, посредством разделения движущей струи пара в большее количество параллельно ориентированных сопел (22) Лаваля, каждое из которых потребляет часть суммарного потока пара.

13. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что увеличение теплообменной поверхности в соплах (22) Лаваля достигается среди прочего посредством сплющивания сечения впускного канала (29).

14. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что увеличение теплообменной поверхности в соплах (22) Лаваля достигается, среди прочего, посредством уменьшения угла раскрытия (27) частей (24) расходящегося сопла до менее 3°С при соответствующем удлинении продольной оси (28) частей (24) расходящегося сопла.

15. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что нагретое сопло (22) Лаваля используется для предварительного сжатия подаваемого воздуха для обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания (58).

16. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что рабочий пар состоит, необязательно, из однородной смеси подаваемой воды и жидкого топлива, и эта смесь проводится через рекуператор-теплообменник (1), затем через пароперегреватель (11), а также затем через сопло (22) Лаваля.

17. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что параллельно потоку газа, который проходит к горелке, соединен нагретый буферный тепловой аккумулятор (43), через который может проводиться поток газа при помощи управляющего клапана (44) переменных размеров.

18. Двигатель по п.17, отличающийся тем, что буферный тепловой аккумулятор (43) нагревается энергией торможения транспортного средства, которая преобразуется генератором (46) в электрический ток, и этот двигатель внутреннего сгорания может использоваться также в качестве приводного двигателя для транспортного средства.

19. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что остаточное тепло в отработанном газе, которое еще присутствует после рекуператора-теплообменника (1), используется для нагрева (57) или в качестве технологического тепла при помощи теплообменника (56).

20. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что горелка (8), соответственно выхлопная труба (19), имеют увеличивающуюся щель (61) на их внутренних поверхностях.