RU2033341C1 - Combination internal combustion engine-air conditioner - Google Patents

Combination internal combustion engine-air conditioner Download PDF

Info

Publication number
RU2033341C1
RU2033341C1 RU92006858A RU92006858A RU2033341C1 RU 2033341 C1 RU2033341 C1 RU 2033341C1 RU 92006858 A RU92006858 A RU 92006858A RU 92006858 A RU92006858 A RU 92006858A RU 2033341 C1 RU2033341 C1 RU 2033341C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
pipe
compressor
internal combustion
turbine
Prior art date
Application number
RU92006858A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92006858A (en
Inventor
Валентин Федорович Шевцов
Original Assignee
Валентин Федорович Шевцов
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 Валентин Федорович Шевцов filed Critical Валентин Федорович Шевцов
Priority to RU92006858A priority Critical patent/RU2033341C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2033341C1 publication Critical patent/RU2033341C1/en
Publication of RU92006858A publication Critical patent/RU92006858A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: transport. SUBSTANCE: air turbine is used to drive supercharging air compressor of internal combustion engine. Turbine takes in atmospheric air. Used air is discharged through ejector using for its operation energy of exhaust gases of internal combustion engine and creating pressure differential across air turbine. Ejector, operating, provides both mechanical energy to drive compressor and cold resource for system which is used to cool air after compressor, particularly, in air conditioning system of car employing simple cooling unit with excess moisture separating. Power rating of internal combustion engines of new and even used cars modified for offered combination version, including carburetor cars, is increased, and fuel consumption is cut down. This new simple system of internal combustion engine-air conditioner combination is absolutely safe and environmentally-oriented. EFFECT: enlarged operating capabilities. 8 cl, 3 dwg

Description

Комбинированный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) кондиционер с газовой связью относится к энергетике и транспорту и может найти применение в любой отрасли народного хозяйства, в частности на автомобильном транспорте при использовании энергии выхлопных газов ДВС для обеспечения работы системы кондиционирования без дополнительных затрат энергии и форсирования по мощности в особенности карбюраторных ДВС, в том числе и на уже эксплуатируемых автомобилях. Combined internal combustion engine (ICE) gas-conditioned air conditioner belongs to the energy sector and transport and can be used in any sector of the national economy, in particular in road transport using the exhaust gas energy of the internal combustion engine to ensure the operation of the air conditioning system without additional energy costs and boosting power in particular carbureted internal combustion engines, including on already used cars.

Поршневые ДВС обладают той особенностью, что в них не может быть обеспечено полное расширение выхлопных газов, ввиду равенства степеней сжатия-расширения при несравненно больших температуре и давлении выхлопных газов по сравнению с этими параметрами воздуха на входе в двигатель. Piston ICEs have the feature that they cannot provide full expansion of exhaust gases, due to the equality of the degrees of compression-expansion at an incomparably high temperature and pressure of the exhaust gases compared with these parameters of the air at the engine inlet.

Этот недостаток ликвидирован в комбинированных двигателях, большое количество схем которых разработано в последнее время (см. например, кн. Двигатели внутреннего сгорания, теория рабочих процессов поршневых и комбинированных двигателей. А. С. Орлин и др. M. Машиностроение, 1971, гл. IX). В комбинированных двигателях выхлопные газы расширяются на турбине, которая обеспечивает привод компрессора, используемого для наддува поршневой части ДВС, что приводит к увеличению мощности и повышает экономичность двигателя. This shortcoming has been eliminated in combined engines, a large number of schemes of which have been developed recently (see, for example, Prince. Internal combustion engines, the theory of working processes of reciprocating and combined engines. A. S. Orlin and others M. Mechanical Engineering, 1971, Ch. IX). In combined engines, the exhaust gases expand on the turbine, which provides the drive to the compressor used to pressurize the piston of the internal combustion engine, which leads to an increase in power and increases the efficiency of the engine.

В ряде случаев, особенно в двигателях с внешним смесеобразованием, для обеспечения бездетонационного горения смеси необходимо охлаждение заряда, приводящее к изменению его параметров и параметров цикла, что влияет на работу всех элементов комбинированного двигателя. Охлаждение заряда может осуществляться вне и внутри цилиндра поршневой части. Для охлаждения вне цилиндра используют поверхностные охладители, впрыск воды и другой жидкости в охлаждаемый воздух, а также специальные турбодетандеры и холодильные установки. In some cases, especially in engines with external mixture formation, to ensure detonation-free combustion of the mixture, it is necessary to cool the charge, leading to a change in its parameters and cycle parameters, which affects the operation of all elements of the combined engine. The charge can be cooled outside and inside the piston cylinder. For cooling outside the cylinder, surface coolers are used, injection of water and other liquid into the cooled air, as well as special turbo expanders and refrigeration units.

Наибольшее распространение получило охлаждение воздуха в поверхностных охладителях, которые встраиваются во впускную систему двигателя после компрессоров. В четырехтактных двигателях применимо и внутреннее охлаждение заряда, когда впуск воздуха заканчивается за 40.50о угла поворота коленчатого вала до НМТ, что позволяет регулировать давление в начале сжатия, а следовательно, и максимальное давление в цилиндре.The most common is air cooling in surface coolers, which are built into the engine intake system after compressors. In four-stroke engines, internal cooling of the charge is also applicable, when the air inlet ends at 40.50 about the angle of rotation of the crankshaft to BDC, which allows you to adjust the pressure at the beginning of compression, and therefore the maximum pressure in the cylinder.

Эффективность внутреннего охлаждения, как показывают исследования, улучшается, если оно сочетается с промежуточным охлаждением. Температура охлаждаемого воздуха после поверхностного охладителя теоретически не может быть ниже температуры окружающей среды. В отдельных случаях такого охлаждения воздуха недостаточно (например, в тропических условиях, когда, не перегревая двигатель, надо повысить его мощность и получить воздух для кондиционирования, или в ДВС с внешним смесеобразованием, когда надо к тому же исключить и детонационное горение), поэтому разработаны другие схемы охлаждения воздуха, в которых его температура после охлаждения может быть ниже температуры окружающей среды. Такое охлаждение воздуха достигается в специальных холодильниках глубокого охлаждения или в установках с турбодетандером (как в схеме на рис.86 вышеупомянутой книги). The effectiveness of internal cooling, studies show, is improved if it is combined with intercooling. The temperature of the cooled air after the surface cooler theoretically cannot be lower than the ambient temperature. In some cases, such cooling of the air is not enough (for example, in tropical conditions, when, without overheating the engine, it is necessary to increase its power and get air for conditioning, or in internal combustion engines with external mixture formation, when detonation combustion must also be excluded), therefore other air cooling schemes in which its temperature after cooling may be lower than the ambient temperature. Such air cooling is achieved in special deep-cooling refrigerators or in installations with a turboexpander (as in the diagram in Fig. 86 of the aforementioned book).

В этой схеме глубокое охлаждение воздуха дается ценой значительного увеличения давления воздуха по сравнению с давлением заряда, подаваемого в цилиндры, да и затраты работы при этом резко растут, в том числе и за счет больших гидросопротивлений охладителя, выставляемого, например, в набегающий на автомобиль поток воздуха. В данном случае налицо технические противоречия, которые исключаются в изобретении. In this scheme, deep cooling of the air is provided at the cost of a significant increase in air pressure compared to the charge pressure supplied to the cylinders, and the work costs increase sharply, including due to the large hydraulic resistance of the cooler, set, for example, in the flow running onto the car air. In this case, there are technical contradictions that are excluded in the invention.

Цель изобретения достигается за счет того, что комбинированный ДВС с газовой связью дополняется существенными признаками, состоящими в повышении эффективности охлаждения поступающего в двигатель заряда при низкой напорности и теплонапряженности компрессора и турбины, что позволяет форсировать по мощности двигатели как с внутренним, так и внешним смесеобразованием без увеличения октанового числа бензина и более простыми конструктивными средствами, которые одновременно могут обеспечить и кондиционирование воздуха без дополнительных затрат энергии. The purpose of the invention is achieved due to the fact that the combined internal combustion engine with gas communication is supplemented with essential features consisting in increasing the cooling efficiency of the charge entering the engine at low pressure and heat stress of the compressor and turbine, which allows for boosting engines with both internal and external mixing without increasing the octane number of gasoline and simpler structural means that can simultaneously provide air conditioning without additional x energy costs.

Цель изобретения достигается за счет того, что комбинированный двигатель, состоящий из поршневого ДВС и турбины, механически связанной с компрессором, входной патрубок которого соединен с атмосферой, а выходной через полость по охлаждаемой среде холодильника подсоединен к входному патрубку ДВС, дополняется существенными признаками, заключающимися в том, что входной патрубок турбины сообщен с атмосферой, а выходной через полость по нагреваемой среде холодильника связан с входным патрубком низкого давления эжектора, входной патрубок высокого давления которого подсоединен к выходному патрубку ДВС, а выходной сообщается с атмосферой. The purpose of the invention is achieved due to the fact that the combined engine, consisting of a piston internal combustion engine and a turbine mechanically connected to a compressor, the inlet pipe of which is connected to the atmosphere, and the outlet through the cavity through the refrigerated medium of the refrigerator is connected to the inlet pipe of the internal combustion engine, is supplemented with the essential features of the fact that the inlet pipe of the turbine is in communication with the atmosphere, and the outlet through the cavity through the heated medium of the refrigerator is connected to the inlet pipe of the low pressure ejector, the inlet pipe high pressure which is connected to the output pipe of the internal combustion engine, and the output communicates with the atmosphere.

С целью эффективного использования избыточного хладоресурса воздуха после турбины для нужд автомобиля, например рефрижератора, комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенным признаком, заключающимся в том, что полость по нагреваемой среде охладителя воздуха полностью или частично представляет собой полый герметичный каркас рефрижератора с теплоизолированными стенками со стороны атмосферы. In order to efficiently use the excess air coolant after the turbine for the needs of a car, for example a refrigerator, a combined ICE conditioner can be supplemented with a significant feature, namely, that the cavity in the heated medium of the air cooler is fully or partially a hollow sealed frame of the refrigerator with insulated walls with side of the atmosphere.

С целью использования располагаемого хладоресурса воздуха после турбины для увеличения степени охлаждения воздуха комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенными признаками, заключающимися в том, что входные патрубки компрессора и турбины, а также выходной патрубок компрессора подсоединены к полостям по охлаждаемой среде холодильника, расположенных в нем в любых комбинациях и количестве как параллельно, так и последовательно в любой очередности в зависимости от требуемых характеристик охлаждения заряда. In order to use the available air cooling resource after the turbine to increase the degree of air cooling, the combined ICE-conditioner can be supplemented with essential features, namely, that the compressor inlet and turbine inlets, as well as the compressor outlet, are connected to the cavities through the refrigerated medium of the refrigerator located in it in any combination and quantity, both in parallel and sequentially in any order, depending on the required characteristics of charge cooling.

С целью использования бросовой энергии выхлопных газов ДВС и для обеспечения кондиционирования воздуха для нужд, например, пассажиров автомобиля, эксплуатируемого в условиях сухого климата (Средняя Азия), когда нет необходимости удалять влагу из кондиционируемого воздуха, комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенными признаками, заключающимися в том, что он имеет дополнительный эжектор, входной патрубок которого высокого давления через кран-регулятор расхода и параллельный ему кран и теплообменник, установленный в выхлопном патрубке ДВС, соединен с входным патрубком ДВС, входной патрубок низкого давления эжектора через дополнительную полость по охлаждаемой среде охладителя сообщен через фильтр с атмосферой, а выходной соединен с коллектором подачи воздуха в пассажирский салон автомобиля, обеспечивая кондиционирование воздуха в нем. In order to use the exhaust energy of the internal combustion engine exhaust gases and to provide air conditioning for the needs of, for example, passengers of a car operating in a dry climate (Central Asia), when there is no need to remove moisture from the conditioned air, the combined internal combustion engine air conditioner can be supplemented with essential features, consisting in the fact that it has an additional ejector, the inlet pipe of which is high pressure through a flow control valve and a parallel valve and heat exchanger installed in the exhaust pipe of the internal combustion engine, connected to the inlet pipe of the internal combustion engine, the inlet pipe of the low pressure of the ejector through the additional cavity through the cooled medium of the cooler is communicated through the filter with the atmosphere, and the output pipe is connected to the manifold for supplying air to the passenger compartment of the car, providing air conditioning in it.

Модификация комбинированного ДВС-кондиционера применительно к эксплуатации автомобиля в тех же условиях жаркого и сухого климата может быть дополнена признаками, заключащимися в том, что на валу компрессора и турбины установлен детандер, входной патрубок которого подсоединен к магистрали от охладителя до входного патрубка ДВС и через регулировочный кран к выходу компрессора, а выходной патрубок к коллектору подачи воздуха в пассажирский салон автомобиля, обеспечивая кондиционирование воздуха в нем. The modification of the combined ICE-air conditioner as applied to the operation of the car in the same conditions of hot and dry climate can be supplemented by the signs that an expander is installed on the compressor and turbine shaft, the inlet pipe of which is connected to the main line from the cooler to the inlet pipe of the ICE and through the adjustment the crane to the compressor outlet, and the outlet to the air supply manifold in the passenger compartment of the car, providing air conditioning in it.

Для случая эксплуатации автомобиля в условиях жаркого и влажного климата (Сочи, Тбилиси), когда помимо охлаждения воздуха требуется удалить часть влаги из воздуха, чтобы влажность кондиционированного воздуха не превышала 40. 70% комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенными признаками, заключающимися в том, что в магистрали от детандера до коллектора подачи воздуха в салон автомобиля последовательно установлены влагоуловитель-отстойник конденсата воды со сливным краном для нужд потребителя и подогреватель кондиционируемого воздуха, установленный в выхлопном патрубке ДВС, параллельно которому проложена магистраль с краном-регулятором расхода воздуха. For the case of operating the car in a hot and humid climate (Sochi, Tbilisi), when in addition to cooling the air, it is necessary to remove part of the moisture from the air so that the humidity of the conditioned air does not exceed 40. A 70% combined internal combustion engine air conditioner can be supplemented with essential features, namely that in the line from the expander to the collector for supplying air to the car interior, a water condensate trap with a drain valve for the consumer's needs and an air conditioning heater are installed in series air, installed in the exhaust pipe of the internal combustion engine, parallel to which a highway with an air flow control valve is laid.

С целью снижения веса охладителя воздуха за счет увеличения коэффициента теплопередачи при обеспечении с обеих сторон стенки охладителя воздуха соответственно процессов испарения и конденсации влаги комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенными признаками, заключающимися в том, что в магистрали слива воды из влагоуловителя-отстойника конденсата воды установлен насос, к выходу которого подсоединены водяные форсунки, установленные в воздушных магистралях на входе в турбину, и охладитель воздуха по охлаждаемой среде. In order to reduce the weight of the air cooler by increasing the heat transfer coefficient while ensuring both processes of evaporation and condensation of moisture on both sides of the wall of the air cooler, the combined internal combustion engine air conditioner can be supplemented with essential features, namely, that water condensate in the water drainage trap from the condensate trap a pump is installed, the output of which is connected to water nozzles installed in the air lines at the turbine inlet, and an air cooler for the cooled medium de.

С целью использования бросовой энергии выхлопных газов ДВС и для обеспечения работы холодильника и подогревателя комбинированный ДВС-кондиционер может быть дополнен существенными признаками, заключающимися в том, что магистрали за влагоуловителем-отстойником конденсата воды и подогревателем кондиционируемого воздуха через краны соединены с атмосферой или салоном автомобиля через теплоизолированные шкафы, представляющие собой соответственно холодильник и подогреватель, например, продуктов питания. In order to use the exhaust energy of the internal combustion engine exhaust gases and to ensure the operation of the refrigerator and the heater, the combined internal combustion engine air conditioner can be supplemented with essential features consisting in the fact that the lines behind the condensate water trap and air conditioning heater are connected via cranes to the atmosphere or the passenger compartment through insulated cabinets, which are respectively a refrigerator and a heater, for example, food.

На фиг. 1 изображен комбинированный ДВС-кондиционер с эжекторным турбокомпрессором и охладителем воздуха; на фиг.2 то же, ДВС с дополнительными подогревателем воздуха и эжекторным смесителем холодного и горячего воздуха для нужд кондиционирования; на фиг.3 то же, ДВС, но без эжекторного смесителя, с дополнительными детандером, влагоуловителем-отстойником конденсата воды и холодильным и нагревательным шкафами. In FIG. 1 shows a combined internal combustion engine air conditioner with an ejector turbocharger and an air cooler; figure 2 the same, ICE with an additional air heater and an ejector mixer of cold and hot air for air conditioning; Fig.3 is the same, ICE, but without an ejector mixer, with additional expander, a water condensate dehumidifier, sediment trap and refrigerating and heating cabinets.

Комбинированный ДВС-кондиционер содержит ДВС 1, выхлопной патрубок 2 которого представляет собой сопло эжектора 3. Входной патрубок 4 низкого давления сопла эжектора 3 сообщается с атмосферой последовательно через полость 5 по нагреваемой среде охладителя 6 воздуха, которая, в частности, частично или полностью представляет собой полый герметичный каркас рефрижератора 7, воздушную турбину 8 и полость по охлаждаемой среде змеевик 9 охладителя 6 воздуха. Турбина 8 механически связана с компрессором 10, вход которого через змеевик 9 соединяется с атмосферой, а выход через дополнительную полость по охлаждаемой среде змеевик 11 и воздушный фильтр 12 с входным патрубком 13 ДВС 1. The combined internal combustion engine air conditioner contains the internal combustion engine 1, the exhaust pipe 2 of which is an ejector nozzle 3. The low pressure inlet pipe 4 of the ejector nozzle 3 communicates with the atmosphere sequentially through the cavity 5 through the heated medium of the air cooler 6, which, in particular, is partially or fully a hollow sealed frame of the refrigerator 7, an air turbine 8 and a cavity in the cooled medium coil 9 of the air cooler 6. The turbine 8 is mechanically connected to the compressor 10, the inlet of which through the coil 9 is connected to the atmosphere, and the outlet through an additional cavity through the cooled medium, the coil 11 and the air filter 12 with the inlet pipe 13 of the engine 1.

Комбинированный ДВС-кондиционер (фиг.2) может быть снабжен расположенным в выхлопном патрубке 2 ДВС 1 подогревателем воздуха змеевиком 14, вход которого сообщается с выходом компрессора 10, а выход через кран-регулятор 15 расхода и воздушный 16 с входным патрубком высокого давления эжектора 17, вход низкого давления которого через змеевик 9 и воздушный фильтр 18 сообщается с атмосферой, а выход через коллектор 19 с салоном автомобиля. Выходные магистрали подогревателя 14 воздуха и змеевика 11 охладителя 6 воздуха связаны между собой через запорный кран-регулятор 20 расхода. The combined internal combustion engine air conditioner (Fig. 2) can be equipped with a coil 14 located in the exhaust pipe 2 of the internal combustion engine 1, the input of which is connected to the output of the compressor 10, and the output through the flow control valve 15 and air 16 with the high pressure inlet of the ejector 17 the low-pressure input of which through the coil 9 and the air filter 18 communicates with the atmosphere, and the output through the collector 19 with the passenger compartment. The output lines of the air heater 14 and the coil 11 of the air cooler 6 are interconnected via a shut-off valve-regulator 20 flow.

Комбинированный ДВС-кондиционер (фиг. 3) может быть снабжен сидящим на одном валу с компрессором 10 и турбиной 8 детандером 21, вход которого сообщен с выходом змеевика 9, а выход с входом подогревателя 14 воздуха через влагоуловитель-отстойник 22 конденсата воды. Последний оборудован сливным краном 23 и откачивающим водяным насосом 24, к выходу которого подключены водяные форсунки 25, установленные в магистралях на входе в воздушную систему 8 и на входе в змеевик 9. Комбинированный ДВС-кондиционер может быть оборудован теплоизолированными шкафами, представляющими собой холодильник 26 и подогреватель 27, выходы которых сообщены с атмосферой или салоном автомобиля, а входы с магистралями соответственно на входе и выходе подогревателя 14 воздуха через краны-регуляторы 28 расхода воздуха. The combined internal combustion engine air conditioner (Fig. 3) can be equipped with an expander 21 sitting on the same shaft as the compressor 10 and turbine 8, the input of which is connected to the output of the coil 9, and the output with the input of the air heater 14 through a condensate dehumidifier-trap 22. The latter is equipped with a drain valve 23 and a water pump 24, to the output of which water nozzles 25 are installed, installed in the mains at the inlet to the air system 8 and at the inlet to the coil 9. The combined ICE-conditioner can be equipped with heat-insulated cabinets, which are a refrigerator 26 and a heater 27, the outputs of which are in communication with the atmosphere or the interior of the car, and the entrances to the mains at the inlet and outlet of the air heater 14, respectively, through the air flow control valves 28.

Комбинированный ДВС-кондиционер работает следующим образом. Выхлопные газы ДВС 1 через выхлопной патрубок 2, выполненный на конце в виде сопла эжектора 3, обеспечивают вакуумирование полостей 5 по нагреваемой среде охладителя 6 воздуха, выполненного в том числе и в виде полого, герметичного и теплоизолированного от атмосферы каркаса рефрижератора 7, перепад давления на стенках которого используется для привода воздушной турбины 8, воздух на которую поступает из атмосферы, в частном случае, проходя и через полость по охлаждаемой среде змеевику 9 охладителя 6 воздуха. Охладившись в турбине за счет преобразования тепловой энергии в механическую, воздух обеспечивает в змеевике 11 охлаждение свежего заряда воздуха для ДВС 1 (поступающего из компрессора 10, который использует механическую энергию воздушной турбины 8), стенок рефрижератора 7 и в частном случае в змеевике 9 воздуха, поступающего из атмосферы на вход турбины 8. Охлажденный в охладителе 6 и сжатый в компрессоре 10 воздух поступает во впускной воздушный патрубок 13 ДВС 1, обеспечивая повышение мощности и экономичности ДВС, в том числе и с внешним смесеобразованием при бесдетонационном горении топлива, без каких-либо переделок самого ДВС, что позволяет таким образом дорабатывать ДВС на уже эксплуатируемых автомобилях (фиг.1). Combined ICE air conditioning operates as follows. The exhaust gases of the internal combustion engine 1 through the exhaust pipe 2, made at the end in the form of an ejector nozzle 3, ensure the evacuation of the cavities 5 by the heated medium of the air cooler 6, made in the form of a hollow, hermetic and heat-insulated frame of the refrigerator 7, the pressure drop to the walls of which are used to drive an air turbine 8, the air to which comes from the atmosphere, in a particular case, passing through the cavity through the cooled medium to the coil 9 of the air cooler 6. Having cooled in the turbine due to the conversion of thermal energy into mechanical energy, the air in the coil 11 provides cooling of the fresh air charge for the internal combustion engine 1 (coming from the compressor 10, which uses the mechanical energy of the air turbine 8), the walls of the refrigerator 7 and, in the particular case, in the air coil 9, coming from the atmosphere to the inlet of the turbine 8. The air cooled in the cooler 6 and compressed in the compressor 10 enters the inlet air pipe 13 of the internal combustion engine 1, providing an increase in the power and economy of the internal combustion engine, including with an external mixture rofessional besdetonatsionnom when burning fuel, without any alterations of the internal combustion engine, thus enabling modifying ICE on existing cars (1).

При желании использовать располагаемую мощность воздушной турбины и хладоемкость воздуха после нее для обеспечения и кондиционирования воздуха в самом автомобиле в условиях сухого и жаркого климата, часть воздуха после компрессора 10 подается в подогреватель 14 воздуха, а из него через воздушный фильтр 16 подводится к дополнительному эжектору 17, который, засасывая атмосферный воздух, через воздушный фильтр 18 и охладитель 6 воздуха подает его при заданных температуре и расходе через коллектор 19 на пассажиров, сидящих в салоне автомобиля. Регулирование параметров кондиционируемого воздуха осуществляется с помощью кранов-регуляторов 15 и 20 расхода, через которые обеспечивается смешение в любой заданной пропорции соответственно горячего и холодного воздуха (фиг.2). If you want to use the available power of the air turbine and the cooling capacity of the air after it to provide and condition the air in the car itself in a dry and hot climate, part of the air after the compressor 10 is supplied to the air heater 14, and from it through the air filter 16 is supplied to the additional ejector 17 , which, sucking in atmospheric air, through the air filter 18 and air cooler 6 delivers it at a given temperature and flow rate through the collector 19 to passengers sitting in the car. The regulation of the parameters of the air-conditioned air is carried out using the taps-regulators 15 and 20 of the flow rate, through which mixing in any given proportion, respectively, of hot and cold air is provided (figure 2).

Кондиционирование салона автомобиля в условиях сухого и жаркого климата может быть обеспечено и без эжектора 17 и фильтров 16 и 18, но для этого весь воздух, предназначенный для системы кондиционирования, должен быть отобран из компрессора 10 и после охлаждения в охладителе 6 подан на детандер 21, а из него в коллектор 19 (фиг.3). Такой вариант охлаждения и подачи кондиционированного воздуха в салон автомобиля интересен тем, что может быть обеспечено более глубокое охлаждение воздуха, интересное в том смысле, что может быть обеспечен холодом холодильник автомобиля, но самое главное он может обеспечить подготовку воздуха в соответствии со всеми требованиями к системе кондиционирования воздуха в условиях и сухого и влажного жаркого климата, причем без применения каких-либо химических веществ. Air conditioning in a car’s interior in dry and hot climates can be provided without an ejector 17 and filters 16 and 18, but for this, all air intended for the air conditioning system must be taken from compressor 10 and after cooling in cooler 6 it is fed to expander 21, and from it to the collector 19 (figure 3). This option of cooling and supplying air-conditioned air to the car interior is interesting in that it can provide deeper air cooling, interesting in the sense that the car refrigerator can be provided with cold, but most importantly, it can provide air preparation in accordance with all requirements of the system air conditioning in conditions of a dry and humid hot climate, and without the use of any chemicals.

Учитывая, что при охлаждении даже на 10оС влажного воздуха он становится насыщенным влагой, а в соответствии с требованиями к системе кондиционирования его влажность не должна превышать 40.70% выделение влаги из воздуха может быть обеспечено за счет предварительного более глубокого охлаждения в охладителе 6 воздуха и детандере 2 с выделением влаги из воздуха в виде тумана с последующим удалением его во влагоуловителе-отстойнике 22 конденсата воды, например, центробежного или смесительного (с водой) типа, после чего насыщенный воздух подогревается в нагревателе 14 воздуха, где его температуpа и влажность изменяются до величин в соответствии с требованиями к кондиционируемому воздуху, регулирование параметров которого обеспечивается степенью открывания крана 20 за счет подмешивания холодного воздуха к горячему воздуху после подогревателя 14 воздуха, до и после которого воздух может быть отобран через краны 28 соответственно в холодильный 26 и нагревательный 27 шкафы, предназначенные, например, для хранения прохладительных напитков и продуктов питания.Considering that during cooling even at 10 ° C humid air becomes saturated with moisture, and in accordance with system requirements conditioning its moisture content should not exceed 40.70% recovery of moisture from air can be achieved by pre more deep cooling in cooler 6 Air and expander 2 with the release of moisture from the air in the form of a fog, followed by its removal in a condensate dehumidifier 22, for example, a centrifugal or mixing (with water) type, after which saturated air is heated is placed in the air heater 14, where its temperature and humidity are changed to values in accordance with the requirements for air-conditioned air, the regulation of which is ensured by the degree of opening of the valve 20 by mixing cold air with hot air after the air heater 14, before and after which the air can be selected through taps 28 respectively in the refrigerator 26 and heating 27 cabinets, designed, for example, for storing soft drinks and food.

Необходимая в условиях влажного жаркого климата интенсификация процессов теплообмена в охладителе 6 воздуха с целью более глубокого охлаждения воздуха для удаления лишней влаги из кондиционируемого воздуха может быть обеспечена за счет того, что при включении насоса 24 вода, ранее выделенная из кондиционируемого воздуха, с помощью форсунок 25 распыливается в виде тумана в воздух, поступающий в охладитель 6 воздуха как в полость по охлаждаемой, так и подогреваемой среде, где процессы нагрева и охлаждения воздуха, сопровождаемые соответственно испарением и конденсацией влаги с обеих сторон стенок охладителя 6 воздуха, не менее чем на порядок увеличивают удельный коэффициент теплопередачи по сравнению с эксплуатацией этой системы в условиях сухого жаркого климата, когда выделения влаги не происходит, глубокого охлаждения не требуется и воздух с обеих сторон стенок охладителя 6 воздуха остается недосыщенным влагой. The necessary intensification of heat transfer processes in the air cooler 6 in humid hot climates with the aim of deeper cooling the air to remove excess moisture from the conditioned air can be ensured due to the fact that when the pump 24 is turned on, water previously extracted from the conditioned air using nozzles 25 it is sprayed in the form of a mist into the air entering the air cooler 6 both into the cavity through the cooled as well as the heated medium, where the processes of heating and cooling of air accompanied by the corresponding By evaporation and condensation of moisture on both sides of the walls of the air cooler 6, they increase the specific heat transfer coefficient by at least an order of magnitude compared to using this system in a dry hot climate, when moisture is not released, deep cooling is not required, and air on both sides of the walls air cooler 6 remains undersaturated with moisture.

Впрыск воды в воздух становится полезным и в том смысле, когда использование компрессора 10, воздушной турбины 8 и детандера 21 объемного типа, специальных масел для их смазки не требуется, так как их вполне может заменить распыленная в воздух вода, пусть даже и запасенная на борту автомобиля, эксплуатируемого в условиях сухого жаркого климата. The injection of water into the air becomes useful in the sense that when the use of a compressor 10, an air turbine 8 and a volume expander 21, special oils for their lubrication are not required, since they can be replaced by water sprayed into the air, even if stored on board a car operated in a hot, dry climate.

Проведенные расчеты показывают, что при заданном давлении 1,8 ата в выхлопном патрубке 2 ДВС1 в зависимости от выбранного коэффициента эжекции эжектора 3 в пределах 0,4.1,5 и температуры атмосферы +30оС при влажности 70% (Сочи) и 40оС при влажности 10% (Ашхабад) обеспечиваются следующие пределы изменения параметров при заданном понижении температуры кондиционируемого воздуха на 10оС, влажность кондиционируемого воздуха 17.60% температура воздуха после влагоуловителя 22.12оС, температура воздуха за воздушной турбиной 8.11,5оС, давление свежего заряда ДВС 1,24.1,4 ата, улавливание из воздуха до 50.70% влаги, перепад температур на стенках охладителя воздуха 10. 40оС при влажном и 20.47оС при сухом атмосферном воздухе (когда коэффициент теплопередачи уменьшается во много раз), расход кондиционируемого воздуха 25 кг/ч на каждого из пяти пассажиров легкового автомобиля, оснащенного ДВС мощностью 60 л.с.The calculations show that at a given pressure of 1.8 atm in the exhaust pipe 2 DVS1 depending on the coefficient ejecting ejector 3 within 0,4.1,5 atmosphere and temperature of 30 C at 70% RH (Sochi) and 40 C. at a humidity of 10% (Askabad) provided by the following limits of change of the parameters at a given lowering of the conditioned air temperature of 10 ° C, humidity 17.60% conditioned air temperature after the demister 22.12 C, the temperature of the air turbine 8.11,5 C., fresh charge pressure ICE 1,24.1,4 ata capture from the air to 50.70% moisture, the temperature drop on the walls of the air cooler 10. 40 C under humid and 20.47 ° C under dry atmospheric air (heat transfer coefficient decreases when many times), the flow of conditioned air 25 kg / h for each of the five passengers of a car equipped with an engine with a capacity of 60 hp

Можно утверждать, что широкое внедрение предлагаемой схемы комбинированного ДВС-кондиционера в народное хозяйство позволит получить многомиллионные прибыли как за счет повышения мощности и снижения удельного расхода топлива на ДВС, так и несравненно большей простоте и меньшей стоимости доработки, в том числе и эксплуатируемых ДВС, для придания им функций кондиционера и холодильника, которые к тому же в отличие от традиционных, например, фреоновых, экологически чисты и не потребляют никакой энергии, способствуя наоборот экономии топлива и материалов при изготовлении и эксплуатации ДВС, особенно с внешним смесеобразованием, где комбинированная схема практически не применяется из-за сложности традиционных систем охлаждения свежего заряда поршневой части ДВС. It can be argued that the widespread introduction of the proposed scheme of a combined ICE-air conditioner in the national economy will allow one to obtain multimillion-dollar profits both by increasing power and lowering specific fuel consumption on ICEs, and incomparably greater simplicity and lower cost of refinement, including those used by ICEs, for giving them the functions of an air conditioner and a refrigerator, which, in addition to traditional ones, for example, freon ones, are environmentally friendly and do not consume any energy, contributing, on the contrary, to fuel economy as well as materials in the manufacture and operation of internal combustion engines, especially with external mixture formation, where the combined circuit is practically not used due to the complexity of traditional cooling systems for the fresh charge of the piston of the internal combustion engine.

Claims (8)

1. КОМБИНИРОВАННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КОНДИЦИОНЕР, содержащий поршневой двигатель с выходным патрубком и турбину с входным и выходным патрубками, механически связанную с компрессором, входной патрубок которого соединен с атмосферой, а выходной подсоединен к входному патрубку ДВС через полость по охлаждаемой среде холодильника, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения поступающего в двигатель заряда при низких теплонапряженностях и напорах компрессора и турбины, он снабжен основным эжектором с трубопроводами высокого и низкого давления соответственно с входными и выходными патрубками, входной патрубок турбины сообщен с атмосферой, а выходной через полость по нагреваемой среде холодильника связан с входным патрубком трубопровода низкого давления эжектора, входной патрубок трубопровода высокого давления которого подсоединен к выходному патрубку ДВС, а выходной сообщается с атмосферой. 1. COMBINED INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONDITIONING, containing a piston engine with an outlet pipe and a turbine with inlet and outlet pipes, mechanically connected to the compressor, the inlet pipe of which is connected to the atmosphere, and the outlet pipe is connected to the inlet pipe of the ICE through the cavity through the cooled medium of the refrigerator, characterized that, in order to improve the cooling efficiency of the charge entering the engine at low heat stresses and pressures of the compressor and turbine, it is equipped with a main ejector with by means of high and low pressure, respectively, with the inlet and outlet nozzles, the turbine inlet pipe is connected to the atmosphere, and the outlet through the cavity through the heated medium of the refrigerator is connected to the inlet pipe of the low pressure ejector, the inlet pipe of the high pressure pipe of which is connected to the output pipe of the internal combustion engine, and the outlet communicates with the atmosphere. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что полость по нагреваемой среде охладителя воздуха выполнена в виде полого герметичного каркаса рефрижератора с теплоизолированными стенками со стороны атмосферы. 2. The engine according to claim 1, characterized in that the cavity in the heated medium of the air cooler is made in the form of a hollow sealed frame of the refrigerator with insulated walls from the side of the atmosphere. 3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что входные патрубки компрессора и турбины, а также выходной патрубок компрессора подсоединены к полостям по охлаждаемой среде холодильника. 3. The engine according to claim 1, characterized in that the inlet pipes of the compressor and turbine, as well as the outlet pipe of the compressor are connected to the cavities through the refrigerated medium of the refrigerator. 4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен краном-регулятором расхода, запорным органом, установленным параллельно крану-регулятору расхода, теплообменником, установленным в выходном патрубке поршневого двигателя, дополнительной полостью по охлаждаемой среде, подключенной к охладителю, фильтром, коллектором подачи воздуха в пассажирский салон и дополнительным эжектором с трубопроводами высокого и низкого давления соответственно с входными и выходными патрубками, причем входной патрубок трубопровода высокого давления дополнительного эжектора через кран-регулятор, запорный орган и теплообменник соединен соответственно с входным патрубком поршневого двигателя и выходным патрубком компрессора, входной патрубок трубопровода низкого давления дополнительного эжектора через дополнительную полость по охлаждаемой среде охладителя и фильтр сообщен с атмосферой, а выходной патрубок основного эжектора соединен с коллектором подачи воздуха в пассажирский салон. 4. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a flow control valve, a shut-off element installed parallel to the flow control valve, a heat exchanger installed in the outlet pipe of the piston engine, an additional cavity in the cooled medium connected to the cooler, a filter, a manifold for supplying air to the passenger compartment and an additional ejector with high and low pressure pipelines, respectively, with inlet and outlet pipes, and the inlet pipe of the high pressure pipe the ejector through the regulator valve, the shut-off element and the heat exchanger is connected respectively to the inlet pipe of the piston engine and the outlet pipe of the compressor, the inlet pipe of the low pressure pipe of the additional ejector is connected to the atmosphere through the additional cavity through the cooled medium and the filter, and the outlet pipe of the main ejector is connected to manifold air supply to the passenger compartment. 5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он содержит первую магистраль, расположенную между охладителем и входным патрубком поршневого двигателя, и детандер с входным и выходным патрубками, причем на валу компрессора и турбины установлен детандер, входной патрубок которого подключен к первой магистрали и через регулировочный кран к выходному патрубку компрессора, а выходной патрубок к коллектору подачи воздуха в пассажирский салон. 5. The engine according to claim 1, characterized in that it contains a first line located between the cooler and the inlet pipe of the piston engine, and an expander with inlet and outlet pipes, and an expander is installed on the compressor and turbine shaft, the inlet pipe of which is connected to the first line and through the control valve to the compressor outlet pipe, and the outlet pipe to the air supply manifold to the passenger compartment. 6. Двигатель по п. 5, отличающийся тем, что он снабжен второй магистралью, расположенной между детандером и коллектором подачи воздуха в пассажирский салон, влагоуловителем-отстойником конденсата воды со сливным краном и трубопроводом, подогревателем кондиционируемого воздуха, установленным в выходном патрубке поршневого двигателя, и третьей магистралью с краном-регулятором расхода воздуха, размещенной параллельно подогревателю, причем во второй магистрали расположены последовательно влагоуловитель-отстойник конденсата воды и подогреватель кондиционируемого воздуха. 6. The engine according to claim 5, characterized in that it is equipped with a second highway located between the expander and the collector for supplying air to the passenger compartment, a water condensate trap with a drain valve and a pipe, an air-conditioning heater installed in the outlet pipe of the piston engine, and a third line with a tap-regulator for air flow, placed parallel to the heater, and in the second line there are sequentially a dehumidifier-settler of water condensate and preheated evatel conditioned air. 7. Двигатель по п.6, отличающийся тем, что он содержит насос, установленный в сливной магистрали влагоуловителя-отстойника, и водяные форсунки, расположенные во входном патрубке турбины, и охладителя воздуха. 7. The engine according to claim 6, characterized in that it comprises a pump installed in the drain line of the dehumidifier-settler, and water nozzles located in the turbine inlet pipe and an air cooler. 8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что он снабжен теплоизолированными шкафами в виде холодильника и подогревателя соответственно и трубопроводом с кранами, размещенным за влагоуловителем-отстойником и подогревателем, причем трубопровод с кранами соединен с атмосферой или пассажирским салоном. 8. The engine according to claim 7, characterized in that it is equipped with heat-insulated cabinets in the form of a refrigerator and a heater, respectively, and a pipeline with taps located behind the dehumidifier, sedimentation tank and heater, and the pipeline with taps is connected to the atmosphere or the passenger compartment.
RU92006858A 1992-11-17 1992-11-17 Combination internal combustion engine-air conditioner RU2033341C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92006858A RU2033341C1 (en) 1992-11-17 1992-11-17 Combination internal combustion engine-air conditioner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92006858A RU2033341C1 (en) 1992-11-17 1992-11-17 Combination internal combustion engine-air conditioner

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2033341C1 true RU2033341C1 (en) 1995-04-20
RU92006858A RU92006858A (en) 1995-09-27

Family

ID=20132206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92006858A RU2033341C1 (en) 1992-11-17 1992-11-17 Combination internal combustion engine-air conditioner

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2033341C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Орлин А.С. и др. Теория поршневых и комбинированных двигателей. М.: Машиностроение, 1971, с.86. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7721543B2 (en) System and method for cooling a combustion gas charge
CA2127772C (en) Indirect contact chiller air-precooler method and apparatus
US2548508A (en) Thermal system
US3141293A (en) Method and apparatus for refrigerating combustion air for internal combustion engines
Yue et al. Thermal and economic analysis of an energy system of an ORC coupled with vehicle air conditioning
CN1776327A (en) Compressor and exhaust residue heat mixed driven Automobile air conditioning-refrigerating system
CN206648347U (en) A kind of two-stage superposition type absorption/compression composite refrigeration cycle system
CN108662808A (en) A kind of two-stage superposition type absorption/compression composite refrigeration cycle system with engine waste heat and power link driving
CN102330573A (en) Pressure gas turbine booster system
Horuz Vapor absorption refrigeration in road transport vehicles
CN203603990U (en) Cold energy liquid air engine system
CN203626949U (en) Air inlet pipeline cooling system of engine
CA2107300A1 (en) Method and apparatus for compressing a gaseous medium
Horuz An alternative road transport refrigeration
GB2435902A (en) Air-cycle refrigerated boosted intercooling of i.c. engines
CN105352213A (en) Steam and air cascade refrigerating system
CN101078369A (en) Wet compression-regenerative cycle combustion turbine
CN102072585B (en) Refrigerating cycle system driven by liquid nitrogen engine with exhaust residual heat of diesel engine as heat source
US2562748A (en) Heat pump
CN104632462A (en) Novel vehicle power/cold and heat energy supply system and working method thereof
RU2033341C1 (en) Combination internal combustion engine-air conditioner
CN103527274A (en) Cold energy liquid air (liquid nitrogen) engine system
CN206953941U (en) A kind of CO2 air conditioning for automobiles of waste heat driving absorption refrigeration auxiliary supercooling
CN213984106U (en) Carbon dioxide refrigeration air-conditioning system
CN201903220U (en) Refrigerating circulation system driven by liquid nitrogen engine