RU2126895C1 - Internal combustion engine and method of its operation - Google Patents
Internal combustion engine and method of its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126895C1 RU2126895C1 RU97121617/06A RU97121617A RU2126895C1 RU 2126895 C1 RU2126895 C1 RU 2126895C1 RU 97121617/06 A RU97121617/06 A RU 97121617/06A RU 97121617 A RU97121617 A RU 97121617A RU 2126895 C1 RU2126895 C1 RU 2126895C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- heat
- heat exchanger
- heat transfer
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F02G3/00—Combustion-product positive-displacement engine plants
- F02G3/02—Combustion-product positive-displacement engine plants with reciprocating-piston engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, в которых процессы сжатия и расширения протекают в разных цилиндрах. The invention relates to the field of engine building and can be used in internal combustion engines in which compression and expansion processes occur in different cylinders.
Из уровня техники известны способы работы двигателя внутреннего сгорания, в которых производят сжатие воздуха в компрессорном цилиндре, сжигание рабочей смеси в камере сгорания и расширение продуктов сгорания в расширительных цилиндрах (см. патент СССР N 2275, кл. P 02 B 45/06, 1922 г.; Авт. св. СССР N 1288328, кл. F 02, G 3/00, 1987 г.). Основным недостатком известных способов является невысокий коэффициент полезного действия (КПД), что обусловлено значительными тепловыми потерями. The prior art methods of operating an internal combustion engine in which air is compressed in the compressor cylinder, the combustion of the working mixture in the combustion chamber and the expansion of the combustion products in the expansion cylinders (see USSR patent N 2275, class P 02 B 45/06, 1922 Mr. Avt. St. USSR N 1288328, class F 02, G 3/00, 1987). The main disadvantage of the known methods is the low coefficient of performance (COP), which is due to significant heat loss.
Наиболее близким к заявленному способу работы двигателя внутреннего сгорания является способ, включающий сжатие воздуха в компрессорном цилиндре, перепуск его в камеру сгорания и сжигание в ней топлива, расширение продуктов сгорания в расширительном цилиндре и выпуск отработанных газов с охлаждением в рекуперативном теплообменнике с регенерацией тепла (см. Авт. св. СССР N 1420218. кл. F 02 G 3/02, 1988 г. ). Использование тепла отходящих (отработанных) газов для подогрева воздуха повышает КПД рабочего цикла двигателя, однако недостатки в организации процесса сжигания топлива не позволяют в полной мере реализовать преимущества выносной камеры сгорания. Closest to the claimed method of operation of an internal combustion engine is a method comprising compressing air in a compressor cylinder, transferring it to a combustion chamber and burning fuel in it, expanding the combustion products in the expansion cylinder and exhausting the exhaust gases with cooling in a regenerative heat exchanger with heat recovery (see Auth. St. USSR N 1420218.cl. F 02 G 3/02, 1988). Using the heat of the exhaust (exhaust) gases to heat the air increases the efficiency of the engine’s duty cycle, however, the drawbacks in organizing the fuel combustion process do not allow to fully realize the advantages of the external combustion chamber.
Известен также двигатель внутреннего сгорания, содержащий по меньшей мере один компрессорный и один расширительный цилиндры, выносную камеру сгорания, связанную посредством газораспределительного устройства с компрессорным и расширительным цилиндрами, и рекуперативный теплообменник с теплопередающим и тепловоспринимающим контурами (см. Авт. св. СССР N 1420218, кл. F 02 G 5/02, 1988 г.). При этом вход рекуперативного теплообменника по теплопередающему газовому тракту соединен с выпускным каналом отработавших газов расширительного цилиндра, а тепловоспринимающий контур служит для подогрева воздуха, поступающего из атмосферы в компрессорный цилиндр, что обеспечивает регенерацию тепла отработавших выхлопных газов, но конструктивная сложность системы переключения режимов работы рекуперативного теплообменника и наличие регенератора, установленного в камере сгорания, снижают надежность и эффективность работы двигателя. Also known is an internal combustion engine comprising at least one compressor and one expansion cylinder, a remote combustion chamber connected by means of a gas distribution device to compressor and expansion cylinders, and a regenerative heat exchanger with heat transfer and heat transfer loops (see Aut. St. USSR N 1420218, C. F 02 G 5/02, 1988). In this case, the input of the recuperative heat exchanger through the heat-transfer gas path is connected to the exhaust channel of the exhaust gases of the expansion cylinder, and the heat-receiving circuit serves to heat the air coming from the atmosphere into the compressor cylinder, which ensures heat recovery of the exhaust exhaust gases, but the structural complexity of the system for switching the regenerative heat exchanger operating modes and the presence of a regenerator installed in the combustion chamber reduces the reliability and efficiency of the engine la.
Изобретение направлено на повышение КПД и надежности работы двигателя внутреннего сгорания, характеризующимся разделением процессов сжатия и расширения по разным цилиндрам. The invention is aimed at increasing the efficiency and reliability of the internal combustion engine, characterized by the separation of compression and expansion processes on different cylinders.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе работы двигателя внутреннего сгорания, включающем сжатие воздуха в компрессорном цилиндре, перепуск его в камеру сгорания, сжигание в ней топлива, расширение продуктов сгорания в расширительном цилиндре и выпуск отработавших газов с охлаждением в рекуперативном теплообменнике и регенерацией тепла, согласно изобретению, в камеру сгорания дополнительно вводят водяной пар и осуществляют закрутку рабочей смеси путем тангенциальной подачи воздуха, при этом водяной пар получают за счет использования тепла камеры сгорания при испарении воды, которую отделяют от охлажденных в теплопередающем газовом тракте рекуперативного теплообменника отработавших газов, фильтруют и подогревают перед испарением в водяном тепловоспринимающем тракте рекуперативного теплообменника при регенерации тепла отработавших газов. The solution to this problem is provided by the fact that in the method of operation of the internal combustion engine, which includes compressing air in the compressor cylinder, transferring it to the combustion chamber, burning fuel in it, expanding the combustion products in the expansion cylinder and exhaust exhaust gas with cooling in a regenerative heat exchanger and heat recovery , according to the invention, water vapor is additionally introduced into the combustion chamber and the working mixture is twisted by tangential air supply, while water vapor is obtained by using the heat of the combustion chamber when the evaporation of water, which is separated from the cooled heat transfer gas path in the recuperative heat exchanger of the exhaust gases, preheated and filtered before evaporation in the water heat-path regenerative heat exchanger with heat recovery of exhaust gases.
Кроме того, в двигателе внутреннего сгорания, содержащем по меньшей мере один компрессорный цилиндр, выносную камеру сгорания, расширительные цилиндры, которые сообщены между собой посредством газораспределительного устройства, и рекуперативный теплообменник с теплопередающим и тепловоспринимающим контурами, вход которого по теплопередающему газовому тракту соединен с выпускные каналом отработавших газов расширительных цилиндров, согласно изобретению, газораспределительное устройство выполнено в виде цилиндрического роторного золотника, внутри которого соосно расположена выносная камера сгорания, дополнительно снабженная испарителем с паровыми соплами, при этом выход теплопередающего газового тракта рекуперативного теплообменника подключен к водяному тепловоспринимающему контуру, состоящему из последовательно включенных сепаратора выхлопных газов, конденсатосборника, фильтра, водяного насоса и водяного тепловоспринимающего тракта рекуперативного теплообменника, выход которого соединен с входом испарителя камеры сгорания. In addition, in an internal combustion engine containing at least one compressor cylinder, an external combustion chamber, expansion cylinders that are interconnected by means of a gas distribution device, and a recuperative heat exchanger with heat transfer and heat transfer circuits, the input of which is connected through the heat transfer gas path to the exhaust duct exhaust gas expansion cylinders, according to the invention, the gas distribution device is made in the form of a cylindrical rotary an oiler, inside of which a remote combustion chamber is coaxially located, additionally equipped with an evaporator with steam nozzles, while the output of the heat transfer gas path of the regenerative heat exchanger is connected to a water heat transfer circuit consisting of exhaust gas separator, condensate collector, filter, water pump and water heat transfer heat recovery path a heat exchanger, the output of which is connected to the input of the evaporator of the combustion chamber.
Предложенная организация процесса непрерывного горения рабочей смеси в многотопливной выносной камере сгорания с дополнительным введением водяного пара и закруткой рабочей смеси обеспечивает более полное сжигание любого вида топлива (газообразного, дизельного или бензинов), что при наличии регенерации тепла способствует повышению КПД рабочего цикла, а очистка выхлопных газов при сепарации из них воды, циркулирующей по тепловоспринимающему контуру, обеспечивает экологическую чистоту двигателя. Кроме того, конструктивное выполнение газораспределительного устройства в виде цилиндрического роторного золотника, совмещенного с выносной камерой сгорания, снабженной испарительной рубашкой, снижает тепловую напряженность и повышает надежность работы двигателя. The proposed organization of the continuous combustion of the working mixture in a multi-fuel external combustion chamber with the additional introduction of water vapor and swirling the working mixture provides a more complete combustion of any type of fuel (gaseous, diesel or gasoline), which, in the presence of heat recovery, increases the efficiency of the working cycle, and the cleaning of exhaust gases during the separation of water from them, circulating along the heat-absorbing circuit, ensures environmental cleanliness of the engine. In addition, the design of the gas distribution device in the form of a cylindrical rotary valve, combined with an external combustion chamber equipped with an evaporation jacket, reduces thermal stress and increases the reliability of the engine.
На чертеже представлен общий вид двигателя внутреннего сгорания. The drawing shows a General view of an internal combustion engine.
Двигатель внутреннего сгорания содержит компрессорный цилиндр 1, расширительные цилиндры 2, камеру 3 сгорания, соосно расположенную внутри цилиндрического роторного газораспределительного золотника 4 с каналами 5 и 6 для впуска и выпуска воздуха и каналами 7 и 8 соответственно для впуска продуктов сгорания и выпуска отработавших газов, рекуперативный теплообменник 9, имеющий теплопередающий газовый тракт 10, вход которого сообщен с каналом 8 выпуска отработавших газов, а выход подключен к входному патрубку 11 сепаратора 12 выхлопных газов с образованием теплопередающего контура, и водяной тепловоспринимающий тракт 13, вход которого через водяной насос 14 и фильтр 15 сообщен с конденсатосборником 16 сепаратора 12, а выход подключен с образованием тепловоспринимающего контура к испарителю 17 камеры 3 сгорания, выполненному в виде пароводяной рубашки с паровыми соплами 18. Подвод воздуха производят через впускной патрубок 19, сообщенный с каналом 5 газораспределительного золотника 4, а выброс выхлопных газов в атмосферу осуществляет через выхлопной патрубок 20 сепаратора 12, который выполнен со скрубберной насадкой 21 и имеет контур 22 орошения. Топливо поступает в камеру сгорания по топливопроводу 23 и распыляется форсункой 24, а воздух подается через тангенциальный патрубок 25, сообщенный с каналом 6 газораспределительного золотника 4. The internal combustion engine comprises a compressor cylinder 1, expansion cylinders 2, a combustion chamber 3 coaxially located inside a cylindrical rotary gas distribution valve 4 with channels 5 and 6 for air inlet and outlet and channels 7 and 8, respectively, for inlet of combustion products and exhaust gas recovery a heat exchanger 9 having a heat transfer gas path 10, the input of which is in communication with the exhaust gas channel 8, and the output is connected to the inlet pipe 11 of the exhaust gas separator 12 with the development of a heat transfer circuit, and a water heat transfer path 13, the input of which through a water pump 14 and a filter 15 is connected to the condensate collector 16 of the separator 12, and the output is connected with the formation of a heat transfer path to the evaporator 17 of the combustion chamber 3, made in the form of a steam-water jacket with steam nozzles 18. The air supply is made through the inlet pipe 19, in communication with the channel 5 of the gas distribution valve 4, and the exhaust gas is discharged into the atmosphere through the exhaust pipe 20 of the separator 12, which ying scrubber nozzle 21 and has a reflux loop 22. The fuel enters the combustion chamber through the fuel line 23 and is sprayed by the nozzle 24, and the air is supplied through the tangential pipe 25, in communication with the channel 6 of the gas distribution valve 4.
Двигатель при реализации заявленного способа работает следующим образом. The engine when implementing the inventive method works as follows.
Сжатый в компрессорном цилиндре 1 воздух через выпускной канал 6 газораспределительного золотника 4 по патрубку 26 тангенциально поступает в выносную камеру 3 сгорания, закручивая поток рабочей смеси, образованной при перемешивании топлива, распыляемого форсункой 24, с воздухом и водяным паром, вводимым через паровые сопла 18 из испарителя 17. Образующиеся в результате непрерывного горения рабочей смеси газообразные продукты сгорания через впускной канал 7 посредством газораспределительного золотника 4, обеспечивающего заданную последовательность чередования тактов (процессов) расширения, равномерно распределяются по расширительным цилиндрам 2, где совершают полезную работу. Отработавшие газы, содержащие водяной пар, через выпускной канал 8 посредством газораспределительного золотника 4 перепускают в теплопередающий контур, где, проходя через теплопередающий газовый тракт 10 рекуперативного теплообменника 9, они охлаждаются ниже точки росы водяного пара и затем в виде парогазовой смеси, содержащей капли конденсата, поступают через входной патрубок 11 в сепаратор 12, включенный в тепловоспринимающий контур. Отсепарированные и очищенные в скрубберной насадке 21 от твердых частиц - продуктов неполного сгорания выхлопные газы через выхлопной патрубок 20 выбрасываются в атмосферу, а отделенная капельная вода стекает в конденсатосборник 16, откуда воду через фильтр 13 с помощью водяного насоса 14 направляют на вход водяного тепловоспринимающего тракта 13 рекуперативного теплообменника 9, в котором она подогревается в процессе регенерации тепла отработавшими газами, и затем возвращают в испаритель 17, где вода за счет тепла, выделяющегося в камере 5 сгорания, превращается в пар, который через паровые сопла 18 снова подают в камеру 3 сгорания. Compressed air in the compressor cylinder 1 through the exhaust channel 6 of the gas distribution valve 4 through the nozzle 26 tangentially enters the external combustion chamber 3, swirling the flow of the working mixture generated by mixing the fuel sprayed by the nozzle 24, with air and water vapor introduced through steam nozzles 18 from evaporator 17. Gaseous products of combustion resulting from the continuous combustion of the working mixture through the inlet channel 7 by means of a gas distribution valve 4, providing a predetermined sequence The alternation of cycles (processes) of expansion are evenly distributed over the expansion cylinders 2, where they perform useful work. The exhaust gases containing water vapor are passed through an exhaust channel 8 through a gas distribution valve 4 to a heat transfer circuit, where, passing through a heat transfer gas path 10 of a regenerative heat exchanger 9, they are cooled below the dew point of water vapor and then in the form of a vapor-gas mixture containing condensate droplets, enter through the inlet pipe 11 into the separator 12, included in the heat transfer circuit. Separated and cleaned in the scrubber nozzle 21 of solid particles - products of incomplete combustion, the exhaust gases through the exhaust pipe 20 are released into the atmosphere, and the separated drip water flows into the condensate collector 16, from where the water through the filter 13 is sent via the water pump 14 to the inlet of the heat-absorbing water path 13 recuperative heat exchanger 9, in which it is heated in the process of heat recovery by exhaust gases, and then returned to the evaporator 17, where water is due to the heat released in the chamber 5 Rania is converted into steam, which steam through nozzle 18 again fed into the combustion chamber 3.
Claims (2)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121617/06A RU2126895C1 (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Internal combustion engine and method of its operation |
PCT/RU1998/000412 WO1999034099A1 (en) | 1997-12-29 | 1998-12-08 | Operation method for an internal combustion engine and internal combustion engine |
AU20793/99A AU2079399A (en) | 1997-12-29 | 1998-12-08 | Operation method for an internal combustion engine and internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121617/06A RU2126895C1 (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Internal combustion engine and method of its operation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2126895C1 true RU2126895C1 (en) | 1999-02-27 |
RU97121617A RU97121617A (en) | 1999-05-10 |
Family
ID=20200488
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97121617/06A RU2126895C1 (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Internal combustion engine and method of its operation |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2079399A (en) |
RU (1) | RU2126895C1 (en) |
WO (1) | WO1999034099A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548839C2 (en) * | 2009-07-24 | 2015-04-20 | ГЕТАС Гезельшафт фюр термодинамише Антрибссистеме мбХ | Axial piston engine and mode of operation of axial piston engine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
LU79616A1 (en) * | 1977-08-11 | 1978-11-03 | Cosdel Sa | COMBUSTION ENGINE AND LIQUID LEVEL REGULATOR DEVICE THAT CAN BE USED IN THIS ENGINE |
SU756060A1 (en) * | 1978-07-03 | 1980-08-15 | Omskoe Sp K Byuro N Proizv | Method of preparing air-fuel mixture for feeding engine |
LU86553A1 (en) * | 1986-08-13 | 1988-03-02 | Roger Volcher | PROCESS FOR REDUCING THE FUEL CONSUMPTION OF A HYDROCARBON COMBUSTION THERMAL MACHINE AND AIR POLLUTANTS AND DEVICE FOR CARRYING OUT SAID METHOD |
DE3924013C1 (en) * | 1989-07-20 | 1990-12-20 | Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De |
-
1997
- 1997-12-29 RU RU97121617/06A patent/RU2126895C1/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-12-08 WO PCT/RU1998/000412 patent/WO1999034099A1/en active Application Filing
- 1998-12-08 AU AU20793/99A patent/AU2079399A/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2548839C2 (en) * | 2009-07-24 | 2015-04-20 | ГЕТАС Гезельшафт фюр термодинамише Антрибссистеме мбХ | Axial piston engine and mode of operation of axial piston engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2079399A (en) | 1999-07-19 |
WO1999034099A1 (en) | 1999-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5617719A (en) | Vapor-air steam engine | |
RU2200850C2 (en) | Gas-and steam-turbine plant and method of its operation | |
US6178735B1 (en) | Combined cycle power plant | |
US7458217B2 (en) | System and method for utilization of waste heat from internal combustion engines | |
US20010029732A1 (en) | Process for the recovery of water from the flue gas of a combined cycle power station, and combined cycle power station for performing the process | |
US5165239A (en) | Water augmented indirectly-fired gas turbine systems and method | |
CN101720381A (en) | Arrangement with a steam turbine and a condenser | |
RU2062332C1 (en) | Combined-cycle plant | |
CN110273759A (en) | Realize the IGCC heat and power system and method for fume afterheat deep exploitation and inlet gas cooling | |
RU2273741C1 (en) | Gas-steam plant | |
RU2126895C1 (en) | Internal combustion engine and method of its operation | |
JP2001132555A (en) | Water separation device provided in egr device of engine | |
RU2230921C2 (en) | Method of operation and steam-gas plant of power station operating on combination fuel (solid and gaseous or liquid fuel) | |
US1948541A (en) | Heater system | |
JPH0131012B2 (en) | ||
JP4348032B2 (en) | Waste heat recovery boiler | |
CA2479985A1 (en) | Enhanced energy conversion system from a fluid heat stream | |
SU1663214A1 (en) | Gas-turbine plant | |
RU2055997C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine and internal combustion engine | |
RU2132962C1 (en) | Method and device for reducing emission of nitrogen oxides from gas-turbine plant | |
RU97121617A (en) | METHOD OF OPERATION OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
CA1112055A (en) | Heat recovering system for internal combustion engines | |
RU2176323C1 (en) | Method of operation of internal combustion engine and design of engine | |
RU2087724C1 (en) | Method for raising efficiency of steam-turbine plant | |
CN116753074A (en) | Allam power circulation system adopting vortex tube and operation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051230 |