RU2146014C1

RU2146014C1 - Heat engine; method of operation and design versions

Info

Publication number: RU2146014C1
Application number: RU96121022A
Authority: RU
Inventors: П.С. Владимиров
Original assignee: Владимиров Порфирий Сергеевич
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 2000-02-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering; road, water and air transport, stationary ground and space power plants. SUBSTANCE: invention provides description of operation and design versions of heat engine with recuperation of heat of exhaust gases in process of compression. Designs of four-stroke and two-stroke piston engines and Wankel (rotory-piston) engines are considered. Engines can be made with external heating and closed cycle, or with internal combustion when heater is made in form of combustion chamber with fuel nozzle, and surrounding atmosphere is used as cooler. Different versions of heat exchange devices (regenerators, recuperators, heaters) are considered. EFFECT: increased fuel economy, provision of functioning of heat exchange devices as catalyst converter and muffler. 9 cl, 20 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, конкретнее к двигателестроению и холодильной технике. The invention relates to the field of energy, and more particularly to engine building and refrigeration.

I. Роторный двигатель
Известен роторный двигатель [1] , в котором реализован способ работы, характеризующийся наполнением рабочего объема газом, последующим его сжатием, подогревом сжатого газа в теплообменнике-рекуператоре теплом выпускных газов, дополнительным подводом тепла в нагревателе, расширением газа, выпуском его из рабочего объема двигателя, предварительным охлаждением в рекуператоре и последующим отводом тепла в холодильнике.I. Rotary engine
Known rotary engine [1], which implements a method of operation, characterized by filling the working volume with gas, then compressing it, heating the compressed gas in the heat exchanger-recuperator with exhaust gas heat, additional supply of heat in the heater, gas expansion, discharging it from the engine’s working volume, preliminary cooling in the recuperator and the subsequent removal of heat in the refrigerator.

Известный способ обеспечивает возможность создания весьма экономичного двигателя, однако он не исчерпывает всех возможностей дальнейшего повышения эффективного КПД. Как известно, при неизменной максимальной температуре цикла термический КПД тепловой машины тем выше, чем ниже температура выпускных газов. В этом аспекте характеристика упомянутого способа не самая благоприятная, поскольку температура выпускных газов принципиально не может быть меньше температуры газа в конце процесса сжатия, которая значительна. The known method provides the possibility of creating a very economical engine, but it does not exhaust all the possibilities for further increasing the effective efficiency. As you know, at a constant maximum cycle temperature, the thermal efficiency of a heat engine is higher, the lower the temperature of the exhaust gases. In this aspect, the characteristic of the aforementioned method is not the most favorable, since the temperature of the exhaust gases in principle cannot be less than the gas temperature at the end of the compression process, which is significant.

Кроме того, после наполнения цилиндра зарядом нагретого газа высокого давления происходит его отсоединение от нагревателя и дальнейшее адиабатное расширение (без подогрева) до перепуска в рекуператор. Однако из цикла Карно следует, что более экономичен процесс расширения, приближенный к изотерме. In addition, after filling the cylinder with a charge of heated high-pressure gas, it is disconnected from the heater and further adiabatic expansion (without heating) until it is transferred to the recuperator. However, it follows from the Carnot cycle that the expansion process close to the isotherm is more economical.

Задачей предлагаемого способа является дальнейшее повышение термического КПД тепловой машины; она разрешается тем, что теплообмен в рекуператоре между выпускными газами и свежим зарядом начинается не в момент окончания сжатия, а непосредственно в процессе сжатия, что позволяет снизить температуру выпускных газов, увеличить средний показатель политропы сжатия и повысить таким образом термический КПД. В процессе расширения нагретого газа камера расширения соединена с нагревателем и рекуператором, поэтому процесс расширения происходит с дополнительным подогревом, т.е. приближен к изотерме и экономичнее. The objective of the proposed method is to further increase the thermal efficiency of the heat engine; it is allowed by the fact that the heat transfer in the recuperator between the exhaust gases and the fresh charge does not begin at the moment of compression, but directly in the compression process, which allows to reduce the temperature of the exhaust gases, increase the average rate of compression polytropes and thus increase thermal efficiency. In the process of expanding the heated gas, the expansion chamber is connected to the heater and the recuperator; therefore, the expansion process takes place with additional heating, i.e. close to isotherm and more economical.

II. Двигатель внешнего сгорания
Известен двигатель внешнего сгорания [2], содержащий цилиндры с поршнями, наполнительные и нагнетательные клапаны, соединенные магистралью высокого давления с рекуператором и нагревателем, впускные и выпускные окна в магистрали низкого давления, соединенные между собой через турбину-компрессор и холодильник.II. External combustion engine
A known external combustion engine [2], containing cylinders with pistons, filling and discharge valves, connected by a high pressure line to a recuperator and a heater, inlet and outlet windows to the low pressure line, interconnected through a turbine-compressor and a refrigerator.

В настоящей заявке рассмотрен подобный двигатель, экономичность и удельная мощность которого значительно повышены путем использования рассмотренного выше способа (подводом тепла в процессе сжатия), исполнением рекуператора в виде регенератора с чередующимися во времени потоками свежего заряда и выпускных газов, а также благодаря гибридному устройству двигателя, в котором нагреватель выполнен в виде камеры сгорания с топливной форсункой. In this application, a similar engine is considered, the efficiency and specific power of which is significantly increased by using the method discussed above (by applying heat during compression), by designing a recuperator in the form of a regenerator with alternating fresh charge and exhaust gas flows, and also thanks to the hybrid engine arrangement, in which the heater is made in the form of a combustion chamber with a fuel nozzle.

На фиг. 1 изображена конструкция двигателя в осевом разрезе; на фиг. 2 и 3 - варианты структуры теплообменных элементов регенератора; на фиг. 4, 6, 7, 8, 15 - варианты исполнения впускного клапана цилиндра и распределительного клапана; на фиг. 5 изображена индикаторная диаграмма рабочего цикла двигателя. In FIG. 1 shows an axial section of an engine structure; in FIG. 2 and 3 are structural variants of the heat exchange elements of the regenerator; in FIG. 4, 6, 7, 8, 15 - versions of the inlet valve of the cylinder and the control valve; in FIG. 5 is an indicator diagram of an engine duty cycle.

Двигатель содержит цилиндры 1 с поршнями 2, крышку 3 с впускным клапаном 4 и выпускным клапаном 5, камеру сгорания с теплоизоляцией 7 и топливной форсункой 8, соединенной трубопроводом 9 с системой топливоподачи. В крышке установлен регенератор 10 с "холодным" окном 11, соединенным в процессе сжатия через отверстие 12 с рабочим объемом 13 цилиндра, а в процессе выпуска - с выпускным каналом 14; "горячее" окно 15 регенератора посредством распределительного флажкового клапана 16 сообщено в процессе сжатия с камерой сгорания каналом 17, а в процессах сгорания и расширения - одновременно с камерой сгорания и с рабочей полостью цилиндра. Клапан 16 расположен напротив или рядом с впускным клапаном 4 таким образом, что он в процессе впуска обтекается и охлаждается потоком свежего заряда. Клапан 16 неподвижно в окружном направлении установлен на оси 18, которая выведена наружу и имеет привод известного типа, например, от кулачкового распределительного валика; управление клапаном 4 и 5 также предполагается традиционным. Вариант устройства на фиг. 4 характеризуется тем, что стержень впускного клапана 4a имеет сквозное осевое отверстие, в котором подвижно пропущен стержень тарельчатого распределительного клапана 16a, управляемого рычагом 19. The engine contains cylinders 1 with pistons 2, a cover 3 with an inlet valve 4 and an exhaust valve 5, a combustion chamber with thermal insulation 7 and a fuel nozzle 8 connected by a pipe 9 to the fuel supply system. A regenerator 10 is installed in the lid with a “cold” window 11 connected in the compression process through the hole 12 to the cylinder working volume 13, and during the release process, to the exhaust channel 14; The “hot” window 15 of the regenerator by means of the distribution flag valve 16 is communicated during compression with the combustion chamber by channel 17, and in the processes of combustion and expansion, simultaneously with the combustion chamber and with the working cavity of the cylinder. The valve 16 is located opposite or adjacent to the intake valve 4 so that it flows around the intake process and is cooled by a stream of fresh charge. The valve 16 is stationary in the circumferential direction mounted on an axis 18, which is brought out and has a drive of a known type, for example, from a cam distribution roller; control of valves 4 and 5 is also assumed to be traditional. The embodiment of the device of FIG. 4 is characterized in that the shaft of the intake valve 4a has a through axial hole in which the shaft of the poppet valve 16a controlled by the lever 19 is movably passed.

Регенератор представляет собой оболочку 20, заполненную проницаемой пористой структурой, например, керамикой, путанкой из жаропрочной проволоки и т. п. Представляется оптимальной структура, изображенная на фиг. 2 и 3, состоящая из продольных элементов 21 (основы) и поперечных элементов 22 (утка), она может быть изготовлена из слоев жаропрочной сетки (фиг. 2) или из керамических элементов, спеченных под давлением (фиг. 3). Поперечные потоку газа элементы 22 имеют относительно большое сечение обтекаемой овальной формы, например, в виде эллипса или двух сегментов, соединенных основаниями и имеющих отношение ширины к толщине порядка 5u (например, ширина 1 мм и толщина 0,2), выполнены из жаропрочного материала с высокой теплопроводностью и теплоемкостью. Продольные элементы могут иметь круглую или квадратную форму поперечного сечения; расстояния между ними примерно на порядок больше толщины, предпочтительно изготовление их из материала с низкой теплопроводностью для снижения потока тепла в продольном направлении. Суммарное проходное сечение каналов регенератора исполняется переменным в продольном направлении, оно увеличивается от холодного окна к горячему для поддержания оптимальной скорости газа в процессе теплообмена. Для реализации этого условия регенератор 10, имеющий на фиг. 1 плоскопараллельную конфигурацию, на виде в плане имеет форму, близкую к трапеции или сектору с большим основанием у горячего конца и с малым основанием у холодного. Вариант газораспределения двигателя, изображенный на фиг. 6, 7, характеризуется исполнением распределительного клапана в виде заслонки 23, неподвижно скрепленной со стержнем 24, снабженным пружиной 25 и приводным рычагом 26. В процессе сжатия заслонка перекрывает канал 27, проходное сечение которого больше сечения канала 17, т.е. ширина B>b, благодаря чему устраняется заброс высокотемпературных газов из камеры сгорания в регенератор. В крышке установлены, как в обычном двигателе, два впускных клапана 4. Компановка отличается минимальным пассивным (паразитным, мертвым) объемом рабочей полости цилиндра в ВМТ; недостаток ее - большая теплонапряженность заслонки 23. The regenerator is a shell 20 filled with a permeable porous structure, such as ceramics, a heat-resistant wire tangle, etc. The structure shown in FIG. 2 and 3, consisting of longitudinal elements 21 (warp) and transverse elements 22 (weft), it can be made of layers of heat-resistant mesh (Fig. 2) or of ceramic elements sintered under pressure (Fig. 3). The elements 22 transverse to the gas flow have a relatively large cross section of a streamlined oval shape, for example, in the form of an ellipse or two segments connected by bases and having a width to thickness ratio of the order of 5u (for example, a width of 1 mm and a thickness of 0.2), are made of heat-resistant material with high thermal conductivity and heat capacity. The longitudinal elements may have a round or square cross-sectional shape; the distance between them is about an order of magnitude greater than the thickness, it is preferable to make them from a material with low thermal conductivity to reduce the heat flux in the longitudinal direction. The total flow cross section of the channels of the regenerator is made variable in the longitudinal direction, it increases from a cold window to a hot one to maintain an optimal gas velocity during heat transfer. To realize this condition, the regenerator 10 having in FIG. 1, a plane-parallel configuration, in plan view, has a shape close to a trapezoid or sector with a large base at the hot end and with a small base at the cold end. The engine timing shown in FIG. 6, 7, it is characterized by the design of the control valve in the form of a shutter 23 fixedly attached to a shaft 24 provided with a spring 25 and a drive lever 26. During compression, the shutter closes the channel 27, the passage section of which is greater than the section of the channel 17, i.e. width B> b, which eliminates the injection of high-temperature gases from the combustion chamber into the regenerator. Two inlet valves 4 are installed in the cover, as in a conventional engine 4. The arrangement is characterized by the minimum passive (parasitic, dead) volume of the working cavity of the cylinder at the top dead center; its disadvantage is the large heat intensity of the valve 23.

Вариант на фиг. 8 содержит распределительный клапан в виде задвижки 28 со стержнем 29, рабочее движение которого под воздействием рычага 30 и пружины 31 направлено поперек потока газа из канала 27. В момент выпуска газа из камеры сгорания (начало процесса расширения) задвижка экранируется от воздействия газа крышкой, поэтому ее теплонапряженность минимальна по сравнению с другими вариантами. Задвижка 28 допускает исполнение или в виде плоскопараллельной пластины, или клиновидной формы с запорной поверхностью, расположенной под углом к оси стержня 29 и обеспечивающей более плотное перекрытие канала 27. The embodiment of FIG. 8 contains a control valve in the form of a valve 28 with a rod 29, the working movement of which, under the influence of a lever 30 and a spring 31, is directed across the gas flow from the channel 27. At the moment of gas discharge from the combustion chamber (the beginning of the expansion process), the valve is shielded from the action of gas by the cover, therefore its heat intensity is minimal compared to other options. The valve 28 can be executed either in the form of a plane-parallel plate, or wedge-shaped with a locking surface located at an angle to the axis of the rod 29 and providing a more dense overlap of the channel 27.

На фиг. 15 изображен вариант газораспределения вблизи холодного окна регенератора. Он содержит дополнительный клапан 76, поджатый пружиной 77, который открывается давлением газа в полости цилиндра в процессе сжатия и закрыт в процессах сгорания и расширения, препятствуя таким образом пропуску высокотемпературных газов через регенератор. Возможно исполнение дополнительного клапана 76 подобно клапану 16a (фиг. 4) с управлением от кулачкового вала. In FIG. 15 shows a variant of gas distribution near a cold window of a regenerator. It contains an additional valve 76, preloaded by a spring 77, which opens with gas pressure in the cylinder cavity during compression and is closed in the combustion and expansion processes, thus preventing the passage of high-temperature gases through the regenerator. It is possible to design an additional valve 76 similar to valve 16a (FIG. 4) controlled by a cam shaft.

Регенератор 10 может быть выполнен в виде пакета гофрированных пластин, уложенных в гнезде крышки и поджатых пластиной, например, посредством винтов. Пластины изготовлены из жаропрочного листа (фольги) толщиной порядка 0,1 мм с шагом гофр 1 мм. Смежные пластины имеют разное направление гофр, которые таким образом, пересекаются и образуют множество точек контакта, воспринимающих силы поджатия пластины и давления газов. Положительное свойство подобного исполнения регенератора - технологичность и ремонтопригодность, последнее обеспечено возможностью разборки теплообменной структуры и очистки ее элементов от нагара и других отложений. The regenerator 10 can be made in the form of a package of corrugated plates laid in the lid of the lid and pressed by the plate, for example, by means of screws. The plates are made of heat-resistant sheet (foil) about 0.1 mm thick with a corrugation pitch of 1 mm. Adjacent plates have a different direction of the corrugations, which thus intersect and form many contact points, perceiving the force of compression of the plate and gas pressure. A positive property of such a regenerator design is its manufacturability and maintainability, the latter is provided with the ability to disassemble the heat exchange structure and clean its elements from carbon deposits and other deposits.

При исполнении регенератора 10 в виде теплообменника-рекуператора с разделенными потоками теплоносителей действие клапана 16 идентично, а клапан 5 функционирует как обычный выпускной, отверстие 12 постоянно открыто. When the regenerator 10 is designed as a heat exchanger-recuperator with separated coolant flows, the action of the valve 16 is identical, and the valve 5 functions as a regular outlet, the opening 12 is constantly open.

Четырехконтактный двигатель действует следующим образом. При движении поршня вниз к НМТ открыт впускной клапан 4, через который происходит наполнение рабочего объема цилиндра холодным газом. Вблизи НМТ закрывается впускной клапан, клапаны 5, 16 остаются закрытыми, полость цилиндра 13 и камера сгорания 6 сообщены через отверстие 12, регенератор 10 и канал 17. Движение поршня к ВМТ сопровождается сжатием газа и вытеснением его через регенератор в камеру сгорания, газ в регенераторе дополнительно нагревается теплом выхлопных газов, причем показатель политропы сжатия значительно превосходит показатель адиабаты. В частности, при геометрической степени сжатия ε = 6 показатель политропы в процессе сжатия возрастает от 1,5 до 2,5, а температура в камере сгорания - от 340 до 2150 K. Вблизи ВМТ открывается клапан 16 и через форсунку 8 впрыскивается топливо. Поскольку температура в камере 6 в несколько раз превосходит температуру воспламенения топлива, происходят быстрое самовоспламенение образовавшейся горючей смеси и ее полное сгорание в условиях большого избытка воздуха. Давление в камере возрастает до P_z≈3,4 МПа, температура - до T_z≈2600 К, продукты сгорания при ходе поршня вниз через канал 17 поступают, минуя регенератор, непосредственно в полость цилиндра и расширяются, совершая полезную работу на валу двигателя. По окончании процесса расширения открывается выпускной клапан 5, закрывая отверстие 12, и через открытый клапан 16, регенератор 10, канал 14 осуществляется выпуск отработавших газов, температура которых после регенератора уменьшается в несколько раз. Регенератор, кроме теплообмена, может выполнять другие полезные функции. Его теплообменные поверхности могут быть покрыты катализаторами на основе платины, медно-никелевых сплавов и т.п. и обеспечивать нейтрализацию токсичных компонентов. Обладая значительным гидравлическим сопротивлением, регенератор исключает сверхзвуковые скорости истечения газов в фазе активного выпуска, являющиеся источником интенсивного шума, т.е. он является эффективным глушителем. Снижая температуру выпускных газов, регенератор не только повышает экономичность цикла, но и уменьшает тепловое загрязнение внешней среды.Four-pin motor operates as follows. When the piston moves down to the BDC, the inlet valve 4 is opened, through which the working volume of the cylinder is filled with cold gas. Near the BDC, the inlet valve closes, the valves 5, 16 remain closed, the cylinder cavity 13 and the combustion chamber 6 are communicated through the hole 12, the regenerator 10 and the channel 17. The piston moves to the TDC and the gas is compressed and forced through the regenerator into the combustion chamber, the gas in the regenerator additionally heated by the heat of exhaust gases, and the indicator of the polytropic compression significantly exceeds the adiabatic index. In particular, with a geometric compression ratio ε = 6, the polytropic index during compression increases from 1.5 to 2.5, and the temperature in the combustion chamber increases from 340 to 2150 K. Near TDC, valve 16 opens and fuel is injected through nozzle 8. Since the temperature in the chamber 6 is several times higher than the ignition temperature of the fuel, there is a rapid self-ignition of the resulting combustible mixture and its complete combustion under conditions of a large excess of air. The pressure in the chamber rises to P _z ≈ 3.4 MPa, the temperature rises to T _z ≈ 2600 K, the combustion products, when the piston moves downward through the channel 17, pass by the regenerator directly into the cylinder cavity and expand, doing useful work on the engine shaft. At the end of the expansion process, the exhaust valve 5 opens, closing the hole 12, and through the open valve 16, the regenerator 10, channel 14, exhaust gases are released, the temperature of which after the regenerator decreases several times. The regenerator, in addition to heat exchange, can perform other useful functions. Its heat exchange surfaces can be coated with catalysts based on platinum, copper-nickel alloys, etc. and ensure the neutralization of toxic components. Having a significant hydraulic resistance, the regenerator eliminates supersonic flow rates of gases in the active release phase, which are a source of intense noise, i.e. It is an effective silencer. By reducing the temperature of the exhaust gases, the regenerator not only increases the efficiency of the cycle, but also reduces the thermal pollution of the environment.

Возможна реализация предложенного способа в ДВС с двухтактным рабочим циклом, например, с клапанно-щелевой продувкой рабочих камер цилиндров. При этом в стенках цилиндров исполняются ряды продувочных окон (подобно прототипу), соединенных через рессивер с источником сжатого воздуха, например, с турбокомпрессором или с воздуходувкой типа Рутс, а впускной клапан 4 исключается из конструкции за ненадобностью. It is possible to implement the proposed method in ICE with a two-stroke duty cycle, for example, with a valve-slotted purge of the working chambers of the cylinders. At the same time, rows of purge windows (like a prototype) are made in the walls of the cylinders, connected through a receiver to a source of compressed air, for example, with a turbocompressor or with a Roots blower, and the intake valve 4 is excluded from the design as unnecessary.

Возможно также исполнение двигателя с замкнутым циклом; в этой версии вместо камеры сгорания с форсункой выполняется нагреватель с внешним подводом тепла, подобный, например, воздухонагревателю в двигателе Стирлинга, лучевой нагреватель концентратора солнечного излучения, ядерный источник тепла, тепловой аккумулятор и др., а выпускной канал 14 соединяется со входом впускного клапана 4 через холодильник. It is also possible execution of a closed-cycle engine; in this version, instead of a combustion chamber with a nozzle, a heater with an external heat supply, similar, for example, to an air heater in a Stirling engine, a beam heater of a solar radiation concentrator, a nuclear heat source, a heat accumulator, etc., is made, and the exhaust channel 14 is connected to the inlet of the inlet valve 4 through the fridge.

Технико-экономическая эффективность двигателя
1. Топливная экономичность
На фиг. 5 изображена индикаторная диаграмма цикла предложенного двигателя с параметрами, упомянутыми выше, и с продолжительным расширением (степень продолженного расширения 1,5). Для сравнения пунктирной линией изображена типичная диаграмма карбюраторного двигателя со степенью сжатия 8,5 и одинаковой максимальной температурой цикла T = 2,600 K. Площадь ее (следовательно, и работа) в 1,5 раза больше, чем у предложения, но количество подведенного к рабочему телу тепла, определяемого отношением отрезков Z₁C₁/ZC, больше в 4,5 раза; следовательно, термический КПД предложенного двигателя в 3 раза выше, чем у карбюраторного и примерно в 2 раза выше КПД цикла Дизеля.Technical and economic efficiency of the engine
1. Fuel efficiency
In FIG. 5 shows an indicator diagram of the cycle of the proposed engine with the parameters mentioned above and with continuous expansion (degree of continued expansion of 1.5). For comparison, the dashed line shows a typical diagram of a carburetor engine with a compression ratio of 8.5 and the same maximum cycle temperature T = 2,600 K. Its area (and therefore the work) is 1.5 times larger than the offer, but the amount brought to the working fluid the heat determined by the ratio of the segments Z ₁ C ₁ / ZC, more than 4.5 times; therefore, the thermal efficiency of the proposed engine is 3 times higher than that of the carburetor and about 2 times higher than the efficiency of the Diesel cycle.

2. Сгорание с большим избытком воздуха и совмещение с регенератором каталитического нейтрализатора обеспечивают весьма низкий уровень токсичности выпускных газов, т.е. благоприятно разрешает экономические проблемы. 2. Combustion with a large excess of air and combination with a catalytic converter regenerator provide a very low level of toxicity of exhaust gases, i.e. favorably resolves economic problems.

3. Снижается уровень шума. 3. The noise level is reduced.

4. Обеспечено самовоспламенение топлива в камере сгорания даже при самых малых степенях сжатия ε ~ 2, следовательно, отпадает необходимость в сложной системе зажигания и можно ограничиться калильной свечой, функционирующей при запуске двигателя. 4. Self-ignition of the fuel in the combustion chamber is ensured even at the smallest compression ratios ε ~ 2, therefore, there is no need for a complex ignition system and one can limit oneself to a glow plug that functions when the engine starts.

5. Двигатель экономичен при низких величинах максимального давления P_z ≈ 3. ..4 МПа, что предопределяет низкие механические напряжения в конструкции, ее малую удельную массу, снижение вибрации, повышение надежности уплотнений, подшипников, механического КПД и др.5. The engine is economical at low maximum pressures P _z ≈ 3. ..4 MPa, which determines low mechanical stresses in the structure, its low specific gravity, reduced vibration, increased reliability of seals, bearings, mechanical efficiency, etc.

Таким образом, - это высокоэффективное техническое решение, обеспечивающее новый уровень совершенства в ключевых направлениях эволюции двигателей. Thus, it is a highly effective technical solution providing a new level of excellence in key areas of engine evolution.

Согласно известному принципу инверсии двигатель при вращении его вала внешним энергоисточником работоспособен в качестве холодильной машины. According to the well-known principle of inversion, the engine, when its shaft is rotated by an external energy source, is operable as a refrigeration machine.

III. Роторно-поршневой двигатель
Известен роторно-поршневой двигатель Ф.Ванкеля и В.Фреда [3], содержащий корпус с впускными и выпускными окнами и с рабочей полостью, образованной двойной эпитрохойдой, в которой на экцентриковом валу установлен трехгранный ротор с выпуклыми гранями, очерченными обычно дугами окружностей и снабженными выемками для перепуска газа из одного серповидного объема камеры сгорания в другой.III. Rotary piston engine
Known rotary piston engine F. Wankel and V. Fred [3], comprising a housing with inlet and outlet windows and a working cavity formed by a double epitrochoid, in which a trihedral rotor with convex faces, usually outlined by circular arcs and equipped with circular arcs, is installed on the eccentric shaft recesses for bypassing gas from one sickle-shaped volume of the combustion chamber to another.

Недостатком известного двигателя является относительно низкая топливная экономичность. В настоящем разделе заявки рассмотрен подобный двигатель, модифицированный для реализации предложенного способа с целью радикального повышения его экономичности. A disadvantage of the known engine is the relatively low fuel efficiency. In this section of the application, a similar engine is considered, modified to implement the proposed method in order to radically increase its economy.

На фиг. 9 изображен двигатель в поперечном разрезе; на фиг. 10 - разрез по А-А; на фиг. 11 - разрез по В-В; на фиг. 12 изображено радиальное уплотнение в корпусе. In FIG. 9 shows a cross-sectional view of an engine; in FIG. 10 is a section along aa; in FIG. 11 is a section along BB; in FIG. 12 shows a radial seal in a housing.

Двигатель содержит корпус 32 с рабочей полостью, образованной двойной эпитрохойдой 33, впускными окнами 34 и выпускными окнами 35. На противоположной относительно окон 34, 35 поверхности эпитрохойды выполнены нагнетательное окно 36, снабженной обратным клапаном 37, установленным в корпусе на оси 38 и поджатым пружиной 39; и наполнительное окно 40. Соединение между осью 38 и отверстием под нее в рычаге клапана выполняется достаточно свободным, т. е. с увеличенными зазорами или в виде продольного паза для возможности самоцентрирования сферической рабочей поверхности клапана в отверстии 36; обращенная в рабочую полость поверхность клапана может иметь мягкое износное покрытие (например, на основе графита) для сопряжения с выступами ротора с минимальным зазором. Окно 36 через клапан 37, теплообменник-рекуператор 41, канал 42 и теплообменник-нагреватель 43 соединено с окном 40. Второй, греющий тракт рекуператора 41 является противоточным по отношению к указанному выше нагреваемому тракту и соединен каналами 44, 45, 56 с впускными окнами 34 и выпускными окнами 35. Греющий тракт нагревателя 43 каналом 46 соединен с выходом теплогенератора 47, снабженного грелкой 48, топливо к которой, например, керосин, газ и др., подается через трубопровод 49, а воздух - через патрубок 50. В качестве теплогенератора могут быть применены концентратор солнечного света, атомный источник тепла, сплавы и среды - аккумуляторы тепла, экзотермические химические реакции и др. The engine comprises a housing 32 with a working cavity formed by a double epitrochoid 33, inlet windows 34 and outlet windows 35. An injection window 36 is made on the surface of the epitrochoid opposite to the windows 34, 35, it is provided with a check valve 37, which is installed in the housing on the axis 38 and is spring-loaded 39 ; and a filling window 40. The connection between the axis 38 and the hole beneath it in the valve lever is sufficiently free, that is, with increased gaps or in the form of a longitudinal groove for self-centering of the spherical working surface of the valve in the hole 36; the valve surface facing the working cavity may have a soft wear coating (for example, based on graphite) to mate with the protrusions of the rotor with a minimum clearance. The window 36 through the valve 37, the heat exchanger-recuperator 41, the channel 42 and the heat exchanger-heater 43 is connected to the window 40. The second heating path of the recuperator 41 is counter-current with respect to the above-mentioned heated path and is connected by channels 44, 45, 56 to the inlet windows 34 and exhaust windows 35. The heating path of the heater 43 is connected by a channel 46 to the outlet of a heat generator 47 equipped with a heating pad 48, the fuel of which, for example, kerosene, gas, etc., is supplied through a pipe 49, and air through a pipe 50. As a heat generator, be applied to ntsentrator sunlight nuclear heat source medium and alloys - heat accumulators, exothermic chemical reaction, and others.

Нагреватель 43 и рекуператор 41 выполнены в виде сотовых панелей, содержащих наполнитель в виде набора пластин 51, 52 с мелкими рифлениями-гофрами, расположенными в смежных пластинах под углом друг к другу (см. фиг. 9). Набор пластин может быть изготовлен из плоского листа, на котором в развертке между линиями сгиба выполняются под одним углом ряды мелких гофр, затем лист (или полоса) изгибается зигзагообразно, сжимается до соприкосновения гофр и в соответствующих местах герметично соединяется (припаивается, сваривается и т.п.) с оболочкой теплообменника, в которой исполняются четыре группы отверстий для входа-выхода греющего и нагреваемого теплоносителей. С рекуператором и впускным окном последовательно соединен холодильник 53, охлаждаемый внешней средой, например, потоком воздуха, забортной водой и др. The heater 43 and the recuperator 41 are made in the form of honeycomb panels containing filler in the form of a set of plates 51, 52 with small corrugations-corrugations located in adjacent plates at an angle to each other (see Fig. 9). A set of plates can be made of a flat sheet on which rows of small corrugations are carried out at the same angle in the scan between the fold lines, then the sheet (or strip) bends in a zigzag fashion, is compressed until the corrugations come in contact and hermetically connected (soldered, welded, etc.). n.) with a shell of the heat exchanger, in which four groups of holes are made for the input-output of the heating and heated fluids. A cooler 53 is connected in series with a recuperator and an inlet window, cooled by an external environment, for example, an air stream, sea water, etc.

Грани трехгранного ротора 54 выполнены без выемок и образованы не цилиндрическими поверхностями, а по внутренней сгибающей. В корпусе между нагнетательными и наполнительными окнами 36, 40 целесообразна установка дополнительного радиального уплотнения 55, которое может быть выполнено или в виде подпружиненной пластины Т-образного сечения или в виде круглого стержня (см. фиг. 12), установленного с возможностью вращения в канавке 57, расстояние между внешними кромками которой меньше диаметра стержня (для фиксации стержня в канавке). The faces of the trihedral rotor 54 are made without recesses and are formed not by cylindrical surfaces, but by an internal bending surface. In the housing between the discharge and filling windows 36, 40, it is advisable to install an additional radial seal 55, which can be either in the form of a spring-loaded T-shaped plate or in the form of a round rod (see Fig. 12), mounted for rotation in the groove 57 , the distance between the outer edges of which is less than the diameter of the rod (for fixing the rod in the groove).

Изображенный на фиг. 9 двигатель внешнего нагрева (ДВН) может быть преобразован в двигатель внутреннего сгорания (ДВС), для этого достаточно нагреватель выполнить (подобно варианту на фиг. 1) в виде камеры сгорания с топливной форсункой, а впускные и выпускные окна 34, 35 соединить с внешней атмосферой. Depicted in FIG. 9, an external heating engine (DVN) can be converted into an internal combustion engine (ICE), for this it is enough to make a heater (like the variant in Fig. 1) in the form of a combustion chamber with a fuel nozzle, and connect the inlet and outlet windows 34, 35 to the external the atmosphere.

Действует двигатель следующим образом. Через впускные окна 34 происходят наполнение рабочих камер охлажденным в холодильнике 53 газом, сжатие его с вытеснением через клапан 37 и подогревом теплом выпускных газов в рекуператоре 41, дополнительным нагревом в нагревателе 43 от теплогенератора 47, выпуск нагретого газа через наполнительные окна 40 в камеры расширения, выпуск отработавшего газа через окна 35 и канал 44 в греющий тракт рекуператора 41 и далее через патрубок 56 - в холодильник. The engine operates as follows. Through the inlet windows 34, the working chambers are filled with gas cooled in the refrigerator 53, compressed by displacement through the valve 37 and heated by heat of the exhaust gases in the recuperator 41, additional heating in the heater 43 from the heat generator 47, the heated gas is released through the filling windows 40 into the expansion chambers, exhaust gas through windows 35 and channel 44 into the heating path of the recuperator 41 and then through the pipe 56 to the refrigerator.

IV. Нагреватель
Известен нагреватель двигателя внешнего сгорания Стирлинга [4], содержащий теплообменные секции с нагреваемым теплоносителем, циркулирующим в рабочем двигателе тракте двигателя и секции с греющим теплоносителем в виде жаровой трубы, соединенной с камерой сгорания, снабженной топливной горелкой. В горелке образуется горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха α = 0,8. ..0,9, которая хорошо воспламеняется и устойчиво горит. Продукты сгорания имеют чрезмерно высокую температуру, которая превышает термостойкость теплообменных деталей нагревателя, поэтому продукты сгорания смешиваются в жаровой трубе с потоком вторичного воздуха, в результате температура греющего теплоносителя снижается до приемлемой величины. После выхода из нагревателя продукты сгорания имеют значительную температуру и поступают в дополнительный противоточный теплообменник, где передают тепло воздуху, поступающему в горелку. Тем не менее на выходе из теплообменника продукты сгорания имеют существенную температуру из-за неполной утилизации тепла, причем потери тепла пропорциональны расходу воздуха. Целью настоящего изобретения является повышение топливной экономичности и уменьшение массы и габаритов двигателя путем многократного снижения расхода вторичного воздуха и снижения массогабаритных параметров дополнительного теплообменника. Цель достигается сжиганием топлива в нескольких последовательно соединенных секциях, при котором коэффициент избытка воздуха в последней секции минимален и приближается к α = 1.IV. Heater
Known heater of the Stirling external combustion engine [4], comprising heat exchange sections with a heated coolant circulating in the working engine of the engine path and sections with a heating coolant in the form of a flame tube connected to a combustion chamber equipped with a fuel burner. A combustible mixture with a coefficient of excess air α = 0.8 is formed in the burner. ..0.9, which is highly flammable and stably burns. The combustion products have an excessively high temperature, which exceeds the heat resistance of the heat exchanging parts of the heater, so the combustion products are mixed in the flame tube with a stream of secondary air, as a result, the temperature of the heating coolant is reduced to an acceptable value. After exiting the heater, the combustion products have a significant temperature and enter an additional counterflow heat exchanger, where they transfer heat to the air entering the burner. Nevertheless, at the outlet of the heat exchanger, the combustion products have a significant temperature due to incomplete utilization of heat, and the heat loss is proportional to the air flow. The aim of the present invention is to increase fuel economy and reduce the mass and dimensions of the engine by repeatedly reducing the consumption of secondary air and reducing the overall dimensions of the additional heat exchanger. The goal is achieved by burning fuel in several series-connected sections, in which the coefficient of excess air in the last section is minimal and approaches α = 1.

На фиг. 13 изображена конструктивная схема нагревателя. In FIG. 13 shows a structural diagram of a heater.

Нагреватель содержит секции греющего теплоносителя 60, 61, 62, снабженные горелками 63, 64, 65 с топливопроводами 66 и соединенные между собой последовательно. The heater contains sections of the heating coolant 60, 61, 62, equipped with burners 63, 64, 65 with fuel lines 66 and interconnected in series.

Внутри секций греющего теплоносителя расположены секции 67, 68, 69 нагреваемого теплоносителя, соединенные параллельно. На фиг. 13 изображен теплообменник типа "труба в трубе", практически предполагается пластинчатое исполнение согласно фиг. 11. Inside sections of the heating coolant are located sections 67, 68, 69 of the heated coolant, connected in parallel. In FIG. 13 shows a tube-in-pipe heat exchanger, the plate version according to FIG. eleven.

Первичный воздух подводится к горелке 63, после сгорания при α ~ 0,9 он смешивается со вторичных воздухом, температура продуктов сгорания понижается до оптимальной величины, например, до 1000 K при α ~ 3; эта смесь проходит тракт секции 60 и отдает тепло нагреваемому теплоносителю в секции 67. На выходе перед горелкой 64 смесь имеет температуру ≈600 K, горелка обеспечивает ее дожигание и повышение температуры снова до оптимальной (1000 K), при этом коэффициент избытка воздуха уменьшается. Очевидно, выбором числа секций можно обеспечить многократное дожигание и снижение коэффициента α до 1, при этом будут обеспечены минимальные расход воздуха и сопутствующие ему топливные потери, низкое содержание токсичных компонентов в выхлопных газах. Primary air is supplied to burner 63, after combustion at α ~ 0.9, it mixes with secondary air, the temperature of the combustion products decreases to the optimum value, for example, to 1000 K at α ~ 3; this mixture passes through the section 60 duct and gives off heat to the heated coolant in section 67. At the outlet in front of burner 64, the mixture has a temperature of ≈600 K, the burner provides its afterburning and temperature rise again to the optimum (1000 K), while the excess air coefficient decreases. Obviously, the choice of the number of sections can provide multiple afterburning and a decrease in the coefficient α to 1, while ensuring minimal air consumption and the associated fuel losses, low content of toxic components in the exhaust gases.

V. Газотурбинный двигатель
Известен газотурбинный двигатель [5], содержащий центробежный компрессор, камеру сгорания, компрессорную и тяговую турбины, причем крыльчатка компрессора и компрессорная турбина расположены на одном валу. Двигатель положительно отличается малыми габаритами и массой, недостаток его - низкая топливная экономичность. Целью настоящего изобретения является повышение экономичности газотурбинного двигателя путем реализации в нем предложенного способа работы.V. Gas turbine engine
Known gas turbine engine [5], containing a centrifugal compressor, a combustion chamber, compressor and traction turbines, and the compressor impeller and compressor turbine are located on the same shaft. The engine is positively characterized by small dimensions and weight, its disadvantage is low fuel efficiency. The aim of the present invention is to increase the efficiency of a gas turbine engine by implementing the proposed method of operation.

На фиг. 14 изображен поперечный разрез центробежного компрессора двигателя, содержащего рабочее колесо с радиальными лопастями 70, установленное на валу 71, диффузор с лопатками 72 и воздухосборник 73. Лопатки диффузора выполнены пустотелыми, внутренние полости их имеют у внешних концов входные окна 74, соединенные с выпускным трактом тяговой турбиной, и выходные окна 75, которые сообщены с внешней атмосферой. Подобным образом могут быть исполнены и лопасти рабочего колеса, компрессор может быть многоступенчатым с высокой степенью повышения давления. Предложение принципиально применимо и в компрессорах осевого типа, где неподвижные спрямляющие лопатки и рабочие лопатки на роторе выполняются пустотелыми с окнами входа и выхода греющего теплоносителя, отбираемого из выпускного тракта тяговой турбины. Устройства для подвода теплоносителя во внутренние полости рабочих лопаток могут быть использованы известного типа, например, подобные системам воздушного охлаждения лопаток газовых турбин. In FIG. 14 is a cross-sectional view of a centrifugal engine compressor containing an impeller with radial blades 70 mounted on a shaft 71, a diffuser with blades 72, and an air collector 73. The diffuser blades are hollow, their internal cavities have entrance windows 74 connected to the exhaust path of the traction at their outer ends a turbine, and exit windows 75, which are connected with the external atmosphere. Similarly, impeller blades can be made, the compressor can be multi-stage with a high degree of pressure increase. The proposal is also applicable in principle to axial-type compressors, where stationary straightening vanes and rotor blades on the rotor are hollow with entry and exit windows of the heating coolant taken from the exhaust tract of the traction turbine. Devices for supplying coolant into the internal cavities of the working blades can be used of a known type, for example, similar to air cooling systems for gas turbine blades.

При работе газотурбинного двигателя в окна 74 поступают горячие газы из выпускного тракта тяговой турбины, они обтекают внутренние поверхности полостей лопаток 72, передают в противоточном режиме тепло газу, сжигаемому в рабочем тракте компрессора, и выпускаются в атмосферу через окна 75. During the operation of the gas turbine engine, hot gases enter the windows 74 from the exhaust tract of the traction turbine, they flow around the internal surfaces of the cavities of the blades 72, transfer countercurrent heat to the gas burned in the compressor working path, and are released into the atmosphere through the windows 75.

Таким образом, диффузор компрессора выполняет функции теплообменника-рекуператора и обеспечивает повышение КПД двигателя. Thus, the compressor diffuser acts as a heat exchanger-recuperator and provides increased engine efficiency.

Наиболее полные решения задачи содержат варианты устройств, изображенные на фиг. 16 - 20. Вариант на фиг. 16 содержит цилиндры 1 с поршнями 2, крышку 3 с выпускным клапаном 5, камеру сгорания 6 с топливной форсункой 8, регенератор 10 кольцевой формы, "холодным" окном которого является внутренний канал, соединенный в процессе сжатия с рабочей полостью цилиндра через клапан 78, а в процессе выпуска - через клапан 5 с выпускным каналом 14. "Горячим" окном регенератора является его внешняя (периферийная) поверхность, соединенная окружным каналом с отверстием 79, коммутируемым клапаном 80, установленным на оси 81, снабженной приводом, например, от распределительного кулачкового вала через толкатель 82 и рычаг 83. Регенератор может быть выполнен из набора сетчатых или пластинчатых гофрированных шайб, он может быть изготовлен также намоткой из тонкой (0,02...0,05 мм) жаропрочной проволоки. Нагреватель (камера сгорания) соединена с полостью цилиндра 13 каналом 17, который в процессе сжатия перекрыт клапаном-задвижкой 28 и открыт в процессах сгорания, расширения и выпуска. The most complete solutions to the problem include device variants depicted in FIG. 16 to 20. The embodiment of FIG. 16 contains cylinders 1 with pistons 2, a cover 3 with an exhaust valve 5, a combustion chamber 6 with a fuel nozzle 8, a ring-shaped regenerator 10, the “cold” window of which is an internal channel connected to the cylinder working cavity through the valve 78 during compression and in the process of exhaustion, through the valve 5 with the outlet channel 14. The “hot” window of the regenerator is its external (peripheral) surface, connected by the circumferential channel to the hole 79, by a switched valve 80, mounted on an axis 81, equipped with a drive, for example, from a distributor th camshaft via push rod 82 and lever 83. The regenerator may be formed of a set of mesh or plate of corrugated washers, it can also be made by winding a thin (0.02 ... 0.05 mm) heat-resistant wire. The heater (combustion chamber) is connected to the cavity of the cylinder 13 by a channel 17, which during compression is closed by a valve-valve 28 and is open in the processes of combustion, expansion and exhaust.

В крышке 3 выполнен ряд расположенных по окружности отверстий 84, закрытых кольцом 85 из листового материала (сталь, титан, углепластик) толщиной ~ 0,2 мм, кольцо открывает отверстия при разрежения всасывания, т.е. является впускным обратным клапаном. A number of circumferential openings 84 are made in the lid 3, closed by a ring 85 of sheet material (steel, titanium, carbon fiber) with a thickness of ~ 0.2 mm, the ring opens the holes when suction is rarefied, i.e. is an inlet check valve.

Ход кольца ограничен уступом 86 в расточке крышки или цилиндра. The stroke of the ring is limited by a step 86 in the bore of the cap or cylinder.

Вариант, изображенный на фиг. 17 - 20, характеризуется устройством газораспределения "горячего" окна регенератора в виде золотникового клапана 87, снабженного приводом вращательного движения, синхронного распредвалу. Нагреватель 43 выполнен с внешним подводом тепла подобно варианту на фиг. 9 и 11, однако он может быть исполнен и в виде камеры сгорания 6 на фиг. 16. The embodiment of FIG. 17 - 20, is characterized by a gas distribution device of the "hot" window of the regenerator in the form of a spool valve 87, equipped with a rotary motion drive synchronous to the camshaft. The heater 43 is made with an external supply of heat, similar to the variant in FIG. 9 and 11, however, it can also be implemented as a combustion chamber 6 in FIG. 16.

Двигатель, соответствующий фиг. 16, действует следующим образом. При ходе поршня 2 вниз в рабочей полости 13 создается разрежение, которое открывает впускной обратный клапан 85, осуществляется наполнение цилиндра воздухом. Вблизи НМТ открывается клапан 78, закрывается клапан 28 в процессе сжатия воздушный заряд пропускается через регенератор 10 и открытый клапан 80 в камеру сгорания. Вследствие интенсивного нагрева воздуха в регенераторе показатель политропы превышает показатель адиабаты (он имеет величину порядка 1,9), давление быстро растет. Около ВМТ закрываются клапаны 78, 80, открывается клапан 28, осуществляется впрыск топлива через форсунку 8, происходят сгорание смеси и увеличение давления в несколько раз. При ходе поршня вниз происходит расширение газа и после падения давления до величины меньше давления в камере регенератора перепадом давления или толкателем 82 открывается клапан 80 и начинается расширение нагретого воздуха из камеры регенератора в рабочую полость цилиндра. В этом процессе адиабатическое снижение температуры существенно скомпенсировано подогревом рабочего тела в регенераторе, показатель политропы приближается к изотермическому, давление уменьшается относительно медленно, увеличивается мощность на валу двигателя. По окончании расширения в НМТ открывается выпускной клапан 5, продукты сгорания пропускаются через регенератор, подогревают его и далее через выпускной тракт 14 поступают в турбокомпрессор наддува или в атмосферу. The engine corresponding to FIG. 16, operates as follows. When the piston 2 moves downward, a vacuum is created in the working cavity 13, which opens the inlet check valve 85, the cylinder is filled with air. Near the BDC, valve 78 opens, valve 28 closes during compression, an air charge is passed through regenerator 10 and open valve 80 into the combustion chamber. Due to the intense heating of the air in the regenerator, the polytropic index exceeds the adiabatic index (it has a value of about 1.9), and the pressure rises rapidly. At TDC, valves 78, 80 are closed, valve 28 opens, fuel is injected through nozzle 8, the mixture is burned, and the pressure increases several times. When the piston moves downward, the gas expands and, after the pressure drops to a value less than the pressure in the regenerator chamber, by differential pressure or pusher 82, valve 80 opens and the expansion of heated air from the regenerator chamber into the cylinder working cavity begins. In this process, the adiabatic decrease in temperature is substantially compensated by the heating of the working fluid in the regenerator, the polytropic index approaches isothermal, the pressure decreases relatively slowly, and the power on the motor shaft increases. At the end of the expansion, the exhaust valve 5 opens in the BDC, the combustion products are passed through the regenerator, heated, and then through the exhaust path 14 enter the turbocharger or into the atmosphere.

Последовательность действия двигателя на фиг. 17...20 аналогична: вместо клапанов 28, 80 используется золотниковый клапан 87, газораспределение которого обеспечивает сжатие (фиг. 17), нагрев (фиг. 18), расширение (фиг. 19) и выпуск (фиг. 20) рабочего тела. The engine sequence in FIG. 17 ... 20 is similar: instead of valves 28, 80, a slide valve 87 is used, the gas distribution of which provides compression (Fig. 17), heating (Fig. 18), expansion (Fig. 19) and release (Fig. 20) of the working fluid.

В роторно-поршневом двигателе (см. фиг. 9) при высокой степени повышения давления в нагревателе (преимущественно при исполнении его в виде камеры сгорания с форсункой) целесообразна установка обратного клапана между рекуператором и нагревателем (например, в канале 42) для устранения возможности заброса высокотемпературных газов в процессе сгорания из нагревателя обратно в рекуператор. In a rotary piston engine (see Fig. 9), with a high degree of pressure increase in the heater (mainly when it is implemented as a combustion chamber with a nozzle), it is advisable to install a check valve between the recuperator and the heater (for example, in channel 42) to eliminate the possibility of casting high-temperature gases during combustion from the heater back to the recuperator.

Источники информации
1. Патент России 2041360 6 F 01 C 1/00.Sources of information
1. Patent of Russia 2041360 6 F 01 C 1/00.

2. Патент России 2037636 6 F 02 C 1/04. 2. Patent of Russia 2037636 6 F 02 C 1/04.

3. Архангельский В.М. и др. Автомобильные двигатели. - М.: Машиностроение, 1977. - С. 548. 3. Arkhangelsk V.M. and other automobile engines. - M.: Mechanical Engineering, 1977 .-- S. 548.

4. Алексеев В.П. и др. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. - М.: Машиностроение, 1990. - С. 277. 4. Alekseev V.P. and others. Internal combustion engines. The device and operation of piston and combined engines. - M.: Mechanical Engineering, 1990. - S. 277.

5. Архангельский В.М. и др. Автомобильные двигатели. - М.: Машиностроение, 1977. - С. 553. 5. Arkhangelsk V.M. and other automobile engines. - M.: Mechanical Engineering, 1977 .-- S. 553.

Claims

1. The method of operation of a heat engine, characterized by filling the working volume with gas, compressing the gas, displacing the compressed gas into the recuperator and heating it with exhaust gas heat, bypassing it into the heater and additional supply of heat in it, high pressure gas inlet into the working volume with its subsequent expansion, exhaust, cooling in a recuperator and a refrigerator, characterized in that the heating of the gas begins in the compression process and continues in the expansion process.

2. A heat engine (engine) containing cylinders with pistons, inlet and outlet windows connected to a recuperator and a refrigerator, a recuperator with "cold" and "hot" windows and a heater, characterized in that the recuperator is made in the form of a regenerator, in "cold" "its windows are equipped with valves, by means of which the" cold "window is communicated with the working cavity of the cylinder during compression and, with the exhaust tract, in the exhaust process; a valve is installed near the “hot” window of the regenerator, through which the “hot” window of the regenerator is connected to the heater during compression, in the expansion and exhaust processes to the working cavity of the cylinder, and the heater is connected to the working cavity in the heating, expansion and exhaust processes and in the form of a heat exchanger with an external supply of heat or in the form of a combustion chamber with a fuel supply device (nozzle), while the refrigerator is an external atmosphere.

3. A rotary piston engine, comprising a housing with inlet and outlet windows and with a working surface formed by a double epitrochoid, and a trihedral rotor forming compression and expansion chambers, characterized in that a check valve is installed in the compression chamber housing, by means of which the compression chamber is communicated with the inlet of the recuperator, the outlet of which through the check valve is connected to the inlet of the heater, the outlet of the latter is connected directly to the expansion chamber, the inlet windows are connected to the refrigerator, the outlet windows are They are in good communication with the heating path of the recuperator and the refrigerator, and the rotor faces are made along the internal envelope.

4. The engine according to claim 3, characterized in that the heater is made in the form of a heat exchanger with an external supply of heat.

5. The engine according to claim 3, characterized in that the heater is made in the form of a combustion chamber with a fuel nozzle, and the refrigerator is the external atmosphere.

6. The engine according to claim 3, characterized in that a seal is installed in the housing between the compression and expansion chambers.

7. The engine according to PP.6 and 3, characterized in that the seal is made in the form of a round rod mounted in a groove, the distance between the outer edges of which is less than the diameter of the rod.

8. A heater comprising heat exchange sections with a heating coolant, equipped with a heat generator, and sections with a heated coolant, characterized in that the sections with a heating coolant are connected in series and each of them is equipped with a heat generator, and sections with a heated coolant are connected in parallel.

9. A gas turbine engine comprising a kinetic compression vane compressor with diffuser blades or a straightening apparatus, a combustion chamber and a gas turbine with an exhaust path, characterized in that at least the diffuser blades or straightening blades are made with internal cavities having inlet windows connected with turbine exhaust path, and exhaust windows.