RU2413084C2 - Kazantsev piston engine - Google Patents

Kazantsev piston engine Download PDF

Info

Publication number
RU2413084C2
RU2413084C2 RU2004134930/06A RU2004134930A RU2413084C2 RU 2413084 C2 RU2413084 C2 RU 2413084C2 RU 2004134930/06 A RU2004134930/06 A RU 2004134930/06A RU 2004134930 A RU2004134930 A RU 2004134930A RU 2413084 C2 RU2413084 C2 RU 2413084C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
engine
engine according
compressor
steam generator
Prior art date
Application number
RU2004134930/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004134930A (en
Inventor
Виктор Андреевич Казанцев (RU)
Виктор Андреевич Казанцев
Original Assignee
Виктор Андреевич Казанцев
Ионцев Александр Юрьевич
Ионцева Марина Викторовна
Завадская Татьяна Викторовна
Блахина Елена Владимировна
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 Виктор Андреевич Казанцев, Ионцев Александр Юрьевич, Ионцева Марина Викторовна, Завадская Татьяна Викторовна, Блахина Елена Владимировна filed Critical Виктор Андреевич Казанцев
Priority to RU2004134930/06A priority Critical patent/RU2413084C2/en
Publication of RU2004134930A publication Critical patent/RU2004134930A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2413084C2 publication Critical patent/RU2413084C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: piston engine includes converter for conversion of energy of working medium to mechanical energy, fuel pump; at that, hydraulic pump is equipped with external combustion chamber which is located outside the converter, steam generator and compressor; at that, compressor is pneumatically connected to external combustion chamber which is connected through steam generator to converter, and fuel pump is hydraulically connected to external combustion chamber, and hydraulic pump is hydraulically connected to steam generator. External combustion chamber is arranged in steam generator, equipped with gas chamber separating combustion products from steam. At that, gas chamber has the volume which is more than twenty cyclic volumes of converter. Steam generator has the volume which is more than twenty cyclic volumes of converter. Air cooler is installed between compression steps of compressed air. Engine is equipped with external liquid cooling system which is hydraulically connected to hydraulic pump, heat insulating jacket and turbo-compressor. Turbo-compressor is pneumatically connected to converter and compressor, which are combined into one unit. Converter has oil case which is separated from compressor and equipped with outlet openings. Engine has one external combustion chamber per several converters. Supply of fuel, cooling liquid and working medium is controlled. Converter is made in the form of Kazantsev pneumatic engine, or in the form of Kazantsev adiabatic engine, or in the form of Diesel engine, or in the form of Wankel engine, or in the form of rotary engine, and in the form of Stirling engine. Compressor is piston-type or turbine-type or centrifugal.
EFFECT: invention provides improvement of engine power and efficiency, fuel economy, and the design is simplified.
25 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к тепловым двигателям, различного назначения, в частности к автотракторным двигателям.The invention relates to heat engines for various purposes, in particular to automotive engines.

Известен карбюраторный двигатель внутреннего сгорания, включающий: цилиндропоршевую часть, служащую для преобразования энергии рабочего тела в механическую работу (в дальнейшем тексте - преобразователь), головку цилиндров с впускными и выпускными клапанами, систему водяного охлаждения, омывающую стенки вокруг камеры сгорания, карбюратор и каналы, подводящие топливовоздушную смесь к камере сгорания. Водяное охлаждение позволяет деталям преобразователя работать без перегрева. Недостаток этого двигателя состоит в том, что внешнее жидкостное охлаждение отбирает у двигателя большое количество тепла, чем снижает его кпд на 25-30%. Кроме того, воздух поступает в цилиндр самовсасыванием через карбюратор, что вследствие дросселирования и нагрева снижает наполняемость цилиндра преобразователя воздухом. Существенным недостатком является и то, что в этом двигателе осуществляется одноступенчатый процесс сжатия воздуха с нагревом (политропный процесс), а это обуславливает завышенную работу и низкое давление сжатия, не более 3 МПа (см. Михайловский Е.В. и др. Автомобили. М.: Машиностроение, с.70-74, жидкостная система охлаждения, рис.58).Known carburetor internal combustion engine, including: a cylinder-piston part, which serves to convert the energy of the working fluid into mechanical work (hereinafter referred to as the converter), a cylinder head with intake and exhaust valves, a water cooling system washing the walls around the combustion chamber, a carburetor and channels, supplying the air-fuel mixture to the combustion chamber. Water cooling allows converter parts to work without overheating. The disadvantage of this engine is that external liquid cooling takes a large amount of heat from the engine, which reduces its efficiency by 25-30%. In addition, air enters the cylinder by self-priming through a carburetor, which, due to throttling and heating, reduces the filling of the converter cylinder with air. A significant drawback is that in this engine a single-stage process of air compression with heating (polytropic process) is carried out, and this leads to excessive work and low compression pressure, not more than 3 MPa (see Mikhailovsky EV and other Automobiles. M .: Mechanical engineering, pp. 70-74, liquid cooling system, Fig. 58).

Известен двигатель внутреннего сгорания, стенки рабочей камеры преобразователя которого изнутри выстланы пористыми вставками, через которые на такте расширения подается вода. Под действием высокой температуры сгорания топлива вода испаряется и образует паровую рубашку внутри рабочей камеры преобразователя. Такое устройство двигателя позволяет, благодаря пористой рубашке, осуществить низкотемпературный тепловой режим работы пар трения и исключить внешнее водяное охлаждение.Known internal combustion engine, the walls of the working chamber of the Converter which is lined with porous inserts, through which water is supplied at the expansion stroke. Under the influence of a high temperature of fuel combustion, water evaporates and forms a steam jacket inside the working chamber of the converter. Such an arrangement of the engine makes it possible, thanks to the porous jacket, to realize the low-temperature thermal regime of the friction pairs and to exclude external water cooling.

Недостаток такого двигателя состоит в том, что пар продолжает поступать в рабочую камеру из пористых вставок преобразователя и во время такта наполнения ее свежим воздухом. Это не позволяет осуществить стабильный процесс горения внутри рабочей камеры, уменьшает объем вводимого воздуха, мощность и кпд двигателя (US 4281626).The disadvantage of this engine is that the steam continues to enter the working chamber from the porous inserts of the converter and during the cycle of filling it with fresh air. This does not allow a stable combustion process inside the working chamber, reduces the volume of introduced air, power and efficiency of the engine (US 4281626).

Технической задачей изобретения является повышение мощности и кпд двигателя, экономия расхода топлива, упрощение конструкции и повышение экологичности двигателя.An object of the invention is to increase the power and efficiency of the engine, saving fuel consumption, simplifying the design and improving the environmental friendliness of the engine.

Поставленная задача решается за счет того, что поршневой двигатель, содержащий преобразователь для превращения энергии рабочего тела в механическую энергию, топливный насос, гидронасос, согласно изобретению снабжен внешней камерой сгорания, вынесенной за пределы преобразователя, парогенератором и компрессором, при этом компрессор пневматически соединен с внешней камерой сгорания, которая через парогенератор соединена с преобразователем, а топливный насос гидравлически соединен с внешней камерой сгорания, гидронасос гидравлически соединен с парогенератором. Внешняя камера сгорания размещена в парогенераторе. Внешняя камера сгорания снабжена газовой камерой, отделяющей продукты сгорания от пара. Газовая камера имеет объем более двадцати цикловых объемов преобразователя. Парогенератор имеет объем более двадцати цикловых объемов преобразователя. Между ступенями сжатия сжимаемого воздуха установлен воздухоохладитель. Двигатель снабжен внешней системой жидкостного охлаждения. Внешняя система жидкостного охлаждения гидравлически соединена с гидронасосом. Двигатель снабжен теплоизоляционной рубашкой. Двигатель снабжен турбокомпрессором. Турбокомпрессор пневматически соединен с преобразователем и.компрессором. Компрессор и преобразователь объединены в один блок. Преобразователь имеет отдельный от компрессора масляный картер. Преобразователь снабжен выпускными окнами. Двигатель имеет одну внешнюю камеру сгорания на несколько преобразователей, гидравлически соединен с внешней системой жидкостного охлаждения. Подача топлива, охлаждающей жидкости и рабочего тела выполнены регулируемыми,The problem is solved due to the fact that a piston engine containing a converter for converting the energy of the working fluid into mechanical energy, a fuel pump, a hydraulic pump, according to the invention, is equipped with an external combustion chamber external to the converter, a steam generator and a compressor, while the compressor is pneumatically connected to an external the combustion chamber, which is connected through a steam generator to the converter, and the fuel pump is hydraulically connected to the external combustion chamber, the hydraulic pump is hydraulically connected to a steam generator. An external combustion chamber is located in the steam generator. The external combustion chamber is equipped with a gas chamber separating the combustion products from the steam. The gas chamber has a volume of more than twenty cyclic volumes of the converter. The steam generator has a volume of more than twenty cyclic volumes of the converter. An air cooler is installed between the compression stages of the compressible air. The engine is equipped with an external liquid cooling system. An external liquid cooling system is hydraulically connected to the hydraulic pump. The engine is equipped with a heat-insulating jacket. The engine is equipped with a turbocharger. The turbocharger is pneumatically connected to the converter and the compressor. The compressor and converter are combined in one unit. The converter has an oil sump separate from the compressor. The converter is equipped with exhaust windows. The engine has one external combustion chamber for several converters, hydraulically connected to an external liquid cooling system. The fuel, coolant and working fluid supply are adjustable,

Преобразователь выполнен в виде пневмодвигателя Казанцева, который известен из патента RUI №2005886, опубликованного 15.01.1994.The converter is made in the form of a Kazantsev air motor, which is known from RUI patent No. 2005886, published January 15, 1994.

Преобразователь выполнен в виде адиабатного двигателя Казанцева, который известен из опубликованных 10.03.2003 сведений о заявке RU №2001111342.The converter is made in the form of an adiabatic Kazantsev engine, which is known from published on 03/10/2003 information about the application RU No. 20011111342.

Преобразователь выполнен в виде двигателя Дизеля.The converter is designed as a diesel engine.

Преобразователь выполнен в виде двигателя Ванкеля.The converter is made in the form of a Wankel engine.

Преобразователь выполнен в виде двигателя роторного.The converter is made in the form of a rotary engine.

Преобразователь выполнен в виде двигателя Стирлинга.The converter is made in the form of a Stirling engine.

Компрессор выполнен поршневым.The compressor is made piston.

Компрессор выполнен турбинным.The compressor is made turbine.

Компрессор выполнен центробежным.The compressor is made centrifugal.

Анализ известных технических решений в области поршневых тепловых двигателей позволяет сделать вывод о том, что предлагаемое техническое решение позволяет использовать тепло, уходящее через стенки двигателя, и тепло отработавшего рабочего тела и на этой основе повысить кпд работы двигателя внешнего сгорания до 61-65.Analysis of known technical solutions in the field of reciprocating heat engines allows us to conclude that the proposed technical solution allows the use of heat leaving through the walls of the engine and the heat of the spent working fluid and, on this basis, increase the efficiency of the external combustion engine to 61-65.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема поршневого двигателя внешнего сгорания с охлаждением сжимаемого воздуха в нижней ступени давления с накоплением и парожидкостным охлаждением продуктов сгорания внутри парогенератора, с преобразователем из парных цилиндров, первый из которых - изобарный, второй - адиабатный, работающий с глубоким расширением рабочего тела, а также с конденсаторным отбором жидкости из отработанного парогазового рабочего тела и повторным ее использованием в парогенераторе и с рекуперацией тепла жидкостной системы внешнего охлаждения двигателя.The invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a diagram of a reciprocating external combustion engine with cooling of compressible air in the lower pressure stage with accumulation and vapor-liquid cooling of the combustion products inside the steam generator, with a converter from twin cylinders, the first of which is isobaric, the second is adiabatic, working with deep expansion of the working fluid, as well as with condenser extraction of liquid from the spent steam-gas working fluid and its repeated use in the steam generator and with recovery of t Heat from an external engine cooling system.

На фиг.2 - вариант 2 преобразователя, выполненного в виде пневматического адиабатного двигателя, работающего ан продуктах сгорания и, параллельно, работающий потребитель парообразного рабочего тела.Figure 2 - option 2 of the Converter, made in the form of a pneumatic adiabatic engine, working on the products of combustion and, in parallel, a working consumer of a vaporous working fluid.

На фиг.3 - вариант 3 преобразователя, выполненного в виде роторного аксиального многоцилиндрового пневматического двигателя с наклонной шайбой.Figure 3 - option 3 of the Converter, made in the form of a rotary axial multi-cylinder pneumatic engine with an inclined washer.

На фиг.4 - вариант 4 преобразователя, выполненного в виде цилиндра с двумя впускными и двумя выпускными окнами, внутри которого - трехгранный ротор - поршень совершает шесть рабочих циклов за один оборот вала.Figure 4 - option 4 of the Converter, made in the form of a cylinder with two inlet and two outlet windows, inside of which is a trihedral rotor - the piston performs six duty cycles in one revolution of the shaft.

На фиг.5 - схема двигателя, несущего в одном блоке с раздельными картерами компрессор, и топливный и гидравлические насосы, бесклапанный преобразователь с выпускными окнами и внутренней камерой сгорания. Двигатель также снабжен внешней камерой сгорания, встроенной в парогенератор, турбокомпрессором и конденсатором типа "Ванкель" и с турбокомпрессором, рекуперирующим энергию отходов рабочего тела для наддува компрессора.Figure 5 is a diagram of an engine carrying a compressor in one unit with separate crankcases, and fuel and hydraulic pumps, a valveless converter with exhaust ports and an internal combustion chamber. The engine is also equipped with an external combustion chamber built into the steam generator, a turbocharger and a Wankel-type condenser, and with a turbocharger recovering the energy of the working fluid waste to pressurize the compressor.

Вариант 1. (Фиг.1). Двигатель содержит: компрессор низкого давления 1; воздухоохладитель 2; компрессор высокого давления 3; внешнюю камеру сгорания 4; топливный насос 5; топливоподводящий канал 6; парогенератор 8; парогазовый канал 9; преобразователь 10, состоящий из цилиндра 11, изобарной камеры 12, поршней 13, 14, межцилиндрового канала 15, адиабатного цилиндра 16 и адиабатной камеры 17; жидкостную систему внешнего охлаждения 18; теплоизоляционную рубашку 19; парогазоотводящие каналы 20; конденсатор 21; конденсатный канал 22; канал охлаждающей жидкости 23; парогазовую форсунку 24; гидронасос 25; газовый канал 26; гидрофорсунку 27; газовый канал 28 и воздухоподводящие каналы 29.Option 1. (Figure 1). The engine contains: low pressure compressor 1; air cooler 2; high pressure compressor 3; external combustion chamber 4; fuel pump 5; fuel supply channel 6; steam generator 8; gas-vapor channel 9; a transducer 10 consisting of a cylinder 11, an isobaric chamber 12, pistons 13, 14, an inter-cylinder channel 15, an adiabatic cylinder 16 and an adiabatic chamber 17; liquid external cooling system 18; heat-insulating shirt 19; steam and gas venting channels 20; capacitor 21; condensate channel 22; coolant channel 23; gas-vapor nozzle 24; hydraulic pump 25; gas channel 26; water nozzle 27; gas channel 28 and air supply channels 29.

Вариант 2. (Фиг.2). Адиабатный преобразователь содержит: парогенератор 8, парогазовый канал 9, адиабатную камеру 17, теплоизоляционную рубашку 19, парогазоотводящий канал 20, парогазовую форсунку 24, преобразователь 30, фальшцилиндр 31, фальшпоршень 32, цилиндр 33, поршень 34, потребитель пара 35, паропровод 36 и газовую камеру 37.Option 2. (Figure 2). The adiabatic converter comprises: a steam generator 8, a vapor-gas channel 9, an adiabatic chamber 17, a heat-insulating jacket 19, a vapor-gas exhaust channel 20, a vapor-gas nozzle 24, a converter 30, a false cylinder 31, a false piston 32, a cylinder 33, a piston 34, a steam consumer 35, a steam pipe 36 and a gas camera 37.

Вариант 3. (Фиг.3). Роторный преобразователь содержит: парогазовый канал 8, жидкостную систему внешнего охлаждения 18, теплоизоляционную рубашку 19, парогазоотводящий канал 20, парогазовую форсунку 24, корпус 41, ротор 42, поршни 43, 49, впускное окно 44, выпускное окно 45, наклонную шайбу 46, вал отбора мощности 47 и опоры 48.Option 3. (Figure 3). The rotary converter comprises: a gas-vapor channel 8, a liquid external cooling system 18, a heat-insulating jacket 19, a gas-vapor exhaust channel 20, a gas-vapor nozzle 24, a housing 41, a rotor 42, pistons 43, 49, an inlet window 44, an outlet window 45, an angular washer 46, a shaft power take-off 47 and support 48.

Вариант 4. (Фиг.4). Роторный преобразователь содержит: парогазовые каналы 9, жидкостную систему внешнего охлаждения 18, теплоизоляционную рубашку 19, парогазоотводящие каналы 20, парогазовые форсунки 24, впускные окна 44, выпускные окна 45, эпитрохоидальный цилиндр 51, трехгранный ротор-поршень 52 с зубчатым колесом 53, вал 54, шестерню 55, рабочие камеры 56 и выпускные камеры 57.Option 4. (Figure 4). The rotary converter contains: steam-gas channels 9, a liquid external cooling system 18, a heat-insulating jacket 19, steam-gas exhaust channels 20, gas-vapor nozzles 24, inlet windows 44, exhaust windows 45, an epitrochoidal cylinder 51, a trihedral rotor piston 52 with a gear wheel 53, a shaft 54 , gear 55, working chambers 56 and exhaust chambers 57.

Вариант 5. (Фиг.5). Двигатель содержит: компрессор высокого давления 3, внешнюю камеру сгорания 4, топливный насос 5, топливоподводящий канал 6, топливную форсунку 7, парогенератор 8, парогазовый канал 9, жидкостную систему внешнего охлаждения 18, теплоизоляционную рубашку 19, парогазоотводящие каналы 20, конденсатор 21, конденсатный канал 22, канал охлаждающей жидкости 23, парогазовую форсунку 24, гидронасос 25, гидроканал 26, гидрофорсунку 27, газовый канал 28, воздухоподводящие каналы 29, турбокомпрессор 60, турбину 61, компрессор 62, топливоподводящий канал 63, выпускные окна 64, цилиндр 65, преобразователь 66, поршень 67, картер преобразователя 68, катрер компрессора 69, гидроканал 70, блок двигателя 71, бак с охлаждающей жидкостью 72, форсунку 73 и канал продувочного воздуха 74.Option 5. (Figure 5). The engine contains: a high pressure compressor 3, an external combustion chamber 4, a fuel pump 5, a fuel supply channel 6, a fuel injector 7, a steam generator 8, a gas-vapor channel 9, a liquid external cooling system 18, a heat-insulating jacket 19, gas and vapor exhaust channels 20, a condenser 21, a condensate channel 22, coolant channel 23, gas and vapor nozzle 24, hydraulic pump 25, hydraulic channel 26, hydraulic nozzle 27, gas channel 28, air supply channels 29, turbocharger 60, turbine 61, compressor 62, fuel supply channel 63, exhaust windows 64, cylinder 65, converter 66, piston 67, converter case 68, compressor casing 69, hydraulic channel 70, engine block 71, coolant tank 72, nozzle 73, and purge air passage 74.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

Вариант 1. (Фиг.1). Компрессор низкого давления 1 нагнетает воздух по воздухоподводящим каналам 29 в воздухоохладитель 2 и далее в компрессор высокого давления 3. Интенсивное охлаждение воздухоохладителем 2 сжимаемого воздуха уменьшает работу компрессора низкого давления 1, что приближает термодинамический процесс в нем к изотермическому и соответствует первой ступени сжатия в цикле "Карно". Компрессор высокого давления 3 сжимает и нагнетает его во внешнюю камеру сгорания 4, например конечным давлением 9,6 МПа. При сжатии температура воздуха поднимается до 800 градусов по Кельвину. Давление и температура может быть больше и меньше. Это зависит от конструкции и желания оператора двигателя. Компрессор высокого давления 3 защищен от выхолаживания теплоизоляционной рубашкой. Термодинамический процесс сжатия компрессором 3 является адиабатным и соответствует второй ступени сжатия в цикле "Карно". В некоторых конструкциях компрессоров высокого давления 3 неизбежно охлаждение цилиндропоршневой группы. Это охлаждение организовано так же, как и в преобразователях. Т.е. вода жидкостной системы внешнего охлаждения 18 омывает компрессор высокого давления 3, но под теплоизоляционной рубашкой 19 (см. вариант 5), которая предотвращает выхолаживание тепла в атмосферу. Следовательно, в конечном итоге все тепло преобразуется в работу. Ввод водяной рубашки не изменяет кпд, т.к. она входит в состав жидкостной системы внешнего охлаждения 18. Термодинамический процесс и в этом случае является адиабатным.Option 1. (Figure 1). The low-pressure compressor 1 pumps air through the air supply ducts 29 to the air cooler 2 and then to the high-pressure compressor 3. Intensive cooling by the air-cooler 2 of the compressed air reduces the operation of the low-pressure compressor 1, which brings the thermodynamic process in it closer to isothermal and corresponds to the first compression stage in the cycle " Carnot. " The high pressure compressor 3 compresses and pumps it into the external combustion chamber 4, for example, with a final pressure of 9.6 MPa. When compressed, the air temperature rises to 800 degrees Kelvin. Pressure and temperature can be more and less. It depends on the design and desire of the engine operator. The high-pressure compressor 3 is protected against cooling by a heat-insulating jacket. The thermodynamic compression process by compressor 3 is adiabatic and corresponds to the second stage of compression in the Carnot cycle. In some designs of high-pressure compressors 3, inevitably cooling the cylinder-piston group. This cooling is organized in the same way as in converters. Those. the water of the liquid external cooling system 18 washes the high-pressure compressor 3, but under the heat-insulating jacket 19 (see option 5), which prevents the cooling of heat into the atmosphere. Therefore, in the end, all the heat is converted into work. Entering a water jacket does not change the efficiency, because it is part of a liquid external cooling system 18. The thermodynamic process in this case is also adiabatic.

Топливный насос 5 нагнетает топливо во внешнюю камеру сгорания 4 из топливного бака "Т" по топливопроводящему каналу 6, где оно смешивается с горячим воздухом, самовоспламеняется и сгорает. Температура сгорания в факеле около 3250 К. Она зависит от марки топлива и температуры сжатого воздуха. Оператор изменяет подачу топлива с помощью топливной форсунки 7. Время сгорания и догорания топлива во внешней камере сгорания 4 и парогенераторе 8 составляет более 100 циклов преобразователя 10, что обеспечивает полное сгорание топлива при номинальном коэффициенте избытка воздуха, следовательно, - наиболее экономный расход топлива или высокий кпд двигателя. Продукты сгорания перетекают из внешней камеры сгорания 4 в парогенератор 8 при температуре около 3000 К. Такая температура недопустима. Потому снаружи внешняя камера сгорания 4 охлаждается водой. Вода нагревается и превращается в пар, который смешивается с продуктами сгорания и охлаждает их изнутри в парогенераторе 8, для чего гидронасос 25 нагнетает воду по гидроканалу 26, через управляемую гидрофорсунку 27 на горячие поверхности деталей. С целью использования тепла, вода берется из жидкостной системы внешнего охлаждения 18 по каналу охлаждающей жидкости 23. Температуры пара и продуктов сгорания выравниваются. Образуется парогазовое рабочее тело с температурой 1500-730 градусов по Цельсию. При подаче больше или меньше охлаждающей воды в парогенератор 8, управляемый гидрофорсункой 27, поддерживается такая температура парогазового рабочего тела, которая обеспечивает максимальный кпд двигателя и предотвращает его перегрев. Чем выше температура в парогенераторе 8, тем выше кпд но тем сложнее обеспечить термостойкость парогазовой форсунки 24 и других деталей двигателя. Однако температура в 1000ºС уже соответствует кпд двигателя в 61%, что обеспечивается большим объемом пара. Вода и пар нежелательны для металла, но они позволяют сократить расход топлива в 1,5-2 раза и улучшить экологические условия минимум в два раза, в том числе и шумовые. Гашение шума в традиционных условиях требует затрат энергии до 3% от кпд двигателя. Расход рабочего тела преобразователем 10 в двигателе с внешней камерой сгорания зависит не только от геометрических размеров его цилиндров, но и от частоты вращения приводного вала. Следовательно, быстроходность преобразователя 10 может быть снижена в два раза и более, что повышает его долговечность, а давление рабочего тела на выходе в холодильник - до атмосферного, что значительно снизит его температуру и повысит кпд. Радиатор и вентилятор не потребуются. Охлаждение продуктов сгорания водяным паром изнутри решает эту задачу. Объем парогенератора 8 составляет 100 и более циклов объемов преобразователя 10. Это обеспечивает минимальные цикловые колебания рабочего тела в нем около 1% и хорошие условия догорания топлива, что также повышает кпд двигателя. Организованное таким образом парогазовое рабочее тело подается в преобразователь 10 по парогазовому каналу 9 через парогазовую форсунку 24. Преобразователь в предложенном двигателе может иметь различные исполнения. Цилиндропоршневой парнокамерный 10 (фиг.1), где первая камера изобарная. Цилиндропоршневой адиабатный (фиг.2). Цилиндропоршневой роторный с аксиальными поршнями (фиг.3). Цилиндропоршневой с трехгранным ротором, обкатывающимся по эпитрохоидальному цилиндру и совершающему шесть рабочих циклов за один оборот (фиг.4). Цилиндропоршневой бесклапанный с выпускными окнами (фиг.5) и другие. При этом двигатель может быть снабжен любым типом компрессора, в том числе поршневым, роторным, турбинным и др. Главное требования, предъявляемые к компрессору: высокая степень сжатия при высоком кпд. Наиболее эффективным компрессором в двигателе с внешней камерой сгорания является компрессор с непрерывной подачей воздуха. Он в паре с топливным насосом непрерывной подачи топлива, например турбинный компрессор с шестеренчатым насосом, обеспечивают непрерывное горение топлива, что увеличивает количество тепла от сгорания топлива и кпд двигателя. Давление рабочего тела в парогенераторе 8, равное 9,6 МПа, соответствует минимальному расходу топлива, отнесенному к мощности. Рабочее тело подается из парогенератора 8 в преобразователь 10 по парогазовому каналу 9 через парогазовую форсунку 24. Рабочий ход поршня 13 осуществляется при постоянном подводе рабочего тела внутрь изобарной камеры 12 на всем протяжении цилиндра 11 от верхней мертвой точки до нижней. Межцилиндровый канал 15 заперт. Давление и температура рабочего тела в изобарном цилиндре 11, практически, соответствует давлению и температуре в парогенераторе 8. Таким образом, термодинамический процесс в цилиндре 11 осуществляется изобарически и изотермически. Тепло, отводимое стенками цилиндра 11 жидкостной системе внешнего охлаждения 18, не теряется. Оно возвращается с водой по каналу охлаждающей жидкости 23 гидронасосу 25. Он переносит его по гидроканалу 26 в парогенератор 8, где это тепло рекупирируется в парообразное рабочее тело. кпд двигателя возрастает. Термодинамический процесс в изобарном цилиндре 11 соответствует первой ступени расширения в цикле «Карно». При рабочем ходе поршня 13 вниз поршень 14 поднимается вверх и выталкивает рабочее тело из адиабатной камеры 17 по открытому парогазоотводящему каналу 20 в конденсатор 21. При обратном ходе поршней 13 и 14 парогазовая форсунка 24 и парогазоотводящий канал 20 заперты, а межцилиндровый канал 15 открыт. Этот термодинамический процесс происходит при расширении рабочего тела одновременно в изобарной камере 12 и адиабатной камере 17. Давления рабочего тела в них выравниваются, а работа поршня 14 осуществляется за счет разности площадей поршней 13 и 14. В нижней мертвой точке рабочий ход поршня 14 заканчивается. Межцилиндровый канал 15 запирается, а парогазовая форсунка 24 и парогазоотводящий канал 20 открываются, цикл повторяется. Термодинамический процесс в адиабатной камере 17 приравнен к адиабатному процессу потому, что тепло, переданное жидкостной системе внешнего охлаждения 18 стенками преобразователя 10, используется, рекуперируется рабочим телом в парогенераторе 8. Этот термодинамический процесс соответствует второму такту расширения в цикле "Карно". Преобразователь 10 работает мягко. Нагрузка на коленчатый вал поршнем 13 постоянна на всем пути от верхней до нижней мертвых точек, а поршнем 14 - снижается от максимальной до минимальной величины на протяжении от верхней до нижней мертвых точек. Эта величина зависит от разности площадей поршней 13 и 14 и давления рабочего тела в изобарной камере 12 и адиабатной камере 17. Для двигателя, защищенного от выхолаживания теплоизоляционной рубашкой 19 и работающего на низкотемпературном рабочем теле (1000 К … 1800 К) от ресивера (парогенератор 8), характерно то, что практически все тепло, произведенное во внешней камере сгорания 4, преобразуется в работу. Это обуславливает ему максимальный кпд. Кроме того, парогазовое рабочее тело высокоэкологично, предотвращает нагар и смолистые отложения в трущихся парах. Масла и цилиндры имеющие низкую температуру, долговечнее горячих масел и цилиндров. Применимо любое жидкое топливо, причем без переналадки системы питания. Применение большого количества воды, четыре литра а один литр топлива, сокращает в 1,5…2 раза расход топлива. Применение конденсаторов практически исключает потерю воды.The fuel pump 5 pumps fuel into the external combustion chamber 4 from the fuel tank "T" through the fuel-conducting channel 6, where it mixes with hot air, spontaneously ignites and burns. The combustion temperature in the flare is about 3250 K. It depends on the brand of fuel and the temperature of the compressed air. The operator changes the fuel supply using the fuel injector 7. The time of combustion and afterburning of the fuel in the external combustion chamber 4 and the steam generator 8 is more than 100 cycles of the converter 10, which ensures complete combustion of fuel at a nominal coefficient of excess air, therefore, the most economical fuel consumption or high engine efficiency. The combustion products flow from the external combustion chamber 4 into the steam generator 8 at a temperature of about 3000 K. This temperature is unacceptable. Therefore, outside the external combustion chamber 4 is cooled by water. Water is heated and converted into steam, which is mixed with the combustion products and cools them from the inside in the steam generator 8, for which the hydraulic pump 25 pumps water through the hydraulic channel 26, through a controlled hydraulic nozzle 27 to the hot surfaces of the parts. In order to use heat, water is taken from the external external cooling system 18 through the channel of the cooling liquid 23. The temperatures of the steam and combustion products are equalized. A gas-vapor working fluid with a temperature of 1500-730 degrees Celsius is formed. When more or less cooling water is supplied to the steam generator 8, controlled by the hydraulic nozzle 27, the temperature of the gas-vapor working fluid is maintained such that it provides maximum engine efficiency and prevents its overheating. The higher the temperature in the steam generator 8, the higher the efficiency, but the more difficult it is to ensure the thermal stability of the gas-vapor nozzle 24 and other engine parts. However, a temperature of 1000 ° C already corresponds to an engine efficiency of 61%, which is ensured by a large volume of steam. Water and steam are undesirable for metal, but they can reduce fuel consumption by 1.5-2 times and improve environmental conditions at least twice, including noise. Noise suppression in traditional conditions requires energy expenditures of up to 3% of engine efficiency. The flow rate of the working fluid by the converter 10 in an engine with an external combustion chamber depends not only on the geometric dimensions of its cylinders, but also on the speed of the drive shaft. Therefore, the speed of the transducer 10 can be reduced by two or more times, which increases its durability, and the pressure of the working fluid at the outlet of the refrigerator to atmospheric pressure, which will significantly reduce its temperature and increase its efficiency. Radiator and fan are not required. Cooling the combustion products with water vapor from the inside solves this problem. The volume of the steam generator 8 is 100 or more cycles of the volumes of the converter 10. This ensures minimal cyclic fluctuations of the working fluid in it about 1% and good conditions for the combustion of fuel, which also increases the efficiency of the engine. Organized in this way, the gas-vapor working fluid is supplied to the converter 10 through the gas-vapor channel 9 through the gas-vapor nozzle 24. The converter in the proposed engine may have various designs. Cylinder-piston steam chamber 10 (Fig. 1), where the first chamber is isobaric. The cylinder piston adiabatic (figure 2). Rotary cylinder piston with axial pistons (figure 3). Cylinder-piston with a trihedral rotor, running around the epitrochoidal cylinder and making six duty cycles in one revolution (figure 4). Cylinder-piston valveless with exhaust windows (figure 5) and others. In this case, the engine can be equipped with any type of compressor, including piston, rotary, turbine, etc. The main requirements for the compressor are: a high compression ratio at high efficiency. The most efficient compressor in an engine with an external combustion chamber is a continuous air compressor. It is paired with a continuous fuel injection fuel pump, for example, a turbine compressor with a gear pump, providing continuous combustion of fuel, which increases the amount of heat from fuel combustion and engine efficiency. The pressure of the working fluid in the steam generator 8, equal to 9.6 MPa, corresponds to the minimum fuel consumption, referred to power. The working fluid is supplied from the steam generator 8 to the converter 10 through the gas-vapor channel 9 through the gas-vapor nozzle 24. The working stroke of the piston 13 is carried out with a constant supply of the working fluid inside the isobaric chamber 12 along the entire length of the cylinder 11 from top dead center to bottom. The inter-cylinder channel 15 is locked. The pressure and temperature of the working fluid in the isobaric cylinder 11 practically corresponds to the pressure and temperature in the steam generator 8. Thus, the thermodynamic process in the cylinder 11 is carried out isobaric and isothermal. The heat removed by the walls of the cylinder 11 to the liquid external cooling system 18 is not lost. It returns with water through the channel of the cooling fluid 23 to the hydraulic pump 25. It transfers it through the hydraulic channel 26 to the steam generator 8, where this heat is recovered to the vaporous working fluid. engine efficiency increases. The thermodynamic process in the isobaric cylinder 11 corresponds to the first stage of expansion in the Carnot cycle. When the piston 13 moves downward, the piston 14 rises up and pushes the working fluid out of the adiabatic chamber 17 through the open vapor-exhaust duct 20 to the condenser 21. During the reverse stroke of the pistons 13 and 14, the vapor-gas nozzle 24 and the vapor-exhaust duct 20 are closed, and the inter-cylinder channel 15 is open. This thermodynamic process occurs when the working fluid expands simultaneously in the isobaric chamber 12 and the adiabatic chamber 17. The pressures of the working fluid in them are equalized, and the piston 14 operates due to the difference in the area of the pistons 13 and 14. At the bottom dead center, the working stroke of the piston 14 ends. The inter-cylinder channel 15 is locked, and the gas-vapor nozzle 24 and the gas-vapor exhaust channel 20 open, the cycle repeats. The thermodynamic process in the adiabatic chamber 17 is equated to the adiabatic process because the heat transferred to the external external cooling system 18 by the walls of the converter 10 is used, recovered by the working fluid in the steam generator 8. This thermodynamic process corresponds to the second expansion cycle in the Carnot cycle. Converter 10 is soft. The load on the crankshaft by the piston 13 is constant all the way from the top to the bottom dead center, and by the piston 14 it decreases from the maximum to the minimum value from the top to the bottom dead center. This value depends on the difference between the areas of the pistons 13 and 14 and the pressure of the working fluid in the isobaric chamber 12 and the adiabatic chamber 17. For an engine protected from cooling by a heat-insulating jacket 19 and working on a low-temperature working fluid (1000 K ... 1800 K) from the receiver (steam generator 8 ), it is characteristic that almost all the heat generated in the external combustion chamber 4 is converted to work. This gives him maximum efficiency. In addition, the gas-vapor working fluid is highly environmentally friendly and prevents carbon deposits and tar deposits in rubbing vapors. Oils and cylinders having a low temperature are more durable than hot oils and cylinders. Any liquid fuel is applicable, and without changing the power system. The use of a large amount of water, four liters and one liter of fuel, reduces fuel consumption by 1.5 ... 2 times. The use of capacitors virtually eliminates the loss of water.

Вариант 2. (Фиг.2). Работа адиабатного преобразователя 30. Рабочее тело, например продукты сгорания, подводится из газовой камеры 37 по парогазовому каналу 9 к парогазовой форсунке 24. При положении фальшпоршня 32 в ВМТ, парогазовая форсунка 24 нагнетает порцию рабочего тела в адиабатную камеру 17 и запирается. Процесс нагнетания изотермический, изобарический, т.к. наполнение фальшцилиндра 31 рабочим телом осуществляется при постоянной температуре и постоянном давлении, что соответствует первому такту расширения в цикле «Карно». Цикловая подача рабочего тела регулируется парогазовой форсункой 24. После ее завершения форсунка 24 запирается. Рабочее тело адиабатически расширяется. Поршень 34 опускается к НМТ вместе с фальшпоршнем 32. В конце рабочего хода открывается парогазоотводящий канал 20. Через этот канал фальшпоршень 32 совместно с поршнем 34, при ходе к ВМТ, вытесняют отработанные продукты сгорания из фальшцилиндра 31. Затем цикл повторяется. Т.к. фальшцилиндр 31 защищен от выхолаживания теплоизоляционной рубашкой 19, а фальшпоршень 32 имеет низкую теплопроводность и не контактирует не с фальшцилиндром 31 и не с цилиндром 33, то этот термодинамический процесс является адиабатным и соответствует второму такту расширения в цикле «Карно». Диаметр фальшпоршня 32 несколько меньше диаметров цилиндра 33 и фальшцилиндра 31, что образует тепловой зазор 38. Объем горячего газа в тепловом зазоре 38 составляет менее 0,4 объема газа в фальшцилиндре 31. Фальшпоршень 32 имеет низкую теплопроводность. Следовательно, цилиндр 33 имеет низкую температуру и не требует жидкостного охлаждения, что значительно упрощает и удешевляет конструкцию двигателя. Кроме того, парообразное рабочее тело из парогенератора 8 по паропроводу 36 обеспечивает паром потребителя 35, которым может быть турбокомпрессор.Option 2. (Figure 2). The work of the adiabatic converter 30. The working fluid, for example, combustion products, is supplied from the gas chamber 37 through the gas-vapor channel 9 to the gas-vapor nozzle 24. When the false piston 32 is in TDC, the gas-vapor nozzle 24 pumps a portion of the working fluid into the adiabatic chamber 17 and closes. The injection process is isothermal, isobaric, because filling the false cylinder 31 with a working fluid is carried out at a constant temperature and constant pressure, which corresponds to the first expansion stroke in the Carnot cycle. The cyclic supply of the working fluid is regulated by a combined-cycle nozzle 24. After its completion, the nozzle 24 is locked. The working fluid expands adiabatically. The piston 34 is lowered to the BDC together with the false piston 32. At the end of the working stroke, the steam and gas exhaust channel 20 is opened. Through this channel, the false piston 32 together with the piston 34, while going to the TDC, displace exhaust products from the false cylinder 31. Then the cycle repeats. Because Since the false cylinder 31 is protected from cooling by a heat insulating jacket 19, and the false piston 32 has low thermal conductivity and does not contact not with the false cylinder 31 and not with the cylinder 33, this thermodynamic process is adiabatic and corresponds to the second expansion stroke in the Carnot cycle. The diameter of the false piston 32 is slightly smaller than the diameters of the cylinder 33 and the false cylinder 31, which forms a thermal gap 38. The volume of hot gas in the thermal gap 38 is less than 0.4 of the volume of gas in the false cylinder 31. The false piston 32 has low thermal conductivity. Therefore, the cylinder 33 has a low temperature and does not require liquid cooling, which greatly simplifies and cheapens the design of the engine. In addition, the vaporous working fluid from the steam generator 8 through the steam line 36 provides steam to the consumer 35, which may be a turbocharger.

Вариант 3. (Фиг.3). Роторный преобразователь работает следующим образом. Через парогазовый канал 9 и парогазовую форсунку 24 подается во впускное окно 44 ротора 42 парогазовое рабочее тело, которое давит на поршень 43. Поршень 43 через подвижную опору 48 давят на неподвижную наклонную шайбу 46, скользят по ней вниз и поворачивается вместе с ротором 42 и валом 47 в неподвижном корпусе 41. Преобразователь имеет много поршней 43, которые производят работу, и столько же поршней 49, которые поднимаются вверх и освобождают выпускные окна 45 от использованного рабочего тела по парогазоотводящему каналу 20. В процессе работы они меняются ролями. Чем больше порциальная подача рабочего тела через парогазовую форсунку 24 во впускное окно 44, тем больше мощность преобразователя. Его недостатком является жидкостная система внешнего охлаждения 18 и недостаточная долговечность трущихся опор 48. Однако роторный преобразователь конструктивно прост. Он имеет наименьшую удельную массу. В нем отсутствуют управляемые клапаны. Вращение ротора 42 реверсивное. Он защищен от выхолаживания термоизоляционной рубашкой 19. Тепло жидкостной системы внешнего охлаждения 18 рекуперируется в парогенераторе 8. Термодинамический цикл этого варианта двигателя соответствует циклу «Карно». Расчетный кпд при давлении 9,6 МПа и температуре 1000 К - 61%.Option 3. (Figure 3). Rotary Converter operates as follows. Through the gas-vapor channel 9 and the gas-vapor nozzle 24, a gas-vapor working fluid is supplied to the inlet window 44 of the rotor 42, which presses on the piston 43. The piston 43 is pressed through the movable support 48 onto the fixed inclined washer 46, slide down it and rotates together with the rotor 42 and the shaft 47 in a fixed housing 41. The transducer has many pistons 43 that produce work, and the same number of pistons 49 that rise up and release the exhaust ports 45 from the used working fluid through the steam and gas outlet channel 20. During operation, they change roles. The greater the partial feed of the working fluid through the gas-vapor nozzle 24 into the inlet window 44, the greater the power of the converter. Its disadvantage is a liquid external cooling system 18 and insufficient durability of the friction bearings 48. However, the rotary transducer is structurally simple. It has the smallest specific gravity. It lacks controllable valves. The rotation of the rotor 42 is reversible. It is protected from cooling by a thermally insulating jacket 19. The heat of the liquid external cooling system 18 is recovered in the steam generator 8. The thermodynamic cycle of this variant of the engine corresponds to the Carnot cycle. The calculated efficiency at a pressure of 9.6 MPa and a temperature of 1000 K is 61%.

Вариант 4. (Фиг.4). Работа двигателя, преобразователь которого выполнен в виде трехгранного ротора-поршня 52, установленного подвижно на эксцентричном приводном валу 54 и обкатывающегося своим зубчатым колесом 53 вокруг неподвижной шестерни 55. Трехгранный ротор-поршень 52 разделяет своими гранями эпитрохоидальный цилиндр 51 на рабочие камеры 56 и выпускные камеры 57. При этом рабочие камеры 56 соединены с входными окнами 44, через которые парогазовые форсунки 24 нагнетают очередные порции рабочего тела, приготовленного в парогенераторе 8 (см. вариант 1) и подведенного по парогазовым каналам 9. Рабочее тело давит на поверхность поршня 52, замыкающую рабочую камеру 56 и смещенную относительно приводного вала 54 вверх налево. Трехгранный ротор-поршень 52 поворачивается по стрелке влево, обкатывается зубчатым колесом 53 по шестерне 55 и поворачивает жестко сцепленные между собой эксцентрик 58 с приводным валом 54. Одновременно выпускается отработанное рабочее тело из выпускных камер 57 через выходные окна 45 по парогазовым выходящим каналам 20 в холодильник. За полный поворот трехгранный ротор-поршень 52 производит шесть рабочих тактов, по два на каждую грань, что обеспечивает этому преобразователю высокую удельную мощность. Преобразователь двухтактный, бесклапанный, его термодинамические процессы приближены к аналогичным в цикле «Карно», т.к. тепло жидкостной системы внешнего охлаждения 18 рекуперируется в парогенераторе 8. Устройства жидкостной системы внешнего охлаждения 18 и теплоизоляционной рубашки 19 аналогичны варианту 1.Option 4. (Figure 4). The operation of the engine, the converter of which is made in the form of a trihedral rotor-piston 52, mounted movably on an eccentric drive shaft 54 and rolling around its stationary gear 53 with its gear 53. The trihedral rotor-piston 52 divides the epitrochoidal cylinder 51 into working chambers 56 and exhaust chambers 57. In this case, the working chambers 56 are connected to the inlet windows 44, through which the vapor-gas nozzles 24 pump the next portions of the working fluid prepared in the steam generator 8 (see option 1) and summed up for about parogazovym channels 9. The working fluid pressure on the piston surface 52, closing the working chamber 56 and offset from the drive shaft 54 upwards to the left. The trihedral rotor-piston 52 rotates in an arrow to the left, is rolled around by a gear wheel 53 along a gear 55 and rotates an eccentric 58 rigidly interconnected with a drive shaft 54. At the same time, the exhausted working fluid is discharged from the exhaust chambers 57 through the outlet windows 45 through the gas-vapor output channels 20 into the refrigerator . For a complete rotation, the trihedral rotor-piston 52 produces six working cycles, two for each face, which provides this converter with high specific power. The push-pull converter, valveless, its thermodynamic processes are close to those in the Carnot cycle, because the heat of the liquid external cooling system 18 is recovered in the steam generator 8. The devices of the liquid external cooling system 18 and the heat-insulating jacket 19 are similar to option 1.

Вариант 5. (Фиг.5). Работа двигателя. Компрессор высокого давления 3 сжимает атмосферный воздух до давления, например, 9,6 МПа и нагнетает его по воздухоподводящему каналу 29 во внешнюю камеру сгорания 4, при этом воздух нагревается до температуры более 800 К. Топливный насос 5 по топливному каналу 6 через форсунку 7 туда же нагнетает топливо. Оно смешивается со сжатым воздухом, самовоспламеняется и сгорает при температуре около 3250 К. Продукты сгорания вытекают из внешней камеры сгорания 4 в парогенератор 8 по газовому каналу 28. Гидронасос 25 нагнетает в парогенератор 8 по гидроканалу 26 через гидрофорсунку 27 воду. Она охлаждает снаружи стенки внешней камеры сгорания 4, нагревается сама и превращается в пар. Пар смешивается с продуктами сгорания, охлаждает их до температуры 1000…1800 К, по желанию оператора двигателя. В парогенераторе 8 образуется парогазовое рабочее тело. Где оно накапливается в количестве 100 и более цикловых объемов преобразователя. Температура рабочего тела в парогенераторе 8 регулируется количеством поданной в него воды гидрофорсункой 27, а давление - количеством поданного в него топлива топливной форсункой 7 в пределах - по желанию оператора двигателя. Двигатель по варианту 5 может работать в различных вариантах.Option 5. (Figure 5). Engine operation. The high pressure compressor 3 compresses the atmospheric air to a pressure of, for example, 9.6 MPa and pumps it through the air supply channel 29 into the external combustion chamber 4, while the air is heated to a temperature of more than 800 K. The fuel pump 5 through the fuel channel 6 through the nozzle 7 there It pumps fuel. It mixes with compressed air, spontaneously ignites and burns at a temperature of about 3250 K. Combustion products flow from the external combustion chamber 4 to the steam generator 8 through the gas channel 28. The hydraulic pump 25 pumps water into the steam generator 8 through the hydraulic channel 26 through the hydraulic nozzle 27. It cools the outside of the wall of the external combustion chamber 4, heats itself and turns into steam. Steam mixes with the combustion products, cools them to a temperature of 1000 ... 1800 K, at the request of the engine operator. In the steam generator 8, a gas-vapor working fluid is formed. Where it accumulates in the amount of 100 or more cyclic volumes of the converter. The temperature of the working fluid in the steam generator 8 is controlled by the amount of water supplied to it by the hydraulic nozzle 27, and the pressure by the amount of fuel supplied to it by the fuel nozzle 7 within the limits - at the request of the engine operator. The engine according to option 5 can work in various versions.

5.1. Работа двигателя без применения воды в парогенераторе 8, т.е. в режиме ДВС. Для этого перед остановкой двигателя необходимо следующее. Топливная форсунка 7 и гидронасос 25 должны быть отключены. Топливо подведено к форсунке 73 через топливный канал 63. внешняя камера сгорания 4 и парогенератор 8 очищены от пара и заполнены сжатым воздухом с давлением не менее 4 МПа, подведенным из компрессора высокого давления 3 по воздухоподводящему каналу 29. Парогенератор 8 соединен парогазовым каналом 9 с парогазовой форсункой 24.5.1. The operation of the engine without the use of water in the steam generator 8, i.e. in ICE mode. To do this, before stopping the engine, the following is necessary. Fuel injector 7 and hydraulic pump 25 must be turned off. The fuel is supplied to the nozzle 73 through the fuel channel 63. the external combustion chamber 4 and the steam generator 8 are cleaned of steam and filled with compressed air with a pressure of at least 4 MPa, supplied from the high-pressure compressor 3 through the air supply channel 29. The steam generator 8 is connected by a gas-vapor channel 9 to a gas-vapor channel nozzle 24.

Работа. Открываются форсунки парогазовая 24 и топливная 73 и через них вводятся в цилиндр 65 порции сжатого воздуха и топлива. Форсунки закрываются. Топливо поджигается от смеси зажигания (не показано) и сгорает. Поршень 67 перемещается вниз. Происходит такт расширения. Вблизи НМТ поршень 67 открывает выпускные окна 64 и выпускает продукты сгорания из цилиндра 65, а парогазовая форсунка 24 открывается и нагнетает в цилиндр 65 новую порцию сжатого воздуха. Производится продувка цилиндра 65 от остатков продуктов сгорания и наполнение его свежим воздухом. Парогазовая форсунка 24 закрывается. Поршень 67 поднимается вверх и отсекает окна 64. Происходит такт сжатия воздуха в цилиндре 65. Около ВМТ опять открываются обе форсунки - парогазовая 24 и топливная 73. Вводятся следующие порции сжатого воздуха и топлива в цилиндр 65. Цикл повторяется. При этом осуществляется прямоточная продувка и хорошее наполнение цилиндра 65 сжатым воздухом из компрессора высокого давления 3 и нагнетание отработавших продуктов сгорания в турбину 61 по парогазоотводящему каналу 20. Это обеспечивает стабильную работу бесклапанного преобразователя 66 в сухом режиме.Work. The gas-vapor injectors 24 and fuel 73 open and through them portions of compressed air and fuel are introduced into the cylinder 65. Nozzles close. The fuel is ignited by the ignition mixture (not shown) and burns. The piston 67 moves down. An expansion beat occurs. Near the BDC, the piston 67 opens the exhaust ports 64 and releases combustion products from the cylinder 65, and the gas-vapor nozzle 24 opens and pumps a new portion of compressed air into the cylinder 65. The cylinder 65 is purged from the remains of the combustion products and is filled with fresh air. Combined-gas nozzle 24 closes. The piston 67 rises up and cuts off the windows 64. There is a compression stroke of air in the cylinder 65. At TDC, both nozzles again open - combined-cycle 24 and fuel 73. The following portions of compressed air and fuel are introduced into cylinder 65. The cycle repeats. In this case, a direct-flow purge and good filling of the cylinder 65 with compressed air from the high-pressure compressor 3 and injection of the exhaust products of combustion into the turbine 61 through the steam-exhaust duct 20. This ensures stable operation of the valveless transducer 66 in the dry mode.

5.2. Бесклапанный преобразователь 66 с выпускными окнами 64 может работать, используя одновременно два источника тепловой энергии, в том числе: рабочее тело продуктов сгорания внутренней камеры сгорания цилиндра 65 - плюс рабочее тело продуктов сгорания газовой камеры 37 (см. фиг.2); или - плюс парообразное рабочее тело изолированного от газовой камеры 37 парогенератора 8.5.2. The valveless converter 66 with exhaust ports 64 can operate using two sources of thermal energy at the same time, including: the working fluid of the combustion products of the internal combustion chamber of the cylinder 65 - plus the working fluid of the combustion products of the gas chamber 37 (see figure 2); or - plus a vaporous working fluid isolated from the gas chamber 37 of the steam generator 8.

5.3. Бесклапанный преобразователь 66 с выпускными окнами 64 наиболее эффективно работает по циклу двухтактного дизеля (5.1), но с применением парогазового рабочего тела, вырабатываемого в парогенератое 8 и нагнетаемого из него через парогазовый канал 9 и форсунку 24 в цилиндр 65 в начале рабочего хода поршня 67. Цикловое количество парогазового рабочего тела определяется оператором двигателя и регулируется форсункой 24. При этом продувка цилиндра 65 осуществляется воздухом, сжатым компрессором 62 и подведенным по каналу 74 через окна 64. Затем поршень 67 производит такт сжатия. В начале такта расширения открываются форсунки: парогазовая 24 и топливная 73. Вводятся через них порция топлива и порция парогазового рабочего тела, имеющего температуру более 1000 К. Топливо смешивается со сжатым воздухом и самовозгорается. Продукты сгорания в цилиндре 65 образуют совместно с парогазовым рабочим телом, введенным из парогенератора 8, удвоенный его объем при высоком давлении, близком к давлению в парогенераторе и умеренной температуре. Этот вариант двигателя имеет наибольшую мощность. Достоинством двигателей, снабженных турбокомпрессором 60 и конденсатором 21 является то, что парогазовое рабочее тело помле турбины 61 подвергается конденсации в конденсаторе 21, откуда вода возвращается по конденсатному каналу 22 в жидкостную систему внешнего охлаждения 18; практически все тепло жидкостной системы внешнего охлаждения 18 рекуперируется в парогенераторе 8; цилиндр 65 и поршень 67 работают при низких температурах, т.е. они долговечны; кпд высокий, так как такт предварительного расширения или нагнетания рабочего тела в цилиндр 65 осуществляется изотермически и изобарически, а такт расширения - адиабатически, что соответствует тактам расширения в цикле «Карно».5.3. The valveless converter 66 with the exhaust ports 64 most effectively operates on the cycle of a two-stroke diesel engine (5.1), but using a gas-vapor working fluid generated in steam-generated 8 and pumped from it through the gas-vapor channel 9 and nozzle 24 into the cylinder 65 at the beginning of the piston stroke 67. The cyclic amount of a gas-vapor working fluid is determined by the engine operator and is regulated by the nozzle 24. In this case, the cylinder 65 is purged with air compressed by the compressor 62 and supplied through the channel 74 through the windows 64. Then the piston 67 roizvodit compression stroke. At the beginning of the expansion stroke, nozzles are opened: combined-cycle 24 and fuel 73. A portion of fuel and a portion of combined-gas working fluid having a temperature of more than 1000 K are introduced through them. The fuel mixes with compressed air and spontaneously ignites. The combustion products in the cylinder 65 form, together with the gas-vapor working fluid introduced from the steam generator 8, doubled its volume at high pressure close to the pressure in the steam generator and moderate temperature. This version of the engine has the greatest power. An advantage of engines equipped with a turbocompressor 60 and a condenser 21 is that the gas-vapor working fluid, after the turbine 61, is condensed in the condenser 21, from where the water is returned through the condensate channel 22 to the liquid external cooling system 18; almost all the heat of the liquid external cooling system 18 is recovered in the steam generator 8; cylinder 65 and piston 67 operate at low temperatures, i.e. they are durable; the efficiency is high, since the stroke of the preliminary expansion or injection of the working fluid into the cylinder 65 is isothermal and isobaric, and the expansion stroke is adiabatic, which corresponds to the expansion strokes in the Carnot cycle.

5.4. Бесклапанный преобразователь 66 с выпускными окнами 64, работающий на продуктах сгорания, произведенных в собственной камере сгорания цилиндра 65, не требует специальных кислотоупорных сталей. Ему также не потребуются кислотоупорные стали, если вторым рабочим телом будут продукты сгорания, произведенные во внешней камере сгорания 4. При этом пар может быть использован в качестве рабочего тела для турбокомпрессора, см. фиг.2, поз.35.5.4. The valveless converter 66 with exhaust ports 64 operating on the products of combustion produced in the combustion chamber of the cylinder 65 does not require special acid-resistant steels. He also does not need acid-resistant steels if the second working fluid is the products of combustion produced in the external combustion chamber 4. Moreover, the steam can be used as a working fluid for a turbocompressor, see figure 2, item 35.

5.5. Существует еще много вариантов исполнения парогазового двигателя, в том числе с клапанным распределением рабочего тела, с четырехтактными преобразователями и многие другие варианты.5.5. There are many more options for the steam-gas engine, including valve distribution of the working fluid, four-stroke converters and many other options.

Недостатком парогазового двигателя являются применение большого количества воды. Но она заменяет половину топлива! Применение конденсатора и/или влагоотделителя обеспечивает многократное использование воды. Вторым недостатком является теплоизоляционная рубашка. Но она недорогая. Очевидно, что после испытания двигателя она останется только на парогенераторе., т.к. низкая температура рабочего тела снизит среднюю температуру преобразователей в 2…3 раза.The disadvantage of a combined cycle engine is the use of large amounts of water. But it replaces half the fuel! The use of a condenser and / or dehumidifier allows the reuse of water. The second drawback is the heat-insulating shirt. But it is inexpensive. Obviously, after testing the engine, it will remain only on the steam generator. low temperature of the working fluid will reduce the average temperature of the converters in 2 ... 3 times.

Достоинства предлагаемых вариантов парогазового двигателя состоят в следующем: термический кпд более 60% при максимальной температуре рабочего тела 1000ºС.The advantages of the proposed steam-gas engine options are as follows: thermal efficiency of more than 60% at a maximum working fluid temperature of 1000ºС.

Расход топлива в 1,5 раза меньше, чем у дизеля и в 2 раза меньше, чем у бензинового двигателя, за счет применения около четырех литров воды на один литр топлива.Fuel consumption is 1.5 times less than that of a diesel engine and 2 times less than that of a gasoline engine, due to the use of about four liters of water per liter of fuel.

Применимо любое жидкое топливо, причем без переналадки системы питания.Any liquid fuel is applicable, and without changing the power system.

Мощность более чем в два раза выше за счет высокого кпд, применения роторных преобразователей и за счет полноценной двухтактной работы цилиндров, ибо их рабочий ход продлен до 180 градусов, а в цилиндрах с продувочными окнами - до 160 градусов, за счет продувки высоким давлением воздуха.The power is more than two times higher due to high efficiency, the use of rotary converters and due to the full two-stroke operation of the cylinders, because their working stroke is extended to 180 degrees, and in cylinders with purge windows - up to 160 degrees, due to purging with high air pressure.

На 30% сокращается расход масла, за счет исключения загрязнения масла газом в компрессоре и за счет сокращения в два раза количества рабочих цилиндров в преобразователе.Oil consumption is reduced by 30%, due to the elimination of oil pollution by gas in the compressor and by halving the number of working cylinders in the converter.

Не требуют холостых оборотов роторные и другие многоцилиндровые двигатели, т.к. запускаются рабочим телом, накопленным в ресивере-парогенераторе.Rotor and other multi-cylinder engines do not require idle speed, as are started by the working fluid accumulated in the receiver-steam generator.

Используют глубокое расширение парогазового рабочего тела.Use a deep expansion of the gas-vapor working fluid.

Являются хорошей лабораторией для сравнительных испытаний различных типов преобразователей.They are a good laboratory for comparative testing of various types of transducers.

Конструктивно не сложны, ибо упразднено больше и более сложных узлов и деталей (клапаны, шестерни, распредвал, стартер, вентилятор, аккумулятор, пусковой двигатель, мощный электрогенератор и др.), чем введено (парогенератор с внешней камерой сгорания, маломощный электрогенератор для освещения, электроуправляемые форсунки, теплоизоляция, конденсатор и бак для воды).Structurally, they are not complicated, because more and more complex assemblies and parts (valves, gears, camshaft, starter, fan, battery, starting engine, powerful electric generator, etc.) are eliminated than are introduced (steam generator with an external combustion chamber, low-power generator for lighting, electrically controlled nozzles, thermal insulation, condenser and water tank).

Система пуска пневматическая, а в многоцилиндровом и роторном двигателях не требуется.The start-up system is pneumatic, and is not required in multi-cylinder and rotary engines.

Мгновенно набирают полную мощность. Т.к. среднее давление в цилиндрах преобразователей может быть равно максимальному давлению, например 9,6 МПа, в течение длительного времени. Это при продленном открытии парогазовой форсунки 24.Instantly gaining full power. Because the average pressure in the cylinders of the transducers may be equal to the maximum pressure, for example 9.6 MPa, for a long time. This is with the extended opening of the gas-vapor nozzle 24.

Не требуется коробка передач, т.к. крутящий момент сопоставим с максимальным крутящим моментом коробки передач равного по мощности двигателя, что обеспечивается наполнением цилиндров рабочим телом в течение всего рабочего такта. Или обеспечивается созданием давления 4,5 т.е. на поршне диаметром 80 мм (Жигули), на всем рабочем ходе. И много других достоинств.No gearbox required the torque is comparable to the maximum torque of the gearbox of equal engine power, which is ensured by filling the cylinders with a working fluid throughout the entire working cycle. Or is provided by creating a pressure of 4.5 i.e. on a piston with a diameter of 80 mm (Lada), on the entire working stroke. And many other advantages.

Источники информацииInformation sources

1. Михайловский Е.В., Серебряков К.В., Автомобили. - М.: Машиностроение, 1968 г., с.70-74. Жидкостная система охлаждения, рис.58.1. Mikhailovsky EV, Serebryakov KV, Automobiles. - M.: Mechanical Engineering, 1968, p. 70-74. Liquid cooling system, Fig. 58.

2. Теплотехника, под редакцией Крутова В.И. - М.: Машиностроение 1986 г., с.222, рис.5.3. 3. - Патент США, Н 4281626.2. Heat engineering, edited by V. Krutov. - M.: Mechanical Engineering 1986, p. 222, Fig. 5.3. 3. - US Patent N 4281626.

Claims (25)

1. Поршневой двигатель, содержащий преобразователь для превращения энергии рабочего тела в механическую энергию, топливный насос, гидронасос, отличающийся тем, он снабжен внешней камерой сгорания, вынесенной за пределы преобразователя, парогенератором и компрессором, при этом компрессор пневматически соединен с внешней камерой сгорания, которая через парогенератор соединена с преобразователем, а топливный насос гидравлически соединен с внешней камерой сгорания, гидронасос гидравлически соединен с парогенератором.1. A piston engine containing a converter for converting the energy of the working fluid into mechanical energy, a fuel pump, a hydraulic pump, characterized in that it is equipped with an external combustion chamber remote from the converter, a steam generator and a compressor, the compressor being pneumatically connected to an external combustion chamber, which through the steam generator it is connected to the converter, and the fuel pump is hydraulically connected to the external combustion chamber, the hydraulic pump is hydraulically connected to the steam generator. 2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что внешняя камера сгорания размещена в парогенераторе.2. The engine according to claim 1, characterized in that the external combustion chamber is located in the steam generator. 3. Двигатель по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что внешняя камера сгорания снабжена газовой камерой, отделяющей продукты сгорания от пара.3. The engine according to any one of claims 1, 2, characterized in that the external combustion chamber is equipped with a gas chamber separating the combustion products from the steam. 4. Двигатель по п.3, отличающийся тем, что газовая камера имеет объем более двадцати цикловых объемов преобразователя.4. The engine according to claim 3, characterized in that the gas chamber has a volume of more than twenty cyclic volumes of the Converter. 5. Двигатель по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что парогенератор имеет объем более двадцати цикловых объемов преобразователя.5. The engine according to any one of paragraphs.1, 2, characterized in that the steam generator has a volume of more than twenty cyclic volumes of the Converter. 6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что между ступенями сжатия сжимаемого воздуха установлен воздухоохладитель.6. The engine according to claim 1, characterized in that an air cooler is installed between the compression stages of the compressible air. 7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен внешней системой жидкостного охлаждения.7. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with an external liquid cooling system. 8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что внешняя система жидкостного охлаждения гидравлически соединена с гидронасосом.8. The engine according to claim 7, characterized in that the external liquid cooling system is hydraulically connected to the hydraulic pump. 9. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен теплоизоляционной рубашкой.9. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a heat-insulating jacket. 10. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен турбокомпрессором.10. The engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with a turbocharger. 11. Двигатель по п.10, отличающийся тем, что турбокомпрессор пневматически соединен с преобразователем и компрессором.11. The engine of claim 10, wherein the turbocharger is pneumatically connected to the converter and the compressor. 12. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессор и преобразователь объединены в один блок.12. The engine according to claim 1, characterized in that the compressor and the converter are combined in one unit. 13. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь имеет отдельный от компрессора масляный катер.13. The engine according to claim 1, characterized in that the converter has an oil boat separate from the compressor. 14. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь снабжен выпускными окнами.14. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is equipped with exhaust windows. 15. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что он имеет одну внешнюю камеру сгорания на несколько преобразователей.15. The engine according to claim 1, characterized in that it has one external combustion chamber for several converters. 16. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что подачи топлива, охлаждающей жидкости и рабочего тела выполнены регулируемыми.16. The engine according to claim 1, characterized in that the supply of fuel, coolant and working fluid are adjustable. 17. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде пневмодвигателя Казанцева.17. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of a Kazantsev air motor. 18. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде адиабатного двигателя Казанцева.18. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of an adiabatic Kazantsev engine. 19. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде двигателя Дизеля.19. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of a diesel engine. 20. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде двигателя Ванкеля.20. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of a Wankel engine. 21. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде двигателя роторного.21. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of a rotary engine. 22. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде двигателя Стирлинга.22. The engine according to claim 1, characterized in that the converter is made in the form of a Stirling engine. 23. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессор выполнен поршневым.23. The engine according to claim 1, characterized in that the compressor is made piston. 24. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессор выполнен турбинным.24. The engine according to claim 1, characterized in that the compressor is made turbine. 25. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессор выполнен центробежным. 25. The engine according to claim 1, characterized in that the compressor is made centrifugal.
RU2004134930/06A 2004-11-29 2004-11-29 Kazantsev piston engine RU2413084C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134930/06A RU2413084C2 (en) 2004-11-29 2004-11-29 Kazantsev piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004134930/06A RU2413084C2 (en) 2004-11-29 2004-11-29 Kazantsev piston engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004134930A RU2004134930A (en) 2006-06-20
RU2413084C2 true RU2413084C2 (en) 2011-02-27

Family

ID=36713634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004134930/06A RU2413084C2 (en) 2004-11-29 2004-11-29 Kazantsev piston engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2413084C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583493C1 (en) * 2015-02-10 2016-05-10 Александр Львович Бурмистров Method of operating steam and gas turbine engine and engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583493C1 (en) * 2015-02-10 2016-05-10 Александр Львович Бурмистров Method of operating steam and gas turbine engine and engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004134930A (en) 2006-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6216462B1 (en) High efficiency, air bottoming engine
US6095100A (en) Combination internal combustion and steam engine
US8661816B2 (en) Hybrid combustion energy conversion engines
US7937943B2 (en) Heat engines
KR20080112362A (en) Piston steam engine having internal flash vapourisation of a working medium
JP4286419B2 (en) Piston type internal combustion engine
RU2413084C2 (en) Kazantsev piston engine
CS269826B1 (en) The way of temperature of pisten internal combustion engine
GB2481980A (en) I.c. engine in which water is recovered from the exhaust and re-used
RU2214525C2 (en) Method of operation of power plant with piston internal combustion engine (versions) and power plant for implementing the method
RU2449138C2 (en) Internal combustion engine
JPS60501370A (en) internal combustion engine
RU2055997C1 (en) Method of operation of internal combustion engine and internal combustion engine
RU2724071C1 (en) Piston engine and method of using fuel in piston engine
WO1986004388A1 (en) Regenerative thermal engine
RU2477375C2 (en) Method of piston engine cycling and piston engine
RU2044900C1 (en) Internal combustion engine
GB2110305A (en) Apparatus for vaporising a liquid by hot compressed gas to produce power
RU2075613C1 (en) Piston internal combustion engine and method of its operation
RU2050442C1 (en) Method of operating engine with external heat supply and engine with external heat supply
JPS62501720A (en) heat-generating engine
RU36862U1 (en) COMBINED ENGINE
AU717934B2 (en) Combination internal combustion and steam engine
RU2143571C1 (en) Compressor drive
RU2018015C1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20091020

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20100622

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121130