RU2440499C1 - Thermal engine and operating method of thermal engine - Google Patents

Thermal engine and operating method of thermal engine Download PDF

Info

Publication number
RU2440499C1
RU2440499C1 RU2010125327/06A RU2010125327A RU2440499C1 RU 2440499 C1 RU2440499 C1 RU 2440499C1 RU 2010125327/06 A RU2010125327/06 A RU 2010125327/06A RU 2010125327 A RU2010125327 A RU 2010125327A RU 2440499 C1 RU2440499 C1 RU 2440499C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cooling
heat
component
channel
chamber
Prior art date
Application number
RU2010125327/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Петрович Баталин (RU)
Юрий Петрович Баталин
Николай Иванович Курбатов (RU)
Николай Иванович Курбатов
Евгений Николаевич Ландехов (RU)
Евгений Николаевич Ландехов
Александр Александрович Седых (RU)
Александр Александрович Седых
Николай Павлович Селиванов (RU)
Николай Павлович Селиванов
Сергей Николаевич Филиппов (RU)
Сергей Николаевич Филиппов
Original Assignee
Юрий Петрович Баталин
Николай Иванович Курбатов
Евгений Николаевич Ландехов
Александр Александрович Седых
Николай Павлович Селиванов
Сергей Николаевич Филиппов
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 Юрий Петрович Баталин, Николай Иванович Курбатов, Евгений Николаевич Ландехов, Александр Александрович Седых, Николай Павлович Селиванов, Сергей Николаевич Филиппов filed Critical Юрий Петрович Баталин
Priority to RU2010125327/06A priority Critical patent/RU2440499C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2440499C1 publication Critical patent/RU2440499C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: thermal engine includes expansion machine with devices for implementation of thermodynamic operating cycle of engine, cooling system, preparation system of working medium components, preparation system of gas fuel composition of working medium, cooling and recovery system and device, as well as power takeoff system. Preparation system of one of the above components, and namely that containing gas mixture oxidiser, includes compressor in-series connected by means of a channel and having not less than two devices of stepped mixture compression. One of the sections of the above channel is mounted with possibility of connecting to it before and/or after the cooling device of compressor of additional channel for intermediate extraction of compressed gas mixture and supply of the latter to cooling system of expansion machine. Mixture compression device which is located at maximum distance from intake device is interconnected with preparation system of gas fuel composition of working medium in expansion machine at least through one recuperator. Each recuperator has heat exchange circuit for warming-up the above gas mixture, with possibility of control, which is interconnected with supply channel of hot exhaust gases to it, and at least one recuperator has the possibility of additional regeneration and recovery to combustion chamber of the heat utilised from cooling system of expansion machine. In operating method of thermal engine the compression of component, mainly air, is performed at least partially before the latter is supplied to combustion chamber, subject to cooling during compression process, and after compression it is subject to after-heating using the heat of combustion products - exhaust gases and heat of cooling of the enclosures of a chamber or chambers of combustion; for that purpose the engine is equipped with recovery system of the above types of leaving heat and through the latter it is connected to the compressor having the cooling system of compressed component, by means of which the above compressed component with flow separation is supplied to prechamber and immediately to working zone of combustion chamber.
EFFECT: increasing effective engine power and increasing efficiency coefficient owing to recovery introduction to the engine operation of heat of combustion products - exhaust gases, including the heat of cooling of combustion chambers of thermal engine expansion machine, which is included in the above process.
13 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно тепловым двигателям, преимущественно двигателям внутреннего сгорания и способам работы тепловых двигателей.The invention relates to the field of engine building, namely to thermal engines, mainly internal combustion engines and methods of operation of thermal engines.

Известен тепловой двигатель в виде двигателя внутреннего сгорания, содержащего расширительную машину поршневого типа (Большой Энциклопедический словарь, политехнический, науч. изд. «Большая Российская энциклопедия», М., 1998, стр.141-142).A heat engine is known in the form of an internal combustion engine containing a piston type expansion machine (Big Encyclopedic Dictionary, Polytechnic, scientific ed. "Big Russian Encyclopedia", M., 1998, pp. 141-142).

Известен тепловой двигатель в виде двигателя внутреннего сгорания газотурбинного типа, рабочий процесс которого происходит в воздушном компрессоре, камере сгорания и расширительной машине - газовой турбине (Большой Энциклопедический словарь, политехнический, науч. изд. «Большая Российская энциклопедия», М., 1998, стр.141-142).A heat engine is known in the form of an internal combustion engine of a gas turbine type, the working process of which takes place in an air compressor, a combustion chamber and an expansion machine — a gas turbine (Big Encyclopedic Dictionary, Polytechnic, Scientific Publishing House “Big Russian Encyclopedia”, M., 1998, p. .141-142).

Указанные двигателя подразделяются по роду сжигаемого топлива на газовые двигатели, работающие на газообразном топливе; двигатели, работающие на легком жидком топливе - бензине, керосине, лигроине; двигатели, работающие на тяжелом жидком топливе - дизельном и др. Кроме того, указанные двигатели подразделяют по способу подачи свежего заряда воздуха на двигатели без наддува и двигатели с наддувам, а также по способу подготовки топливовоздушной среды на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.These engines are divided by type of fuel burned into gas engines running on gaseous fuel; engines running on light liquid fuels - gasoline, kerosene, naphtha; engines operating on heavy liquid fuel - diesel, etc. In addition, these engines are divided by the method of supplying a fresh charge of air to naturally aspirated engines and naturally aspirated engines, as well as by the method of preparing a fuel-air medium for engines with external and internal mixture formation.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий расширительную машину с камерой сгорания, клапанами впуска воздуха и выпуска отработавших газов, компрессор для сжатия воздуха до давления наддува, выполненный многоступенчатым с межступенчатым охлаждением для сжатия воздуха до давления, равного рабочему, в камере сгорания, а также регенеративные теплообменники -рекуператоры для подогрева сжатого воздуха и топлива, привод компрессора и систему отбора выработанной в двигателе преобразованной в механическую энергии (RU 2246625 С2, 27.12.2003).A known internal combustion engine comprising an expansion machine with a combustion chamber, air intake and exhaust valves, a compressor for compressing air to boost pressure, made by multi-stage with interstage cooling to compress air to a pressure equal to the working pressure in the combustion chamber, and regenerative heat exchangers - recuperators for heating compressed air and fuel, a compressor drive and a selection system generated in the engine converted to mechanical energy (RU 2246625 C2, 12.27.2003).

Известен способ работы двигателя внутреннего сгорания, включающий многоступенчатое сжатие воздуха, подаваемого в расширительную машину двигателя, с промежуточным охлаждением между ступенями сжатия и регенеративным подогревом теплотой отработавших газов в рекуператорах, обеспечивающих утилизацию теплоты продуктов сгорания - отработавших газов (RU 2246625 С2, 27.12.2003).A known method of operation of an internal combustion engine, including multi-stage compression of the air supplied to the expansion machine of the engine, with intermediate cooling between the compression stages and regenerative heating of the heat of the exhaust gases in recuperators, ensuring the utilization of the heat of the combustion products - exhaust gases (RU 2246625 C2, 12/27/2003) .

Известен способ работы теплового двигателя с многоступенчатым сжатием воздуха, подаваемого в расширительную машину, и промежуточным охлаждением его между ступенями сжатия (USA, 4333424, 08.06.1982).A known method of operation of a heat engine with multi-stage compression of air supplied to the expansion machine, and intermediate cooling between the compression stages (USA, 4333424, 06/08/1982).

Известен тепловой двигатель с воздушным охлаждением камер сгорания расширительной машины (GB, 766703, 13.07.1954).Known heat engine with air cooling of the combustion chambers of the expansion machine (GB, 766703, 13.07.1954).

Известен способ работы теплового двигателя, содержащего расширительную машину с камерами сгорания, предусматривающий утилизацию теплоты продуктов сгорания - выхлопных газов (DE, 3130667 А1, 03.08.1981).A known method of operation of a heat engine containing an expansion machine with combustion chambers, providing for the utilization of the heat of the combustion products - exhaust gases (DE, 3130667 A1, 03.08.1981).

Недостатком известных двигателей и способов их работы является невысокая эффективная мощность и коэффициент полезного действия вследствие отсутствия или невысокого использования теплоты, вырабатываемой с расширительной машине двигателя и теряемой с выхлопными газами, а также через стенки камер сгорания.A disadvantage of the known engines and methods of their operation is the low effective power and efficiency due to the absence or low use of heat generated from the expansion machine of the engine and lost with exhaust gases, as well as through the walls of the combustion chambers.

Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективной мощности теплового двигателя и коэффициента полезного действия работы двигателя.The objective of the present invention is to increase the effective power of the heat engine and the efficiency of the engine.

Поставленная задача в части теплового двигателя решается за счет того, что тепловой двигатель, согласно изобретению, содержит расширительную машину с устройствами для реализации термодинамического цикла работы двигателя и систему охлаждения, сообщенные с расширительной машиной систему подготовки компонентов рабочего тела - содержащей окислитель газовой смеси, обычно, воздуха, а также топлива и систему приготовления газотопливной композиции рабочего тела, системы и устройства охлаждения и рекуперации, а также систему отбора мощности, при этом система подготовки одного из упомянутых компонентов, а именно содержащей окислитель газовой смеси, включает последовательно сообщенные каналом в направлении движения упомянутого компонента: компрессор, имеющий заборное устройство и не менее двух связанных участком упомянутого канала устройств ступенчатого компримирования смеси, а расширительная машина имеет, по меньшей мере, одну камеру сгорания со смесительной предкамерой и рабочей зоной с ограждениями, снабженными системой охлаждения, а также поршнем, в свою очередь, кинематически связанным с системой отбора мощности с возможностью передачи к ней выработанной в расширительной машине механической энергии, причем, по меньшей мере, один участок канала, связывающий два смежных устройства компримирования смеси, снабжен охлаждающим устройством системы охлаждения компрессора, кроме того, по меньшей мере, один из упомянутых участков канала смонтирован с возможностью подключения к нему до и/или после упомянутого охлаждающего устройства компрессора дополнительного канала для промежуточного отбора компримируемой газовой смеси и подачи последней в систему охлаждения расширительной машины, а наиболее удаленное от заборного устройство компримирования смеси сообщено по упомянутой компримированной газовой смеси с системой приготовления газотопливной композиции рабочего тела в расширительной машине, по меньшей мере, через один рекуператор, при этом каждый рекуператор имеет теплообменный контур для подогрева упомянутой газовой смеси, с возможностью регулирования сообщенный с каналом подачи в него горячих выхлопных газов, и, по крайней мере, один рекуператор выполнен с возможностью дополнительной регенерации и возврата в камеру сгорания теплоты, утилизируемой из системы охлаждения расширительной машины.The task in terms of the heat engine is solved due to the fact that the heat engine, according to the invention, contains an expansion machine with devices for implementing the thermodynamic cycle of the engine and a cooling system, connected to the expansion machine, a system for preparing the components of the working fluid — containing the oxidizing gas mixture, usually air, as well as fuel and a system for preparing a gas-fuel composition of a working fluid, a cooling and recovery system and device, as well as a power take-off system, wherein the preparation system of one of the mentioned components, namely, the gas mixture containing the oxidizing agent, includes sequentially communicated by the channel in the direction of movement of the said component: a compressor having a suction device and at least two devices for stage compression of the mixture connected by a section of the said channel, and the expansion machine has at least one combustion chamber with a mixing chamber and a working area with fences provided with a cooling system, as well as a piston, in turn, a kin matically connected to the power take-off system with the possibility of transmitting to it the mechanical energy generated in the expansion machine, at least one channel section connecting two adjacent mixture compression devices is equipped with a cooling device of the compressor cooling system, in addition, at least one of the said sections of the channel is mounted with the possibility of connecting to it before and / or after the cooling device of the compressor of the additional channel for intermediate selection of the gas mixture and supplying the latter to the expansion machine cooling system, and the remotest mixture compression device is communicated via the said compressed gas mixture with the system for preparing the gas-fuel composition of the working fluid in the expansion machine through at least one recuperator, with each recuperator having a heat exchange circuit for heating the aforementioned gas mixture, with the possibility of regulation communicated with the channel for supplying hot exhaust gases into it, and at least one The recuperator is made with the possibility of additional regeneration and return to the combustion chamber of heat utilized from the cooling system of the expansion machine.

При этом компрессор для подготовки, содержащий окислитель газовой смеси, может быть выполнен, по меньшей мере, трехступенчатым, а устройства компримирования смеси выполнены в виде оснащенных поршнями цилиндров с ограждениями и сообщены между собой и с расширительной машиной участками канала для подачи в последнюю компримированной смеси, при этом участки канала, попарно сообщающие смежные цилиндры компрессора, снабжены охлаждающими устройствами и, кроме того, ограждения цилиндров выполнены охлаждаемыми от системы охлаждения компрессора.At the same time, the preparation compressor containing the oxidizing agent of the gas mixture can be made at least three-stage, and the mixture compression devices are made in the form of cylinders equipped with pistons with guards and communicated with each other and with the expansion machine with sections of the channel for feeding into the last compressed mixture, wherein the channel sections pairwise communicating adjacent compressor cylinders are provided with cooling devices and, in addition, the cylinder guards are made cooled from the compressor cooling system pa

Наиболее удаленный от заборного устройства цилиндр компрессора может быть сообщен на выходе через ресивер и рекуператор с предкамерой каждой из камер сгорания расширительной машины, а рекуператор запитан с выходным каналом камеры или камер сгорания с возможностью подачи в него продуктов сгорания для подогрева упомянутой подаваемой в расширительную машину компримированной газовой смеси.The compressor cylinder farthest from the intake device can be communicated at the outlet through the receiver and recuperator with a pre-chamber of each of the combustion chambers of the expansion machine, and the recuperator is fed with the output channel of the chamber or combustion chambers with the possibility of supplying combustion products to it to heat the compressed compressed feed to the expansion machine gas mixture.

Система рекуперации может включать не менее двух рекуператоров, закоммутированных с возможностью регулируемой подачи в них горячих продуктов сгорания - выхлопных газов с последующим отводом продуктов сгорания во внешнюю среду.The recuperation system may include at least two recuperators, switched with the possibility of controlled supply of hot combustion products - exhaust gases, followed by removal of the combustion products into the external environment.

Канал с компримированной газовой смесью в компрессоре на одном из участков между цилиндрами, преимущественно, после второго цилиндра может быть сообщен дополнительным каналом с системой охлаждения ограждений камеры или камер сгорания и подключен к указанной системе на входе, а последняя на выходе сообщена, по меньшей мере, с одним из рекуператоров двигателя с возможностью двойной утилизации - теплоты продуктов сгорания и теплоты охлаждения камеры сгорания, причем упомянутый рекуператор, в свою очередь, одним из выходов сообщен с рабочей зоной камеры сгорания с возможностью подачи в последнюю промежуточно компримированной газовой смеси, подогретой в системе охлаждения камеры и в рекуператоре.The channel with the compressed gas mixture in the compressor on one of the sections between the cylinders, mainly after the second cylinder, can be communicated with an additional channel with the cooling system of the enclosures of the chamber or combustion chambers and connected to the specified system at the input, and the last at the output is communicated at least with one of the recuperators of the engine with the possibility of double utilization - the heat of the combustion products and the heat of cooling of the combustion chamber, the aforementioned recuperator, in turn, communicating with one of the outputs combustor area to supply the last intermediate of the compressed gas mixture, heated in the cooling chamber and in the regenerator system.

Тепловой двигатель может быть снабжен, по меньшей мере, двумя компрессорами, один из которых закоммутирован по каналу подачи охлаждаемой в процессе компримирования газовой смеси, обычно воздуха, с камерой сгорания расширительной машины через ресивер и рекуператор, обогреваемый продуктами сгорания, а другой компрессор выполнен для реализации автономного вторичного цикла подготовки упомянутой газовой смеси, снабжен не менее чем двумя устройствами компримирования, преимущественно цилиндрами с поршнями и системой охлаждения в виде, по меньшей мере, двух охлаждающих устройств, смонтированных на канале подачи упомянутой смеси после выхода канала из каждого, но менее чем из двух последовательно сообщенных цилиндров, снабженных также системой охлаждения ограждений, при этом второй компрессор сообщен напрямую с системой охлаждения камеры или камер сгорания.The heat engine can be equipped with at least two compressors, one of which is switched through the supply channel of the gas mixture, usually air, cooled during compression, usually with the combustion chamber of the expansion machine through a receiver and a heat exchanger heated by the combustion products, and the other compressor is designed to realize autonomous secondary cycle for the preparation of the aforementioned gas mixture, is equipped with at least two compression devices, mainly cylinders with pistons and a cooling system in the form of nshey least two cooling devices mounted on the supply channel of said mixture after the exit of each channel, but less than two successively communicated cylinder also provided with fencing cooling system, wherein the second compressor is directly communicated with the cooling system of the chamber or combustion chambers.

Предкамера камеры сгорания может быть сообщена также с каналом подачи в нее под давлением топлива, например сжатого природного газа.The pre-chamber of the combustion chamber can also be in communication with the feed channel into it under pressure of fuel, for example compressed natural gas.

Канал подачи, содержащий окислитель газовой смеси, обычно воздуха, может быть снабжен на входе не менее чем одним фильтром для очистки от загрязнений, содержащихся в подаваемом в компрессор указанном компоненте топливно-газовой смеси.The feed channel containing the oxidizing agent of the gas mixture, usually air, may be provided with at least one filter at the inlet to clean the impurities contained in the specified component of the fuel-gas mixture supplied to the compressor.

Поставленная задача в части способа работы теплового двигателя решается за счет того, что в способе, согласно изобретению, выполняют операции подготовки и частотного воспроизводства термодинамического цикла сжигания состоящей из компонентов топливногазовой смеси, преобразования полученной тепловой энергии в механическую и передачи ее потребителю двигателем, содержащим расширительную машину не менее чем с одной имеющей смесительную предкамеру камерой сгорания с рабочей зоной с ограждениями, снабженными системой охлаждения, при этом компримирование компонента - содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха, по меньшей мере, частично осуществляют до подачи последнего в камеру сгорания, в процессе компримирования подвергают охлаждению, а после компримирования догреву с использованием теплоты продуктов сгорания - выхлопных газов и теплоты охлаждения ограждений камеры или камер сгорания, для чего двигатель снабжают системой рекуперации упомянутых видов уходящей теплоты и через последнюю соединяют с имеющим систему охлаждения компримируемого компонента компрессором, посредством которого упомянутый компримированный компонент с разделением потоков подают соответственно в предкамеру и непосредственно в рабочую зону камеры сгорания.The problem in terms of the method of operation of a heat engine is solved due to the fact that in the method according to the invention, the preparation and frequency reproduction of a thermodynamic combustion cycle consisting of components of a fuel-gas mixture is performed, the thermal energy obtained is converted into mechanical energy and transmitted to the consumer by an engine containing an expansion machine with at least one combustion chamber having a mixing chamber, with a working area with fences provided with a cooling system, the compression of the component — the oxidizing agent-containing gas mixture, usually air, is at least partially carried out before the latter is supplied to the combustion chamber, subjected to cooling during compression, and after compression, heating using the heat of the combustion products — exhaust gases and the cooling heat of the enclosures of the chamber or combustion chambers why the engine is equipped with a recovery system for the mentioned types of waste heat and, through the latter, is connected to a comp essorom whereby said compressed component from the separation streams fed respectively to the mixing chamber and directly into the working chamber of the combustion zone.

При этом операции подготовки компонента газовой смеси, содержащей окислитель, обычно воздуха, могут включать забор указанного компонента из внешней среды путем всасывания в компрессор и подвергают компримированию в первой ступени, затем начально сжатый компонент подают во вторую ступень компримирования, до подачи в которую подвергают промежуточному охлаждении в канале, связывающем указанные ступени и/или через охлаждающую систему ограждений первой ступени компримирования, после чего компонент поступает во вторую ступень компримирования, и после дополнительного сжатия в указанной ступени его подают в третью ступень также с дополнительным охлаждением вторым охлаждающим устройством канала и в охлаждающей системе ограждений второй ступени, при этом после второй ступени производят разделение потоков компримируемого компонента, для этого в основной канал подачи указанного компонента соединяют не менее чем с одним дополнительным каналом на участке до и/или после второго охлаждающего устройства основного канала и подают часть суммарно компримированного в двух предыдущих ступенях компонента в систему охлаждения ограждений камеры или камер сгорания, а другую часть компримированного компонента после упомянутого дополнительного охлаждения подают в следующую ступень компримирования в компрессоре и после дополнительного сжатия подают из компрессора для подогрева, по меньшей мере, в один рекуператор системы рекуперации двигателя, обогреваемый теплотой продуктов сгорания - выхлопных газов.In this case, the operations of preparing the component of the gas mixture containing the oxidizing agent, usually air, may include the intake of the specified component from the external environment by suction into the compressor and compression in the first stage, then the initially compressed component is fed into the second compression stage, before being subjected to intermediate cooling in the channel connecting these steps and / or through the cooling system of the fencing of the first stage of compression, after which the component enters the second stage of compression and, after additional compression in the indicated stage, it is supplied to the third stage also with additional cooling by the second cooling device of the channel and in the cooling system of the second stage fencing, while after the second stage the streams of the compressed component are separated, for this purpose they are connected to the main supply channel of the specified component with at least one additional channel in the area before and / or after the second cooling device of the main channel and serves part of the total compressed in two previous at the lower steps of the component into the cooling system of the enclosures of the chamber or combustion chambers, and the other part of the compressed component after said additional cooling is fed to the next stage of compression in the compressor and after additional compression is fed from the compressor to heat at least one heat recovery unit of the engine recovery system, which is heated the heat of combustion products - exhaust gases.

Часть компримируемого компонента, поступившую после разделения потоков компонента в третью ступень и затем из компрессора в рекуператор, после подогрева последней теплотой продуктов сгорания могут подавать в смесительную предкамеру камеры сгорания расширительной машины, а вторую часть потока указанного компонента, подведенную к системе охлаждения камеры или камер сгорания, пропускают через последнюю и подогретую теплотой охлаждения камеры подают в другой рекуператор или другую группу рекуператоров и подвергают дополнительному догреву теплотой продуктов сгорания с возможностью регулирования частично забранной системы отвода отработанных выхлопных газов, поступающих из камеры сгорания, и после двойного подогрева указанный поток компонента отдельным каналом подают в рабочую зону камеры сгорания.Part of the component to be compressed, which arrived after separation of the component flows into the third stage and then from the compressor to the recuperator, after heating the combustion products with the last heat, can be fed to the mixing chamber of the expansion chamber’s combustion chamber, and the second part of the stream of this component brought to the cooling system of the chamber or combustion chambers pass through the last and preheated by cooling heat chambers are fed to another recuperator or another group of recuperators and subjected to an additional dog the roar of the warmth of the combustion products with the possibility of regulating a partially withdrawn exhaust gas system coming from the combustion chamber, and after double heating, the specified component stream is fed into the working area of the combustion chamber in a separate channel.

Частотно воспроизводимый не менее чем в одной камере сгорания расширительный машины термодинамический цикл сжигания топливногазовой смеси, преобразование полученной тепловой энергии в механическую и передача ее потребителю может включать два взаимосвязанных цикла - основной и вторичный, при этом в основном цикле процесс сжатия осуществляют трехступенчато с промежуточным охлаждением, сжимая на первой ступени до величины Р1 определяемой отношениемThe thermodynamic cycle of burning the fuel-gas mixture, converting the received thermal energy into mechanical energy and transmitting it to the consumer, which can be reproduced in at least one expansion chamber of the expansion machine in frequency, can include two interconnected cycles - the main and the secondary, while in the main cycle the compression process is carried out in three stages with intermediate cooling, compressing in the first stage to a value of P 1 determined by the ratio

P1=(Pк-Pн)1/3±20%,P 1 = (P to -P n ) 1/3 ± 20%,

где P1 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента; на второй ступени повышают давление до величины Р2 where P 1 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, P k is the final pressure of the component; in the second stage increase the pressure to a value of P 2

Р2=(Рк-Рн)2/3±20%,P 2 = (P to -P n ) 2/3 ± 20%,

где Р2 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента.where P 2 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, and P k is the final pressure of the component.

Во вторичном цикле общую степень сжатия компонента могут создавать в 2-6 раз ниже, чем в основном.In the secondary cycle, the total compression ratio of the component can create 2-6 times lower than in the main.

Технический результат, достигаемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении эффективной мощности двигателя и повышении коэффициента полезного действия за счет рекуперативного введения в работу двигателя теплоты продуктов сгорания - выхлопных газов, в том числе с включением в указанный процесс теплоты охлаждения камер сгорания расширительной машины теплового двигателя.The technical result achieved by the above set of features is to increase the effective engine power and increase the efficiency due to the regenerative introduction of the heat of the combustion products - exhaust gases into the engine, including the inclusion of the heat of cooling of the combustion chambers of the expansion machine of the heat engine into the specified process.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлено общее устройство теплового двигателя с расширительной машиной, рекуператорами и многоступенчатым компрессором основного цикла;figure 1 presents the General structure of a heat engine with an expansion machine, recuperators and a multi-stage compressor of the main cycle;

на фиг.2 - то же, с дополнительным компрессором вторичного цикла,figure 2 is the same, with an additional compressor of the secondary cycle,

на фиг.3 - принципиальная схема работы предлагаемого теплового двигателя;figure 3 is a schematic diagram of the proposed heat engine;

на фиг.4 - термодинамические циклы основной и вторичной работы предлагаемого двигателя.figure 4 - thermodynamic cycles of the primary and secondary operation of the proposed engine.

Тепловой двигатель содержит расширительную машину 1 с устройствами для реализации термодинамического цикла работы двигателя и сообщенные с расширительной машиной 1 систему подготовки компонентов рабочего тела, содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха, а также топлива и систему приготовления газотопливной композиции рабочего тела, системы и устройства охлаждения и рекуперации, а также систему отбора мощности.The heat engine comprises an expansion machine 1 with devices for implementing the thermodynamic cycle of the engine and a system for preparing components of the working fluid containing an oxidizing agent of the gas mixture, usually air, as well as fuel and a system for preparing the gas-fuel composition of the working fluid, cooling system and device, and recovery, as well as a power take-off system.

Система подготовки одного из упомянутых компонентов, а именно содержащей окислитель газовой смеси, включает последовательно сообщенные каналом 2 в направлении движения упомянутого компонента компрессор 3, имеющий заборное устройство 4 и не менее двух связанных участком упомянутого канала устройств 5, 6, 7 ступенчатого компримирования смеси.The system for preparing one of the mentioned components, namely, the gas mixture containing the oxidizing agent, includes a compressor 3 sequentially communicated by the channel 2 in the direction of movement of the said component, having a intake device 4 and at least two stage compression devices 5, 6, 7 connected by a section of the said channel.

Расширительная машина 1 имеет, по меньшей мере, одну камеру сгорания 8 со смесительной предкамерой 9 и рабочей зоной с ограждениями 10, снабженными системой 11 охлаждения, а также поршнем 12, в свою очередь кинематически связанным с системой 13 отбора мощности с возможностью передачи к ней выработанной в расширительной машине 1 механической энергии. По меньшей мере, один участок канала 2, связывающий два смежных устройства 5 и 6, 6 и 7 компримирования смеси, снабжен охлаждающим устройством 14 системы охлаждения компрессора. По меньшей мере, один из упомянутых участков канала 2 смонтирован с возможностью подключения к нему до и/или после упомянутого охлаждающего устройства 14 компрессора 3 дополнительного канала 15 для промежуточного отбора компримируемой газовой смеси и подачи последней в систему 11 охлаждения расширительной машины 1.The expansion machine 1 has at least one combustion chamber 8 with a mixing chamber 9 and a working area with fences 10 provided with a cooling system 11, as well as a piston 12, which in turn is kinematically connected with the power take-off system 13 with the possibility of transmitting the generated power to it in expansion machine 1 of mechanical energy. At least one section of channel 2 connecting two adjacent mixture compression devices 5 and 6, 6 and 7 is provided with a cooling device 14 of the compressor cooling system. At least one of the mentioned sections of the channel 2 is mounted with the possibility of connecting to it before and / or after the cooling device 14 of the compressor 3 of the additional channel 15 for intermediate selection of the compressed gas mixture and supplying the latter to the cooling system 11 of the expansion machine 1.

Наиболее удаленное от заборного устройства 4 устройство 7 компримирования смеси сообщено по упомянутой компримированной газовой смеси с системой приготовления газотопливной композиции рабочего тела в расширительной машине 1, по меньшей мере, через один рекуператор 16 и 17. Каждый рекуператор 16, 17 имеет теплообменный контур для подогрева упомянутой газовой смеси, с возможностью регулирования сообщенный с каналом 18 подачи в него горячих выхлопных газов и, по крайней мере, один рекуператор 17 выполнен с возможностью дополнительной регенерации и возврата в камеру сгорания 8 теплоты, утилизируемой из системы 11 охлаждения расширительной машины 1.The mixture compression device 7 farthest from the intake device 4 is communicated via said compressed gas mixture with a system for preparing a gas-fuel composition of the working fluid in the expansion machine 1 through at least one recuperator 16 and 17. Each recuperator 16, 17 has a heat exchange circuit for heating said gas mixture, with the possibility of regulation communicated with the channel 18 for supplying hot exhaust gases to it and at least one recuperator 17 is made with the possibility of additional regeneration and returning to the combustion chamber 8 the heat utilized from the cooling system 11 of the expansion machine 1.

Компрессор 3 для подготовки содержащей окислитель газовой смеси выполнен, по меньшей мере, трехступенчатым, а устройства 5, 6, 7 компримирования смеси выполнены в виде оснащенных поршнями 19 цилиндров с ограждениями 20 и сообщены между собой и с расширительной машиной 1 участками канала 2 для подачи в последнюю компримированной смеси. Участки канала 2, попарно сообщающие смежные цилиндры компрессора, снабжены охлаждающими устройствами 14 и, кроме того, ограждения 20 цилиндров выполнены охлаждаемыми от системы охлаждения компрессора 3.The compressor 3 for preparing the gas mixture containing the oxidizing agent is made at least three-stage, and the mixture compression devices 5, 6, 7 are made in the form of cylinders equipped with pistons 19 with guards 20 and communicated with each other and with the expansion machine 1 by sections of channel 2 for supplying last compressed mixture. The sections of the channel 2, pairwise communicating adjacent cylinders of the compressor, are equipped with cooling devices 14 and, in addition, the guards 20 of the cylinders are made cooled from the cooling system of the compressor 3.

Наиболее удаленный от заборного устройства 4 цилиндр компрессора 3 сообщен на выходе через ресивер 21 и рекуператор 16 с предкамерой 9 каждой из камер 8 сгорания расширительной машины 1. Рекуператор 16 запитан с выходным каналом камеры 8 или камер сгорания с возможностью подачи в него продуктов сгорания для подогрева упомянутой подаваемой в расширительную машину компримированной газовой смеси.The compressor cylinder 3 farthest from the intake device 4 is communicated at the outlet through the receiver 21 and a recuperator 16 with a pre-chamber 9 of each of the combustion chambers 8 of the expansion machine 1. The recuperator 16 is powered with the output channel of the chamber 8 or combustion chambers with the possibility of supplying combustion products to it for heating said compressed gas mixture fed to the expansion machine.

Система рекуперации включает не менее двух рекуператоров 16, 17, закоммутированных с возможностью регулируемой подачи в них горячих продуктов сгорания - выхлопных газов с последующим отводом продуктов сгорания во внешнюю среду.The recuperation system includes at least two recuperators 16, 17, switched with the possibility of controlled supply of hot combustion products - exhaust gases, followed by removal of combustion products into the external environment.

Канал 2 с компримированной газовой смесью в компрессоре 3 на одном из участков между смежными устройствами компримирования, преимущественно после второго устройства 6, сообщен дополнительным каналом 15 с системой 11 охлаждения ограждений камеры 8 или камер сгорания и подключен к указанной системе на входе, а последняя на выходе сообщена, по меньшей мере, с одним из рекуператоров 17 двигателя с возможностью двойной утилизации - теплоты продуктов сгорания и теплоты охлаждения камеры 8 сгорания. Упомянутый рекуператор 17 в свою очередь одним из выходов сообщен с рабочей зоной камеры 8 сгорания с возможностью подачи в последнюю промежуточно компримированной газовой смеси, подогретой в системе 11 охлаждения камеры 8 сгорания и в рекуператоре 17.Channel 2 with compressed gas mixture in the compressor 3 at one of the sections between adjacent compression devices, mainly after the second device 6, is communicated by an additional channel 15 with the cooling system 11 of the enclosures of the chamber 8 or combustion chambers and is connected to the specified system at the input, and the last at the output communicated with at least one of the recuperators 17 of the engine with the possibility of double utilization - the heat of the combustion products and the heat of cooling of the combustion chamber 8. Said recuperator 17, in turn, is connected with one of the outputs to the working area of the combustion chamber 8 with the possibility of supplying the last intermediate compressed gas mixture heated in the cooling system 11 of the combustion chamber 8 and in the recuperator 17.

Тепловой двигатель снабжен, по меньшей мере, двумя компрессорами 3 и 22, один из которых 3 закоммутирован по каналу 2 подачи охлаждаемой в процессе компримирования газовой смеси, обычно воздуха, с камерой 8 сгорания расширительной машины 1 через ресивер 21 и рекуператор 16, обогреваемый продуктами сгорания.The heat engine is equipped with at least two compressors 3 and 22, one of which 3 is connected via a channel 2 for supplying the gas mixture cooled during compression, usually air, with the combustion chamber 8 of the expansion machine 1 through the receiver 21 and the recuperator 16, heated by the combustion products .

Другой компрессор 22 выполнен для реализации автономного вторичного цикла подготовки упомянутой газовой смеси, снабжен не менее чем двумя устройствами 23, 24 компримирования, преимущественно цилиндрами с поршнями 19 и системой охлаждения в виде, по меньшей мере, двух охлаждающих устройств 25, 26, смонтированных на канале 27 подачи упомянутой смеси после выхода канала из каждого, но менее чем из двух последовательно сообщенных цилиндров, снабженных также системой охлаждения ограждений, при этом второй компрессор 22 сообщен каналом 28 напрямую с системой 11 охлаждения камеры 8 или камер сгорания.Another compressor 22 is designed to implement an autonomous secondary cycle for preparing the said gas mixture, equipped with at least two compression devices 23, 24, mainly cylinders with pistons 19 and a cooling system in the form of at least two cooling devices 25, 26 mounted on the channel 27 supplying the said mixture after the channel leaves each, but from less than two sequentially connected cylinders, also equipped with a cooling system for fencing, while the second compressor 22 is communicated by channel 28 directly with 8 or 11 combustors STEM cooling chamber.

Смесительная предкамера 9 камеры 8 сгорания расширительной машины 1 сообщена также с каналом подачи в нее под давлением топлива, например сжатого природного газа.The mixing pre-chamber 9 of the combustion chamber 8 of the expansion machine 1 is also in communication with the feed channel into it under pressure of fuel, for example compressed natural gas.

Канал 2 подачи, содержащий окислитель газовой смеси, обычно воздуха, снабжен на входе не менее чем одним фильтром 29 для очистки от загрязнений, содержащихся в подаваемом в компрессор 3 указанном компоненте топливно-газовой смеси.The supply channel 2 containing the oxidizing agent of the gas mixture, usually air, is provided with at least one filter 29 at the inlet to clean the impurities contained in the specified component of the fuel-gas mixture supplied to the compressor 3.

В способе работы теплового двигателя выполняют операции подготовки и частотного воспроизводства термодинамического цикла сжигания состоящей из компонентов топливногазовой смеси, преобразования полученной тепловой энергии в механическую и передачи ее потребителю тепловым двигателем. Двигатель содержит расширительную машину 1 не менее чем с одной имеющей смесительную предкамеру 9 камерой 8 сгорания с рабочей зоной с ограждениями 10, снабженными системой 11 охлаждения.In the method of operation of a heat engine, the operations of preparing and frequency reproducing a thermodynamic combustion cycle consisting of components of a fuel-gas mixture are performed, converting the obtained heat energy into mechanical energy and transferring it to the consumer by the heat engine. The engine contains an expansion machine 1 with at least one combustion chamber 8 having a mixing chamber 9 with a working area with guards 10 provided with a cooling system 11.

Компримирование компонента - содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха, по меньшей мере, частично осуществляют до подачи последнего в камеру 8 сгорания, в процессе компримирования подвергают охлаждению, а после компримирования догреву с использованием теплоты продуктов сгорания - выхлопных газов и теплоты охлаждения ограждений 10 камеры 8 или камер сгорания. Для этого двигатель снабжают системой рекуперации упомянутых видов уходящей теплоты и через последнюю соединяют компрессором 3 с системой охлаждения компримируемого компонента с охлаждающем устройством 14. Посредством компрессора 3 упомянутый компримированный компонент с разделением потоков подают соответственно в предкамеру 9 и непосредственно в рабочую зону камеры 8 сгорания расширительной машины 1.Compression of the component — the oxidizing agent-containing gas mixture, usually air, is at least partially carried out before the latter is supplied to the combustion chamber 8, is subjected to cooling during compression, and after compression, it is heated using the heat of the combustion products — exhaust gases and the cooling heat of the fences 10 of chamber 8 or combustion chambers. For this, the engine is equipped with a system for recovering the mentioned types of waste heat and, through the latter, is connected by a compressor 3 to the cooling system of the compressed component with a cooling device 14. By means of the compressor 3, said compressed component with flow separation is supplied to the pre-chamber 9 and directly to the working area of the combustion chamber 8 of the expansion machine one.

Операции подготовки компонента газовой смеси, содержащей окислитель, обычно воздуха, включают забор указанного компонента из внешней среды путем всасывания в компрессор 3 и подвергают компримированию в первой ступени 30, затем начально сжатый компонент подают во вторую ступень 31 компримирования, до подачи в которую подвергают промежуточному охлаждению в канале 2, связывающем указанные ступени 30, 31 и/или через охлаждающую систему ограждений 20 первой ступени компримирования. После чего компонент поступает во вторую ступень 31 компримирования, и после дополнительного сжатия в указанной ступени его подают в третью ступень 32 также с дополнительным охлаждением вторым охлаждающим устройством 14 канала 2 и в охлаждающей системе ограждений 20 второй ступени 31.The preparation of the component of the gas mixture containing the oxidizing agent, usually air, involves the intake of the specified component from the external environment by suction in the compressor 3 and is subjected to compression in the first stage 30, then the initially compressed component is fed into the second compression stage 31, to which it is subjected to intermediate cooling in a channel 2 connecting said steps 30, 31 and / or through a cooling system of fences 20 of the first compression stage. After that, the component enters the second compression stage 31, and after additional compression in the specified stage, it is supplied to the third stage 32 also with additional cooling by the second cooling device 14 of the channel 2 and in the cooling system of the fencing 20 of the second stage 31.

После второй ступени 31 производят разделение потоков компримируемого компонента. В основной канал 2 подачи указанного компонента соединяют не менее чем с одним дополнительным каналом 15 на участке до и/или после второго охлаждающего устройства 14 основного канала 2 и подают часть суммарно компримированного в двух предыдущих ступенях 30 и 31 компонента в систему 11 охлаждения ограждений 10 камеры 8 или камер сгорания. Другую часть компримированного компонента после упомянутого дополнительного охлаждения подают в следующую ступень 32 компримирования в компрессоре 3 и после дополнительного сжатия подают из компрессора 3 для подогрева, по меньшей мере, в один рекуператор 16 системы рекуперации двигателя, обогреваемый теплотой продуктов сгорания - выхлопных газов.After the second stage 31, the streams of the compressed component are separated. In the main channel 2, the supply of the specified component is connected to at least one additional channel 15 in the section before and / or after the second cooling device 14 of the main channel 2 and a part of the component, which was totally compressed in the previous two stages 30 and 31, is supplied to the cooling system 11 of the fencing 10 of the chamber 8 or combustion chambers. The other part of the compressed component after said additional cooling is fed to the next compression stage 32 in the compressor 3 and, after additional compression, is supplied from the compressor 3 to heat at least one recuperator 16 of the engine recovery system, heated by the heat of combustion products - exhaust gases.

Часть компримируемого компонента, поступившую после разделения потоков компонента в третью ступень 32 и затем из компрессора 3 в рекуператор 16 после подогрева последней теплотой продуктов сгорания подают в смесительную предкамеру 9 камеры 8 сгорания расширительной машины 1, а вторую часть потока указанного компонента, подведенную к системе 11 охлаждения камеры 8 или камер сгорания, пропускают через последнюю и подогретую теплотой охлаждения камеры 8 подают в другой рекуператор 17 или другую группу рекуператоров и подвергают дополнительному догреву теплотой продуктов сгорания с возможностью регулирования частично забранной системы отвода отработанных выхлопных газов, поступающих из камеры 8 сгорания. После двойного подогрева указанный поток компонента отдельным каналом подают в рабочую зону камеры 8 сгорания.The part of the compressed component that arrived after the separation of the component flows into the third stage 32 and then from the compressor 3 to the recuperator 16, after heating the combustion products with the last heat, is fed into the mixing chamber 9 of the combustion chamber 8 of the expansion machine 1, and the second part of the flow of the specified component, supplied to the system 11 cooling the chamber 8 or combustion chambers, pass through the last and heated by the heat of cooling of the chamber 8 is fed to another recuperator 17 or another group of recuperators and subjected to additional reheating heat of combustion adjustably withdrawn partially remove exhaust system of exhaust gases coming from the combustion chamber 8. After double heating, the specified component stream in a separate channel is fed into the working area of the combustion chamber 8.

Частотно воспроизводимый не менее чем в одной камере 8 сгорания расширительный машины 1 термодинамический цикл сжигания топливногазовой смеси, преобразования полученной тепловой энергии в механическую и передаче ее потребителю включает два взаимосвязанных цикла - основной и вторичный. В основном цикле процесс сжатия осуществляют трехступенчато с промежуточным охлаждением, сжимая на первой ступени до величины P1, определяемой отношениемFrequently reproduced in at least one combustion chamber 8 of the expansion machine 1, the thermodynamic cycle of burning the fuel-gas mixture, converting the received thermal energy into mechanical energy and transmitting it to the consumer includes two interconnected cycles - the primary and secondary. In the main cycle, the compression process is carried out in three stages with intermediate cooling, compressing in the first stage to a value of P 1 determined by the ratio

Р1=(Рк-Рн)1/3±20%,P 1 = (P to -P n ) 1/3 ± 20%,

где Р1 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента; на второй ступени повышают давление до величины Р2 where P 1 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, P k is the final pressure of the component; in the second stage increase the pressure to a value of P 2

P2=(Pк-Pн)2/3±20%,P 2 = (P to -P n ) 2/3 ± 20%,

где Р2 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента.where P 2 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, and P k is the final pressure of the component.

Во вторичном цикле общую степень сжатия компонента создают в 2-6 раз ниже, чем в основном.In the secondary cycle, the total compression ratio of the component is created 2-6 times lower than in the main.

Примеры работы двигателя.Examples of engine operation.

Пример 1Example 1

Воздух из окружающей среды через впускной патрубок заборного устройства 4 всасывается в первую ступень 30 поршневого охлаждаемого компрессора 3 основного цикла. Ступень 30 работает по двухтактному циклу. На первом такте воздух через открытый впускной клапан 33 всасывается в цилиндр. На втором такте при движении поршня вверх клапан 33 закрыт, воздух сжимается до давления 0,32 МПа с повышением температуры до 399 К и ближе к верхней мертвой точке (ВМТ) открывается выпускной клапан 34, через который сжатый воздух вытесняется в охладитель 35, где охлаждается до температуры 322 К и направляется во вторую ступень 31 компрессора 3, работающую аналогично первой ступени 30. После второй ступени 31 воздух с давлением 1,03 МПа и температурой 438 К поступает в охладитель 36, где охлаждается до температуры 326 К и далее сжимается в третьей ступени 32 компрессора 3 до давления 3,3 МПа с температурой 443 К. Воздух из компрессора 3 основного цикла идет на сгорание топлива в расширительной машине 1. Прежде чем попасть в расширительную машину 1 воздух проходит рессивер 21 и далее в рекуператоре 16 нагревается за счет тепла продуктов сгорания. Для подогрева воздуха используется 0,15 часть продуктов сгорания, имеющих температуру около 810 К. В результате прохождения через рекуператор 16 воздух нагревается до температуры 516 К.Air from the environment through the inlet pipe of the intake device 4 is sucked into the first stage 30 of the piston cooled compressor 3 of the main cycle. Stage 30 operates on a push-pull cycle. At the first stroke, air is drawn into the cylinder through an open intake valve 33. At the second stroke, when the piston moves upward, the valve 33 is closed, the air is compressed to a pressure of 0.32 MPa with increasing temperature to 399 K and closer to the top dead center (TDC), the exhaust valve 34 opens, through which the compressed air is forced into the cooler 35, where it is cooled to a temperature of 322 K and is sent to the second stage 31 of the compressor 3, operating similarly to the first stage 30. After the second stage 31, air with a pressure of 1.03 MPa and a temperature of 438 K enters the cooler 36, where it is cooled to a temperature of 326 K and then compressed in the third 32 steps pressor 3 to a pressure of 3.3 MPa with a temperature of 443 K. The air from the compressor 3 of the main cycle is used to burn fuel in expansion machine 1. Before entering the expansion machine 1, air passes through the receiver 21 and then heats up in the heat exchanger 16 due to the heat of the combustion products . 0.15 part of the combustion products having a temperature of about 810 K is used to heat the air. As a result of passing through the recuperator 16, the air is heated to a temperature of 516 K.

В компрессоре 22 вторичного цикла, работающем аналогично компрессору 3 основного цикла, воздух сжимается в первой ступени до давления 0,33 МПа с температурой 402 К, далее охлаждается в охладителе до температуры 322 К. Окончательное сжатие происходит во второй ступени до давления 1,1 МПа с температурой 442 К. В зависимости от загрузки двигателя воздух охлаждается до разного уровня температур. При полной загрузке температура воздуха снижается до 326 К. Далее воздух направляется в охлаждающие каналы 37 расширительной машины 1 и нагревается от более нагретых поверхностей цилиндра и головки. На выходе из головки температура воздуха повышается до 548 К. После выхода из головки воздух поступает в рекуператор 17 где нагревается 0,85 частью продуктов сгорания до температуры 779 К. Далее воздух попадает в канал и клапан 38 для впуска вторичного воздуха в расширительную машину 1.In the compressor 22 of the secondary cycle, operating similarly to the compressor 3 of the main cycle, air is compressed in the first stage to a pressure of 0.33 MPa with a temperature of 402 K, then it is cooled in a cooler to a temperature of 322 K. The final compression occurs in the second stage to a pressure of 1.1 MPa with a temperature of 442 K. Depending on the engine load, the air is cooled to different temperatures. When fully loaded, the air temperature drops to 326 K. Next, the air is sent to the cooling channels 37 of the expansion machine 1 and heats up from the warmer surfaces of the cylinder and head. At the outlet of the head, the air temperature rises to 548 K. After leaving the head, air enters the recuperator 17 where it is heated by 0.85 of the combustion products to a temperature of 779 K. Next, the air enters the channel and valve 38 for the secondary air inlet into expansion machine 1.

Отношение расхода воздуха через компрессор 3 основного цикла к расходу воздуха через компрессор 22 вторичного цикла составляет 0,75-0,8.The ratio of air flow through the compressor 3 of the main cycle to air flow through the compressor 22 of the secondary cycle is 0.75-0.8.

Расширительная машина 1 работает по четырехтактному циклу (весь цикл совершается за 720 градусов поворота коленчатого вала).Expansion machine 1 operates on a four-cycle cycle (the entire cycle is completed in 720 degrees of crankshaft rotation).

На 1 такте поршень 12 движется от верхней мертвой точки (ВМТ) вниз. В окрестности ВМТ открывается впускной клапан 38 вторичного цикла. К моменту открытия клапана 38 давление в цилиндре около 0,136 МПа, а температура 393 К. Через клапан 38 поступает воздух вторичного цикла с давлением 1,1 МПа и температурой 779 К, расширяясь в цилиндре воздух совершает положительную работу. Примерно через 60-70 градусов п.к.в. после ВМТ клапан 38 закрывается, а воздух, имеющий еще достаточно высокое давление, продолжает совершать полезную работу. Примерно за 60-70 градусов п.к.в. до нижней мертвой точки (НМТ) открывается выпускной воздушный клапан 39 и газы из цилиндра уходят в атмосферу. В момент открытия клапана 39 давление и температура газов в цилиндре составляют соответственно около 0,3 МПа и 600 К.At 1 beat, piston 12 moves down from top dead center (TDC). In the vicinity of TDC, the inlet valve 38 of the secondary cycle opens. By the time valve 38 is opened, the pressure in the cylinder is about 0.136 MPa, and the temperature is 393 K. Secondary air with a pressure of 1.1 MPa and a temperature of 779 K enters through valve 38, expanding in the cylinder, the air does a positive job. After about 60-70 degrees p.c. after TDC, the valve 38 closes, and the air, still having a sufficiently high pressure, continues to do useful work. About 60-70 degrees p.c.v. to the bottom dead center (BDC), the exhaust air valve 39 opens and the gases from the cylinder go into the atmosphere. At the time of opening of valve 39, the pressure and temperature of the gases in the cylinder are respectively about 0.3 MPa and 600 K.

На 2 такте поршень 12 от НМТ поступательно движется вверх. Клапан 39 максимально открыт, а далее начинает плавно закрываться. Полное закрытие происходит примерно через 154 градуса после НМТ. В момент закрытия клапана 39 давление и температура газов в цилиндре составляют соответственно около 0,42 МПа и 456 К. В момент закрытия клапана 39 одновременно открываются клапаны 40 и 41. Через клапан 40 в предкамеру 9 поступает воздух основного цикла с давлением 3,3 МПа и температурой 516 К. Через клапан 41 подается топливный газ под давлением 3,5 МПа. Продолжительность открытия клапанов 40 и 41 около 10 градусов п.к.в. После закрытия клапанов подается искра на свечу зажигания 42 и примерно за 2-7 градусов до ВМТ начинается сгорание, достигая максимальной скорости в окрестности ВМТ.At cycle 2, the piston 12 from the BDC progressively moves up. Valve 39 is maximally open, and then begins to close smoothly. Full closure occurs approximately 154 degrees after BDC. At the moment of closing the valve 39, the pressure and temperature of the gases in the cylinder are respectively 0.42 MPa and 456 K. At the moment of closing the valve 39, valves 40 and 41 are simultaneously opened. Through the valve 40, main air with a pressure of 3.3 MPa enters the chamber 9. and a temperature of 516 K. Through the valve 41, fuel gas is supplied under a pressure of 3.5 MPa. The duration of the opening of valves 40 and 41 is about 10 degrees p.v. After the valves are closed, a spark is supplied to the spark plug 42, and approximately 2-7 degrees before the TDC, combustion starts, reaching maximum speed in the vicinity of the TDC.

В 3 такте поршень 12 движется вниз. В начале такта давление и температура газов достигают максимума и составляют соответственно 9-10 МПа и 1815-1850 К. Горение топлива продолжается в течение примерно 60-80 градусов п.к.в. Продукты сгорания вместе с избыточным воздухом, расширяясь, совершают положительную работу. Примерно за 30 градусов до НМТ начинает открываться выпускной клапан 43 продуктов сгорания, через который отработавшие газы покидают цилиндр и направляются в рекуператоры 16, 17. К моменту выпуска давление и температура продуктов сгорания составляют 0,44МПа и 1072 К.At cycle 3, the piston 12 moves down. At the beginning of the cycle, the pressure and temperature of the gases reach a maximum and are respectively 9-10 MPa and 1815-1850 K. Fuel combustion continues for about 60-80 degrees p.v. Combustion products, together with excess air, expanding, do a positive job. About 30 degrees before the BDC, the exhaust valve 43 of the combustion products begins to open, through which the exhaust gases leave the cylinder and are sent to the recuperators 16, 17. By the time of release, the pressure and temperature of the combustion products are 0.44MPa and 1072 K.

В 4 такте поршень 12 движется вверх, осуществляя принудительную очистку цилиндров от продуктов сгорания. После закрытия клапана 43 за 2 град, до ВМТ открывается впускной клапан 38 вторичного цикла и далее описанный цикл работы расширительной машины 1 повторяется.In cycle 4, the piston 12 moves upward, forcing the cylinders to be cleaned of combustion products. After closing the valve 43 for 2 degrees, before the TDC, the inlet valve 38 of the secondary cycle opens and the cycle of the expansion machine 1 described below is repeated.

Пример 2Example 2

В отличие от работы, описанной в примере 1, воздух из окружающей среды через впускной патрубок 43 подается в смеситель 44, где топливный газ смешивается с воздухом. В примере работы 2 в компрессоре 3 основного цикла сжимается не воздух, а топливно-воздушная смесь. Кроме этого в расширительной машине 1 отсутствует клапан подачи топливного газа. По остальным параметрам работа в примере 2 аналогична работе в примере 1.In contrast to the operation described in example 1, air from the environment through the inlet pipe 43 is supplied to the mixer 44, where the fuel gas is mixed with air. In operation example 2, in the compressor 3 of the main cycle, it is not air that is compressed, but the air-fuel mixture. In addition, in the expansion machine 1 there is no fuel gas valve. For other parameters, the work in example 2 is similar to the work in example 1.

Пример 3Example 3

В отличие от работы, описанной в примере 1, в расширительной машине 1 отсутствует клапан подачи топливного газа, который заменяется на устройство подачи жидкого топлива (например, форсунку). В этом примере в расширительной машине 1 может отсутствовать свеча зажигания. По остальным параметрам работа в примере 3 аналогична работе в примере 1.In contrast to the operation described in example 1, in the expansion machine 1 there is no fuel gas supply valve, which is replaced by a liquid fuel supply device (for example, a nozzle). In this example, an expansion spark plug 1 may be missing. For other parameters, the work in example 3 is similar to the work in example 1.

Описание термодинамического цикла.Description of the thermodynamic cycle.

Термодинамический цикл усовершенствованного двигателя состоит из двух взаимосвязанных циклов: основного цикла и вторичного цикла (фиг.4).The thermodynamic cycle of an improved engine consists of two interconnected cycles: the main cycle and the secondary cycle (figure 4).

В основном цикле процесс сжатия 1-2 осуществляется трехступенчато. В первой ступени 1-1'1 воздух сжимается до давления 1/3 степени от общей степени повышения давления, определяемой отношением давлений в точках диаграммы 2 и 1. Процесс сжатия в первой ступени политропный с отводом тепла от сжимаемого рабочего тела. После сжатия в первой ступени рабочее тело в изобарном процессе 1'1-1"1 охлаждается с уменьшением удельного объема. Далее сжатие происходит во второй ступени до давления составляющего 2/3 степени от общей степени повышения давления. Рабочее тело далее охлаждается в процессе 1'2-1"2 и поступает на завершающее политропное сжатие 1"2-2. В результате трехступенчатого сжатия с двумя ступенями промежуточного охлаждения, рабочее тело сжимается до требуемого давления с двумя ступенями промежуточного охлаждения рабочее тело сжимается до требуемого давления с существенно меньшими затратами энергии на сжатие по сравнению с одноступенчатым сжатием рабочего тела до такого же уровня давления. Однако в результате охлаждения потеряно определенное количество тепла приведшее к снижению температуры рабочего тела. Это тепло может быть компенсировано и даже увеличено за счет частичного использования (примерно на 2/3) тепла отводимого от цикла в изохорном процессе 3'-4 и изобарном 4-1. Подвод этого тепла к рабочему телу происходит изобарно в процессе 2-2'. Температура в этом процессе может быть увеличена до температуры в точке 4. Далее в изохорном процессе 2'-2” и изобарном 2”-3 к рабочему телу подводится тепло эквивалентное теплу, выделяющемуся при сгорании топлива. После подвода тепла происходит политропное расширение с отводом тепла qохл, которое используется во вторичном цикле для нагрева рабочего тела в изобарном процессе 2'-2' и догревается в процессе 2-3' за счет примерно 1/3 части тепла qпр отводимого в основном цикле. Во вторичном цикле общая степень повышения давления в процессе сжатия примерно в 4 раза ниже, чем в основном. При сжатии 1-2 используется только одна ступень промежуточного охлаждения. Остальные процессы расширения, отвода тепла аналогичны процессам в основном цикле.In the main cycle, the compression process 1-2 is carried out in three stages. In the first stage 1-1 ' 1, the air is compressed to a pressure of 1/3 of the total pressure increase, determined by the ratio of pressures at points in diagrams 2 and 1. The compression process in the first stage is polytropic with heat removed from the compressible working fluid. After compression in the first stage, the working fluid in the isobaric process 1 ' 1 -1 " 1 is cooled with a decrease in specific volume. Next, compression occurs in the second step to a pressure of 2/3 of the total pressure increase. The working fluid is further cooled in process 1' 2 -1 " 2 and goes to the final polytropic compression 1" 2 -2. As a result of three-stage compression with two stages of intermediate cooling, the working fluid is compressed to the required pressure with two stages of intermediate cooling, the working fluid is compressed to the required pressure with significantly lower energy consumption for compression compared with single-stage compression of the working fluid to the same pressure level. However, as a result of cooling, a certain amount of heat is lost leading to a decrease in the temperature of the working fluid. This heat can be compensated and even increased due to partial use (approximately 2/3) of the heat removed from the cycle in the isochoric process 3'-4 and isobaric 4-1. The supply of this heat to the working fluid occurs isobarically in the process 2-2 '. The temperature in this process can be increased to a temperature at point 4. Then, in the isochoric process 2'-2 ”and isobaric 2” -3, heat equivalent to the heat generated during fuel combustion is supplied to the working fluid. After heat input occurs polytropic expansion with heat removal q OHL, which is used in a secondary circuit for heating the working fluid in the isobaric process 2'-2 'and reheated in the process 2-3' due to approximately 1/3 portion of heat q ave bleed mainly cycle. In the secondary cycle, the overall degree of pressure increase during compression is approximately 4 times lower than in the main. With compression 1-2, only one intermediate cooling stage is used. The remaining processes of expansion, heat removal are similar to processes in the main cycle.

Таким образом, совместное действие основного и вторичного цикла позволяют получить более высокий КПД за счет снижения затрат в процессе сжатия и более полного превращения тепла в полезную работу.Thus, the combined action of the main and secondary cycle allows to obtain higher efficiency by reducing costs in the compression process and more complete conversion of heat into useful work.

Claims (13)

1. Тепловой двигатель, характеризующийся тем, что он содержит расширительную машину с устройствами для реализации термодинамического цикла работы двигателя и систему охлаждения, сообщенные с расширительной машиной систему подготовки компонентов рабочего тела - содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха, а также топлива и систему приготовления газотопливной композиции рабочего тела, системы и устройства охлаждения и рекуперации, а также систему отбора мощности, при этом система подготовки одного из упомянутых компонентов, а именно содержащей окислитель газовой смеси, включает последовательно сообщенные каналом в направлении движения упомянутого компонента: компрессор, имеющий заборное устройство и не менее двух связанных участком упомянутого канала устройств ступенчатого компримирования смеси, а расширительная машина имеет, по меньшей мере, одну камеру сгорания со смесительной предкамерой и рабочей зоной с ограждениями, снабженными системой охлаждения, а также поршнем, в свою очередь, кинематически связанным с системой отбора мощности с возможностью передачи к ней выработанной в расширительной машине механической энергии, причем, по меньшей мере, один участок канала, связывающий два смежных устройства компримирования смеси, снабжен охлаждающим устройством системы охлаждения компрессора, кроме того, по меньшей мере, один из упомянутых участков канала смонтирован с возможностью подключения к нему до и/или после упомянутого охлаждающего устройства компрессора дополнительного канала для промежуточного отбора компримируемой газовой смеси и подачи последней в систему охлаждения расширительной машины, а наиболее удаленное от заборного устройство компримирования смеси сообщено по упомянутой компримированной газовой смеси с системой приготовления газотопливной композиции рабочего тела в расширительной машине, по меньшей мере, через один рекуператор, при этом каждый рекуператор имеет теплообменный контур для подогрева упомянутой газовой смеси, с возможностью регулирования сообщенный с каналом подачи в него горячих выхлопных газов и, по крайней мере, один рекуператор выполнен с возможностью дополнительной регенерации и возврата в камеру сгорания теплоты, утилизируемой из системы охлаждения расширительной машины.1. A heat engine, characterized in that it contains an expansion machine with devices for implementing the thermodynamic cycle of the engine and a cooling system, connected to the expansion machine, a system for preparing the components of the working fluid — containing an oxidizing agent of the gas mixture, usually air, as well as fuel and a gas-fuel preparation system compositions of the working fluid, the cooling and recovery system and device, as well as the power take-off system, the preparation system of one of the mentioned components, and A gas mixture containing an oxidizing agent includes a sequentially communicated by the channel in the direction of movement of the aforementioned component: a compressor having a intake device and at least two devices for the stage compression of the mixture connected by a section of the said channel, and the expansion machine has at least one combustion chamber with a mixing chamber and a working area with barriers equipped with a cooling system, as well as a piston, in turn, kinematically connected with a power take-off system with the possibility of supplying it with mechanical energy generated in the expansion machine, at least one channel section connecting two adjacent mixture compression devices is equipped with a cooling device for the compressor cooling system, in addition, at least one of the channel sections mentioned is mounted for connection to it before and / or after the said cooling device of the compressor of the additional channel for the intermediate selection of the compressed gas mixture and supplying the latter to the cooling system, expand of the heating machine, and the device most distant from the intake device for compressing the mixture is informed by the said compressed gas mixture with the system for preparing the gas-fuel composition of the working fluid in the expansion machine through at least one recuperator, each recuperator having a heat exchange circuit for heating said gas mixture, with the possibility of regulation communicated with the channel for supplying hot exhaust gases to it and at least one recuperator is made with the possibility of additional regeneration and return to the heat of the combustion chamber, recoverable from the cooling system the expansion engine. 2. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что компрессор для подготовки, содержащий окислитель газовой смеси, выполнен, по меньшей мере, трехступенчатым, а устройства компримирования смеси выполнены в виде оснащенных поршнями цилиндров с ограждениями и сообщены между собой и с расширительной машиной участками канала для подачи в последнюю компримированной смеси, при этом участки канала, попарно сообщающие смежные цилиндры компрессора, снабжены охлаждающими устройствами и, кроме того, ограждения цилиндров выполнены охлаждаемыми от системы охлаждения компрессора.2. The heat engine according to claim 1, characterized in that the preparation compressor containing the oxidizer of the gas mixture is made of at least three stages, and the compression devices of the mixture are made in the form of cylinders equipped with pistons with guards and communicated with each other and with an expansion machine sections of the channel for feeding into the last compressed mixture, while sections of the channel pairwise communicating adjacent compressor cylinders are equipped with cooling devices and, in addition, the cylinder guards are made cooled from compressor cooling systems. 3. Тепловой двигатель по п.2, отличающийся тем, что наиболее удаленный от заборного устройства цилиндр компрессора сообщен на выходе через ресивер и рекуператор с предкамерой каждой из камер сгорания расширительной машины, а рекуператор запитан с выходным каналом камеры или камер сгорания с возможностью подачи в него продуктов сгорания для подогрева упомянутой подаваемой в расширительную машину компримированной газовой смеси.3. The heat engine according to claim 2, characterized in that the compressor cylinder farthest from the intake device is communicated at the outlet through a receiver and a recuperator with a pre-chamber of each of the combustion chambers of the expansion machine, and the recuperator is powered with an output channel of the chamber or combustion chambers with the possibility of feeding combustion products for heating said compressed gas mixture supplied to the expansion machine. 4. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что система рекуперации включает не менее двух рекуператоров, закоммутированных с возможностью регулируемой подачи в них горячих продуктов сгорания - выхлопных газов с последующим отводом продуктов сгорания во внешнюю среду.4. The heat engine according to claim 1, characterized in that the recuperation system includes at least two recuperators, switched with the possibility of controlled supply of hot combustion products - exhaust gases, followed by the removal of combustion products into the external environment. 5. Тепловой двигатель по п.2, отличающийся тем, что канал с компримированной газовой смесью в компрессоре на одном из участков между цилиндрами, преимущественно, после второго цилиндра сообщен дополнительным каналом с системой охлаждения ограждений камеры или камер сгорания и подключен к указанной системе на входе, а последняя на выходе сообщена, по меньшей мере, с одним из рекуператоров двигателя с возможностью двойной утилизации - теплоты продуктов сгорания и теплоты охлаждения камеры сгорания, причем упомянутый рекуператор, в свою очередь, одним из выходов сообщен с рабочей зоной камеры сгорания с возможностью подачи в последнюю промежуточно компримированной газовой смеси, подогретой в системе охлаждения камеры и в рекуператоре.5. The heat engine according to claim 2, characterized in that the channel with the compressed gas mixture in the compressor in one of the sections between the cylinders, mainly after the second cylinder, is communicated with an additional channel with a cooling system for the fencing of the chamber or combustion chambers and connected to the specified system at the input and the latter at the outlet is communicated with at least one of the recuperators of the engine with the possibility of double utilization - the heat of the combustion products and the heat of cooling of the combustion chamber, and the said recuperator, in its essay One of the exits is connected to the working zone of the combustion chamber with the possibility of feeding into the last intermediate compressed gas mixture heated in the cooling system of the chamber and in the recuperator. 6. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, двумя компрессорами, один из которых закоммутирован по каналу подачи охлаждаемой в процессе компримирования газовой смеси, обычно воздуха, с камерой сгорания расширительной машины через ресивер и рекуператор, обогреваемый продуктами сгорания, а другой компрессор выполнен для реализации автономного вторичного цикла подготовки упомянутой газовой смеси, снабжен не менее чем двумя устройствами компримирования, преимущественно цилиндрами с поршнями и системой охлаждения в виде, по меньшей мере, двух охлаждающих устройств, смонтированных на канале подачи упомянутой смеси после выхода канала из каждого, но менее чем из двух последовательно сообщенных цилиндров, снабженных также системой охлаждения ограждений, при этом второй компрессор сообщен напрямую с системой охлаждения камеры или камер сгорания.6. The heat engine according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least two compressors, one of which is switched through the supply channel of the gas mixture, usually air, cooled during compression, usually with the combustion chamber of the expansion machine through the receiver and recuperator, heated by combustion products, and another compressor is designed to implement an autonomous secondary cycle for preparing the said gas mixture, equipped with at least two compression devices, mainly cylinders with pistons and a system of deposition in the form of at least two cooling devices mounted on the supply channel of the mixture after the channel exits from each, but from less than two sequentially connected cylinders, also equipped with a cooling system for fencing, while the second compressor communicates directly with the cooling system of the chamber or combustion chambers. 7. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что предкамера камеры сгорания сообщена также с каналом подачи в нее под давлением топлива, например сжатого природного газа.7. The heat engine according to claim 1, characterized in that the pre-chamber of the combustion chamber is also in communication with a feed channel into it under pressure of fuel, for example compressed natural gas. 8. Тепловой двигатель по п.1, отличающийся тем, что канал подачи содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха снабжен на входе не менее чем одним фильтром для очистки от загрязнений, содержащихся в подаваемом в компрессор указанном компоненте топливно-газовой смеси.8. The heat engine according to claim 1, characterized in that the feed channel containing the oxidizing gas mixture, usually air, is provided with at least one filter at the inlet to clean the impurities contained in the specified component of the fuel-gas mixture supplied to the compressor. 9. Способ работы теплового двигателя, характеризующийся тем, что выполняют операции подготовки и частотного воспроизводства термодинамического цикла сжигания состоящей из компонентов топливно-газовой смеси, преобразования полученной тепловой энергии в механическую и передачи ее потребителю двигателем, содержащим расширительную машину не менее чем с одной имеющей смесительную предкамеру камерой сгорания с рабочей зоной с ограждениями, снабженными системой охлаждения, при этом компримирование компонента - содержащей окислитель газовой смеси, обычно воздуха, по меньшей мере, частично осуществляют до подачи последнего в камеру сгорания, в процессе компримирования подвергают охлаждению, а после компримирования - догреву с использованием теплоты продуктов сгорания - выхлопных газов и теплоты охлаждения ограждений камеры или камер сгорания, для чего двигатель снабжают системой рекуперации упомянутых видов уходящей теплоты и через последнюю соединяют с имеющим систему охлаждения компримируемого компонента компрессором, посредством которого упомянутый компримированный компонент с разделением потоков подают соответственно в предкамеру и непосредственно в рабочую зону камеры сгорания.9. The method of operation of a heat engine, characterized in that the preparation and frequency reproduction of the thermodynamic combustion cycle consisting of the components of the fuel-gas mixture, the conversion of the received thermal energy into mechanical energy and its transmission to the consumer by an engine containing an expansion machine with at least one having a mixing pre-chamber combustion chamber with a working area with fences equipped with a cooling system, while compressing the component - containing oxidizing gas of the mixture, usually air, is at least partially carried out before the latter is fed into the combustion chamber, during compression, it is cooled, and after compression, it is heated using the heat of the combustion products - exhaust gases and the cooling heat of the enclosures of the chamber or combustion chambers, for which the engine equipped with a recovery system of the mentioned types of waste heat and through the latter connected to a compressor having a cooling system of the compressed component, by means of which the said th component separation streams fed respectively to the mixing chamber and directly into the working chamber of the combustion zone. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что операции подготовки компонента газовой смеси, содержащей окислитель, обычно воздуха включают забор указанного компонента из внешней среды путем всасывания в компрессор и подвергают компримированию в первой ступени, затем начально сжатый компонент подают во вторую ступень компримирования, до подачи в которую подвергают промежуточному охлаждении в канале, связывающем указанные ступени и/или через охлаждающую систему ограждений первой ступени компримирования, после чего компонент поступает во вторую ступень компримирования и после дополнительного сжатия в указанной ступени его подают в третью ступень также с дополнительным охлаждением вторым охлаждающим устройством канала и в охлаждающей системе ограждений второй ступени, при этом после второй ступени производят разделение потоков компримируемого компонента, для этого в основной канал подачи указанного компонента соединяют не менее чем с одним дополнительным каналом на участке до и/или после второго охлаждающего устройства основного канала и подают часть суммарно компримированного в двух предыдущих ступенях компонента в систему охлаждения ограждений камеры или камер сгорания, а другую часть компримированного компонента после упомянутого дополнительного охлаждения подают в следующую ступень компримирования в компрессоре и после дополнительного сжатия подают из компрессора для подогрева, по меньшей мере, в один рекуператор системы рекуперации двигателя, обогреваемый теплотой продуктов сгорания - выхлопных газов.10. The method according to claim 9, characterized in that the operations of preparing the component of the gas mixture containing the oxidizing agent, typically air, include drawing said component from the external environment by suction into the compressor and compressing it in the first stage, then the initially compressed component is fed into the second compression stage , before being fed into which it is subjected to intermediate cooling in the channel connecting the indicated steps and / or through the cooling system of the barriers of the first compression stage, after which the component enters compression stage and after additional compression in the specified stage it is fed to the third stage also with additional cooling by the second cooling device of the channel and in the cooling system of the second stage fencing, while after the second stage the streams of the compressed component are separated, for this purpose the main supply channel of the specified component connected to at least one additional channel in the area before and / or after the second cooling device of the main channel and serves part partially compressed of the component in the previous two stages to the cooling system of the enclosures of the chamber or combustion chambers, and the other part of the compressed component after the mentioned additional cooling is fed to the next stage of compression in the compressor and after additional compression is fed from the compressor to heat at least one recuperator of the recovery system engine, heated by the heat of combustion products - exhaust gases. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что часть компримируемого компонента, поступившую после разделения потоков компонента в третью ступень и затем из компрессора в рекуператор, после подогрева последней теплотой продуктов сгорания, подают в смесительную предкамеру камеры сгорания расширительной машины, а вторую часть потока указанного компонента, подведенную к системе охлаждения камеры или камер сгорания, пропускают через последнюю и подогретую теплотой охлаждения камеры подают в другой рекуператор или другую группу рекуператоров и подвергают дополнительному догреву теплотой продуктов сгорания с возможностью регулирования частично забранной системы отвода отработанных выхлопных газов, поступающих из камеры сгорания, и после двойного подогрева указанный поток компонента отдельным каналом подают в рабочую зону камеры сгорания.11. The method according to claim 10, characterized in that the part of the compressible component received after separation of the component flows into the third stage and then from the compressor to the recuperator, after heating the combustion products with the last heat, is fed into the mixing chamber of the combustion chamber of the expansion machine, and the second part the flow of the specified component, supplied to the cooling system of the chamber or combustion chambers, is passed through the last and heated by the heat of cooling of the chamber is fed to another recuperator or another group of recuperators and dvergayut additional reheating heat of the combustion products with the possibility of regulation partially diverted exhaust removal system exhaust gases coming from the combustion chamber, and after a double heating said stream component separate channel is fed to the working chamber of the combustion zone. 12. Способ по п.9, отличающийся тем, что частотно воспроизводимый не менее чем в одной камере сгорания расширительный машины термодинамический цикл сжигания топливно-газовой смеси, преобразования полученной тепловой энергии в механическую и передачи ее потребителю включает два взаимосвязанных цикла - основной и вторичный, при этом в основном цикле процесс сжатия осуществляют трехступенчато с промежуточным охлаждением, сжимая на первой ступени до величины P1, определяемой отношением
Р1=(Рк-Рн)1/3±20%,
где P1 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента; на второй ступени повышают давление до величины P2
P2=(Pк-Pн)2/3±20%,
где Р2 - давление в компоненте после первой ступени компримирования, Рн - начальное давление компонента, Рк - конечное давления компонента.12. The method according to claim 9, characterized in that the thermodynamic cycle of burning the fuel-gas mixture, converting the received thermal energy into mechanical and transmitting it to the consumer, includes two interconnected cycles, the primary and secondary, the frequency reproduced in at least one expansion chamber of the expansion machine in the main cycle, the compression process is carried out three-stage with intermediate cooling, compressing in the first stage to a value of P 1 determined by the ratio
P 1 = (P to -P n ) 1/3 ± 20%,
where P 1 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, P k is the final pressure of the component; in the second stage increase the pressure to a value of P 2
P 2 = (P to -P n ) 2/3 ± 20%,
where P 2 is the pressure in the component after the first stage of compression, P n is the initial pressure of the component, and P k is the final pressure of the component. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что во вторичном цикле общую степень сжатия компонента создают в 2-6 раз ниже, чем в основном. 13. The method according to p. 12, characterized in that in the secondary cycle the total compression ratio of the component is created 2-6 times lower than basically.
RU2010125327/06A 2010-06-21 2010-06-21 Thermal engine and operating method of thermal engine RU2440499C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010125327/06A RU2440499C1 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Thermal engine and operating method of thermal engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010125327/06A RU2440499C1 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Thermal engine and operating method of thermal engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2440499C1 true RU2440499C1 (en) 2012-01-20

Family

ID=45785729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010125327/06A RU2440499C1 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Thermal engine and operating method of thermal engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2440499C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015158435A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Frank Hoos Combustion cycle process
WO2018227257A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Лятиф Низами оглу АБДУЛЛАЕВ Internal combustion engine comprising double-action piston compressor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015158435A1 (en) * 2014-04-17 2015-10-22 Frank Hoos Combustion cycle process
US11022310B2 (en) 2014-04-17 2021-06-01 Frank Hoos Combustion cycle process
WO2018227257A1 (en) * 2017-06-15 2018-12-20 Лятиф Низами оглу АБДУЛЛАЕВ Internal combustion engine comprising double-action piston compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6340004B1 (en) Internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
US6672063B1 (en) Reciprocating hot air bottom cycle engine
US7823547B2 (en) System and method for split-cycle engine waste heat recovery
US7219630B2 (en) Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and naturally aspirated engine control
EP3114336B1 (en) Four-cycle internal combustion engine with pre-stage cooled compression
CN101432511A (en) External compression type two-stroke engine
US6606970B2 (en) Adiabatic internal combustion engine with regenerator and hot air ignition
US20140325981A1 (en) Turbo supercharging device with air bleed and regeneration
US4807579A (en) Turbocompounded two-stroke piston engines
US9091201B1 (en) Two-cycle internal combustion engine with pre-stage cooled compression
US4817388A (en) Engine with pressurized valved cell
RU2440499C1 (en) Thermal engine and operating method of thermal engine
US7004115B2 (en) Internal combustion engine with regenerator, hot air ignition, and supercharger-based engine control
US6314925B1 (en) Two-stroke internal combustion engine with recuperator in cylinder head
US3143850A (en) Supercharged integral compression engine
US9297337B2 (en) Internal combustion and waste heat steam engine having a heat recovery steam generator exhaust manifold
US2196228A (en) Internal combustion engine
RU101092U1 (en) HEAT ENGINE
RU2214525C2 (en) Method of operation of power plant with piston internal combustion engine (versions) and power plant for implementing the method
CN101253316A (en) Steam enhanced double piston cycle engine
CN107035517A (en) A kind of new work engine
US20180149079A1 (en) Spark-ignition engine with subsequent cylinders
CN105114177B (en) A kind of split type double cylinder IC engine
GB2064001A (en) Internal Combustion Engine with Cylinder Steam Supply During Expansion
RU2477375C2 (en) Method of piston engine cycling and piston engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120622