TR2023014204A2 - Atkinson cycle engines with expansion device - Google Patents

Atkinson cycle engines with expansion device

Info

Publication number
TR2023014204A2
TR2023014204A2 TR2023/014204 TR2023014204A2 TR 2023014204 A2 TR2023014204 A2 TR 2023014204A2 TR 2023/014204 TR2023/014204 TR 2023/014204 TR 2023014204 A2 TR2023014204 A2 TR 2023014204A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
air
engine
devices
heat
turbocharger
Prior art date
Application number
TR2023/014204
Other languages
Turkish (tr)
Inventor
C Ftc Nevzat
Original Assignee
Nevzat Çi̇ftçi̇
Filing date
Publication date
Application filed by Nevzat Çi̇ftçi̇ filed Critical Nevzat Çi̇ftçi̇
Publication of TR2023014204A2 publication Critical patent/TR2023014204A2/en

Links

Abstract

Buluş pistonlu motorlara veya turboşarj cihazlı motorların egzoz sistemine veya hava giriş yoluna veya her ikisine eklenen hava akışından iş üreten ek ekspansiyon cihazıdır. Buluş ile Otto veya dizel çevrimli motorların çalışması Atkinson çevrimine dönüşür. Ek ekspansiyon cihazlarının ürettiği enerji ana motora veya çeşitli cihazlara aktarılır. Ek ekspansiyon cihazlarının önemli bir kullanım şekli havayla çalışan ısı pompalarını çalıştırmasıdır. Bunun da önemli bir avantajı motor kapasitesini emdiği havayı soğutarak artırmasıdır.The invention is an additional expansion device that produces work from the air flow added to the exhaust system or air intake tract of piston engines or turbocharged engines or both. With the invention, the operation of Otto or diesel cycle engines is transformed into Atkinson cycle. The energy produced by additional expansion devices is transferred to the main engine or various devices. An important use of additional expansion devices is to operate air-powered heat pumps. An important advantage of this is that it increases the engine capacity by cooling the air it absorbs.

Description

TARIFNAME Ekspansiyon cihazi ile Atkinson çevrimli motorlar Teknik alan Bulus sikistirma orani ile genlesme orani esit pistonlu motorlar veya Wankel motor gibi döner pistonlu motorlardan ve bunlarin turbosarj cihazi versiyonlarindan egzoz gazlari ile kaçan "basinç * hacim" (PV) enerjisini geri kazandiran ek ekspansiyon cihazi sistemi ile Bulus ayrica bahsedilen motorlardaki hava giris yolundaki veya egzoz gazlarindaki hava akisi ile çalisan isi pompalari ile ilgilidir. Bulus ayrica bahsedilen motorlardaki giris havasini bahsedilen isi pompalari ile sogutma ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Bulus pistonlu motorlara veya turbosarj cihazli motorlarin egzoz sistemine veya hava giris yoluna veya her ikisine eklenen hava akisindan is üreten ek ekspansiyon cihazidir. Bulus ile Otto veya dizel çevrimli motorlarin çalismasi Atkinson çevrimine dönüsür. Ek ekspansiyon cihazlarinin ürettigi enerji ana motora veya çesitli cihazlara aktarilir. Ek ekspansiyon cihazlarinin önemli bir kullanim sekli havayla çalisan isi pompalarini çalistirmasidir. Bunun da önemli bir avantaji motor kapasitesini emdigi havayi sogutarak artirmasidir. Genel isi motorlari sikistirma, isitma, is üretme ve sogutma islemleri ile isidan is üreten cihazlardir. Pistonlu motorlarda piston silindir içine hapsolan havayi belli oranlarda sikistirir, ardindan yanma gerçeklesir, ardindan sicak gazlar pistonu iterek genlesir. Klasik pistonlu motorlarda genlesen hava hacmi ile sikistirilan hava hacmi esittir. Pistonda kalan hava hala sicak oldugu için basinçlidir. Egzoz valfi açildiginda bu enerji egzoz gazlari atilir ve egzoz sisteminde türbülanslar ile isiya dönüsür. Bahsedilen egzoz gazlari ile atilan enerji sikistirma orani ile ters orantili olarak degismektedir. Bunun iki sebebi vardir. Sikistirma orani arttigi zaman verim arttigi için oransal olarak egzoz gazlarinda atilan enerji orani azalmaktadir. Diger sebebi motor verimi arttigi zaman egzoz gazlarinin sicakliginin azalmasidir. Bahsedilen egzoz gazlari ile atilan enerji turbosarj cihazi içerene cihazlarda turbosarj cihazinin sikistirma orani dogru orantili olarak artmaktadir. Bunun sebebi turbosarj cihazlarini motor gibi çalisip ürettigi enerjiyi ihraç etmemeleridir. Egzoz gazlarindaki basinçla atilan enerjiyi geri kazanmak için Atkinson çevrimli motorlarda yapilmis ancak yük ve maliyetlerin yüksek oldugu için terk edilmistir. Wankel motoru gibi bir kisim motorlarda döner piston sistemi kullanilmaktadir. Bu motorlarda da hapsedilen hava ile genlesen hava hacmi esittir. Böylece bu motorlarda da egzoz gazlari ile enerji atimi mevcuttur. Bu motorlarda egzozla disa atilan iki tip enerji söz konusudur: bunlardan biri isi enerjisi, digeri isi enerjisidir. Mekanik olarak tutulabilecek olan enerji ise PV (:Basinç*Hacim) enerjisidir. Isi enerjisini tutmak için ek motor çevrimi kullanmak gerekir. Pistonlu motorlarda sikistirma orani arttikça iki sebepte motordan kaçan enerji azalmaktadir. Yüksek sikistirma orani ile temel motor verimi arttigi için kaçan enerji orani düsmektedir. Yüksek verimli motorda egzoz gazlarinin sicakligi düstügü için de kaçak enerji orani düsmektedir. Pistonlu motorlarin hem verimini artirmak hem de hacmini artirmadan gücünü artirmak üreticilerin önemli bir hedefi olmustur. Motor verimini artirmanin en temel yollari sikistirma oranini artirmak, yanmayi sabit hacimde ve en yüksek sicaklikta saglamaktir. Motor hacmini artirmadan gücünü artirmanin yolu ise giren hava miktarini artirmaktir. Giren hava miktarini artirmak için kullanilan ey yaygin cihazlar turbosarj cihazlaridir. Turbosarj cihazlarinin sikistirdigi hava daha fazla hava temin etmek için sogutularak motora verilir. Turbosarj cihazlari motora daha fazla hava temin etmekle beraber motorun enerji kaybini artirmaktadir. Gelisen teknoloji ile sikistirma oranlari arttigi için ve yanma sistemlerinde gelismeler ile motor verimleri artmaktadir. Bu yüzden turbosarj cihazlarindan kaçan enerji üzerinde fazla durulmamis olmali. Turbosarj cihazi yerine pistonlu motordan veya bir elektrik motorundan güç alan kompresörler kullanilmistir. Bunlarda da silindirin egzoz valfinden çikan gazlar yüksek basinç ve sicakliktadir. Böylece egzoz gazlari ile Görünüse göre turbosarj cihazinin türbini silindirden çikan havanin basinci ile çalisir. Turbosarj cihazlari sabit hacimde yanmanin gerçeklestigi bir motordur. Motorun silindirine pompaladigi gazlari daha sicak ve sabit hacimde yani yüksek basinçli olarak alir. Böylece kompresörünün kullandiginda daha fazla is üretir. Ama turbosarj cihazi mekanik olarak is ihraç etmedigi için ürettigi is egzoz gazlarinin basinci olarak çikmaktadir. Bu turbo jet motorlari gibi bir durumdur. Egzoz gazlarindaki basinç kullanilmadigi için isiya dönüsmektedir. Mevcut teknolojide turbosarj cihazlarin ürettigi Turbosarj cihazlari kendi ürettigi enerjiyi de attigi için pistonlu motorun enerjisini kullanamaz. Böylece turbosarj cihazli motorlarda hem turbosarj cihazinin hem de pistonlu motordan egzozla atilmaktadir. Ayrica bu motor bir gaz türbini gibi sabit basinçta isi verilen bir motor gibi degil sabit hacimde isi verilen bir patlamali (denotation) motor gibi çalismaktadir. Bu yüzden turbosarj cihazlardan atilan enerji oldukça fazladir. Pistonlu motorun aksine turbosarj cihazinin sikistirma orani ne kadar fazla ise atilan PV enerjisi o kadar çoktur. Kisaca: Turbosarj cihazinin kompresörünün pompaladigi hava türbine sicak ve basinçli olarak girdiginden, bu cihaz bagimsiz bir motor gibi çalismaktadir. Ancak turbosarj cihazi pompaladigi tüm havayla kendi türbinini çalistirmakta ve disa is ihraç etmemektedir. Bu yüzden hem pistonlu motorun hem turbosarj motorun ürettigi is gücü egzoz gazlari ile atilmaktadir. Böylece turbosarj cihazlari ve ana motor turbo jet motoru gibi çalismakta ama egzoz gazlarindaki is gücü kullanilmadigi için isiya dönüsmektedir. Örnek PV diyagramlarinda hem ana motordan kaçan hem de turbosarj cihazindan kaçan enerji hesaplanip gösterilmektedir. Geleneksel dizel ve benzinli motorlar piston sistemine sahip oldugu için sikistirilan hava hacmi is üretme zamaninin sonundaki hacim esit oldugunu söylemistik. Buna mukabil Atkinson çevrimli motorlar gelistirilmistir. Atkinson çevrimli motorlarda yanmis gazlarin genlesme hacmi sikistirilan hava hacminden daha fazladir. Ancak bu motorlarin mekanik yükü fazla oldugu için yayginlasmamistir. Burada mekanik yükü oldukça az olan ek ekspansiyon cihazli sistemler önerecegiz. Kisaltmalar ve Referanslar R01: Pistonlu motor + ek ekspansiyon cihazi R02: Pistonlu motor + ek ekspansiyon cihazi + elektrik jeneratörü. RO3: Pistonlu motor + turbosarj cihazi. R04: Pistonlu motor (EE) + Brayton isi pompasi (BHP). R05: Pistonlu motor (EE) + turbosarj cihazi (TCH) + Brayton isi pompasi (BHP). R06: Pistonlu motor (EE) + turbosarj cihazi (TCH) + Brayton isi pompasi (BHP). CVT: Klasik vortex tüp ile isi pompasi. VHP (VHPO, VHP1, VHP2,): Vortex isi pompalari VT (VTO, VT1, VT2,): Vortex tüpler EE: Pistonlu motor, ana motor CP: Kompresör TR: Türbin SH: Saft, Mil CL: Sogutucu HE: Esanjör, Isi esanjör PV: "Basinç * Hacim" enerjisi TCH: Turbosarj cihazi Oklar hava akisini göstermektedir. Kompresör (CP): Bir güç kaynagindan aldigi güç ile hava veya gazlari pompalayarak basinçlandiran cihazdir. Ekspansiyon cihazi: Basinçli gazlarin PV (basinç * hacim) enerjisi ile is üreten, yani basinçli gazlarin genlesmesi sirasindaki basinç kuweti ile hareket eden ve hareketi bir baska cihaza aktaran cihazlardir. Temel ekspansiyon cihazlari türbinler ve piston silindir sistemlerdir. Burada ayrica vortex tüplerde hizlanan havanin soguk çikisan giden kismi sicak çikisa giden kisminin basincini artirmaktadir. Bu yüzden mekanik olmayan ya da havadan olusan bir ekspansiyon cihazinin varligi söz konusudur. Ek ekspansiyon cihazi: Pistonlu motorlarda genellikle silindir piston sistemleri kompresör ve ekspansiyon cihazi fonksiyonlarini degisimli olarak yaparlar. Bulus pistonlu motorlarin is üreten cihazina eklenen ikinci bir ekspansiyon cihazidir. Esanjör (HE) iki akiskanin isisini degistiren cihazdir. Sogutma cihazi (CL): içinden geçen hava veya gazlarin isisin dis ortama aktararak sogutan esanjörlerdir. Pistonlu motor (EE): Piston benzeri cihazlarla çalisan motorlar olup, bu motorlarda sikistirilan havaya isi verilir ve bu havanin genlesmesi ile is üretilir. Bu motorlarda sikistirilan havanin hacmi ile genlesme hacmi esittir. Sekillerde pistonlu motorlarin temiz hava girisi motora giren ok ile, egzoz çikisi motordan çikan ok ile gösterilmektedir. Atkinson çevrimli motor: bu motorlarda sikistirilan havaya isi verildikten sonra daha büyük hacimde bir silindir tarafindan genlestirilir. Vortex tüpler (VTO, VT1, VT2) vortex isi pompalarinda (VHPO, VHP1, VHP2) kullanilan havayi sicak soguk iki bölüme ayiran santrifüj kuvvetlerle çalisan cihazlardir. Bulusun gerekçeleri Pistonlu motorlarda atik PV enerjisi Pistonlu motor ifadesi belli bir hacimdeki havayi sikistiran yanma veya isitmanin ardinda sikistirdigi hacimde genlesme ile is üreten motor türIeridir. Bunlar genelde pistonlu veya Wankel motor gibi döner pistonlu motorlardir. Klasik pistonlu motorlarda motorun is ürettigi genlesme zamanin sonunda silindir içinde sicak ve basinçli gazlar vardir. Bu gazlardaki PV enerjisi egzoz ile atilmaktadir. Bu enerji kaybini önlemek için tarihte Atkinson çevrimi kullanilmistir. Atik enerji anlamak için pistonlu motor çalismasini gözden geçirelim. Dört zamanli pistonlu motorun silindirinde gerçeklesen olaylarin zamanlarini söyle denilebilir: Emme, sikistirma, yanma, güç (ekspansiyon zamani) ve egzoz zamanlari. Iki zamanli pistonlu motorun silindirinde gerçeklesen olaylarin zamanlarina söyle denilebilir: taze havanin egzoz gazlarinin ihraç ederek silindire dolmasi, sikistirma, yanma ve güç zamanlari. Pistonlu motor sikistirma zamaninda silindir hacmi kadar havayi sikistirir, güç zamaninda sikistirilan gazlar silindir hacmi kadar genlesir. Baslangiçta silindiren hapsolan gazlar güç zamaninin sonunda silindirdeki sicak oldugu için baslangicindan daha yüksek basinçlidir. Egzoz valfi açildiginda basinçli egzoz gazlari egzoz sistemine atilmakta ve içerdigi PV enerjisi isiya dönüsmektedir. Atkinson çevrimli motorlar Atkinson çevrimli motorlar is üretme zamaninda genlesen hava hacminin emme zamaninda alinan hava hacminden daha fazla olan pistonlu motorlardir. Böylece Atkinson çevrimli motorlar daha az hacimde temiz hava alip yanmis gazlari daha fazla hacimde genlestirerek is üreten motorlardir. Klasik Atkinson çevrimli motorlarda piston emme zamaninda daha kisa yol kat eder ve silindir hacminden daha az hava alarak sikistirir, is zamaninda ise piston silindir hacmi dip noktasina kadar havayi genlestirir. Böylece alinan hava daha büyük hacme genlesir ve isinan gazlarin basincinin tamami ise dönüsür ve böylece egzoz gazlari dis ortam basincina yakin bir basinçta motordan atilir. Bu sayede Atkinson çevrimlerde egzoz gazlar basinçli olarak patlayarak atilmaz ve egzoz gazlari ile PV enerjisi atilmaz. Toyota firmasinin tasarladigi bir Atkinson çevrimli motorda, klasik piston sistemi ile çalisan bir motor kullanilir. Bu motorda motorun sikistirma zamaninda taze hava giris valfi biraz açik kalir ve taze havanin bir kismi geri atildiktan sonra valf kapanir. Böylece silindir daha az hacimde bir havayi sikistirir. Motorun ekspansiyon zamaninda ise piston dip noktaya kadar yanmis havayi genlestirir. Böylece daha az alinan hava daha büyük hacme genlestigi için egzoz basinci düsük olur. Bulus konusu ek ekspansiyon cihazli Atkinson çevrimi; motorun egzoz yoluna konarak egzoz ile geri kazandiran veya motorun hava giris yoluna konularak emilen hava miktarini azaltan ekspansiyon cihazlari ile çalisan motorlarin termodinamik çevrimidir. Kullanilan cihazlar Turbosarj cihazlari TCH cihazlari; pistonlu motorlarda dis ortam havasini motor girisine (11) pompalayarak silindirlerin aldigi havanin basincini ve böylece silindirlerin aldigi hava TCH cihazlarin amaci silindire daha basinçli hava ile doldurarak daha fazla hava almasini ve böylece motorun daha fazla hava ile çalismasini saglamaktir. Bu sayede daha fazla havayla çalisan daha güçlü motorlar yapilmaktadir. Turbosarj cihazlarinin kompresörleri ile motor girisi arasinda ayrica sikistirilan havayi sogutan bir radyatör bulunur. Bu hem motora giden havanin miktarini artirir hem yanma sicakligini düsürür. Yaygin kullanilan TCH cihazlari; pistonlu motorlarda egzoz gazlarindaki PV enerjiyle çalisan ve pistonlu motorun temiz hava girisine giden gazlarin basincini artiran cihazlardir. Egzoz gazlarinin enerjisi ile çalisan TCH cihazlari gerçekte motorun çalistigi ortamin basincini artirmaktadir. Bazi TCH cihazlarinda egzoz gazlari ile çalisan türbin yerine elektrikli motor veya ana motora bagli çalisan bir saft vardir. Motorlarin egzoz sistemine takilan TCH cihazlarin temel bilesenleri türbin (TR), kompresör (CP) ve türbinden kompresöre güç aktaran bir safttir (SF). TCH cihazlarinin bir ekspansiyon cihazi olan türbinleri (TR) pistonlu motorlarin (EE) egzoz sistemine (12), kompresörü taze hava giris sistemine (11) takilir. Böylece TCH cihazlari türbini (TR) egzoz gazlarinin gücüyle ile çalisip, kompresörü (CP) dis ortam havasini motora pompalar. Turbosarj cihazinin çalismasi: Turbosarj cihazinin kompresörü motora hava pompalar türbini ise motordan gelen sicak gazlar ile çalisir. Pistonlu motorda sicak gazlar kapali ortam olan silindirden egzoz valfinin açilmasi ile patlayarak çikar. Bu durumda turbosarj cihazlari sabit hacimde verilen isi ile çalisan bir motor türüdür. Çünkü onlarin çalismasi isi motorundaki kompresyon, sabit hacimde yanma ve gazlarin türbinde genleserek is üretme adimlari ile gerçeklesir. gazlarinin basinci ile aktaran cihazlardir. Turbosarj cihazlari saft ile is aktarmadigi için onlarin ürettigi is egzoz gazlari ile atilmakta ve egzoz sisteminde onlarin PV enerjisini ise dönüstüren bir cihaz olmadigi için bu enerji isiya dönüsmektedir. Diger bir ifade ile turbo sarj cihazlari yanma odasi pistonlu motor olan bir motordur. Böylece bir TCH kompresör, yanma odasi (ana motor (EE) yanma odasi hükmündedir) ve türbinden olusur. Yani turbosarj cihazlari yanma odasi pistonlu motor olan bir motordur. Böylece bir turbosarj cihazinda kompresörün sikistirdigi gazlara pistonlu motorda isi verilir ve sonra pistonlu motordan çikan sicak gazlar TCH türbinini çalistirir. Bu turbosarj cihazi mekanik olarak disa ihraç etmedigi için turbosarj cihazinin ürettigi is egzoz gazalarinin basinciya ihraç olmaktadir. Ama bu enerji kullanilmadigi için isiya dönüsmektedir. TCH cihazlarinin ürettigi is miktari: TCH kompresörünün sikistirdigi hava motor girisindeki basinci arttigi için, basinçli hava motora "basinç*silindir hacmi" kadar is aktararak girer. TCH türbini teorik olarak daha basinç ile direnç ile motordan daha fazla is çekecegi için kompresörün motora aktardigi bu is miktarini hesaplara koymadik. Çünkü türbinin çektigi enerjinin hesaplanmasi aerodinamik olarak yapilmalidir ve her türbinin çalisma sekline göre degisir. Buradaki hesaplar sadece termodinamik hesaplardir. Sekil 5 ve Gida motorun kompresöre yaptigi basinç çizgisi ve türbin direncinin motora çikisinda yapabilecegi maksimum basinç noktali çizgilerler gösterildi. TCH kompresörleri ile motor girisi arasinda sogutma cihazlari (CL) bulunmaktadir. TCH cihazlarin pompaladigi havayi sogutma cihazi sogutur. Böylece silindirler basinçli gazlarin sogumasi ile daha fazla miktarda hava alir. Diyagramlarda soguma islemleri gösterilmedi. Sekil 5 ve Gida turbosarj cihazlarin PV diyagramlari görülmektedir. PV diyagramin pistonlu motor ürettigi PV enerjiyi (w27net/w37net) saft ile dis cihaza aktarmaktadir. Turbosarj cihazi ürettigi PV enerjisi ise (w74net) herhangi bir cihaz tarafindan kullanilmamaktadir. Bu grafiklerin açiga çikardigi bir gerçek turbosarj cihazlari pompaladiklari hava ile ana motora is aktarmamakta sadece ana motora basinçli ortam sunmaktadir. Böylece sekildeki turbosarj cihazi içen motorun PV diyagramlarinda hem turbosarj cihazinin atik enerjisi hem de pistonlu motorun atik enerjisi gözlenmektedir. Motordan veya bir elektrik motorundan saft ile güç alarak çalisan TCH cihazlarinin atik enerjisi egzoz gazlarinda güç alan TCH cihazlarinda kompresyon için harcadiklari enerji kadar daha fazladir. Ek ekspansiyon cihazi Ekspansiyon cihazini yüksek basinçtaki gazlarin düsük basinçtaki akisini mekanik enerjiye dönüstüren cihazlardir. Ek ekspansiyon cihazlari ise motorlarin hava giris yoluna takilip motora giren taze havanin akisiyla veya egzoz yoluna takilip motordan çikan egzoz gazlarinin akisindan mekanik is üreten ve ürettigi ise motor veya bir baska cihaza aktaran cihazlardir. Pistonlu motorlarin egzoz yolundaki ek ekspansiyon cihazlari egzoz atilan PV enerjisini geri kazandirir, pistonlu motorlarin hava giris yolundaki ek ekspansiyon cihazlari motorun sikistirma oranini düsürerek egzoz ile atik enerjisi olusmasini engel olurlar. Turbosarj cihazli motorlarin egzoz sistemine takilan ek ekspansiyon cihazlari motor + turbosarj cihazinin egzoz gazlarindaki atik enerjisini geri kazandirir. Turbosarj cihazli motorlarin hava giris sistemine takilan ek ekspansiyon cihazlari hem pistonlu motorun atik enerji olusturmasini engel olur hem de turbosarj cihazinin ürettigi enerjiyi kullanir böylece atik enerjisi olusmasini engel olur. Pistonlu motorlar genelde piston sikistirma islemini ve ekspansiyon islemini sirayla yapar. Bunlar gibi daha baska kompresyon yapan cihazlar ekspansiyon cihazi olarak da kullanilabilir. Ek ekspansiyon cihazlari "pistonlu motorlarin veya turbosarj cihazli motorlarin" egzoz sistemine veya hava giris yoluna veya her ikisine eklenir ve ürettikleri isi motor veya motor disindaki bir cihaza aktarirlar. Motorlarin taze hava yoluna baglanan ek ekspansiyon cihazlari motorun emmesi ve varsa turbosarj cihazinin emme veya pompaladigi gazlar ile çalisir. Bu cihazlar motora giren havanin basincini düsürdügü için motorun aldigi hava miktarini azaltir böylece egzoz gazlarinin basincini düsürerek motorun atik enerjisini azaltir. Motorlarin taze hava yoluna baglanan ek ekspansiyon cihazlari motorun aldigi hava miktarini azalttigi için motorun gücünü azaltir. Bu cihazlar ekspansiyon cihazinin verimiyle irtibatIi olarak Atkinson çevrimli motora nispeten bir miktar enerji kaybettirirler. Ama kaybolan enerji geri kazanilan atik enerjiye nispeten azdir. Ayrica turbosarj cihazi içeren cihazlarda hava giris yoluna takilan bir ekspansiyon cihazi turbosarj cihazinin türbinini ek ekspansiyon cihazi özelligi kazandirir. Bu cihazlarin diger bir avantaji aldiklari havayi sogutmasidir, böylece basinçli hava kaynagindan gelen hava ekspansiyon cihazindan geçerse motora soguk girer. Ek ekspansiyon cihazlari ürettikleri isi zincir, kayis veya saft (SF) gibi mekanik cihazlarla ana motora (EE) veya isi pompasi, jeneratör (EG), kompresörler gibi bir cihaza aktarirlar. Istisnai olarak vortex isi pompalarinda (VHP1, VHP2) giris borusunda (IP, IP1) basinci hiza dönüsen hava itme gücü kazanmistir, hizli hava vortex tüpün klima özelliginin çalismasini saglar. Böylece mekanik ekspansiyon cihazlari yerine hizlanan havadan olusan bir ekspansiyon cihaz fonksiyonu gerçeklesir. Ek ekspansiyon cihazi ve ona bagli kompresör içeren hava pompalayan cihazlara ek ekspansiyon cihazli kompresör diyecegiz. Cihazlar yapisal olarak TCH cihazlari ile ayni oldugu için sekillerde TCH olarak gösterilmektedir. Ek ekspansiyon cihazli kompresör ya motor disindaki bir cihaz hava pompalar veya pompaladiklari hava ile motorun taze hava yoluna yerlesik bir baska ekspansiyon cihazini çalistirirlar. Aksi takdirde dogrudan motora hava pompalayan ve kendi pompaladigi havanin isinarak geri gelmesiyle çalisan cihazlar TCH cihazidirlar. Halbuki ek ekspansiyon cihazlari kendilerinin sikistirmadigi gazlarla çalisan, yani motor veya turbosarj cihazi gibi cihazlarin sikistirdigi ardinda egzoz edilen basinçli egzoz gazlari ile çalisan cihazlardir. Bulus konusu ek ekspansiyon cihazlari ise motorlar veya motor + TCH cihazinin egzoz zamaninda atilan basinçli hava ile çalisan cihazlardir. Bu cihazlar gazlari sikistirma, isi ihraci, genlestirme ve isi alma islemlerinden geçirerek isi pompalayan cihazlardir. Burada anlatilan cihazlar motorlarda kullanilabilecek hava veya gazlarla çalisan isi pompalaridir. Bu isi pompalari motorlarda basinçli hava yerine soguk hava temin etmek için kullanilir. Bu modelin motor gücüne katkisi motora giren havayi sogutarak motorun daha fazla hava almasini saglamasi iledir. Bu cihazlarin soguttugu hava dogrudan motora verildigi için motorlarda kullanilmasi kolay olacaktir. Hava ile çalisan isi pompalari bulus konusu ek ekspansiyon cihazinin geri kazandirdigi enerjinin kullanilabilecegi en kolay ve uygun bir cihaz gurubudur ve bu yüzden bu cihazlar ek ekspansiyon cihazlarinin aktif kullanilmasini saglayabilirler. Hava ile çalisan isi pompalarinda ekspansiyon cihazlari genlesen havanin PV enerjisini havadan uzaklastirmakta ve elde edilen enerjiyi sikistirma sisteminden yeniden kullanmaktadir. Temel havayla çalisan isi pompalari: Brayton isi pompalari, Stirling isi pompalari, vortex isi pompalaridir. Bu cihazlar ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin sikistirdigi hava ile çalisarak motor havasini sogutabilir. Bu cihazlardan Brayton isi pompasi ve vortex isi pompalari ek ekspansiyon cihazlari ile kullanimi uygundur. Klasik vortex isi pompalarinin enerji kaybi çok oldugu için teknik olarak motorlarda kullanilmasi mümkün degildir. Bu yüzden çift döngülü vortex isi pompalari anlatilacaktir. Bu tarifnamedeki isi pompalari dis ortam havasini sogutarak motora aktarmaktadir. Bu durumdaki isi pompalarini üç safhasi; sikistirma, isi ihraci ve genlestirmedir. Genel isi pompalarinda genlestirme cihazinin genlesen havadan aldigi kompresyon cihazina aktarilir. Ama bu sart olan bir islem degildir. Örnegin motora güç aktaran bir türbin de basinçli hava kaynagindan gelen havayi genlestirebilir. Bu durumda amaç yine Brayton isi pompasi (BHP) Brayton isi pompalari (BHP) disaridan verilen enerji ile çalisan ve gazlari sikistirma (bir kompresör tarafindan), isi ihraci (sogutma cihazi tarafindan), genlestirme (bir ekspansiyon cihazi örnegin bir türbin tarafindan) ve isi alma asamalarindan geçirerek isi pompalayan cihazlardir. Bu tarifnamede kullanilan BHP isi pompalari (örnegin R04 cihazindaki BHP) sikistirma, sogutma ve genlesme safhalari ile dis ortam havasini soguturlar ve motora soguk hava temin ederler. R04 cihazindaki cihazlar hava akis sirasina göre dis ortam havayi sikistiran kompresör (CP), kompresörden gelen gazlari sogutan sogutma cihazi (CL) ve sogutma cihazindan gelen çalisan gazlarla çalisan bir türbin (TR) bulunmaktadir. R04 cihazindaki BHP isi pompasi ana motorun (EE) emmesi ile olusuna vakuma dogru dis ortam havasinin akisi ile çalismaktadir. Bu cihazdaki türbin (R04.TR) ana motorun emme kuvvetin kullandigi için giris havasinin basincini düsürerek motorun daha az hava almasina sebep oldugu için ek ekspansiyon cihazidir. Bu isi pompasi motordan çektigi enerji ile sogutma islemi yapip giris havasini soguttugu için ve egzoz gazlariyla atilan enerjiyi azalttigi için motor verimini artirmaktadir. BHP cihazlarindaki türbinler ürettikleri isi genelde kompresöre aktarirlar. Ama bu sart olan bir durum degildir. Ana motora veya bir baska cihaza is aktaran türbinler de basinçli gazlarin soguyarak çikmasini saglar. Genel Brayton cihazlari türbin ve kompresöre bagli bir saft ile dis kaynaktan enerji yani dönme kuweti aIir. Örnegin: R05 motorundaki BHP cihazi enerjiyi saft ile turbosarj cihazi (TCH) bölümünden almaktadir. Bahsedilen durumda bu cihazdaki hem TCHinin türbini (TR1) hem de BHPinin türbini (TR2) ek ekspansiyon cihaz özelligi içermektedir. BHP cihazlari enerjiye saft gibi mekanik cihazlarla alarak çalistigi gibi, basinç farki ortamlardaki hava akisi ile de çalisabilmektedir. RO4 cihazindaki BHP cihazi dis ortam ile motor girisi arasindaki basinç farki ile çalismaktadir. R05 cihazindaki BHP cihazinin hem egzoz gazlarindan hem de motor emmesinde güç almasi ayarlanabilir. Bunun için BHP cihazindaki direncin artirilmasi yeterlidir. CVT Klasik vortex tüp Klasik vortex tüp (CVT); basinçli hava aIip vortex kuvvetlerle havayi ikiye ayiran, sicak çikisindan (HO) sicak hava çikan, soguk hava çikisindan (CO) soguk hava çikan ve hareketli parça içermeyen bir isi pompasidir. Önerdigimiz iki girisli vortex tüpler CVT tüpler ile ayni prensipIe isi pompalarlar. Bu yüzden cihazin anlatimi yapildi. Ayrica klasik vortex tüplerin çalismasini anlatan yayinlari eksik ve hatali buldugumuz için görüslerimiz detayli islendi. Klasik vortex tüplerin yapisi Klasik vortex tüpler (CVT) yapilarinda temel olarak; havanin içinde hizla döndügü bir boru seklinde bir vortex borusu (VP), vortex borusuna (VP) teget olarak bagli bulunan bir basinçli hava girisi (IP), vortex borusunun (VP) bir tarafinda çikisi daraltan bir kontrol vaIfi (CV), kontrol vaIfi iIe vortex borusunun (VP) arasinda dar araIik seklinde bir sicak çikis (HO), vortex borusunun bir tarafinda ve eksen çizgisinde hava çikisina izin veren bir dar delik (NH), dar deligin çikisinda ise soguk hava çikisi (CO) bölümlerini içerir. Vortex tüp imaIatçiIari ayni temel prensibi saglayan farkli giris çikislara sahip cihazlar yapmislardir. Klasik vortex tüplerin çalismasi Klasik vortex tüpün (VT) çalismasi: (Bu açiklama tarafimizdan yapilmaktadir.) Vortex borusuna basinçli hava girisinden (IP) teget olarak hizla girer. Orada dönerek ilerleyen hava merkez kaç kuwetinin etkisiyle vortex borusunun (VP) yan yüzeyindeki yüksek basinç, eksen çizgisinde ise alçak basinç olusturur. Sicak çikistaki (HO) kontrol valfi (CV) hava çikisini kismen engelledigi için vortex borusunun (VP) içindeki basinç artar ve havanin bir kismi dar delikten geçerek soguk çikistan çikar. Sicak çikisa geIen hava ise vortex borusu (VP) ile kontrol valfinin (CV) arasindaki araliktan sürtünme iIe basinci düserek sicak çikistan (HO) çikar. Havanin sicak çikista (HO) sicak olmasinin sebebi giris borusunda hizlanan havanin vortex borusuna yüksek hizla girip vortex borusunun iç yüzeyindeki basinci artirmasidir. Soguk çikistaki (CO) havanin soguk olmasinin sebebi ise giris borusundan giren havanin merkez kaç kuvvetlerine karsi dar delige (NH) dogru ilerlerken yan duvara dogru giden havayi iterek sikistirmasi ve bu islem iIe PV enerjisini kullanmasidir. Klasik vortex tüplerde havanin merkezkaç kuvvetleri ile tamamen sicak çikistan çikmasini engellemek için kontrol valfi (CV) sicak çikisi daraltmaktadir. Bu yüzden sicak çikisa sicak ve basinçli olarak gelen hava kontrol valfinin kenarindaki dar aralikta basinci düserek yani PV enerjisini kaybederek çikmaktadir. Ayrica kontrol valfi iIe sicak çikistaki darlik ayarlanarak sicak çikistan çikan havanin miktari ayarlanir. Vortex tüpler nasil çalisir Vortex tüplerin nasil çalistigi anlatan yayinlar bir kisim teorilerden ibarettir. Yukarida yaptigimiz açiklama havayla çalisan isi pompalarindaki termodinamik çevrime uygun bir açiklamadir. Bir diger degisle vortex isi pompalarinin çalismasi Brayton çevrimi ayni özellikler içerir. Ama mekanik türbin ve kompresör içermedigi için anlasilmasinda bir kisim zorluklar vardir. Klasik vortex isi pompasinda; basinçli havanin türbinden girdigi, ardindan bir kisminin kompresörden, bir kisminin ise bir dar bir araliktan çiktigi Brayton çevrimli isi pompasina benzer fonksiyonlari gerçeklesmektedir. Bu modelde türbinden geçen hava sogumakta, dar araliktan çikan hava soguk olmaktadir. Kompresöre giden hava daha yüksek sikistirmaya maruz kaldigi için türbin sogutmasinda daha fazla isinmaktadir. Bu cihazda sikistirma ve genlesme islemi ile izahi kabul edilirse: Soguk çikistan çikan hava ekspansiyon sicak çikistan çikan havanin sikistirma islemine maruz kalmaktadir. Havanin hizlanmasi basinç düsmesi, hizli havanin vortex borusunda (VP) santrifüj kuvvetler ise merkezde basinç düsmesini, yan yüzeyde basinç yükselmesi olusturmaktadir. Aslindan anlasilmayan özellik vortex borusunun (VP) eksen çizgisine dogru havanin yan duvara dogru akan havayi nasil sikistirdigi yani enerji aktardigi konusudur. Bu aerodinamik bir oIaydir. Ama santrifüj olayinda eksen çizgisine giden havanin basincinin düsük olusu, yan duvara giden havanin basincinin yüksek olusu Newton kanunlari ile hesaplanan bir durumdur. Enerjinin korunumu kanunu ile eksen çizgisine giden havanin sikistirdiginin söylenmesi mümkündür. Ayrica eksen çizgisine dogru giden havanin merkez kaç kuvvetlere dogru gitti anlasilabilir bir durumdur. Buna göre: Hava giris borusunda (IP) hizlandiktan sonra vortex borusuna (VP) girmektedir, bu durumda giris borusunda havanin yan basinci düsük karsi basinci (hiz basinci) yüksektir. Hava vortex borusunda hizla dönerek havanin eksen çizgisindeki dar delige (NH) ilerlemesi merkez kaç kuvvete karsi bir iIerIemedir ve bu islem enerji tüketen ve basinç düsüren islemdir. Böylece dar delige dogru ilerleyen havanin merkez kaç kuwete karsi harcadigi enerji dis yüzeyde giden hava basincini artirmaktadir. Enerjinin korunumuna göre, sürtünmeler yok kabul edildiginde soguk çikisa giden havanin basinç enerjisi sicak çikisa giden havaya aktarilmistir. Böylece giris borusu (IP) ve vortex borusu Brayton isi pompasi gibi çalismaktadir. Çift döngülü vortex isi pompalari (VHP1, VHP2) Bu cihazlar basit yapilari ile motorlara soguk hava temin etmede kullanilabilecek en uygun cihazlardir. Bu cihazlarin daha önce örnekleri olmadigi için detayli tarif edilecektir. VHP1 ve VHP2 isi pompalari basinçli havayla çalisan, çift girisli vortex tüpler (VT1/VT2) ile isi pompalayan cihazlardir. Çift girisli vortex tüpIerin biri kompresörden gelen havanin girdigi (IP1), digeri sicak çikistan gelen havanin girdigi (IP2) iki girise ve birinden soguk hava çikan (CO), digerinden sicak hava çikan (HO) iki çikisa sahiptir. Bu durumda kompresör çikisindan gelen havanin basinci ile sicak çikistan gelen havanin basinci esittir veya baglanti yerinde esit hale gelir. Bu cihazlarda (VHP1, VHP2) bir yanda vortex tüpün (VT1/VT2) sicak çikisindan (HO) çikip bir giristen (IP1) vortex tüpe giren sicak hava döngüsü, diger yanda vortex tüpün soguk çikisindan (CO) çikip kompresörden geçen ve bir giristen (IP1) vortex tüpe giren soguk hava döngüsü vardir. Bu durumda kompresör vortex tüpe soguk çikistan çikan hava kadar hava pompalar. Halbuki klasik vortex tüplerde kompresörden gelen hava vortex tüpten ikiye ayrilarak çikmakta, kompresör iki çikistan çikan hava kadar pompalamaktadir. Çift girisli vortex tüpler (VT1, VT2) giris borularinin vortex tüpe baglanma sekline göre ikiye ayrilir. VHP1 isi pompalarinda VT1 vortex tüpler, VHP2 isi pompalarinda VT2 vortex tüpler kullanilir. Çift girisli vortex tüplerin (VT1NT2) detayli yapisi: VT1 çift girisli vortex tüplerin ana bölümleri; teget giren havanin dönerek ilerlemesine uygun silindirik yapida bir vortex borusu (VP), teget bir giris borusu (IP), giris borusunun (IP) girisinde bir "T" boru baglantisi (TP), "T" baglantisinin iki giris borusu (IP1, çikis (HO) ve vortex borusunun bir tarafinda eksen çizgisinde vortex borusundan daha dar bir delik (NH) ile baslayan soguk çikis (CO) bölümleridir. VT2 çift girisli vortex tüplerin ana bölümleri; teget giren havanin dönerek ilerlemesine uygun silindirik yapida bir vortex borusu (VP), vortex borusuna ayni yönde teget giren iki giris borusu (IP1, IP2), vortex borusunun (VP) bir tarafinda vortex borusunun yan yüzeyinden çikan bir sicak çikis (HO) ve vortex borusunun bir tarafinda eksen çizgisinde vortex borusundan daha dar bir delik (NH) ile baslayan soguk çikis (CO) bölümleridir. Ayrica çift girisli vortex tüplerdeki (VT1, VT2) vortex borusunun (VP) sicak çikis tarafinda, vortex borusunun (VP) genislemesi ile olusan santrifüj fan yuvasi gibi silindirik veya konik sekilde bir Sicak genlesme yuvasi (XH2) olmasi ve sicak çikisin bu genlesme yuvasinin yan duvarindan çikmasi havanin hizini basinca dönüstürerek enerji tasarrufu Ayrica çift girisli vortex tüplerdeki (VT1, VT2) dar deligin (VP) çikisinin genislemesi ile olusan santrifüj fan yuvasi gibi silindirik veya konik sekilde bir soguk genlesme yuvasinin (XH1) bulunmasi, soguk çikisin (CO) bu yuvanin yan duvarinda bulunmasi, dar delikten (NH) dönerek gelen havanini santrifüj gücünü dar delikte vakuma dönüstürerek enerji tasarrufu saglar. VHP1 ve VHP2 vortex isi pompalarinin detayli yapisi Çift girisIi vortex tüplerde (VT1) sicak çikistaki (HO) basinç soguk çikistaki (CO) basinçtan yüksek oldugu için en az biri kapali ortam yapilarak digerinden ayri yapilmasi gerekmektedir. Sekillerdeki VHP1, VHP2 cihazlarinda her iki taraf kapali olarak gösterilmektedir. Kapali sistem VHP1, VHP2 vortex isi pompalarin ana bölümleri kompresör (CP), vortex tüp (VT1/VT2), çevreden isi alan bir esanjör (HE1) ve çevreye isi veren bir esanjör (HE2) cihazlaridir. Çevreden isi aIan esanjör vortex tüpün (VT1/VT2) soguk çikisi ile kompresör (CP) girisi arasina yerlesiktir. Çevreye isi veren esanjör vortex tüpün (VT1/VT2) sicak çikisi (HO) ile bir girisi (IP2) arasina yerlesiktir. Bahsedilen iki tip çift girisIi vortex tüplerde (VT1, VT2) hava giris borusunda (IP) veya giris borularinda (IP1, IP2) hizlandiktan sonra tek yönde ve teget olarak vortex borusuna (VP) girdigi için hava vortex borusu içinde hizIa dönerek çikislara dogru ilerler. Vortex borusundaki merkezkaç kuwetin etkisi ile borunun yan yüzeyde baslayan sicak çikistaki basinç artarken eksen çizgisindeki dar delik ve soguk çikistaki basinç azalir. Sicak çikistaki hava basinci arttigi için isinirken soguk çikistaki hava basinci düstügü için Sicak genlesme yuvasi (XH2) vortex borusunun (VP) sicak çikis tarafinda, vortex borusunun (VP) genislemesi ile olusan santrifüj fan yuvasi gibi silindirik veya konik sekilde bir yapidir, bu yuvanin yan duvarinda sicak çikis (HO) bulunur, bu yapinin tabani kapalidir. Bu yuvanin girisi ayni eksen çizgisinde oIan vortex borusudur. Vortex borusunda hizla dönerek yuvaya (XH2) giren hava dönme çapinin büyümesi ile yavaslar ve basinci ve sicakligi artar. Soguk genlesme yuvasi (XH1) dar deligin (VP) çikisinin genislemesi ile olusan santrifüj fan yuvasi gibi silindirik veya konik sekilde bir yapi olup, bu yuvanin yan duvarinda soguk çikis (CO) bulunur. Bu yuvanin girisi ayni eksen çizgisinde olan dar deliktir. Bu yuvanin tabani kapalidir. Dar delikte hizla dönerek yuvaya giren hava dönme çapinin büyümesi ile yavaslar ve dar delikteki vakumu artirir. Çift girisIi vortex tüplerin sicak ve soguk çikistaki genlesme yuvalari sürtünme kuwetlerini en aza indirmek hava hizini en fazla basinca dönüstürmek üzere gelistirilmis yapilardir. Böylece enerji kaybi en aza indirilmistir. Merkez kuvvetlerin etkisiyle vortex tüpün dar delik ve soguk çikisindaki hava basinci sicak çikistaki hava basincindan oldukça düsüktür. Bu durumda soguk çikistaki hava kompresörle ile basinçlandirilarak sicak çikisa esit yapilir ve böylece iki hava birlikte vortex borusuna girebilir. VHP1 ve VHP2 vortex isi pompalarinin çalismasi: Kapali sistem VHP1, VHP2 vortex isi pompalarinda bir yanda kompresör (CP) soguk çikis (C0) ve isi alan esanjör (HE1) üzerinden vortex tüp (VT1/VT2) havasini emer ve bir giris (IP1+IP veya IP1) yine vortex tüpe pompalar ve bir soguk hava döngüsü olusturur. Bu islemler sirasinda hava vortex tüpte isi vererek yani soguyarak soguk çikistan çikar ve ardinda isi alan esanjörde (HE1) çevreden isi alir. Diger yanda vortex tüpün sicak çikisindan çikip isi veren esanjörden geçen vortex tüpün (VT1/VT2) giris borusundan ("IP2+IP" / IP) geçerek vortex tüpün vortex borusunda (VP) kompresörden gelen havanin etkisiyle hizlanir ve merkez kaç kuvvetlerin etkisiyle basinci artar ve sicak çikistan çikarak sicak hava döngüsünü olusturur. Bu islemler sirasinda vortex borusundaki hava soguk çikisa giden havanin merkez kaç kuvvetlerinin de etkisi ile basinçlanarak isinir, ardindan isi veren esanjörde içerdigi isiyi dis ortama atar. Sicak çikistan basinçli hava vortex tüpün girisine (IP2) yüksek basinçli olarak gelir. Vortex tüpün sicak çikisindan vortex tüpün girisine (IP2) gelen basinçli hava enerjisi klasik vortex tüplerde (VTO) dis ortama atilan enerjidir. VHP1, VHP2 isi pompalarinin alt versiyonlari VHP1/VHP2 isi pompalarinda sicak çikis kompresör çikisi ile baglantili soguk çikis ile baglantilidir. Bu iki çikis arasindaki basinç farkindan dolayi iki çikis ayni ortama açik olamaz. Bu yüzden iki çikistan en az biri dis ortama kapali olmalidir. Bu durumda temel olarak VHP1/VHP2 isi pompalarinin bir dis ortama kapali ve iki dis ortama açik versiyonu olusmaktadir. Sekillerde gösterilen VHP1 isi pompalarinin hem sicak çikislari dis ortama kapali hem de soguk çikisi dis ortama kapalidir. Bunlarda (VHP1, VHP2) hem soguk çikis ile kompresör girisi arasinda bir esanjör (HE1) hem de sicak çikis ile giris borusu (IP2) arasinda bir esanjör (HE2) vardir. Böylece bunlar dis ortam ile hava alisverisinde bulunmazlar, sadece isi alisverisinde bulunurlar. Sicak çikisi ortama açik tip VHP1b/VHP2b isi pompalarinda soguk çikis ile kompresör girisi arasinda dis ortamdan isi alan bir esanjör (HE1) vardir ve sicak çikis ile giris borusu (IP2) arasinda dis ortam vardir. Soguk çikisi ortama açik tip VHP1c/VHP20 isi pompalarinda soguk çikis ile kompresör girisi arasinda dis ortam vardir ve sicak çikis ile giris borusu (IP2) arasinda dis ortama isi veren bir esanjör (HE2) vardir. Motorlarda dis ortam havasini alip dis ortama yani motor girisine soguk hava veren VHP1c/VHP20 tipi üzerinde durulacaktir. Çünkü dis ortam havasi isi pompasinda soguduktan sonra dogrudan Motor girisine veriIir. VHP1, VHP2 isi pompasinin klasik vortex tüplere (CVT) karsi avantajlari VHP1, VHP2 isi pompasinin klasik vortex tüplere (CVT) nispeten en temel avantaji sicak çikistan çikan havanin kompresörden geIen hava ile birlikte yeniden kuIIaniImasidir. Ayrica vortex tüpün (VT1, VT2) sicak çikisindaki direnci düsürülmesi ile ve ekIenen genIesme yuvasi (XH1) iIe sicak çikisa dönerek geIen havanin hiz ve basincindaki enerji kaybinin önlenmesidir. Ayrica vortex tüpün (VT1, VT2) soguk çikisina ekIenene genlesme yuvasi ile soguk çikistaki hava hizinin genlesme yuvasinda (XH2) basincinin korunarak çikmasi, ardindan isi ihraç eden bir esanjörde (HE2) bu havanin isisinin ihraç edilmesi, ardindan bu havanin yine vortex tüpe (VT1/VT2) girmesidir. Böylece sicak çikistan çikan havanin sadece isisi ihraç edilir ve kendisi tekrar kullanilir. Bu VHP1 isi pompasinin basinçli hava tasarrufu sayesinde enerji tasarrufudur. Ayrica VHP1/VHP2 isi pompalarina ekIenen genlesme yuvaIari (XH1, XH2) vortex borusundaki havanin hizini basinca dönüstürerek daha fazla enerji tasarrufu saglar. Genlesme yuvalarinin (XH1, XH2) etkin olmalari için dis ortama bakan tabanlari kapaIi oImaIidir. Geleneksel vortex tüplerde soguk çikisin dis ortama bakan tarafi kapaIi olmadigi için enerji kaybi içermektedir. VHP1, VHP2 cihazlarinin türbinli isi pompalarina karsi avantajlari VHP1, VHP2 isi pompasinin ters Brayton çevrimIi isi pompalarina (BHP) karsi en temel avantaji haraketIi parça içermeyen basit, ekonomik bir cihaz qusudur. Ayrica hareketli parçalarin mekanik kayiplarinin olmayisi bu cihazin avantajidir. Ayrica basit vortex tüp daha basit bir cihaz oldugu için aerodinamik yapinin daha verimli tasarlanabilir. Kisa açiklamalar Bulus pistonlu motorlara veya turbosarj cihazli motorlarin egzoz sistemine veya hava giris yoluna veya her ikisine eklenen hava akisindan is üreten ek ekspansiyon cihazidir. Motorlarin egzoz sistemine takilan ek ekspansiyon cihazlari motor veya motor + turbosarj cihazinin atik enerjisini tasiyan basinçli egzoz gazlari ile çalisir. Motorlarin taze hava yoluna baglanan ek ekspansiyon cihazlari dis ortamdaki havanin motorun emmesiyle olusan vakuma dogru akisi ile çalisir. Bu cihazlar motorun emdigi havayi azalttigi için egzoz gazlarinin basincinin düsürür ve atik enerji olusmasini Bir motorun hem egzoz sistemine hem de taze hava giris sistemine birer ek ekspansiyon cihazi takilabilir. Turbosarj cihazlarinin birer motor oldugu ve onlarin ürettigi isin tamamini egzoz gazlari ile atildigini daha önceki bölümlerde anlatildi. Onlarin sikistirma oranlari pistonlu motorlara nispeten düsük oldugu için ürettikleri is orani da düsük olmaktadir. Ancak onlar ürettiklerin enerji ile ana motorun atik enerjileri birleserek egzoz gazlari ile atilmaktadir. Turbosarj cihazlari ürettikleri enerjini tamamini egzoz gazlari ile attigi için turbosarj cihazli motorlarda atik enerji ana motorun atik enerjisinin 3-5 katina çikmaktadir. Eklenen grafiklerde buna dair örnekler verildi. Pistonlu motor veya turbosarj cihazli pistonlu motorlarin egzoz sistemine takilan ek ekspansiyon cihazlari ise egzoz gazlarinin basinci ile çalisip ürettigi isi ana motora veya sistemdeki bir baska cihaza aktarirlar, böylece egzoz gazlarinin basinci ile atilan enerjiyi sisteme kazandiran cihazlar olurlar. Ek ekspansiyon cihazlari genel olarak türbin cihazlari ile yapilir. Çünkü türbinler küçük yapilari ile çok yüksek debilerde hava ile çalisir. Ek ekspansiyon cihazlari ürettigi isi dogrudan ana motor veya klima, jeneratör, kompresör gibi enerji ile çalisan herhangi bir cihaza aktarirlar. Ek ekspansiyon cihazlari bir kompresörü çalistirdigi zaman olusan cihaz ek ekspansiyon cihazli kompresör cihazi olur. Bu durumda ek ekspansiyon cihazlari ile turbosarj cihazlari ile ayirt edilmelidir. Ek ekspansiyon cihazli kompresörler ise egzoz gazlarinin basinci ile çalisan ve kendileri ayrica is üretmeyen kompresörlerdir. Bu kompresörlerin pompaladigi hava ya motor disindaki cihazlara gider veya motora giden yol üzerindeki bir cihazi, örnegin bir türbini, birjeneratörü veya bir isi pompasini çalistirir. Ek ekspansiyon cihazlari turbosarj cihazlarinin türbinleri ile de birlesik olarak tasarlanabilir. Bu durumda bir turbosarj cihazinin türbini hangi oranda ek ekspansiyon cihaz özelligi içerdigi detayli açiklamalarda anlatilacaktir. Ama temel olarak bir turbosarj cihazi bir saft ile herhangi bir cihaza güç aktariyorsa veya turbosarj cihazinin pompaladigi hava veya havanin basinci bir cihazin çalismasi için kullanilirsa bu cihaz ek ekspansiyon cihazli bir kompresör ile birlesiktir. Burada ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin pompaladigi hava ile çalisan isi pompalari üzerinde ayrica durulacaktir. Çünkü isi pompalari motorlara soguk hava temin ederek hem daha fazla hava almasini saglar hem motorun isi ile ilgili sorunlarini azaltir hem de daha yüksek sikistirmali ve verimli motorlarin yapilmasina olanak saglar. Ek ekspansiyon cihazlarinin kulanim yerleri burada örnek verilen cihazlar ile sinirli degildir. Örnek verilen bazi cihazlarda birden fazla türbin ek ekspansiyon cihaz özelliginde olabilir. Ama burada verilen örneklerde genelde eklenen cihazin tek ek ekspansiyon cihaz özelligi anlatilir. Detayli açiklamalar Bulus pistonlu motorlara veya turbosarj cihazli motorlarin egzoz sistemine veya hava giris yoluna veya her ikisine eklenen hava akisindan is üreten ek ekspansiyon cihazidir. Ekspansiyon cihazini yüksek basinçtaki gazlarin düsük basinçtaki akisini mekanik enerjiye dönüstüren cihazlardir. Pistonlu motorlarda silindir- piston sistemi is zamaninda ekspansiyon cihazi olarak çalisir. Ama is zamanin sonunda egzoz gazlarinda hala bulunan PV enerjisini almak için bulus olarak ek ekspansiyon cihazlari önermekteyiz. Motorlarin egzoz sistemine takilan ek ekspansiyon cihazlari motor veya motor + turbosarj cihazinin atik enerjisini tasiyan basinçli egzoz gazlari ile çalisir. Motorlarin taze hava yoluna baglanan ek ekspansiyon cihazlari dis ortamdaki havanin motorun emmesiyle olusan vakuma dogru akisi ile çalisir. Bu cihazlar motorun emdigi havayi azalttigi için egzoz gazlarinin basincinin düsürür ve atik enerji olusmasini önler. Bununla beraber bu cihazlar motorun aldigi hava miktarini azalttigi için motor verimini artirsa da motorun gücünü azaltir. Turbosarj cihazi (TCH) içeren motorlarda turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazinin girisine hava pompalar ya da ek ekspansiyon cihazinin çikisindaki vakumu artirarak onlarin etkinligini artirir. Turbosarj cihazlari motor giris tarafindaki hava basincini artirdigi için ek ekspansiyon cihazlarinin sebep oldugu hava azligini giderir. Ek ekspansiyon cihazlari motora yaptiklari direnci ise dönüstürdügü için ideal sartlarda enerji kaybi içermez. Bunlar elde edilen isi bir saft ile ana motora veya saft ile herhangi bir diger cihazin dönen parçasina aktarirlar. Saft ile is alan bazi cihazlar jeneratör, kIimaIar, kompresörler ve böyle cihazlardir. Ek ekspansiyon cihazi ve ona bagli çalisan kompresör içeren cihazlar ek ekspansiyon cihazli kompresörlerdir, bunlar turbosarj cihazi ile benzer yapidadir. Bu iki cihaz gurubu çalisma sekli ve fonksiyonlarina göre birbirinden ayrilir. Çalisma sekline göre temel fark turbosarj cihazlarini kendi sikistirdiklari havanin sicak olarak geri dönmesi ile çalismasi, ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin ise motor veya turbosarj cihazinin egzoz gazlarindaki basinçla çalismasidir. Bu durumda ek ekspansiyon cihazli kompresörün pompaladigi hava motora gitse de basinci bir baska cihaz tarafinda kullanilmaktadir. TCH cihazli motorlarin PV diyagramlarinda ana motorla TCHinin iki ayri motor olarak çalistigi gözlenmektedir. TCH cihazlari sikistirdigi hava ile motora yüksek basinçli ortam sunmakta ve sikistirdigi havayi sicak olarak alarak çalismaktadir. Her motor gibi TCH cihazlar da ürettikleri isi mekanik ya da egzoz gazlari ile ihraç etmelidir. TCH cihazlari saft gibi herhangi mekanik cihaz ile ihraç etmedigi için, onlarin ürettigi is egzoz gazlarinin basinci olarak atilmaktadir. TCH cihazlarinin egzoz gazlari ile atilan enerji mekanik enerjiye dönüstüren herhangi bir cihaz geleneksel motorlarda yoktur. Bu yüzden TCH cihazlarinin ürettigi enerji ve ana motorun atik enerjisi egzoz gazlarinin PV ("basinç *hacim") enerjisi olarak atilmaktadir. Egzoz sisteminde egzoz gazlarinin basinci ile is üreten bir cihaz olmadigi için bu enerji isiya dönüsmektedir. Bu durumda bazi turbosarj cihazlari ek ekspansiyon cihazi özelligi içerir. Bunlar: 1- Bir saft ile bir baska cihaza veya ana motora güç aktaran turbosarj cihazlari ek ekspansiyon cihaz içermektedir. 2- Ana motor disinda bir cihaza hava pompalayan turbosarj cihazlari fonksiyonel olarak ek ekspansiyon cihazli kompresör olmaktadir. 3- Bir turbosarj cihazinin pompaladigi havanin bir kismi ana motora bir kismi ana motor disinda bir cihaza gidiyorsa bu turbosarj cihazi fonksiyonel olarak ek ekspansiyon cihazli kompresör ile turbosarj cihazinin bilesik formudur. 4- Bir turbosarj cihazinin pompaladigi hava önce gazlarin genlesmesi ile is üreten bir cihazi (örnegin: türbin, Brayton sogutucunun türbini, klasik gaz türbininin türbin, vortex tüp, vs.) çalistiriyor sonra ana motora gidiyorsa bu turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazi ile çalisan kompresördür. TCH cihazlari kompresörün sikistirdigi gazlarin isinmasi ile çalisan bir tür motor oldugu ve bu motorun (TCH) ürettigi enerjiyi egzoz gazlari ile attigi daha önce açiklandi. Halbuki ek ekspansiyon cihazli kompresörler hem pistonlu motorun hem de turbosarj cihazinin atik enerjileri ile çalisan ve hava pompalayan cihazlardir ve böylece atik enerjiyi geri kazandiran cihazlardir. TCH ile ek ekspansiyon cihazli kompresörler birlesik tasarlandigi zaman ise; bilesik cihazin türbin ve kompresörü iki cihaz kapasitesi kadar büyük olacaktir. Yapilan birlesik cihazin turbosarj bölümü ana motor için yüksek basinçli ortam olusturur, ek ekspansiyon cihazli kompresör bölümü ise hem ana motorun hem de turbosarj cihazinin atik enerjiden is üreterek hava pompalar. Ek ekspansiyon cihazli kompresör bölümünün pompaladigi hava basinçli havayla çalisan bir cihazi çalistirir. Bir TCH cihazlarinin pompaladigi hava veya havanin basinci tamamen bir baska cihaz tarafindan kullanilirsa, bu cihaz turbosarj cihaz özelligi içermeyen ek ekspansiyon cihaz ile çalisan bir kompresör qur. Ek ekspansiyon cihaz ile çalisan cihazlar Ek ekspansiyon cihaz ile elde edilen isi direk ana motora aktarmak yerine diger cihazlari çalistirmak birçok kolayliklar içermektedir. Bunlardan en uygun olanlari motorlarda bulunan klima, jeneratör ve kompresörlerdir. Burada havayla çalisan isi pompalarin motora çok yönden fayda saglayacagi tezi ile, ek ekspansiyon cihazli kompresörlerle çalisan isi pompalari detayli olarak ele alinacaktir. Çünkü motora giden havayi sogutmanin motor verimine çesitli katkilari söz konusudur. Böylece ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin pompaladigi hava ile çalisan ve motora giden havayi sogutan cihazlardan daha detayli örnekler verilecektir. Turbosarj cihazi (TCH) ve ek ekspansiyon cihaz: Turbosarj cihazlarinin motorlara eklenen ikinci bir motor gibi is ürettigini ama üretilen isin egzoz gazlarindaki basinç ve enerji ile disa atildigini, turbosarj cihazlarinin açiklamasinda bahsetmistik. Turbosarj cihazlari bir saft ile ana motora veya bir baska cihaza güç aktarabilirler. Böylece bir turbosarj cihazi kismen turbosarj cihazi kismen ek ekspansiyon cihazi olur. Bahsedilen ek ekspansiyon cihazi turbosarj içeren pistonlu motorlara konuldugunda hem pistonlu motorun hem de turbosarj cihazinin atik enerjisini ise dönüstürüp pistonlu motora veya bir dis cihaza aktarir. Bu durumda ek ekspansiyon cihaz ile TCH cihazin türbini cihaz seri veya paralel baglanabilir. Paralel baglanmasi egzoz gazlarini iki ye bölünmesi, seri baglanmasi ise egzoz gazlarinin iki türbinin ardisik baglanmasidir. Egzoz sistemine bagli ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin TCH cihazlarindan farki pompaladigi havanin bir baska cihazi çalistirmasidir. Motorun giris havasi ile çalisan ek ekspansiyon cihazlari isi pompali versiyonu sekillerde gösterildi. TCH ile ek ekspansiyon cihazli kompresörler iki ayri cihaz olmak yerine tek cihaz olarak da tasarlanabilir, böylece ek ekspansiyon cihazli TCH cihazlari olusur. Bu durumda bilesik cihazin türbin ve kompresörü iki cihaz kapasitesi kadar büyük olacaktir. Bu cihazlar fonksiyonel olarak iki cihazin özelliklerini tasir. Yani ek ekspansiyon cihazli TCH cihazlari pompaladiklari hava ile hem motor giris yolundaki bir cihazi çalistirirlar hem de motor girisindeki hava basincini artirirlar. Eger cihazin pompaladigi hava motor girisindeki hava basincini artirmaz ise cihaz tamamen ek ekspansiyon cihazli kompresör görevi yapar, eger cihaz aradaki cihazi atlayip basinçlandirdigi hava direk ana motor girisine giderse, cihaz tamamen TCH görevi yapar. Ek ekspansiyon cihazli kompresör ile turbosarj cihazlarin yaptiklari ise göre birbirinden ayrilirlar. Bunlar: Turbosarj cihazlari havayi tamamen motora pompalar, ek ekspansiyon cihazli kompresörün pompaladigi hava ise ya bir baska cihaz tarafindan kullanilir ya da havanin basinci bir baska cihazi çalistirir. Ikinci durumda hava ana motora basinci düsmüs olarak Diger bir ifade ile: Turbosarj cihazlari pompaladigi hava ile bir türbini veya gazlarin genlesmesi ile is üreten bir cihazi veya sogutma yapan cihazi çalistirdiktan sonra ana motora girerse bu turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazli kompresöre dönüsmüs olur. Öncelikle klasik turbosarj cihazlarindaki türbinler ek ekspansiyon cihaz özelligi tasimazlar. Çünkü onlar klasik bir gaz türbini ve isi motoru gibi sikistirdigi havanin isinip genlesmesi ile çalisir. Halbuki ek ekspansiyon cihazlar ise sikistirma islemi yapmadigi yüksek basinçtaki gazlarin düsük basinca akisiyla çalisir. Yani TCH cihazlari havayi sikistirmakta, sikistirdigi hava motorda isinmakta, isinan gaz türbini çalistirarak egzoz olmaktadir. Ve onlarin ürettigi is herhangi bir cihazi çalistirmadiklari için egzozla atilmaktadir. Bu yüzden turbosarj cihazlarinin motorun egzozuyla atilan enerjiyi tutmasi söz konusu degildir. Bulus konusu ek ekspansiyon cihazi ise hem pistonlu motorun hem de turbosarj cihazinin yüksek basinçli olarak attigi egzoz gazlari ile çalisir. Turbosarj cihazlarinda motor silindiri kapali iken çalisan türbine gelen gazlar silindir sisteminde hapsolmus durumda iken yanmaktadir. Bu yüzden türbine giren gazlar kompresörün sikistirdigi havadan yüksek basinçlidir. Böylece turbosarj cihazlari sabit hacimde isi verilerek çalisan bir tür türbinli motordur. Bu yönüyle turbosarj cihazlari sabit basinçta isi verilen gaz türbin motorlarindan daha yüksek verimde motor türüdür. Ama bu cihazlarin ürettigi is basinçli egzoz gazlari ile atilmakta ve egzoz sisteminde isiya dönüsmektedir. Böylece turbosarj cihazli motorlarin egzoz gazlarinda hem ana motorun (EE) hem de turbosarj cihazinin atik PV enerjisi atilmaktadir. Yanma odasi pistonlu motor olan turbosarj cihazlari kendi ürettikleri enerjinin bile bir kismini kullandiklari için pistonlu motordan atilan basinçli gazlarin enerjisini kullanmamaktadir. Pistonlu motorlarin ve turbosarj cihazlarin ürettikleri isler ve egzoz gazlari ile atilan enerji PV diyagramlarinda görülmekte ve hesaplanabilmektedir. PV diyagramlari incelendigi zaman pistonlu motor ve klasik turbosarj cihazlarinin egzoz ile atilan enerji görülmektedir. Ayrica turbosarj cihazlarin türbinlerinin motordan atilan enerjiyi tutmadigi ek ekspansiyon cihaz fonksiyonuna sahip olmadigi görülmektedir. Buraya kadar yapilan açiklamalarin sonucu olarak klasik TCH cihazlarinin türbinleri bahsedilen ek ekspansiyon cihaz özelligi tasimamakta ve tam tersine onlar da egzoz gazlari ile PV enerjisi atmaktadir. Böylece turbosarj cihazli motorlara takilan ek ekspansiyon cihazlar hem turbosarj cihazinin (TCH) hem de ana motorun (EE) atik PV enerjisi ile is üretir. Turbosarj cihazli pistonlu motorlara ek ekspansiyon cihaz takildigi zaman pistonlu motorun egzoz sistemine iki türbin takilmis olmaktadir. Tabii ki iki türbin fonksiyonunu yapan tek ekspansiyon cihaz kullanilmasi mümkündür ve kolayliktir. Böyle bir islem turbosarj türbini ile ek ekspansiyon cihazin birlesmesi ile gerçeklesir. Bir turbosarj cihazinin türbininde ek ekspansiyon cihaz olup olmadigin nasil ayirt ederiz. Cevap: 1- Eger turbosarj cihazi bir saft ile ana motor veya bir baska cihaza güç aktariyorsa bu turbosarj cihazinin türbini ek ekspansiyon cihaz içermektedir. 2- Eger turbosarj cihazinin pompaladigi havanin bir kismi veya tamami ana motor disindaki bir cihaza gidiyorsa bu turbosarj cihazinin türbini kismen ek ekspansiyon cihaz içermektedir veya tamamen ek ekspansiyon cihazla çalisan bir hava pompasidir. 3- Eger bir turbosarj cihazinin sikistirdigi havanin PV enerjisi bir baska cihazi çalistirdiktan sonra yani basinci kismen veya tamamen düstükten sonra ana motora giriyorsa bu turbosarj cihazinin türbini kismen veya tamamen ek ekspansiyon cihaz içerir. 4- Madde 3*teki özelligin bir versiyonu olup, turbosarj cihazinin pompaladigi hava bir sogutma cihazindan sogutulup ardindan bir türbini çalistirdiktan sonra ana motora girerse, ana motora gelen hava hem düsük basinçli hem de dis ortamdan daha soguk olur. Bu turbosarj cihazi hem türbine bagli bir cihazi çalistirmis hem de ana motora soguk hava temin etmis olur. Soguk hava alan motor daha fazla hava ile çalisir. Bu islem yanma sicakligini azaltir. Bu sayede motorlarin sikistirma orani artirilabilir. Sikistirma orani artan motorlarin atik enerjisi azalir. - Madde 3*te bahsedilen isi pompasinin bir versiyonu olup, turbosarj cihazinin pompaladigi hava bir sogutma cihazini çalistirarak soguduktan sonra ana motora girerse, turbosarj cihazi hem bir cihazi çalistirmis hem de ana motora soguk hava temin eden bir isi pompasini çalistirmis qur. Isi pompasindan geçen hava basinci kismen veya tamamen kaybettigi için turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazli kompresöre dönüsür. Böylece ana motor basinci azalmis ama daha soguk hava aldigi için daha fazla hava alir. Ek ekspansiyon cihazli TCH cihazlarin temel özellikleri TCH içeren motorlarda TCH ile ek ekspansiyon cihazi birleserek iki fonksiyonlu tek cihaza dönüsebilir. Bu modelin ara formlari tasarlanabilir. TCH cihazin pompaladigi hava bir baska cihaz veya türbini çalistirirsa bu durumda havanin basinci çalistirdigi cihaz tarafindan kullanilir ve hava ana motora düsük basinçli olarak girer. Bu baglantidaki TCH bir baska cihaza güç aktaran bir kompresör özelligi kazanmistir ve onun türbini ek ekspansiyon cihaz özelligi kazanmistir. Bir TCHlnin pompaladigi hava basincinin bir kismi ile bir baska cihaz (Örnegin çift girisli vortex pompa) veya türbini (örnegin birjeneratör veya bir klima türbini) çalistirirsa bu cihaz kismen TCH kismen ek ekspansiyon cihazli kompresördür. Bu durumda ana motorun girisindeki hava basinci turbosarj kompresörünün basincindan düsüktür. Bir TCHlnin pompaladigi havanin bir kismi ana motora bir kismi bir baska cihaza (örnegin bir jeneratör türbini veya sogutma sistemi için çalisan bir klima) giderse bu TCH*nin türbini kismen ek ekspansiyon cihazidir. Ek ekspansiyon cihazli kompresörle çalisan isi pompalari Ek ekspansiyon cihazli kompresörlerin pompaladigi havanin bir isi pompasini çalistirip soguyarak ana motora gitmesi, motor sogutmasina ve verimine katkisi vardir. Bu yüzden ek ekspansiyon cihazli kompresörlerle çalisin isi pompalari ayrica anlatilmaktadir. Bunlar Brayton isi pompalari ile vortex isi pompalaridir. Basinçli havayla çalisan dogrudan soguk hava verebilen en yaygin isi pompalari ters Brayton çevrimi ile çalisan Brayton isi pompalaridir. Bir ek ekspansiyon cihazi saft ile bir Brayton isi pompasini çalistirabilir ve bu Brayton isi pompasi dis ortam havasini sogutarak klima sistemine veya motorun taze hava girisine verebilir. Diger bir alternatif ek ekspansiyon cihazli kompresörün pompaladigi hava bir Brayton isi pompasini çalistirabilir ve klima sistemine veya motora soguk hava temin edebilir. Turbosarj cihazlari pompaladigi hava ile yukarida bahsedildigi gibi bir isi pompasini çalistirirsa, pompalanan havanin basinci düsecektir. Bu durumda turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazli kompresöre dönüsecektir. Çünkü pompaladigi havanin basinci motordan önce kullanilmistir ve motora basinçli ortam vermemistir. 1- Motora giren hava soguk oldugu için silindirlerin aldigi hava miktari artar. Çünkü PV=nRT formülünde basinci V sabit oldugunda basincin (P) artmasi veya sicakligin (T) azalmasi es deger sekilde gaz miktarini (n) artirir. Brayton sogutucu cihazi gazlarin basinci ile birlikte sicakligini da azaltmaktadir. Böylece basinç düsmesi ile olusan gaz yogunlugunun azalmasini soguma ile olusan gaz yogunlugundaki artis karsilar. Böylece turbosarj cihazi yerine turbosarj + isi pompasi cihazlari ile de daha fazla hava alan motorlar yapilabilir. 2- Soguk havanin motora girmesi motorun yanma sicakligini ve sogutma ihtiyacini azaltir. Böylece isi pompasi ile soguk hava alan motorlar içten sogutulma özelligi kazanir. 3- Motorlarda verim artisi sikistirma orani ile ilgilidir. Yüksek sikistirma oranli motor yapmanin bir yolu giris havasinin soguk olmasi, diger bir yolu giris basincinin dis ortam basincindan yüksek olmamasidir. Isi pompasini çalistiran ek ekspansiyon cihazli kompresörler motora basinçli hava yerine soguk hava vererek daha yüksek sikistirma oranlarina imkan saglamaktadir. Çift döngülü vortex isi pompasi + Pistonlu motor (R11): R11 motoru bir pistonlu motorun hava girisine (11) çift döngülü bir vortex isi pompasinin (VHP1/VHP2) baglanarak yapilmistir. Sekil 4. Bu cihazda VHP1c/VHP20 çift döngülü vortex isi pompa versiyonlari kullanilmistir. R11 motorundaki VHP1/VHP2 cihazi ana motorun yaptigi vakum ile çalisir ve motora daha düsük basinçli ama daha soguk hava verir. Bu islem silindirin aldigi hava miktarini basinç düsmesi oraninda azaltirken, sicaklik düsmesi oraninda artirmaktadir. Sonuç olarak motor bir miktar az ama dis ortamdan daha soguk hava alir. Sekil 4. Ek ekspansiyon cihazli kompresör + vortex isi pompasi + pistonlu R12 motoru turbosarj cihazli (TCH) bir motora çift döngülü bir vortex isi pompasinin (VHP1/VHP2) baglanmasi ile yapilmistir. Sekil 4. Bu durumda turbosarj cihazi motor yerine isi pompasina (VHP1/VHP2) basinçli hava temin etmektedir. Motor daha düsük basinçta ama daha soguk hava almaktadir. Bu yüzden bu cihazdaki turbosarj cihazi ek ekspansiyon cihazli bir kompresör olmaktadir. Bu sistemde ek ekspansiyon cihazli kompresörden ana motora gelen havanin basinci ve sicakligi düsmüs olarak gelir. Motora giren havanin sogumasi basinç düsmesini karsilar. Sekil 4. Bu cihazda VHP1c/VHP20 çift döngülü vortex isi pompa versiyonlari kullanilmistir. PV diyagramlari Sekil 5*te Otto çevrimli motorun turbosarj cihazi içeren ve turbosarj cihazi içermeyen iki versiyonuna ait PV diyagramlari bilesik olarak gösterilmistir. Bu PV diyagraminda turbosarj cihazlarindan sonra sogutma islemi uygulanmamistir. Sekil Gida dizel çevrimli motorun turbosarj cihazi içeren ve turbosarj cihazi içermeyen iki versiyonuna ait PV diyagrami vardir. Bu PV diyagraminda turbosarj cihazlarindan sonra sogutma islemi uygulanmamistir. Sekillerdeki grafikler www.desmos.com sitesinde yazilan denklemler ile çizilmistir. Turbosarj cihazli Otto motor PV diyagrami Sekil 5,teki diyagramda "1-2,2-3,3-4 ve 1-4 çizgileri" turbosarj cihazi içermeyen Otto çevrimli motorun PV (basinç * hacim) egrileridir. "1-2" sikistirma, "2-3" yanma, "3-4" egzoz üretilen is miktarini göstermektedir. Bu diyagramdaki, "1-4, 4-5, 5-1" çizgileri ile çevrili alan (w45net) ise bahsedilen motorda egzoz gazlari ile atilan PV enerjisini göstermektedir. Örnek degerler ile klasik Otto motordaki egzoz ile atilan enerji miktari %7,56 bulunmustur. Örnek motorun sikistirma orani 1/9, yanma sicakligi (TS) 1250 C derecedir. Sekil 5: Bu diyagramda "6-2,2-3, 3-7 ve 7-6" çizgileri bahsedilen turbosarj cihazi içeren Otto çevrimli motordaki pistonlu motor bölümüne ait "PV" egrileridir. Bu diyagramda turbosarj cihazin kompresyonu "1-6", ekspansiyonu ise "7-5"dir. "7-5" ile "6-5" araligi egzoz gazlari ile atilan PV (basinç * hacim) enerjisini göstermektedir. "7-4" ile "6-1" (w74net) araligi turbosarj cihazinin ürettigi ama egzoz gazlari ile atilan enerjidir. Turbosarj cihazli dizel motor PV diyagrami Sekil 6: Bu diyagramda "1-2,2-3,3-4 ve 1-4 çizgileri" turbosarj cihazi içermeyen dizel çevrimli motorun PV (basinç * hacim) egrileridir. Bahsedilen egriler ile çevrili alan üretilen is miktarini göstermektedir. Bu diyagramdaki, "1-4, 4-5, 5-1" çizgileri ile çevrili alan ise bahsedilen motorda egzoz gazlari ile atilan PV enerjisini göstermektedir. Sekil 6: Bu diyagramda "6-2,2-3, 3-7 ve 7-6" çizgileri turbosarj cihazi içeren Otto çevrimli motorda pistonlu motor kisminin ise dönüstürdügü PV (basinç * hacim) enerjisini göstermektedir. Bu diyagramda "1-6, 6-7, 7-5 ve 5-1" çizgileri turbosarj cihazi içeren Otto çevrimli motordaki turbosarj cihazinin ürettigi ama atilan PV (basinç * hacim) enerjisini göstermektedir. Sekillerin Açiklamalari R01: Pistonlu motor + ek ekspansiyon cihaz. Bu modelde pistonlu bir ana motor (EE) ve egzoz sistemine (12) bagli bir ek ekspansiyon cihaz (TR) ve ek ekspansiyon cihaz (TR) ile ana motor arasinda bir saft (SF) baglantisi vardir. Bu modelde ek ekspansiyon cihazi (TR) egzoz gazlarindaki atik enerjinin gücünü saft (SF) ile ana motora aktarmaktadir. R02: Pistonlu motor + ek ekspansiyon cihazi + elektrik jeneratörü. Bu modelde pistonlu ana motorun (EE) egzoz sistemine (12) bagli bir ek ekspansiyon cihazi (TR) ve ek ekspansiyon cihazina (TR) bir saft (SF) ile bagli bir jeneratör (GE) vardir. Bu modelde ek ekspansiyon cihazi (TR) egzoz gazlarindaki enerji ile jeneratörü (GE) çalistirmaktadir. Buradaki jeneratör (GE) yerine klima, kompresör gibi güç kullanarak çalisan herhangi bir cihaz olabilir. RO3: Pistonlu motor + turbosarj cihazi. Bu versiyonda bir saft (SF) ile ana motora (EE) bagli olan ve kompresör (CP) çikisi ana motor hava girisine (11) ve türbin (TR) girisi ana motor egzoz çikisina (12) bagli olan bir turbosarj cihazi (TCH) vardir. Bu versiyonda TCH cihazi egzoz gazlarinin gücüyle ana motora hem hava pompalamakta hem de ana motora is saft ile ana motora güç aktarmaktadir. Ana motora saft ile güç aktardigi için onun türbini ek ekspansiyon cihaz özelligi içermektedir. Böylece bu TCH cihazi hem motorun atik enerjisini hem de kendi pompaladigi gazlardan dolayi olusan PV enerji ile çalismakta ve ürettigi isi saft (SF) ile ana motora aktarmaktadir. RO4: Pistonlu motor (EE) + Brayton isi pompasi (BHP). R04 cihazi pistonlu motorun hava giris yoluna (12) Brayton isi pompasi eklenerek yapilmistir. Bu cihazda Brayton sogutucunun türbinini (TR2) ana motorun (EE) yaptigi vakum ile çalistigi için ek ekspansiyon cihazidir. Brayton sogutucu ana motora (EE) giren havanin basincini ve sicakligini düsürür ve böylece ana motorun (EE) egzoz gazlarinda atik enerjinin olusmasini engeller. Bu cihaz (BHP) ana motorun (EE) gücünü azaltmakta ama atik enerjiyi azalttigi için verim artisi saglamaktadir. Ayrica motora daha soguk hava sagladigi için daha yüksek sikistirmali motorlar yapilmasini kolaylastirir. R05: Pistonlu motor (EE) + turbosarj cihazi (TCH) + Brayton isi pompasi (BHP). R05 cihazinda Pistonlu motora bagli turbosarj cihazi (TCH) ile Brayton isi pompasi (BHP) cihazlarindan olusan iki fonksiyonlu bilesik bir cihaz bulunmaktadir. Bilesik cihazdaki kompresör (CP) kismen TCH cihazinin kismen de BHP cihazinin kompresörüdür. Bilesik cihazda türbin (TR1) ve kompresörün bir kismi turbosarj cihazi (TCH) özelliginde, kompresörün bir kismi ve türbin (TR2) isi pompasi (BHP) özelligindedir. Bu cihazda ilk türbinin (TR1) girisi ana motorun (EE) egzoz çikisina (12) ikinci türbinin (TR2) çikisi ana motorun (EE) hava girisine (11) baglidir. Bu cihazda turbosarj cihazi (TCH) ana motorun egzoz gazlari ile çalisir, pompaladigi hava önce isi pompasini (BHP) çalistirir ardandan ana motora gider. Bu cihazdaki turbosarj cihazi pompaladigi hava ile veya safti ile isi pompasini (BHP) çalistirdigi için türbini (TR1) ek ekspansiyon cihazi özelligindedir. R06: Pistonlu motor (EE) + turbosarj cihazi (TCH) + Brayton isi pompasi (BHP). Bu model mevcut turbosarj cihazlari ile yapilabilecek ek ekspansiyon cihazIi sogutma sistemini göstermektedir. Bu cihaz R05 motoru ile ayni sikistirma ve genlestirme cihazlarina sahiptir. Fakat bu cihazda TCH ve BHP cihazlarinin saftlari ayridir ve bu cihazda TCH cihazi BHP cihazini pompaladigi hava ile çalistirmaktadir. Böylece TCH kismen veya tamamen pompaladigi hava ile BHP cihazini çalistiran bir ek ekspansiyon cihazIi kompresördür. CVT: Klasik vortex tüpüdür. VHP1: Çift döngülü vortex isi pompasi (VHP1) VHP2: Çift döngülü vortex isi pompasi (VHP2) R11: Pistonlu motor (EE) + Vortex isi pompasi (VHP). Bu cihazda pistonlu motorun (EE) hava girisine (11) bir VHP20 tipi bir vortex isi pompasinin (VHP2) soguk çikisi baglidir. Bahsedilen VHP2 isi pompasindaki vortex tüpün basinçli hava girisi ise dis ortama açiktir. Bu cihazdaki vortex isi pompasi (VHP2) pistonlu motorun emme zamanindaki vakum ile çalismaktadir. Dis ortam havasi vortex tüpe kompresör girisinden (IP1) girmektedir. Bu durumda vortex tüpün iç basinci ve motor girisi dis ortam basincinin altindadir. Bu durumda siIindirIer daha düsük basinçta ama daha soguk hava ile çalismakta ve siIindirIerin aldigi hava daha az oldugu için motor gücü düsecektir. Ama motora daha soguk hava girecektir, bu durumda sikistirma orani artirilarak motor verimi yükseltilebilir. Bu cihazdaki isi pompasi (VHP2) R04 cihazindaki isi pompasi (BHP) ile es deger fonksiyona sahiptir. Ancak bu cihazdaki isi pompasi (VHP2) türbin ve kompresör gibi haraketIi cihazlar içermedigi için daha basit bir cihazdir. Bu cihazdaki vortex isi pompasinda soguk çikisa giden hava akisi bir türbin gibi ekspansiyon cihazi olarak etkilemekte ve sicak çikisa dogru giden hava ise bir kompresör gibi etkiye sahiptir. Böylece bu cihaz hava akiminin bir kismi türbin gibi diger kismi kompresör gibi davranmakta ve böylece havanin türbin gibi davranan kismi ek ekspansiyon cihazi fonksiyonuna sahiptir. R12: R11 + turbosarj cihazi (TCH). R12 cihazi R11 cihazindaki dis ortam yerine pistonlu motorun (EE) egzoz gazIari ile çalisan bir turbosarj cihazi (TCH) eklenerek yapilmistir. Diger bir ifade ile bir turbosarj cihazIi pistonlu motorda (EE), turbosarj cihaz (TCH) kompresörünün (CP) çikisi ile ana motorun (EE) hava girisi (11) arasina VHP2 isi pompasinin VHP20 versiyonu baglanarak yapilmistir. Bahsedilen turbosarj cihazinin türbini (TR) ana motor egzoz sistemine (12) baglidir. Bu turbosarj cihazi (TCH) vortex isi pompasinin basincini artirmakta ve motor girisindeki basinç kaybini azaltmaktadir. Bu turbosarj cihazi (TCH) ürettigi enerji ile vortex isi pompasini çalistirdigi için ek ekspansiyon cihazIi kompresör olarak çalismaktadir. TR TR TR TR DESCRIPTION Atkinson Cycle Engines with Expansion Device Technical Field The invention relates to an additional expansion device system that recovers the "pressure * volume" (PV) energy escaped with the exhaust gases from piston engines with equal compression and expansion ratios or rotary piston engines such as Wankel engines and their turbocharger versions. The invention also relates to heat pumps driven by the air flow in the intake air or in the exhaust gases of the said engines. The invention also relates to cooling the intake air in the said engines by the said heat pumps. State of the Art The invention is an additional expansion device that produces work from the air flow added to the exhaust system or air intake system or both of piston engines or turbocharged engines. The invention converts the operation of Otto or diesel cycle engines to the Atkinson cycle. The energy generated by the auxiliary expansion devices is transferred to the main engine or various other devices. A significant use of auxiliary expansion devices is to drive air-powered heat pumps. A significant advantage of this is that they increase engine capacity by cooling the air they draw in. General heat engines are devices that generate heat through the processes of compression, heating, heat generation, and cooling. In reciprocating engines, the piston compresses the air trapped in the cylinder to a certain extent, followed by combustion, which then expands the hot gases pushing the piston. In conventional reciprocating engines, the volume of expanded air is equal to the volume of compressed air. The air remaining in the piston is still hot and therefore pressurized. When the exhaust valve opens, this energy is released into the exhaust gases and converted to heat through turbulence in the exhaust system. The energy released from the exhaust gases varies inversely with the compression ratio. There are two reasons for this. As the compression ratio increases, the energy released from the exhaust gases decreases proportionally because efficiency increases. Another reason is that when engine efficiency increases, the temperature of the exhaust gases decreases. The energy released from the exhaust gases increases directly proportional to the compression ratio of the turbocharger in devices containing turbochargers. This is because turbochargers operate like engines and do not export the energy they produce. Atkinson-cycle engines were developed to recover the energy released from exhaust gas pressure, but this was abandoned due to high loads and costs. Some engines, such as the Wankel engine, use a rotary piston system. In these engines, the volume of entrained air and the volume of expanded air are equal. Therefore, energy is also released from the exhaust gases in these engines. In these engines, there are two types of energy emitted through the exhaust: thermal energy, and thermal energy. The energy that can be captured mechanically is PV (Pressure*Volume). To capture thermal energy, an additional engine cycle is required. In reciprocating engines, as the compression ratio increases, the energy escaping from the engine decreases for two reasons. Because the basic engine efficiency increases with a high compression ratio, the rate of escaping energy decreases. Because the exhaust gas temperature decreases in high-efficiency engines, the rate of escaping energy decreases. Increasing the efficiency of reciprocating engines while simultaneously increasing power without increasing displacement has been a key goal for manufacturers. The most fundamental ways to increase engine efficiency are to increase the compression ratio and maintain combustion at constant volume and maximum temperature. The way to increase power without increasing engine volume is to increase the amount of air entering the engine. Turbochargers are common devices used to increase incoming air. The air compressed by the turbocharger is cooled and then fed into the engine to provide more air. While turbochargers provide more air to the engine, they also increase the engine's energy loss. With increasing technology, compression ratios and improvements in combustion systems have led to increased engine efficiency. Therefore, the energy lost from turbochargers should not be overemphasized. Instead of turbochargers, compressors powered by piston engines or electric motors have been used. In these models, the gases exiting the cylinder's exhaust valve are at high pressure and temperature. Thus, the exhaust gases are driven by the pressure of the air exiting the cylinder. It appears that the turbine of the turbocharger is driven by the pressure of the air exiting the cylinder. Turbochargers are engines that utilize constant-volume combustion. The engine receives the gases it pumps into its cylinders at a higher temperature and constant volume, meaning they are at higher pressure. This generates more work when used by the compressor. However, because the turbocharger doesn't mechanically release heat, the work it produces is released as exhaust gas pressure. This is similar to a turbojet engine. Since the pressure in the exhaust gases isn't used, it's converted to heat. Current technology, the energy generated by turbochargers, which also dissipate the energy they generate, can't be used by the piston engine. Therefore, in turbocharged engines, the energy generated by the turbocharger is exhausted from both the turbocharger and the piston engine. Furthermore, this engine operates like a denotation engine, where heat is delivered at a constant volume, rather than a gas turbine, where heat is delivered at a constant pressure. Therefore, the energy dissipated by the turbocharger is quite high. Unlike a piston engine, the higher the compression ratio of the turbocharger, the greater the PV energy released. In short, because the air pumped by the turbocharger's compressor enters the turbine hot and pressurized, this device operates as a standalone engine. However, the turbocharger uses all the pumped air to power its own turbine and does not emit any work. Therefore, the work generated by both the piston engine and the turbocharger engine is expelled in the exhaust gases. Thus, the turbochargers and the main engine operate like a turbojet engine, but the work in the exhaust gases is converted to heat because it is not used. Example PV diagrams calculate and illustrate the energy escaping from both the main engine and the turbocharger. Because conventional diesel and gasoline engines have piston systems, the compressed air volume is equal to the volume at the end of the work generation cycle. In contrast, Atkinson-cycle engines have been developed. In Atkinson-cycle engines, the expansion volume of the burned gases is greater than the volume of the compressed air. However, because these engines have a high mechanical load, they have not become widespread. Here, we will recommend systems with an additional expansion device, which has a considerably lower mechanical load. Abbreviations and References R01: Reciprocating engine + additional expansion device R02: Reciprocating engine + additional expansion device + electric generator. RO3: Reciprocating engine + turbocharger. R04: Reciprocating engine (EE) + Brayton heat pump (BHP). R05: Reciprocating engine (EE) + turbocharger (TCH) + Brayton heat pump (BHP). R06: Reciprocating engine (EE) + turbocharger (TCH) + Brayton heat pump (BHP). CVT: Conventional vortex tube heat pump. VHP (VHPO, VHP1, VHP2): Vortex heat pumps VT (VTO, VT1, VT2): Vortex tubes EE: Reciprocating engine, main engine CP: Compressor TR: Turbine SH: Shaft, Shaft CL: Coolant HE: Heat exchanger, Heat exchanger PV: "Pressure * Volume" energy TCH: Turbocharger The arrows indicate air flow. Compressor (CP): A device that pressurizes air or gas by pumping it with the power it receives from a power source. Expansion device: A device that generates work using the PV (pressure * volume) energy of pressurized gases, in other words, devices that move with the pressure force of the expansion of pressurized gases and transfer the motion to another device. The basic expansion devices are turbines and piston-cylinder systems. Here, the accelerating air in the vortex tubes increases the pressure of the cold air flowing to the hot air flow. Therefore, a non-mechanical or air-based expansion device is required. Additional expansion device: In reciprocating engines, cylinder-piston systems generally perform the functions of compressor and expansion device interchangeably. This invention is a second expansion device added to the work-generating device of reciprocating engines. A heat exchanger (HE) is a device that exchanges the heat of two fluids. A cooling device (CL): These are heat exchangers that cool the air or gases passing through them by transferring their heat to the external environment. Reciprocating engine (EE): These are engines that operate with piston-like devices. In these engines, heat is given to the compressed air, and work is produced by the expansion of this air. In these engines, the volume of the compressed air is equal to the volume of the expansion. In the figures, the fresh air intake of a piston engine is indicated by the arrow entering the engine, and the exhaust outlet is indicated by the arrow exiting the engine. Atkinson cycle engine: In these engines, the compressed air is expanded by a larger cylinder after being heated. Vortex tubes (VTO, VT1, VT2) and vortex heat pumps (VHPO, VHP1, VHP2) are centrifugal devices that separate the air into two hot and cold sections. Rationale for the invention: Waste PV energy in piston engines. The term "piston engine" refers to engines that compress a certain volume of air and generate work by expanding the compressed volume after combustion or heating. These are generally rotary piston engines such as piston or Wankel engines. In conventional piston engines, hot and pressurized gases remain in the cylinder at the end of the expansion cycle during which the engine produces work. The PV energy in these gases is expelled through the exhaust. Historically, the Atkinson cycle was used to prevent this energy loss. To understand waste energy, let's review the operation of a reciprocating engine. The timing of the events occurring in the cylinder of a four-stroke piston engine can be described as: intake, compression, combustion, power (expansion), and exhaust strokes. The timing of the events occurring in the cylinder of a two-stroke piston engine can be described as: fresh air entering the cylinder by expelling exhaust gases, compression, combustion, and power strokes. A reciprocating engine compresses air equal to the cylinder volume during the compression stroke, and during the power stroke, the compressed gases expand to the cylinder volume. Because the gases initially trapped in the cylinder are hotter at the end of the power stroke, they are under higher pressure than they were at the beginning. When the exhaust valve opens, the pressurized exhaust gases are released into the exhaust system, and the PV energy contained therein is converted to heat. Atkinson Cycle Engines: Atkinson-cycle engines are piston engines in which the volume of air expanded during the work-generation phase exceeds the volume of air inhaled during the intake phase. Thus, Atkinson-cycle engines produce work by taking in a smaller volume of fresh air and expanding the combustion gases to a larger volume. In conventional Atkinson-cycle engines, the piston travels a shorter distance during the intake phase, compressing the air by taking in less air than the cylinder volume. During the work cycle, the piston expands the air to the bottom of the cylinder. This expands the inhaled air to a larger volume, converting all the pressure of the heated gases into heat. This results in the exhaust gases being expelled from the engine at a pressure close to ambient pressure. This prevents the exhaust gases from being released under pressure and causing them to detonate, eliminating the loss of PV energy. Toyota's Atkinson-cycle engine utilizes a conventional piston-powered engine. In this engine, during the compression stroke of the engine, the fresh air intake valve remains slightly open, and the valve closes after some of the fresh air is exhausted back. Thus, the cylinder compresses a smaller volume of air. During the expansion stroke of the engine, the piston expands the burned air down to the bottom. Thus, since less incoming air expands to a larger volume, the exhaust pressure is low. The Atkinson cycle with additional expansion device, which is the subject of the invention, is the thermodynamic cycle of engines operating with expansion devices that are placed in the exhaust tract of the engine and recover it with the exhaust or that are placed in the air intake tract of the engine and reduce the amount of air taken in. Devices used Turbocharger devices TCH devices; In piston engines, TCH devices pump ambient air into the engine inlet (11) to increase the air pressure in the cylinders, thus increasing the air intake pressure. The purpose of TCH devices is to fill the cylinder with more pressurized air, allowing the engine to take in more air, thus enabling more powerful engines to operate with more air. A radiator is also located between the compressors of turbochargers and the engine inlet, which cools the compressed air. This both increases the amount of air entering the engine and reduces combustion temperature. Commonly used TCH devices are devices that operate using PV energy in the exhaust gases of piston engines, increasing the pressure of the gases entering the fresh air intake of the piston engine. TCH devices, which operate using the energy of the exhaust gases, actually increase the pressure of the environment in which the engine operates. Some TCH devices use an electric motor or a shaft connected to the main engine instead of a turbine driven by exhaust gases. The basic components of TCH devices installed in the engine's exhaust system are the turbine (TR), the compressor (CP), and a shaft (SF) that transfers power from the turbine to the compressor. The turbine (TR), an expansion device in TCH devices, is installed in the exhaust system (12) of reciprocating engines (EE), and the compressor is installed in the fresh air intake system (11). Thus, the turbine (TR) of the TCH device is powered by the exhaust gases, and the compressor (CP) pumps ambient air into the engine. Turbocharger operation: The turbocharger's compressor pumps air into the engine, and the turbine is powered by hot gases from the engine. In a reciprocating engine, hot gases are explosively released from the cylinder, a closed environment, when the exhaust valve is opened. Therefore, turbochargers are a type of engine that operates on heat supplied at a constant volume. Their operation involves compression in the heat engine, constant-volume combustion, and the expansion of gases in the turbine, producing work. They are devices that transfer heat using the pressure of the gases. Because turbochargers do not transfer heat via shafts, the work they produce is dissipated in the exhaust gases. Since there is no device in the exhaust system to convert their PV energy into heat, this energy is converted into heat. In other words, turbochargers are engines with a reciprocating combustion chamber. Thus, a TCH consists of a compressor, a combustion chamber (the main engine (EE) acts as the combustion chamber), and a turbine. In other words, turbochargers are engines with a reciprocating combustion chamber. Thus, in a turbocharger, heat is transferred to the gases compressed by the compressor in the reciprocating engine, and the hot gases exiting the reciprocating engine then drive the TCH turbine. Because this turbocharger doesn't mechanically release any energy, the work generated by the turbocharger is lost to the exhaust gas pressure. However, because this energy isn't used, it's converted to heat. The amount of work produced by TCH devices: Because the air pressure compressed by the TCH compressor increases at the engine inlet, the compressed air enters the engine by transferring work equal to "pressure * cylinder volume." Because the TCH turbine theoretically draws more work from the engine due to increased pressure and resistance, we didn't include this amount of work transferred by the compressor to the engine in our calculations. The calculation of the energy drawn by the turbine must be aerodynamic and varies depending on the operating mode of each turbine. The calculations here are thermodynamic only. Figure 5 and the pressure line applied by the Gida engine to the compressor and the maximum pressure the turbine resistance can exert at the engine exit are shown with dotted lines. Cooling devices (CL) are located between the TCH compressors and the engine inlet. The cooling device cools the air pumped by the TCH devices. This allows the cylinders to take in more air due to the cooling of the pressurized gases. Cooling processes are not shown in the diagrams. Figure 5 shows the PV diagrams of the Gida turbochargers. The PV diagram shows that the piston engine transfers the PV energy (w27net/w37net) generated by the PV diagram to the external device via a shaft. The PV energy (w74net) generated by the turbocharger is not used by any other device. These graphs reveal that turbochargers do not transfer work to the main engine with the air they pump; they only provide the main engine with a pressurized environment. Thus, the PV diagrams of the engine containing the turbocharger shown in the figure show both the waste energy of the turbocharger and the waste energy of the piston engine. The waste energy of TCH devices powered by shaft power from the engine or an electric motor is greater than the energy consumed for compression by TCH devices powered by exhaust gases. Expansion devices are devices that convert the flow of high-pressure gases at low pressure into mechanical energy. Expansion devices are devices installed in the engine's air intake tract, generating mechanical work from the flow of fresh air entering the engine, or in the exhaust tract, generating mechanical work from the flow of exhaust gases exiting the engine. This work is then transferred to the engine or another component. Supplementary expansion devices in the exhaust tract of reciprocating engines recover exhausted PV energy, while supplementary expansion devices in the air intake tract of reciprocating engines reduce the engine's compression ratio, preventing waste energy from being generated in the exhaust. Supplementary expansion devices installed in the exhaust system of turbocharged engines recover the waste energy in the exhaust gases of the engine and turbocharger. Supplementary expansion devices installed in the air intake system of turbocharged engines both prevent the reciprocating engine from generating waste energy and utilize the energy generated by the turbocharger, thus preventing waste energy generation. Reciprocating engines generally perform piston compression and expansion processes sequentially. Other compression devices such as these can also be used as expansion devices. Supplemental expansion devices are installed in the exhaust system, air intake tract, or both of reciprocating or turbocharged engines, and transfer the heat they generate to either the engine or a device external to the engine. Supplemental expansion devices, connected to the engine's fresh air system, operate using the engine's intake and, if applicable, the intake or pumped gases of the turbocharger. These devices reduce the pressure of the incoming air, thus reducing the amount of air the engine takes in, thus reducing the pressure of the exhaust gases, thus reducing the engine's waste energy. Supplemental expansion devices connected to the engine's fresh air system reduce the amount of air the engine takes in, thus reducing engine power. These devices, due to the efficiency of the expansion device, incur a relatively small amount of energy loss compared to the Atkinson-cycle engine. However, the energy lost is relatively small compared to the energy recovered. In addition, in units equipped with turbochargers, an expansion device installed in the air intake tract provides the turbocharger turbine with additional expansion device functionality. Another advantage of these devices is that they cool the air they inhale, so when air from the compressed air source passes through the expansion device, the engine is cooled. The additional expansion devices transfer the heat they generate to the main engine (EE) or to a device such as a heat pump, generator (EG), or compressor via mechanical devices such as chains, belts, or shafts (SF). Exceptionally, in vortex heat pumps (VHP1, VHP2), the air generated by the pressure in the inlet pipe (IP, IP1) is transformed into thrust. The accelerated air enables the vortex tube's air conditioning function. Thus, instead of mechanical expansion devices, an expansion device consisting of accelerating air functions. We will refer to air-pumping devices that include an additional expansion device and a connected compressor as additional expansion device compressors. Because these devices are structurally identical to TCH devices, they are designated as TCH in the figures. Additional expansion device compressors either pump air from a device external to the engine or use the pumped air to drive another expansion device located in the engine's fresh air path. Otherwise, TCH devices are devices that pump air directly into the engine and operate by heating the pumped air back up. However, additional expansion devices operate on gases they do not compress themselves; that is, they operate on the pressurized exhaust gases compressed by devices such as engines or turbochargers and subsequently exhausted. The additional expansion devices in this invention are devices that operate on compressed air released during the exhaust phase of the engines or the engine and TCH device. These devices pump heat by compressing, releasing, expanding, and extracting heat from gases. The devices described here are air- or gas-powered heat pumps that can be used in engines. These heat pumps are used to supply cooled air to engines instead of compressed air. This model contributes to engine power by cooling the air entering the engine, allowing the engine to take in more air. Because the cooled air from these devices is fed directly to the engine, they are easy to use in engines. Air-powered heat pumps represent the simplest and most convenient device group that can utilize the energy recovered by the supplementary expansion device in question. Therefore, these devices can enable the active use of supplementary expansion devices. In air-powered heat pumps, expansion devices extract the PV energy from the expanding air and reuse the resulting energy in the compression system. Basic air-powered heat pumps include Brayton heat pumps, Stirling heat pumps, and vortex heat pumps. These devices can cool the engine air by operating on the air compressed by compressors equipped with additional expansion devices. Brayton heat pumps and vortex heat pumps are suitable for use with additional expansion devices. Conventional vortex heat pumps are technically impractical for use in engines due to their high energy losses. Therefore, double-cycle vortex heat pumps will be discussed. The heat pumps in this section cool the ambient air and transfer it to the engine. The three stages of these heat pumps are compression, heat extraction, and expansion. In general heat pumps, the heat from the expanding air is transferred to the compression device. However, this is not a necessary process. For example, a turbine powering the engine can also expand the air from the compressed air source. In this case, the purpose is again the Brayton heat pump (BHP). Brayton heat pumps (BHP) are devices powered by externally supplied energy and pump heat by cycling gases through the stages of compression (by a compressor), heat extraction (by a refrigeration device), expansion (by an expansion device, such as a turbine), and heat extraction. The BHP heat pumps used in this description (e.g., the BHP in the R04 device) cool the ambient air through compression, refrigeration, and expansion, and supply cold air to the engine. The devices in the R04 unit consist of a compressor (CP) that compresses the outdoor air, a cooling unit (CL) that cools the gases coming from the compressor, and a turbine (TR) that operates with the working gases coming from the cooling unit. The BHP heat pump in the R04 unit operates by drawing outdoor air into the vacuum created by the suction of the main engine (EE). The turbine in this unit (R04.TR) is an additional expansion device because it uses the suction force of the main engine, reducing the inlet air pressure and causing the engine to take in less air. This heat pump increases engine efficiency by cooling the inlet air using the energy it draws from the engine, reducing the energy dissipated in exhaust gases. The turbines in the BHP unit generally transfer the heat they produce to the compressor, but this is not a requirement. Turbines that transfer heat to the main engine or another component also allow the pressurized gases to cool and exit. Common Brayton units receive energy, or rotational force, from an external source via a shaft connected to the turbine and compressor. For example, the BHP unit in the R05 engine receives energy from the turbocharger (TCH) section via a shaft. In this case, both the TCH turbine (TR1) and the BHP turbine (TR2) in this unit feature additional expansion devices. While BHP units operate by obtaining energy through mechanical devices such as shafts, they can also operate using airflow in pressure differential environments. The BHP unit in the RO4 unit operates by using the pressure difference between the external environment and the engine inlet. The BHP unit in the R05 unit can be configured to draw power from both exhaust gases and the engine intake. This is achieved by increasing the resistance in the BHP unit. CVT Classic vortex tube The Classic vortex tube (CVT) is a heat pump with no moving parts. It takes in compressed air and separates it into two using vortex forces, with hot air exiting through the hot outlet (HO) and cold air exiting through the cold outlet (CO). The two-inlet vortex tubes we recommend pump heat using the same principle as CVT tubes. Therefore, a description of the device has been provided. Furthermore, since we found the publications describing the operation of classic vortex tubes to be incomplete and inaccurate, our opinions have been elaborated. Classic vortex tube structure Classic vortex tube (CVT) structures fundamentally consist of; It consists of a vortex tube (VP) in the form of a tube in which air rotates rapidly; a compressed air inlet (IP) tangentially connected to the vortex tube (VP); a control valve (CV) that narrows the outlet on one side of the vortex tube (VP); a hot outlet (HO) in the form of a narrow gap between the control valve and the vortex tube (VP); a narrow hole (NH) that allows air to exit on one side of the vortex tube and in the axis line; and a cold air outlet (CO) at the exit of the narrow hole. Vortex tube manufacturers have produced devices with different inlets and outlets that provide the same basic principle. Operation of Classical Vortex Tubes Operation of Classical Vortex Tubes (VT): (This explanation is provided by us.) Compressed air rapidly enters the vortex tube through the inlet (IP) tangentially. The circulating air, due to centrifugal force, creates high pressure on the side surface of the vortex tube (VP) and low pressure along the axis. Because the control valve (CV) at the hot outlet (HO) partially blocks the air outlet, the pressure inside the vortex tube (VP) increases, and some of the air passes through the narrow hole and exits the cold outlet. The air entering the hot outlet, on the other hand, decreases in pressure through the gap between the vortex tube (VP) and the control valve (CV) due to friction and exits the hot outlet (HO). The reason the air is hot at the hot outlet (HO) is because the air accelerating from the inlet pipe enters the vortex tube at high speed, increasing the pressure on the tube's inner surface. The reason the air at the cold outlet (CO) is cold is because the air entering the inlet pipe, against centrifugal forces, pushes and compresses the air moving toward the side wall as it moves toward the narrow opening (NH), utilizing PV energy in this process. In conventional vortex tubes, the control valve (CV) narrows the hot outlet to prevent the air from completely exiting the hot outlet due to centrifugal forces. Therefore, the hot and pressurized air entering the hot outlet drops in pressure through the narrow opening at the edge of the control valve, losing PV energy. Additionally, the amount of air leaving the hot outlet is regulated by adjusting the narrowness of the hot outlet using a control valve. How do vortex tubes work? Publications explaining how vortex tubes work are largely theoretical. The explanation above is consistent with the thermodynamic cycle in air-powered heat pumps. In other words, the operation of vortex heat pumps shares similar characteristics with the Brayton cycle. However, because it lacks a mechanical turbine and compressor, it presents some challenges in understanding. A classic vortex heat pump performs similar functions to a Brayton cycle heat pump, where compressed air enters the turbine, then partially exits the compressor and partially exits through a narrow opening. In this model, the air passing through the turbine is cooled, and the air exiting the narrow opening is cooled. Because the air entering the compressor is subjected to greater compression, it becomes hotter during turbine cooling. If the compression and expansion processes in this device are considered, the air exiting the cold outlet is subjected to expansion, while the air exiting the hot outlet is subjected to compression. Air acceleration causes a pressure drop, while the centrifugal forces of the faster air in the vortex tube (VP) create a pressure drop at the center and a pressure increase at the side walls. What is not actually understood is how the air flowing toward the axis of the vortex tube (VP) compresses the air flowing toward the side walls, thus transferring energy. This is an aerodynamic phenomenon. However, in a centrifugal event, the low pressure of the air moving toward the centerline and the high pressure of the air moving toward the sidewall are conditions calculated by Newton's laws. The law of conservation of energy allows us to say that the air moving toward the centerline is compressed. Furthermore, it's understandable that the air moving toward the centerline is driven by centrifugal forces. Accordingly, after accelerating in the inlet pipe (IP), the air enters the vortex pipe (VP). In this case, the side pressure of the air in the inlet pipe is low, while the back pressure (velocity pressure) is high. The rapid rotation of the air in the vortex pipe and its advancement into the narrow hole (NH) on the centerline is a movement against centrifugal force, a process that consumes energy and reduces pressure. Thus, the energy expended by the air moving toward the narrow hole against the centrifugal force increases the air pressure on the outer surface. According to the conservation of energy, assuming no friction, the pressure energy of the air going to the cold outlet is transferred to the air going to the hot outlet. Thus, the inlet pipe (IP) and vortex tube operate like a Brayton heat pump. Double-loop vortex heat pumps (VHP1, VHP2) These devices, with their simple construction, are the most suitable for supplying cooled air to engines. Because these devices have no previous examples, they will be described in detail. The VHP1 and VHP2 heat pumps are compressed air-powered devices that pump heat using double-inlet vortex tubes (VT1/VT2). Double-inlet vortex tubes have two inlets: one for compressor air (IP1), the other for hot air (IP2), and two outlets: one for cold air (CO) and the other for hot air (HO). In this case, the pressure of the air coming from the compressor outlet is equal to the pressure of the air coming from the hot outlet, or becomes equal at the connection point. These devices (VHP1, VHP2) have a hot air cycle on one side, which exits the hot outlet (HO) of the vortex tube (VT1/VT2) and enters the vortex tube through one inlet (IP1). On the other side, there is a cold air cycle, which exits the cold outlet (CO) of the vortex tube, passes through the compressor, and enters the vortex tube through another inlet (IP1). In this case, the compressor pumps the same amount of air into the vortex tube as the cold air exiting the outlet. However, in conventional vortex tubes, the air coming from the compressor exits the vortex tube in two sections, and the compressor pumps only the same amount of air as the two outlets. Double-inlet vortex tubes (VT1, VT2) are divided into two types depending on how the inlet pipes are connected to the vortex tube. VT1 vortex tubes are used in VHP1 heat pumps, and VT2 vortex tubes are used in VHP2 heat pumps. Detailed structure of double-inlet vortex tubes (VT1NT2): The main parts of the VT1 double-inlet vortex tubes are; A vortex tube (VP) with a cylindrical structure suitable for the rotation of the air entering tangentially, a tangential inlet pipe (IP), a "T" pipe connection (TP) at the entrance of the inlet pipe (IP), two inlet pipes of the "T" connection (IP1, outlet (HO) and a cold outlet (CO) section starting with a narrower hole (NH) than the vortex tube on the axis line on one side of the vortex tube. The main sections of VT2 double inlet vortex tubes; A vortex tube (VP) with a cylindrical structure suitable for the rotation of the air entering tangentially, two inlet pipes (IP1, IP2) entering tangentially to the vortex tube in the same direction, a hot outlet (HO) exiting from the side surface of the vortex tube on one side of the vortex tube (VP) and a narrower hole (NH) than the vortex tube on the axis line on one side of the vortex tube. cold exit (CO) sections. In addition, on the hot outlet side of the vortex tube (VP) in the double inlet vortex tubes (VT1, VT2), there is a hot expansion slot (XH2) in a cylindrical or conical shape, like a centrifugal fan slot, formed by the expansion of the vortex tube (VP) and the hot outlet exiting from the side wall of this expansion slot, energy saving is achieved by converting the speed of the air into pressure. In addition, there is a cold expansion slot (XH1) in a cylindrical or conical shape, like a centrifugal fan slot, formed by the expansion of the outlet of the narrow hole (VP) in the double inlet vortex tubes (VT1, VT2), the cold outlet (CO) is located on the side wall of this slot, converting the centrifugal force of the air coming rotating from the narrow hole (NH) into vacuum in the narrow hole. provides energy savings. Detailed structure of VHP1 and VHP2 vortex heat pumps In double-inlet vortex tubes (VT1), the pressure at the hot outlet (HO) is higher than the pressure at the cold outlet (CO), at least one of them must be enclosed and separate from the other. The VHP1 and VHP2 devices in the figures are shown with both ends closed. The main components of the closed system VHP1 and VHP2 vortex heat pumps are the compressor (CP), the vortex tube (VT1/VT2), a heat exchanger that receives heat from the environment (HE1), and a heat exchanger that rejects heat to the environment (HE2). The heat exchanger that receives heat from the environment is located between the cold outlet of the vortex tube (VT1/VT2) and the compressor (CP) inlet. The heat exchanger, which releases heat to the environment, is located between the hot outlet (HO) and one inlet (IP2) of the vortex tube (VT1/VT2). In the two types of double-inlet vortex tubes mentioned (VT1, VT2), the air accelerates in the inlet pipe (IP) or inlet pipes (IP1, IP2) and then enters the vortex tube (VP) in a single direction tangentially, causing the air to rotate rapidly within the vortex tube and move toward the outlets. Due to the centrifugal force in the vortex tube, the pressure at the hot outlet, which begins at the side surface of the tube, increases, while the pressure at the narrow hole and cold outlet in the axial line decreases. Because the air pressure at the hot outlet increases, it heats up, while the air pressure at the cold outlet decreases. The hot expansion housing (XH2) is a cylindrical or conical structure, similar to a centrifugal fan housing, formed by the expansion of the vortex tube (VP) on the hot outlet side of the vortex tube (VP). The hot outlet (HO) is located on the side wall of this housing, and the base of this structure is closed. The inlet of this housing is the vortex tube, which is on the same axis. The air entering the housing (XH2) by rotating rapidly in the vortex tube slows down as the rotation diameter increases, and its pressure and temperature increase. The cold expansion slot (XH1) is a cylindrical or conical structure, similar to a centrifugal fan slot, formed by the expansion of the outlet of the narrow hole (VP). The cold outlet (CO) is located on the side wall of this slot. The inlet of this slot is the narrow hole, which is on the same axis. The bottom of this slot is closed. Air entering the slot, rotating rapidly in the narrow hole, slows down as the rotation diameter increases, increasing the vacuum in the narrow hole. The expansion slots at the hot and cold outlets of double-inlet vortex tubes are designed to minimize friction forces and convert air velocity into maximum pressure. This minimizes energy loss. Due to the influence of central forces, the air pressure at the narrow hole and cold outlet of the vortex tube is significantly lower than the air pressure at the hot outlet. In this case, the air at the cold outlet is pressurized by the compressor, making it equal to the hot outlet, allowing the two air streams to enter the vortex tube together. Operation of the VHP1 and VHP2 vortex heat pumps: In the closed system VHP1 and VHP2 vortex heat pumps, the compressor (CP) draws air from the vortex tube (VT1/VT2) through the cold outlet (C0) and the heat exchanger (HE1). An inlet (IP1+IP or IP1) pumps it back into the vortex tube, creating a cold air cycle. During these processes, the air cools down in the vortex tube, releasing heat, and exits the cold outlet. It then absorbs heat from the surroundings in the heat exchanger (HE1). On the other hand, the hot air (VT1/VT2) exits the vortex tube's hot outlet and passes through the heat exchanger. It passes through the inlet pipe (IP2+IP/IP) of the vortex tube (VP). It accelerates under the influence of the air coming from the compressor in the vortex tube (VP). Its pressure increases due to centrifugal forces, and it exits the hot outlet, creating a hot air cycle. During these processes, the air in the vortex tube is pressurized and heated by the centrifugal forces of the air going to the cold outlet. It then releases the heat it contains into the heat exchanger. The pressurized air from the hot outlet reaches the inlet of the vortex tube (IP2) under high pressure. The compressed air energy coming from the hot outlet of the vortex tube to the inlet (IP2) of the vortex tube is the energy that is rejected to the outside environment in classic vortex tubes (VTO). In the VHP1 and VHP2 heat pumps, the hot outlet is connected to the compressor outlet and the cold outlet is connected to the compressor outlet. Due to the pressure difference between these two outlets, the two outlets cannot be open to the same medium. Therefore, at least one of the two outlets must be closed to the outside environment. This essentially creates a VHP1/VHP2 heat pump with one closed to the outside environment and two open to the outside environment versions. The VHP1 heat pumps shown in the figures have both their hot outlets closed to the outside environment and their cold outlets closed to the outside environment. These (VHP1, VHP2) have a heat exchanger (HE1) between the cold outlet and the compressor inlet, and a heat exchanger (HE2) between the hot outlet and the inlet pipe (IP2). Therefore, they do not exchange air with the outside environment; they only exchange heat. In the VHP1b/VHP2b heat pumps, which have their hot outlet open to the outside environment, there is a heat exchanger (HE1) between the cold outlet and the compressor inlet, which receives heat from the outside environment, and there is an outside environment between the hot outlet and the inlet pipe (IP2). In VHP1c/VHP20 heat pumps, where the cold outlet is open to the ambient, there is an external environment between the cold outlet and the compressor inlet, and a heat exchanger (HE2) is located between the hot outlet and the inlet pipe (IP2) to release heat to the external environment. We will focus on the VHP1c/VHP20 type, which takes in outdoor air from the motors and releases cooled air to the external environment, namely the motor inlet. This is because the outdoor air, after cooling in the heat pump, is fed directly to the motor inlet. Advantages of the VHP1 and VHP2 heat pumps over conventional vortex tube (CVT) systems: The main advantage of the VHP1 and VHP2 heat pumps over conventional vortex tube (CVT) systems is that the hot air from the outlet is reused along with the air from the compressor. Additionally, by reducing the resistance at the hot outlet of the vortex tube (VT1, VT2), and by adding an expansion slot (XH1), the incoming air returns to the hot outlet, preventing energy loss due to the speed and pressure. Furthermore, by adding an expansion slot to the cold outlet of the vortex tube (VT1, VT2), the air velocity at the cold outlet is maintained while maintaining the pressure in the expansion slot (XH2). The heat from this air is then removed in a heat exchanger (HE2), which then reenters the vortex tube (VT1/VT2). Thus, only the heat from the hot air exiting the outlet is removed, and the air itself is reused. This saves energy thanks to the compressed air consumption of the VHP1 heat pump. Additionally, the expansion slots (XH1, XH2) added to the VHP1/VHP2 heat pumps convert the air velocity in the vortex tube into pressure, providing further energy savings. For the expansion slots (XH1, XH2) to be effective, their outer-facing bases must be closed. In traditional vortex tubes, the cold outlet is not closed, resulting in energy loss. Advantages of the VHP1 and VHP2 units over turbine heat pumps: The VHP1 and VHP2 heat pump's primary advantage over reverse Brayton cycle heat pumps (BHPs) is its simple, economical design with no moving parts. Furthermore, the absence of mechanical losses due to moving parts is an advantage of this unit. Furthermore, because the simple vortex tube is a simpler device, its aerodynamic structure can be designed more efficiently. Brief Description: The invention is an additional expansion device that generates work from the airflow added to the exhaust system, air intake tract, or both of piston or turbocharged engines. Additional expansion devices installed in the engine's exhaust system operate on pressurized exhaust gases that carry the waste energy of the engine, or the engine and turbocharger. Additional expansion devices installed in the engine's fresh air system operate by directing the flow of outside air into the vacuum created by the engine's intake. These devices reduce the amount of air the engine inhales, thus reducing the pressure of the exhaust gases and reducing the generation of waste energy. An additional expansion device can be installed in both the exhaust system and the fresh air intake system of an engine. It has been explained in previous sections that turbochargers are engines, and that all of the work they generate is dissipated through the exhaust gases. Because their compression ratios are relatively low compared to piston engines, their work output is also low. However, the energy they produce is combined with the main engine's waste energy and is expelled through the exhaust gases. Because turbochargers dissipate all of their energy through the exhaust gases, the waste energy in turbocharged engines is three to five times that of the main engine. Examples of this are provided in the accompanying graphs. Supplementary expansion devices installed in the exhaust system of piston engines or turbocharged piston engines operate on the pressure of the exhaust gases and transfer the heat they produce to the main engine or another component in the system. Thus, they are devices that recover the energy released by the exhaust gas pressure into the system. Supplementary expansion devices are generally constructed using turbines. Because turbines, with their small size, operate with very high air flow rates. Auxiliary expansion devices transfer the heat they produce directly to the main engine or any other energy-powered device, such as an air conditioner, generator, or compressor. When an auxiliary expansion device drives a compressor, the resulting device is a compressor with an auxiliary expansion device. In this case, a distinction should be made between auxiliary expansion devices and turbochargers. Auxiliary expansion compressors are compressors that operate on exhaust gas pressure and do not produce work themselves. The air pumped by these compressors either flows to devices external to the engine or drives a device en route to the engine, such as a turbine, a generator, or a heat pump. Auxiliary expansion devices can also be designed in conjunction with the turbines of turbochargers. In this case, the extent to which a turbocharger's turbine incorporates auxiliary expansion device features will be explained in detail in the following sections. But fundamentally, if a turbocharger transmits power to any device via a shaft, or if the air pumped by the turbocharger or its pressure is used to operate a device, this device is combined with a compressor equipped with an expansion device. This section will focus on heat pumps powered by air pumped by compressors equipped with an expansion device. Heat pumps provide cooler air to engines, allowing them to take in more air, reducing engine thermal problems and enabling the construction of higher-compression, more efficient engines. The applications of expansion devices are not limited to the devices listed here. In some examples, multiple turbines may feature additional expansion devices. However, the examples provided here generally describe the single expansion device feature of the additional device. Detailed Description: The invention is an additional expansion device that generates work from the airflow added to the exhaust system or air intake tract of piston or turbocharged engines, or both. Expansion devices are devices that convert the low-pressure flow of high-pressure gases into mechanical energy. In piston engines, the cylinder-piston system operates as an expansion device during the run-up phase. However, we propose additional expansion devices as an invention to capture the PV energy still present in the exhaust gases at the end of the run-up phase. Additional expansion devices installed in the engine exhaust system operate on the pressurized exhaust gases that carry the waste energy of the engine or the engine and turbocharger. Additional expansion devices connected to the fresh air path of engines operate by the flow of outside air into the vacuum created by the engine's intake. These devices reduce the amount of air the engine takes in, thus reducing exhaust gas pressure and preventing waste energy generation. However, by reducing the amount of air the engine takes in, these devices increase engine efficiency but also reduce engine power. In engines equipped with a turbocharger (TCH), the turbocharger pumps air into the inlet of the auxiliary expansion device or increases the vacuum at the outlet of the auxiliary expansion device, increasing its efficiency. Turbochargers increase the air pressure at the engine inlet, eliminating the air shortage caused by the auxiliary expansion devices. Because auxiliary expansion devices convert the resistance they impose on the engine, they do not cause energy loss under ideal conditions. They transfer the heat generated to the main engine via a shaft or to the rotating part of another device via a shaft. Some devices that use shafts to extract heat include generators, air conditioners, compressors, and similar devices. Devices that include an additional expansion device and a connected compressor are called additional expansion device compressors, which are similar in structure to turbochargers. These two device groups are distinguished by their operating mode and function. The main difference is that turbochargers operate by returning hot compressed air, while additional expansion device compressors operate using the pressure in the exhaust gases of the engine or turbocharger. In this case, although the air pumped by the additional expansion device compressor reaches the engine, its pressure is used by another device. PV diagrams of TCH-equipped engines show that the main engine and the TCH operate as two separate engines. TCH devices provide the engine with a high-pressure environment using the compressed air and operate by receiving the hot compressed air. Like all engines, TCH devices must expel the heat they generate mechanically or through exhaust gases. Because TCH devices do not expel heat through any mechanical device such as a shaft, the heat they generate is dissipated as exhaust gas pressure. Conventional engines lack any device that converts the energy emitted by TCH devices into mechanical energy. Therefore, the energy produced by TCH devices and the waste energy of the main engine are dissipated as PV ("pressure * volume") energy in the exhaust gases. Since there is no device in the exhaust system that generates work from exhaust gas pressure, this energy is converted to heat. Therefore, some turbochargers include an additional expansion device. These are: 1. Turbochargers that transfer power to another device or the main engine via a shaft include an additional expansion device. 2. Turbochargers that pump air to a device other than the main engine are functionally called compressors with an additional expansion device. 3- If a portion of the air pumped by a turbocharger goes to the main engine and another portion goes to a device other than the main engine, the turbocharger is functionally a combination of a compressor with a supplementary expansion device and a turbocharger. 4- If the air pumped by a turbocharger first drives a device that generates work by expanding gases (e.g., a turbine, a Brayton cooler turbine, a conventional gas turbine turbine, a vortex tube turbine, etc.) and then goes to the main engine, the turbocharger is a compressor powered by a supplementary expansion device. As previously explained, TCH devices are a type of engine that operates by heating the gases compressed by the compressor, and the energy generated by this engine (TCH) is dissipated through the exhaust gases. However, compressors with additional expansion devices are devices that operate using the waste energy of both the reciprocating engine and the turbocharger, pumping air and thus recovering the waste energy. When TCH and additional expansion compressors are combined, the turbine and compressor of the combined device will be as large as the capacity of the two devices. The turbocharger section of the combined device creates a high-pressure environment for the main engine, while the compressor section, equipped with an additional expansion device, pumps air by generating work from the waste energy of both the main engine and the turbocharger. The air pumped by the additional expansion device drives a compressed air-powered device. If the air or air pressure pumped by a TCH device is entirely used by another device, this device is installed as a compressor powered by an additional expansion device, which does not include a turbocharger. Additional expansion device-powered devices: Instead of transferring the heat generated by the additional expansion device directly to the main engine, driving other devices offers many advantages. The most suitable of these are air conditioners, generators, and compressors built into the engines. Here, with the thesis that air-powered heat pumps offer numerous benefits to engines, heat pumps operating with compressors equipped with additional expansion devices will be discussed in detail. Cooling the air entering the engine contributes significantly to engine efficiency. Therefore, more detailed examples of devices operating with the air pumped by compressors equipped with additional expansion devices and cooling the air entering the engine will be provided. Turbocharger (TCH) and additional expansion device: We mentioned in the description of turbochargers that turbochargers generate work like a second engine added to the engine, but the heat generated is expelled by the pressure and energy in the exhaust gases. Turbochargers can transfer power to the main engine or another device via a shaft. Thus, a turbocharger can be partly a turbocharger and partly an additional expansion device. When installed in piston engines equipped with turbochargers, the aforementioned auxiliary expansion device converts the waste energy of both the piston engine and the turbocharger into energy and transfers it to the piston engine or an external device. In this case, the auxiliary expansion device and the turbine of the TCH device can be connected in series or in parallel. A parallel connection splits the exhaust gases into two, while a series connection connects the two turbines sequentially. Compressors with auxiliary expansion devices connected to the exhaust system differ from TCH devices in that the air they pump drives another device. The heat pump version of auxiliary expansion devices, which operate on the engine's inlet air, is shown in the figures. Compressors with auxiliary expansion devices and TCHs can be designed as a single device instead of two separate devices, thus creating TCH devices with auxiliary expansion devices. In this case, the turbine and compressor of the combined device will be as large as the capacity of the two devices. These devices functionally share the characteristics of both. In other words, TCH devices with a supplementary expansion device use the air they pump to both drive a device in the engine intake tract and increase the air pressure at the engine intake. If the air pumped by the device doesn't increase the air pressure at the engine intake, the device functions entirely as a supplementary expansion compressor. If the device bypasses the intermediary device and the pressurized air flows directly to the main engine intake, the device functions entirely as a TCH. Supplementary expansion compressors and turbochargers differ in their function. These are: Turbochargers pump air entirely into the engine, while the air pumped by the supplementary expansion compressor is either used by another device or the air pressure drives another device. In the second case, the air pressure in the main engine is reduced. In other words, if the turbocharger enters the main engine after the air it pumps drives a turbine, a device that generates heat by expanding gases, or a cooling device, the turbocharger becomes a compressor with an additional expansion device. First of all, the turbines in conventional turbochargers do not have the characteristics of additional expansion devices. Like a conventional gas turbine or heat engine, they operate by heating and expanding the compressed air. However, additional expansion devices operate by flowing high-pressure gases to lower pressures, not compressing them. In other words, TCH devices compress the air, the compressed air is heated in the engine, and the heated gas drives the turbine and is exhausted. Since they do not drive any other devices, the work they produce is expelled through the exhaust. Therefore, turbochargers cannot capture the energy released with the engine's exhaust. The supplementary expansion device in question operates on the high-pressure exhaust gases of both the piston engine and the turbocharger. In turbochargers, the gases entering the turbine, which operates with the engine cylinder closed, burn while trapped within the cylinder system. Therefore, the gases entering the turbine are at a higher pressure than the air compressed by the compressor. Thus, turbochargers are a type of turbine engine that operates by supplying heat at a constant volume. In this respect, turbochargers are more efficient than gas turbine engines, which supply heat at a constant pressure. However, the work generated by these devices is exhausted with the pressurized exhaust gases and converted to heat in the exhaust system. Thus, the waste PV energy of both the main engine (EE) and the turbocharger is released into the exhaust gases of turbocharged engines. Turbochargers, which are piston engines with combustion chambers, utilize even a portion of their own energy, thus excluding the energy from the compressed gases exhausted from the piston engine. The work produced by piston engines and turbochargers, as well as the energy dissipated in exhaust gases, can be visualized and calculated in PV diagrams. An examination of PV diagrams reveals the energy dissipated in the exhaust by piston engines and conventional turbochargers. Furthermore, it is clear that the turbines of turbochargers do not capture the energy dissipated from the engine and do not function as supplementary expansion devices. As a result of the explanations provided above, the turbines of conventional TCH engines do not possess the supplementary expansion device feature mentioned; on the contrary, they also emit PV energy via the exhaust gases. Thus, supplementary expansion devices installed on turbocharged engines generate work using the waste PV energy of both the turbocharger (TCH) and the main engine (EE). When a turbocharger-equipped piston engine is fitted with an expansion device, two turbines are installed in the engine's exhaust system. Of course, it's possible and simple to use a single expansion device that performs the functions of two turbines. This process is achieved by combining the turbocharger turbine and the expansion device. How can we tell if a turbocharger turbine has an expansion device? Answer: 1- If the turbocharger transmits power to the main engine or another component via a shaft, the turbocharger turbine contains an expansion device. 2- If some or all of the air pumped by the turbocharger goes to a component other than the main engine, the turbocharger turbine either partially contains an expansion device or is an air pump driven entirely by the expansion device. 3- If the PV energy from the air compressed by a turbocharger enters the main engine after driving another device, that is, after its pressure has partially or completely decreased, the turbine of this turbocharger will partially or completely contain an additional expansion device. 4- A variation of the feature in Item 3, where the air pumped by the turbocharger is cooled by a cooling device and then enters the main engine after driving a turbine, will result in the air entering the main engine being both lower pressure and colder than the ambient air. This turbocharger will both drive a device connected to the turbine and supply cool air to the main engine. The engine receiving cooled air will operate with more air. This process reduces combustion temperatures. This allows the compression ratio of the engine to be increased. Engines with increased compression ratios will reduce waste energy. - A version of the heat pump mentioned in Article 3. If the air pumped by the turbocharger cools down by driving a cooling device and then enters the main engine, the turbocharger will both drive one device and drive a heat pump that supplies cold air to the main engine. Because the air pressure passing through the heat pump is partially or completely lost, the turbocharger will become a compressor with an additional expansion device. Thus, the main engine's pressure is reduced, but because it draws in cooler air, it will draw more air. Key features of TCH devices with additional expansion devices: In engines equipped with TCHs, the TCH and the additional expansion device can be combined to form a single dual-function device. Intermediate forms of this model can be designed. If the air pumped by the TCH device drives another device or a turbine, the air pressure is used by the device it drives, and the air enters the main engine at lower pressure. The TCH in this connection acts as a compressor, powering another device, and its turbine acts as a supplementary expansion device. If a portion of the air pressure pumped by a TCH drives another device (e.g., a double-inlet vortex pump) or turbine (e.g., a generator or an air conditioning turbine), then this device is a partial TCH and a partial expansion compressor. In this case, the air pressure at the main engine inlet is lower than the pressure of the turbocharger compressor. If a portion of the air pumped by a TCH goes to the main engine and another portion goes to another device (e.g., a generator turbine or an air conditioning system running for cooling), then this TCH's turbine acts as a partial expansion device. Heat pumps driven by compressors with additional expansion devices: The air pumped by compressors with additional expansion devices drives a heat pump, cooling it before being transferred to the main engine, contributing to engine cooling and efficiency. Therefore, heat pumps operating with compressors with additional expansion devices are discussed separately. These are Brayton heat pumps and vortex heat pumps. The most common heat pumps that can directly deliver cold air using compressed air are Brayton heat pumps operating using the reverse Brayton cycle. A supplementary expansion device can drive a Brayton heat pump via a shaft, which can then cool the outdoor air and deliver it to the air conditioning system or the engine's fresh air intake. Alternatively, the air pump pumped by the compressor with additional expansion devices can drive a Brayton heat pump and provide cold air to the air conditioning system or the engine. If a turbocharger uses the air it pumps to power a heat pump, as mentioned above, the pressure of the pumped air will decrease. In this case, the turbocharger will act as a compressor with an additional expansion device. This is because the pressure of the pumped air is used up before the engine, preventing the engine from being pressurized. 1- Because the air entering the engine is cold, the amount of air taken into the cylinders increases. This is because, in the formula PV=nRT, when pressure V is constant, increasing the pressure (P) or decreasing the temperature (T) will similarly increase the amount of gas (n). The Brayton cooler reduces the temperature of the gases along with their pressure. Thus, the decrease in gas density caused by the decrease in pressure is offset by the increase in gas density caused by cooling. Thus, engines with more airflow can be built using turbochargers and heat pumps instead of turbochargers. 2- The introduction of cold air into the engine reduces the engine's combustion temperature and cooling requirements. Thus, engines receiving cold air via heat pumps gain the ability to be internally cooled. 3- Increased engine efficiency is related to the compression ratio. One way to create a high-compression engine is to ensure the inlet air is cold; another way is to ensure the inlet pressure is no higher than the ambient pressure. Compressors with additional expansion devices that drive the heat pump allow for higher compression ratios by supplying cold air to the engine instead of compressed air. Double-Circle Vortex Heat Pump + Piston Engine (R11): The R11 engine is constructed by connecting a double-circuit vortex heat pump (VHP1/VHP2) to the air inlet (11) of a piston engine. Figure 4. This device uses the VHP1c/VHP20 double-circuit vortex heat pump versions. The VHP1/VHP2 device in the R11 engine operates using the vacuum created by the main engine, delivering lower-pressure but cooler air to the engine. This process reduces the amount of air taken into the cylinder in proportion to the pressure drop and increases it in proportion to the temperature drop. As a result, the engine draws slightly less air, but cooler air from the outside environment. Figure 4. The compressor with an additional expansion device, a vortex heat pump, and a reciprocating R12 engine are constructed by connecting a dual-cycle vortex heat pump (VHP1/VHP2) to an engine equipped with a turbocharger (TCH). Figure 4. In this case, the turbocharger supplies compressed air to the heat pump (VHP1/VHP2) instead of the engine itself. The engine receives lower pressure but cooler air. Therefore, the turbocharger in this device is a compressor with an additional expansion device. In this system, the air coming from the additional expansion compressor to the main engine arrives with reduced pressure and temperature. The cooling of the air entering the engine compensates for the pressure drop. Figure 4. The VHP1c/VHP20 dual-cycle vortex heat pump versions are used in this device. PV diagrams Figure 5 shows the combined PV diagrams of two versions of the Otto cycle engine, one with and one without a turbocharger. In this PV diagram, no cooling process is applied after the turbochargers. Figure 5 shows the PV diagrams of two versions of the food diesel cycle engine, one with and one without a turbocharger. In this PV diagram, no cooling process is applied after the turbochargers. The graphs in the figures were drawn using the equations written on www.desmos.com. PV diagram of a turbocharged Otto cycle engine In the diagram of Figure 5, "lines 1-2, 2-3, 3-4 and 1-4" are the PV (pressure * volume) curves of the Otto cycle engine without a turbocharger. "1-2" indicates compression, "2-3" indicates combustion, and "3-4" indicates exhaust gas production. In this diagram, the area surrounded by lines "1-4, 4-5, 5-1" (w45net) shows the PV energy emitted by the exhaust gases in the mentioned engine. With sample values, the amount of energy emitted by the exhaust in a conventional Otto engine was found to be 7.56%. The compression ratio of the example engine is 1/9, and the combustion temperature (TS) is 1250 degrees C. Figure 5: In this diagram, the lines "6-2, 2-3, 3-7, and 7-6" are the "PV" curves of the piston engine section of the Otto cycle engine containing the mentioned turbocharger. In this diagram, the compression of the turbocharger is "1-6" and its expansion is "7-5". The range of "7-5" and "6-5" shows the PV (pressure * volume) energy emitted by the exhaust gases. The range "7-4" to "6-1" (w74net) is the energy produced by the turbocharger but discarded with the exhaust gases. PV diagram of a diesel engine with a turbocharger Figure 6: In this diagram, lines "1-2, 2-3, 3-4 and 1-4" are the PV (pressure * volume) curves of the diesel cycle engine without a turbocharger. The area surrounded by these curves shows the amount of work produced. The area surrounded by lines "1-4, 4-5, 5-1" in this diagram shows the PV energy discarded with the exhaust gases in the mentioned engine. Figure 6: In this diagram, lines "6-2, 2-3, 3-7 and 7-6" show the PV (pressure * volume) energy converted by the piston engine section of the Otto cycle engine with a turbocharger. In this diagram, lines "1-6, 6-7, 7-5 and 5-1" show the PV (pressure * volume) energy produced by the turbocharger but wasted in an Otto cycle engine including a turbocharger. Figure Explanations R01: Piston engine + additional expansion device. In this model, there is a piston main engine (EE) and an additional expansion device (TR) connected to the exhaust system (12) and a shaft (SF) connection between the additional expansion device (TR) and the main engine. In this model, the additional expansion device (TR) transfers the power of the waste energy in the exhaust gases to the main engine through the shaft (SF). R02: Piston engine + additional expansion device + electric generator. In this model, the piston main engine (EE) has an additional expansion device (TR) connected to the exhaust system (12) and a generator (GE) connected to the additional expansion device (TR) via a shaft (SF). In this model, the additional expansion device (TR) drives the generator (GE) using the energy in the exhaust gases. Instead of a generator (GE), this could be any power-driven device, such as an air conditioner or compressor. RO3: Reciprocating engine + turbocharger. This version features a turbocharger (TCH) connected to the main engine (EE) via a shaft (SF). The compressor (CP) outlet is connected to the main engine air inlet (11) and the turbine (TR) inlet is connected to the main engine exhaust outlet (12). In this version, the TCH pumps air to the main engine using exhaust gases and transfers power to the main engine via the shaft. Because the main engine is powered by the shaft, its turbine features an additional expansion device. Thus, this TCH operates using both the engine's waste energy and the PV energy generated by the gases it pumps, transferring the heat it produces to the main engine via the shaft (SF). RO4: Reciprocating engine (EE) + Brayton heat pump (BHP). The R04 device is constructed by adding a Brayton heat pump to the air intake tract (12) of a reciprocating engine. This device is an additional expansion device because the Brayton cooler turbine (TR2) is driven by the vacuum created by the main engine (EE). The Brayton cooler reduces the pressure and temperature of the air entering the main engine (EE), thus preventing the generation of waste energy in the main engine (EE) exhaust gases. This device (BHP) reduces the power of the main engine (EE) but increases efficiency by reducing waste energy. It also facilitates the production of higher-compression engines by providing cooler air to the engine. R05: Reciprocating engine (EE) + turbocharger (TCH) + Brayton heat pump (BHP). The R05 unit is a dual-function combined unit consisting of a turbocharger (TCH) and a Brayton heat pump (BHP) connected to a reciprocating engine. The compressor (CP) in the combined unit is partly the compressor of the TCH and partly the compressor of the BHP. In the combined unit, the turbine (TR1) and partly the compressor function as the turbocharger (TCH), while partly the compressor and the turbine (TR2) function as the heat pump (BHP). In this unit, the inlet of the first turbine (TR1) is connected to the exhaust outlet (12) of the main engine (EE), and the outlet of the second turbine (TR2) is connected to the air inlet (11) of the main engine (EE). In this unit, the turbocharger (TCH) is powered by the exhaust gases of the main engine. The air it pumps first drives the heat pump (BHP) and then flows to the main engine. Because the turbocharger in this unit drives the heat pump (BHP) using the pumped air or shaft, the turbine (TR1) functions as an additional expansion device. R06: Reciprocating engine (EE) + turbocharger (TCH) + Brayton heat pump (BHP). This model demonstrates the additional expansion device-based cooling system that can be implemented with existing turbochargers. This unit has the same compression and expansion devices as the R05 engine. However, the shafts of the TCH and BHP units are separate, and in this unit, the TCH drives the BHP using the pumped air. Thus, the TCH is a compressor with an additional expansion device that partially or completely drives the BHP using the pumped air. CVT: Classic vortex tube. VHP1: Double-loop vortex heat pump (VHP1) VHP2: Double-loop vortex heat pump (VHP2) R11: Reciprocating motor (EE) + Vortex heat pump (VHP). In this unit, the cold outlet of a VHP20 type vortex heat pump (VHP2) is connected to the air inlet (11) of the reciprocating motor (EE). The pressurized air inlet of the vortex tube in the VHP2 heat pump is open to the outside environment. The vortex heat pump (VHP2) in this unit operates using the vacuum created by the reciprocating motor's suction stroke. Outdoor air enters the vortex tube through the compressor inlet (IP1). In this case, the internal pressure of the vortex tube and the motor inlet are below the ambient pressure. In this case, the cylinders operate at lower pressure but with cooler air, and because the cylinders draw less air, motor power will decrease. However, cooler air will enter the motor, so motor efficiency can be increased by increasing the compression ratio. The heat pump (VHP2) in this unit has the same function as the heat pump (BHP) in the R04 unit. However, the VHP2 in this unit is simpler because it does not contain moving components such as a turbine or compressor. In the vortex heat pump in this unit, the airflow to the cold outlet acts as an expansion device, like a turbine, and the air flow to the hot outlet acts as a compressor. This device thus acts as a turbine for one portion of the airflow, while the other portion acts as a compressor, thus acting as an additional expansion device. R12: R11 + turbocharger (TCH). The R12 device is constructed by adding a turbocharger (TCH) powered by the exhaust gases of the piston engine (EE) instead of the external environment in the R11 device. In other words, a turbocharger-equipped piston engine (EE) is constructed by connecting a VHP20 version of the VHP2 heat pump between the outlet of the turbocharger (TCH) compressor (CP) and the air inlet (11) of the main engine (EE). The turbine (TR) of the turbocharger is connected to the main engine exhaust system (12). This turbocharger (TCH) increases the pressure of the vortex heat pump and reduces pressure loss at the engine inlet. This turbocharger (TCH) operates as a compressor with an additional expansion device, as it drives the vortex heat pump with the energy it produces.TR TR TR TR

Claims (5)

ISTEMLERREQUESTS 1- Bulus, pistonlu motorlarin emme zamanindan motorun yaptigi vakuma dogru hava akisi veya egzoz zamaninda motordan çikan basinçli egzoz gazlarin hava akisindan is üreterek motorlarin atik enerjisini geri kazandiran bir ekspansiyon cihazi olup, özelligi; motorun (EE) dis ortamdan emdigi havanin akisi ile çalismasi amaciyla, hava giris yoluna (11) takilmasi veya motordan çikan basinçli egzoz gazlarin dis ortama akisi ile çalismasi amaciyla, motorun (EE) egzoz sistemine (12) takilmasi ve ürettigi isi ana motor veya bir baska cihaza aktarmasidir.1- The invention is an expansion device that recovers the waste energy of engines by producing work from the air flow from the intake stroke of piston engines towards the vacuum created by the engine or from the air flow of pressurized exhaust gases coming out of the engine at the exhaust stroke, and its feature is; it is installed in the air intake path (11) in order for the engine (EE) to work with the flow of air it sucks from the outside environment or it is installed in the exhaust system (12) of the engine (EE) in order for it to work with the flow of pressurized exhaust gases coming out of the engine to the outside environment and it transfers the heat it produces to the main engine or another device. 2- Bulus istem bir de bahsedilen bir ekspansiyon cihazi olup, özelligi; bulus konusu ekspansiyon cihazinin turbosarj cihazlari (TCH) gibi kendi pompaladigi havanin isinmasi ile çalisan bir motor özelliginde olmasi yerine motor veya motor + turbosarj cihazinin sikistirdigi ve egzoz sistemine attigi basinçli gazlarla çalisan bir cihaz özelliginde olmasidir.2- The invention is an expansion device which is also mentioned in the claim and its feature is that the expansion device in question is a device that works with the pressurized gases compressed by the engine or engine + turbocharger device and thrown into the exhaust system, instead of being an engine that works with the heating of the air it pumps like turbocharger devices (TCH). 3- Bulus istem bir de bahsedilen bir ekspansiyon cihazi olup, özelligi; bulus konusu ekspansiyon cihazinin turbosarj cihazlari gibi kendi pompaladigi havanin isinmasi ile çalisan bir motor özelligi yerine motor veya motor + turbosarj cihazinin sikistirdigi ve egzoz sistemine attigi gazlarla çalisan bir cihaz özelliginde olmasi amaciyla bahsedilen ekspansiyon cihazinin ürettigi isi bir enerji kullanarak çalisan jeneratör, klima gibi herhangi bir cihaza is aktarmasi veya ana motor disindaki cihazlara hava pompalayan bir kompresöre veya pompaladigi hava ile ana motorun (EE) hava giris yolundaki (11) bir cihazi çalistiran bir kompresöre is aktarmasidir.3- The invention is also an expansion device, and its feature is that; instead of the expansion device in question being an engine that works by heating the air it pumps itself like turbochargers, it is a device that works with the gases compressed by the engine or engine + turbocharger and thrown into the exhaust system, and the heat produced by the said expansion device is used to transfer work to any device such as a generator or air conditioner, or to a compressor that pumps air to devices other than the main engine, or to a compressor that operates a device in the air inlet path (11) of the main engine (EE) with the air it pumps. 4- Bulus istem 1*de bahsedilen bir ek ekspansiyon cihazi olup, özelligi; motorlara takilan turbosarj cihazlari (TCH), motora dis ortamdan daha soguk hava temin etmek amaciyla, sikistirdigi hava ile Brayton isi pompasi (BHP) veya vortex isi pompasi (VHP1/VHP2) gibi isi pompalarinda çalistirdigi zaman bahsedilen turbosarj cihazlarinin (TCH) ek ekspansiyon cihazli kompresör özelligi içermesidir.4- The invention is an additional expansion device mentioned in claim 1, and its feature is that; when the turbocharger devices (TCH) attached to the engines operate in heat pumps such as Brayton heat pump (BHP) or vortex heat pump (VHP1/VHP2) with the air it compresses in order to provide cooler air to the engine from the outside environment, the said turbocharger devices (TCH) include a compressor feature with an additional expansion device. 5- Bulus istem 1*de bahsedilen bir ek ekspansiyon cihazi olup, özelligi; motorlara dis ortamdan daha soguk hava temin etmek amaciyla, Brayton isi pompasi veya vortex isi pompasi gibi isi pompalarinin motorun hava giris yoluna (11) baglanmasi ile bahsedilen isi pompalarindaki ekspansiyon cihazlarinin (türbin vb.) motorun emme gücüyle çalisarak ek ekspansiyon cihazli kompresör özelligi kazanmasidir.5- The invention is an additional expansion device mentioned in claim 1 and its feature is; in order to provide cooler air to the engines from the outside environment, heat pumps such as Brayton heat pumps or vortex heat pumps are connected to the air inlet path (11) of the engine and the expansion devices (turbine etc.) in the said heat pumps work with the suction power of the engine and gain the feature of a compressor with an additional expansion device.
TR2023/014204 2023-11-01 Atkinson cycle engines with expansion device TR2023014204A2 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2023014204A2 true TR2023014204A2 (en) 2025-05-21

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4012910A (en) Thermally driven piston apparatus having an angled cylinder bypass directing fluid into a thermal lag heating chamber beyond the bypass
EP2500530A1 (en) Engine waste heat recovery power-generating turbo system and reciprocating engine system provided therewith
US8479516B2 (en) Closed loop scroll expander
US7637108B1 (en) Power compounder
RU2581469C2 (en) Device for compressing gaseous media
CN103649496B (en) Hot-air engine
CN101443535A (en) Improved engine
JPS6026124A (en) Compound turbine engine
CN103939214B (en) Semi-closed constant-pressure internal combustion thermodynamic cycle method and system of prime motor
US20210131313A1 (en) Gas-turbine power-plant with pneumatic motor with isobaric internal combustion
RU2330975C1 (en) Gas turbine power plant
TR2023014204A2 (en) Atkinson cycle engines with expansion device
CN203809128U (en) A prime mover constant pressure heating thermodynamic cycle system
US20220106906A1 (en) Energy Conversion System
WO2012014401A1 (en) Intermediate cooling device for gas turbine and gas turbine using same
EP1778950B1 (en) A heat engine
CN103939229A (en) A thermodynamic cycle method of a prime mover based on timing and constant volume combustion
CN102337931B (en) Rotor, expansion machine and engine using rotor and expansion machine system
Moosmann et al. Recuperator Integration with Small Turbine Engine
EP4194693A1 (en) An energy conversion system
KR100440496B1 (en) Constant Temperature Exhaust Rotary Engine
RU2799744C1 (en) Closed loop combined air motor system with natural heat supply
CN116696503A (en) Turbine power generation system
WO2003012257A1 (en) A stirling machine utilizing a double action planetary machine
KR200231901Y1 (en) Constant Temperature Exhaust Rotary Engine