WO2018195633A1 - Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado - Google Patents

Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado Download PDF

Info

Publication number
WO2018195633A1
WO2018195633A1 PCT/BR2018/050130 BR2018050130W WO2018195633A1 WO 2018195633 A1 WO2018195633 A1 WO 2018195633A1 BR 2018050130 W BR2018050130 W BR 2018050130W WO 2018195633 A1 WO2018195633 A1 WO 2018195633A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cycle
isobaric
atkinson
miller
motor
Prior art date
Application number
PCT/BR2018/050130
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marno Iockheck
Saulo Finco
LUIS Mauro MOURA
Original Assignee
Associação Paranaense De Cultura - Apc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Associação Paranaense De Cultura - Apc filed Critical Associação Paranaense De Cultura - Apc
Publication of WO2018195633A1 publication Critical patent/WO2018195633A1/pt

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a combined cycle thermal motor formed by a unit operating with the interconnected Atkinson or Miller cycle integrated with the other unit operating with the binary cycle of three isobaric processes and four adiabatic processes.
  • thermodynamics defines three concepts of thermodynamic systems, the open thermodynamic system, the closed thermodynamic system and the isolated thermodynamic system. These three concepts of thermodynamic systems were conceptualized in the nineteenth century in the early days of the creation of the laws of thermodynamics and underlie all motor cycles known to date.
  • thermodynamic system is defined as a system in which neither matter nor energy passes through it. Therefore, this concept of thermodynamic system does not offer properties that allow the development of motors.
  • the open thermodynamic system is defined as a thermodynamic system in which energy and matter can enter and leave this system.
  • Examples of an open thermodynamic system are the Otkins cycle Atkinson cycle internal combustion engines, Sabathe cycle Otto cycle diesel cycle, Brayton diesel cycle internal combustion engine, Rankine exhaust cycle from steam to the environment.
  • the materials that come into these systems are fuels and oxygen or fluid working gas or working gas.
  • the energy that enters these systems is heat.
  • the materials that come out of these systems are the combustion or working fluid exhaust, gases, waste, the energies that come out of these systems are the mechanical working energy and part of the heat dissipated.
  • the closed thermodynamic system is defined as a thermodynamic system in which only energy can enter and leave this system.
  • Examples of closed thermodynamic systems are external combustion engines such as Stirling cycle, Ericsson cycle, Rankine cycle with closed circuit working fluid, Brayton heat cycle or external combustion, Carnot cycle.
  • the energy that enters this system is heat.
  • the energies that come out of this system are the working mechanical energy and part of the heat dissipated, but no matter comes out of these systems, as they do in the open system.
  • Combined-cycle motors known to date have been invented and designed by uniting in the same system two motor concepts conceived in the nineteenth century, based on open thermodynamic systems or closed thermodynamic systems, the best known are the combined cycles of a Brayton cycle engine with a Rankine cycle engine and the combined cycle of a Diesel cycle engine with a Rankine cycle engine.
  • the basic concept of a combined cycle is a system composed of a motor operating by means of a high temperature source so that the heat waste of this motor is the energy that drives a second motor that requires a lower temperature of operation, both forming a combined system of converting thermal energy into mechanical energy for the same common purpose.
  • the current state of the art reveals combined cycles formed by a Brayton or Diesel cycle main engine running on a main source with a temperature of over 1000 ° C and exhaust gases in the range between 600 ° C and 700 ° C and these gases are in turn piped to power another Rankine cycle engine, usually "organic Rankine" (ORC).
  • ORC Rankine cycle engine
  • the conventional Rankine cycle has water as its working fluid, the organic Rankine cycle uses organic fluids, these are more suitable for projects at lower temperatures than those with the conventional Rankine cycle, so they are usually used in combined cycles.
  • thermodynamic system the so-called hybrid thermodynamic system
  • this new system concept has become the basis of support for new motor cycles, motors.
  • differential cycle motors and non-differential binary cycle motors so that these new motor cycles have significant advantages for the creation of new combined cycles.
  • Combined cycles of a Brayton cycle engine with a differential cycle motor, Brayton cycle engine with a binary cycle engine, Diesel cycle engine with a differential cycle engine, Diesel cycle engine with a binary cycle motor can be exemplified.
  • Otto cycle motor with a differential cycle motor Otto cycle motor with a binary cycle motor and some other variations.
  • the aim of the invention is to eliminate some of the existing problems, minimize other problems and offer new possibilities.
  • a new concept of thermal motors has become indispensable and the creation of new motor motors is necessary. engine efficiency would no longer be dependent solely on temperatures.
  • the hybrid system concept and differential and binary cycles the very characteristic that underlies this new combined cycle concept, eliminates the reliance on efficiency exclusively at temperature. Eliminating the need to change the physical state of work fluids is now representative to reduce machine volume, weight and cost. Therefore the combined cycle formed by an Atkinson or Miller cycle unit with a binary-isobaric-adiabatic cycle unit constitutes an important, viable evolution for the future of combined cycle systems.
  • Combined cycle motors are characterized by having two separate thermodynamic units integrated forming a system such that the energy disposed of by the main unit is the power source of the secondary unit and both have an integration of the final mechanical work.
  • thermodynamic unit formed by an Atkinson or Miller 31 cycle engine, which runs a six-process Atkinson cycle and a binary-isobaric-adiabatic cycle turbine motor 320, which performs a three-cycle cycle. isobaric processes and four adiabatic processes, and so that the input energy, by combustion performs an isocoric process of temperature increase and compression in the Atkinson or Miller cycle unit, continues the energy input through an isobaric expansion process, later an adiabatic expansion process of the Atkinson or Miller engine and following another adiabatic process acting on a turbine rotor (Miller model), or isochoric when without turbine (Atkinson model), later an isobaric heat transfer process to a heat exchanger.
  • the present invention further contemplates the use of an auxiliary turbine 315 to perform work by means of an adiabatic process with residual energy and a compressor 314 for air pressurization in the engine combustion chambers.
  • auxiliary turbine 315 to perform work by means of an adiabatic process with residual energy and a compressor 314 for air pressurization in the engine combustion chambers.
  • internal combustion engine if the internal combustion engine model is Miller.
  • the present invention brings important developments for the conversion of thermal energy to mechanics by the concept of the combination of two distinct thermodynamic cycles.
  • the vast majority of combined cycles have as their secondary engine a Rankine or organic Rankine cycle steam turbine engine.
  • Figure 1 shows that the Rankine cycle has losses inherent in the concept of the processes that form its cycle, not allowing a significant portion of energy to be converted into work.
  • the Rankine and Organic Rankine cycles require the exchange of the physical phase of the working gas, that is, there is a liquid process phase requiring condensing elements, evaporation and auxiliary pump systems, and all these elements and processes impose losses and impossibility. to utilize the energies of these phases in conversion.
  • Atkinson or Miller combined-isobaric-adiabatic combined cycle Some of the main advantages of the Atkinson or Miller combined-isobaric-adiabatic combined cycle which can be seen are the absence of physical phase shift elements of the working fluid and associated losses, the lack of condensation and vaporization elements, therefore also the absence of losses associated with the latent heat of the working fluid, the absence of circuits, pumps, control elements for the fluid phase change processes and associated losses and that, consequently, the lack of volume, materials and mass, weight, of the elements that compose such projects. Therefore, the innovation presented by the combined Atkinson or Miller cycle with binary is significant.
  • Combined-cycle motors based on the integration of an Atkinson or Miller cycle engine with a binary-cycle engine may be constructed of materials and techniques similar to conventional combined-cycle engines, such as the secondary, binary-cycle unit.
  • a closed-circuit gas engine considering the complete system, this closed-circuit working gas concept with respect to the external environment indicates that the system must be sealed, or in some cases leaks may be permitted provided they are compensated for. .
  • Suitable materials for this technology should be noted, which are similar in this respect to Brayton, Stirling or Ericsson cycle engine design technologies, all with external combustion.
  • the working gas depends on the project, its application and the parameters used, the choice of gas may be diversified, each one will provide specific characteristics, as an example may be suggested the gases: helium, hydrogen, nitrogen, dry air, neon, among others. others.
  • Figure 1 demonstrates in block diagram a combined cycle system formed by an Atkinson or Miller cycle unit with a Rankine cycle unit. Systems designed with this philosophy would be used to improve mechanical and energy efficiency in traction systems, vehicles such as automobiles.
  • Figure 2 demonstrates in block diagram a combined cycle system designed based on the new thermodynamic system concept formed by a known Atkinson or Miller cycle unit with a binary-isobaric-adiabatic cycle unit.
  • systems designed with this philosophy for mechanical power generation will have higher efficiency than combined cycle systems with Rankine or organic Rankine based on the theoretical analysis of the second machine cycle that forms the system, among the losses that cease to exist, the absence of Changing the physical state of the working fluid is a significant item; the energy conservation process provided by the binary subsystem conservation subsystem reinforces the possibilities of increasing overall efficiency.
  • Figure 3 is a diagram of a system composed of an Atkinson or Miller 31 cycle engine with a binary-isobaric-adiabatic cycle turbine engine 320 forming the combined Atkinson or Miller cycle and torque.
  • Figure 4 shows the Atkinson 41 cycle pressure and volumetric displacement graph curves respectively and the binary-isobaric-adiabatic cycle pressure and volumetric displacement graph curves 46.
  • Figure 5 shows how the Atkinson cycle is defined, in its simplest form indicated by 510, an intermediate form indicated by 56 and in its most evolved form indicated by 51, which is formed by two isochoric processes, two isobaric processes and two processes. adiabatic. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • the Atkinson or Miller combined-cycle isobaric-adiabatic engine is a system composed of an open thermodynamic system-based engine concept, an Atkinson or Miller cycle internal combustion engine designed in the 19th and 20th century respectively. , with an engine based on the hybrid thermodynamic system, the non-differential binary-isobaric-adiabatic cycle, designed in the 21st century, so that the energy discarded by the first, the Atkinson or Miller cycle internal combustion engine, is the energy that drives the second, the binary cycle motor.
  • Figure 3 presents the system featuring an Atkinson or Miller combined-cycle and isobaric-adiabatic engine.
  • This system consists of an integrated Atkinson cycle machine interconnected with another binary cycle machine so that its thermodynamic cycles are also integrated as shown in Figure 4.
  • the system in Figure 3 shows an internal combustion engine.
  • 31 Atkinson or Miller cycle motor coupled to a binary-isobaric-adiabatic cycle turbine motor 320.
  • the Atkinson or Miller cycle motor has its discharge manifold 331, hot exhaust, connected to a heat exchanger 319 on this heat exchanger.
  • the turbine rotor of the power conversion unit 321 conducts its fraction of the working gas from the control valve 326 to the cooling chamber 328, it is separated from the other cooling and cooling systems and located at the coldest end of the forced air flow from the fan, that is, at the outermost point of the engine bordering the environment, and the gas entering point (c), inside chamber 328, where the isobaric compression and cooling process is performed, leaving gas at point (d) following to the compressor rotor of the power conversion unit 325, and this in turn returning the gas to the inlet of the isobaric expansion and heating chamber 319, completing the binary thermodynamic cycle of the system.
  • the mechanical energy converted by the binary cycle unit on shaft 327, this shaft is coupled directly or indirectly to all compression and turbine rotors, 314, 315, 321, 322, 324 and 325, and is coupled to main mechanical shaft 33, of the Atkinson or Miller cycle unit by means of a gearbox 34 for transmitting the torque force of the torque cycle unit shaft to the main motor shaft 31.
  • the mechanical unit of the binary cycle engine there is also a 315 turbine rotor, where an adiabatic process is performed, through which exhaust gases from the Atkinson or Miller engine pass immediately after passing through the heat exchanger 319, although depending on the design concept, the positions between turbine rotor 315 and changer 319 may be reversed relative to the direction of exhaust gas flow, considering the gas initially passing through the changer and later on rotor 315, the gas leaving from the changer, enters the 315 turbine rotor, it is connected to the main shaft of the binary cycle motor, with the function of driving the compressor rotor 314, if the engine has the Miller configuration, and from the 315 turbine rotor, The gas flows to an Exhaust Gas Circulation Type 312 (EGR) control unit to direct part of the 315 turbine rotor outlet gases to the combustion chambers of the internal combustion engine via mixer 39, reducing emissions of nitrous oxides, NOx, another part of gases leaving the unit 312 proceeds to the environment 316.
  • EGR Exhaust Gas Circulation Type
  • a compressor rotor 314 which pressurizes ambient air into the combustion chambers of the internal combustion engine if this is from the Miller configuration, air 317 first passes through filter 313, enters compressor rotor 314, passes through a chiller 36 and from there to mixer 39 which blends pressurized air with part of the combustion gases, injecting them for the combustion chambers of the internal combustion engine 31.
  • FIG 3 also shows the main elements that configure an Atkinson or Miller engine, at 318 the engine cooling air intake and all systems requiring cooling, the heat exchanger 328 is the outermost element and is the isobaric compression chamber of the binary cycle unit is the most external because the efficiency of the binary cycle unit increases the lower the temperature of the isobaric process that occurs in the 328 changer, unlike other Atkinson or Miller engine needs.
  • Heat exchanger 36 is used for cooling pressurized air by compressor 314.
  • Another heat exchanger, radiator 35 is the main cooling element of the internal combustion engine and its hydraulic and electrical units.
  • a 329 fan is used to force ventilation and improve heat exchange, cooling.
  • a coolant, typically water, pump 37 circulates the fluid within the internal combustion engine to keep it in safe thermal conditions, aided by a thermostat-type sensor 38 for temperature control.
  • Mixing pressurized air with part of the exhaust gas occurs in mixer 39 and proceeds to a manifold 32 which injects into the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Line 330 is an engine coolant return pipe.
  • Line 310 is a duct which conducts part of the combustion gases from the regulator (EGR) to the mixer 39.
  • the combustion waste gases are driven by line 31 1 from the manifold 331, through the heat exchanger 319 and going to the 315 turbine rotor inlet.
  • the power shaft 33 of the internal combustion engine is the main element for bringing the mechanical force to the gearbox 34.
  • FIG. 4 In Figure 4 are shown graphs of the pressure and volumetric displacement that in their union form the combined cycle, a process composed by the combination of two cycles, one Atkinson or Miller and another binary-isobaric-adiabatic, where the first cycle, the Atkinson or Miller cycle is formed by six processes, or also called thermodynamic transformations, being two isochoric processes or transformations, two isobaric processes and two adiabatic processes, which occur one by one sequentially, but with the integration with other mechanical elements, the The processes may vary as in the case of this invention.
  • a turbine rotor optionally alters the isochoric process (5-7), making it, in short, adiabatic, shown in path (5-6) shown in 44 in Figure 4, and described as follows: the input energy into the combustion system 42 and 43 performs an isocoric heating and compression process (2-3) and an isobaric expansion (3-4), following which the expansion proceeds with an adiabatic process (4-5). ) then another adiabatic process occurs (5-
  • Binary cycle 46 is coupled, integrated with Atkinson or Miller cycle 41, so that the Atkinson or Miller cycle energy disposal process (6-7-1) is the binary cycle input energy, and all processes that form the binary cycle occur simultaneously.
  • the energy discarded by Atkinson or Miller cycle forms the isobaric expansion process (ab), starting from point (b) of the binary cycle two processes occur, an adiabatic expansion process (bc) of the binary cycle motor conversion unit and an adiabatic expansion process (b-c ') of the binary cycle engine conservation unit, after the adiabatic expansion processes are completed two isobaric compression processes, starting from point (c) of the binary cycle an isobaric compression (cd) process of the torque motor energy conversion and starting from point (c '), there is an isobaric compression process (c'-d') of the energy conservation unit, finalizing the isobaric compression processes there are two adiabatic compression processes, starting from the point (d) of the binary cycle, an adiabatic compression process (da) of the torque converter motor
  • the energy enters the Atkinson or Miller cycle, indicated by 42 and 43, part of the discarded energy 44, feeds by an adiabatic process a turbine rotor 315, remaining part of the Atkinson or Miller cycle 45 discarded energy feeds the binary cycle 46, the discarded binary cycle energy is ideally lossless, the total energy lost, indicated by 47.
  • Table 1 shows the processes (2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7-1, 1-2) that form the Atkinson or Miller cycle when it is integrated into the cycle.
  • binary-isobaric-adiabatic shown step by step.
  • Table 2 shows the seven processes (ab, bc, b-c ', cd, c'-d', da, d'a) that form the non-differential binary-isobaric-adiabatic cycle shown step by step. step, with three isobaric processes and four adiabatic processes.
  • FIG. 5 shows the pressure and volume graph of the ideal Atkinson or Miller cycle, the Atkinson cycle in its simplified form is shown by 51 0, at 56 the Atkinson cycle with the addition of an isochoric process (4-5) and The current Atkinson cycle is shown in 51.
  • This is a cycle formed by an isocoric combustion heating process (2-3), an isobaric heating and expansion process (3-4), an adiabatic expansion process (4-5). ), an isocoric cooling process (5-6), an isobaric compression and cooling process (6-1) and an adiabatic compression process (1 -2).
  • thermodynamic cycle When implementing mechanical changes in the engine, the addition of a 315 turbine and a 319 heat exchanger, there is also a change in the thermodynamic cycle, the process (5-6) is no longer isochoric because there is a turbine to move that in together with the 319 heat exchanger and a control system, will produce changes in this region of the thermodynamic cycle.
  • the Atkinson or Miller-isobaric-adiabatic combined cycle is the junction of a cycle called Atkinson or Miller, whose cycle is formed by one-to-one processes sequentially with a seven-isobaric-adiabatic binary-cycle. processes which are all performed simultaneously and this system has the energy input by combustion in the Atkinson or Miller cycle by an isochoric process (2-3) and an isobaric process (3-4), as shown in Figure 4, shown in 41, shown by the expression (a).
  • (Q ; ) represents the total system input energy, in "Joule”
  • (n) represents the number of mol belonging to the Atkinson or Miller cycle unit
  • (R) represents the universal constant.
  • perfect gases, ⁇ T ⁇ , T 3 , T 4 ) represent the gas temperatures in the thermodynamic cycle in the points (2), (3) and (4) respectively in "Kelvin", figure 4, indicated by 42 and 43
  • ( ⁇ ) represents the adiabatic coefficient of expansion.
  • the turbine 315 of the input power (Q f) is an adiabatic process and is represented by expression (d).
  • Cycle motors combined by integrating an Atkinson or Miller cycle unit with a hybrid-based engine have some important applications, the most obvious being their application in transport vehicles that use the Atkinson or Miller cycle, and usually gasoline or alcohol as fuel.
  • Hybrid-based engine technology brings numerous properties that are especially interesting to these designs, the flexibility when operating temperatures, the absence of a number of elements that are required in open and closed-based engines, providing volume and weight. reduced, and controllability, that is, the ability to operate over a wide range of rotation and torque. Therefore Atkinson or Miller combined-cycle technology with torque applies to vehicles, especially automobiles.

Abstract

Refere-se a presente invenção a um motor térmico de ciclo combinado formado por uma unidade operando com o ciclo Atkinson ou Miller interligado e integrado à outra unidade operando com o ciclo binário de três processos isobáricos e quatro processos adiabáticos.

Description

"MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO E PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO"
CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO
[001 ] Refere-se a presente invenção a um motor térmico de ciclo combinado formado por uma unidade operando com o ciclo Atkinson ou Miller interligado e integrado à outra unidade operando com o ciclo binário de três processos isobáricos e quatro processos adiabáticos.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A termodinâmica clássica define três conceitos de sistemas termodinâmicos, o sistema termodinâmico aberto, o sistema termodinâmico fechado e o sistema termodinâmico isolado. Estes três conceitos de sistemas termodinâmicos foram conceituados no século XIX nos primórdios da criação das leis da termodinâmica e fundamentam todos os ciclos motores conhecidos até o presente.
[003] O sistema termodinâmico isolado é definido como um sistema no qual nem matéria, nem energia passa através dele. Portanto, este conceito de sistema termodinâmico não oferece propriedades que permitam o desenvolvimento de motores.
[004] O sistema termodinâmico aberto é definido como um sistema termodinâmico em que energia e matéria podem entrar e sair deste sistema. São exemplos de sistema termodinâmico aberto os motores de combustão interna, de ciclo Otto, de ciclo Atkinson, semelhante ao ciclo Otto, de ciclo Diesel, de ciclo Sabathe, semelhante ao ciclo Diesel, de ciclo Brayton de combustão interna, de ciclo Rankine com exaustão do vapor ao ambiente. As matérias que entram nestes sistemas são os combustíveis e oxigénio ou fluido de trabalho ou gás de trabalho. A energia que entra nestes sistemas é o calor. As matérias que saem destes sistemas são a exaustão da combustão ou do fluido de trabalho, gases, resíduos, as energias que saem destes sistemas são a energia mecânica de trabalho e parte do calor dissipado.
[005] O sistema termodinâmico fechado é definido como um sistema termodinâmico em que apenas a energia pode entrar e sair deste sistema. São exemplos de sistema termodinâmico fechado, motores de combustão externa como o de ciclo Stirling, de ciclo Ericsson, de ciclo Rankine com fluido de trabalho em circuito fechado, de ciclo Brayton de calor ou de combustão externa, de ciclo Carnot. A energia que entra neste sistema é o calor. As energias que saem deste sistema são a energia mecânica de trabalho e parte do calor dissipado, porém não sai matéria destes sistemas, como ocorrem no sistema aberto.
[006] Ambos os sistemas, aberto e fechado, toda a massa do gás de trabalho é exposta à energia de entrada, calor ou combustão e toda ela também, é exposta ao resfriamento ou arrefecimento, isto é, a massa do gás de trabalho é constante em seus processos e a diferença entre ambos é que no sistema aberto a massa de gás de trabalho atravessa o sistema e no sistema fechado, a massa permanece no sistema.
O ESTADO ATUAL DA TÉCNICA
[007] Os motores de ciclo combinado conhecidos até o presente foram inventados e projetados unindo-se no mesmo sistema dois conceitos de motores idealizados no século XIX, fundamentados em sistemas termodinâmicos aberto ou sistemas termodinâmicos fechado, os mais conhecidos são os ciclos combinados de um motor de ciclo Brayton com um motor de ciclo Rankine e o ciclo combinado de um motor de ciclo Diesel com um motor de ciclo Rankine. [008] O conceito básico de um ciclo combinado é um sistema composto por um motor operante por meio de uma fonte de temperatura alta de forma que o rejeito de calor deste motor é a energia que move um segundo motor que requeira uma temperatura mais baixa de operação, ambos formando um sistema combinado de conversão de energia térmica em energia mecânica para um mesmo fim comum.
[009] O estado atual da técnica revela ciclos combinados formado por um motor principal de ciclo Brayton ou ciclo Diesel que funciona com uma fonte principal com temperatura superior a 1000 °C e com gases de exaustão na faixa entre 600 °C e 700 °C e estes gases por sua vez são canalizados para alimentar outro motor de ciclo Rankine, geralmente "Rankine orgânico" (ORC). O ciclo Rankine convencional tem como fluido de trabalho a água, o ciclo Rankine orgânico utiliza fluidos orgânicos, estes são mais adequados para projetos em temperaturas menores que os projetos com o ciclo Rankine convencional, portanto normalmente são utilizados nos ciclos combinados.
[010] Algumas das principais desvantagens dos ciclos combinados atuais, considerando a segunda máquina um motor de ciclo Rankine ou Rankine orgânico são a troca do estado físico do fluido de trabalho, isto é, há uma fase líquida exigida pelos processos do ciclo termodinâmico que deve ser controlada, e a energia do aquecimento da fase líquida e da fase latente, de troca de estado, não podem ser convertidas em energia útil de trabalho, são perdas impostas pelo conceito Rankine. Este sistema exige itens do motor que implicam em mais processos, mais peso, mais controle e mais perdas, são necessários reservatórios do líquido, reservatório para geração de vapor, trocador do tipo resfriador para condensação, reservatório para condensação, bomba para vazão do fluido no estado líquido, válvulas de controle dos processos de estado líquido e gasoso. Este conjunto de particularidades implicam em peso adicional, volume adicional, perdas térmicas adicionais, redução da eficiência global e por consequência, índices de poluição maiores, custos de implementação maiores e menores índices de sustentabilidade nestes projetos.
[01 1 ] O estado atual da técnica, a partir de 201 1 , revelou um novo conceito de sistema termodinâmico, o chamado sistema termodinâmico híbrido, e este novo conceito de sistema passou a ser a base de sustentação para novos ciclos motores, os motores de ciclos diferenciais e os motores de ciclos binários não diferenciais de forma que estes novos ciclos motores possuem vantagens significativas para a criação de novos ciclos combinados. Podem ser exemplificados ciclos combinados de um motor de ciclo Brayton com um motor de ciclo diferencial, motor de ciclo Brayton com um motor de ciclo binário, motor de ciclo Diesel com um motor de ciclo diferencial, motor de ciclo Diesel com um motor de ciclo binário, motor de ciclo Otto com um motor de ciclo diferencial, motor de ciclo Otto com um motor de ciclo binário e algumas outras variações.
OBJETIVOS DA INVENÇÃO
[012] Os grandes problemas do estado da técnica, especificamente quanto aos ciclos combinados se encontram justamente na segunda unidade que formam os sistemas, este, geralmente é uma máquina de ciclo Rankine, uma máquina antiga, cujos processos termodinâmicos impõe perdas através da necessidade de troca do estado físico do fluido de trabalho, do calor de aquecimento da fase líquida, do calor de transformação, calor latente, das unidades mecânicas, reservatórios, sistemas de válvulas, condensadores, bombas que agregam peso, volume, perdas e custos.
[013] O objetivo da invenção se concentra em eliminar alguns dos problemas existentes, minimizar outros problemas e oferecer novas possibilidades, para alcançar estes objetivos, um novo conceito de motores térmicos passou a ser indispensável e a criação de novos ciclos-motores são necessários de forma que a eficiência dos motores não ficasse mais dependente exclusivamente das temperaturas. O conceito de sistema híbrido e ciclos diferenciais e ciclos binários, característica própria que fundamenta este novo conceito de ciclo combinado, elimina a dependência da eficiência de forma exclusiva à temperatura. A eliminação da necessidade da troca do estado físico dos fluidos de trabalho passa a ser representativo para reduzir volume, peso e custo das máquinas. Portanto o ciclo combinado formado por uma unidade de ciclo Atkinson ou Miller com uma unidade de ciclo binário-isobárico-adiabático constitui uma evolução importante, viável para o futuro dos sistemas formados por ciclos combinados.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[014] Os motores de ciclos combinados são caracterizados por possuírem duas unidades termodinâmicas distintas integradas formando um sistema de forma que a energia descartada pela unidade principal é a fonte de energia da unidade secundária e ambos possuem uma integração do trabalho mecânico final.
[015] O conceito presente considera uma unidade termodinâmica formada por um motor de ciclo Atkinson ou Miller 31 , o qual executa um ciclo Atkinson de seis processos e um motor turbina de ciclo binário-isobárico-adiabático 320, o qual executa um ciclo de três processos isobáricos e quatro processos adiabáticos, e de forma que a energia de entrada, por combustão executa um processo isocórico de aumento de temperatura e compressão na unidade de ciclo Atkinson ou Miller, continua a entrada de energia por meio de um processo isobárico de expansão, posteriormente um processo de expansão adiabático do motor Atkinson ou Miller e na sequência outro processo adiabático atuando sobre um rotor de turbina (modelo Miller), ou isocórico quando sem turbina (modelo Atkinson), posteriormente um processo de transferência de calor isobárico para um trocador de calor o qual transfere energia não utilizada pelo motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller para o processo isobárico de expansão da unidade de ciclo binário, este por sua vez, executa um processo de resfriamento isobárico cedendo para o ambiente a energia que o sistema em conjunto não tenha convertido em trabalho e de forma que ambos os ciclos tenham uma conversão em trabalho final comum. Portanto trata-se de motores de ciclos combinados completamente distintos dos motores e ciclos combinados atuais, os quais são baseados única e exclusivamente nos sistemas aberto ou fechado. Na figura 3 é mostrado o conceito geral do invento e na figura 4 são mostrados os gráficos com a integração de ambos os ciclos termodinâmicos formando o ciclo combinado. Além da combinação do ciclo Atkinson ou Miller e binário, a presente invenção considera ainda o emprego de uma turbina auxiliar 315 para executar trabalho por meio de um processo adiabático com a energia residual e um compressor 314 para pressurização do ar nas câmaras de combustão do motor de combustão interna se o modelo do motor de combustão interna for Miller.
[016] A presente invenção trás evoluções importantes para a conversão de energia térmica em mecânica pelo conceito da combinação de dois ciclos termodinâmicos distintos. A imensa maioria de ciclos combinados tem como máquina secundária um motor turbina a vapor de ciclo Rankine ou Rankine orgânico. A figura 1 mostra que o ciclo Rankine possui perdas próprias do conceito dos processos que formam seu ciclo, não permitindo que uma parcela significativa de energia seja convertida em trabalho. Os ciclos Rankine e Rankine orgânico exigem a troca da fase física do gás de trabalho, isto é, há uma fase do processo em estado líquido exigindo elementos de condensação, evaporação e sistemas de bombas auxiliares, e todos estes elementos e processos impõe perdas e impossibilidade de utilizar as energias destas fases na conversão. Algumas das principais vantagens do invento ciclo combinado Atkinson ou Miller com binário-isobárico-adiabático que podem ser constatadas são a inexistência de elementos de troca de fase física do fluido de trabalho e suas perdas associadas, a inexistência de elementos de condensação e de vaporização, portanto a inexistência também de perdas associadas ao calor latente do fluido de trabalho, a inexistência de circuitos, bombas, elementos de controle destinados aos processos de troca de fase física do fluido e suas perdas associadas e que por consequência, a inexistência do volume, materiais e massa, peso, dos elementos que compõe tais projetos. Portanto, a inovação apresentada pelo ciclo combinado Atkinson ou Miller com binário é expressiva.
[017] Os motores de ciclos combinados baseados na integração de um motor de ciclo Atkinson ou Miller com um motor de ciclo binário poderão ser construídos com materiais e técnicas semelhantes aos motores de ciclos combinados convencionais, como a unidade secundária, de ciclo binário consiste de um motor que trabalha com gás em circuito fechado, considerando o sistema completo, este conceito em circuito fechado de gás de trabalho com relação ao meio externo indica que o sistema deve ser vedado, ou em alguns casos, vazamentos podem ser admitidos, desde que compensados. Materiais adequados para esta tecnologia devem ser observados, são semelhantes, neste aspecto, às tecnologias de projetos de motores de ciclo Brayton, Stirling ou Ericsson, todos de combustão externa. O gás de trabalho depende do projeto, de sua aplicação e dos parâmetros utilizados, a escolha do gás poderá ser diversificada, cada um proporcionará particularidades específicas, como exemplo pode ser sugerido os gases: hélio, hidrogénio, nitrogénio, ar seco, neon, entre outros.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[018] As figuras anexas demonstram as principais características e propriedades do novo conceito de ciclo combinado, mais especificamente a um sistema formado por uma unidade de ciclo Atkinson ou Miller com uma unidade de ciclo binário-isobárico-adiabático, sendo representadas conforme segue abaixo: A figura 1 demonstra em diagrama de blocos, um sistema de ciclo combinado, formado por uma unidade de ciclo Atkinson ou Miller com uma unidade de ciclo Rankine. Sistemas projetados com esta filosofia seriam utilizados para melhorar a eficiência mecânica e energética em sistemas de tração, veículos, como automóveis.
A figura 2 demonstra em diagrama de blocos, um sistema de ciclo combinado idealizado com base no novo conceito de sistema termodinâmico, formado por uma unidade de ciclo Atkinson ou Miller conhecida, com uma unidade de ciclo binário-isobárico-adiabático. Teoricamente, sistemas projetados com esta filosofia para geração de força mecânica terá eficiência superior aos sistemas de ciclo combinado com Rankine ou Rankine orgânico baseado na análise teórica do ciclo da segunda máquina que forma o sistema, entre as perdas que deixam de existir, a inexistência de troca do estado físico do fluido de trabalho é item significativo, o processo de conservação de energia propiciado pelo subsistema de conservação pertencente ao ciclo binário, reforça as possibilidades do incremento da eficiência geral.
A figura 3 apresenta o diagrama de um sistema composto por um motor de ciclo Atkinson ou Miller 31 , com um motor turbina de ciclo binário-isobárico- adiabático, 320 formando o ciclo combinado Atkinson ou Miller e binário.
A figura 4 mostra respectivamente as curvas do gráfico da pressão e deslocamento volumétrico do ciclo Atkinson 41 e as curvas do gráfico da pressão e deslocamento volumétrico do ciclo binário-isobárico-adiabático 46.
A figura 5 mostra como o ciclo Atkinson é definido, na sua forma mais simples indicado por 510, uma forma intermediária indicada por 56 e na sua forma mais evoluída indicada por 51 , este sendo formado por dois processos isocóricos, dois processos isobáricos e dois processos adiabáticos. DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO
[019] O motor de ciclo combinado Atkinson ou Miller e binário-isobárico- adiabático é um sistema composto por um conceito de motor baseado no sistema termodinâmico aberto, um motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller, idealizados respectivamente no século XIX e XX, com um motor baseado no sistema termodinâmico híbrido, o ciclo binário-isobárico- adiabático não diferencial, idealizado no século XXI, de forma que a energia descartada pelo primeiro, o motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller, é a energia que move o segundo, o motor de ciclo binário.
[020] A figura 3 apresenta o sistema que caracteriza um motor de ciclo combinado Atkinson ou Miller e binário-isobárico-adiabático. Este sistema é constituído por uma máquina que opera pelo ciclo Atkinson, integrada, interconectada a outra máquina que opera por um ciclo binário e de forma que seus ciclos termodinâmicos sejam também integrados conforme figura 4. O sistema da figura 3 mostra um motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller 31 , acoplado a um motor turbina de ciclo binário-isobárico-adiabático 320. O motor de ciclo Atkinson ou Miller possui seu coletor de descarga 331 , exaustão dos gases quentes, conectado a um trocador de calor 319, neste trocador há uma linha de circulação do gás de trabalho do ciclo binário que entra pelo ponto (a) sendo aquecido no interior do trocador e sai pelo ponto (b), entrando na válvula proporcional de controle de três vias 326, e esta válvula direciona parte do gás para o rotor de turbina da unidade de conversão de energia 321 e parte do gás para o rotor de turbina da unidade de conservação de energia 322, o rotor de turbina da unidade de conservação 322 conduz o gás de trabalho para a câmara isolada termicamente 323, entrando pelo ponto (c') onde é realizado o processo isobárico de compressão, saindo o gás pelo ponto (d') seguindo para o rotor do compressor da unidade de conservação de energia 324, e este por sua vez conduz o gás com sua energia associada, conservada, novamente para a câmara de expansão isobárica de aquecimento 319. O rotor de turbina da unidade de conversão de energia 321 conduz a sua fração do gás de trabalho vindo da válvula de controle 326 para a câmara de resfriamento 328, esta separada dos demais sistemas de resfriamento e arrefecimento e situada no extremo mais frio do fluxo do ar forçado da ventoinha, isto é, no ponto mais externo do motor em fronteira com o ambiente, e o gás entrando no ponto (c), no interior da câmara 328, onde é realizado o processo isobárico de compressão e resfriamento, saindo o gás pelo ponto (d) seguindo para o rotor do compressor da unidade de conversão de energia 325, e este por sua vez, retornando o gás à entrada da câmara de expansão isobárica e aquecimento 319, completando o ciclo termodinâmico binário do sistema. A energia mecânica convertida pela unidade de ciclo binário no eixo 327, este eixo é acoplado direta ou indiretamente a todos os rotores de compressão e turbina, 314, 315, 321 , 322, 324 e 325, e é acoplada ao eixo mecânico principal 33, da unidade de ciclo Atkinson ou Miller por meio de uma caixa de engrenagens 34 para transmissão da força do eixo da unidade de ciclo binário somando com o eixo 33 do motor principal 31 . Fazendo parte da unidade mecânica do motor de ciclo binário, se encontra ainda um rotor de turbina 315, onde é executado um processo adiabático, por onde passam os gases da exaustão do motor Atkinson ou Miller, logo após sua passagem pelo trocador de calor 319, embora dependendo da concepção do projeto, as posições entre o rotor de turbina 315 e do trocador 319, poderão ser invertidas em relação ao sentido do fluxo do gás de exaustão, considerando o gás passando inicialmente no trocador e posteriormente no rotor 315, o gás saindo do trocador, entra no rotor de turbina 315, este é conectado ao eixo principal do motor de ciclo binário, com a função de acionar o rotor do compressor 314, caso o motor tenha a configuração Miller, e a partir do rotor de turbina 315, o gás segue para uma unidade de controle 312, tipo (EGR), de circulação do gás de exaustão, com a função de direcionar parte dos gases de saída do rotor da turbina 315 às câmaras de combustão do motor de combustão interna via misturador 39, reduzindo as emissões de óxidos nitrosos, NOx, outra parte dos gases, ao sair da unidade 312, segue para o ambiente 316. Fazendo parte também da unidade mecânica do motor de ciclo binário, se encontra um rotor do compressor 314, o qual pressuriza ar do ambiente para as câmaras de combustão do motor de combustão interna se este for da configuração Miller, o ar 317 primeiramente passa pelo filtro 313, entra no rotor do compressor 314, passando por um resfriador 36 e deste para o misturador 39 o qual executa a mistura do ar pressurizado com parte dos gases da combustão, injetando-os para as câmaras de combustão do motor de combustão interna 31 .
[021 ] A figura 3 apresenta também os principais elementos que configuram um motor Atkinson ou Miller, em 318 a entrada de ar de arrefecimento do motor e todos os sistemas que necessitam de resfriamento, o trocador de calor 328 é o elemento mais externo e é a câmara de compressão isobárica da unidade de ciclo binário, é o mais externo porque a eficiência da unidade de ciclo binário aumenta quanto menor for a temperatura do processo isobárico que ocorre no trocador 328, diferente de outras necessidades do motor Atkinson ou Miller. O trocador de calor 36 é usado para resfriamento do ar pressurizado pelo compressor 314. Outro trocador de calor, radiador 35 é o principal elemento de arrefecimento do motor de combustão interna e suas unidades hidráulicas e elétricas. Uma ventoinha 329 é usada para forçar a ventilação e melhorar a troca de calor, arrefecimento. Uma bomba 37, de fluido de arrefecimento, normalmente água, circula o fluido no interior do motor a combustão interna para mantê-lo em condições térmicas seguras, auxiliado por um sensor tipo termostato 38 para o controle da temperatura. A mistura do ar pressurizado com parte do gás da exaustão ocorre no misturador 39 e segue para um distribuidor 32 o qual injeta nas câmaras de combustão do motor de combustão interna. A linha 330 é um tubo de retorno do fluido de arrefecimento do motor. A linha 310 é um duto que conduz parte dos gases da combustão a partir do regulador (EGR) para o misturador 39. Os gases, resíduos da combustão são conduzidos pela linha 31 1 a partir do coletor 331 , passando pelo trocador de calor 319 e seguindo para a entrada do rotor de turbina 315. O eixo de força 33, do motor de combustão interna, é o principal elemento para levar a força mecânica à caixa de transmissão 34.
[022] Na figura 4 são mostrados os gráficos da pressão e deslocamento volumétrico que na união deles formam o ciclo combinado, um processo composto pela combinação de dois ciclos, um Atkinson ou Miller e outro binário-isobárico-adiabático, onde o primeiro ciclo, o ciclo Atkinson ou Miller é formado por seis processos, ou também chamado de transformações termodinâmicas, sendo dois processos ou transformações isocoricas, dois processos isobáricos e dois processos adiabáticos, que ocorrem um a um sequencialmente, porém com a integração com outros elementos mecânicos, os processos podem variar como no caso deste invento. A introdução de um rotor de turbina altera, facultativo, o processo isocórico (5-7), tornando-o, em síntese, adiabático, mostrado no trajeto (5-6) indicado em 44 na figura 4, sendo descritas da seguinte forma, a energia de entrada no sistema pela combustão, 42 e 43, executa um processo de aquecimento e compressão isocórica (2-3) e uma expansão isobárica (3-4), na sequência, a expansão prossegue ocorrendo um processo adiabático (4-5) em seguida ocorre outro processo adiabático (5-
6) caso for utilizado uma turbina 315 da figura 3, ou um processo isocórico (5-
7) caso o sistema não utilizar a turbina, a partir deste ponto ocorre a transferência de calor para o trocador 319 gerando o segmento de compressão isobárico (6-7-1 ), terminando a compressão do ciclo Atkinson com outro processo adiabático (1 -2), finalizando o ciclo Atkinson ou Miller. A energia canalizada para o motor turbina de ciclo binário é definida pelo processo (6-7-1 ) indicado por 45, a energia canalizada para o rotor de turbina 315 é definida pelo processo (5-6) indicado por 44.
[023] O ciclo binário 46 é acoplado, integrado ao ciclo Atkinson ou Miller 41 , de forma que o processo de descarte de energia (6-7-1 ) do ciclo Atkinson ou Miller, é a energia de entrada do ciclo binário, e todos os processos que formam o ciclo binário ocorrem simultaneamente. A energia descartada pelo ciclo Atkinson ou Miller forma o processo isobárico de expansão (a-b), partindo do ponto (b) do ciclo binário ocorrem dois processos, um processo adiabático de expansão (b-c) da unidade de conversão do motor de ciclo binário e um processo adiabático de expansão (b-c') da unidade de conservação do motor de ciclo binário, finalizado os processos de expansão adiabáticos ocorrem dois processos isobáricos de compressão, partindo do ponto (c) do ciclo binário ocorre um processo de compressão isobárico (c-d) da unidade de conversão de energia do motor binário e partindo do ponto (c'), ocorre um processo de compressão isobárico (c'-d') da unidade de conservação de energia, finalizando os processos isobáricos de compressão ocorrem dois processos adiabáticos de compressão, partindo do ponto (d) do ciclo binário, ocorre um processo adiabático de compressão (d-a) da unidade de conversão de energia do motor de ciclo binário e um processo adiabático de compressão (d'-a) da unidade de conservação do motor de ciclo binário finalizando o ciclo binário 46. Portanto, em condições ideais, sem perdas, a energia entra por combustão no ciclo Atkinson ou Miller, indicado por 42 e 43, parte da energia descartada 44, alimenta por um processo adiabático um rotor de turbina 315, parte restante da energia descartada 45 do ciclo Atkinson ou Miller alimenta o ciclo binário 46, a energia descartada do ciclo binário é, em caso ideal sem perdas, a energia total perdida, indicada por 47.
[024] A tabela 1 mostra os processos (2-3, 3-4, 4-5, 5-6, 6-7-1 , 1 -2) que formam o ciclo Atkinson ou Miller quando o mesmo é integrado ao ciclo binário- isobárico-adiabático, mostrados passo a passo.
Tabela 1
Unidade de ciclo
Passo Processo
Atkinson ou Miller
Isocórico de Entrada de energia
1 2-3 aquecimento e
compressão por combustão Isobárico de Entrada de energia
2 3-4 aquecimento e
expansão por combustão
Adiabático de
3 4-5
expansão
Acionamento da
Adiabático de
4 5-6 turbina 315
expansão ou isocórico
(se adiabático)
Isobárico de
Energia transferida
5 6-7-1 resfriamento e
para o ciclo binário compressão
Adiabático de
6 1 -2
compressão
[025] A tabela 2 mostra os sete processos (a-b, b-c, b-c', c-d, c'-d', d-a, d'-a) que formam o ciclo binário-isobárico-adiabático não diferencial, mostrados passo a passo, com três processos isobáricos e quatro processos adiabáticos.
Tabela 2
Subsistema de Subsistema de
Passo Processo
conversão conservação
Entrada da energia
Isobárico de Isobárico de
1 a-b provinda do ciclo expansão expansão
Atkinson ou Miller
Adiabático de Adiabático de
2 b-c / b-c'
expansão expansão
Isobárico de Isobárico de c-d descarte
3 c-d / c'-d'
compressão compressão c'-d' conservada
Adiabático de Adiabático de
4 d-a / d'-a
compressão compressão A figura 5 mostra o gráfico da pressão e volume do ciclo Atkinson ou Miller ideal, o ciclo Atkinson na sua forma simplificada é mostrado por 51 0, em 56 é mostrado o ciclo Atkinson com o acréscimo de um processo isocórico (4- 5) e em 51 é mostrado o ciclo Atkinson atual, este é um ciclo formado por um processo isocórico de aquecimento pela combustão (2-3), um processo de aquecimento e expansão isobárico (3-4), um processo adiabático de expansão (4-5), um processo isocórico de resfriamento (5-6), um processo de resfriamento e compressão isobárico (6-1 ) e um processo de compressão adiabático (1 -2). Ao implantar mudanças mecânicas no motor, o acréscimo de uma turbina 31 5 e um trocador de calor 31 9, ocorre também uma alteração no ciclo termodinâmico, o processo (5-6) deixa de ser isocórico, pois há uma turbina para movimentar que em conjunto com o trocador de calor 31 9 e um sistema de controle, produzirá mudanças nesta região do ciclo termodinâmico. O presente documento propõe uma aproximação considerando os itens essenciais mecânicos e de processos que caracterizam a ideia.
[026] O ciclo combinado Atkinson ou Miller com binário-isobárico-adiabático é a junção de um ciclo chamado Atkinson ou Miller, cujo ciclo é formado por processos que se realizam um a um sequencialmente, com um ciclo binário- isobárico-adiabático de sete processos os quais se realizam todos simultaneamente e este sistema possui a entrada de energia pela combustão no ciclo Atkinson ou Miller por um processo isocórico (2-3) e um processo isobárico (3-4), conforme figura 4, indicado em 41 , representado pela expressão (a).
[027] Na equação (a), (Q;) representa a energia total de entrada no sistema, em "Joule", (n) representa o número de mol pertencendo à unidade ciclo Atkinson ou Miller, {R) representa a constante universal dos gases perfeitos, { T∑, T3, T4 ) representam as temperaturas do gás no ciclo termodinâmico nos pontos (2), (3) e (4) respectivamente em "Kelvin", figura 4, indicado por 42 e 43, e (γ) representa o coeficiente de expansão adiabática.
[028] O descarte da energia não convertida em trabalho pela máquina principal, o ciclo Atkinson ou Miller, é a energia de entrada da máquina secundária, de ciclo binário somada à energia de alimentação da turbina 315, e a expressão da energia descartada, fornecida às unidades posteriores pelo motor de combustão interna é representada pela expressão (b), considerando o processo (5-6) adiabático.
Figure imgf000018_0001
[029] A energia de entrada da máquina secundária, de ciclo binário é representado pela expressão (c), e ( Tb = T6 e Ta = TV).
Qw = ( b - a = ¾ (r6 - (C)
[030] A energia de entrada da turbina 315, ( Qf) é um processo adiabático e é representado pela expressão (d).
Figure imgf000018_0002
[031 ] O descarte da energia não convertida em trabalho pela máquina secundária, de ciclo binário, é representada pela expressão (e). Esta, no conceito ideal, é o total de energia descartada ao meio, a qual não realiza trabalho útil.
Figure imgf000018_0003
[032] O trabalho útil total do sistema ciclo combinado, considerando um modelo ideal sem perdas, é a diferença entre a entrada e a saída da energia e é representado pela expressão (f) abaixo.
Figure imgf000019_0001
[033] A demonstração final teórica da eficiência do ciclo combinado Atkinson ou Miller e binário-isobárico-adiabático é dada pela expressão (g), caracterizando que os ciclos combinados de uma máquina fundamentada no sistema aberto ou fechado com uma máquina fundamentada no sistema híbrido possuem como parâmetro da eficiência, também o número de moles ou massa, característica herdada da máquina fundamentada no sistema híbrido, e portanto, não possuem suas eficiências dependentes exclusivamente das temperaturas. n = 1 - ^ . (g) n [(Γ3-Γ2)+7.(Γ4-Γ3)] a /
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES
[034] Os motores de ciclos combinados pela integração de uma unidade de ciclo Atkinson ou Miller com um motor fundamentado no sistema híbrido, por exemplo um motor turbina de ciclo binário-isobárico-adiabático, possui algumas aplicações importantes, a mais óbvia é a sua aplicação em veículos de transportes que utilizam o ciclo Atkinson ou Miller, e normalmente gasolina ou álcool como combustível. A tecnologia de motores fundamentados no sistema híbrido trás inúmeras propriedades que são especialmente interessantes a estes projetos, a flexibilidade quando às temperaturas de operação, a inexistência de uma série de elementos que são obrigatórios nos motores fundamentados nos sistemas aberto e fechado, propiciando volume e peso reduzidos, e a controlabilidade, isto é, a capacidade de operar em uma larga faixa de rotação e torque. Portanto a tecnologia de ciclo combinado Atkinson ou Miller com binário se aplica a veículos, especialmente automóveis.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1 ) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", caracterizado por ser constituído pela integração de duas máquinas térmicas, dois ciclos termodinâmicos, formando um sistema combinado, sendo um deles uma máquina que opera pelo ciclo Atkinson ou Miller (31 ), integrada, interconectada a outra máquina que opera por um ciclo binário (320), e de forma que seus ciclos termodinâmicos sejam também integrados (41 ) e (46), um motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller (31 ), acoplado a um motor turbina de ciclo binário-isobárico-adiabático (320), o motor de ciclo Atkinson ou Miller possui um coletor de descarga (331 ) conectado a um trocador de calor (319), o trocador (319) possui uma linha de circulação do gás de trabalho do ciclo binário que entra em uma válvula proporcional de controle de três vias (326), e esta válvula direciona parte do gás para o rotor de turbina da unidade de conversão de energia (321 ) e parte do gás para o rotor de turbina da unidade de conservação de energia (322), o rotor de turbina da unidade de conservação (322) conduz o gás de trabalho para a câmara isolada termicamente (323), onde é realizado o processo isobárico de compressão, seguindo para o rotor do compressor da unidade de conservação de energia (324), conduzindo o gás com sua energia associada, conservada, para a câmara de expansão isobárica de aquecimento (319), o rotor de turbina da unidade de conversão de energia (321 ) conduz a sua fração do gás de trabalho para a câmara de resfriamento (328), esta separada dos demais sistemas de resfriamento e arrefecimento e situada no extremo mais frio do fluxo do ar forçado da ventoinha, e o gás entrando no ponto (c) no interior da câmara (328), onde é realizado o processo isobárico de compressão e resfriamento, seguindo para o rotor do compressor da unidade de conversão de energia (325), e este, retornando o gás à entrada da câmara de expansão isobárica e de aquecimento (319), completando o ciclo termodinâmico binário- isobárico-adiabático do sistema, a força mecânica do eixo (327), do motor turbina de ciclo binário, é acoplada ao eixo mecânico principal (33), da unidade de ciclo Atkinson ou Miller por meio de uma caixa de engrenagens de transmissão (34), do motor principal (31 ), um rotor de turbina (315) é conectado ao eixo principal do motor de ciclo binário, com a função de acionar o rotor do compressor (314), usado quando o modelo de motor de combustão interna for o Miller, e a partir do rotor de turbina (315), o gás segue para uma unidade de controle (312), tipo (EGR), de circulação do gás de exaustão, com a função de direcionar parte dos gases de saída do rotor da turbina (315) às câmaras de combustão do motor Atkinson ou Miller via misturador (39), um rotor de compressor (314) é conectado também ao eixo principal do motor de ciclo binário, o qual pressuriza ar do ambiente aspirado via filtro (313), e pressurizando às câmaras de combustão do motor Atkinson ou Miller (31 ), via resfriador (36) e misturador (39), injetando-os juntamente à parcela do gás da combustão vindo do elemento de controle (EGR) (312), para as câmaras de combustão do motor de combustão interna (31 ), através do distribuidor (32).
2) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por ser constituído pela integração de duas máquinas térmicas, dois ciclos termodinâmicos, formando um sistema combinado, sendo um deles uma máquina que opera pelo ciclo Atkinson ou Miller (31 ), integrada, interconectada a outra máquina que opera por um ciclo binário (320), e de forma que seus ciclos termodinâmicos sejam também integrados (41 ) e (46).
3) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por ser constituído por um motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller (31 ), acoplado a um motor turbina de ciclo binário-isobárico- adiabático (320).
4) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por ser constituído por um motor de ciclo Atkinson ou Miller com um coletor de descarga (331 ) conectado a um trocador de calor (319), e o trocador (319) possui uma linha de circulação do gás de trabalho do ciclo binário.
5) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por ser constituído por uma válvula proporcional de controle de três vias (326), conectada ao trocador de calor (319), e esta válvula direciona parte do gás vindo do trocador (319) para o rotor de turbina da unidade de conversão de energia (321 ) e parte do gás para o rotor de turbina da unidade de conservação de energia (322).
6) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 e 5, caracterizado por ser constituído por um rotor de turbina da unidade de conservação (322) o qual conduz o gás de trabalho para a câmara isolada termicamente (323), onde é realizado o processo isobárico de compressão.
7) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 , 4, 5, 6, caracterizado por ser constituído por um rotor do compressor da unidade de conservação de energia (324) ligado à saída da câmara isolada (323), com a função de conduzir o gás com sua energia associada, conservada, para a câmara de expansão isobárica de aquecimento (319).
8) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 e 5, caracterizado por ser constituído por um rotor de turbina da unidade de conversão de energia (321 ) com a função de conduzir a sua fração do gás de trabalho para a câmara de resfriamento (328), esta separada dos demais sistemas de resfriamento e arrefecimento e situada no extremo mais frio do fluxo do ar forçado da ventoinha, e o gás entrando no ponto (c) no interior da câmara (328), onde é realizado o processo isobárico de compressão e resfriamento.
9) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 , 4, 5 e 7, caracterizado por ser constituído por um rotor do compressor da unidade de conversão de energia (325), e este com a função de conduzir o gás à entrada da câmara de expansão isobárica e aquecimento (319), completando o ciclo termodinâmico binário-isobárico-adiabático do sistema.
10) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, caracterizado por ser constituído por um eixo de força mecânica (327), conectado direta ou indiretamente a todos os rotores de compressão e de turbina, (314), (315), (321 ), (322), (324) e (325), e este eixo é acoplado ao eixo mecânico principal (33), do motor principal (31 ), da unidade de ciclo Atkinson ou Miller por meio de uma caixa de engrenagens de transmissão (34).
1 1 ) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 e 10, caracterizado por ser constituído por um rotor de turbina (315) conectado ao eixo principal do motor de ciclo binário, com a função de acionar o rotor do compressor (314).
12) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 , 10 e 1 1 , caracterizado por ser constituído por uma unidade de controle (312), tipo (EGR), de circulação do gás de exaustão, com a função de direcionar parte dos gases de saída do rotor da turbina (315) às câmaras de combustão do motor de combustão interna de ciclo Atkinson ou Miller via misturador (39).
13) "MOTOR DE CICLO COMBINADO ATKINSON OU MILLER E BINÁRIO- ISOBÁRICO-ADIABÁTICO", de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 10, 1 1 e 12, caracterizado por ser constituído por um rotor de compressor (314) conectado ao eixo principal do motor de ciclo binário, com a função de pressurizar ar do ambiente aspirado via filtro (313), e pressurizando às câmaras de combustão do motor de combustão interna (31 ), via resfriador (36) e misturador (39), injetando-os juntamente à parcela do gás da combustão vindo do elemento de controle (EGR) (312), para as câmaras de combustão do motor de combustão interna (31 ), através do distribuidor (32).
14) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", caracterizado por um processo composto pela combinação de dois ciclos, um Atkinson ou Miller e outro binário-isobárico- adiabático de pressão e deslocamento volumétrico que na união deles formam o ciclo combinado, onde o primeiro ciclo, o ciclo Atkinson ou Miller, com a integração com outros elementos mecânicos, os processos podem variar como no caso deste invento, a introdução de um rotor de turbina altera o processo isocórico, tornando-o, em síntese, adiabático de expansão (5-6), sendo descritas da seguinte forma, a energia de entrada no sistema pela combustão (42) e (43), executa um processo de aquecimento e compressão isocórica (2- 3), na sequência, continua o aquecimento em um processo isobárico de expansão (3-4), a expansão prossegue ocorrendo um processo adiabático (4- 5), a partir deste ponto ocorre a transferência de energia para um rotor de turbina (315) por meio de um processo adiabático de expansão (5-6), na sequência ocorre um processo de resfriamento e compressão isobárico (6-7-1 ) transferindo calor para o trocador (319), terminando a compressão com outro processo adiabático (1 -2) finalizando o ciclo Atkinson ou Miller, a energia canalizada para o motor turbina de ciclo binário é definida pelo processo (6-7-1 ) indicado por (45), a energia canalizada para o rotor de turbina (315) é definida pelo processo (5-6) indicado por (44), o ciclo binário (46) é acoplado, integrado ao ciclo Atkinson ou Miller (41 ), de forma que o processo de descarte de energia (6-7-1 ) do ciclo Atkinson ou Miller, é a energia de entrada do ciclo binário, e este forma o processo isobárico de expansão (a-b), e todos os processos que formam o ciclo binário ocorrem simultaneamente, partindo do ponto (b) do ciclo binário ocorrem dois processos, um processo adiabático de expansão (b-c) da unidade de conversão do motor de ciclo binário e um processo adiabático de expansão (b-c') da unidade de conservação do motor de ciclo binário, finalizado os processos de expansão adiabáticos ocorrem dois processos isobáricos de compressão, partindo do ponto (c) do ciclo binário ocorre um processo de compressão isobárico (c-d) da unidade de conversão de energia do motor binário e partindo do ponto (c') ocorre um processo de compressão isobárico (c'-d') da unidade de conservação de energia, finalizando os processos isobáricos de compressão ocorrem dois processos adiabáticos de compressão, partindo do ponto (d) do ciclo binário ocorre um processo adiabático de compressão (d-a) da unidade de conversão de energia do motor de ciclo binário e um processo adiabático de compressão (d'-a) da unidade de conservação do motor de ciclo binário, finalizando o ciclo binário (46), portanto, em condições ideais, sem perdas, a energia (42) e (43) entra por combustão no ciclo Atkinson ou Miller (41 ), parte da energia descartada, (44), alimenta por um processo adiabático um rotor de turbina, (315), outra parte da energia descartada (45) do ciclo Atkinson ou Miller, alimenta o ciclo binário, e a energia descartada do ciclo binário é, em caso ideal sem perdas, a energia total perdida, indicada por (47).
15) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um processo composto pela combinação de dois ciclos, um Atkinson ou Miller e outro binário-isobárico-adiabático e com a união deles formam o ciclo combinado, onde o primeiro ciclo, o ciclo Atkinson ou Miller, com a integração de elementos mecânicos, rotores de turbinas e trocadores de calor, os processos se modificam de forma que o processo isocórico ganha características adiabáticas (5-6).
16) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um processo onde a energia de entrada no sistema pela combustão (42) e (43), executa um processo de aquecimento e compressão isocórica (2-3) e um processo de aquecimento e expansão isobárica (3-4).
17) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um processo onde após o aquecimento e compressão isocórico (2-3) e aquecimento e expansão isobárico (3-4) ocorre uma expansão adiabática (4-5).
18) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações, 14 e 17, caracterizado por um processo onde após a expansão adiabática (4-5) ocorre outra expansão adiabática (5-6) de acionamento do rotor de turbina (315).
19) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 15, 17 e 18, caracterizado por um processo onde após a expansão adiabática (5-6) de acionamento do rotor de turbina (315) ocorre a transferência de calor para o trocador (319) por meio de um processo isobárico de compressão (6-7-1 ).
20) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, e 19, caracterizado por um processo onde após o processo de compressão isocórico (6-7-1 ) de transferência de calor pelo trocador (319) ocorre outro processo adiabático, porém de compressão (1 -2) finalizando o ciclo Atkinson ou Miller.
21 ) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 19 e 20, caracterizado por um processo onde a energia canalizada para o motor turbina de ciclo binário é definida pelo processo isobárico de compressão (6-7- 1 ) do ciclo Atkinson ou Miller indicado por (45) do gráfico (41 ).
22) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 15, 18 e 19, caracterizado por um processo onde a energia canalizada para o rotor de turbina (315) é definida pelo processo adiabático (5-6) indicado por (44).
23) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 19, 20, 21 , caracterizado por um processo tal que o ciclo binário (46) é acoplado, integrado ao ciclo Atkinson ou Miller (41 ), de forma que o processo de descarte de energia (6-7-1 ) do ciclo Atkinson ou Miller, é a energia de entrada do ciclo binário (46), e forma o processo isobárico de expansão (a-b), e todos os processos que formam o ciclo binário ocorrem simultaneamente.
24) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14 e 23, caracterizado por um processo onde após o processo de expansão isobárica (a-b), partindo do ponto (b) do ciclo binário, ocorrem dois processos, um processo adiabático de expansão (b-c) da unidade de conversão de energia do motor de ciclo binário e um processo adiabático de expansão (b-c') da unidade de conservação do motor de ciclo binário, finalizado os processos de expansão adiabáticos do ciclo binário.
25) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 23 e 24, caracterizado por um processo onde após os processos (b-c) e (b-c') ocorrem dois processos isobáricos de compressão, partindo do ponto (c) do ciclo binário ocorre um processo de compressão isobárico (c-d) da unidade de conversão de energia do motor binário e partindo do ponto (c') ocorre um processo de compressão isobárico (c'-d') da unidade de conservação de energia, finalizando os processos isobáricos de compressão.
26) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 23 e 25, caracterizado por um processo onde após os processos (c-d) e (c'-d') ocorrem dois processos adiabáticos de compressão, partindo do ponto (d) do ciclo binário ocorre um processo adiabático de compressão (d-a) da unidade de conversão de energia do motor de ciclo binário e um processo adiabático de compressão (d'-a) da unidade de conservação do motor de ciclo binário, finalizando o ciclo binário (46).
27) "PROCESSO DE CONTROLE PARA O CICLO TERMODINÂMICO DO MOTOR DE CICLO COMBINADO", de acordo com as reivindicações 14, 18, 19, 21 , 22, 23 e 26, caracterizado por um processo que em condições ideais, sem perdas, a energia (42) e (43) entra por combustão no ciclo Atkinson ou Miller (41 ), parte da energia descartada (44), alimenta por um processo adiabático um rotor de turbina, (315), outra parte da energia (45), descartada do ciclo Atkinson ou Miller (41 ), alimenta o ciclo binário, e a energia descartada do ciclo binário é, em caso ideal sem perdas, a energia total perdida, indicada por (47) do gráfico (46) do ciclo binário.
PCT/BR2018/050130 2017-04-26 2018-04-25 Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado WO2018195633A1 (pt)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102017008582-1A BR102017008582A2 (pt) 2017-04-26 2017-04-26 motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico- adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
BRBR102017008582-1 2017-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018195633A1 true WO2018195633A1 (pt) 2018-11-01

Family

ID=63917977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BR2018/050130 WO2018195633A1 (pt) 2017-04-26 2018-04-25 Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado

Country Status (2)

Country Link
BR (1) BR102017008582A2 (pt)
WO (1) WO2018195633A1 (pt)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026215A1 (pt) * 2018-08-03 2020-02-06 Saulo Finco Motor de combustão interna integrado formado por uma unidade principal de ciclo otto e uma unidade secundária a pistões e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07305606A (ja) * 1994-05-10 1995-11-21 Osaka Gas Co Ltd 排熱回収システム
US20070214786A1 (en) * 2006-03-20 2007-09-20 Stephan Arndt Internal combustion engine and method of operating the engine
EP1903197A2 (en) * 2006-07-27 2008-03-26 Iveco S.p.A. Engine with energy recovery and catalytic exhaust gas treatment process
DE102007052118A1 (de) * 2007-10-30 2009-05-07 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Steuerung der Leistungsübertragung in einem Antriebsstrang mit einem Turbocompoundsystem und Antriebsstrang
CN103557068A (zh) * 2013-10-24 2014-02-05 朱譞晟 超高增压的涡轮增压米勒循环发动机
KR20140058886A (ko) * 2012-11-07 2014-05-15 현대자동차주식회사 차량의 폐열 회수 시스템을 이용한 터보장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07305606A (ja) * 1994-05-10 1995-11-21 Osaka Gas Co Ltd 排熱回収システム
US20070214786A1 (en) * 2006-03-20 2007-09-20 Stephan Arndt Internal combustion engine and method of operating the engine
EP1903197A2 (en) * 2006-07-27 2008-03-26 Iveco S.p.A. Engine with energy recovery and catalytic exhaust gas treatment process
DE102007052118A1 (de) * 2007-10-30 2009-05-07 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Steuerung der Leistungsübertragung in einem Antriebsstrang mit einem Turbocompoundsystem und Antriebsstrang
KR20140058886A (ko) * 2012-11-07 2014-05-15 현대자동차주식회사 차량의 폐열 회수 시스템을 이용한 터보장치
CN103557068A (zh) * 2013-10-24 2014-02-05 朱譞晟 超高增压的涡轮增压米勒循环发动机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020026215A1 (pt) * 2018-08-03 2020-02-06 Saulo Finco Motor de combustão interna integrado formado por uma unidade principal de ciclo otto e uma unidade secundária a pistões e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor

Also Published As

Publication number Publication date
BR102017008582A2 (pt) 2018-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8707701B2 (en) Ultra-high-efficiency engines and corresponding thermodynamic system
WO2022166384A1 (zh) 基于二氧化碳气液相变的热能转化机械能储能装置
BR112016019829B1 (pt) Método para gerar energia em um sistema que inclui um ciclo de fluido supercrítico e sistema configurado para gerar energia
Wojewoda et al. Numerical model and investigations of the externally heated valve Joule engine
WO2018195633A1 (pt) Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195634A1 (pt) Motor de ciclo combinado atkinson ou miller e binário-isotérmico- adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195631A1 (pt) Motor de ciclo combinado otto e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195630A1 (pt) Motor de ciclo combinado diesel e binário-isotérmico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195632A1 (pt) Motor de ciclo combinado otto e binário-isotérmico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195629A1 (pt) Motor de ciclo combinado diesel e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195636A1 (pt) Motor de ciclo combinado diesel e diferencial-isobárico-isocórico regenerativo e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195635A1 (pt) Motor de ciclo combinado diesel e diferencial-isotérmico-isocórico regenerativo e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor de ciclo combinado
WO2018195628A1 (pt) Motor turbina de ciclo combinado brayton e binário-isotérmico- adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina de ciclo combinado
CN210105937U (zh) 一种lng动力船冷热电联装置
WO2018195627A1 (pt) Motor turbina de ciclo combinado brayton e binário-isobárico-adiabático e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina de ciclo combinado
WO2018195619A1 (pt) Motor térmico de ciclo diferencial composto por quatro processos isobáricos, quatro processos politrópicos com regenerador e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor térmico
WO2018035588A1 (pt) Motor térmico de ciclo diferencial composto por quatro processos isotérmicos, quatro processos isocóricos com regenerador ativo e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor trémico
WO2020024034A1 (pt) Motor de combustão interna integrado formado por uma unidade principal de ciclo diesel e uma unidade secundária a pistões e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor
WO2020026215A1 (pt) Motor de combustão interna integrado formado por uma unidade principal de ciclo otto e uma unidade secundária a pistões e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor
BR102018068525A2 (pt) Motor turbina de ciclo brayton integrado de circuito fechado regenerativo para geração a partir de fonte heliotérmica ou termonuclear e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor
WO2018195622A1 (pt) Motor turbina de ciclo binário composto por três processos isotérmicos, quatro processos adiabáticos e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina
BR102018015325A2 (pt) motor de combustão interna integrado formado por uma unidade principal a turbina e uma unidade secundária a pistões e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor.
WO2018195626A1 (pt) Motor turbina de ciclo binário composto por três processos politrópicos, quatro processos adiabáticos e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor turbina
BR102018016747A2 (pt) Transformador de potencial térmico
WO2018195618A1 (pt) Motor térmico de ciclo diferencial composto por quatro processos isobáricos, quatro processos isotérmicos e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor térmico

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18790265

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18790265

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1