Le moteur avec la transmission exterieure de la chaleur

L'invention se rapporte aux industries mecaniques, en particulier vers les moteurs avec la transmission exterieure de la chaleur. Est destine pour l'utilisation a titre du groupe - moteur.

L'invention peut etre utilisee dans l'industrie automobile, ainsi qu'a titre des installations motrices du transport maritime et fluvial. En outre on peut utiliser le moteur a titre du mandat d'amener des generateurs electriques.

Au developpement moderne de la technique vaut la peine vivement la question sur la necessite de la creation des installations energetiques, a qui on peut utiliser les sources diverses de l'energie thermique ne polluant pas l'environnement et ayant le niveau bas du bruit et les vibrations. Vers des tels groupes - moteurs perspectifs on peut porter le moteur propose.

Le schema simplifie du moteur est presente a fig. 1. Dans le moteur les tacts de la compression et l'elargissement sont realises dans de differents cylindres, en consequence compresseur 1 et expansseur 2. Les cylindres 1 et 2 sont lies par compresseur 3 et expansseur 4 grandes routes. A compresseur les grandes routes 3 il y a un refrigerant 5, mais a expansseur les grandes routes 4 il y a un rechauffeur 6. Compresseur la grande route 3 est connectee vers compresseur au cylindre 1 dans la soupape d'echappement 7, mais vers expansseur au cylindre 2 dans la soupape d'admission 8. Expansseur la grande route 4 est connectee vers expansseur au cylindre 2 dans la soupape d'echappement 9, mais vers compresseur au cylindre 1 dans la soupape d'admission 10. Les pistons de 11 et 12 cylindres 1 et 2 sont lies a l'arbre du moteur 13 dans le mecanisme de la transformation du mouvement 14.

Fig. 1. Le schema du travail DVPT

D'une maniere positive le moteur contient quatre expansseur et quatre expansseur du cylindre. Les cylindres sont alternativement disposes et parallelement, autour de l'axe de l'arbre ouvrier du moteur. Le mecanisme de la transformation du mouvement alternatif est accompli en maniere de la rondelle oblique, comme le mandat d'amener de l'aksial'no-pompe a piston. La combustion du combustible se passe a la chaleur de change a la chambre. La transmission de la chaleur vers le corps ouvrier est realisee par la chaleur de change les tubes. A la compression du corps ouvrier on realise la derivation de la chaleur par la chaleur de change les tubes et le refroidissement du corps ouvrier dans le refrigerant (radiateur). La quantite de corps ouvrier (il peut etre l'air), le prisonnier dans le volume ouvrier du moteur, est constante inamovible. Le corps ouvrier se trouve sous une grande pression, de l'ordre de 40-200 atm.

L'apparence du moteur :

Le moteur a environ les memes montants et la masse, comme le moteur ordinaire de benzine.

Vers les particularites du moteur propose il faut porter :

Un haut rendement. La possibilite de la reception haut rendementnt, et par consequent, et de grandes qualites economiques est une importante particularite du moteur. Cela est lie a l'utilisation complete de la difference de la temperature et la pression dans le cycle. Cependant pour la realisation de ces possibilites il est necessaire de surmonter les difficultes considerables constructives technologiques, et les difficultes liees a la selection des matieres pour la fabrication des details du moteur.

Les sources diverses thermiques. La transmission exterieure de la chaleur utilisees dans le moteur, permet d'appliquer les sources diverses thermiques sans quelques changements importants de la structure du moteur. Pratiquement tous les mineraux du combustible de ferme jusqu'a gazeux peuvent etre directement utilises dans le moteur. Pour cela le moteur equiperont de la chambre de combustion avec chaleur de change par l'echangeur pour le chauffage de la charge aerienne par la chaleur des gaz recuperant.
Dans les villes avec une haute intensite du mouvement pour l'application sur les vehicules les grandes perspectives sont par le moteur avec l'accumulateur thermique.
L'avantage du moteur consiste aussi en ce qu'il peut travailler non seulement sur divers combustiblent, mais donne la possibilite d'appliquer les aspects divers des sources de la chaleur. Cela signifie que le travail du moteur ne depend pas de la presence de l'atmosphere. Il peut egalement bien travailler dans l'espace ferme, sur les sous-marins, ainsi que sur les compagnons.

L'influence sur l'environnement (la toxicite, le bruit, les vibrations). Il est evident qu'on peut parler de la toxicite du moteur (au sens ordinaire de cette notion) seulement a l'utilisation de la chaleur de la combustion du combustible.
Les sources de la mise en relief des substances toxiques sont les produits de la combustion du combustible et sa vapeur du systeme de l'alimentation. Le moteur travaille selon le cycle ferme, c'est pourquoi dans son carter il n'y a pas de produits de la combustion et en consequence de cela du carter ne sortent pas les substances toxiques.
La vapeur du combustible a l'atmosphere dans le moteur est beaucoup plus petite, que pres des moteurs a combustion interne de carburateur, puisque le systeme combustible du type ferme. La pratiquement seule source des substances toxiques - les produits de la combustion sortant a l'atmosphere de la chambre de combustion.
Par les substances principales toxiques se trouvant dans les produits de la combustion d'un tel combustible, sont l'oxyde du carbone CO, ne brulant pas carbone l'hydrogene C_xN_y, les oxydes de l'azote NO_x, les aldehydes, la suie, les oxydes du soufre (a l'utilisation de sulfureux combustiblent), la liaison du plomb (pour l'alcool benzine).
Nous estimerons la toxicite du moteur selon la mise en relief de l'oxyde du carbone, carbone l'hydrogene, les oxydes de l'azote, ainsi que selon fumee. Pour ceux-ci de la la mise en relief se trouvent ou on introduit les restrictions legislatives. Les produits toxiques de la combustion incomplete (CO et C_xN_y) sont la consequence du manque de l'oxygene a la combustion (a de petits coefficients totaux ou locaux du superflu de l'air).
La suie dans les gaz recuperant apparait dans les cas ou il y a une decomposition thermique carbone l'hydrogene du combustible le (cracking) aux temperatures elevees et le manque de l'oxygene. Les chambres de combustion du moteur sont semblables aux chambres de combustion gazturbine et les moteurs a vapeur. Le proces de la combustion a eux est stationnaire. Dans telles conditions on peut qualite melange. L'air entrant a la chambre de combustion, est rechauffe dans le rechauffeur special par . Il est evident que la mise en relief des substances toxiques avec les gaz recuperant dans le moteur depend du coefficient du superflu de l'air a la combustion et la temperature de l'air sur l'entree a la chambre de combustion.
Avec l'augmentation du coefficient du superflu de l'air a la combustion diminue la concentration CO, C_xN_y et NO_x. La consideration de la masse des composants toxiques releves a la combustion de l'unite de quantite du combustible, amene a la meme conclusion. Il est necessaire de remarquer de tres petites concentrations CO, C_xN_y. La concentration NO_x Diminue avec la croissance du coefficient du superflu de l'air a cause de plus d'influence essentielle de la reduction de la temperature en comparaison de l'influence de l'augmentation de la quantite d'oxygene libre dans les produits de la combustion. Puisque a l'augmentation du coefficient du superflu de l'air du rendement du moteur tombe un peu, la signification rationnelle du coefficient du superflu de l'air a la combustion fait environ 1,5-1,8.
Avec l'augmentation de temperature de l'air entrant a la chambre de combustion, au coefficient constant du superflu de l'air le contenu des produits de la combustion incomplete (CO et C_xN_y) diminue, mais la concentration NO_x Augmente. Le rendement du moteur s'accroit aussi avec l'augmentation de la temperature de l'air de l'entree a la chambre de combustion. La reduction de la concentration CO et C_xN_y explique par l'amelioration des conditions de la combustion de le plus d'air chaud. L'augmentation de la concentration NO_x provoque par l'augmentation de la temperature maxima de la combustion au coefficient invariable du superflu de l'air. La temperature de l'air sur l'entree a la chambre de combustion au moteur atteint 600-800 ° N.
Il est necessaire de remarquer que les gaz recuperant du moteur n'ont pas l'odeur et ne contiennent pas pratiquement la suie.
Les matieres mentionnees ci-dessus montrent que les oxydes de l'azote donnent la plus grande influence sur la toxicite des gaz recuperant du moteur. Leur mise en relief peut etre diminuee par l'influence sur les conditions de la combustion du combustible dans la chambre (la reduction de la temperature maxima et la concentration de l'oxygene). Pour la baisse de la temperature dans la zone de la combustion choisissent les parametres correspondants de la chambre de combustion ou appliquent la recirculation des gaz recuperant (comme dans les moteurs a combustion interne).
L'augmentation de la quantite mise en marche des gaz recuperant plus de 33 % de la quantite d'air entrant frais inutilement, puisque de plus augmente beaucoup la concentration CO, mais la concentration NO_x Diminue moins beaucoup.
Pour l'estimation du niveau de la toxicite du moteur dans le tableau sont amenes specifique de la mise en relief des substances toxiques dans ce moteur, dans le moteur Diesel, la turbine a gaz et le moteur de carburateur.

Du tableau amene il faut que meme sans acceptation des mesures speciales la toxicite des gaz recuperant du moteur beaucoup plus bas toxicite des machines thermiques des autres types.

Le niveau bas du bruit et la vibration. Les sources principales du bruit dans les moteurs a combustion interne sont le turbocompresseur, le proces de la combustion, les proces de l'admission et l'emission, le mecanisme gaz la distribution et les mecanismes auxiliaires (a cause de la presence des jeux dans les engrenages dentes, les jeux periodiquement bloques dans les liaisons mobiles etc.). On peut accepter la generation du bruit par les mecanismes auxiliaires dans les moteurs interieur, et la combustion exterieure identique, d'autres sources du bruit dans le moteur manquent, c'est pourquoi le niveau du bruit produit par le moteur travaillant, il est beaucoup plus petit, que pres du moteur a combustion interne. La combustion exterieure dans le moteur se passe sans arret et n'a pas le caractere violent, grace a quoi a la combustion et l'emission le bruit n'est presque pas genere.
En outre la pression dans les cylindres du moteur change harmonieusement, pratiquement d'apres la loi sinusoidale. Le niveau du bruit de ce moteur en moyenne sur 20-30 dB est plus bas, que le moteur Diesel de la meme capacite.

La depense de l'huile de graissage. Dans les moteurs a combustion interne l'atteinte de l'huile au cylindre, d'une part, conduit a la brulure de l'huile, mais avec l'autre, vers son vieillissement en consequence du contact avec les gaz chauds et les details du moteur.
Dans le moteur propose l'huile ne peut pas se trouver pratiquement aux cavites ouvrieres et, en outre ne touche nulle part ni les gaz chauds, ni avec les details chauffes, c'est pourquoi ne se passe pas la brulure, goudron les huiles. En consequence de cela dans le moteur se detache la necessite du supplement periodique de l'huile. En principe le moteur peut etudier au cours de toute la motoressource avec l'huile primordialement inseree (s'il ne change pas avec le temps les qualites sous l'effet de l'environnement), qui est nettoyee seulement des particules abrasives. Pour les moteurs de la capacite grande et moyenne cela est l'avantage le plus important economique (le cout de l'huile de graissage a 10 fois plus haut cout du combustible). Pour les moteurs de la capacite basse cela diminue beaucoup le coefficient d'engagement du personnel du service.
L'atteinte de l'huile aux cavites ouvrieres du moteur le phenomene extremement indesirable et extraordinairement nuisible, puisque changent les proprietes du corps ouvrier et, comme la consequence, le rendement effectif du moteur. C'est pourquoi dans le moteur on applique les anneaux non graisses a piston, mais le lubrifiant est demande seulement pour la graisse du mecanisme du mandat d'amener et les groupes de machines auxiliaires. A titre des condensations a piston dans le moteur sont appliques non coupe les anneaux de matiere plastique ou les matieres de composition a la base du dernier.

La mise en marche sure et rapide du moteur a la temperature basse. Le moteur propose ayant une grande pression du corps ouvrier dans les cavites interieures et assez de temperature elevee des tubes du rechauffeur, se met facilement a n'importe quelle temperature de l'environnement. Sa mise en marche depend exceptionnellement de la securite, de qui peut etre incendier le combustible dans la chambre de combustion. La bougie d'allumage, qui est unie avec le gicleur dans un entier, garantit pratiquement la mise en marche du moteur a n'importe quels parametres de l'environnement.

L'insensibilite vers la poussiere de l'espace entourant. Puisque le moteur propose - le moteur de la combustion exterieure, la poussiere se trouvant a la charge aerienne de la chambre de combustion de l'espace entourant, n'entre pas aux cylindres et le carter (dans le moteur la ventilation du carter n'est pas demande). En consequence de cela dans le moteur l'abrasion supplementaire des details bougeant du mecanisme du mandat d'amener manque. En outre a cause d'une petite vitesse du mouvement de la charge aerienne et les gaz recuperant a chaleur change l'echangeur de la chambre de combustion (le rechauffeur de la charge aerienne) et a elle l'installation la corrosion de ces details est insignifiante.

Le travail avec les surchargements de courte duree. La motoressource des moteurs est definie par la vitesse de l'arrivee de la limite ramper de la matiere des details du rechauffeur travaillant a la temperature elevee. Avec l'augmentation de la pression du corps ouvrier dans les cavites interieures du moteur la vitesse de l'arrivee de la limite ramper augmente. Neanmoins, les surchargements de courte duree lies a l'augmentation de la pression du corps ouvrier dans les cavites interieures, diminuent un peu la longevite du moteur, puisque la temperature des details du rechauffeur reste invariable.
Dans le cas total n'importe quel moteur peut est garanti subir le 50-80 %-s' surchargement de courte duree sans reduction considerable de la longevite.

La chaleur rendre mercredi refroidissant. En consequence de la presence dans le moteur du systeme fermes de la circulation du corps ouvrier le dissipateur thermique pratiquement est realise entierement dans le refrigerant, de plus le dissipateur thermique doit se passer aux temperatures probablement plus basses. C'est pourquoi la quantite de la chaleur conduites a l'eau refroidissant, dans le moteur approximativement a 2 fois est plus grande, que dans les moteurs a combustion interne, a leurs rendements identiques effectifs. Donc, les montants du radiateur du systeme du refroidissement des moteurs sur les vehicules resultent plus, que pres des moteurs a combustion interne de la meme destination.
Dans les moteurs de navire cette particularite n'est pas le manque serieux.

Les PARAMETRES PRINCIPAUX du MOTEUR par le VOLUME de 1500 cm ³

"Le Moteur avec la transmission exterieure de la chaleur". La patente N 2105156 du 23 juin 1995a., la Federation de Russie.

"Le Moteur avec la transmission exterieure de la chaleur". La patente N 2149275 du 31 mai 1999a., la Federation de Russie.