RU2370658C2 - Method to operate combined engine with two phase working medium - Google Patents

Method to operate combined engine with two phase working medium Download PDF

Info

Publication number
RU2370658C2
RU2370658C2 RU2007102740/06A RU2007102740A RU2370658C2 RU 2370658 C2 RU2370658 C2 RU 2370658C2 RU 2007102740/06 A RU2007102740/06 A RU 2007102740/06A RU 2007102740 A RU2007102740 A RU 2007102740A RU 2370658 C2 RU2370658 C2 RU 2370658C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
steam
distribution device
condenser
air
Prior art date
Application number
RU2007102740/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007102740A (en
Inventor
Харас Исхакович Акчурин (RU)
Харас Исхакович Акчурин
Original Assignee
Харас Исхакович Акчурин
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 Харас Исхакович Акчурин filed Critical Харас Исхакович Акчурин
Priority to RU2007102740/06A priority Critical patent/RU2370658C2/en
Priority to PCT/RU2007/000687 priority patent/WO2008094071A2/en
Publication of RU2007102740A publication Critical patent/RU2007102740A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370658C2 publication Critical patent/RU2370658C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01K23/065—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 the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: proposed combined engine with two-phase working medium comprises ICE coupled with steam expansion machine, economiser or steam generator, condenser and turbo-expander (turbine) arranged along exhaust gas duct and coupled with the engine cylinder. In includes also compressor connected to the cylinders, via intake air lines, and manifold. Note here that foresaid compressor is coupled with turbo-expander (turbine) furnished with a control, device, and condensate tank to collect condensate and discharge it into reserve tank. Proposed method of operating above described engine comprises forcing air into intake manifold by compressor, air cooling by spraying cold water, cooling combustion products in steam generator, economiser and contact-type condense, followed by combustion products expansion in turbo-expander, water drop separation in condenser and turbo-expander. It comprises also feeding cold water into contact-type condenser to cool combustion products and into intake system to cool supercharging air, heat transfer from lubrication system oil to water being heated via heat exchanger, and from cooling system water to that being heated via their mixing. It comprises, further on, feeding steam into expansion machine from steam generator. Note here that fuel is fired on combustion chambers at excess air factor of 1.0 to 1.1, for engine with forced ignition, and at that exceeding 1.1, for engines with combustion-initiated self-ignition. Condenser gas pressure is adjusted by throttling gases ahead of turbine wheel depending upon ambient air temperature. Proceeding from set gas pressure, combustion products are cooled by spraying cold water from water distributor to the temperature of water steam condensation to cool extracted condensate in radiator by ambient air. Invention covers method of operating above described engine, comprising cooling combustion products in steam generator, economiser and contact-type condenser followed by their expansion, feeding cold water into aforesaid condenser to cool combustion products, heat transfer from lubrication system oil to water being heated via heat exchanger, and from cooling system water to that being heated via their mixing, feeding steam from steam generator into expansion machine. Note that working medium cooling inside the cylinders is performed by spraying cold water.
EFFECT: higher engine efficiency, smaller sizes and simpler design.
29 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания для повышения их КПД, улучшения их топливной экономичности, снижения вредных выбросов в атмосферу, а также повышения их надежности.The invention relates to mechanical engineering and can be used in internal combustion engines to increase their efficiency, improve their fuel efficiency, reduce harmful emissions into the atmosphere, and also increase their reliability.

Известны способ работы и устройство комбинированного двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом (патент RU 2242628, кл. F02G 5/04). Устройство комбинированного двигателя состоит из поршневого двигателя, соединенного механической или гидродинамической связью с расширительной машиной, куда подается пар из аккумулятора пара. Пар генерируется в парогенераторе благодаря утилизации теплоты продуктов сгорания, охлаждающей жидкости и масла и накапливается в аккумуляторе пара. Вода для подачи ее в парогенератор выделяется из продуктов сгорания в конденсаторе в результате их охлаждения холодной водой и повышению в нем давления нагнетателем выпускных газов, который приводится поршневым двигателем через механическую или гидродинамическую связь, связанную электросвязью с пультом управления. Охлажденные и сжатые продукты сгорания в конденсаторе срабатывают в турбодетандере (турбине), который приводит электрогенератор через механическую или гидродинамическую связь, связанную с пультом управления. Отделяются капли воды во влагоотделителе из продуктов сгорания благодаря их охлаждению в турбодетандере (турбине) в результате расширения. Образовавшийся конденсат в конденсаторе и влагоотделителе собирается в аккумуляторе горячей и холодной воды соответственно. Охлаждающую жидкость и масло нагревают или охлаждают водой в аккумуляторе горячей воды, в зависимости от их температуры. Воздух в поршневой двигатель подается через контактно-поверхностный воздухоохладитель компрессором, который соединен с поршневым двигателем или турбодетандером (турбиной) через механическую или гидродинамическую связь, соединенную электросвязью с пультом управления. Пульт управления осуществляет прогрев, пуск, управление работой двигателя, а также регулирование коэффициента избытка воздуха, близкого к единице, температуры конденсации водяных паров в конденсаторе, максимальной температуры газов в цилиндрах, температуры воздуха, поступающего в поршневой двигатель, и др. параметров.A known method of operation and device of a combined internal combustion engine with a gas-vapor working fluid (patent RU 2242628, class F02G 5/04). The device of the combined engine consists of a piston engine connected mechanically or hydrodynamically to an expansion machine where steam is supplied from the steam accumulator. Steam is generated in the steam generator due to the recovery of the heat of the combustion products, coolant and oil and accumulates in the steam accumulator. Water for supplying it to the steam generator is released from the products of combustion in the condenser as a result of their cooling with cold water and pressure increase in it by the exhaust gas blower, which is driven by a piston engine through a mechanical or hydrodynamic connection connected by electrical communication with the control panel. Cooled and compressed combustion products in the condenser are triggered in a turboexpander (turbine), which drives the generator through a mechanical or hydrodynamic connection associated with the control panel. Drops of water in the dehumidifier are separated from the combustion products due to their cooling in a turboexpander (turbine) as a result of expansion. Condensation formed in the condenser and dehumidifier is collected in a hot and cold water accumulator, respectively. Coolant and oil are heated or cooled with water in a hot water accumulator, depending on their temperature. Air is supplied to the piston engine through a contact-surface air cooler by a compressor, which is connected to the piston engine or turboexpander (turbine) through a mechanical or hydrodynamic connection connected by electrical communication with the control panel. The control panel carries out heating, start-up, engine operation control, as well as regulation of the coefficient of excess air close to unity, the condensation temperature of water vapor in the condenser, the maximum temperature of the gases in the cylinders, the temperature of the air entering the piston engine, and other parameters.

Недостатками этого способа и устройства являются сложность, большие размеры и масса, трудоемкость изготовления, высокая стоимость, недостаточная надежность работы при очень низких температурах наружного воздуха.The disadvantages of this method and device are complexity, large size and weight, the complexity of manufacturing, high cost, insufficient reliability at very low outdoor temperatures.

Наиболее близким к заявленному способу работы и устройству комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания является по технической сущности и достигаемому результату способ работы и устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом (патент РФ 2232913, кл. F02G 5/04, F01K 23/14, F02B 47/02, 75/10), выбранный в качестве прототипа.Closest to the claimed method of operation and the design of a combined engine with a two-phase working fluid based on a reciprocating internal combustion engine is the technical essence and the achieved result, the operating method and construction of a reciprocating internal combustion engine with a gas-vapor working fluid (RF patent 2232913, class F02G 5/04 , F01K 23/14, F02B 47/02, 75/10), selected as a prototype.

Изобретение включает поршневой двигатель внутреннего сгорания, конденсатор, устройства охлаждения продуктов сгорания, распылители воды, установленные во впускной системе и подключенные к емкости с водой водопроводами через регулятор расхода и водяной насос. Вдоль выпускной системы последовательно по ходу движения газов расположены парогенератор, совмещенный с выпускным коллектором, контактный конденсатор, турбодетандер (турбина) или винтовая расширительная машина, соединенные механической связью с электрогенератором, и влагоотделитель. Вдоль впускной системы последовательно по ходу движения воздуха расположены воздушный фильтр, компрессор, контактный воздухоохладитель и впускной коллектор. При этом, поддон влагоотделителя подключен водопроводом к холодной части аккумулятора воды, поддоны контактных конденсатора и воздухоохладителя соединены водопроводами с горячей частью аккумулятора воды, парогенератор подключен подводящим водопроводом к горячей части аккумулятора воды и отводящим паропроводом с аккумулятором пара, от которого отведены паропроводы к турбине или винтовой расширительной машине, соединенные механической связью с компрессором.The invention includes a reciprocating internal combustion engine, a condenser, cooling devices for combustion products, water sprayers installed in the intake system and connected to the water tank by water pipes through a flow regulator and a water pump. Along the exhaust system, a steam generator, combined with an exhaust manifold, a contact condenser, a turboexpander (turbine) or a screw expansion machine, connected mechanically to an electric generator, and a moisture separator are arranged sequentially along the gas flow. Along the intake system, an air filter, a compressor, a contact air cooler and an intake manifold are arranged sequentially along the air flow. At the same time, the drip tray is connected by a water supply to the cold part of the water accumulator, the trays of the contact condenser and the air cooler are connected by water supply to the hot part of the water accumulator, the steam generator is connected by the supply water to the hot part of the water accumulator and the discharge steam line with the steam accumulator, from which the steam pipelines to the turbine or screw expansion machine, mechanically coupled to a compressor.

Основными недостатками этого прототипа являются сложность, большие размеры и масса, а также недостаточно высокий КПД, который должен ограничиваться действиями первого и второго законов термодинамики.The main disadvantages of this prototype are complexity, large size and mass, as well as insufficiently high efficiency, which should be limited to the actions of the first and second laws of thermodynamics.

Целью изобретения является повышение КПД двигателя до уровня, ограничиваемого действиями первого и второго законов термодинамики, уменьшение размеров, массы и стоимости двигателя до уровней существующих бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом, а также значительное упрощение конструкции по сравнению с прототипом.The aim of the invention is to increase engine efficiency to a level limited by the actions of the first and second laws of thermodynamics, reducing the size, weight and cost of the engine to the levels of existing gasoline and diesel engines with turbocharging, as well as a significant simplification of the design compared to the prototype.

Поставленная задача решается тем, что в способе работы комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом подают воздух компрессором во впускные воздухопровод и коллектор, его охлаждают распыливанием холодной воды, охлаждают продукты сгорания последовательно в парогенераторе, совмещенном с выпускным коллектором, экономайзере и контактном конденсаторе, а затем их расширяют в турбодетандере (турбине), отделяют капли воды в контактном конденсаторе и турбодетандере (турбине) при расширении продуктов сгорания, подают холодную воду в контактный конденсатор для охлаждения продуктов сгорания и в систему впуска для охлаждения наддувочного воздуха, подают пар в расширительную машину из парогенератора, отдают теплоту из масла системы смазки нагреваемой воде в водораспределительном устройстве горячей воды через поверхностный теплообменник, а также из воды системы охлаждения тоже нагреваемой воде путем их перемешивания, устанавливают в контактном конденсаторе величину давления газов их дросселированием перед рабочим колесом турбодетандера (турбины) в зависимости от температуры наружного воздуха. По этому установленному давлению охлаждают продукты сгорания в конденсаторе распыливанием холодной воды из водораспределительного устройства холодной воды до температуры конденсации водяных паров, чтобы затем можно было выделенный конденсат из продуктов сгорания охладить в радиаторе наружным воздухом, причем сжигают топливо в камерах сгорания при коэффициенте избытка воздуха 1,0÷1,1 в двигателях с принудительным воспламенением или при коэффициенте избытка воздуха больше 1,1 в двигателях с самовоспламенением от сжатия, изменением количества подаваемого топлива и содержания кислорода в продуктах сгорания. Кроме того, воду из конденсатора подают в среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды под давлением газов в этом конденсаторе в количестве, необходимом для охлаждения масла системы смазки в поверхностном теплообменнике и охлаждающей воды в системе охлаждения путем ее перемешивания с водой в этом водораспределительном устройстве, а также повышения температуры питательной воды, подаваемой питательным насосом, при этом регулируют количество конденсата, поступающего в среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды, запорнорегулирующим устройством с пульта управления. Кроме того, нагретую воду из нижней части водораспределительного устройства горячей воды подают под давлением газов в конденсаторе по водопроводу в водораспределительное устройство холодной воды, где ее охлаждают циркуляцией насосом через радиатор, обдуваемый наружным воздухом вентилятором, при этом регулируют с пульта управления температуру холодной воды в водораспределительном устройстве холодной воды путем изменения расхода воды через этот радиатор запорнорегулирующим устройством и изменением частоты вращения вентилятора, обдувающего этот радиатор. Причем, подают воздух во впускной коллектор по воздухопроводу компрессором, соединенным с турбодетандером (турбиной), охлаждают этот воздух изменением количества и средних размеров капель распыливаемой воды в этом воздухе, при этом количество распыливаемой воды во впускном коллекторе регулируют запорнорегулирующим устройством, а средние размеры капель - воздействием на распылитель с пульта управления, в зависимости от нагрузки двигателя, температуры воздуха во впускных патрубках, а также максимальной температуры сгорания в цилиндрах. Кроме того, количество распыливаемой воды и средние размеры образующихся капель во впускном коллекторе регулируют насосом, управляемым с пульта управления. Повышают степень сжатия до такого уровня, при котором эффективный КПД становится наибольшим, при этом возникающую детонацию в двигателе с принудительным воспламенением подавляют изменением угла опережения зажигания. Подогретую питательную воду подают питательным насосом в экономайзер, а затем в парогенератор из средней части водораспределительного устройства горячей воды, а образовавшийся пар - в паровую расширительную машину, соединенную с поршневым двигателем, при этом регулируют с пульта управления давление пара изменением давления подачи питательного насоса, а температуру пара - изменением количества подаваемой питательной воды запорнорегулирующим устройством с пульта управления. Кроме того, образовавшийся пар подают в цилиндр(ы) из парогенератора или парораспределительного устройства через проходное(ые) сечение(я) впускного(ых) парового(ых) клапана(ов) в один или несколько цилиндров, в зависимости от количества образующегося пара, при их открытии в верхней (внутренней) мертвой точке и закрытии при таком наполнении цилиндра(ов) свежим паром, при котором работа, совершаемая комбинированным двигателем за цикл, становится наибольшей при известных оптимальных фазах газораспределения парового(ых) выпускного(ых) клапана(ов), при этом отработавший пар направляют в конденсатор по паропроводу через обратный клапан, по которому пар не может поступить обратно в паровой(ые) цилиндр(ы) из конденсатора. Причем, впуск пара, рабочий ход поршня(ей) и предварительный выпуск пара в цилиндре(ах) осуществляется в один ход поршня(ей) при его(их) движении к нижней (наружной) мертвой точке, а принудительный выпуск происходит при его(их) движении к верхней (внутренней) мертвой точке, при этом угол опережения открытия выпускного(ых) клапана(ов) происходит в тот момент, когда давление пара в цилиндре(ах) сравнивается с давлением пара в конденсаторе, а угол его(их) запаздывания закрытия производится в верхней (внутренней) мертвой точке. Температуру пара на частичных малых нагрузках, поступающего в расширительную машину или паровой(ые) цилиндр(ы), регулируют путем его двукратной или многократной циркуляции питательным насосом через экономайзер и парогенератор, парораспределительное устройство и первое запорное устройство при закрытом проходном сечении второго запорного устройства и открытом в нем отверстии, пропускающем пар в паровую расширительную машину для снижения в нем газодинамических потерь, после установления в парораспределительном устройстве требуемой температуры пара его циркуляцию через первое запорное устройство прекращают с логического устройства, а подают этот пар через открытое второе запорное устройство из парораспределительного устройства в паровую расширительную машину. Кроме того, воду из верхней части водораспределительного устройства холодной воды со скопившимися там углеводородами подают на охлаждение воздуха в распылитель, расположенный во впускном воздухопроводе, при этом распыленная вода в воздухе вместе с углеводородами попадает в цилиндр(ы) при наполнении, где углеводороды сгорают при горении топлива в камере(ах) сгорания. Перед началом работы замеряют рН раствора горячей воды в водораспределительном устройстве горячей воды, если это рН оказывается ниже 11-12 единиц, то через пробку добавляют в пароводяную смесь раствор аммиака для нейтрализации токсичных веществ, образующихся, в основном, на поверхностях струй и капель воды в конденсаторе, снижения вредных выбросов с продуктаами сгорания, а также исключения коррозии оборудования. Кроме того, в двигателе без традиционной системы охлаждения отдают теплоту из масла системы смазки через разделяющие стенки теплообменника в водораспределительном устройстве горячей воды, охлаждают рабочее тело распыливанием холодной воды с определенными средними размерами капель и в необходимом количестве. Причем, подают горячий теплоноситель к потребителю теплоты из нижней части водораспределительного устройства горячей воды, а сливают охлажденный теплоноситель из этого потребителя в водораспределительное устройство холодной воды, а регулируют количество подаваемой теплоты этому потребителю с пульта управления путем изменения количества теплоносителя, поступающего к этому потребителю через запорнорегулирующее устройство. Кроме того, сливают образовавшийся конденсат из конденсатосборника турбодетандера (турбины) в резервуарную емкость, затем используют его для заполнения водораспределительного устройства горячей воды при снижении в нем уровня воды ниже допустимого значения. Заполняют водой систему двухфазной подачи воды и пара через пробку, расположенную в верхней части водораспределительного устройства горячей воды до контрольного уровня, а спускают ее по трубке через запорное устройство, расположенное в нижней части этого водораспределительного устройства.The problem is solved in that in the method of operating a combined engine with a two-phase working fluid, air is supplied by a compressor to the inlet air duct and manifold, it is cooled by spraying with cold water, the combustion products are cooled sequentially in a steam generator combined with the exhaust manifold, economizer and contact condenser, and then them expand in a turboexpander (turbine), droplets of water are separated in a contact condenser and a turboexpander (turbine) during expansion of the combustion products, cold water is supplied to A stroke condenser for cooling the combustion products and in the intake system for cooling charge air, feed steam to the expansion machine from the steam generator, transfer heat from the oil of the heated water lubrication system in the hot water distribution device through a surface heat exchanger, and also from the cooling system water also by heated water by mixing them, set the gas pressure in the contact condenser by throttling them in front of the impeller of the turboexpander (turbine), depending on perature outdoor air. According to this set pressure, the combustion products in the condenser are cooled by spraying cold water from a cold water distribution device to the temperature of condensation of water vapor, so that the condensed condensate from the combustion products can then be cooled in the radiator with outside air, and fuel is burned in the combustion chambers with an excess air coefficient of 1, 0 ÷ 1.1 in engines with forced ignition or with an excess air coefficient greater than 1.1 in engines with self-ignition from compression, change in number the amount of fuel supplied and the oxygen content in the combustion products. In addition, water from the condenser is supplied to the middle part of the hot water distribution device under the gas pressure in this condenser in the amount necessary to cool the oil of the lubrication system in the surface heat exchanger and the cooling water in the cooling system by mixing it with water in this water distribution device, and increasing the temperature of the feed water supplied by the feed pump, while regulating the amount of condensate entering the middle of the water distribution device ryachey water Lock shield apparatus from a control panel. In addition, heated water from the lower part of the hot water distribution device is supplied under pressure of gases in the condenser through the water supply to the cold water distribution device, where it is cooled by circulation by a pump through a radiator blown by external air with a fan, and the temperature of the cold water in the distribution system is controlled from the control panel cold water device by changing the flow rate of water through this radiator with a shut-off device and changing the fan speed, obd respecting this radiator. Moreover, air is supplied to the intake manifold through an air duct by a compressor connected to a turboexpander (turbine), this air is cooled by changing the number and average sizes of droplets of sprayed water in this air, while the amount of sprayed water in the intake manifold is controlled by a shut-off device, and the average droplet sizes are controlled by action on the sprayer from the control panel, depending on the engine load, air temperature in the inlet pipes, and also the maximum combustion temperature in the cylinders . In addition, the amount of sprayed water and the average size of the droplets formed in the intake manifold are controlled by a pump controlled from the control panel. The compression ratio is increased to a level at which the effective efficiency becomes the greatest, while the resulting detonation in the engine with forced ignition is suppressed by changing the ignition timing. The heated feed water is supplied by the feed pump to the economizer, and then to the steam generator from the middle part of the hot water distribution device, and the generated steam is fed to the steam expansion machine connected to the piston engine, while the steam pressure is controlled from the control panel by changing the feed pump pressure, and steam temperature - by changing the amount of feed water supplied by a shut-off device from the control panel. In addition, the generated steam is fed into the cylinder (s) from a steam generator or steam distribution device through the passage (s) section (s) of the inlet (s) of the steam (s) valve (s) into one or more cylinders, depending on the amount of generated steam, when they open at the top (inner) dead center and close with such filling of the cylinder (s) with fresh steam, in which the work performed by the combined engine per cycle becomes the greatest with the known optimal valve timing of the steam (s) exhaust valve (s) (s), wherein the exhaust steam is sent to the condenser through the steam line through a check valve, through which steam cannot flow back into the steam (s) cylinder (s) from the condenser. Moreover, the steam inlet, the piston stroke (s) and the preliminary steam release in the cylinder (s) are carried out in one piston stroke (s) when it (they) moves to the bottom (outer) dead point, and the forced release occurs when it (them) ) movement to the top (inner) dead point, while the advance angle of the opening of the outlet (s) valve (s) occurs at the moment when the vapor pressure in the cylinder (s) is compared with the vapor pressure in the condenser, and the angle of its (their) delay closing is done at top (inner) dead center. The temperature of the steam at partial light loads entering the expansion machine or the steam cylinder (s) is controlled by its double or multiple circulation by the feed pump through an economizer and a steam generator, a steam distribution device and the first shut-off device with a closed passage section of the second shut-off device and open there is an opening in it that passes steam into the steam expansion machine to reduce gas-dynamic losses in it, after the required t is established in the steam distribution device mperatury couple it circulates through the first locking device with the logical device is stopped, and this steam is fed via the open second shut-off device of the steam distribution apparatus to the steam expansion machine. In addition, water from the upper part of the cold water distribution device with the hydrocarbons accumulated therein is supplied to cool the air in the atomizer located in the inlet air duct, while the atomized water in the air along with the hydrocarbons enters the cylinder (s) during filling, where hydrocarbons are burned during combustion fuel in the combustion chamber (s). Before starting work, measure the pH of the hot water solution in the hot water distribution device, if this pH is below 11-12 units, then an ammonia solution is added to the steam-water mixture through the cork to neutralize toxic substances formed mainly on the surfaces of jets and water drops in a condenser, reducing harmful emissions from combustion products, as well as eliminating equipment corrosion. In addition, in an engine without a traditional cooling system, heat is transferred from the oil of the lubrication system through the dividing walls of the heat exchanger in the hot water distribution device, the working fluid is cooled by spraying cold water with a certain average droplet size and in the required amount. Moreover, the hot heat carrier is supplied to the heat consumer from the lower part of the hot water distribution device, and the cooled coolant is drained from this consumer into the cold water distribution device, and the amount of heat supplied to this consumer is controlled from the control panel by changing the amount of heat transferring to this consumer through the shutoff regulating device. In addition, the condensate formed is drained from the condensate collector of the turbo expander (turbine) into the reservoir tank, then it is used to fill the hot water distribution device when the water level in it drops below the permissible value. The system of two-phase supply of water and steam is filled with water through the plug located in the upper part of the hot water distribution device to the control level, and it is lowered through the tube through the locking device located in the lower part of this distribution device.

Поставленная цель в устройстве комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом достигается тем, что содержит поршневой двигатель внутреннего сгорания, соединенный с паровой расширительной машиной, экономайзер и парогенератор, конденсатор и турбодетандер (турбину), расположенные последовательно вдоль выпускного газопровода и соединенные газовой связью с цилиндрами этого двигателя, а также компрессор, подключенный к цилиндрам через впускные воздухопровод и коллектор, соединенный с турбодетандером (турбиной), который имеет регулирующее устройство, а также конденсатосборник для сбора и слива конденсата в резервуарную емкость. Кроме того, система двухфазной подачи воды и пара содержит водораспределительное устройство горячей воды, поделенное верхней и нижней перегородками на три части, в средней части которого располагается теплообменник с разделительными стенками, через которые передается теплота от масла системы смазки горячей воде, здесь находится зона смешения воды системы охлаждения двигателя с горячей водой водораспределительного устройства, а также располагаются места для забора подогретой питательной воды и слива части конденсата из конденсатора по водопроводу. В верхней части водораспределительного устройства горячей воды расположен датчик уровня воды, соединенный электросвязью с пультом управления. На верхней крышке этого устройства установлены паровоздушный клапан и пробка для залива воды и раствора аммиака, а на нижней крышке - трубка для слива воды с установленным на нем запорным устройством. Средняя и нижняя части водораспределительного устройства горячей воды соединены с конденсатором водопроводами, при этом, на подводящем водопроводе к средней части этого устройства расположено запорнорегулирующее устройство, соединенное электросвязью с датчиком температуры питательной воды через пульт управления. Водораспределительное устройство горячей и холодной воды соединены между собой через потребитель теплоты подающим и обратным теплопроводами, при этом, на подающем теплопроводе расположено запорнорегулирующее устройство количества подаваемого теплоносителя, которое связано с пультом управления электросвязью. На водопроводе, соединяющем среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды с экономайзером или сразу с парогенератором, установлены питательный насос с регулирующим давление клапаном, а также запорнорегулирующее устройство количества подаваемой питательной воды в экономайзер, связанное электросвязью с пультом управления. Водораспределительное устройство холодной воды связано с распылителем воды во впускном воздуховоде водопроводом, на котором расположен насос с регулируемыми подачей воды и давления впрыска, который соединен электросвязью с пультом управления. Это водораспределительное устройство холодной воды связано еще подающим и обратным водопроводами с радиатором, обдуваемым холодным воздухом под действием вентилятора, при этом на подающем водопроводе располагается насос с регулирующим давление клапаном, а также запорнорегулирующее устройство расхода теплоносителя, связанные электросвязями с пультом управления. Кроме того, для повышения температуры пара на частичных нагрузках поршневого двигателя образован замкнутый циркуляционный контур под действием питательного насоса через экономайзер и парогенератор, парораспределительное устройство и первое запорное устройство, связанное с логическим устройством электросвязью, для работы в нормальном режиме предусмотрен паропровод, соединяющий это парораспределительное устройство с паровой расширительной машиной, на котором установлено второе запорное устройство, связанное с логическим устройством электросвязью, имеющее отверстие для уменьшения в нем газодинамических потерь. Кроме того, один или несколько цилиндров двигателя отключены от впускного и выпускного коллекторов, к впускному(ым) отверстию(ям) цилиндра(ов) подключен(ы) паропровод(ы) от парогенератора или парораспределительного устройства, а выпускное(ые) отверстие(я) цилиндра(ов) соединено(ы) паропроводом(ами) с конденсатором, на котором(ых) со стороны конденсатора установлен обратный(ые) клапан(ы), предотвращающий(ие) обратную подачу пара в цилиндр(ы), при этом кулачки газораспределительного механизма этого(их) цилиндра(ов) открывают впускной(ые) клапан(ы) в верхней (внутренней) мертвой точке, а закрывается(ются) после наполнения цилиндра(ов) свежим паром, выпускной(ые) клапан(ы) открывается(ются) при одинаковом давлении пара в конденсаторе цилиндре(ах). Причем, объем между головкой(ами) [крышкой(ами)] цилиндра(ов) и поршнем(ями) в цилиндре(ах) при положении поршня(ей) в верхней (внутренней) мертвой точке устанавливается таким, чтобы эффективный КПД комбинированного двигателя был наибольшим. Объем камеры сгорания в газовых цилиндрах с принудительным воспламенением топлива устанавливается таким, чтобы эффективный КПД комбинированного двигателя был наибольшим и отсутствовала детонация в цилиндре(ах) благодаря распыливанию воды с необходимым средним размером капель в требуемом количестве во впускном воздухопроводе или коллекторе и нагреву ее до температуры кипения для охлаждения воздуха, нагревающегося при сжатиях как в компрессоре, так и цилиндрах, а также охлаждению продуктов сгорания около верхней (внутренней) мертвой точки, испарением капель воды, нагретой до температуры кипения. Верхний уровень воды в водораспределительном устройстве горячей воды располагается выше всех уровней в других емкостях системы двухфазной подачи воды и пара комбинированного двигателя, нижний уровень воды в этом устройстве находится ниже всех нижних уровней воды в емкостях этой системы, при этом диаметр водораспределительного устройства горячей воды подбирается таким, чтобы скорость движения воды из средней части этого устройства в нижнюю часть была выше скорости всплывания углеводородов. Эта скорость будет выше при наибольшей концентрации углеводородов в холодной воде, подаваемой по трубопроводу на распыливание в воздух, поступающий в цилиндры. Водораспределительное устройство холодной воды в верхней ее части имеет форму конуса, куда всплывают и где собираются углеводороды для их забора и подачи в камеры сгорания вместе с распыленной водой в воздухе по воздухопроводу и впускному коллектору для сжигания. При этом, пульт управления связан электросвязями с датчиками температуры наружного воздуха и воздуха во впускном воздухопроводе, газов в конденсаторе и цилиндре, горячей и холодной воды в водораспределительных устройствах, пара, поступающего в расширительную машину или в паровой(ые) цилиндр(ы), пара в парораспределительном устройстве, окружающей среды в месте расположения потребителей теплоты, с датчиками давления воздуха на входе во впускной коллектор, продуктов сгорания и пара в конденсаторе, питательной воды, подаваемой питательным насосом, с датчиком уровня воды в водораспределительном устройстве горячей воды, с датчиком содержания кислорода в выпускных газах, которые служат для управления системой двухфазной подачи воды и пара, а также комбинированным двигателем через исполнительные механизмы.The goal in the device of a combined engine with a two-phase working fluid is achieved by the fact that it contains a reciprocating internal combustion engine connected to a steam expansion machine, an economizer and a steam generator, a condenser and a turboexpander (turbine) located in series along the exhaust gas pipeline and connected by gas communication with the cylinders of this engine as well as a compressor connected to the cylinders through the intake air duct and a manifold connected to a turboexpander (turbine), which has a regulator iruyuschee device and condensate to the condensate collection and discharge into the reservoir tank. In addition, the two-phase water and steam supply system contains a hot water distribution device divided into three parts by the upper and lower partitions, in the middle part of which there is a heat exchanger with dividing walls, through which heat is transferred from the oil of the hot water lubrication system, there is a water mixing zone cooling systems of the engine with hot water of the water distribution device, as well as places for collecting heated feed water and draining part of the condensate from the condenser by the water supply. In the upper part of the hot water distribution device there is a water level sensor connected by telecommunication to the control panel. A steam-air valve and a plug for filling water and ammonia solution are installed on the top cover of this device, and a pipe for draining water with a shut-off device installed on it is installed on the bottom cover. The middle and lower parts of the hot water distribution device are connected to the condenser by water pipelines, while a shut-off device is located on the supply pipe to the middle part of this device, connected by telecommunication to the feed water temperature sensor via the control panel. A hot and cold water distribution device is interconnected through a heat consumer by a supply and return heat pipes, and a shut-off device for the amount of heat carrier supplied is connected to the telecommunication control panel on the heat supply pipe. On the water supply pipe connecting the middle part of the hot water distribution device to the economizer or directly to the steam generator, there is a feed pump with a pressure-regulating valve, as well as a shut-off device for the amount of feed water supplied to the economizer, which is connected by electrical communication with the control panel. The cold water distribution device is connected to a water atomizer in the inlet duct by a water pipe, on which a pump with adjustable water supply and injection pressure is located, which is connected by electrical communication to the control panel. This cold water distribution device is also connected by a supply and return water pipes to a radiator blown with cold air under the influence of a fan, while a pump with a pressure-regulating valve is located on the supply water pipe, as well as a shut-off and control device for the flow of coolant connected by electrical communications with the control panel. In addition, in order to increase the steam temperature at the partial loads of the piston engine, a closed circulation loop is formed under the action of the feed pump through an economizer and a steam generator, a steam distribution device and a first shut-off device connected to a logical telecommunication device, a steam line connecting this steam distribution device is provided for normal operation with a steam expansion machine on which a second locking device is connected associated with a logic device ohm telecommunications, having a hole therein to reduce gas-dynamic losses. In addition, one or more engine cylinders are disconnected from the intake and exhaust manifolds, the steam line (s) from the steam generator or steam distribution device (s) are connected to the inlet (s) of the cylinder (s), and the outlet (s) ) of the cylinder (s) is connected (s) by a steam line (s) to a condenser, on which a check valve (s) is installed on the side of the condenser, preventing (a) reverse flow of steam to the cylinder (s), while the cams the gas distribution mechanism of this (them) cylinder (s) open the inlet valve (s) s) at the top (inner) dead center, but closes (are) after filling the cylinder (s) with fresh steam, the outlet valve (s) opens (are) at the same vapor pressure in the cylinder condenser (s). Moreover, the volume between the head (s) [cover (s)] of the cylinder (s) and the piston (s) in the cylinder (s) with the piston (s) at the top (internal) dead center is set so that the effective efficiency of the combined engine is the greatest. The volume of the combustion chamber in gas cylinders with forced ignition of the fuel is set so that the effective efficiency of the combined engine is greatest and there is no detonation in the cylinder (s) due to atomization of water with the required average droplet size in the required amount in the intake duct or manifold and heating it to boiling point for cooling air heated by compressions in both the compressor and cylinders, as well as cooling the combustion products near the upper (internal) dead glasses by evaporation of water droplets, heated to boiling temperature. The upper water level in the hot water distribution device is located above all levels in other tanks of the two-phase water supply system and steam of the combined engine, the lower water level in this device is below all lower water levels in the tanks of this system, while the diameter of the hot water distribution device is selected so so that the speed of movement of water from the middle part of this device to the lower part is higher than the rate of rise of hydrocarbons. This speed will be higher at the highest concentration of hydrocarbons in cold water supplied through a pipeline for atomization into the air entering the cylinders. The cold water distribution device in its upper part has the shape of a cone, where hydrocarbons float and collect for their intake and supply to the combustion chambers along with atomized water in the air through the air duct and the intake manifold for combustion. At the same time, the control panel is connected by telecommunications with sensors of the temperature of the outside air and air in the intake air duct, gases in the condenser and cylinder, hot and cold water in water distribution devices, steam entering the expansion machine or into the steam cylinder (s), steam in a steam distribution device, the environment at the location of the heat consumers, with air pressure sensors at the inlet to the intake manifold, combustion products and steam in the condenser, feed water supplied by feed a pump, with a water level sensor in the hot water distribution device, with an oxygen content sensor in the exhaust gases, which serve to control the two-phase water and steam supply system, as well as a combined engine through actuators.

На фиг.1, 2 и 3 показаны возможные варианты устройства и работы комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом. На фиг.1 изображена схема устройства и работы этого двигателя, в котором базовым оборудованием служат поршневой двигатель внутреннего сгорания и паровая расширительная машина. На фиг.2 показана схема устройства и работы циркуляционного контура, повышающего температуру пара на малых частичных нагрузках, поступающего в паровую расширительную машину или паровой(ые) цилиндр(ы). На фиг.3 изображена схема устройства и работы комбинированного двигателя, в котором один из цилиндров поршневого двигателя внутреннего сгорания подключен к парогенератору для работы на паре.Figure 1, 2 and 3 show possible options for the device and operation of a combined engine with a two-phase working fluid. Figure 1 shows a diagram of the device and operation of this engine, in which the basic equipment is a reciprocating internal combustion engine and a steam expansion machine. Figure 2 shows a diagram of the device and the operation of the circulation circuit, increasing the temperature of the steam at low partial loads, entering the steam expansion machine or the steam (s) cylinder (s). Figure 3 shows a diagram of the device and operation of a combined engine, in which one of the cylinders of a reciprocating internal combustion engine is connected to a steam generator for steam operation.

Устройство комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом содержит поршневой двигатель внутреннего сгорания 1 (фиг.1), соединенный с расширительной машиной 2. Парогенератор 3, экономайзер 4, конденсатор 5 и турбодетандер (турбина) 6, расположенные последовательно вдоль выпускных газопроводов 7 и 8, которые соединены газовой связью с цилиндрами 8 этого двигателя. Экономайзер 4 и парогенератор 3 могут быть объединены в один парогенератор, если есть место для его расположения вместо выпускного коллектора в отсеке двигателя. Компрессор 9 подключен к цилиндрам через впускные воздухопровод 10 и коллектор 11 и соединен с турбодетандером (турбиной) 6, который оснащен регулирующим дросселирующим устройством 12, а также конденсатосборником для сбора и слива конденсата в резервуарную емкость 13. Система с двухфазной подачей воды и пара содержит водораспределительное устройство горячей воды 14, поделенное верхней 15 и нижней 16 перегородками на три части. В средней части этого устройства расположен теплообменник 17 с разделительными стенками, через которые передается теплота от масла системы смазки горячей воде. Здесь также располагается зона смешения воды традиционной системы охлаждения двигателя с горячей водой водораспределительного устройства, а также находятся места забора подогретой питательной воды и слива части конденсата из конденсатора 5 по водопроводу 18. В верхней части водораспределительного устройства горячей воды расположен датчик уровня воды 19, соединенный электросвязью с пультом управления 20. На верхней крышке 21 этого устройства установлены паровоздушный клапан 22 и пробка 23 для залива воды и раствора аммиака, а на нижней крышке 24 трубка 25 с запорным устройством 26 для слива воды, связанным электросвязью с пультом управления 20. Средняя часть водораспределительного устройства горячей воды соединена водопроводом 18 с конденсатором 5 через запорнорегулирующее устройство 28, соединенное электросвязью с датчиком температуры питательной воды 29 через пульт управления 20. Верхний уровень воды в водораспределительном устройстве горячей воды располагается выше всех уровней в других емкостях системы двухфазной подачи воды и пара комбинированного двигателя. Нижний уровень воды в этом устройстве находится ниже всех нижних уровней воды в емкостях этой системы. Если в качестве базового двигателя применяется бензиновый двигатель без традиционной системы охлаждения, то зона смешения воды с различной температурой в средней части воздухораспределительного устройства горячей воды отсутствует. Скорость движения воды из средней части водораспределительного устройства в нижнюю зависит от проходного сечения нижней перфорированной перегородки 16. Чем меньше сечение этой перегородки, тем выше скорость движения воды из средней части в нижнюю и наоборот. Сечение этой перегородки (диаметр) такое, что скорость движения этой воды выше скорости всплывания углеводородов. При этом углеводороды уносятся с водой в водораспределительное устройство холодной воды, где всплывают наверх, а содержание их там становится наибольшим. Водораспределительные устройства горячей и холодной воды 14 и 30 (фиг.2) соединены между собой через потребитель теплоты 31 подающим 32 и обратным 33 теплопроводами, при этом на подающем теплопроводе 32 расположено запорнорегулирующее устройство 34 количества подаваемого теплоносителя, которое связано электросвязью с пультом управления. Водораспределительное устройство холодной воды 30 (фиг.1) в верхней ее части имеет форму конуса, куда всплывают и где собираются углеводороды для их забора и подачи в цилиндры 8 по водопроводу 35 и впускному коллектору 11 для сжигания. На теплопроводе 36 (фиг.2), соединяющем среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды 14 с экономайзером 4, установлен обратный клапан 37, питательный насос 38 с регулирующим давление клапаном 39, а также устройство 40, регулирующее количество подаваемой питательной воды в экономайзер 4 и парогенератор 3. Водораспределительное устройство холодной воды 30 (фиг.1) связано с распылителем 41 конденсатора 5 водопроводом 42, на котором расположен насос 43 и запорнорегулирующее устройство 44 количества подаваемой воды на распыливание в конденсатор 5, связанное электросвязью с пультом управления 20. Это водораспределительное устройство связано еще с распылителем воды 45 во впускном воздухе водопроводом 35, на котором расположен насос 46, регулирующий подачу воды, а также давление впрыскивания через пульт управления 20. Конструкция распылителя 45 оснащена устройством для регулирования качества распыливания и связана электросвязью с пультом управления 20, при этом регулируемая подача осуществляется насосом 46 через пульт управления. Водораспределительное устройство холодной воды 30 связано подающим 47 и обратным 48 теплопроводами с радиатором 49, обдуваемым холодным воздухом вентилятором 50, при этом на подающем водопроводе располагается насос 51 с регулирующим давление клапаном, а также запорнорегулирующее устройство расхода теплоносителя 52, связанные электросвязью с пультом управления 20. Для повышения температуры пара на частичных нагрузках, подаваемого в паровую расширительную машину, образован замкнутый циркуляционный контур под действием питательного насоса 38 (фиг.2) через запорнорегулирующее устройство 40, экономайзер 4 и парогенератор 3, парораспределительное устройство 53 и первое запорное устройство 54, связанное с логическим устройством 55. Для работы в нормальном режиме предусмотрен паропровод 56, соединяющий это парораспределительное устройство с паровой расширительной машиной 2, на котором установлено второе запорное устройство 57, связанное электросвязью с логическим устройством 55 и имеющее отверстие с клапаном или без него. Это устройство открывается и закрывается с логического устройства 55, в зависимости от режима работы комбинированного двигателя. Отверстие с клапаном или без него введено с целью уменьшения газодинамических потерь в паровой расширительной машине при движении пара по циркуляционному контуру.The device of the combined engine with a two-phase working fluid contains a reciprocating internal combustion engine 1 (Fig. 1) connected to an expansion machine 2. A steam generator 3, an economizer 4, a condenser 5 and a turboexpander (turbine) 6 arranged in series along the exhaust pipelines 7 and 8, which connected by gas to the cylinders 8 of this engine. The economizer 4 and the steam generator 3 can be combined into one steam generator, if there is a place for its location instead of the exhaust manifold in the engine compartment. The compressor 9 is connected to the cylinders through the inlet air duct 10 and the manifold 11 and is connected to a turboexpander (turbine) 6, which is equipped with a regulating throttling device 12, as well as a condensate collector for collecting and draining the condensate into the reservoir tank 13. The two-phase water and steam supply system contains a water distribution hot water device 14, divided by upper 15 and lower 16 partitions into three parts. In the middle part of this device there is a heat exchanger 17 with dividing walls through which heat is transferred from the oil of the hot water lubrication system. There is also a water mixing zone of a traditional engine cooling system with hot water of a water distribution device, as well as places for taking heated feed water and draining part of the condensate from a condenser 5 through a water supply 18. At the top of the hot water distribution system, there is a water level sensor 19 connected by telecommunication with a control panel 20. On the upper cover 21 of this device, a steam-air valve 22 and a plug 23 for filling water and ammonia solution are installed, and on the lower roofs e 24 tube 25 with a locking device 26 for draining water, connected by telecommunication with the control panel 20. The middle part of the hot water distribution device is connected by a water supply pipe 18 to a condenser 5 through a shut-off device 28, connected by telecommunication to the feed water temperature sensor 29 through the control panel 20. Upper the water level in the hot water distribution device is located above all levels in other tanks of the two-phase water supply system and steam of the combined engine. The lower water level in this device is below all lower water levels in the tanks of this system. If a gasoline engine without a traditional cooling system is used as the base engine, then there is no zone for mixing water with different temperatures in the middle part of the hot water air distribution device. The speed of movement of water from the middle part of the water distribution device to the lower depends on the passage section of the lower perforated partition 16. The smaller the cross section of this partition, the higher the speed of water from the middle part to the lower and vice versa. The cross section of this septum (diameter) is such that the speed of movement of this water is higher than the rate of rise of hydrocarbons. At the same time, hydrocarbons are carried away with water into the cold water distribution device, where they float up, and their content there becomes the largest. The water distribution devices for hot and cold water 14 and 30 (Fig. 2) are interconnected via a heat consumer 31 with a supply 32 and a return 33 heat pipes, and a shut-off device 34 for the amount of supplied coolant is located on the supply heat pipe 32, which is electrically connected to the control panel. The water distribution device of cold water 30 (Fig. 1) in its upper part has the shape of a cone where float and where hydrocarbons are collected for their intake and supply to the cylinders 8 through the water supply 35 and the intake manifold 11 for combustion. On the heat pipe 36 (Fig. 2) connecting the middle part of the hot water distribution device 14 to the economizer 4, a check valve 37, a feed pump 38 with a pressure-regulating valve 39, and a device 40 that controls the amount of feed water to the economizer 4 and a steam generator are installed 3. The cold water distribution device 30 (FIG. 1) is connected to the atomizer 41 of the condenser 5 by the water supply 42, on which the pump 43 and the shut-off device 44 of the amount of water supplied for atomization into the condensate are located sator 5, connected by telecommunication with the control panel 20. This water distribution device is also connected to a water sprayer 45 in the intake air by a water supply pipe 35, on which the pump 46 regulates the water supply, as well as the injection pressure through the control panel 20. The sprayer 45 is equipped with a device for regulation of the quality of spraying and is connected by telecommunication with the control panel 20, while the regulated flow is carried out by the pump 46 through the control panel. The cold water distribution device 30 is connected by a supply 47 and a return 48 heat pipes to a radiator 49, a fan 50 blown by cold air, while a pump 51 with a pressure-regulating valve is located on the supply water pipe, as well as a shut-off and control device for the flow of coolant 52, connected by telecommunication with the control panel 20. To increase the temperature of steam at partial loads supplied to the steam expansion machine, a closed circulation loop is formed under the action of the feed pump 38 ( figure 2) through a shut-off device 40, an economizer 4 and a steam generator 3, a steam distributor 53 and a first shut-off device 54 connected to the logical device 55. For normal operation, a steam line 56 is provided connecting this steam distribution device to the steam expansion machine 2, on which has a second locking device 57 connected by telecommunication with the logical device 55 and having an opening with or without a valve. This device opens and closes with the logical device 55, depending on the operating mode of the combined engine. An orifice with or without a valve has been introduced in order to reduce gas-dynamic losses in the steam expansion machine when the steam moves along the circulation circuit.

Для работы без паровой расширительной машины один цилиндр 8 (фиг.3) или несколько двигателя 1 отключены от впускного 11 и выпускного 3 коллекторов, к впускному(ым) отверстию(ям) цилиндра(ов) подключен паропровод(ы) 58 от парогенератора 3 или парораспределительного устройства 53 (фиг.2), а выпускное(ые) отверстие(я) цилиндра(ов) соединено(ы) паропроводом(ами) 59 (фиг.3) с конденсатором 5, при этом на конце(ах) трубопровода(ов) 59 со стороны конденсатора 5 установлены обратный(е) клапан(ы) 60, предотвращающий(е) подачу пара в цилиндр(ы), при этом кулачки газораспределительного механизма этого(их) цилиндра(ов) имеют такие размеры, при которых выпускной(ые) паровой(ые) клапан(ы) открывается(ются) в верхней (внутренней) мертвой точке, а закрывается(ются) после наполнения цилиндра(ов) свежим паром, выпускной(ые) паровой(ые) клапан(ы) открывается(ются) при таком давлении пара в цилинре(ах) 8, большем или равном, чем в конденсаторе 5, при котором работа выталкивания пара при движении поршня(ей) к верхней (внутренней) мертвой точке и закрытии там выпускного(ых) клапана(ов) становится наименьшей, а эффективный КПД комбинированного двигателя - наибольшим. Объем между головкой(ами) [крышкой(ами)] цилиндра(ов) и поршнем(ями) при положении поршня(ей) в верхней (внутренней) мертвой точке устанавливается экспериментально или математическим моделированием таким, чтобы эффективный КПД комбинированного двигателя был наибольшим. Как показали расчетно-теоретические исследования от этого объема и количества образующегося пара зависит количество конвертированных цилиндров базового двигателя для работы на паре, при которых эффективный КПД комбинированного двигателя получается наибольшим. Степень сжатия двигателя в газовых цилиндрах проектируется такой, чтобы эффективный КПД комбинированного двигателя был максимальным и отсутствовала детонация в цилиндрах благодаря подаче воды в необходимом количестве во впускной воздухопровод 10 или коллектор 11 (фиг.1) и ее распыливанию там с необходимыми средними размерами капель. При распыливании воды во впускном воздухопроводе или коллекторе требования к октановому числу топлива снижаются (Ефремов П.К. К вопросу о дополнительном питании тепловых двигателей водой. - В кн.: Защита воздушного бассейна от загрязнения токсическими выбросами транспортных средств. T.1 - Харьков: 1977, с.221-261.) из-за уменьшения максимальной температуры сгорания, что позволяет увеличить степень сжатия двигателя. Причем оптимальное количество подаваемой воды составляет 0,5-0,75 от цикловой подачи топлива, при котором эффективный КПД становится наибольшим, а удельный эффективный расход топлива наименьшим (Звонов В.А. Токсичность двигателей внутреннего сгорания. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1980, 160 с.). Этот двигатель содержит еще пульт управления 20, который связан с датчиками температуры наружного воздуха 61, воздуха во впускном газопроводе 62, газов в конденсаторе 63 и цилиндре 64, пара, поступающего в расширительную машину или паровой(ые) цилиндр(ы) 65, пара в парораспределительном устройстве 66 (фиг.2), холодной воды в водораспределительном устройстве холодной воды 67 (фиг.1), питательной воды в водораспределительном устройстве горячей воды 29, окружающей среды в месте расположения потребителей теплоты 68 (фиг.2), с датчиками давления воздуха на входе во впускной коллектор 69 (фиг.1), продуктов сгорания и пара в конденсаторе 70, питательной воды, подаваемой питательным насосом 71, с датчиком уровня воды в водораспределительном устройстве горячей воды 19 и с датчиком содержания кислорода в выпускных газах 72, которые служат для управления системой двухфазной подачи воды и пара, а также комбинированным двигателем.For operation without a steam expansion machine, one cylinder 8 (Fig. 3) or several engines 1 are disconnected from the inlet 11 and exhaust 3 of the manifolds, the steam line (s) 58 is connected to the inlet (s) of the cylinder (s) 58 from the steam generator 3 or steam distribution device 53 (figure 2), and the outlet (s) hole (s) of the cylinder (s) is connected (s) by steam line (s) 59 (figure 3) with a condenser 5, while at the end (s) of the pipe (s) ) 59 from the side of the condenser 5, a check valve (s) 60 is installed to prevent (e) the supply of steam to the cylinder (s), while the gas cams The actuating mechanism of this (their) cylinder (s) are of such dimensions that the exhaust (s) steam valve (s) opens (s) at the top (inner) dead center and closes (s) after filling the cylinder (s) ) with fresh steam, the exhaust (s) of the steam valve (s) opens (s) at a steam pressure in cylinder (s) 8 greater or equal to that in the condenser 5, at which the work of expelling the steam when the piston moves (it ) to the top (inner) dead center and closing there the outlet (s) valve (s) becomes the smallest, and the effective efficiency to combined engine - the largest. The volume between the head (s) [cover (s)] of the cylinder (s) and the piston (s) with the piston (s) at the top (inner) dead center is established experimentally or by mathematical modeling so that the effective efficiency of the combined engine is greatest. As shown by theoretical and theoretical studies, the number of converted cylinders of the base engine for pair operation, at which the effective efficiency of the combined engine is greatest, depends on this volume and the amount of generated steam. The compression ratio of the engine in gas cylinders is designed so that the effective efficiency of the combined engine is maximum and there is no detonation in the cylinders due to the supply of water in the required quantity to the intake air duct 10 or manifold 11 (Fig. 1) and its spraying there with the required average droplet size. When spraying water in the intake duct or manifold, the requirements for the octane rating of the fuel are reduced (PK Efremov. On the issue of additional supply of heat engines with water. - In the book: Protection of the air pool from pollution by toxic emissions of vehicles. T.1 - Kharkov: 1977, p.221-261.) Due to a decrease in the maximum combustion temperature, which allows to increase the compression ratio of the engine. Moreover, the optimal amount of water supplied is 0.5-0.75 of the cyclic fuel supply, at which the effective efficiency becomes the highest, and the specific effective fuel consumption is the smallest (V. Zvonov. Toxicity of internal combustion engines. - 2nd ed., Revised . - M.: Mechanical Engineering, 1980, 160 p.). This engine also contains a control panel 20, which is connected with sensors for the temperature of the outside air 61, the air in the intake manifold 62, the gases in the condenser 63 and the cylinder 64, the steam entering the expansion machine or the steam (s) cylinder (s) 65, the steam in steam distribution device 66 (FIG. 2), cold water in the cold water distribution device 67 (FIG. 1), feed water in the hot water distribution device 29, the environment at the location of the heat consumers 68 (FIG. 2), with air pressure sensors on in ode to the intake manifold 69 (FIG. 1), combustion products and steam in the condenser 70, the feed water supplied by the feed pump 71, with a water level sensor in the hot water distribution device 19 and with an oxygen content sensor in the exhaust gases 72, which serve to control of a two-phase water and steam supply system, as well as a combined engine.

Способ работы комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом осуществляют следующим образом. Компрессор 9 (фиг.1), который приводится турбодетандером (турбиной) 6, подает воздух по воздухопроводу 10 через впускной коллектор 11 в цилиндры 8 поршневого двигателя 1. Охлаждение воздуха, нагретого при сжатиях компрессором и поршнями в цилиндрах, производится равномерным распыливанием в нем воды. Вода на распыливание в распылитель 45 подается насосом 46 из верхней части водораспределительного устройства холодной воды 30, где еще скапливаются углеводороды, которые попадают в воду из продуктов неполного сгорания в конденсаторе 5, а затем вместе с водой при циркуляции переносятся в эту емкость и там, всплывая наверх, концентрируются. Средние размеры капель при распыливании воды образуются такими, что эти капли успевают, в основном, нагреться во время впуска смеси и сжатия ее в цилиндре только до температуры кипения. При горении топлива в камере сгорания они интенсивно испаряются и снижают максимальную температуру сгорания, которая, в основном, определяет возникновение детонации в двигателе с вынужденным воспламенением, а также величину максимального давления сгорания совместно с количеством рабочего тела в цилиндре при неизменной степени сжатия. Количество подаваемой воды определяется экспериментально или математическим моделированием для каждого двигателя отдельно по наибольшему эффективному КПД и приемлемому максимальному давлению сгорания, при котором возникающие напряжения в деталях двигателя не превышают допускаемые значения. Математическим моделированием и экспериментально установлено, что количество подаваемой воды по массе близко к величине цикловой подачи топлива. Средние размеры образующихся капель определяются конструкциями распылителя 45 и насоса 46, а также могут регулироваться с пульта управления 20.The method of operation of the combined engine with a two-phase working fluid is as follows. The compressor 9 (Fig. 1), which is driven by a turboexpander (turbine) 6, delivers air through the air duct 10 through the intake manifold 11 to the cylinders 8 of the piston engine 1. The air heated by compressions by the compressor and pistons in the cylinders is cooled by uniformly spraying water in it . Water for spraying to the sprayer 45 is supplied by a pump 46 from the top of the cold water distribution device 30, where hydrocarbons are still accumulated, which enter the water from the products of incomplete combustion in the condenser 5, and then, together with the water, are transferred to this tank during circulation and there, floating up up, concentrate. The average size of the droplets when spraying water is formed so that these droplets have time to mainly heat up during the inlet of the mixture and its compression in the cylinder only to the boiling point. When fuel is burned in the combustion chamber, they intensively evaporate and reduce the maximum combustion temperature, which mainly determines the occurrence of detonation in the engine with forced ignition, as well as the value of the maximum combustion pressure together with the amount of working fluid in the cylinder with a constant compression ratio. The amount of water supplied is determined experimentally or by mathematical modeling for each engine separately according to the highest effective efficiency and acceptable maximum combustion pressure, at which the occurring stresses in the engine parts do not exceed the permissible values. Mathematical modeling and experimentally established that the amount of water supplied by mass is close to the value of the cyclic fuel supply. The average size of the droplets formed is determined by the designs of the atomizer 45 and pump 46, and can also be adjusted from the control panel 20.

Образовавшиеся продукты сгорания направляются в парогенератор 3, где образуют пар, затем движутся в экономайзер 4, там они нагревают воду, затем по газопроводу 7 подаются в конденсатор 5, здесь они охлаждаются распыленной холодной водой до температуры конденсации водяных паров. В образовавшихся каплях воды токсичные газы и углеводороды абсорбируются, адсорбируются, растворяются и конденсируются благодаря содержанию в охлаждающей воде растворенного аммиака (рН 11-12). Для получения циркулирующей воды с рН 11-12 в нее добавляют раствор аммиака через отверстие, закрытое пробкой 23 в крышке 21 водораспределительного устройства горячей воды 14. Из конденсатора 5 по газопроводу 8 продукты сгорания поступают в турбодетандер (турбину) 8, где совершают работу, которая затем используется на сжатие воздуха в компрессоре 9. Кроме того, в турбодетандере (турбине) при расширении продуктов сгорания происходит их охлаждение, при этом пары воды конденсируются, а образовавшиеся капли благодаря центробежной силе собираются в конденсатосборнике турбодетандера (турбины) 6 и оттуда стекают в резервуарную емкость 13. Охлаждающая вода в конденсатор 5 подается насосом 43 из водораспределительного устройства холодной воды 30 по водопроводу 42 через распылитель 41. Количество подаваемой воды регулируется запорнорегулирующим устройством 44 с пульта управления 20 по температуре продуктов сгорания в конденсаторе 5. Эта температура поддерживается такой, чтобы образовавшийся конденсат при этой температуре можно было охладить наружным воздухом до требуемой температуры холодной воды в водораспределительном устройстве 30. Под требуемой температурой воды понимается такая температура, при которой ее используют в конденсаторе для охлаждения продуктов сгорания. Необходимая температура газов в конденсаторе 5 для конденсации водяных паров достигается изменением давления в этом конденсаторе путем увеличения или уменьшения проходного сечения дросселирующего устройства 12 детандера 6. Под необходимой температурой газов в конденсаторе понимается такая температура, при которой образовавшийся конденсат можно охладить наружным воздухом до требуемой температуры холодной воды, поступающей на охлаждение продуктов сгорания в конденсаторе. Вода в водораспределительном устройстве холодной воды 30 охлаждается в радиаторе 49, обдуваемым наружным воздухом вентилятором 50. Циркуляция воды через радиатор 49 и водораспределительное устройство холодной воды 30 осуществляется насосом 51 по водопроводам 47 и 48, при этом температура холодной воды регулируется с пульта управления изменением проходного сечения запорнорегулирующего устройства 52, а также увеличением или уменьшением частоты вращения вентилятора 50. Вода из конденсатора 5 сливается по водопроводам 18 и 27 под давлением газов в этом конденсаторе в водораспределительное устройство горячей воды 14. Количество воды, подаваемой по водопроводу 18, регулируется запорнорегулирующим устройством 28 по температуре питательной воды с пульта управления. Остальная вода (избыточная) направляется по водопроводу 27 в нижнюю часть водораспределительного устройства горячей воды 14. Нагретая питательная вода из средней части этого устройства подается питательным насосом 38 в экономайзер 4, а затем в парогенератор 3, при этом количество подаваемой питательной воды регулируется запорнорегулирующим устройством 40, а давление - регулирующим давление клапаном 39 с пульта управления 20. Нагрев питательной воды в средней части этого водораспределительного устройства производится маслом системы смазки теплопередачей через разделяющие стенки теплообменника 17, а также водой системы охлаждения путем перемешивания двух теплоносителей с различной температурой. Если количество воды, поступающее по водопроводу 18 через запорнорегулирующее устройство 28 для регулирования температуры питательной воды, становится больше, чем количество воды, подаваемой питательным насосом 38, то избыток воды начинает перетекать в нижнюю часть водораспределительного устройства горячей воды 14 под гидростатическим давлением через отверстия в нижней перегородке 16. Здесь эта вода перемешивается с избытком конденсата, стекающим по водопроводу 27, и так как уровень воды в водораспределительном устройстве горячей воды 14 оказывается выше уровня воды в водораспределительном устройстве холодной воды 30, то под действием гидростатического давления и давление газов в конденсаторе смешанная вода из нижней части этого устройства поступает по водопроводу в водораспределительное устройство холодной воды 30 на охлаждение.The resulting combustion products are sent to the steam generator 3, where they form steam, then move to the economizer 4, there they heat the water, then they are fed through the gas pipeline 7 to the condenser 5, here they are cooled by sprayed cold water to the temperature of condensation of water vapor. In the resulting water droplets, toxic gases and hydrocarbons are absorbed, adsorbed, dissolved and condensed due to the content of dissolved ammonia in the cooling water (pH 11-12). To obtain circulating water with a pH of 11-12, an ammonia solution is added to it through a hole closed by a plug 23 in the cover 21 of the hot water distribution device 14. From the condenser 5 through a gas line 8, the combustion products enter a turboexpander (turbine) 8, where they perform work that then it is used to compress the air in compressor 9. In addition, in the expansion of the expander of the combustion products, the cooling products cool down, while the water vapor condenses, and the droplets are collected due to centrifugal force in the condensate collector of the turboexpander (turbine) 6 and from there flow into the reservoir 13. Cooling water to the condenser 5 is pumped by the pump 43 from the cold water distribution device 30 through the water supply 42 through the atomizer 41. The amount of water supplied is controlled by a shut-off device 44 from the control panel 20 according to the temperature of the combustion products in the condenser 5. This temperature is maintained such that the condensate formed at this temperature can be cooled with outside air to the required temperature cold water in the water distribution device 30. Under the required temperature of the water refers to the temperature at which it is used in a condenser to cool the combustion products. The necessary temperature of the gases in the condenser 5 for condensation of water vapor is achieved by changing the pressure in this condenser by increasing or decreasing the flow area of the throttling device 12 of the expander 6. By the required temperature of the gases in the condenser is meant the temperature at which the condensate formed can be cooled with outside air to the required cold temperature water entering the cooling of the combustion products in the condenser. The water in the cold water distribution device 30 is cooled in the radiator 49, blown by the external air by the fan 50. The water is circulated through the radiator 49 and the cold water distribution device 30 by the pump 51 through the water pipes 47 and 48, while the temperature of the cold water is controlled from the control panel for changing the flow area shut-off device 52, as well as increasing or decreasing the speed of the fan 50. Water from the condenser 5 is discharged through the pipelines 18 and 27 under the pressure of gases in ohm capacitor in the delivery device 14. The amount of hot water the water supplied by the water supply 18 is regulated by lock shield device 28 on the feed water temperature from the control panel. The remaining water (excess) is directed through the water supply 27 to the lower part of the hot water distribution device 14. The heated feed water from the middle of this device is supplied by the feed pump 38 to the economizer 4, and then to the steam generator 3, while the amount of feed water is regulated by a shut-off device 40 , and pressure - pressure-regulating valve 39 from the control panel 20. Heating of feed water in the middle part of this water distribution device is performed by oil of the lubrication system t ploperedachey through separating walls of the heat exchanger 17 and the cooling water by stirring the two coolants having different temperatures. If the amount of water entering the water supply pipe 18 through the shut-off device 28 for regulating the temperature of the feed water becomes larger than the amount of water supplied by the feed pump 38, then the excess water begins to flow to the lower part of the hot water distribution device 14 under hydrostatic pressure through the openings in the lower partition 16. Here, this water is mixed with excess condensate draining through the water supply 27, and since the water level in the hot water distribution device is 14 ° be ordered above the level of water in the water distribution device 30, the cold water, under the action of hydrostatic pressure and gas pressure in the condenser mixed water from the lower part thereof flows through the water supply in the water distribution device 30 for cold water cooling.

Образовавшийся пар в парогенераторе 3 поступает по паропроводу в расширительную машину 2, где совершает работу, которая передается на коленчатый вал комбинированного двигателя. Отработавший пар направляется по паропроводу в конденсатор 5, где конденсируется благодаря охлаждению пара и продуктов сгорания распыленной холодной водой.The generated steam in the steam generator 3 enters through the steam line into the expansion machine 2, where it does the work that is transmitted to the crankshaft of the combined engine. The exhaust steam is sent through the steam line to the condenser 5, where it condenses due to the cooling of the steam and combustion products by atomized cold water.

В двигателях без традиционной системы охлаждения вода из этой системы в среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды не поступает, следовательно, передача теплоты воде этого устройства не происходит. При этом, детонация в двигателе не возникает, а его теплонапряженность не повышается благодаря снижению температуры рабочего тела в результате распыливания воды в воздухе, поступающем в цилиндры. Система двухфазной подачи воды и пара для этого двигателя сохраняется, а его работа не нарушается.In engines without a traditional cooling system, no water flows from this system to the middle part of the hot water distribution device, therefore, heat transfer to the water of this device does not occur. At the same time, detonation does not occur in the engine, and its heat intensity does not increase due to a decrease in the temperature of the working fluid as a result of atomization of water in the air entering the cylinders. The two-phase water and steam supply system for this engine is maintained, and its operation is not disturbed.

Предусмотрена циркуляция пара в пароводяной системе с целью повышения ее температуры в тех двигателях, у которых на частичных нагрузках получается низкая температура продуктов сгорания, следовательно, и небольшая передача теплоты пароводяной смеси. Эта циркуляция включается автоматически с логического устройства 55 (фиг.2), когда температура пара, поступающего в расширительную машину 2, становится ниже допускаемого значения. При этом запорный клапан 57 закрывается, а остается открытым отверстие с клапаном или без него, которое пропускает пар в расширительную машину 2, чтобы уменьшить в нем газодинамические потери. Одновременно открывается запорный клапан 54 (фиг.2), и пар под действием насоса 38 начинает циркулировать через запорнорегулирующее устройство 40, экономайзер 4 и парогенератор 3, парораспределительное устройство 53 и опять возвращается в насос 38. Если в пароводяной системе отсутствует экономайзер 4, а он объединен с парогенератором 3, то вода сразу подается в парогенератор 3. Циркуляция воды в этом замкнутом контуре продолжается до тех пор, пока температура пара в парогенераторе 3 не достигнет требуемой величины. Как только она достигается, запорный клапан 54 закрывается, и весь пар начинает поступать через запорный клапан 57 в расширительную машину 2 или в паровой(ые) цилиндр(ы) 8 (фиг.3). Двигатель начинает работать в обычном режиме. Здесь под требуемым допускаемым значением температуры пара понимается такая температура, при уменьшении которой работа, производимая двигателем в течение времени, эксплуатируемом на нагрузках с низкой температурой продуктов сгорания, уменьшается по сравнению с работой, производимой при двукратной или многократной циркуляции теплоносителя через парогенератор за то же время.Steam circulation is provided in the steam-water system in order to increase its temperature in those engines for which, at partial loads, a low temperature of the combustion products is obtained, therefore, a small heat transfer of the steam-water mixture. This circulation is switched on automatically from the logic device 55 (Fig. 2) when the temperature of the steam entering the expansion machine 2 becomes lower than the permissible value. In this case, the shut-off valve 57 is closed, and the hole with or without a valve remains open, which passes steam into the expansion machine 2 in order to reduce gas-dynamic losses in it. At the same time, the shut-off valve 54 opens (Fig. 2), and steam under the action of the pump 38 begins to circulate through the shut-off device 40, the economizer 4 and the steam generator 3, the steam distribution device 53 and returns to the pump 38. If there is no economizer 4 in the steam-water system, and it combined with the steam generator 3, then the water is immediately supplied to the steam generator 3. The circulation of water in this closed loop continues until the temperature of the steam in the steam generator 3 reaches the desired value. Once it is achieved, the shutoff valve 54 closes, and all the steam begins to flow through the shutoff valve 57 into the expansion machine 2 or into the steam (s) cylinder (s) 8 (Fig. 3). The engine starts to run normally. Here, the required permissible value of the temperature of the steam is understood to mean a temperature at which the work performed by the engine during the time operated on loads with a low temperature of the combustion products decreases compared to the work performed when the coolant is circulated twice or repeatedly through the steam generator at the same time .

В комбинированном двигателе пар подается в паровой(ые) цилиндр(ы) 8 (фиг.3) из парогенератора 3 или парораспределительного устройства 53 (фиг.2) через впускной(ые) паровой(ые) клапан(ы) в один или несколько цилиндров в зависимости от количества образующегося пара, который(ые) открывается(ются) в верхней (внутренней) мертвой точке, а закрывается после наполнения цилиндра(ов) необходимым количеством пара, при котором эффективный КПД двигателя получается наибольшим. Количество подаваемого пара в этот(и) цилиндр(ы) зависит от количества образующегося пара, его давления и температуры, продолжительности открытия впускного(ых) клапана(ов), объема между головкой (крышкой) цилиндра и поршнем(ями) при его(их) положении в верхней (внутренней) мертвой точке и определяется расчетом в результате математического моделирования рабочего процесса в цилиндре(ах). Выпускной(ые) паровой(ые) клапан(ы) открывается(ются) тогда, когда давление пара в паровом(ых) цилиндре(ах) 8 (фиг.3) становится равным или большим, чем давление газов в конденсаторе 5. Закрывается(ются) этот(и) клапан(ы) в верхней (внутренней) мертвой точке. Оптимальный угол опережения открытия парового(ых) выпускного(ых) клапана(ов) до нижней (наружной) мертвой точки определяется по наибольшему количеству работы, совершаемой двигателем за цикл. Рабочий процесс в паровом(ых) цилиндре(ах) совершается за один оборот коленчатого вала. Обратный клапан 60 предотвращает попадание газов из конденсатора обратно в цилиндр(ы) 8. Работа, совершаемая в паровом(ых) цилиндре(ах), передается на общий коленчатый вал комбинированного двигателя через шатунно-поршневую группу.In a combined engine, steam is supplied to the steam cylinder (s) 8 (FIG. 3) from the steam generator 3 or the steam distribution device 53 (FIG. 2) through the inlet (s) of the steam valve (s) into one or more cylinders depending on the amount of steam generated, which opens (s) at the top (inner) dead center, and closes after filling the cylinder (s) with the required amount of steam, at which the effective engine efficiency is greatest. The amount of steam supplied to this (s) cylinder (s) depends on the amount of steam generated, its pressure and temperature, the duration of the opening of the inlet valve (s), the volume between the cylinder head (cover) and the piston (s) with it (them) ) position in the top (internal) dead center and is determined by calculation as a result of mathematical modeling of the working process in the cylinder (s). The exhaust (s) of the steam valve (s) opens (s) when the vapor pressure in the steam (s) cylinder (s) 8 (Fig. 3) becomes equal to or greater than the gas pressure in the condenser 5. Closes ( ) this (s) valve (s) at top (inner) dead center. The optimum angle of advancing the opening of the steam (s) exhaust (s) valve (s) to the bottom (outer) dead point is determined by the largest amount of work performed by the engine per cycle. The workflow in the steam (s) cylinder (s) takes place in one revolution of the crankshaft. The check valve 60 prevents the ingress of gases from the condenser back into the cylinder (s) 8. The work performed in the steam (s) cylinder (s) is transferred to the common crankshaft of the combined engine through the connecting rod and piston group.

Во время работы двигателя с принудительным воспламенением коэффициент избытка воздуха в газовых цилиндрах регулируется изменением количества подаваемого топлива с пульта управления по содержанию кислорода в продуктах сгорания.During operation of the engine with forced ignition, the coefficient of excess air in the gas cylinders is controlled by changing the amount of fuel supplied from the control panel according to the oxygen content in the combustion products.

Заполнение пароводяной системы водой осуществляется через пробку 23 (фиг.1) в крышке 21, а слив этой воды производится по трубке 25 через запорное устройство 26.The steam-water system is filled with water through the plug 23 (Fig. 1) in the cover 21, and this water is drained through the tube 25 through the shut-off device 26.

Преимущества разработанного способа и устройства комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания по сравнению с аналогом и прототипом заключается в более высоком эффективном его КПД и в большей экологической безопасности при почти одинаковой сложности и стоимости с выпускаемыми конструкциями двигателей с наддувом. Эта конструкция двигателя является более надежной по сравнению с аналогом и прототипом благодаря повышению скорости теплоносителя на частичных нагрузках в водопроводах и паропроводах и предотвращению их загрязнения механическими примесями.The advantages of the developed method and device of a combined engine with a two-phase working fluid based on a reciprocating internal combustion engine in comparison with the analogue and prototype are its higher effective efficiency and greater environmental safety at almost the same complexity and cost with the produced designs of supercharged engines. This engine design is more reliable in comparison with the analogue and prototype due to the increase in the speed of the coolant at partial loads in water and steam pipelines and the prevention of their contamination with mechanical impurities.

Локальная оптимизация параметров и размеров разработанного бензинового комбинированного двигателя на математических моделях показала, что эффективный его КПД поднимается до 0,60 на некоторых режимах его работы, а содержание вредных выбросов в продуктах сгорания снижается до норм ЕВРО-4 без нейтрализатора. Причем коэффициент полезного действия двигателя возрастает еще не менее, чем на 15% с учетом потребления теплоты на отопление и вентиляцию салона или кабины транспортного средства в зависимости от температуры наружного воздуха и количества конденсирующихся водяных паров из продуктов сгорания.Local optimization of the parameters and sizes of the developed gasoline combined engine on mathematical models showed that its effective efficiency rises to 0.60 in some modes of its operation, and the content of harmful emissions in the combustion products decreases to EURO-4 standards without a converter. Moreover, the efficiency of the engine increases by at least 15%, taking into account the heat consumption for heating and ventilation of the passenger compartment or the cabin of the vehicle, depending on the outdoor temperature and the amount of condensing water vapor from the combustion products.

Расчеты были выполнены очень корректно с учетом потерь тепловых, газодинамических, механических и насосных. При проведении оптимизации соблюдалось уравнение теплового баланса с точностью ±1,5% для каждого теплового режима.The calculations were performed very correctly, taking into account losses of thermal, gas-dynamic, mechanical and pumping. During the optimization, the heat balance equation was observed with an accuracy of ± 1.5% for each thermal regime.

Claims (29)

1. Способ работы комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу воздуха компрессором во впускной коллектор, его охлаждение распыливанием холодной воды, охлаждение продуктов сгорания последовательно в парогенераторе, совмещенным с выпускным коллектором, экономайзере и в контактном конденсаторе, а затем их расширение в детандере, отделение каплей воды в контактном конденсаторе и детандере при расширении продуктов сгорания, подачу холодной воды в контактный конденсатор для охлаждения продуктов сгорания и в систему впуска для охлаждения наддувочного воздуха, отдачу теплоты из масла системы смазки нагреваемой воде через разделяющие стенки теплообменника, а также из воды системы охлаждения тоже нагреваемой воде путем их перемешивания, подачу пара в расширительную машину из парогенератора, отличающийся тем, что сжигают топливо в камерах сгорания при коэффициенте избытка воздуха 1,0÷1,1 в двигателях с принудительным воспламенением и при коэффициенте избытка воздуха больше 1,1 в двигателях с самовоспламенением от сжатия, устанавливают в контактном конденсаторе величину давления газов их дросселированием перед рабочим колесом детандера в зависимости от температуры наружного воздуха, а по этой установленной величине давления охлаждают продукты сгорания распыливанием холодной воды из водораспределительного устройства до температуры конденсации водяных паров, чтобы затем выделенный конденсат из продуктов сгорания охладить в радиаторе наружным воздухом.1. The method of operation of a combined engine with a two-phase working fluid based on a reciprocating internal combustion engine, comprising supplying compressor air to the intake manifold, cooling it by spraying with cold water, cooling the combustion products in series in a steam generator combined with the exhaust manifold, economizer, and contact condenser, and then their expansion in the expander, separation by a drop of water in the contact condenser and the expander during expansion of the combustion products, the supply of cold water to the contact a condenser for cooling the combustion products and into the intake system for cooling charge air, heat transfer from the oil of the heated water lubrication system through the dividing walls of the heat exchanger, as well as from the water of the cooling system also to the heated water by mixing them, supplying steam to the expansion machine from the steam generator, characterized in that they burn fuel in combustion chambers with an excess air coefficient of 1.0 ÷ 1.1 in forced ignition engines and with an excess air coefficient of more than 1.1 in self-propelled engines by compression flame, set the pressure of the gases in the contact condenser by throttling them in front of the expander impeller, depending on the outdoor temperature, and according to this set pressure value, the combustion products are cooled by spraying cold water from the water distribution device to the condensation temperature of water vapor, so that the condensate extracted from cool the combustion products in the radiator with outside air. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду из конденсатора подают в среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды под давлением газов в этом конденсаторе для охлаждений масла системы смазки в поверхностном теплообменнике и охлаждающей воды в системе охлаждения путем ее перемешивания с водой в этом водораспределительном устройстве, а также повышения температуры питательной воды, подаваемой питательным насосом, при этом регулируют количество конденсата, поступающего в среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды запорнорегулирующим устройством с пульта управления.2. The method according to claim 1, characterized in that the water from the condenser is fed into the middle part of the hot water water distribution device under gas pressure in this condenser for cooling the oil of the lubrication system in the surface heat exchanger and cooling water in the cooling system by mixing it with water in this water distribution device, as well as increasing the temperature of the feed water supplied by the feed pump, while regulating the amount of condensate entering the middle part of the water distribution device Water Lock shield device meshes with the remote control. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагретую воду из нижней части водораспределительного устройства горячей воды подают под давлением газов в конденсаторе по водопроводу в водораспределительное устройство холодной воды, где ее охлаждают циркуляцией насосом через радиатор, обдуваемый наружным воздухом вентилятором, при этом регулируют с пульта управления температуру холодной воды в водораспределительном устройстве холодной воды путем изменения расхода этой воды через этот радиатор запорнорегулирующим устройством и изменением частоты вращения вентилятора, обдувающего этот радиатор.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the heated water from the lower part of the hot water distribution device is supplied under pressure of gases in the condenser through the water supply to the cold water distribution device, where it is cooled by circulation by a pump through a radiator blown with outside air a fan, while controlling from the control panel the temperature of the cold water in the cold water distribution device by changing the flow of this water through this radiator with a shut-off device and and Menen fan speed, blowing the radiator. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подают воздух во впускной коллектор по воздухопроводу компрессором, соединенным с турбодетандером (турбиной), охлаждают этот воздух путем изменения количества и средних размеров капель распыливаемой воды в этом воздухе, при этом количество распыливаемой воды во впускном коллекторе регулируют запорнорегулирующим устройством, а средние размеры капель - воздействием на распылитель с пульта управления в зависимости от нагрузки двигателя, температуры воздуха во впускных патрубках, а также максимальной температуры сгорания в цилиндрах.4. The method according to claim 1, characterized in that the air is supplied to the intake manifold through an air duct by a compressor connected to a turboexpander (turbine), this air is cooled by changing the number and average sizes of droplets of sprayed water in this air, while the amount of sprayed water in the intake manifold is controlled by a locking regulating device, and the average droplet size is influenced by the sprayer from the control panel depending on the engine load, air temperature in the intake pipes, and also the maximum combustion temperatures in the cylinders. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество распыливаемой воды и средние размеры образующихся капель в воздухе во впускном коллекторе регулируют насосом, управляемым с пульта управления.5. The method according to claim 1, characterized in that the amount of sprayed water and the average size of the formed droplets in the air in the intake manifold are controlled by a pump controlled from a control panel. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что образовавшийся пар подают в паровую расширительную машину, соединенную с поршневым двигателем, при этом регулируют давление пара изменением давления подачи питательного насоса с пульта управления, а температуру пара - изменением количества подаваемой питательной воды запорнорегулирующим устройством с пульта управления.6. The method according to claim 2, characterized in that the generated steam is fed into a steam expansion machine connected to the piston engine, wherein the steam pressure is controlled by changing the feed pressure of the feed pump from the control panel, and the steam temperature by changing the amount of feed water supplied by a shut-off device from the control panel. 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что образовавшийся пар подают в цилиндр(ы) из парогенератора или парораспределительного устройства через проходное(ые) сечение(я) впускного(ых) клапана(ов) в один или несколько цилиндров, в зависимости от количества образующегося пара, при их открытии в верхней (внутренней) мертвой точке и закрытии после наполнения цилиндра(ов) свежим паром, при этом отработавший пар направляют в конденсатор по паропроводу через обратный клапан, по которому пар не может поступить обратно в паровой(ые) цилиндр(ы) из конденсатора.7. The method according to claim 2, characterized in that the generated steam is supplied to the cylinder (s) from the steam generator or steam distribution device through the passage (s) section (s) of the inlet valve (s) into one or more cylinders, depending of the amount of steam generated, when they open at the top (inner) dead center and close after filling the cylinder (s) with fresh steam, the exhaust steam is sent to the condenser through the steam line through a non-return valve, through which the steam cannot go back to the steam (s) ) condensate cylinder (s) pa. 8. Способ по п.2, отличающийся тем, что впуск пара, рабочий ход поршня(ей) и предварительный выпуск пара в цилиндре(ах) осуществляется в один ход поршня(ей) при его(их) движении к нижней (наружной) мертвой точке, а принудительный выпуск происходит при его (их) движении к верхней (внутренней) мертвой точке, при этом угол опережения открытия выпускного(ых) клапана(ов) происходит в тот момент, когда давление пара в цилиндре (ах) сравнивается с давлением пара в конденсаторе, а угол его(их) запаздывания закрытия производится в верхней (внутренней) мертвой точке.8. The method according to claim 2, characterized in that the steam inlet, the stroke of the piston (s) and the preliminary release of steam in the cylinder (s) are carried out in one stroke of the piston (s) when it (them) moves to the lower (outer) dead point, and forced release occurs when it (they) moves to the top (inner) dead point, while the advance angle of the opening of the outlet (s) valve (s) occurs at the moment when the vapor pressure in the cylinder (s) is compared with the vapor pressure in the capacitor, and the angle of his (their) closing delay is made in the upper (inner) dead point. 9. Способ по п.2, отличающийся тем, что на частичных малых нагрузках температуру образующегося пара регулируют путем его двукратной или многократной циркуляции питательным насосом через экономайзер, парогенератор, парораспределительное устройство и первое запорное устройство при закрытом проходном сечении второго запорного устройства и открытом в нем отверстии, пропускающим пар в паровую расширительную машину для снижения в нем газодинамических потерь, после установления в парораспределительном устройстве требуемой температуры пара, его циркуляцию через первое запорное устройство прекращают с логического устройства, а подают этот пар через открытое второе запорное устройство из парораспределительного устройства.9. The method according to claim 2, characterized in that at partial light loads the temperature of the generated steam is controlled by its double or multiple circulation by the feed pump through an economizer, a steam generator, a steam distribution device and a first shut-off device with a closed passage section of the second shut-off device and open in it the hole passing the steam into the steam expansion machine to reduce gas-dynamic losses in it, after setting the required steam temperature in the steam distribution device Its circulation through the first locking device with the logical device is stopped, and this steam is fed via the open second shut-off device of the steam distribution apparatus. 10. Способ по п.4, отличающийся тем, что воду из верхней части водораспределительного устройства холодной воды со скопившимися там углеводородами подают на охлаждение воздуха в распылитель, расположенный во впускном воздухопроводе, при этом распыленная вода в воздухе вместе с углеводородами попадает в цилиндр(ы) и наполнении, где углеводороды сгорают при горении топлива в камере сгорания.10. The method according to claim 4, characterized in that the water from the upper part of the cold water distribution device with the hydrocarbons accumulated therein is supplied to cool the air in the atomizer located in the inlet air duct, while the atomized water in the air along with the hydrocarbons enters the cylinder (s ) and filling, where hydrocarbons are burned during combustion of fuel in the combustion chamber. 11. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед началом работы замеряют рН раствора горячей воды в водораспределительном устройстве горячей воды, если этот рН оказывается ниже 11-12 единиц, то через пробку в этом устройстве добавляют в пароводяную смесь раствор аммиака для нейтрализации токсичных веществ, образующихся, в основном, на поверхностях струй и капель воды в конденсаторе, снижения вредных выбросов с продуктами сгорания, а также исключения коррозии оборудования.11. The method according to claim 2, characterized in that before starting work, measure the pH of the hot water solution in the hot water distribution device, if this pH is below 11-12 units, then an ammonia solution is added to the steam-water mixture through the stopper in this device to neutralize toxic substances formed mainly on the surfaces of jets and water drops in the condenser, reducing harmful emissions from combustion products, and also eliminating corrosion of equipment. 12. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что подают горячий теплоноситель к потребителю теплоты из нижней части водораспределительного устройства горячей воды, а сливают охлажденный теплоноситель из этого потребителя в водораспределительное устройство холодной воды, при этом регулируют количество подаваемой теплоты этому потребителю с пульта управления путем изменения количества теплоносителя, поступающего к этому потребителю, через запорнорегулирующее устройство.12. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the hot coolant is supplied to the heat consumer from the lower part of the hot water distribution device, and the cooled coolant is drained from this consumer into the cold water distribution device, while the amount of heat supplied is regulated to this to the consumer from the control panel by changing the amount of coolant entering this consumer through a shut-off device. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что сливают образовавшийся конденсат из конденсатосборника турбодетандера (турбины) в резервную емкость, затем используют его для заполнения водораспределительного устройства горячей воды при снижении в нем уровня воды ниже допустимого значения.13. The method according to claim 1, characterized in that the condensate formed is drained from the condensate collector of the turboexpander (turbine) into a reserve tank, then it is used to fill the hot water distribution device when the water level in it drops below an acceptable value. 14. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что заполняют водой систему двухфазной подачи воды и пара через пробку, расположенную в верхней части водораспределительного устройства горячей воды, до контрольного уровня, а спускают ее по трубке через запорное устройство, расположенное в нижней части этого водораспределительного устройства.14. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that they fill with water a two-phase water and steam supply system through a plug located in the upper part of the hot water distribution device to a control level, and lower it through a tube through a locking device located at the bottom of this water distribution device. 15. Способ работы двигателя с двухфазным рабочим телом без традиционной системы охлаждения, включающий охлаждение продуктов сгорания последовательно в парогенераторе, экономайзере и в контактном конденсаторе, а затем их расширение, подачу холодной воды в контактный конденсатор для охлаждения продуктов сгорания, отдачу теплоты масла системы смазки нагреваемой воде через разделяющие стенки теплообменника, и подачу пара в расширительную машину из парогенератора, отличающийся тем, что отдачу теплоты масла из системы смазки осуществляют через разделяющие стенки теплообменника в водораспределительном устройстве горячей воды системы подачи двухфазного рабочего тела в экономайзер и парогенератор, а охлаждение рабочего тела в цилиндрах осуществляют распыливанием холодной воды.15. A method of operating an engine with a two-phase working fluid without a traditional cooling system, including cooling the combustion products in series in a steam generator, economizer and contact condenser, and then expanding them, supplying cold water to the contact condenser to cool the combustion products, transferring the heat of the oil from the heated lubrication system water through the separating walls of the heat exchanger, and steam is supplied to the expansion machine from the steam generator, characterized in that the heat of the oil is transferred from the lubrication system to Through the dividing walls of the heat exchanger in the hot water distribution device of the system for supplying the two-phase working fluid to the economizer and the steam generator, and cooling the working fluid in the cylinders is carried out by spraying cold water. 16. Устройство комбинированного двигателя с двухфазным рабочим телом на базе поршневого двигателя внутреннего сгорания, содержащее поршневой двигатель внутреннего сгорания, соединенный с паровой расширительной машиной, экономайзер или парогенератор, конденсатор и турбодетандер (турбины), расположенные последовательно вдоль выпускного газопровода и соединенные газовой связью с цилиндрами этого двигателя, а также компрессор, подключенный к цилиндрам через впускные воздухопровод и коллектор, отличающееся тем, что компрессор соединен с турбодетандером (турбиной), который имеет регулирующее устройство, а также конденсатосборник для сбора и слива конденсата в резервную емкость.16. The device of the combined engine with a two-phase working fluid based on a reciprocating internal combustion engine, containing a reciprocating internal combustion engine connected to a steam expansion machine, an economizer or steam generator, a condenser and a turboexpander (turbines) located in series along the exhaust gas pipeline and connected by gas connection to the cylinders this engine, as well as the compressor connected to the cylinders through the intake air duct and manifold, characterized in that the compressor is connected to a turboexpander (turbine), which has a control device, as well as a condensate collector for collecting and draining condensate into a reserve tank. 17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что содержит водораспределительное устройство горячей воды, поделенное верхней и нижней перегородками на три части, в средней части которого располагается теплообменник с разделительными стенками, через которые передается теплота от масла системы смазки горячей воде, здесь находится зона смешения воды системы охлаждения двигателя с горячей водой водораспределительного устройства, а также располагаются места для забора подогретой питательной воды и слива части конденсата из конденсатора по водопроводу.17. The device according to clause 16, characterized in that it contains a hot water distribution device divided into three parts by the upper and lower partitions, in the middle part of which there is a heat exchanger with dividing walls, through which heat is transferred from the oil of the hot water lubrication system, is located here the zone of mixing water of the engine cooling system with hot water of the water distribution device, as well as places for collecting heated feed water and draining part of the condensate from the condenser through the water rovodu. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в верхней части водораспределительного устройства горячей воды расположен датчик уровня воды, соединенный электросвязью с пультом управления, на верхней крышке этого устройства установлены паровоздушный клапан и пробка для залива воды и раствора аммиака, а на нижней крышке - трубка для слива воды с установленным на нем запорным устройством.18. The device according to 17, characterized in that in the upper part of the hot water distribution device there is a water level sensor connected by telecommunication to the control panel, on the top cover of this device there is a steam-air valve and a plug for filling water and ammonia solution, and on the bottom a lid - a pipe for draining water with a locking device installed on it. 19. Устройство по п.17, отличающееся тем, что средняя и нижняя части водораспределительного устройства горячей воды соединены с конденсатором водопроводами, при этом на подводящем водопроводе к средней части этого устройства расположено запорнорегулирующее устройство, соединенное электросвязью с датчиком температуры питательной воды через пульт управления.19. The device according to 17, characterized in that the middle and lower parts of the hot water distribution device are connected to the condenser by water pipelines, while a shut-off control device is located on the supply pipe to the middle part of this device, connected by telecommunication to the feed water temperature sensor via the control panel. 20. Устройство по п.17, отличающееся тем, что водораспределительные устройства горячей и холодной воды соединены между собой через потребитель теплоты подающим и обратным теплопроводами, при этом на подающем теплопроводе расположено запорнорегулирующее устройство количества подаваемого теплоносителя, которое связано с пультом управления электросвязью.20. The device according to 17, characterized in that the water distribution devices for hot and cold water are interconnected through a heat consumer by a supply and return heat pipes, and a shut-off device for the amount of heat carrier supplied is connected to the telecommunication control panel on the heat supply pipe. 21. Устройство по п.17, отличающееся тем, что на водопроводе, соединяющем среднюю часть водораспределительного устройства горячей воды с экономайзером, установлены питательный насос с регулирующим давление клапаном, а также запорнорегулирующее устройство количества подаваемой питательной воды в экономайзер, связанное электросвязью с пультом управления.21. The device according to 17, characterized in that on the water supply connecting the middle part of the hot water distribution device to the economizer, a feed pump with a pressure-regulating valve is installed, as well as a shut-off device for the amount of feed water supplied to the economizer, which is connected to the control panel by telecommunication. 22. Устройство по п.16, отличающееся тем, что водораспределительное устройство холодной воды связано с распылителем воды во впускном воздухопроводе водопроводом, на котором расположен насос с регулируемыми подачей воды и давления впрыска, который связан электросвязью с пультом управления.22. The device according to p. 16, characterized in that the cold water distribution device is connected to a water sprayer in the intake air pipe by a water pipe on which there is a pump with controlled water supply and injection pressure, which is connected by electrical communication with the control panel. 23. Устройство по п.20, отличающееся тем, что водораспределительное устройство холодной воды связано подающим и обратным водопроводами с радиатором, обдуваемым холодным воздухом под действием вентилятора, при этом на подающем водопроводе располагается насос с регулирующим давление клапаном, а также запорнорегулирующее устройство расхода теплоносителя, связанные электросвязью с пультом управления.23. The device according to claim 20, characterized in that the cold water distribution device is connected by a supply and return pipes to a radiator blown with cold air under the influence of a fan, while a pump with a pressure-regulating valve and a shut-off device for coolant flow are located on the supply water pipe, connected by telecommunication with the control panel. 24. Устройство по п.16, отличающееся тем, что для повышения температуры пара на частичных нагрузках поршневого двигателя образован замкнутый циркуляционный контур под действием питательного насоса через экономайзер и парогенератор, парораспределительное устройство и первое запорное устройство, связанное с логическим устройством электросвязью, для работы в нормальном режиме предусмотрен паропровод, соединяющий это парораспределительное устройство с паровой расширительной машиной, на котором установлено второе запорное устройство, связанное с логическим устройством электросвязью, имеющее отверстие для уменьшения в нем газодинамических потерь.24. The device according to clause 16, characterized in that to increase the temperature of the steam at the partial loads of the piston engine, a closed circulation loop is formed under the action of the feed pump through an economizer and a steam generator, a steam distribution device and a first shut-off device associated with a logical telecommunication device for operation in In normal operation, a steam line is provided connecting this steam distribution device to a steam expansion machine on which a second locking device is installed, Associated with a logical telecommunication device, having an opening for reducing gas-dynamic losses in it. 25. Устройство по п.16, отличающееся тем, что цилиндр(ы) двигателя отключен(ы) от впускного и выпускного коллекторов, к впускному(ым) отверстию(ям) цилиндра(ов) подключен(ы) паропровод(ы) от парогенератора или парораспределительного устройства, а выпускное(ые) отверстие(я) цилиндра(ов) соединено(ы) паропроводом с конденсатором, на котором(ых) со стороны конденсатора установлен(ы) обратный(е) клапан(ы), предотвращающий(ие) обратную подачу пара в цилиндр(ы), при этом кулачки газораспределительного механизма этого(их) цилиндра(ов) открывают впускной клапан(ы) в верхней(внутренней) мертвой точке, а закрывают после наполнения цилиндра(ов) паром, выпускной(ые) клапан(ы) открывают при одинаковом давлении пара в конденсаторе и цилиндре(ах), а закрывают в верхней (внутренней) мертвой точке.25. The device according to clause 16, wherein the cylinder (s) of the engine is disconnected (s) from the intake and exhaust manifolds, the steam line (s) from the steam generator are connected to the inlet (s) of the cylinder (s) or steam distribution device, and the outlet (s) of the cylinder (s) are connected (s) by a steam line to the condenser, on which the non-return valve (s) is installed on the condenser side (s) to prevent (s) reverse steam supply to the cylinder (s), while the cams of the gas distribution mechanism of this (them) cylinder (s) open the inlet to the valve (s) at the top (inner) dead center, and close after filling the cylinder (s) with steam, the outlet (s) valve (s) are opened at the same vapor pressure in the condenser and cylinder (s), and are closed at the top (inner) dead point. 26. Устройство по п.17, отличающееся тем, что для устранения детонации в цилиндре распыливают воду в виде капель во впускном воздухопроводе и нагревают ее до температуры кипения для охлаждения воздуха, нагретого при сжатии как в компрессоре, так и в цилиндрах, а также охлаждают продукты сгорания около верхней (внутренней) мертвой точки испарением капель воды, нагретой до температуры кипения.26. The device according to 17, characterized in that to eliminate detonation in the cylinder, water is sprayed in the form of drops in the inlet duct and heated to a boiling point to cool the air heated by compression in the compressor and in the cylinders, and also cooled combustion products near the top (inner) dead point by evaporation of drops of water heated to a boiling point. 27. Устройство по п.17, отличающееся тем, что верхний уровень воды в водораспределительном устройстве горячей воды располагается выше всех уровней в других емкостях двухфазной системы подачи воды и пара комбинированного двигателя, нижний уровень воды в этом устройстве находится ниже всех нижних уровней воды в емкостях этой системы, при этом диаметр водораспределительного устройства горячей воды подбирается таким, чтобы скорость движения воды из средней части этого устройства в нижнюю часть была выше скорости всплывания углеводородов.27. The device according to 17, characterized in that the upper water level in the hot water distribution device is located above all levels in other tanks of the two-phase water supply system and steam of the combined engine, the lower water level in this device is below all lower water levels in the tanks this system, while the diameter of the hot water distribution device is selected so that the speed of movement of water from the middle part of this device to the lower part is higher than the rate of hydrocarbon floating. 28. Устройство по п.21, отличающееся тем, что водораспределительное устройство холодной воды в верхней ее части имеет форму конуса, куда всплывают и где собираются углеводороды для их забора и подачи в камеры сгорания вместе с распыленной водой в воздухе по воздухопроводу и впускному коллектору для сжигания.28. The device according to item 21, wherein the cold water distribution device in its upper part has the shape of a cone where float and where hydrocarbons are collected for their intake and supply to the combustion chambers along with atomized water in the air through the air duct and intake manifold for burning. 29. Устройство по п.16, отличающееся тем, что содержит пульт управления, который связан с датчиками температуры наружного воздуха и воздуха во впускном воздухопроводе, газов в конденсаторе и цилиндре, горячей и холодной воды в водораспределительных устройствах, пара, поступающего в паровую расширительную машину, пара в парораспределительном устройстве, окружающей среды в месте расположения потребителей теплоты, с датчиками давления воздуха на входе во впускной коллектор, продуктов сгорания и пара в конденсаторе, питательной воды, подаваемой питательным насосом, с датчиком уровня воды в водораспределительном устройстве горячей воды и с датчиком содержания кислорода в выпускных газах, которые служат для управления двухфазной системой подачи воды и пара, а также комбинированным двигателем через исполнительные механизмы. 29. The device according to clause 16, characterized in that it contains a control panel, which is connected with sensors of the temperature of the outdoor air and air in the intake manifold, gases in the condenser and cylinder, hot and cold water in water distribution devices, steam entering the steam expansion machine , steam in a steam distribution device, the environment at the location of heat consumers, with air pressure sensors at the inlet to the intake manifold, combustion products and steam in the condenser, feed water, feed second feed pump, a water level sensor in the water distribution unit with the hot water and the oxygen concentration sensor in the exhaust gases, which are used to control the two-phase water and steam supply system, as well as the combined engine via actuators.
RU2007102740/06A 2007-01-24 2007-01-24 Method to operate combined engine with two phase working medium RU2370658C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102740/06A RU2370658C2 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Method to operate combined engine with two phase working medium
PCT/RU2007/000687 WO2008094071A2 (en) 2007-01-24 2007-12-10 Operating method and a structural design for a combined engine using a two-phase working body and based on a piston internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102740/06A RU2370658C2 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Method to operate combined engine with two phase working medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007102740A RU2007102740A (en) 2008-07-27
RU2370658C2 true RU2370658C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=39674615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007102740/06A RU2370658C2 (en) 2007-01-24 2007-01-24 Method to operate combined engine with two phase working medium

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2370658C2 (en)
WO (1) WO2008094071A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011090403A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-28 Akchurin Kharas Iskhakovich Device for purifying the combustion products of a combined engine
RU2459098C2 (en) * 2010-05-26 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" Power plant for supply of electrical and thermal energy
RU2674856C1 (en) * 2016-10-04 2018-12-13 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method and system for regulating water injection
RU2752680C2 (en) * 2019-12-23 2021-07-29 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010114416A1 (en) * 2009-03-30 2010-10-07 Akchurin Kharas Iskhakovich Mode of operation and structural design of a combined engine with a two-phase working medium
WO2011090785A2 (en) * 2010-01-19 2011-07-28 Marvin Wesley Ward System, apparatus and method for clean, multi-energy generation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1587696A (en) * 1977-07-29 1981-04-08 Fiat Spa Self-contained unit for the combined production of electrical energy and heat
EP0298164A1 (en) * 1987-07-07 1989-01-11 Robert Atwood Sisk Generating heat and electricity
RU2232913C2 (en) * 2001-12-06 2004-07-20 Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" Method of operation and design of internal combustion piston engine with gas-vapor working medium
RU2242628C2 (en) * 2002-12-05 2004-12-20 Открытое акционерное общество "Заволжский моторный завод" Method of operation and design of combination internal combustion engine with gas-steam working medium

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011090403A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-28 Akchurin Kharas Iskhakovich Device for purifying the combustion products of a combined engine
RU2474702C2 (en) * 2010-01-21 2013-02-10 Харас Исхакович Акчурин Device for combustion products cleaning from solid particles, moisture and toxic gases of combined engine with two-phase working body
RU2459098C2 (en) * 2010-05-26 2012-08-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" Power plant for supply of electrical and thermal energy
RU2674856C1 (en) * 2016-10-04 2018-12-13 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Method and system for regulating water injection
RU2752680C2 (en) * 2019-12-23 2021-07-29 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" Energy plant for recovery of thermal energy of exhaust gases of internal combustion engines

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008094071A2 (en) 2008-08-07
RU2007102740A (en) 2008-07-27
WO2008094071A3 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5937799A (en) Cylinder water injection engine
US8061140B2 (en) High efficiency multicycle internal combustion engine with waste heat recovery
RU2370658C2 (en) Method to operate combined engine with two phase working medium
CN101495728A (en) System and method for split-cycle engine waste heat recovery
CN101876286B (en) Engine fuel boil off management system
CN103266950A (en) Oil water fuel composite exhaust gas powered two-stroke engine
JPS6131290B2 (en)
CN1405442A (en) Internal combustion steam thermal engine
CN107923265B (en) Heat engine
CA2581826C (en) Engine with charge air-cooling system with water fumigation
US6397596B1 (en) Self contained generation system using waste heat as an energy source
US4442673A (en) Combination cycle, dual process engine
US9297337B2 (en) Internal combustion and waste heat steam engine having a heat recovery steam generator exhaust manifold
RU2232913C2 (en) Method of operation and design of internal combustion piston engine with gas-vapor working medium
RU2232912C2 (en) Method of operation and design of internal combustion piston engine with complex system of deep recovery of heat and reduction of harmful emission
CN104791094A (en) Piston reciprocating type single cylinder explosive motor
US3605406A (en) Combined gas and steam power plant
RU2242628C2 (en) Method of operation and design of combination internal combustion engine with gas-steam working medium
RU2001133231A (en) METHOD OF OPERATION AND DESIGN OF A PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH A GAS-STEAM WORKING BODY
RU2001133166A (en) METHOD OF OPERATION AND DEVICE OF PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH INTEGRATED SYSTEM OF DEEP HEAT RECYCLING AND REDUCTION OF HARMFUL EMISSIONS IN THE ATMOSPHERE
CN101943053B (en) Energy-saving emission-reducing internal combustion engine combined engine
WO2010114416A1 (en) Mode of operation and structural design of a combined engine with a two-phase working medium
RU2472023C2 (en) Operating method (versions) and arrangement of compound engine with two-phase working medium based on piston-type internal combustion engine (versions)
CN104775905A (en) Piston reciprocating-type single-cylinder low-speed internal combustion engine
EP0985809A2 (en) Internal-combustion piston engine "naida"

Legal Events

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

Effective date: 20140125

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150220

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

Effective date: 20170125