ДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА С КОНТУРОМ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОТДЕЛЬНЫМ КОНТУРОМ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА

1. Двигательная установка, в частности, транспортного средства, содержащая двигатель (1) внутреннего сгорания с двухступенчатым турбонаддувом посредством двух работающих на отработавшем газе турбокомпрессоров (2, 3), которая имеет
- систему подачи наддувочного воздуха, имеющую компрессор (2/2) низкого давления, компрессор (3/2) высокого давления, промежуточный охладитель (8) наддувочного воздуха между компрессором (2/2) низкого и компрессором (3/2) высокого давления, а также включенный после компрессора (3/2) высокого давления основной охладитель (9) наддувочного воздуха, и, кроме того,
- систему отвода отработавших газов, имеющую турбину (3/1) высокого давления, турбину (2/1) низкого давления и, при необходимости, включенную после последней (2/1) в выхлопном канале (4) систему (5) нейтрализации отработавших газов, и
- систему охлаждения с контуром (10) охлаждения и гидравлически разъединенным с ним контуром (11) рекуперации тепла, отличающаяся тем,
что контур (10) охлаждения включает в себя два частичных контура (10/1, 10/2) охлаждения, гидравлически либо соединенных либо разъединенных друг с другом, и в этих частичных контурах охлаждения при помощи, по меньшей мере, одного насоса (12) может циркулировать охлаждающая среда,
что в первом частичном контуре (10/1) охлаждения расположен охлаждаемый окружающим воздухом теплообменник (13), а во втором частичном контуре (10/2) охлаждения другой охлаждаемый окружающим воздухом теплообменник (16), а также ниже по потоку от него основной охладитель (9) наддувочного воздуха и промежуточный охладитель (8) наддувочного воздуха,
что внутри контура (11) рекуперации тепла при помощи, по меньшей мере, одного насоса (12) может обеспечиваться циркуляция рабочей среды при повышенном давлении, и при этом в теплообменниках (18, 19, 20) может происходить фазовый переход этой среды из жидкого в парообразное агрегатное состояние и обратно, причем эта рабочая среда, разделенная после насоса (12) на два параллельных частичных потока, в первой параллельной ветви (11a) в теплообменнике (18) рециркуляции отработавших газов, через который протекает рециркулируемый отработавший газ, и во второй параллельной ветви (11b) в теплообменнике (19) отработавших газов, через который протекает отработавший газ, имеющийся в выхлопном канале (4d) ниже по потоку от турбины (2/1) низкого давления, может переводиться в парообразное агрегатное состояние, затем эта парообразная рабочая среда может подводиться к расширителю (21) и с его помощью преобразовываться в механическую полезную энергию, а затем может направляться через охлаждаемый конденсатор (20) и во вновь в жидком агрегатном состоянии при помощи насоса (17) снова подаваться в вышеназванный контур.
2. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (18) рекуперации отработавших газов снабжается рециркулируемым газом через канал (22) рекуперации отработавших газов, который ответвляется от участка (4b) выхлопного канала, соединяющего расположенное со стороны выхода колено (4a) двигателя (1) внутреннего сгорания с входом турбины (3/1) высокого давления.
3. Двигательная установка по п.2, отличающаяся тем, что рециркулируемый газ подводится через канал (22) рекуперации отработавших газов в теплообменник (18) рекуперации отработавших газов, и после прохождения через него направляется в тот участок (7d) канала наддувочного воздуха, который обеспечивает соединение между основным охладителем (9) наддувочного воздуха и расположенными со стороны двигателя внутреннего сгорания входами (7e) воздуха или, соответственно, сборным каналом (7f) наддувочного воздуха, от которого отходят входы (7e) воздуха.
4. Двигательная установка по п.2, отличающаяся тем, что в канале (22) рекуперации отработавших газов выше по потоку от теплообменника (18) рекуперации отработавших газов расположен, по меньшей мере, один другой теплообменник (44), через который протекает охлаждающая среда другой проходящей параллельно ветвям (10/2d, 10/2c) второго частичного контура (10/2) охлаждения ветви (10/2g), и таким образом после теплообменника (18) рекуперации отработавших газов способствует другому охлаждению протекающего через канал (22) отработавшего газа, и что рециркулируемый отработавший газ после протекания также через теплообменник (44) направляется через канал (22) рекуперации отработавших газов в тот участок (7d) канала наддувочного воздуха, который обеспечивает соединение между основным охладителем (9) наддувочного воздуха и расположенными со стороны двигателя внутреннего сгорания входами воздуха (7e) или, соответственно, сборным каналом (7f) наддувочного воздуха, от которого отходят входы (7e) воздуха.
5. Двигательная установка по п.2, отличающаяся тем, что рециркулируемый газ подводится по каналу (22) рекуперации отработавших газов к теплообменнику (18) рекуперации отработавших газов и после протекания через него возвращается к входам (7e) воздуха двигателя внутреннего сгорания или, соответственно, сборному каналу (7f) наддувочного воздуха, от которого отходят входы (7e) воздуха.
6. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов расположен вблизи турбины (2/1) низкого давления в примыкающем к последней участке (4d) выхлопного канала, где он использует остаточное тепло выходящего из указанной турбины (2/1) отработавшего газа.
7. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов расположен в примыкающем к выходу турбины (2/1) низкого давления участке (4d) выхлопного канала, где он выше по потоку от устройства (5) нейтрализации отработавших газов использует остаточное тепло выходящего из этого устройства после прохождения через него отработавшего газа.
8. Двигательная установка по п.7, отличающаяся тем, что устройство (5) нейтрализации отработавших газов и теплообменник (19) отработавших газов расположены непосредственно друг за другом в участке (4d) выхлопного канала.
9. Двигательная установка по п.7, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов расположен после устройства (5) нейтрализации отработавших газов на расстоянии от него в участке (4d) выхлопного канала.
10. Двигательная установка по п.7, отличающаяся тем, что устройство (5) нейтрализации отработавших газов состоит из нескольких модулей (5a) нейтрализации отработавших газов, которые встроены в глушитель (25) и проходят там между выпускной камерой (31) отработавших газов и впускной камерой (32) отработавших газов, причем отработавший газ может подводиться во впускную камеру (32) отработавших газов через впускной патрубок (33), который является частью примыкающего на выходе к турбине (2/1) низкого давления участка (4d) выхлопного канала, причем после протекания через модули (5a) нейтрализации отработавших газов очищенный отработавший газ из выпускной камеры (32) отработавших газов через концевую трубу (34) выводится из глушителя (25), и при этом теплообменник (19) отработавших газов расположен либо внутри, либо за пределами глушителя (25).
11. Двигательная установка по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов закреплен снаружи на глушителе (25), и со стороны входа к нему (19) через концевую трубу (34) подводится отработавший газ.
12. Двигательная установка по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов расположен внутри глушителя (25), а там внутри его впускной камеры (32) отработавших газов, и со стороны входа к нему (19) через концевую трубу (34) подводится отработавший газ.
13. Двигательная установка по п.10, отличающаяся тем, что теплообменник (19) отработавших газов расположен внутри глушителя (25), а там внутри его выпускной камеры (31) отработавших газов шумоглушителя, и что отработавший газ после протекания через теплообменник (19) отработавших газов через концевую трубу (34) выводится из глушителя (23).
14. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что конденсатор (20) для своего охлаждения включен либо в первый, либо во второй частичный контур (10/1) или, соответственно, (10/2) охлаждения, причем таким образом, что циркулирующая в нем охлаждающая среда используется также для повторного охлаждения и ожижения протекающей через конденсатор (20) рабочей среды контура 11 рекуперации тепла.
15. Двигательная установка по п.14, отличающаяся тем, что конденсатор (20) расположен в том участке (10/2e) канала во втором частичном контуре (10/2) охлаждения, который
- при последовательном включении основного охладителя (9) наддувочного воздуха и промежуточного охладителя (8) наддувочного воздуха соединяет его выход, или
- при параллельном включении основного охладителя (9) наддувочного воздуха и промежуточного охладителя (8) наддувочного воздуха соединяет оба их выхода либо с входом насоса (12), либо c имеющимся перед ним со стороны всасывания местом ввода в участок (10/1b) канала первого частичного контура (10) охлаждения, соединяющий выход теплообменника (13) с насосом (12).
16. Двигательная установка по п.14, отличающаяся тем, что конденсатор расположен в том участке (10/1b) канала первого частичного контура (10/1) охлаждения, который соединяет выход теплообменника (13) с входом насоса (12).
17. Двигательная установка по п.16, отличающаяся тем, что тогда, когда конденсатор (20) включен в участок (10/1b) канала первого частичного контура (10/1) охлаждения, второй частичный контур (10/2) охлаждения своим участком (10/2a) канала ответвляется от ведущего к двигателю (1) внутреннего сгорания участка (10/1b) канала ниже по потоку от насоса (12), и своим участком (10/2e) канала снова оканчивается в той части участка (10/1b) канала первого частичного контура (10/1) охлаждения, которая соединяет выход конденсатора (20) с насосом (12).
18. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что к конденсатору (20) в качестве охлаждающей среды подводится сжатый воздух, который создается при помощи всасывающего воздух из атмосферы компрессора или воздуходувки (23), который, или, соответственно, которая приводится в движение от двигателя (1) внутреннего сгорания через соответствующую кинематическую цепь или трансмиссию, или, альтернативно, от электродвигателя.
19. Двигательная установка по п.18, отличающаяся тем, что в подводящем канале (24) выше по потоку от конденсатора (20) и/или ниже по потоку от последнего, в канале находится, по меньшей мере, один из других теплообменников (42, 43), через который протекает воздух, и при помощи которого за счет сжатого воздуха достигается другой охлаждающий эффект.
20. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что насос (17) контура (11) рекуперации тепла имеет механический привод от двигателя (1) внутреннего сгорания.
21. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что насос (17) контура (11) рекуперации тепла приводится в движение электродвигателем (35).
22. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что при помощи насоса (17) рабочая среда нагнетается в контуре (11) рекуперации тепла к блоку (36) клапанов, от которого отходят обе параллельные ветви (11a, 11b), и что посредством блока (36) клапанов, независимо от имеющегося в распоряжении количества тепла, два массовых потока рабочей среды образуются в обеих параллельных ветвях (11a, 11b), которые, кроме того, могут регулироваться независимо друг от друга и от частоты вращения двигателя внутреннего сгорания или, соответственно, электродвигателя.
23. Двигательная установка по п.21 или 22, отличающаяся тем, что в случае привода насоса (17) от электродвигателя блок (36) клапанов состоит из смесительного клапана (36`), который регулируемо разделяет управляемый насосом (17) массовый поток рабочей среды на два направляемых в обе параллельные ветви (11a, 11b) массовых частичных потока.
24. Двигательная установка по п.20 или 22, отличающаяся тем, что при механическом приводе насоса (17) от двигателя (1) внутреннего сгорания блок (36) клапанов состоит из двух клапанов (37, 38) регулирования потока, ресивера (39) и клапана (40) ограничения давления, причем при помощи насоса (17) рабочая среда, в зависимости от частоты вращения двигателя (1) внутреннего сгорания, нагнетается в ресивер (39), посредством клапана (40) ограничения давления избыточное количество рабочей среды отправляется в уравнивающий бак (41), а посредством каждого клапана (37 или, соответственно, 38) регулирования потока из ресивера (39) забирается частичный поток рабочей среды и подводится к примыкающей параллельной ветви (11a,11b).
25. Двигательная установка по п.23, отличающаяся тем, что в качестве рабочей среды в контуре (11) рекуперации тепла может применяться вода или водяная смесь, причем вещество, добавляемое в последнюю, может влиять на такие свойства, как например, защита от коррозии и защита от замерзания.
26. Двигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве расширителя (21) предусмотрен тепловой двигатель или турбинная установка, при помощи которой энергия, содержащаяся в испаренной рабочей среде, по меньшей мере, частично может быть преобразована в энергию вращения, которая, в свою очередь, может быть эффективно использована в качестве полезной мощности.
27. Двигательная установка по п.26, отличающаяся тем, что расширитель (21) находится в отбирающем полезную мощность активном соединении с двигателем (1) внутреннего сгорания или генератором электрического тока или другим агрегатом, причем это активное соединение непосредственно или опосредствованно через приводную ветвь или кинематическую цепь осуществляется с ведущим валом соответствующего агрегата.