Способ работы и устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом

Способ работы и устройство поршневого двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом

Реферат

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и предназначено для использования в стационарных теплоэнергетических и транспортных установках. Оно позволяет повысить мощность, топливную экономичность и надёжность установки, снизить вредные выбросы двигателя внутреннего сгорания в атмосферу.

Изобретение включает поршневой двигатель внутреннего сгорания, конденсатор, устройство 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 или винтовая расширительная машина, соединенные механической связью с электрогенератором и влагоотделителем. 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 к аккумулятору пара, от которого отведены паропроводы к турбине или винтовой расширительной машине, соединенной механической связью с компрессором. 2 н. и 51 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в четырехтактных и двухтактных, стационарных и транспортных поршневых двигателях внутреннего сгорания с наддувом, сжигающих газовое, легкое жидкое и дизельное топлива.

Известен способ рекуперации энергии выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания (патент Великобритании №2283064, кл. F 02 В 37/00, F 01 В 21/04, F 02 С 5/00 от 01.10.93 г.), в котором поток выхлопных газов дизельного двигателя (100%) делится между турбиной (85%) и турбодетандером (15%), приводящие в действие компрессор и электрогенератор, соответственно. Для повышения количества вырабатываемой электроэнергии температуру продуктов сгорания перед турбодетандером повышают до 760°С путем сжигания в них топлива, при этом для повышения устойчивости работы технического средства зажигания смеси применяют дополнительную подачу воздуха в зону горения.

Недостатком этого способа рекуперации энергии выхлопных газов является только частичная утилизация теплоты продуктов сгорания, а сжигание дополнительного количества топлива перед турбодетандером не позволяет получить высокий КПД из-за низкой температуры газов, не превышающей 760°С. При более высокой температуре продуктов сгорания увеличивается противодавление в выпускном коллекторе, что приводит к снижению наполнения цилиндров воздухом.

Известно устройство двигателя внутреннего сгорания (патент РФ №2033553, кл. F 02 М 25/022, 1995), которое включает двигатель внутреннего сгорания и систему введения пара в цилиндры. Эта система содержит форсунку, установленную во впускном коллекторе, которая соединена паропроводом с теплообменником-испарителем, расположенным на впускном коллекторе и соединенным с емкостью для хранения воды водопроводом. На входе в этот водопровод установлен жиклер, а на самом водопроводе - термочувствительный клапан. Диаметр жиклера выбирается из расчета расхода воды, равного 1,1-1,2 массы топлива. Термочувствительный клапан служит для пропуска воды в теплообменник-испаритель при нагреве выпускного коллектора равным и выше 250°С.

Недостатками этой конструкции являются потребность в чистой воде, повышение теплопотерь с выпускными газами из-за увеличения теплоемкости и количества продуктов сгорания, а также снижение КПД двигателя из-за уменьшения максимальной температуры сгорания.

Наиболее близким к заявленному способу работы и устройству поршневого двигателя с комплексной системой глубокой утилизации теплоты и снижения вредных выбросов в атмосферу по технической сущности и достигаемому результату являются способ работы двигателя внутреннего сгорания и устройство для его реализации (патент РФ №2126896, кл. F 02 В 47/02, F 02 М 25/022 от 13.03.96 г.), выбранный в качестве прототипа, который устраняет потребность в питательной воде регенерацией ее из парогазового потока.

Способ работы осуществляют следующим образом. Продукты сгорания из выпускного коллектора подают в распределительное устройство, где их разделяют на два потока. Один поток поступает в атмосферу, а другой направляют в пароэжекторный холодильник, где его охлаждают и подводят в конденсатор, в котором выделяют конденсат из продуктов сгорания. Этот конденсат фильтруют и накапливают в расходном баке, откуда насосом подают в распылители через регулятор расхода воды. Задатчик режима работы совместно с этим регулятором изменяют количество подаваемой воды в распылители в зависимости от режима работы двигателя, при этом распределительным устройством изменяют соотношение между количеством поступающих газов в атмосферу и пароэжекторный холодильник.

Устройство для реализации этого способа оснащено пароэжекторным холодильником и конденсатором, которые соединены газопроводом и подключены к выпускному коллектору через распределительное устройство. Конденсатор соединен водопроводом с расходным баком для накопления конденсата, на котором установлен фильтр. К этому баку подключены последовательно водопроводами насос, регулятор расхода воды и распылители, установленные во впускном коллекторе. Задатчик режима работы соединен кинематическими связями с двигателем, распределительным устройством и регулятором расхода.

Основным недостатком этого прототипа являются утилизация теплоты только части общего количества продуктов сгорания, поступающих в пароэжекторный холодильник, потери впрыснутой воды, поступающей вместе с воздухом в цилиндры, а вместе с ней и теплоты при выпуске продуктов сгорания через распределительное устройство в атмосферу, а также коррозия теплопроводов и оборудования, в которых конденсируется влага из продуктов сгорания и по которым поступает конденсат в распылители во впускном коллекторе.

Технический результат - значительное повышение мощности, топливной экономичности и надежности двигателя, существенное снижение вредных выбросов в атмосферу, обеспечение установки чистой синтетической водой при любых естественных условиях окружающей среды, выработка теплоты, холода и электрической энергии, значительное уменьшение размеров тепломассообменных аппаратов и трубопроводов, а также уменьшение затрат тепловой и электрической энергии на прогрев двигателя перед пуском при низких температурах наружного воздуха.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что в поршневом двигателе внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом, включающим охлаждение продуктов сгорания в теплообменниках, выделение воды из продуктов сгорания в конденсаторе и добавление этой воды в топливовоздушную смесь в соответствии с режимом работы, особенностью является то, что продукты сгорания охлаждают последовательно в парогенераторе, совмещенном с выпускным коллектором, контактном конденсаторе и в турбодетандере или винтовой расширительной машине, выделяют из продуктов сгорания горячую воду в контактном конденсаторе за парогенератором и холодную воду во влагоотделителе за турбодетандером или винтовой расширительной машиной, аккумулируют горячую и холодную воду, поступающую из контактных конденсатора, воздухоохладителя и влагоотделителя в горячей и холодной частях аккумулятора воды, получают пар в парогенераторе, накапливают его в аккумуляторе и подают в турбину или винтовую расширительную машину, впрыскивают горячую воду из аккумулятора воды в камеры сгорания при горении топлива в соответствии с нагрузкой двигателя, подают холодную воду из аккумулятора воды в контактный конденсатор и распыливают ее там против движения газового потока, подают воздух в цилиндры компрессором, приводимым турбиной или винтовой расширительной машиной, охлаждают воздух в контактном воздухоохладителе распыливанием холодной воды из аккумулятора, передают мощность турбодетандера или винтовой расширительной машины электрогенератору, при этом регулируют максимальную температуру сгорания в допустимых пределах изменением количества подаваемой горячей воды из аккумулятора в камеры сгорания, максимальное давление сгорания в допустимых пределах изменением угла опережения спрыска топлива или зажигания, температуру пара в аккумуляторе в допустимых пределах изменением количества подаваемой горячей воды из аккумулятора в парогенератор, температуру воздуха после контактного воздухоохладителя в допустимых пределах изменением количества распыливаемой холодной воды из аккумулятора в этом воздухоохладителе, температуру газов после контактного конденсатора ниже температуры точки росы изменением количества распыливаемой холодной воды из аккумулятора в этом конденсаторе, показатель рН больше 7 горячей воды, поступающей из контактного конденсатора в аккумулятор воды, добавлением аммиака в эту воду, и количество подаваемого воздуха в цилиндры в соответствии с минимально допустимым коэффициентом избытка воздуха изменением количества подводимого пара в турбину или винтовую расширительную машину, приводящую компрессор, при этом пар из аккумулятора подводят в поверхностный теплообменник для нагрева топлива в аккумуляторе или в поверхностные теплообменники для нагрева топлива в аккумуляторе и топливном баке, а отводят этот пар или конденсат в горячую часть аккумулятора воды, при этом регулируют температуру жидкого топлива ниже температуры образования паровых пробок в топливной системе, а газового топлива - по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания соответственно, давление жидкого топлива в аккумуляторе по содержанию или уменьшению содержания оксида углерода или сажи в продуктах сгорания, а газового топлива - выше максимального давления сгорания в цилиндрах, причем воздух после компрессора охлаждают в поверхностном воздухоохладителе циркулирующим теплоносителем через этот воздухоохладитель и холодную часть аккумулятора воды, при этом регулируют температуру поступающего воздуха в двигатель в допустимых пределах изменением количества протекающего теплоносителя через этот воздухоохладитель. Кроме того, воду нагревают в парогенераторе до критических давления (22.1 МПа) и температуры (374,15°С) и подают в аккумулятор пара, отводят его из этого аккумулятора в камеры сгорания при горении топлива и турбину или винтовую расширительную машину, при этом регулируют температуру пара в аккумуляторе, не превышающую критическую (374,2°С), изменением количества горячей воды, подаваемой в парогенератор, давление пара, не превышающее критическое (22,1 МПа), сбросом его в цилиндры при расширении газов через электромеханические запорные устройства по команде с микропроцессора управления пуском, работой и остановкой двигателя, максимальную температуру сгорания в допустимых пределах изменением температуры надувочного воздуха после поверхностного воздухоохладителя, содержание оксида углерода в продуктах сгорания изменением количества подаваемого пара в камеры сгорания по команде с микропроцессора управления подачами топлива, и воды мощность двигателя изменением количества подаваемых пара в турбину или винтовую расширительную машину, приводящую компрессор, и количества топлива в камеры сгорания, соответствующего минимально допустимому коэффициенту избытка воздуха, где минимально допустимый коэффициент избытка воздуха для наиболее экономичной работы двигателя определяют микропроцессором управления пуском, работой и остановкой двигателя по допустимому содержанию или уменьшению содержания оксида углерода в продуктах сгорания при сжигании легкого жидкого и газового топлив и по допустимому содержанию или уменьшению содержания сажи в продуктах сгорания при сжигании дизельного топлива и мазута, при этом продукты сгорания из газопровода за парогенератором рециркулируют по газопроводу во впускной воздухопровод компрессора для повышения температуры газов перед парогенератором, при этом регулируют минимально допустимый коэффициент избытка воздуха регулятором изменением количества проходящих газов по этому газопроводу, причем теплоноситель системы охлаждения двигателя циркулирует по теплопроводам через поверхностный теплообменник в холодной части аккумулятора воды под действием насоса, где его охлаждают холодной водой, при этом регулируют температуру этого теплоносителя в допустимых пределах изменением регулятором количества протекающего теплоносителя через этот теплообменник. Кроме того, масло циркулирует по маслопроводам через поверхностный теплообменник в холодной части аккумулятора воды под действием насоса, где его охлаждают холодной водой, при этом регулируют температуру этого масла на выходе из двигателя в допустимых пределах изменением регулятором количества масла, проходящего через этот теплообменник, причем воду в холодной части аккумулятора охлаждают циркулирующим теплоносителем через эту часть аккумулятора и теплообменник в выпускной системе за турбодетандером или винтовой расширительной машиной, при этом регулируют температуру воды в холодной части аккумулятора выше 0°С изменением регулятором количества проходящего теплоносителя через этот теплообменник под действием насоса, где для конверсии оксида азота в диоксид кислородом воздуха при температуре ниже 140°С и абсорбции диоксида азота каплями и струями воды воздух из воздухопровода за воздухоохладителем направляют по воздухопроводу в газопровод, расположенный за парогенератором, при этом регулируют количество направляемого воздуха регулятором по допустимому содержанию или изменению содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным конденсатором, причем для конверсии сернистого ангидрида в серный при температуре ниже 450°С диоксидом азота, растворенным в конденсате, и его абсорбции каплями и струями воды при сжигании сернистого топлива подают конденсат насосом из контактно-поверхностного конденсатора по водопроводу в газопровод за парогенератором и там ее распыливают, при этом регулируют количество подаваемого конденсата регулятором по допустимому содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за контактно-поверхностным конденсатором. Кроме того, подают холодную воду из аккумулятора в распылители контактно-поверхностного конденсатора, а сливают образовавшийся конденсат в горячую часть аккумулятора воды, циркулируют теплоноситель через водяной тракт этого конденсатора и нагревательные (охладительные) приборы под действием насоса, при этом регулируют температуру воздуха или другой среды у потребителя изменением регулятором количества циркулирующего теплоносителя через эти приборы, температуру газов за контактно-поверхностным конденсатором ниже температуры точки росы изменением регулятором количества распыливаемой в нем холодной воды, а также значение показателя рН сливаемого конденсата больше 7 изменением регулятором количества добавляемого в него аммиака, где циркулируют холодный теплоноситель через охладительные (нагревательные) приборы, а также холодную часть аккумулятора воды под действием насоса, где его охлаждают смешиванием с холодной водой аккумулятора, при этом регулируют температуру воздуха или другой среды у потребителя изменением регулятором количества циркулирующего теплоносителя через эти приборы, при этом теплоту, которая выделяется на тормозных устройствах при торможении транспортного средства передают теплоносителю, движущемуся внутри тормозных устройств, а этот теплоноситель циркулируют по теплопроводам через горячую часть аккумулятора воды под действием насоса при его температуре, превышающей температуру воды в этой части аккумулятора, в противном случае этот теплоноситель циркулируют в системе охлаждения тормозных устройств, минуя эту часть аккумулятора, при этом циркуляцию теплоносителя внутри тормозных устройств или через горячую часть аккумулятора воды осуществляют регулятором, причем продукты сгорания после парогенератора срабатывают в первой ступени двухступенчатой двухпоточной турбины, затем их охлаждают в поверхностном конденсаторе и в первой ступени двухступенчатого двухпоточного турбодетандера, выделяют из продуктов сгорания горячую воду в поверхностном конденсаторе за этой турбиной и холодную воду во влагоотделителе за этим турбодетандером, накапливают горячую воду, поступающую из поверхностного конденсатора, в аккумуляторе, а холодную воду из влогоотделителя направляют в распылители контактно-поверхностного воздухоохладителя и контактно-поверхностного радиатора, генерируют пар в парогенераторе и накапливают его в аккумуляторе, подают этот пар по паропроводам в цилиндры в конце впуска через впускные патрубки во вторую ступень двухступенчатой двухпоточной турбины, а также во вторую ступень двухступенчатого двухпоточного турбодетандера, подают воздух в цилиндры компрессором, приводимым этой турбиной, охлаждают воздух в контактно-поверхностном воздухоохладителе распыливанием в нем холодной воды из влагоотделителя и циркуляцией холодного теплоносителя через этот воздухоохладитель, контактно-поверхностный радиатор, поверхностный теплообменник в холодной части аккумулятора воды, а также поверхностный теплообменник в выпускном газопроводе за этим турбодетандером, при этом регулируют температуру холодного теплоносителя в циркуляционном контуре изменением частоты вращения вентилятора перед контактно-поверхностным радиатором или(и) количества распыливаемой холодной воды между этими радиатором и вентилятором, температуру воздуха после контактно-поверхностного воздухоохладителя в допустимых пределах изменением количества распыливаемой холодной воды в этом воздухоохладителе, максимальную температуру сгорания в допустимых пределах изменением количества подаваемого пара во впускные патрубки из аккумулятора, максимальное давление сгорания в допустимых пределах изменением угла опережения спрыска топлива или зажигания, давление пара в аккумуляторе изменением количества подаваемого пара во вторую ступень двухступенчатого двухпоточного турбодетандера, минимально допустимый коэффициент избытка воздуха по содержанию или уменьшению содержания оксида углерода в продуктах сгорания при сжигании легкого жидкого и газового топлив и по содержанию или уменьшению содержания сажи в продуктах сгорания при сжигании дизельного топлива путем изменения мощности, подводимой от этой турбины к компрессору. Кроме того, холодный циркулирующий теплоноситель направляют в контактно-поверхностный воздухоохладитель для охлаждения воздуха, если температура этого теплоносителя перед этим воздухоохладителем становится меньше температуры наддувочного воздуха после компрессора, в контактно-поверхностный радиатор для охлаждения циркулирующего теплоносителя, если его температура становится больше температуры наружного воздуха, в поверхностный теплообменник в холодной части аккумулятора воды, если температура циркулирующего теплоносителя снижается ниже температуры воды в этой части аккумулятора и в поверхностный теплообменник в системе выпуска за двухступенчатым двухпоточным турбодетандером, если его температура повышается выше температуры продуктов сгорания за этим турбодетандером, где подают сжиженный газ на питание двигателя из баллона через аккумулятор топлива, где он, расширяясь, охлаждается и подогревается теплоносителем, циркулирующим по теплопроводам через поверхностные теплообменники в этом аккумуляторе и в холодной части аккумулятора воды, при этом регулируют температуру этого газа в аккумуляторе топлива по содержанию или изменению содержания оксида углерода в продуктах сгорания путем изменения количества циркулирующего теплоносителя через эти теплообменники, причем циркулирующие теплоносители через поверхностные теплообменники в холодной части аккумулятора воды охлаждают теплоносителем, замерзающим при низкой температуре, при этом для снабжения потребителя теплотой циркулируют теплоноситель насосом по водопроводам через нагревательные (охладительные) приборы у потребителя и поверхностный теплообменник в горячей части аккумулятора воды, причем регулируют температуру воздуха или другой среды у потребителя изменением регулятором количества циркулирующего теплоносителя через эти приборы, где при сжигании сернистого топлива нитрозный газ подают из газопровода перед поверхностным конденсатором в газопровод за парогенератором по газопроводу для конверсии сернистого ангидрида в серный при температуре ниже 450°С и его абсорбции каплями и струями воды в этом конденсаторе, при этом регулируют количество подаваемого нитрозного газа регулятором по содержанию или изменению содержания сернистого ангидрида за этим конденсатором, а в двигателях с металлокерамическими деталями камеры сгорания регулируют максимальную температуру сгорания охлаждением и увлажнением наддувочного воздуха в контактно-поверхностном воздухоохладителе или подачей воды или пара в цилиндры в начале впуска. Кроме того, давление газов в конденсаторе регулируют путем увеличения или уменьшения дросселирования газов в турбодетандере по содержанию или уменьшению содержания в продуктах сгорания оксидов азота и оксида углерода при сжигании легкого жидкого и газового топлив, а также сажи, оксидов азота и серы при сжигании дизельного топлива, причем перед пуском двигателя транспортного средства в холодный период года теплоноситель в холодной и горячих частях аккумулятора воды нагревают электронагревателями до кипения и циркулируют периодически масло и теплоносители в системах смазки и охлаждения прокручиванием двигателя до его прогрев, где при установке транспортного средства на стоянку в холодный период года по команде с микропроцессора управления пуском, работой и остановкой двигателя сливают горячую и холодную воду из аккумулятора воды, влагоотделителя, конденсатора и воздухоохладителя, закрывают электромеханические запорные устройства, предотвращающие подачу пара в камеры сгорания, турбину, поверхностный теплообменник аккумулятора топлива, турбодетандер, а также обратно в парогенератор, при этом перед пуском двигателя транспортного средства его прогревают по команде с микропроцессора управления пуском, работой и остановкой двигателя, для этого открывают электромеханические запорные устройства и подают пароводяную смесь, нагретую до критического состояния из аккумулятора пара в емкости аккумулятора воды и поверхностный теплообменник аккумулятора топлива, при этом прокручиванием коленчатого вала и работой насосов прогревают теплоноситель системы охлаждения, масло, воздух, топливо и электролит в системах двигателя, причем перед пуском двигателя воду или пар в аккумуляторе пара нагревают до критического состояния электронагревателем, а после пуска и прогрева двигателя электромеханические запорные устройства, через которые подается пар или вода на прогрев двигателя, закрывают по команде с микропроцессора управления пуском, работой и остановкой двигателя, а открывают электромеханические запорные устройства, подающие пар в камеры сгорания, турбину, турбодетандер, а также системы подогрева топлива и теплоснабжения.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в известном устройстве поршневого двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом, включающем поршневой двигатель внутреннего сгорания, конденсатор, устройство охлаждения продуктов сгорания, распылители воды, установленные во впускной системе и подключенные к емкости с водой водопроводами через регулятор расхода и водяной насос, особенность заключается в том, что оно снабжено расположенными последовательно вдоль выпускной системы по ходу движения газов парогенератором, совмещенным с выпускным коллектором, контактным конденсатором, турбодетандером или винтовой расширительной машиной, соединенным(ой) механической связью с электрогенератором и влагоотделителем, а также оснащено, расположенными последовательно вдоль впускной системы по ходу движения воздуха, воздушным фильтром, компрессором, контактным воздухоохладителем и впускным коллектором, 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 к аккумулятору пара, от которого отведены паропроводы к турбине или винтовой расширительной машине, соединенной механической связью с компрессором, причем отводящие водопроводы от холодной и горячей части аккумулятора воды оснащены фильтрами и насосами, подающими холодную воду в контактные конденсатор и воздухоохладитель, и горячую воду - в парогенератор и камеры сгорания двигателя, при этом распылители контактного конденсатора соединены с холодной частью аккумулятора воды водопроводом, на котором установлен регулятор температуры газов за этим конденсатором, а распылители контактного воздухоохладителя соединены с холодной частью аккумулятора воды водопроводом, на котором установлен регулятор температуры воздуха за этим воздухоохладителем, при этом к водопроводу, сливающему горячую воду из поддона контактного конденсатора в горячую часть аккумулятора воды, подсоединен баллон с аммиаком посредством газопровода, на котором установлен регулятор показателя рН воды, поступающей в эту часть аккумулятора, где на водопроводе, соединяющем горячую часть аккумулятора воды с парогенератором, установлен регулятор температуры пара в аккумуляторе пара, а на паропроводе, соединяющем аккумулятор пара с турбиной или винтовой расширительной машиной, связанной с компрессором механической связью, установлен регулятор коэффициента избытка воздуха. Кроме того, распылители горячей воды в головке (крышках) цилиндров подключены к горячей части аккумулятора воды подводящим и распределительными водопроводами через электромеханические запорные устройства, соединенные электросвязями с микропроцессором управления подачами топлива и воды, при этом на подводящем водопроводе установлен регулятор давления воды в распределительных водопроводах, а этот микропроцессор соединен еще с датчиками угла поворота коленчатого вала и максимальных температуры и давления сгорания, причем топливная система оснащена аккумулятором топлива и топливным баком, с установленными в них поверхностными теплообменниками, при этом теплообменник аккумулятора топлива подключен подводящим паропроводом к аккумулятору пара, на котором установлен регулятор температуры топлива в аккумуляторе, а отводящим паропроводом к горячей части аккумулятора воды или к теплообменнику топливного бака, который соединен трубопроводом с горячей частью аккумулятора воды, где впускная система оснащена поверхностным воздухоохладителем, который соединен подводящим и отводящим водопроводами с холодной частью аккумулятора воды, при этом эти водопроводы соединены байпасным водопроводом, на котором расположен регулятор температуры воздуха, поступающего в двигатель, а на подводящем водопроводе установлен циркуляционный насос, причем распылители топлива и пара в головке (крышках) цилиндров подключены к аккумулятору топлива и пара топливопроводами и водопроводами, на которых расположены электромеханические запорные устройства, турбина или винтовая расширительная машина соединена с компрессором механической связью, а с аккумулятором пара паропроводом, на котором расположен регулятор мощности этой турбины, газопровод за парогенератором соединен с воздухопроводом перед компрессором газопроводом, на котором расположен регулятор коэффициента избытка воздуха, подающий и обратный водопроводы поверхностного воздухоохладителя соединены байпасным водопроводом, на котором установлен регулятор максимальной температуры сгорания, причем эти электромеханические запорные устройства и регулятор максимальной температуры сгорания соединены электросвязями с микропроцессором управления подачами топлива и воды, датчики давления пара в аккумуляторе и содержания оксида углерода или сажи в продуктах сгорания связаны электросвязями с микропроцессором управления пуском, работой и остановкой двигателя, кроме этого эти микропроцессоры соединены еще между собой электросвязью. Кроме того, система охлаждения двигателя оснащена поверхностным теплообменником, установленным в холодной части аккумулятора воды и соединенным с этой системой подающим и обратным водопроводами, при этом эти водопроводы соединены байпасным водопроводом, на котором расположен регулятор температуры воды на выходе из двигателя, а система охлаждения снабжена циркуляционным насосом, причем система смазки оснащена поверхностным теплообменником, установленным в холодной части аккумулятора воды и соединенным с этой системой подающим и обратным маслопроводами, при этом эти маслопроводы соединены байпасным маслопроводом, на котором расположен регулятор температуры масла на выходе из двигателя, а система смазки снабжена циркуляционным насосом, где поверхностный теплообменник установлен в выпускной системе за турбодетандером и соединен подающим и обратным водопроводом с холодной частью аккумулятора воды, при этом эти теплопроводы соединены байпасным теплопроводом, на котором расположены регулятор температуры воды в холодной части аккумулятора, а на подающем теплопроводе установлен циркуляционный насос, причем воздухопровод за поверхностным воздухоохладителем соединен с газопроводом за парогенератором, воздухопроводом, на котором установлен регулятор содержания оксида азота в продуктах сгорания за контактно-поверхностным конденсатором, при этом поддон контактно-поверхностного конденсатора соединен с распылителями в газопроводе за парогенератором водопроводом, на котором установлен подающий насос и регулятор содержания сернистого ангидрида в продуктах сгорания за этим конденсатором. Кроме того, контактно-поверхностный конденсатор соединен подводящим газопроводом с парогенератором и паропроводом с турбиной или винтовой расширительной машиной, а отводящим газопроводом с турбодетандером или винтовой расширительной машиной, подводящим и отводящим теплопроводами с нагревательными (охладительными) приборами, подводящим - воду в распылители этого конденсатора водопроводом с холодной частью аккумулятора воды, а отводящим - конденсат от него водопроводом с горячей частью аккумулятора воды, при этом подводящий и отводящий теплопроводы соединены байпасным теплопроводом, на котором расположен регулятор температуры воздуха или другой среды у потребителя, на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры газов за этим конденсатором, а к отводящему конденсат водопроводу подключен баллон с аммиаком газопроводом, на котором установлен регулятор рН конденсата, сливаемого в горячую часть аккумулятора воды, причем охладительные (нагревательные) приборы соединены подающим и обратным водопроводами с холодной частью аккумулятора воды, при этом эти водопроводы соединены байпасным водопроводом, на котором расположен регулятор температуры воздуха или другой среды у потребителя, а на подающем водопроводе установлен циркуляционный насос. Кроме этого, система охлаждения тормозных устройств транспортного средства соединена с горячей частью аккумулятора воды подающим и обратным теплопроводами, соединенными байпасным теплопроводом, на котором расположен регулятор температуры теплоносителя, поступающего в эту часть аккумулятора, а также она оснащена циркуляционным насосом, установленным на подающем теплопроводе, и оснащено двухступенчатой двухпоточной турбиной, подключенной первой ступенью к парогенератору подающим газопроводом, а второй ступенью к аккумулятору пара подводящим паропроводом, а также соединенной общим отводящим газопроводом с поверхностным конденсатором, а механической связью с компрессором, кроме этой турбины содержит контактно-поверхностный воздухоохладитель, установленный между компрессором и впускным коллектором, контактно-поверхностный радиатор, расположенный перед вентилятором, двухступенчатый двухпоточный турбодетандер, подключенный первой ступенью к поверхностному конденсатору подающим газопроводом, а второй ступенью к аккумулятору пара подводящим паропроводом и соединенный общим отводящим газопроводом с влагоотделителем, а также включает подающий паропровод и распределительные с электромеханическими запорными устройствами, соединяющие аккумулятор пара с впускными патрубками, при этом эти запорные устройства соединены электросвязями с микропроцессором управления подачами топлива и воды, на подводящем пар в эту турбину паропроводе установлен регулятор коэффициента избытка воздуха, соединенный электросвязью с микропроцессором управления пуском, работой и остановкой двигателя и на подводящем пар в этот турбодетандер паропроводе расположен регулятор давления пара в аккумуляторе, причем поверхностный теплообменник в холодной части аккумулятора воды, поверхностный теплообменник в выпускной системе за турбодетандером, поверхностный конденсатор, контактно-поверхностный воздухоохладитель и контактно-поверхностный радиатор соединены между собой подводящими и отводящими теплопроводами и образуют циркуляционный контур с водяным насосом на одном из теплопроводов, эти парные теплопроводы соединены байпасными теплопроводами, на которых установлены регуляторы температуры циркулирующего теплоносителя, при этом поддоны этих воздухоохладителя и конденсатора подключены сливными водопроводами к горячей части аккумулятора воды, а нагревательные (охладительные) приборы соединены с поверхностным теплообменником в этой части аккумулятора подводящим и отводящим теплопроводами, на одном из которых установлены циркуляционный насос и регулятор температуры воздуха или другой среды у потребителя, при этом аккумулятор топлива соединен подводящим топливопроводом с емкостью для хранения газового топлива, а отводящим и распределительными топливопроводами с распылителями топлива и оснащен поверхностным теплообменником, который соединен подводящим и отводящим теплопроводами с поверхностным теплообменником в холодной части аккумулятора воды, при этом на одном из теплопроводов расположены циркуляционный насос и регулятор температуры топлива в аккумуляторе, где газопровод перед поверхностным конденсатором соединен с газопроводом за парогенератором газопроводом, на котором установлен регулятор содержания сернистого ангидрида за этим конденсатором. Кроме того, двигатель оснащен металлокерамическими деталями камеры сгорания и выпускного коллектора, системой подачи воды или пара в цилиндры в начале впуска, а также регуляторами максимальных температуры и давления сгорания, при этом объем аккумулятора пара выбирается таким, чтобы его хватило для накопления пароводяной смеси, нагретой до критического состояния (Ркр=22,1 МПа и Ткр=374,15°С) при максимальном избытке тепловой энергии, причем объемы холодного и горячего частей аккумулятора воды выбираются такими, чтобы количество содержащегося в них теплоносителя, нагретого до температуры кипения, хватило для прогрева двигателя перед пуском при самой низкой температуре наружного воздуха.

Рабочий процесс с газопаровым рабочим телом разработан для стационарных и транспортных двухтактных и четырехтактных поршневых двигателей вн