往复通道熵循环发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构、活塞式气体做功机构和连通通道，所述活塞式气体压缩机构和所述活塞式气体做功机构经所述连通通道构成工质闭合回路，还包括氧化剂源，所述氧化剂源与所述工质闭合回路连通，在所述工质闭合回路内设有内燃燃烧室，在所述工质闭合回路上设工质导出口。本发明专利技术通过利用内燃加热方式代替传统往复通道熵循环发动机的外燃加热方式，将内燃加热方式的直接加热以致加热效率高的优势应用到热气机上，克服了传统热气机中因工质的温度和压力难以达到更高水平而影响功率和功率密度的问题，从而可以有效节约能源并大幅度减少机构的体积、重量和制造成本，适用于活塞式的压缩和做功机构。

【技术实现步骤摘要】
往复通道熵循环发动机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种往复通道熵循环发动机。
技术介绍
近年来，传统内燃机的高能耗、高污染排放问题日显突出，所以，热气机得到了广泛重视，然而热气机都是以外燃加热方式对工质进行加热的，众所周知，外燃加热过程很难得到温度较高的工质，因此，造成大量化学损失。不仅如此，由于外燃加热的速率有限，对材料要求高，负荷响应差，所以严重制约了热气机的单机功率和整机功率密度，最终使热气机的用途严重受限。因此，需要专利技术一种新型发动机。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下：方案一一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构、活塞式气体做功机构和连通通道，所述活塞式气体压缩机构的气缸经所述连通通道与所述活塞式气体做功机构的气缸连通，所述活塞式气体压缩机构、所述连通通道和所述活塞式气体做功机构相互连通后构成工质闭合回路，所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂源、燃料源和内燃燃烧室，所述内燃燃烧室设置在所述活塞式气体做功机构的气缸内和/或所述连通通道内，所述内燃燃烧室与所述氧化剂源连通，所述内燃燃烧室与所述燃料源连通，在所述工质闭合回路上设工质导出口。方案二一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构、活塞式气体做功机构和连通通道，所述活塞式气体压缩机构的气缸经所述连通通道与所述活塞式气体做功机构的气缸连通，所述活塞式气体压缩机构、所述连通通道和所述活塞式气体做功机构相互连通后构成工质闭合回路，所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂源、燃料源和旁置内燃燃烧室，所述旁置内燃燃烧室的工质出口与所述活塞式气体做功机构的气缸和/或所述连通通道连通，所述旁置内燃燃烧室与所述氧化剂源连通，所述旁置内燃燃烧室与所述燃料源连通，在所述工质闭合回路上设工质导出口。在方案一的基础上，进一步可选择的：（1）所述氧化剂源经所述连通通道与所述内燃燃烧室连通；（2）在所述往复通道熵循环发动机工作过程中，所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量。在方案二的基础上，进一步可选择的：（1）所述氧化剂源经所述连通通道与所述旁置内燃燃烧室连通；（2）在所述往复通道熵循环发动机工作过程中，流入所述活塞式气体做功机构的工质的质量流量大于所述旁置内燃燃烧室排出的物质的质量流量。在方案一或方案二的基础上，进一步选择的：（1）将所述工质导出口设在所述活塞式气体压缩机构的气缸上和/或所述连通通道上；（2）在所述工质导出口上设控制阀，进一步可选择的：使所述控制阀受峰压控制机构控制，所述峰压控制机构在所述工质闭合回路内的压力超过设定值时使所述控制阀开启，并当所述闭合回路内的压力回降到所述设定值时使所述控制阀关闭；或使所述控制阀受谷压控制机构控制，在所述工质闭合回路内的压力处于谷压状态时使所述控制阀开启，并当所述工质闭合回路内的压力将至0.2MPa时使所述控制阀关闭；或所述控制阀受开启度控制机构控制，所述开启度控制机构根据所述工质闭合回路内的压力设定范围控制所述控制阀的开启度，使所述工质导出口在某种开启度下处于常开状态。（3）所述往复通道熵循环发动机还包括回热器，所述回热器设在所述活塞式气体做功机构的气缸内和/或所述连通通道内；进一步可选择的，所述回热器设为三元催化器。（4）在所述连通通道上或所述活塞式气体压缩机构上设冷凝冷却器。（5）所述往复通道熵循环发动机还包括非直混冷凝冷却器，所述非直混冷凝冷却器的被冷却工质入口与所述工质导出口连通；进一步可选择的：①在所述非直混冷凝冷却器上设冷凝液体工质出口，更进一步可选择的，在所述非直混冷凝冷却器上设不凝气出口，再进一步可选择的，将所述不凝气出口与所述工质闭合回路连通；②在所述非直混冷凝冷却器上设不凝气出口，更进一步可选择的，将所述不凝气出口与所述工质闭合回路连通；③在含有内燃燃烧室的结构中，所述氧化剂源经所述非直混冷凝冷却器的被加热流体通道与所述内燃燃烧室连通；在含有旁置内燃燃烧室的结构中，所述氧化剂源经所述非直混冷凝冷却器的被加热流体通道与所述旁置内燃燃烧室连通。（6）所述往复通道熵循环发动机还包括附属气体做功机构，所述工质导出口与所述附属气体做功机构的工质入口连通。（7）所述往复通道熵循环发动机还包括有储气罐，所述工质导出口与所述储气罐连通。（8）所述往复通道熵循环发动机还包括有直混冷凝冷却器，所述直混冷凝冷却器的被冷却流体入口与所述工质导出口连通，所述氧化剂源与所述直混冷凝冷却器的被加热流体入口连通，所述直混冷凝冷却器的被加热流体出口与所述工质闭合回路连通；进一步可选择的：①在所述直混冷凝冷却器上设深冷液体工质出口，更进一步可选择的，所述往复通道熵循环发动机还包括有深冷液体工质储罐，所述深冷液体工质储罐与所述深冷液体工质出口连通；②所述直混冷凝冷却器上设不凝气出口，更进一步可选择的，所述不凝气出口与所述工质闭合回路连通或所述不凝气出口设为所述直混冷凝冷却器上的被加热流体出口；③在含有内燃燃烧室的结构中，所述氧化剂源经所述直混冷凝冷却器的流体通道与所述内燃燃烧室连通；在含有旁置内燃燃烧室的结构中，所述氧化剂源经所述直混冷凝冷却器的流体通道与所述旁置内燃燃烧室连通。（9）所述氧化剂源的压力大于2MPa。（10）所述工质闭合回路中，参与循环的气体的一部分为不凝气，进一步可选择的，所述往复通道熵循环发动机还包括不凝气储罐，所述不凝气储罐经控制装置与所述工质闭合回路连通，更进一步可选择的，所述往复通道熵循环发动机还包括不凝气回储压缩机，所述不凝气回储压缩机的进气口经控制阀与所述工质闭合回路连通，所述不凝气回储压缩机的气体出口经控制阀与所述不凝气储罐连通。（11）所述往复通道熵循环发动机还包括三元催化器，所述三元催化器设在所述工质闭合回路内，进一步可选择的，所述三元催化器设置在所述连通通道内。（12）所述活塞式气体压缩机构的气缸中心线和所述活塞式气体做功机构的气缸中心线之间的夹角小于180度，所述活塞式气体压缩机构的活塞和所述活塞式气体做功机构的活塞分别经连杆与同一曲轴的同一连杆轴颈连接，进一步可选择的，所述活塞式气体压缩机构的气缸中心线和所述活塞式气体做功机构的气缸中心线之间的夹角为90度。（13）所述活塞式气体压缩机构的活塞和所述活塞式气体做功机构的活塞分别经连杆与同一曲轴上的不同连杆轴颈连接，此两所述连杆轴颈的相位差大于0度小于180度。（14）将所述工质闭合回路的承压能力设为大于2MPa。（15）所述往复通道熵循环发动机还包括低温冷源，所述低温冷源用于提供低温物质，所述低温物质用于冷却所述活塞式气体压缩机构的气缸中或即将进入所述活塞式气体压缩机构的工质。（16）所述往复通道熵循环发动机还包括次级涡轮动力机构和次级叶轮压气机，所述工质导出口与所述次级涡轮动力机构的工质入口连通，所述次级涡轮动力机构的工质出口经附属冷却器与所述次级叶轮压气机的工质入口连通，所述次级叶轮压气机的工质出口与所述工质闭合回路连通；所述次级涡轮动力机构的工质出口与所述次级叶轮压气机的工质入口之间的通道上设附属工质导出口。（17）所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂传感器和氧化剂控制装置，所述氧化剂传感器设在所述工质闭合回路内，所述氧化剂传感器对所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构（1）、活塞式气体做功机构（2）和连通通道（3），所述活塞式气体压缩机构（1）的气缸经所述连通通道（3）与所述活塞式气体做功机构（2）的气缸连通，所述活塞式气体压缩机构（1）、所述连通通道（3）和所述活塞式气体做功机构（2）相互连通后构成工质闭合回路，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂源（4）、燃料源（41）和内燃燃烧室（5），所述内燃燃烧室（5）设置在所述活塞式气体做功机构（2）的气缸内和/或所述连通通道（3）内，所述内燃燃烧室（5）与所述氧化剂源（4）连通，所述内燃燃烧室（5）与所述燃料源（41）连通，在所述工质闭合回路上设工质导出口（6）。

【技术特征摘要】
2011.12.01 CN 201110392947.8;2011.12.03 CN 2011101.一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构(1)、活塞式气体做功机构(2)和连通通道(3)，所述活塞式气体压缩机构(1)的气缸经所述连通通道(3)与所述活塞式气体做功机构(2)的气缸连通，所述活塞式气体压缩机构(1)、所述连通通道(3)和所述活塞式气体做功机构(2)相互连通后构成工质闭合回路，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂源(4)、燃料源(41)和内燃燃烧室(5)，所述内燃燃烧室(5)设置在所述活塞式气体做功机构(2)的气缸内和/或所述连通通道(3)内，所述内燃燃烧室(5)与所述氧化剂源(4)连通，所述内燃燃烧室(5)与所述燃料源(41)连通，在所述工质闭合回路上设工质导出口(6)，所述氧化剂源(4)中的氧化剂进入所述内燃燃烧室(5)时的压力高于所述内燃燃烧室(5)内的压力。2.一种往复通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构(1)、活塞式气体做功机构(2)和连通通道(3)，所述活塞式气体压缩机构(1)的气缸经所述连通通道(3)与所述活塞式气体做功机构(2)的气缸连通，所述活塞式气体压缩机构(1)、所述连通通道(3)和所述活塞式气体做功机构(2)相互连通后构成工质闭合回路，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括氧化剂源(4)、燃料源(41)和旁置内燃燃烧室(51)，所述旁置内燃燃烧室(51)的工质出口与所述活塞式气体做功机构(2)的气缸和/或所述连通通道(3)连通，所述旁置内燃燃烧室(51)与所述氧化剂源(4)连通，所述旁置内燃燃烧室(51)与所述燃料源(41)连通，在所述工质闭合回路上设工质导出口(6)。3.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述工质导出口(6)设在所述活塞式气体压缩机构(1)的气缸上和/或所述连通通道(3)上。4.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述工质导出口(6)上设控制阀(61)。5.如权利要求4所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述控制阀(61)受峰压控制机构(611)控制，所述峰压控制机构(611)在所述工质闭合回路内的压力超过设定值时使所述控制阀(61)开启，并当所述闭合回路内的压力回降到所述设定值时使所述控制阀(61)关闭。6.如权利要求4所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述控制阀(61)受谷压控制机构控制，在所述工质闭合回路内的压力处于谷压状态时使所述控制阀(61)开启，并当所述工质闭合回路内的压力将至0.2MPa时使所述控制阀(61)关闭。7.如权利要求4所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述控制阀(61)受开启度控制机构控制，所述开启度控制机构根据所述工质闭合回路内的压力设定范围控制所述控制阀(61)的开启度，使所述工质导出口(6)在某种开启度下处于常开状态。8.如权利要求1所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：在所述活塞式气体压缩机构(1)的气缸上和/或在所述内燃燃烧室(5)与所述活塞式气体压缩机构(1)之间的所述连通通道(3)上设冷却器(8)。9.如权利要求2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：在所述活塞式气体压缩机构(1)的气缸上和/或在所述旁置内燃燃烧室(51)与所述活塞式气体压缩机构(1)之间的所述连通通道(3)上设冷却器(8)。10.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括回热器(7)，所述回热器(7)设在所述活塞式气体做功机构(2)的气缸内和/或所述连通通道(3)内。11.如权利要求8或9所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：在所述冷却器(8)与所述活塞式气体做功机构(2)的气缸之间的所述连通通道(3)内和/或在所述活塞式气体做功机构(2)的气缸内设回热器(7)。12.如权利要求8或9所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述冷却器(8)设为气液直混式冷却器(81)、吸附式制冷系统(82)的解吸器或非直混冷却器(83)。13.如权利要求11所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述冷却器(8)设为气液直混式冷却器(81)、吸附式制冷系统(82)的解吸器或非直混冷却器(83)。14.如权利要求8或9所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括冷却液体排出口(85)，所述冷却液体排出口(85)设在所述冷却器(8)和所述工质导出口(6)之间的所述连通通道(3)上。15.如权利要求11所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括冷却液体排出口(85)，所述冷却液体排出口(85)设在所述冷却器(8)和所述工质导出口(6)之间的所述连通通道(3)上。16.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：在所述连通通道(3)上或所述活塞式气体压缩机构(1)上设冷凝冷却器(80)。17.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括非直混冷凝冷却器(88)，所述非直混冷凝冷却器(88)的被冷却工质入口与所述工质导出口(6)连通。18.如权利要求17所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述非直混冷凝冷却器(88)上设冷凝液体工质出口(87)。19.如权利要求17所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述非直混冷凝冷却器(88)上设不凝气出口(89)。20.如权利要求18所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述非直混冷凝冷却器(88)上设不凝气出口(89)。21.如权利要求17所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：在含有内燃燃烧室(5)的结构中，所述氧化剂源(4)经所述非直混冷凝冷却器(88)的被加热流体通道与所述内燃燃烧室(5)连通；在含有旁置内燃燃烧室(51)的结构中，所述氧化剂源(4)经所述非直混冷凝冷却器(88)的被加热流体通道与所述旁置内燃燃烧室(51)连通。22.如权利要求19或20所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述不凝气出口(89)与所述工质闭合回路连通。23.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括附属气体做功机构(21)，所述工质导出口(6)与所述附属气体做功机构(21)的工质入口连通。24.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括有储气罐(90)，所述工质导出口(6)与所述储气罐(90)连通。25.如权利要求1或2所述往复通道熵循环发动机，其特征在于：所述往复通道熵循环发动机还包括有直混冷凝冷却器(98)，所述直混冷凝冷却器(98)的被冷却流体入口与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳北彪，
申请(专利权)人：摩尔动力北京技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：