换气熵循环发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道，气体压缩机构经连通通道与气体做功机构连通，在连通通道上设回热器，在回热器和气体压缩机构之间的连通通道上或在气体压缩机构上设氧化剂入口，在回热器和气体压缩机构之间的连通通道上或在气体压缩机构上设工质导出口，氧化剂入口与附属气体压缩机构连通，在氧化剂入口与附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀，工质导出口与附属气体做功机构连通，在工质导出口与附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀。本发明专利技术通过利用内燃加热方式提高效率和功率密度，从而可以有效节约能源并大幅度减少其体积、重量和制造成本。

【技术实现步骤摘要】
换气熵循环发动机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种换气熵循环发动机。
技术介绍
近年来，传统发动机的高能耗、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，造成大量化学佣损失。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。而且，在热气机的工作过程中，不仅需要对做功机构进行加热，还需要对压缩机构进行降温，以实现温度差，从而实现热气机对外做功，但是，这样会使发动机浪费很多可以利用的能量。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1.一种换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道，所述气体压缩机构经所述连通通道与所述气体做功机构连通，在所述连通通道上设回热器，在所述回热器与所述气体压缩机构之间的所述连通通道上或在所述气体压缩机构上设氧化剂入口，在所述回热器与所述气体压缩机构之间的所述连通通道上或在所述气体压缩机构上设工质导出口，所述氧化剂入口与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀，所述工质导出口与附属气体做功机构连通，在所述工质导出口与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀。方案2.在方案I的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气体压缩机构并联设置。方案3.在方案I或方案2的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气体做功机构并联设置。方案4.一种换气熵循环发动机,包括气缸活塞机构,所述气缸活塞机构的气缸与附属气体做功机构连通，在所述气缸活塞机构的气缸与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀，在所述工质导出控制阀与所述气缸活塞机构的气缸之间的连通通道上设氧化剂入口，所述氧化剂入口与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀，在所述气缸活塞机构的气缸与所述氧化剂入口之间的连通通道上设回热器。方案5.在方案4的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气缸活塞机构并联设置。方案6.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构对所述附属气体压缩机构输出动力。方案7.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体压缩机构设为多级附属压缩机构。方案8.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构设为多级附属做功机构。方案9.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构或设为叶轮式气体压缩机构或设为罗茨式气体压缩机构或设为螺杆式气体压缩机构。方案10.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述气体做功机构设为活塞式气体做功机构或设为叶轮式气体做功机构或设为罗茨式气体做功机构或设为螺杆式气体做功机构。方案11.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体压缩机构设为活塞式附属气体压缩机构或设为叶轮式附属气体压缩机构或设为罗茨式附属气体压缩机构或设为螺杆式附属气体压缩机构。方案12.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构设为活塞式附属气体做功机构或设为叶轮式附属气体做功机构或设为罗茨式附属气体做功机构或设为螺杆式附属气体做功机构。本专利技术中，所述氧化剂是指液态或高压气态的能与燃料发生燃烧化学反应的物质，例如液氧、高压氧气、高压压缩空气、液化空气、双氧水、双氧水溶液等。当所述氧化剂是液态时，需通过高压液体泵供送；当所述氧化剂是高压气态时，可直接以高压形式送入。本专利技术中，所述燃料是指能与氧化剂发生燃烧化学反应的物质，例如碳氢化合物、碳氢氧化合物等；其中所述碳氢化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油等烃类；所述碳氢氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。本专利技术中，所谓的工质导出口是指从所述换气熵循环发动机中导出部分工质的出口，其目的是为了平衡导入的氧化剂和燃料发生燃烧化学反应所产生的多余的工质，以维持所述换气熵循环发动机工质系统的平衡。所述工质导出口可以是气体导出口，也可以是液体导出口，还可以是气液混合物导出口。本专利技术中，所谓的气体压缩机构和所谓的附属气体压缩机构都是气体压缩机构，名称不同是为了区分而加以定义的。本专利技术中，所谓的“气体做功机构”是指一切可以利用气体工质膨胀和/或流动产生动力的机构，例如活塞式气体做功机构、涡轮、罗茨马达等。本专利技术中，所谓的气体做功机构和所谓的附属气体做功机构都是气体做功机构，名称不同是为了区分而加以定义的。本专利技术中，所述氧化剂控制阀和所述工质导出控制阀都是控制阀，名称不同是为了区分而加以定义的。本专利技术中，所谓A和B连通是指A与B之间工质发生流动，包括工质从A流到B或者从B流到A，或者工质先从A流到B再从B流到A。所谓的“连通”包括直接连通、间接连通和经操作单元连通，所述操作单元包括阀、控制机构、供送机构(泵)和热交换器等。本专利技术中，根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。本专利技术的有益效果如下:本专利技术通过利用内燃加热方式代替热气机的外燃加热方式，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效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，且同时对于活塞式和叶轮式的压缩和做功机构均实用，具有广阔的应用前景。本专利技术克服了传统斯特林发动机功率小、整机功率密度低和负荷响应差的缺陷，是一种效率高、密度大、可大功率化、污染排放少或零排放、震动噪声小、负荷响应好的新型发动机。【附图说明】图1所示的是本专利技术实施例1的结构示意图；图2所示的是本专利技术实施例2的结构示意图；图3所示的是本专利技术实施例3的结构示意图；图4所示的是本专利技术实施例4的结构示意图；图5所示的是本专利技术实施例5的结构示意图；图6所示的是本专利技术实施例6的结构示意图，图中:I连通通道、2回热器、3氧化剂入口、4工质导出口、5活塞式气体压缩机构、51叶轮式附属气体压缩机构、6活塞式气体做功机构、61叶轮式附属气体做功机构、31氧化剂控制阀、41工质导出控制阀、7气缸活塞机构、50多级附属压缩机构、60多级附属做功机构。【具体实施方式】实施例1如图1所示的换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道1，所述气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构5，所述气体做功机构设为活塞式气体做功机构6，所述活塞式气体压缩机构5经所述连通通道I与所述活塞式气体做功机构6连通，在所述连通通道I上设回热器2，在所述回热器2与所述气体压缩机构之间的所述连通通道I上设氧化剂入口 3和工质导出口 4，所述氧化剂入口 3与附属气体压缩机构连通，所述附属气体压缩机构设为叶轮式附属气体压缩机构51，在所述氧化剂入口 3与所述叶轮式附属气体压缩机构51之间的连通通道上设氧化剂控制阀31，所述工质导出口 4与附属气体做功机构连通，所述附属气体做功机构设为叶轮式附属气体做功机构61，在所述工质导出口4与所述叶轮式附属气体做功机构61之间的连通通道上设工质导出控制阀41。具体实施时，本实施例以及下述所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道（1），所述气体压缩机构经所述连通通道（1）与所述气体做功机构连通，其特征在于：在所述连通通道（1）上设回热器（2），在所述回热器（2）和所述气体压缩机构之间的所述连通通道（1）上或在所述气体压缩机构上设氧化剂入口（3），在所述回热器（2）和所述气体压缩机构之间的所述连通通道（1）上或在所述气体压缩机构上设工质导出口（4），所述氧化剂入口（3）与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口（3）与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀（31），所述工质导出口（4）与附属气体做功机构连通，在所述工质导出口（4）与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀（41）。

【技术特征摘要】
2012.10.16 CN 201210392820.01.一种换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道(1)，所述气体压缩机构经所述连通通道(I)与所述气体做功机构连通，其特征在于:在所述连通通道(I)上设回热器(2)，在所述回热器(2)和所述气体压缩机构之间的所述连通通道(I)上或在所述气体压缩机构上设氧化剂入口(3)，在所述回热器(2)和所述气体压缩机构之间的所述连通通道(I)上或在所述气体压缩机构上设工质导出口(4)，所述氧化剂入口(3)与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口(3)与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀(31)，所述工质导出口(4)与附属气体做功机构连通，在所述工质导出口(4)与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀(41)。2.如权利要求1所述换气熵循环发动机，其特征在于:两个以上所述气体压缩机构并联设置。3.如权利要求1所述换气熵循环发动机，其特征在于:两个以上所述气体做功机构并联设置。4.一种换气熵循环发动机，包括气缸活塞机构(7)，其特征在于:所述气缸活塞机构(7)的气缸与附属气体做功机构连通，在所述气缸活塞机构(7)的气缸与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质...

【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：