專利名稱：周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機。
更特別的，本發(fā)明涉及尤其是用低溫流體進(jìn)行運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，其 使用用于控制活塞行程的裝置，以具有使活塞停止在其上止點一段時 間并且使發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的效果，該發(fā)動機還使用做功的可變體積主動室
(active chamber )、 一體的(或單獨的)壓縮裝置以及用于回收周圍 環(huán)境溫度熱能的裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)明人已經(jīng)提交了許多涉及驅(qū)動器及其裝置的專利和專利申請， 使用氣體特別是壓縮空氣，用于在城市和郊區(qū)中的完全清潔地運轉(zhuǎn) WO 96/27737 - WO 97/00655 - WO 97/39232 - WO 97/48884 -WO 98/12062 - WO 98/15440 - WO 98/32963 - WO 99/37885 -WO 01 /6卯80 - WO 03/036088
為了實施這些發(fā)明，在內(nèi)容可供參考的專利申請WO 99/63206中 也已經(jīng)說明了一種方法和裝置，用于控制發(fā)動機活塞的行程，使其可 將活塞停止在其上止點；在發(fā)明人的專利申請WO 99/20881可供參考 的內(nèi)容中還涉及這些具有單能量或雙能量、雙重供應(yīng)模式或三重供應(yīng) 模式的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)。
在專利申請WO 99/37885中提出了一種解決方案，使其能夠增加 可以使用和獲得的能量的數(shù)量，其特征在于，在壓縮空氣直接從存儲 器中出來插入到燃燒室或膨脹室中之前，或者在壓縮空氣已經(jīng)進(jìn)入周 圍環(huán)境溫度熱能回收裝置的熱交換器之后插入到燃燒室中之前，該壓 縮空氣導(dǎo)入到熱力再熱器中，其中，在插入到發(fā)動機的燃燒室和/或膨脹室中之前，通過其溫度的增加，該壓縮空氣在壓力和/或體積將會再 次增大，從而再次顯著的增加所述發(fā)動機可獲得的性能。
盡管使用的是化石燃料，使用熱力再熱器仍然具有的優(yōu)點在于， 能夠使用清潔的、連續(xù)的燃燒，可借助所有公知方式進(jìn)行催化和消除 污染，以獲得污染極小的排放。
發(fā)明人已經(jīng)提交了 一份內(nèi)容可供參考的專利申請WO 03/036088， 其涉及一種運轉(zhuǎn)于單能量或多能量的附加壓縮空氣噴射電動壓縮機-電動交流發(fā)電機組。
在這類采用氣體特別是壓縮空氣進(jìn)行運轉(zhuǎn)并包括有高壓壓縮空氣 存儲器的發(fā)動機中，需要釋放容納在高壓存儲器中的壓縮空氣，但是 當(dāng)存儲器排空的時候，在用在發(fā)動機氣缸中之前，其壓力減小到在緩 沖罐中使用的穩(wěn)定的中間壓力，稱之為最終壓力。公知的具有閥門和 彈簧的傳統(tǒng)減壓器通過量(throughput)極低，其用于這種應(yīng)用需要 很重而不是很有效的設(shè)備，其還對于由于冷空氣在釋放其間的濕氣而 導(dǎo)致的結(jié)冰很敏感。
為了解決這個問題，發(fā)明人還提交了 一份專利申請 WO03/089764,其涉及一種可變比例的動壓力減壓器，用于壓縮空氣 噴射式發(fā)動機，包括高壓的壓縮空氣存儲器和工作罐。
在這些減壓裝置中，室的填充總是表示壓力的釋放，這對機器通 常的輸出是有害的。
為了解決后 一 個問題，發(fā)明人還提交了 一份專利申請 WO2005/049968,其涉及一種主動室發(fā)動機，其使用使活塞停止在上 止點的裝置。優(yōu)選的通過稱為工作罐的緩沖罐供應(yīng)容納在高壓存儲器 中的壓縮空氣或任何其它的壓縮氣體。為雙能量形式的工作罐包括用 于借助附加能量(化石的或其它的能量)再加熱供應(yīng)的空氣的裝置， 使其可增加穿過該工作罐的空氣的溫度和體積。從而該工作罐為外部 燃燒室。
在這種類型的發(fā)動機中，發(fā)動機內(nèi)的膨脹室由體積可變而使其可 4故功的裝置構(gòu)成，并且通過固定通道(permanent passage )與位于主驅(qū)動活塞之上的空間連接并接觸。在驅(qū)動活塞在其上止點停止期間， 當(dāng)主動膨脹室體積最小的時候，增壓的空氣或氣體進(jìn)入主動膨脹室中，
并在推進(jìn)中體積增大而做功；當(dāng)主動室的體積大體為最大的時候，然 后關(guān)閉進(jìn)口，容納在主動膨脹室中仍處于壓力之下的壓縮空氣在發(fā)動 機氣缸中膨脹，從而在驅(qū)動活塞的下行程中推動驅(qū)動活塞，并在驅(qū)動 活塞返回時做功；在排氣沖程期間的驅(qū)動活塞上行程中，可變體積的 膨脹室回復(fù)到其最小體積，以重新開始完整的工作周期。
因此，在壓縮空氣單能量模式中，主動室發(fā)動機的熱力循環(huán)包括 四個階段
-等溫膨脹，不做功
_傳遞——稍微膨脹做功，稱為準(zhǔn)等溫
-多變(polytropic )釋放做功
-在準(zhǔn)周圍環(huán)境壓力下進(jìn)行排放
在其雙能量應(yīng)用和附加燃料模式中，空氣壓縮機供應(yīng)高壓存儲器 或工作罐(燃燒室)，或者是兩者體積的結(jié)合。
主動室發(fā)動機還可以產(chǎn)生于釆用化石燃料的單能量模式中。在上 述的形式中，僅僅簡單的移走高壓壓縮空氣存儲器，空氣壓縮機直接 供應(yīng)工作罐，該工作罐包括由化石燃料或其它燃料供應(yīng)的空氣再熱裝 置。
主動室發(fā)動機為具有外燃燒室的發(fā)動機，然而，再熱器中的燃燒 可以是內(nèi)部的，通過直接將火焰帶到與工作壓縮空氣接觸而稱為"夕卜 內(nèi)"，或者也可以是外部的，通過加熱交換器再加熱工作空氣而稱為"外 -外"。
這種類型的發(fā)動機燃燒時恒壓和可變體積依據(jù)關(guān)系式 PVl=nRTl和PV2=nRT2
其中對于常數(shù)P， V1/V2=T1/T2
恒壓時的溫度增大具有的效果是以相同的比例增大壓縮空氣的體 積，體積增大N倍需要相同的溫度增大N倍。
在雙能量模式中，采用附加能量自動運轉(zhuǎn)，當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入高壓
9存儲器中的時候，熱力循環(huán)包括七個階段 -吸氣 -壓縮
-在工作罐中等溫膨脹 -溫度增大
_傳遞——稍微膨脹做功，稱為準(zhǔn)等溫 -多變釋放做功
-在準(zhǔn)周圍環(huán)境壓力下進(jìn)行排放
當(dāng)壓縮空氣直接進(jìn)入工作罐或燃燒室中的時候，熱力循環(huán)包括六 個階段并變成為 -吸氣 -壓縮 -溫度增大
_傳遞——稍微膨脹做功，稱為準(zhǔn)等溫 -多變釋放做功
-在準(zhǔn)周圍環(huán)境壓力下進(jìn)行排放
在這種采用雙能量應(yīng)用的發(fā)動機中，進(jìn)入工作罐或燃燒室的壓縮 空氣的溫度等于或大于周圍環(huán)境溫度，如果壓縮空氣來自于高壓存儲 器，那么其溫度大體等于周圍環(huán)境溫度，而如果壓縮空氣直接來自于 壓縮機，那么其溫度則大于周圍環(huán)境溫度，在接下來的循環(huán)階段中， 通過壓力的增大來獲得體積的增大。
直接來自于壓縮機的空氣的溫度可達(dá)到比如周圍環(huán)境溫度以上 400°C ( 673開氏度)的數(shù)量級的值。
為了完善這個想法，作為非限制性實例，為了供應(yīng)30巴壓力下的 30cii^的主動室，從存儲器中取出30巴壓力、周圍環(huán)境溫度為293K (20°C )的5 113的壓縮空氣裝入量，以插入到工作室和恒壓再加熱室 中，其中，為了獲得所需的30cm3，需要完成燃燒，將溫度提高到六 倍于初始值，也就是1758K或1485°C。
如果5cm3的裝入量是直接來自于壓縮機，那么其溫度大體為693。K ( 420。C ),為獲得同樣的結(jié)果，裝入量的溫度必須提高到六倍 于693K，也就是2158°K或1885°C 。
在外燃燒室中使用高溫會在材料、冷卻和污染物(特別是形成于 1000。C以上的NOx (氮氧化物))排放方面產(chǎn)生許多壓力。
為了解決后一問題，發(fā)明人還提交了 一份申請?zhí)枮?506437 (FR-A-2.887.591 )的法國專利申請，其涉及低溫電動壓縮才幾組，采 用恒壓下的連續(xù)"冷"燃燒，并具有試圖解決這些壓力的主動室，通過 對于相同的性能允許更冷的燃燒，荒謬地提供機器輸出的顯著增大。
采用恒壓下連續(xù)"冷，，燃燒并具有主動室的低溫電動壓縮機組包括 冷室，使其可將供應(yīng)壓縮空氣裝置進(jìn)口的大氣的溫度降低到較低或極 低的溫度，然后將仍處于低溫狀態(tài)的該壓縮工作空氣釋放到裝備有空 氣再加熱裝置的外工作罐或燃燒室中，根據(jù)專利申請 WO2005/049968,該壓縮工作空氣的體積顯著增大，以接下來優(yōu)選的 進(jìn)入主動室中，在活塞停止于其上止點期間，當(dāng)主動膨脹室的體積最 小時，增壓空氣或氣體進(jìn)入主動膨脹室中，并且在推進(jìn)作用下，該增 壓空氣或氣體的體積增大而做功；當(dāng)主動室的體積大體為最大的時候， 然后關(guān)閉進(jìn)口 ，容納在主動膨脹室中仍然處于增壓狀態(tài)的壓縮空氣在 發(fā)動機氣缸中膨脹，從而在驅(qū)動活塞的下行程中推動驅(qū)動活塞，并在 驅(qū)動活塞返回時做功；在排氣沖程期間的驅(qū)動活塞上行程中，可變體 積的膨脹室回復(fù)到其最小體積，以重新開始完整的工作周期。
根據(jù)申請?zhí)枮镕R 0506437的法國專利申請的、采用恒壓下連續(xù) "冷"燃燒并具有主動室的低溫電動壓縮機組的熱力循環(huán)包括七個階 段
-大氣溫度顯著下降 -吸氣 -壓縮
-溫度增大(等體積燃燒) -準(zhǔn)等溫傳遞 -多變釋放
ii-在準(zhǔn)大氣壓力下排放到大氣中

發(fā)明內(nèi)容
在利用根據(jù)本發(fā)明的熱力循環(huán)的低溫電動壓縮機組中，壓縮機中 進(jìn)入的空氣在使用吸收熱的流體用以蒸發(fā)的冷卻(或低溫)機的冷室 中被極度冷卻，初始為氣體狀態(tài)的冷卻或低溫流體由于低溫壓縮機而 被壓縮，并排放到盤管中進(jìn)行液化，這個液化現(xiàn)象釋放熱，然后流體 插入到位于冷室中的蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)(吸熱現(xiàn)象)。從而產(chǎn)生的蒸汽 返回到壓縮機中，可以從新開始循環(huán)。然后容納在冷室中的工作空氣 被顯著冷卻并收縮，然后通過空氣壓縮機在低溫下再次壓縮，并被吸 收到燃燒室中，在那里其被再次加熱，體積顯著增大，然后其被準(zhǔn)等 溫的傳遞到主動室中做功，然后其在發(fā)動機氣缸中多變的釋放并做功。
為確定想法，如果5cn^的壓縮空氣裝入量通過空氣壓縮機在30 巴壓力下和90K溫度下直接進(jìn)入到工作和燃燒室中，以使其能夠在30 巴下供應(yīng)30cn^的主動室，那么需要產(chǎn)生燃燒，使得溫度達(dá)到初始值 的六倍，也就是540K或267°C。
根據(jù)本發(fā)明的變化，壓縮及出口處的壓縮后的工作空氣仍舊處于 低溫下，在其引入到燃燒室之前穿過空氣/空氣交換器，從而在其插入 到燃燒室之前實質(zhì)上返回到周圍環(huán)境溫度，而體積顯著增大。從而顯 著減小所需的熱能供應(yīng)。
為確定想法，作為比較例子，如果來自于空氣壓縮機的溫度為90K 的5cn^壓縮空氣裝入量穿過空氣/空氣交換器，注意其溫度實質(zhì)上達(dá) 到周圍環(huán)境溫度或270K，然后插入到工作和再熱室中的體積為 15cm3,并且仍然在30巴壓力下供應(yīng)主動室，然后需要實現(xiàn)燃燒，其 僅僅將溫度升到其值的兩倍(或540K)，從而顯著的節(jié)省燃油提供的 能量。
這些前述的發(fā)明和本文的說明在普通命名(denomination)下表 示空氣溫度值——"極低溫度"，"低溫"，"周圍環(huán)境"或"周圍環(huán)境溫度" 以及"冷燃燒"。運轉(zhuǎn)溫度實際上是彼此相對的，然而，為了清楚起見，
12在非限制性方式中，作者使用術(shù)語"極低溫度"表示小于卯K的值，術(shù) 語"低溫，，表示小于200K的值，術(shù)語"周圍環(huán)境，，表示273K到293K之 間的值——至于術(shù)語"冷燃燒"——其是與現(xiàn)有的發(fā)動機燃燒溫度大于 2000K相比較——其值在400K到1000K之間。
根據(jù)法國專利申請F(tuán)R0506437,在這種類型的低溫電動壓縮機組 中，在恒壓下持續(xù)進(jìn)行"冷"燃燒并具有主動室，用于冷卻"冷室，，的低 溫機器設(shè)計成將空氣或工作氣體的溫度從大約290K的周圍環(huán)境溫度 降低到盡可能的最低溫度。然而，這個壓縮機組的效率仍受限于所使 用的工作氣體的溫度，該溫度不能低于液化所述工作氣體的溫度。
就像根據(jù)上述法國專利申請F(tuán)R0506437的主動室發(fā)動機和冷燃 燒電動壓縮機組一樣，根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā) 動機使用壓縮的工作氣體并優(yōu)選的但不是僅僅的使用主動室釋放體積 裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供
一種發(fā)動機，使用主動室體積釋放裝置和一體的或非一體的壓縮 裝置，該主動室體積釋放裝置由充滿時能使其做功的可變體積裝置構(gòu) 成，該可變體積裝置通過通道與位于主驅(qū)動活塞之上的空間連接并永 久接觸，其特征在于
-工作氣體為在封閉循環(huán)中使用的以液相存儲^低溫流體，其以 氣相工作，并以液相返回到存儲器中， 、
-工作氣體初始為液體，在極低的溫度下，大體在其蒸發(fā)溫度下 以氣相蒸發(fā)，供應(yīng)氣體壓縮體積裝置的進(jìn)氣口，該工作氣體在該氣體 壓縮體積裝置中被壓縮到其工作壓力，
-該壓縮后的工作氣體在壓縮機的出氣口處仍然處于極低溫度 下，在其工作壓力下釋放到膨脹罐中，通過與大氣的熱交換而大體上 到達(dá)周圍環(huán)境溫度，使得在熱能從周圍環(huán)境溫度傳遞的影響下，其溫 度顯著上升，其體積根據(jù)恒壓關(guān)系V1/V2=T1/T2以相同的比例上升，
-然后，仍然壓縮到其工作壓力并仍然大體上處于周圍環(huán)境溫度 下的所述工作氣體進(jìn)入做功的體積釋放裝置中，該做功的體積釋放裝置包括主動膨脹和釋放室，
-在釋放后從所述做功的體積釋放裝置中再次以極低溫度排放的 工作氣體向低溫流體的存儲罐中排放，其在該存儲罐中液化，以重新
開始新的循環(huán)，這樣構(gòu)成周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機。
根據(jù)發(fā)動機的其它特征
*其熱力循環(huán)包括以下七個階段
-低溫流體的蒸發(fā)
-在極低溫度下壓縮該流體
-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度進(jìn)行再加熱
畫準(zhǔn)等溫傳遞做功
-多變釋放做功，溫度下降
-封閉的循環(huán)排放到存儲器中
-返回到存儲罐中的氣體的液化。
*存儲器中為液相的流體的蒸發(fā)是通過使用工作流體/工作流體交 換器的加熱而獲得的，然后流體在交換器中為半氣相，并從體積釋放 裝置的排氣口返回，在足夠的溫度下進(jìn)行這些過程，加熱和蒸發(fā)部分 為液相的低溫流體，而在存儲器中進(jìn)行冷卻和液化。
M氐溫流體液化蒸發(fā)熱交換器由浸入到罐中的盤管構(gòu)成，來自于發(fā) 動機排氣口的流體將會終止其冷卻和液化，而釋放出蒸發(fā)存儲器中為 液相的流體所需的熱。
M氐溫機器位于體積釋放裝置的排氣口和流體存儲器之間，以使其 能夠調(diào)節(jié)在排氣口處釋放、然后為氣相或半氣相的工作氣體在插入到 存儲器的熱交換器中使其液化之前的溫度；然后，在體積釋放裝置排 氣口處的為氣相或半氣相的流體在其通過位于低溫機器的冷室中的熱 交換器的過程中被冷卻。
*通過使用萬茲熱效應(yīng)來運轉(zhuǎn)該低溫機器，該/磁熱效應(yīng)利用了某種材 料的特性，在磁場作用下被迫升溫，而在磁場消失之后或該磁場發(fā)生 變化之后其溫度降至小于其初始溫度。
*其熱力循環(huán)包括八個階段
14-低溫流體的蒸發(fā)
-在極低溫度下壓縮該流體
-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度進(jìn)行再加熱
-準(zhǔn)等溫傳遞做功
-多變釋放做功，溫度下降
-封閉的循環(huán)排放到存儲器中
-在低溫機器中進(jìn)行冷卻
-返回到存儲罐中的氣體的液化。
*恒壓膨脹罐由大體積工作壓力存儲器構(gòu)成，工作氣體容納在該大
體積工作壓力存儲器中，根據(jù)其包圍有大氣的熱交換表面積、其體 積和在所述存儲器中的存儲時間，而保持在周圍環(huán)境溫度下；通過自 然的在周圍環(huán)境溫度下混合已經(jīng)容納在所述壓力存儲器中的工作氣體 使得來自于壓縮機的壓縮后的工作氣體實質(zhì)上達(dá)到周圍環(huán)境溫度。根 據(jù)存儲器的體積和在所述存儲器中的存儲時間，以及其壁與大氣接觸 的表面積，通過自然的混合已經(jīng)容納在存儲器中的氣體來返回到周圍 環(huán)境溫度，并通過壁與周圍環(huán)境溫度的熱交換來保持在周圍環(huán)境溫度 下。
*所述壓力存儲器的外殼包括外部和/或內(nèi)部熱交換裝置，比如促 進(jìn)大氣和容納在存儲器中的工作氣體之間熱交換的翅片，從而使其能 夠顯著的增大熱交換表面積并改善與大氣的熱交換效率。
*至少一個大氣/工作氣體交換器安裝在壓縮機以及恒壓膨脹罐和 /或工作壓力膨脹存儲器之間，以及/或者安裝在所述存儲器和做功的
體積釋放裝置之間，以致動所述工作氣體返回到周圍環(huán)境溫度。
*工作氣體加熱裝置的位置設(shè)置成使得在工作氣體插入到發(fā)動機
中之前能夠獲得高于周圍環(huán)境溫度的溫度，通過熱交換器使溫度增大 后到達(dá)外-外型燃燒室，以不被低溫流體在其處于氣相時燃燒弄臟。
*其熱力循環(huán)包括以下九個階段
-低溫流體的蒸發(fā)
-在極低溫度下壓縮該流體
15-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度進(jìn)行再加熱
-再加熱，溫度上升至大于周圍環(huán)境溫度
-準(zhǔn)等溫傳遞做功
-多變釋放做功，溫度下降
-封閉的循環(huán)排放到存儲器中
-在低溫機器中進(jìn)行冷卻
-返回到存儲罐中的氣體的液化。
*-其包括一裝置和主動室，該裝置用于控制活塞的行程，促使活 塞停止于其上止點一段時間，
-在驅(qū)動活塞停止于其上止點期間，當(dāng)主動膨脹和釋放室處于其 最小體積狀態(tài)時，增壓的氣體進(jìn)入到主動膨脹和釋放室中——其由可 變體積裝置構(gòu)成，使其能夠做功，該裝置通過通道與位于主驅(qū)動活塞 上方的空間連接并永久接觸——并且在工作氣體的推進(jìn)下，體積增大
而做功；
-當(dāng)主動膨脹和釋放室大體上處于最大體積的時候，然后進(jìn)氣口 關(guān)閉，容納在所述室中仍然壓縮處于壓力之下的工作氣體在發(fā)動機氣 缸中膨脹，從而在其下行程中向后推動驅(qū)動活塞而在其返回時做功， 從而經(jīng)歷主要的溫度降低，
-在驅(qū)動活塞排氣沖程的上行程期間，主動膨脹和釋放室的可變 體積回復(fù)到其最小體積，以重新開始完整的工作循環(huán)。
為確定想法，作為非限制性例子，使用氦(He)作為低溫流體， 其蒸發(fā)溫度為五開氏溫度(5K)，并使其能夠在30巴下向30cn^的主 動室供應(yīng)工作氣體，氣體壓縮機吸收的體積在5K時為15 cm3，排放 的體積在19K和30巴時為1.91 cm3。同樣的工作氣體，通過熱交換 器達(dá)到293K的周圍環(huán)境溫度(等容加熱)，發(fā)現(xiàn)其大氣中的能量在體 積上增加了 15.42倍(293/19 )，在同樣的壓力(30巴)下達(dá)到所需的 30cm3 ( 1.91*15.42=30cm3)。在體積釋放裝置中釋放并隨后做功的氣 體在大氣壓下處于90K的溫度狀態(tài)。然后其被冷卻，然后被液化，并 返回到存儲罐中，以允許開始新的循環(huán)。在上面的例子中，通過小體積氣體(吸收的15cm3)的發(fā)動機旋 轉(zhuǎn)的壓縮代表了不太重要的負(fù)功，大體上為4000rpm下0.88KW (1.2hp)的狀態(tài)，使其能夠在30巴下獲得1.9cm3，并且溫度僅僅為 19K，通過與大氣的熱交換，周圍環(huán)境熱能使氣體的體積能夠達(dá)到 30cm3，在主動室體積釋放裝置中膨脹，產(chǎn)生大約12KW(16hp)的 功，而將排出的氣體從90K返回到其液化溫度(5K)所需的能量表現(xiàn) 為3.29KW ( 4.4hp )。從而，周圍環(huán)境溫度熱能在溫度上升期間提供 大約10hp ( 7,65KW )。
極低溫度工作氣體壓縮機有利的由低溫壓縮機構(gòu)成，允許其在使 用的溫度下運轉(zhuǎn)；其由主動室體積釋放裝置的發(fā)動機軸驅(qū)動，或者與 體積釋放裝置(比如具有兩級活塞)的設(shè)計合并。壓縮機的級數(shù)及其 操作方法交替活塞(alternating piston )，旋轉(zhuǎn)活塞，具有槳片(paddle ) 的轉(zhuǎn)子(rotary),具有薄膜的壓縮機，渦輪，可以進(jìn)行變化而不改變 本發(fā)明的原理。
結(jié)合布置包括一個或多個體積或大或小的恒壓膨脹罐，以及一個 或多個位于所述膨脹罐之前和/或之后的熱交換器，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以形成這樣的布置而不改變本發(fā)明所述的原理。同樣的布置可以應(yīng)用 到熱交換器或使用氣體(周圍環(huán)境空氣/氣體)、流體(流體/工作氣體) 或固體(固體/工作氣體)的交換器中，使其能夠給工作氣體提供大氣 的周圍環(huán)境溫度的卡路里。
在罐中為液相的流體的蒸發(fā)可以通過所有已知的加熱或再加熱方 式獲得，但是根據(jù)本發(fā)明其優(yōu)選的通過使用從發(fā)動機排氣口返回的低 溫流體的溫度通過在熱交換器中的熱交換來獲得，在足夠的溫度下進(jìn) 行這些過程，該熱交換器由比如浸入到存儲罐中的盤管構(gòu)成，來自于 發(fā)動機排氣口的流體通過相互交換終止其冷卻和液化，而釋放出蒸發(fā) 所需的熱。
有利地，盤管的出口位于罐的底部，該罐容納有為液體形式的低 溫流體，隨著所述盤管浸入到流體頂部，該頂部的流體首先被蒸發(fā)。 有利地，設(shè)計成制冷的低溫機器位于發(fā)動機的排氣出口和流體罐之間，以使其能夠調(diào)節(jié)為氣相或半氣相的排放流體在插入到罐的熱交
換器之前的溫度；然后，從發(fā)動機排氣口出現(xiàn)的還為氣體狀態(tài)的膨脹 的工作氣體在使用吸收熱以蒸發(fā)的流體的低溫機器的冷室中被冷卻， 其中初始為氣體狀態(tài)的低溫流體由于低溫壓縮機而被壓縮，然后排放 到盤管中進(jìn)行液化，這個液化現(xiàn)象釋放熱；然后流體插入到位于冷室 中的蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)(吸收熱而因此制冷的現(xiàn)象)，產(chǎn)生的蒸汽返回 到壓縮機中，重新開始循環(huán)。
有利地，本發(fā)明可使用磁熱效應(yīng)低溫機器。
第一技術(shù)，基于大尺寸超導(dǎo)磁性設(shè)備的使用，用在實驗室和核研 究領(lǐng)域，來研究接近于絕對零度的溫度。特別的，專利US-A-4，674，288 中公開說明了一種氦液化裝置，其包括可磁化的基片和一存儲器，該 基片可以在超導(dǎo)盤管產(chǎn)生的磁場中移動，該存儲器容納有氦并與所述 超導(dǎo)盤管進(jìn)行熱傳導(dǎo)。可磁化的基片的平移制冷，借助傳導(dǎo)部件傳遞 給氦。還公知的是專利WO 2005/043052，其可供參考的是，說明了一 種由磁熱材料制成的熱熔生成裝置，包括熱熔生成單元，其設(shè)置有至 少兩個加熱部件，每個都包含至少一個》茲熱元件；/磁性裝置，其布置 成發(fā)出至少一個磁場；移動裝置，其與磁性裝置連接以相對于磁熱元 件來移動磁性裝置，以使其經(jīng)歷磁場的變化或移除，來促使其溫度發(fā) 生變化；以及用于回收由這些磁熱元件發(fā)出的卡路里和/或冷凍。
用于再加熱工作氣體的裝置位于其插入到發(fā)動機之前的位置上， 使其能夠獲得大于周圍環(huán)境溫度的溫度。這種工作氣體的再加熱可以 通過在附加燃料模式中燃燒化石燃料而獲得，通過熱力再熱器中的附 加能量再加熱容納在工作罐中的壓縮氣體。這種布置使其能夠增大可 以使用的能量的量，能量可通過以下事實獲得，即壓縮的工作氣體在 其插入到主動室體積釋放裝置中之前將會升高溫度并增大體積，使得 能夠增強發(fā)動機對于一個或相同氣缸容量的性能。熱力再熱器的使用 具有的優(yōu)點在于能夠使用清潔連續(xù)的燃燒，為了獲得極小的污染排放 而可以采用所有已知方式來進(jìn)行催化或消除污染。
然后，通過熱交換器在外-外型燃燒室中實現(xiàn)溫度增大，以不被低
18溫流體在其處于氣相時燃燒弄臟,
九個階段。
依據(jù)駕駛員的規(guī)范、追求的性能和產(chǎn)生的成本，根據(jù)本發(fā)明的低 溫發(fā)動機可以采用所有已知的低溫流體進(jìn)行運轉(zhuǎn)，然而，為了獲得更 好的動力，將使用具有最低沸點溫度的流體，其允許其液相和蒸發(fā)溫 度之間存在最大的可能溫度差，流體的溫度接近周圍環(huán)境溫度，當(dāng)其 插入到主動室的氣缸中時為氣相，這個溫度差決定了發(fā)動機的效率。
在公知的冷凍和低溫流體中，氦(He)的沸點溫度為5K，氫(HJ 的沸點溫度為20K，氮(N2)的沸點溫度為77K，這些可以用來獲得 所追求的結(jié)果。
也可以采用氣體混合物，該氣體混合物根據(jù)需求來改變這些特征。
冷凍機器、蒸發(fā)器和熱交換器的壓縮模式、使用的材料、冷凍或 低溫流體、應(yīng)用于本發(fā)明的液化低溫機器的類型，都可以進(jìn)行變化而 不改變所述的本發(fā)明。
所有機械的、液力的、電子的或其它的布置，以允許完成蒸發(fā)、 壓縮、主動室工作循環(huán)，也就是通過增大體積來插入進(jìn)氣裝入量做功， 接下來保持在確定的體積，該確定的體積為驅(qū)動活塞膨脹沖程中真實 的室體積，然后返回到其最小體積，以允許新的循環(huán)，這些都可以進(jìn) 行變化而不改變剛剛所述的本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的體積釋放裝置的內(nèi)膨脹室主動加入做功。 根據(jù)本發(fā)明的體積釋放裝置被稱為"主動室"。
稱為主動室的可變體積膨脹和釋放室可以由稱為壓力活塞的活塞 構(gòu)成，其在氣缸中滑動，并通過連接桿連接到發(fā)動機曲軸的曲柄銷上。 然而，其它使其能夠本發(fā)明完成相同功能和熱力循環(huán)的機械的、電子 的或液力的布置可以使用而不改變本發(fā)明的原理。
體積釋放裝置的所有可移動的設(shè)備(活塞和壓力杠桿)通過將下 臂延伸超過其穩(wěn)定端或樞軸來進(jìn)行平衡，通過附著對稱和相等的慣量 的方向相對的鏡像(mirror)壓力杠桿，能夠在平行于活塞移動的軸
19上移動，慣量相等，與活塞的方向相對。"慣量"為重量與重心到參考 點的距離的乘積。在多缸體積釋放裝置的情況下，相對的重量可以是 與其平衡的活塞一樣正常運轉(zhuǎn)的活塞。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可以使用后一種布置，其中，相對氣缸的軸和 壓力杠桿的固定點大體上在同一個軸上成一直線，連接到曲軸的控制 連接桿的軸相反不是位于致動臂的公共軸上，而是位于公共軸和固定 點或樞軸之間的臂本身上。因此，下臂及其對稱表示了大體上在其中
心具有樞軸或固定點的單臂，兩個主軸(spindle)在其自由端連接到 相對的活塞上。
氣缸的數(shù)量可以變化而不改變本發(fā)明的原理，優(yōu)選的，使用兩個 相對氣缸的偶數(shù)個氣缸，或者為了獲得更好的循環(huán)規(guī)律，使用多于兩 個的氣缸，比如四個或六個等。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個變化，周圍環(huán)境溫度熱能低溫發(fā)動機由多個 膨脹級構(gòu)成，各個級包括根據(jù)本發(fā)明的主動室，在各個級之間，設(shè)置 有熱交換器，使其能夠再加熱前一級中排出的空氣，以及/或者需要具 有附加能量的再加熱裝置。下一級的氣缸尺寸大于上一級的氣缸尺寸。
根據(jù)專利申請WO 2005/049968，周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā) 動機有利的使用固定有主動室的做功的體積釋放裝置。
然而，根據(jù)本發(fā)明的變化，提供
一種發(fā)動機，其特征在于
-工作氣體為在封閉循環(huán)中使用的以液相存儲的低溫流體，以氣 相工作，并以液相返回到存儲器中，
-工作氣體初始為液體，在極低的溫度下以氣相蒸發(fā)，供應(yīng)氣體 壓縮裝置的進(jìn)氣口，然后該壓縮裝置排除該工作氣體，該工作氣體被 壓縮到其工作壓力并仍處于低溫狀態(tài)，穿過大氣/工作氣體交換器，以 及/或者直接進(jìn)入恒壓膨脹罐中，該恒壓膨脹罐包括或不包括有加熱裝 置，在該恒壓膨脹罐中該工作氣體的溫度顯著上升，其體積根據(jù)恒壓 關(guān)系V1/V2=T1/T2以相同的比例上升，
-然后，仍然壓縮到其工作壓力的所述工作氣體進(jìn)入做功的體積
20釋放裝置中，該做功的體積釋放裝置用在具有傳統(tǒng)曲柄連接桿裝置的 傳統(tǒng)發(fā)動機中，或者用在旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機或其它釋放做功的內(nèi)燃裝置 中，
-在釋放后工作氣體在所述做功的體積釋放裝置的排氣口處再次 以極低溫度通過低溫機器排放到低溫流體的存儲器中，該低溫機器位
于排氣口和流體罐(Al)之間，以使其能夠調(diào)節(jié)在排氣口處釋放的然 后為氣相或半氣相的工作氣體在插入到存儲器的熱交換器中使其液化 之前的溫度；然后，在釋放裝置排氣口處的為氣相或半氣相的流體在 其通過位于低溫機器的冷室中的熱交換器的過程中被冷卻，并被液化 以重新開始新的循環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明這個變化的熱力循環(huán)的特征在于其包括七個階段
-低溫流體的蒸發(fā)
-在極低溫度下壓縮該流體
-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度進(jìn)行再加熱
-多變釋放做功，溫度下降
-封閉的循環(huán)排放到存儲器中
-在低溫機器中進(jìn)行冷卻
-返回到存儲罐中的氣體的液化。
周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機還可以有利的找到其備用的 應(yīng)用，應(yīng)急和/或發(fā)電機組，在許多地方聯(lián)合發(fā)電應(yīng)用中，發(fā)電、加熱 和空氣調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機的其它特征
*一加速器蝶形閥位于做功的體積釋放裝置的進(jìn)氣管道.上，以使其 能夠通過讓更多或更少的氣體進(jìn)入主動室和/或其氣缸來控制發(fā)動機。
*一加速器蝶形閥位于極低溫度壓縮機的進(jìn)氣口上，并且優(yōu)選的由 電子裝置控制，以使其能夠調(diào)節(jié)壓縮機的進(jìn)氣、速率，而使恒壓膨脹 罐中保持所需的壓力，該壓力根據(jù)體積釋放裝置提取的氣體量而趨于 下降。


參考附圖，閱讀幾個實施例的非限制性說明，本發(fā)明的其它目的、
優(yōu)點和特征將會變得明顯，其中
-圖1為根據(jù)本發(fā)明的主動室低溫發(fā)動機的橫截面結(jié)構(gòu)-圖2至4為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的橫截面結(jié)構(gòu)-圖5為低溫發(fā)動機的熱力循環(huán)的溫度/體積曲線圖。
具體實施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的周圍環(huán)境溫度熱能低溫發(fā)動機的橫截面結(jié)構(gòu)圖，該發(fā)動機包括五個主要部件為液相的低溫流體的存儲器A、極低溫度壓縮機B、氣體/周圍環(huán)境空氣交換器C、具有主動室的做功的體積釋放裝置D和用于在液化前進(jìn)行冷卻的低溫機器E，其中可以看到一存儲器A1，為液相的低溫流體A2存儲在該存儲器Al中，該存儲器Al包括有用于液化和蒸發(fā)的熱交換器A3。該存儲器通過管道A4連接到極低溫度壓縮機B的進(jìn)口上，極低溫度壓縮機B的出口通過管道B5連接到低溫流體/周圍環(huán)境空氣交換器C上，低溫流體/周圍環(huán)境空氣交換器C本身通過管道Cl連接到恒壓膨脹罐19上，恒壓膨脹罐19本身連接到主動室體積釋放裝置的進(jìn)口 17上，該主動室體積釋放裝置包括有驅(qū)動活塞1 (顯示的是位于其上止點)，在氣缸2中滑動并由壓力杠桿控制。該驅(qū)動活塞1通過其軸連接到壓力杠桿的自由端1A上，該壓力杠桿由臂3在公共軸5上鉸接到另一個臂4構(gòu)成，該臂4可擺動的固定到固定軸6上，在該臂4的大體中間位置布置有軸4A，連接到曲軸9的曲柄銷8上的控制連接桿7連接到該軸4A上，該曲軸9繞其軸IO旋轉(zhuǎn)。在曲軸旋轉(zhuǎn)期間，控制桿7通過下臂4及其軸4A在壓力杠桿的兩個臂3和4的公共軸5上施加力，從而允許活塞1沿著氣缸2的軸移動，在驅(qū)動沖程期間，施加在活塞l上的力反過來傳遞到曲軸9上，從而使其旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機氣缸2通過位于其頂部的通道12與主動室氣缸13聯(lián)通，活塞14在該主動室氣缸13中滑動，
22該活塞14又稱為壓力活塞，通過連接桿15連接到曲軸9的曲柄銷16(用虛線表示)上。由氣門18控制的進(jìn)氣管道17開口到通道12中，通道12連接發(fā)動機氣缸2和主動室氣缸13，使其能夠向發(fā)動機供應(yīng)來自于膨脹罐19的、保持準(zhǔn)恒壓的壓縮氣體(為氣相的低溫流體)。在發(fā)動機氣缸2的上部，由排氣門24控制的排氣管道23在穿過冷室E之后連接到液化和蒸發(fā)熱交換器A3，該冷室E使其能夠冷卻排氣口的低溫流體，并在熱交換器A3中準(zhǔn)備將其液化。
加速器蝶形閥17A位于做功的體積釋放裝置D的進(jìn)氣管道上，并使其能夠通過讓更多或更少的氣體進(jìn)入主動室12、 13來控制發(fā)動機。
加速器蝶形閥A7位于極低溫度壓縮機的進(jìn)氣管道A4上；其優(yōu)選的由電子裝置控制，使其能夠調(diào)節(jié)壓縮機的進(jìn)氣、輸出，而使恒壓膨脹罐19中保持所需的壓力，該壓力根據(jù)發(fā)動機提取的氣體量而下降。
為液相的低溫流體A2在熱交換器A3的幫助下蒸發(fā)為氣相，并且通過進(jìn)氣口管道A4被低溫流體壓縮機B吸收；然后為氣體形式但是仍具有極低溫度的低溫工作流體被壓縮到比如30巴，并通過管道B6釋放到周圍環(huán)境空氣/低溫流體交換器C中，其溫度將會實質(zhì)上升到周圍環(huán)境溫度，導(dǎo)致其體積的增大，以接下來大體上通過管道Cl進(jìn)入到恒壓膨脹罐19中，該恒壓膨脹罐19通過進(jìn)氣口管道17連接到具有主動室的做功的體積釋放裝置D上，在圖2中，驅(qū)動活塞l停止于其上止點，進(jìn)氣門18剛好已經(jīng)打開；容納在恒壓膨脹罐19中的壓力氣體推動壓力活塞14而填充主動室13的氣缸并通過連接桿15促使曲軸9旋轉(zhuǎn)而做功，該功是很可觀的，因為其是在準(zhǔn)恒壓下，貫穿壓力活塞14的整個行程而實施的。
通過持續(xù)旋轉(zhuǎn)，曲軸允許——圖3——驅(qū)動活塞1移動到其下止點，然后進(jìn)氣門18再次大體上同步關(guān)閉；然后，容納在主動室中的裝入量膨脹，而推動驅(qū)動活塞l，借助由臂3和4以及控制連接桿7組成的可移動設(shè)備而在驅(qū)動活塞l返回時通過旋轉(zhuǎn)曲軸9做功。
在驅(qū)動活塞1的這個循環(huán)中，壓力活塞14繼續(xù)其直到下止點的行程，而開始其直到上止點的行程，所有的部件設(shè)立成使得在活塞的上
23行程期間——參見圖4~^壓力活塞14和驅(qū)動活塞1大體上一起到達(dá) 上止點，驅(qū)動活塞l將會停止，而壓力活塞14將會開始新的下行程， 以重新開始新的工作循環(huán)。在兩個活塞1和14的上行程中，排氣門 24是打開的，以將低溫流體返回到存儲器A中，該低溫流體在膨脹穿 過排氣管道23和低溫機器E及其熱交換器El期間被急劇冷卻，其在 穿過進(jìn)入熱交換器A3期間將會被液化，并返回到罐中以重新開始新 的循環(huán)。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的熱力循環(huán)的溫度/體積曲線圖，其中，在水平 軸上可以看到溫度，而在垂直軸上可以看到氣體體積，并有多個與循 環(huán)有關(guān)的節(jié)段，蒸發(fā)(節(jié)段V)之后壓縮到工作壓力(節(jié)段Com)。 然后氣體在恒壓下達(dá)到(準(zhǔn))周圍環(huán)境溫度(節(jié)段EthA)，以接下來 在準(zhǔn)等溫和恒壓下傳遞到發(fā)動機的主動室中做功(節(jié)段W),并進(jìn)行 多變的(polytropic)膨脹，做功、冷卻并移動接近大氣壓力，以接下 來插入到低溫機器中(節(jié)段REFR)，急劇冷卻然后液化L,并使其能 夠重新開始熱力循環(huán)。
本發(fā)明并不限于所述的示例性實施例，在產(chǎn)生同樣結(jié)果的等效限 制中可以對所述材料、控制設(shè)備、裝置做出改變，而不改變已經(jīng)說明 了的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)動機，其使用主動室體積釋放裝置和一體的或非一體的壓縮裝置，該主動室體積釋放裝置由充滿時能使其做功的可變體積裝置構(gòu)成，該可變體積裝置通過通道與位于主驅(qū)動活塞之上的空間連接并永久接觸，其特征在于-工作氣體是在封閉循環(huán)中使用的以液相存儲的低溫流體(A2)，其以氣相工作，并以液相返回到存儲器(A，A1)中，-工作氣體初始為液體，在極低的溫度下，大體在其蒸發(fā)溫度下以氣相蒸發(fā)，供應(yīng)氣體壓縮體積裝置(B)的進(jìn)氣口(A4)，該工作氣體在該氣體壓縮體積裝置(B)中被壓縮到其工作壓力，-該壓縮后的工作氣體在壓縮機(B)的出氣口處仍然處于極低溫度下，在其工作壓力下釋放到膨脹罐(19)中，通過與大氣的熱交換而大體上到達(dá)周圍環(huán)境溫度，使得在熱能從周圍環(huán)境溫度傳遞的影響下，其溫度顯著上升，其體積根據(jù)恒壓關(guān)系V1/V2＝T1/T2以相同的比例上升，-然后，仍然壓縮到其工作壓力并仍然大體上處于周圍環(huán)境溫度下的所述工作氣體進(jìn)入做功的體積釋放裝置(D)中，該做功的體積釋放裝置(D)包括主動膨脹和釋放室，-在釋放后從所述做功的體積釋放裝置(D)中再次以極低溫度排放(23)的工作氣體向低溫流體(A2)的存儲罐(A，A1)中排放，其在該存儲罐中液化，以重新開始新的循環(huán)，這樣構(gòu)成周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，其熱力循環(huán)包括以下七個階段-寸氐溫流體的蒸發(fā)-在極低溫度下壓縮該流體-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度進(jìn)行再加熱畫準(zhǔn)等溫傳遞做功-多變釋放做功，溫度下降-封閉的循環(huán)排放到存儲器中-返回到存儲器中的氣體的液化。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，存儲器中液相的流體的蒸發(fā)是通過使用工作流體/工作流 體交換器(A3)的加熱而獲得的，然后流體在交換器(A3)中為半氣 相，并從體積釋放裝置(D)的排氣口 (23)返回，在足夠的溫度下 以進(jìn)行這些過程，加熱和蒸發(fā)存儲器(A， A1)中液相的低溫流體(A2) 的一部分，同時冷卻和液化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求所3述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，低溫流體液化蒸發(fā)熱交換器由浸入到罐中的盤管(A3) 構(gòu)成，在所述盤管中，來自于發(fā)動機的排氣口的流體將會終止其冷卻 和液化，同時釋放出蒸發(fā)存儲器(A， Al)中液相的流體所需的熱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求所3述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，在體積釋放裝置(D)的排氣口 (23)和流體存儲器(A， Al)之間設(shè)有低溫機器(E)，以使其能調(diào)節(jié)在排氣口 (23)釋放、然 后為氣相或半氣相的工作氣體在進(jìn)入到存儲器(A， Al)的熱交換器(A3)中以在其中液化之前的溫度；然后，在釋放裝置的排氣口 (23) 處的為氣相或半氣相的流體在其通過位于低溫機器(E)的冷室中的 熱交換器(El)的過程中被冷卻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求所5述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，該低溫機器(E)是通過使用磁熱效應(yīng)操作的，該磁熱 效應(yīng)利用了某種材料的特性，在磁場作用下加熱，而在磁場消失之后 或該磁場發(fā)生變化之后冷卻至低于其初始溫度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求所6述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，其熱力循環(huán)包括八個階段-4氐溫流體的蒸發(fā)畫在極低溫度下壓縮該流體-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度對該流體進(jìn)行再加熱-準(zhǔn)等溫傳遞做功-多變釋放做功，溫度下降-封閉的循環(huán)排放到存儲器中-在低溫機器中進(jìn)行冷卻-返回到存儲器中的氣體的液化。
8、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低 溫發(fā)動機，其特征在于，恒壓膨脹罐(19)由大容積工作壓力存儲器 構(gòu)成，工作氣體容納在該大容積工作壓力存儲器中，根據(jù)其包圍有 大氣的熱交換表面積、其體積和在所述存儲器中的存儲時間，而保持 在周圍環(huán)境溫度下；通過與在周圍環(huán)境溫度下已經(jīng)容納在所述壓力存 儲器中的工作氣體混合，來自壓縮機的壓縮后的工作氣體實質(zhì)上自然 地達(dá)到周圍環(huán)境溫度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求所6述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，所述壓力存儲器(19)的外殼包括外部和/或內(nèi)部熱交換 裝置，比如促進(jìn)大氣和容納在存儲器中的工作氣體之間的熱交換的翅 片。
10、 根據(jù)權(quán)利要求所7述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，在壓縮機(B)與恒壓膨脹罐(19)和/或工作壓力膨脹 存儲器之間以及/或者在所述存儲器(19)和做功的體積釋放裝置(D) 之間安裝有至少一個大氣/工作氣體交換器(C)。
11 、根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓 低溫發(fā)動機，其特征在于，工作氣體加熱裝置定位成使得在工作氣體 進(jìn)入到發(fā)動機中之前能夠獲得高于周圍環(huán)境溫度的溫度，然后通過熱 交換器在外-外型燃燒室中實現(xiàn)溫度增大，以不通過燃燒弄臟在其氣相 中的低溫流體。
12、根據(jù)權(quán)利要求所8述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機， 其特征在于，其熱力循環(huán)包括以下九個階段 -低溫流體的蒸發(fā) 畫在極低溫度下壓縮該流體-在恒壓下借助周圍環(huán)境溫度對該流體進(jìn)行再加熱-再加熱，溫度上升至高于周圍環(huán)境溫度-準(zhǔn)等溫傳遞做功-多變釋放做功，溫度下降-封閉的循環(huán)排放到存儲器中-在低溫機器中進(jìn)行冷卻-返回到存儲罐中的氣體的液化。
13、 一種發(fā)動機，其特征在于-其包括一裝置和主動室，所述裝置用于控制活塞的行程，使活 塞停止于其上止點一段時間，-在驅(qū)動活塞(1)停止于其上止點期間，當(dāng)主動膨脹和釋放室處 于其最小容積狀態(tài)時，增壓的氣體進(jìn)入到主動膨脹和釋放室(12， 13) 中——其由可變?nèi)莘e裝置構(gòu)成，使其能夠做功，該裝置通過通道(12) 與位于主驅(qū)動活塞(1)上方的空間連接并永久接觸——并且在工作氣 體的推進(jìn)下，其容積增大而做功；-當(dāng)主動膨脹和釋放室(12， 13)大體上處于最大容積時，進(jìn)氣 口 (17)關(guān)閉，容納在所述室(12， 13)中仍然壓縮處于壓力之下的 工作氣體在發(fā)動機氣缸(2)中膨脹，從而在其下行程中向后推動驅(qū)動 活塞(1)同時做功，從而經(jīng)歷主要的溫度降低，-在驅(qū)動活塞(1)在排氣沖程的上行程期間，主動膨脹和釋放室 (12, 13)的可變?nèi)莘e回復(fù)到其最小容積，以重新開始完整的工作循 環(huán)。
14、 一種發(fā)動才幾，其特征在于-工作氣體是在封閉循環(huán)中使用的以液相存儲的低溫流體(A2), 以氣相工作，并以液相返回到存儲器(A， Al)中，-工作氣體初始為液體，在極低的溫度下以氣相蒸發(fā)，供應(yīng)氣體 壓縮裝置的進(jìn)氣口，然后該氣體壓縮裝置排出該氣體，壓縮到其工作 壓力并仍處于低溫，穿過大氣/工作氣體交換器，以及/或者直接進(jìn)入 恒壓膨脹罐(19)中，該恒壓膨脹罐包括或不包括加熱裝置，在該恒壓膨脹罐中工作氣體的溫度顯著上升，其體積根據(jù)恒壓關(guān)系 V1/V2=T1/T2以相同的比例上升，-然后，仍然壓縮到其工作壓力的所述工作氣體進(jìn)入做功的體積 釋放裝置中，該做功的體積釋放裝置用在具有傳統(tǒng)曲柄連接桿裝置的 傳統(tǒng)發(fā)動機中，或者用在旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機或其它釋放做功的內(nèi)燃裝置 中，-在釋放后工作氣體在所述做功的體積釋放裝置的排氣口 (23) 處再次以極低溫度通過低溫機器(E)排放到低溫流體的存儲器(A， Al)中，該低溫機器(E)位于排氣口和流體罐(Al)之間，以使其 能夠調(diào)節(jié)在排氣口 (23)處釋放的然后為氣相或半氣相的工作氣體在 進(jìn)入到存儲器(A， Al)的熱交換器(A3)中以在其中液化之前的溫 度;在釋放裝置排氣口 (23)處的為氣相或半氣相的流體在其通過位 于低溫機器(E)的冷室中的熱交換器(El)的過程中被冷卻，并被 液化以重新開始新的循環(huán)。
15、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓 低溫發(fā)動機，其特征在于，在做功的體積釋放裝置(D)的進(jìn)氣管道(17)上設(shè)有一加速器蝶形閥(17A)，以使其能通過讓更多或更少的 工作氣體進(jìn)入主動室(12、 13)和/或其氣缸(2)來控制發(fā)動機。
16、 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一個所述的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓 低溫發(fā)動機，其特征在于，在極低溫度壓縮機(B)的進(jìn)氣口上設(shè)有 一加速器蝶形閥(A7),并且優(yōu)選的通過電子裝置控制，以使其能調(diào) 節(jié)壓縮機(B)的進(jìn)氣、速率，同時使恒壓膨脹罐(19)中保持所需 的壓力，該壓力根據(jù)體積釋放裝置(D)得到的氣體的量而趨于下降。
全文摘要
具有恒壓采用恒壓下連續(xù)“冷”燃燒并具有主動室的周圍環(huán)境溫度熱能和恒壓低溫發(fā)動機采用低溫流體(A2)運轉(zhuǎn)，該低溫流體以液相存儲，以氣相作為工作氣體，并返回到液相在封閉的循環(huán)中運轉(zhuǎn)。初始為液體的低溫流體在極低溫度下以氣相蒸發(fā)，并供應(yīng)氣體壓縮裝置(B)的進(jìn)氣口(A4)，然后排放仍然處于低溫下的壓縮工作氣體，穿過具有周圍環(huán)境溫度的熱交換器(C)，進(jìn)入與加熱裝置固定或不固定的工作罐或外部膨脹室(19)，其溫度和體積將相助增大，以接下來優(yōu)選的進(jìn)入釋放裝置(D)中做功，該釋放裝置(D)優(yōu)選的包括根據(jù)國際專利申請WO 2005/049968的主動室。應(yīng)用與陸地車輛、機動車、公共汽車、摩托車、船舶、飛行器、備用發(fā)電機、聯(lián)合發(fā)電機組、固定式發(fā)動機。
文檔編號F01B17/02GK101490366SQ200780026707
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者C·內(nèi)格爾, G·內(nèi)格爾 申請人:Mdi-汽車發(fā)展國際股份公司