專利名稱：單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱能與動力領域，尤其是一種單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機。
背景技術：
目前熱氣機即斯特林發(fā)動機，一般包含有熱缸和冷缸，以及兩缸之間的工質(zhì)通道，氣體工質(zhì)循環(huán)地在熱缸中被加熱和在冷缸中被降溫，推動兩缸中的活塞對外輸出做功。現(xiàn)有技術中的冷缸起到的作用是冷卻工質(zhì)和向熱缸回送工質(zhì)，造成目前斯特林發(fā)動機結構復雜，造價高。因此需要發(fā)明一種結構簡單的熱氣機。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術方案如下:方案一:一種單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，包括有氣缸活塞機構，所述氣缸活塞機構上設有進氣口和排氣口，所述進氣口和所述排氣口處分別設有對應的進氣門和排氣門，還包括工質(zhì)通道，在所述氣缸活塞機構的氣缸上設往復流通口，在所述往復流通口處設對應的往復流通控制門；所述工質(zhì)通道的一端與所述往復流通口連通，另一端為密封設置；在所述工質(zhì)通道的密封端上設冷卻器；在所述氣缸活塞機構的氣缸內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室。方案二:在方案一的基礎上，在所述冷卻器與所述氣缸活塞機構的氣缸之間的所述工質(zhì)通道上設回熱器。方案三:在方案一的基礎上，所述氣缸活塞機構設為對置氣缸活塞機構，所述進氣口、所述排氣口和所述往復流通口設置在所述對置氣缸活塞機構中兩個活塞之間的氣缸上。方案四:在方案一的基礎上，所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括渦輪動力機構，所述渦輪動力機構的工質(zhì)入口與所述排氣口連通。方案五:在方案一的基礎上，所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括壓氣機，所述壓氣機的氣體出口與所述進氣口連通。方案六:在方案五的基礎上，所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括渦輪動力機構，所述渦輪動力機構的工質(zhì)入口與所述排氣口連通；所述渦輪動力機構對所述壓氣機輸出動力。方案七:在方案六的基礎上，所述壓氣機設為葉輪壓氣機，所述葉輪壓氣機的氣體出口與所述進氣口連通，所述渦輪動力機構和所述葉輪壓氣機共軸設置。方案八:在方案一的基礎上，在所述氣缸活塞機構上設點火裝置。方案九:在方案一至方案八中任一方案的基礎上，所述氣缸活塞機構設為活塞液體機構，所述活塞液體機構包括氣液缸和氣液隔離結構，所述氣液隔離結構設在所述氣液缸內(nèi)。方案十:在方案九的基礎上，所述氣液缸內(nèi)的氣體工質(zhì)對所述氣液隔離結構的壓力大于所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構做往復運動時的慣性力之和。
方案^:在方案一至方案八中任一方案的基礎上，所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括四類門氣缸活塞機構，所述四類門氣缸活塞機構的供氣口與所述氣缸活塞機構的所述進氣口連通，所述四類門氣缸活塞機構的回充口與所述氣缸活塞機構的所述排氣口連通。方案十二:在方案一至方案八中任一方案的基礎上，所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括低溫冷源，所述低溫冷源用于提供低溫物質(zhì)，所述低溫物質(zhì)用于冷卻所述工質(zhì)通道的密封端中或即將進入所述工質(zhì)通道的密封端的工質(zhì)。方案十三:在方案一至方案八中任一方案的基礎上，所述工質(zhì)通道的密封端設為三通環(huán)形密封端，所述冷卻器設在所述三通環(huán)形密封端的環(huán)形通道上，所述冷卻器將所述環(huán)形通道分割成兩個半環(huán)通道，在所述三通環(huán)形密封端的三通節(jié)點和所述冷卻器之間的一個半環(huán)通道上設半環(huán)通道葉輪壓氣機，在所述冷卻器和所述三通環(huán)形密封端的三通節(jié)點之間的另一個半環(huán)通道上設半環(huán)通道渦輪動力機構。方案十四:在方案 十三的基礎上，在所述三通節(jié)點和所述半環(huán)通道葉輪壓氣機之間設壓氣機控制閥。方案十五:在方案十三的基礎上，在所述三通節(jié)點和所述半環(huán)通道渦輪動力機構之間設渦輪控制閥。方案十六:在方案十四的基礎上，在所述三通節(jié)點和所述半環(huán)通道渦輪動力機構之間設渦輪控制閥。本發(fā)明的原理是:所述氣缸活塞機構以吸氣沖程-壓縮沖程-爆炸做功沖程-供氣沖程-回充沖程-排氣沖程工作模式工作，其中供氣沖程和回充沖程可進行兩次以上，爆炸做功沖程產(chǎn)生的高溫高壓工質(zhì)作為熱氣機循環(huán)的循環(huán)工質(zhì)。本發(fā)明中，所謂的“供氣沖程”是指由所述氣缸活塞機構的氣缸向所述工質(zhì)通道內(nèi)供氣。本發(fā)明中，所謂的“回充沖程”是指由所述工質(zhì)通道向所述氣缸活塞機構的氣缸內(nèi)充氣。本發(fā)明中，所謂的“冷卻器”是指一切可以對氣體進行降溫的裝置，例如散熱器、混合式降溫器(與冷流體混合降低氣體溫度的裝置)等，其目的是對即將被壓縮的氣體、在壓縮過程中的氣體和已經(jīng)被壓縮的氣體進行降溫。本發(fā)明中，所謂的“渦輪動力機構”，是指一切利用氣體工質(zhì)流動膨脹對外做功的機構，例如動力透平、動力渦輪等，所述渦輪動力機構既可以對所述葉輪壓氣機輸出動力，也可以對外輸出動力。本發(fā)明中，所謂的“壓氣機”是指一切可以對氣體進行壓縮的機構，例如活塞式壓氣機、螺桿式壓氣機、葉輪壓氣機、羅茨風機、流體壓氣機等；所謂的流體壓氣機是指利用流體對氣體進行壓縮的機構，例如利用射流泵(噴射器)對氣體進行壓縮的機構，再例如將液體泵入容器內(nèi)使容器內(nèi)的氣體增壓的機構等。本發(fā)明中，所述半環(huán)通道渦輪動力機構是指設在所述半環(huán)通道上的渦輪動力機構；所述半環(huán)通道葉輪壓氣機是指設在所述半環(huán)通道上的葉輪壓氣機。本發(fā)明中，燃料在所述氣缸活塞機構中燃燒可以是壓燃方式也可以是點火燃燒方式，如果是采用點火燃燒的方式，還需要在所述氣缸活塞機構上設點火裝置，例如火花塞。
本發(fā)明中，所述四類門氣缸活塞機構的氣缸上設有附屬進氣口、附屬排氣口、供氣口和回充口，在所述附屬進氣口、所述附屬排氣口、所述供氣口和所述回充口處依次對應設置附屬進氣門、附屬排氣門、供氣門和回充門，此處將所述四類門氣缸活塞機構氣缸上的進氣口、排氣口分別稱為附屬進氣口、附屬排氣口，僅是為了和所述氣缸活塞機構上的進氣口、排氣口進行區(qū)分。本發(fā)明中，所述氣液缸是指可以容納氣體工質(zhì)和/或液體，并能承受一定壓力的容器，所述氣液缸被所述氣液隔離結構分隔成氣體端和液體端，所述氣液缸的氣體端設有氣體工質(zhì)流通口，所述氣體工質(zhì)流通口用于與所述工質(zhì)通道連通；所述氣液缸的液體端設有液體流通口，所述液體流通口用于與液壓動力機構和/或液體工質(zhì)回送系統(tǒng)連通。本發(fā)明中，所述氣液隔離結構是指可以在所述氣液缸中做往復運動的結構體，如隔離板、隔離膜、活塞等，其作用是隔離所述氣液缸中的氣體工質(zhì)和液體，優(yōu)選地，所述氣液隔離結構和所述氣液缸密封滑動配合。在所述活塞液體機構工作過程中，根據(jù)所述氣液隔離結構處于所述氣液缸內(nèi)的不同位置，所述氣液缸內(nèi)可能全部是氣體工質(zhì)，也可能全部是液體，或者氣體工質(zhì)和液體同時存在。本發(fā)明中，所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構與傳統(tǒng)的活塞連桿機構不同，傳統(tǒng)的活塞連桿機構中的活塞可受連桿的推力或拉力停下，從而實現(xiàn)對活塞行程的限制，而在所述氣液缸中，當所述氣液缸內(nèi)的氣體工質(zhì)做正功時，所述氣液隔離結構受壓力向下止點方向移動，將液體以高壓形式排出所述氣液缸并推動液壓動力機構(例如液體馬達)對外做功，當液體即將排盡時，改變液體馬達工作模式或啟動液體工質(zhì)回送系統(tǒng)，使所述氣液缸內(nèi)的液體不再減少，此時液體會對所述氣液缸內(nèi)的所述氣液隔離結構施加制動力，使其停止，以防止其撞擊氣液缸的液體端底部的壁；當不斷向所述氣液缸內(nèi)輸入液體時，所述氣液隔離結構會不斷向上止點方向移動，當?shù)竭_上止點附近時，停止向所述氣液缸內(nèi)輸入液體或者使所述氣液缸內(nèi)的液體減少(流出)，盡管如此，所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構仍然會由于慣性向上止點方向運動，此時，如果所述氣液缸內(nèi)的氣體工質(zhì)的壓力不夠高，則會導致所述氣液隔離結構繼續(xù)向上運動而撞擊氣液缸頂部的壁，為了避免這種撞擊，需要使氣液缸內(nèi)氣體工質(zhì)的壓力足夠高，使其對所述氣液隔離結構的壓力大于所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構做往復運動時的慣性力之和。本發(fā)明中，在所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機的工作過程中所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構做往復運動時的慣性力之和是變化的，因此在工程設計中應保證在任何工作時刻都滿足“所述氣液缸內(nèi)的氣體工質(zhì)對所述氣液隔離結構的壓力大于所述氣液缸內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構做往復運動時的慣性力之和”的條件，例如通過調(diào)整所述氣缸活塞機構和所述工質(zhì)通道中的工作壓力、調(diào)整氣液隔離結構的質(zhì)量、調(diào)整液體密度或調(diào)整液體深度等方式來實現(xiàn)，其中，所述液體深度是指液體在做往復運動方向上的液體的深度。本發(fā)明中，所述低溫冷源是指能提供溫度在0°C以下的低溫物質(zhì)的裝置、機構或儲罐，例如采用商業(yè)購買方式獲得的儲存有低溫物質(zhì)的儲罐，所述低溫物質(zhì)可以是液氮、液氧、液氦或液化空氣等。當本發(fā)明中氧化劑為液氧時，液氧可直接作為所述低溫物質(zhì)。本發(fā)明中，所述低溫冷源以直接與所述氣缸活塞機構或所述工質(zhì)通道連通使所述低溫物質(zhì)與系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)混合的方式，或者以經(jīng)換熱裝置使所述低溫物質(zhì)與系統(tǒng)內(nèi)的工質(zhì)換熱的方式，對所述工質(zhì)通道的密封端內(nèi)或即將進入所述工質(zhì)通道的密封端的工質(zhì)進行冷卻處理。熱氣發(fā)動機是一種工作循環(huán)接近卡諾循環(huán)的動力機構，其熱效率的計算可以參考
卡諾循環(huán)熱效率計算公式從中可知，當冷源溫度T2下降時，熱效率n升高，
而且向冷源排放的熱量減少，如果冷源溫度1下降幅度很大，即冷源溫度很低，則熱效率n很高，向冷源排放的熱量很小。由此推斷，可用溫度相當?shù)偷牡蜏匚镔|(zhì)使冷源溫度T2大幅下降，從而大幅減少向冷源排放的熱量，有效提聞發(fā)動機效率。溫度越低的低溫物質(zhì)(例如液氧、液氮或液氦等)，在制造過程中需要消耗越多的能量，但是就單位質(zhì)量而言，對發(fā)動機熱效率n提升的貢獻越大，就好比將能量存儲在溫度很低的物質(zhì)中，相當于一種新型電池的概念，所述低溫物質(zhì)可以使用垃圾電等成本很低的能源來制造，從而有效降低發(fā)動機的使用成本。本發(fā)明中，所述內(nèi)燃燃燒室中使用的燃料可以是碳氫化合物、碳氫氧化合物或固體碳。固體碳具有燃燒后沒有水生成和燃燒后產(chǎn)物中的二氧化碳濃度高，易液化等優(yōu)點；固體碳可采用固體預先裝配、粉末化后噴入或粉末化后再用液體或氣體二氧化碳流化后噴入的方式輸入。本發(fā)明中，所謂的“兩個裝置連通”是指流體可以在兩個裝置之間單向或者雙向流通，所謂的“連通”是指直接連通或經(jīng)控制機構、控制單元或其他控制部件間接連通。根據(jù)熱能與動力領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明所公開的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，采用單缸結構，能實現(xiàn)現(xiàn)有技術中熱氣機的做功過程，使用與氣缸活塞機構連通的盲管結構，產(chǎn)生的高溫高壓工質(zhì)將在盲管另一端得到降溫處理，而活塞向下止點移動時，降溫后的氣體工質(zhì)將部分返回至氣缸活塞機構中。本發(fā)明結構簡單，生產(chǎn)成本低。


圖1所示的是本發(fā)明實施例1的結構示意圖；圖2所示的是本發(fā)明實施例2的結構示意圖；圖3所示的是本發(fā)明實施例3的結構示意圖；圖4所示的是本發(fā)明實施例4的結構示意圖；圖5所示的是本發(fā)明實施例5的結構示意圖；圖6所示的是本發(fā)明實施例6的結構示意圖；圖7所示的是本發(fā)明實施例7的結構示意圖；圖8所示的是本發(fā)明實施例8的結構示意圖；圖9所示的是本發(fā)明實施例9的結構示意圖；圖10所示的是本發(fā)明實施例10的結構示意圖；圖11所示的是本發(fā)明實施例11的結構示意圖；圖12所示的是本發(fā)明實施例12的結構示意圖；圖13所示的是本發(fā)明實施例13的結構示意圖，圖中:I氣缸活塞機構、2工質(zhì)通道、3冷卻器、4回熱器、5渦輪動力機構、7點火裝置、8低溫冷源、9壓氣機控制閥、10對置氣缸活塞機構、11進氣口、12排氣口、13進氣門、14排氣門、15往復流通口、16往復流通控制門、20三通環(huán)形密封端、21內(nèi)燃燃燒室、22環(huán)形通道、50半環(huán)通道渦輪動力機構、60半環(huán)通道葉輪壓氣機、61葉輪壓氣機、62活塞式壓氣機、90渦輪控制閥、96液壓動力機構、97液體回送系統(tǒng)、99過程控制機構、111氣液缸、112氣液隔離結構、113液體流通口、200四類門氣缸活塞機構、201附屬進氣口、202附屬排氣口、203供氣口、204 回充口。
具體實施例方式實施例1如圖1所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，包括有氣缸活塞機構1，所述氣缸活塞機構I的氣缸上設有進氣口 11和排氣口 12，所述進氣口 11和所述排氣口 12處分別設有對應的進氣門13和排氣門14，還包括工質(zhì)通道2，在所述氣缸活塞機構I的氣缸上設往復流通口 15，在所述往復流通口 15處設對應的往復流通控制門16 ;所述工質(zhì)通道2的一端與所述往復流通口 15連通，另一端為密封設置；在所述工質(zhì)通道2的密封端上設冷卻器3 ;在所述氣缸活塞機構I的氣缸內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室21。本實施例發(fā)動機的工作過程為，所述氣缸活塞機構I先按照傳統(tǒng)內(nèi)燃機工作模式工作，此階段所述往復流通控制門16處于關閉狀態(tài)；所述氣缸活塞機構I在內(nèi)燃機工作中的爆炸做功沖程后作為熱氣機循環(huán)的熱缸，關閉所述進氣門13和所述排氣門14，同時打開所述往復流通控制門16，活塞上行將做功后的氣體工質(zhì)導入所述工質(zhì)通道2中，被所述工質(zhì)通道2另一端的所述冷卻器3冷卻(相當于熱氣機的冷缸部分)，氣體工質(zhì)得到壓縮冷卻，在活塞下行時經(jīng)所述往復流通控制門16返回至所述氣缸活塞機構I中，被高溫的氣缸壁、活塞以及余下的高溫工質(zhì)加熱膨脹，推動活塞下行做功；在活塞上行時可繼續(xù)將氣體工質(zhì)導入所述工質(zhì)通道2，經(jīng)過至少一次熱氣機循環(huán)后，關閉所述往復流通控制門16，打開所述排氣門14導出乏氣；然后打開所述進氣門13進入下一個循環(huán)過程。實施例2如圖2所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例1的區(qū)別在于:在所述冷卻器3與所述氣缸活塞機構I的氣缸之間的所述工質(zhì)通道2上設有回熱器4，且所述氣缸活塞機構I上設有點火裝置7。本實施例單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機具體的工作過程是:首先，所述氣缸活塞機構I以內(nèi)燃機的工作形式工作:打開所述進氣門13進入吸氣沖程，關閉所述進氣門13完成壓氣沖程和爆炸做功沖程。爆炸沖程結束后，打開所述往復流通控制門16，進入熱氣機循環(huán):活塞上行時將工質(zhì)充入所述工質(zhì)通道2，并在所述工質(zhì)通道2的密封端降溫；活塞下行時工質(zhì)從所述工質(zhì)通道2中回充入氣缸中，并被所述回熱器4、氣缸壁和活塞加熱膨脹對活塞做功。在進行至少一個熱氣機循環(huán)后，打開所述排氣門14排出乏氣。本實施例中，通過設置所述點火裝置7采用點火燃燒方式點燃所述氣缸活塞機構中的燃料，作為可以變換的實施方式，當可以采用壓燃的方式點燃燃料是，所述點火裝置7可以不設。實施例3如圖3所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，在實施例2的基礎上，還包括渦輪動力機構5，所述渦輪動力機構5的工質(zhì)入口與所述排氣口 12連通。
利用所述排氣口 12排出的乏氣驅(qū)動所述渦輪動力機構5做功。實施例4如圖4所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機,在實施例3的基礎上,還包括壓氣機,具體的所述壓氣機設為葉輪壓氣機61，所述葉輪壓氣機61的氣體出口與所述進氣口 11連通，所述渦輪動力機構5和所述葉輪壓氣機61共軸設置。作為可變換的實施方式，所述渦輪動力機構5和所述葉輪壓氣機61也可非共軸設置。實施例5如圖5所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，在實施例3的基礎上:還包括壓氣機，具體的所述壓氣機設為活塞式壓氣機62，所述活塞式壓氣機62的氣體出口與所述進氣口 11連通。根據(jù)需要，所述壓氣機還可以設為其他形式的壓氣機，例如螺桿式壓氣機、羅茨風機、流體壓氣機等，所述渦輪動力機構5可以對所述壓氣機輸出動力。作為可以變換的實施方式，在設置所述壓氣機的結構中，所述渦輪動力機構5可以不設。實施例6—種單缸三類門熱氣發(fā)動機，其與實施例1的區(qū)別在于:如圖6所示，所述氣缸活塞機構I設為了對直氣缸活塞機構10。所述對直氣缸活塞機構10包括兩個對直的活塞，所述進氣口 11、所述排氣口 12和所述往復流通口 15設置在所述對置氣缸活塞機構10中兩個活塞之間的氣缸上。上述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機中所述氣缸活塞機構I均可設為所述對置氣缸活塞機構10的結構，所述往復流通口 15與所述工質(zhì)通道2的連接結構可采用與實施例1-3相同或類似的方式，圖6未示出其具體連接結構。同理，以下實施例中的所述氣缸活塞機構I也可設為所述對置氣缸活塞機構10的結構。實施例7如圖7所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例2的區(qū)別在于:所述氣缸活塞機構I設為活塞液體機構，所述活塞液體機構包括氣液缸111和氣液隔離結構112,所述氣液隔離結構112設在所述氣液缸111內(nèi)，所述氣液缸111的液體端的液體流通口 113與液壓動力機構96連通，所述液壓動力機構96與液體回送系統(tǒng)97連通，所述液體回送系統(tǒng)97與所述氣液缸111的液體端的另一個液體流通口 113連通；所述液壓動力機構96和所述液體回送系統(tǒng)97受過程控制機構99控制。本實施例中，可選擇的將所述氣液缸111內(nèi)的氣體工質(zhì)對所述氣液隔離結構112的壓力設為大于所述氣液缸111內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構112做往復運動時的慣性力之和。選擇性地，所述氣液隔離結構112可以設為板狀結構、膜結構或活塞狀結構等。優(yōu)選地，所述氣液隔離結構112和所述氣液缸111密封滑動配合。本發(fā)明的所述實施方式中，都可以參考本實施例將所述氣缸活塞機構I設為活塞液體機構。
實施例8如圖8所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例2的區(qū)別在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括四類門氣缸活塞機構200，所述四類門氣缸活塞機構200的供氣口203與所述氣缸活塞機構I的所述進氣口 11連通，所述四類門氣缸活塞機構200的回充口204與所述氣缸活塞機構I的所述排氣口 12連通。氣體從所述四類門氣缸活塞機構200的所述附屬進氣口 201進入所述四類門氣缸活塞機構200，在所述四類門氣缸活塞機構200內(nèi)進行壓縮后由所述供氣口 203供給所述氣缸活塞機構I內(nèi)的所述內(nèi)燃燃燒室21 ;由所述排氣口 12排出的乏氣經(jīng)所述回充口 204回充至所述四類門氣缸活塞機構200進行再次做功后，從所述四類門氣缸活塞機構200的所述附屬排氣口 202排出。本發(fā)明的所有未設所述四類門氣缸活塞機構200實施方式中，都可參考本實施例設置所述四類門氣缸活塞機構200。實施例9如圖9所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例2的區(qū)別在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括低溫冷源8，所述低溫冷源8與所述回熱器4和所述冷卻器3之間的所述工質(zhì)通道2連通，所述低溫冷源8用于提供低溫物質(zhì)，所述低溫物質(zhì)用于冷卻即將進入所述工質(zhì)通道2的密封端的工質(zhì)。選擇性地，所述低溫冷源8還可與所述冷卻器3所在處的所述工質(zhì)通道2連通或與所述冷卻器3所在處的所述工質(zhì)通道2內(nèi)的工質(zhì)進行熱交換，從而實現(xiàn)對所述工質(zhì)通道2的密封端中的工質(zhì)進行冷卻。本發(fā)明的所有實施方式中，都可以參照本實施例設置所述低溫冷源8。實施例10如圖10所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例2的區(qū)別在于:所述工質(zhì)通道2的密封端設為三通環(huán)形密封端20，所述冷卻器3設在所述三通環(huán)形密封端20的環(huán)形通道22上，所述冷卻器3將所述環(huán)形通道22分割成兩個半環(huán)通道，在所述三通環(huán)形密封端20的三通節(jié)點和所述冷卻器3之間的一個半環(huán)通道上設半環(huán)通道葉輪壓氣機60，在所述冷卻器3和所述三通環(huán)形密封端20的三通節(jié)點之間的另一個半環(huán)通道上設半環(huán)通道渦輪動力機構50，在所述三通節(jié)點和所述半環(huán)通道葉輪壓氣機60之間設壓氣機控制閥9，在所述三通節(jié)點和所述半環(huán)通道渦輪動力機構50之間設渦輪控制閥90，所述半環(huán)通道渦輪動力機構50對所述半環(huán)通道葉輪壓氣機60輸出動力。作為可以變換的實施方式，所述壓氣機控制閥9和所述渦輪控制閥90可以不設或
擇一設置。本發(fā)明的所有實施方式中，都可以參考本實施例將所述工質(zhì)通道2的密封端設為三通環(huán)形密封端20，并設置相應的關聯(lián)結構。實施例11如圖11所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例10的區(qū)別在于:還包括葉輪壓氣機61和渦輪動力機構5，所述葉輪壓氣機61的氣體出口與所述進氣口 11連通，所述渦輪動力機構5的工質(zhì)入口與所述排氣口 12連通，所述渦輪動力機構5和所述葉輪壓氣機61共軸設置。
作為可變換的實施方式，所述渦輪動力機構5和所述葉輪壓氣機61非共軸設置，所述渦輪動力機構5可對所述葉輪壓氣機61輸出動力，也可對外輸出動力。實施例12如圖12所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例10的區(qū)別在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括四類門氣缸活塞機構200，所述四類門氣缸活塞機構200的供氣口 203與所述氣缸活塞機構I的所述進氣口 11連通，所述四類門氣缸活塞機構200的回充口 204與所述氣缸活塞機構I的所述排氣口 12連通。實施例13如圖13所示的單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其與實施例10的區(qū)別在于:所述工質(zhì)通道2的一端與二個所述氣缸活塞機構上的所述往復流通口 15連通，作為可變換的實施方式，所述工質(zhì)通道2的一端還可與三個以上所述氣缸活塞機構上的所述往復流通口 15連通。作為可以變換的實施方式，本發(fā)明的所有實施方式中，都可以參考實施例2設置所述點火裝置7。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，根據(jù)本領域的公知技術和本發(fā)明所公開的技術方案，可以推導出或聯(lián)想出許多變型方案，所有這些變型方案，也應認為是本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，包括有氣缸活塞機構(1)，所述氣缸活塞機構(I)的氣缸上設有進氣口( 11)和排氣口( 12)，所述進氣口( 11)和所述排氣口( 12)處分別設有對應的進氣門(13)和排氣門(14)，其特征在于:還包括工質(zhì)通道(2)，在所述氣缸活塞機構(I)的氣缸上設往復流通口(15)，在所述往復流通口(15)處設對應的往復流通控制門(16);所述工質(zhì)通道(2)的一端與所述往復流通口(15)連通，另一端為密封設置；在所述工質(zhì)通道(2)的密封端上設冷卻器(3);在所述氣缸活塞機構(I)的氣缸內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室(21)。
2.如權利要求1所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:在所述冷卻器(3)與所述氣缸活塞機構(I)的氣缸之間的所述工質(zhì)通道(2)上設回熱器(4)。
3.如權利要求1所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述氣缸活塞機構(I)設為對置氣缸活塞機構(10)，所述進氣口(11)、所述排氣口(12)和所述往復流通口(15)設置在所述對置氣缸活塞機構(10)中兩個活塞之間的氣缸上。
4.如權利要求1所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括渦輪動力機構(5),所述渦輪動力機構(5)的工質(zhì)入口與所述排氣口(12)連通。
5.如權利要求1所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括壓氣機，所述壓氣機的氣體出口與所述進氣口( 11)連通。
6.如權利要求5所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機還包括渦輪動力機構(5),所述渦輪動力機構(5)的工質(zhì)入口與所述排氣口(12)連通；所述渦輪動力機構(5)對所述壓氣機輸出動力。
7.如權利要求6所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述壓氣機設為葉輪壓氣機(61)，所述葉輪壓氣機(61)的氣體出口與所述進氣口(11)連通，所述渦輪動力機構(5)和所述葉輪壓氣機(61)共軸設置。
8.如權利要求1所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:在所述氣缸活塞機構(I)上設點火裝置(7)。
9.如權利要求1至8中任一項所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述氣缸活塞機構(I)設為活塞液體機構，所述活塞液體機構包括氣液缸(111)和氣液隔離結構(112 )，所述氣液隔離結構(112)設在所述氣液缸(111)內(nèi)。
10.如權利要求9所述單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，其特征在于:所述氣液缸(111)內(nèi)的氣體工質(zhì)對所述氣液隔離結構(112)的壓力大于所述氣液缸(111)內(nèi)的液體和所述氣液隔離結構(112 )做往復運動時的慣性力之和。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單缸三類門熵循環(huán)發(fā)動機，包括有氣缸活塞機構，所述氣缸活塞機構的氣缸上設有進氣口和排氣口，所述進氣口和所述排氣口處分別設有對應的進氣門和排氣門，還包括工質(zhì)通道，在所述氣缸活塞機構的氣缸上設往復流通口，在所述往復流通口處設對應的往復流通控制門；所述工質(zhì)通道的一端與所述往復流通口連通，另一端為密封設置；在所述工質(zhì)通道的密封端上設冷卻器；在所述氣缸活塞機構的氣缸內(nèi)設內(nèi)燃燃燒室。本發(fā)明采用單缸結構，能實現(xiàn)現(xiàn)有技術中熱氣機的做功過程，且結構簡單，生產(chǎn)成本低，具有廣闊的應用前景。
文檔編號F02G1/053GK103104370SQ20131004841
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權日2012年2月17日
發(fā)明者靳北彪 申請人:摩爾動力(北京)技術股份有限公司