多級容積機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱能與動(dòng)力領(lǐng)域，尤其是一種多級容積機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞式內(nèi)燃機(jī)體積功率低、效率低、污染排放嚴(yán)重，且其結(jié)構(gòu)和工作邏輯限制了活塞式內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)一步改良，因此，需要發(fā)明一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下:
[0004]方案1:一種多級容積機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括容積型氣體壓縮單元和容積型膨脹單元，所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)出口經(jīng)燃燒室與所述容積型膨脹單元的工質(zhì)入口連通，所述容積型氣體壓縮單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次減少的容積型機(jī)構(gòu)，所述容積型膨脹單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次增加的容積型機(jī)構(gòu)。
[0005]方案2:在方案I的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述容積型膨脹單元和所述容積型氣體壓縮單元共軸設(shè)置、經(jīng)固定傳動(dòng)比的減速機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)設(shè)置、經(jīng)固定傳動(dòng)比的增速機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)設(shè)置、經(jīng)變速箱聯(lián)動(dòng)設(shè)置或經(jīng)無級變速箱聯(lián)動(dòng)設(shè)置。
[0006]方案3:在方案I或方案2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述燃燒室設(shè)為連續(xù)燃燒室。
[0007]方案4:在方案I至方案3中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述燃燒室內(nèi)的空氣過量系數(shù)大于 2、2.1、2.2、2.3、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、或大于 4.0。
[0008]方案5:在方案I至方案4中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)入口與速度型壓氣機(jī)的工質(zhì)出口連通。
[0009]方案6:在方案I至方案5中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述容積型膨脹單元的工質(zhì)出口與速度型做功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通。
[0010]方案7:在方案I至方案4中任一方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)入口與速度型壓氣機(jī)的工質(zhì)出口連通，所述速度型壓氣機(jī)的級數(shù)大于3級、4級或大于5級，所述容積型膨脹單元的工質(zhì)出口與速度型做功機(jī)構(gòu)的工質(zhì)入口連通，所述速度型做功機(jī)構(gòu)的級數(shù)大于2級、3級或大于4級。
[0011]方案8:一種多級容積機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括容積型氣體壓縮單元和容積型膨脹單元，所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)出口經(jīng)還原燃燒室與所述容積型膨脹單元的工質(zhì)入口連通，所述容積型氣體壓縮單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次減少的容積型機(jī)構(gòu)，所述容積型膨脹單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次增加的容積型機(jī)構(gòu)，所述容積型膨脹單元的工質(zhì)出口經(jīng)排熱器與所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)入口連通，所述容積型氣體壓縮單元、所述還原燃燒室、所述容積型膨脹單元和所述排熱器形成的閉合回路內(nèi)充入氫氣。
[0012]方案9:在方案8的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在所述排熱器上設(shè)置液體出口。
[0013]方案10:—種多級容積機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)，包括容積型氣體壓縮單元和容積型膨脹單元，所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)出口經(jīng)加熱器與所述容積型膨脹單元的工質(zhì)入口連通，所述容積型氣體壓縮單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次減少的容積型機(jī)構(gòu)，所述容積型膨脹單元包括兩個(gè)以上串聯(lián)連通且排量依次增加的容積型機(jī)構(gòu)，所述容積型膨脹單元的工質(zhì)出口經(jīng)排熱器與所述容積型氣體壓縮單元的工質(zhì)入口連通，所述容積型氣體壓縮單元所述加熱器、所述容積型膨脹單元和所述排熱器形成的閉合回路內(nèi)充入單原子氣體或雙原子氣體。
[0014]本發(fā)明中，所謂的“燃燒室”是指一切氧化劑過量的氧化劑和還原劑發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的腔體，例如:設(shè)有燃料入口的，工作時(shí)空氣事先進(jìn)入再由所述燃料入口導(dǎo)入燃料后發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的腔體。
[0015]本發(fā)明中，所謂的“還原燃燒室”是指一切還原劑過量的還原劑和氧化劑發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的腔體，例如:設(shè)有氧氣入口的，工作時(shí)氫氣事先進(jìn)入再由所述氧氣入口導(dǎo)入氧氣后發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的腔體。
[0016]本發(fā)明人認(rèn)為，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮過程應(yīng)由多級完成，這樣可以利用承壓能力低的機(jī)構(gòu)壓縮低壓工質(zhì)，利用承壓能力高的機(jī)構(gòu)壓縮高壓工質(zhì)，這樣可以大大減少發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)笨重程度和更科學(xué)的配置材料使用量，也更科學(xué)的配置承載力設(shè)計(jì)，膨脹過程也類同；不僅如此，間歇燃燒是發(fā)動(dòng)機(jī)污染排放嚴(yán)重和控制機(jī)構(gòu)復(fù)雜的根本原因，因此，必須采用連續(xù)燃燒方式，而且將壓縮和膨脹過程均分級進(jìn)行，由于渦輪增壓的壓比有限，膨脹比也有限，而且這一限制很難加以消除，因此，必須將壓縮過程用兩級以上的容積機(jī)構(gòu)進(jìn)行，膨脹過程也用兩級以上的容積機(jī)構(gòu)進(jìn)行，才能具有現(xiàn)實(shí)意義。
[0017]本發(fā)明中，所謂“空氣過量系數(shù)”是指空氣過量的程度，具體計(jì)算方式如下:根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，以碳?xì)浠衔餅槿剂系睦碚摽諝夂腿剂现?質(zhì)量比)為15:1，如果空氣過量系數(shù)設(shè)為1.5，則空燃比為1.5*15:1，以此類推。
[0018]本發(fā)明中，所謂的氧化劑是指能與燃料發(fā)生燃燒化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，例如液氧、氧氣、空氣、液態(tài)空氣、雙氧水、雙氧溶液等。
[0019]本發(fā)明中，某個(gè)數(shù)值A(chǔ)以上和某個(gè)數(shù)值A(chǔ)以下均包括本數(shù)A。
[0020]本發(fā)明人根據(jù)熱力學(xué)的基本原理以及對宇宙現(xiàn)象的觀察認(rèn)為:在沒有外部因素影響的前提下，熱不可能百分之百的轉(zhuǎn)換成其它任何形式的能量或物質(zhì)。傳統(tǒng)熱力學(xué)第二定律中只闡述了在沒有外部因素影響的前提下，熱不能百分之百的轉(zhuǎn)換成功，這一定律是正確的，但又是片面的?？梢杂猛ㄋ椎恼Z言將熱定義為能量的最低形式，或者簡稱為這是宇宙的垃圾。經(jīng)分析，本發(fā)明人還認(rèn)為:任何生物(動(dòng)物、植物、微生物、病毒和細(xì)菌)的生長過程都是放熱的。經(jīng)分析，本發(fā)明人還認(rèn)為:任何一個(gè)過程或任何一個(gè)循環(huán)(不局限于熱力學(xué)過程，例如化學(xué)反應(yīng)過程、生物化學(xué)反應(yīng)過程、光化學(xué)反應(yīng)過程、生物生長過程、植物生長過程都包括在內(nèi))其最大做功能力守恒，本發(fā)明人認(rèn)為沒有光合作用的植物生長過程是不能提高其做功能力的，也就是說，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的養(yǎng)分的做功能力之和；之所以一棵樹木的做功能力要大于樹苗的做功能力，是因?yàn)殛柟庖怨夂献饔玫男问絽⑴c了由樹苗到樹木的生長過程。
[0021]本發(fā)明人認(rèn)為:熱機(jī)工作的基本邏輯是收斂-受熱-發(fā)散。所謂收斂是工質(zhì)的密度的增加過程，例如冷凝、壓縮均屬收斂過程，在同樣的壓力下，溫度低的工質(zhì)收斂程度大；所謂受熱就是工質(zhì)的吸熱過程；所謂發(fā)散是指工質(zhì)的密度降低的過程，例如膨脹或噴射。任何一個(gè)發(fā)散過程都會形成做功能力的降低，例如，氣態(tài)的空氣的做功能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于液態(tài)空氣的做功能力；甲醇加水加中等溫度的熱生成一氧化碳和氫氣，雖然所生成的一氧化碳和氫氣的燃燒熱大于甲醇的燃燒熱20%左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例則微乎其微，其原因在于這一過程雖然吸了 20%左右的熱，但是生成物一氧化碳和氫氣的發(fā)散程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于甲醇。因此，利用溫度不高的熱參加化學(xué)反應(yīng)是沒有辦法有效提高生成物的做功能力的。
[0022]本發(fā)明人認(rèn)為:距離增加是熵增加的過程，冷熱源之間的距離也影響效率，距離小效率高，距離大效率低。
[0023]本發(fā)明中，應(yīng)根據(jù)熱能與動(dòng)力領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)等。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明通過分級處理，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，增加了材料的利用率，減少了污染排放，簡化了控制機(jī)構(gòu)。
【附圖說明】
[0026]圖1:本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2:本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3:本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4:本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；