本申請(qǐng)屬于熱機(jī)，具體而言，涉及一種活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組及移動(dòng)載具。

背景技術(shù)：

1、活塞發(fā)動(dòng)機(jī)也叫往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種利用一個(gè)或者多個(gè)活塞將壓力轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞發(fā)動(dòng)機(jī)是熱機(jī)的一種，靠汽油、柴油、甲醇等燃料提供動(dòng)力。活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門(mén)機(jī)構(gòu)等組成?；钊桨l(fā)動(dòng)機(jī)大多是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，即一個(gè)氣缸完成一個(gè)工作循環(huán)，活塞在氣缸內(nèi)要經(jīng)過(guò)四個(gè)沖程，依次是進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。

2、發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率是指轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的熱量與所消耗的熱量的比值，熱效率是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平及經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)?；钊l(fā)動(dòng)機(jī)的熱量損失較高，其熱效率僅有20％-30％，因此提高活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率具有非常重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)，本申請(qǐng)的目的在于提供一種活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組及移動(dòng)載具，以改善現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率低的技術(shù)問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)為解決上述的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括：內(nèi)燃缸換熱器，其套設(shè)在所述內(nèi)燃缸的外表面，所述內(nèi)燃缸熱器內(nèi)預(yù)設(shè)有換熱介質(zhì)，以回收所述內(nèi)燃缸的缸壁散發(fā)的熱量，所述內(nèi)燃缸換熱器開(kāi)設(shè)有內(nèi)燃缸換熱器出氣口；蒸汽缸，其設(shè)有蒸汽進(jìn)氣口，所述蒸汽進(jìn)氣口與所述內(nèi)燃缸換熱器出氣口連通；內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、做功與排氣沖程依次與蒸汽缸的真空做功、膨脹做功、真空做功、膨脹做功沖程對(duì)應(yīng)。

4、進(jìn)一步的，所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，還包括廢氣介質(zhì)換熱器，所述廢氣介質(zhì)換熱器包括廢氣通道與介質(zhì)通道；所述廢氣通道包括廢氣進(jìn)氣口與廢氣出氣口，所述廢氣進(jìn)氣口與內(nèi)燃缸的排氣口連通，廢氣出氣口與大氣連通；

5、所述介質(zhì)通道包括介質(zhì)入口與介質(zhì)出口，所述介質(zhì)入口與所述內(nèi)燃缸換熱器出氣口連通，介質(zhì)出口與所述蒸汽進(jìn)氣口連通。

6、進(jìn)一步的，所述蒸汽缸內(nèi)的蒸汽活塞的上表面與所述蒸汽缸之間形成蒸汽腔，在所述蒸汽活塞的至少部分行程位置設(shè)有冷凝口，所述冷凝口與所述內(nèi)燃缸換熱器和/或所述廢氣介質(zhì)換熱器的介質(zhì)入口連通。

7、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)泵連通所述冷凝口與所述內(nèi)燃缸換熱器，以將所述蒸汽缸內(nèi)的做功后冷卻的換熱介質(zhì)泵入所述內(nèi)燃缸換熱器內(nèi)；

8、和/或，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括冷凝器，所述冷凝器連通所述冷凝口與所述內(nèi)燃缸換熱器，以將做功后冷卻的換熱介質(zhì)冷凝為液體介質(zhì)。

9、進(jìn)一步的，所述冷凝口位于或臨近所述蒸汽腔的頂部設(shè)置；和/或，所述冷凝口位于所述蒸汽腔的下部。

10、進(jìn)一步的，所述冷凝口設(shè)置有開(kāi)關(guān)閥。

11、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括蒸汽缸換熱器，所述蒸汽缸換熱器套設(shè)在所述蒸汽缸的外表面，所述蒸汽缸換熱器內(nèi)預(yù)設(shè)有換熱介質(zhì)，以回收所述蒸汽缸的缸壁散發(fā)的熱量，所述蒸汽缸換熱器設(shè)有蒸汽缸換熱器出氣口；

12、所述蒸汽缸換熱器出氣口與所述內(nèi)燃缸換熱器連通，和/或，所述蒸汽缸換熱器出氣口與所述廢氣介質(zhì)換熱器的介質(zhì)入口連通。

13、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括三元催化器，所述三元催化器兩端分別與所述內(nèi)燃缸的排氣口和廢氣介質(zhì)換熱器的廢氣入口連通，或者，所述三元催化器兩端分別與廢氣介質(zhì)換熱器的廢氣出口和大氣連通。

14、進(jìn)一步的，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，所述換熱介質(zhì)的沸點(diǎn)為50℃-150℃。

15、進(jìn)一步的，所述換熱介質(zhì)為氟戊烷、氟己烷、氟庚烷、氟辛烷、乙醇、乙二醇、甲醇、汽油、氟烴制冷劑、氯氟烴制冷劑與水或者水與上述物質(zhì)的混合物。

16、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃缸與蒸汽缸呈直列排布或者v型排布。

17、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括內(nèi)燃曲軸與蒸汽曲軸，所述內(nèi)燃缸內(nèi)的內(nèi)燃活塞與所述內(nèi)燃曲軸連接；所述蒸汽缸內(nèi)的蒸汽活塞與所述蒸汽曲軸連接。

18、進(jìn)一步的，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括變速器，所述變速器包括內(nèi)燃輸入主軸與外燃輸出副軸，所述內(nèi)燃缸內(nèi)的內(nèi)燃活塞與所述內(nèi)燃輸入主軸連接，所述蒸汽缸內(nèi)的蒸汽活塞與所述外燃輸出副軸連接，所述變速器的傳動(dòng)比大于1。

19、進(jìn)一步地，所述蒸汽缸包括有蒸汽缸套、蒸汽活塞與蓄能襯套，所述蒸汽活塞設(shè)置在所述蒸汽缸套內(nèi)，所述蓄能襯套設(shè)置在所述蒸汽活塞的上表面，用于吸收沖擊壓力

20、一種發(fā)電機(jī)組，包括發(fā)電機(jī)、上述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和曲軸，上述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中的內(nèi)燃活塞、蒸汽活塞以及發(fā)電機(jī)與所述曲軸連接。

21、一種移動(dòng)載具，包括上述的發(fā)電機(jī)組，上述移動(dòng)載具通過(guò)所述發(fā)電機(jī)組提供驅(qū)動(dòng)力或?yàn)橐苿?dòng)載具供電。

22、上述移動(dòng)載具還包括電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車輪以及熱力元件，所述熱力元件用于將所述車輪的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能；所述換熱介質(zhì)與所述電池組、所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)、所述發(fā)電機(jī)以及所述熱力元件中的至少一個(gè)進(jìn)行換熱。

23、本申請(qǐng)的有益效果：

24、1、本申請(qǐng)所要求保護(hù)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)采用內(nèi)燃缸與蒸汽缸的結(jié)合，通過(guò)設(shè)置內(nèi)燃缸換熱器對(duì)內(nèi)燃缸的缸套上的熱量進(jìn)行回收，然后將換熱后獲得的高溫高壓蒸汽通入蒸汽缸內(nèi)推動(dòng)蒸汽活塞做功。即回收內(nèi)燃缸缸套散發(fā)的熱量形成的蒸汽推動(dòng)蒸汽缸做功，相比現(xiàn)有的傳統(tǒng)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，極大地提高了活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

25、2、本申請(qǐng)還設(shè)置了廢氣介質(zhì)換熱器對(duì)內(nèi)燃缸排出的廢氣中的熱量進(jìn)行回收，并將內(nèi)燃缸換熱器換熱獲得的蒸汽通入廢氣介質(zhì)換熱器內(nèi)與廢氣進(jìn)行二次換熱，然后將二次換熱后獲得的高溫高壓蒸汽通入蒸汽缸內(nèi)推動(dòng)蒸汽活塞做功，可進(jìn)一步地提高活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

26、3、本申請(qǐng)還設(shè)置了蒸汽缸換熱器對(duì)蒸汽缸的缸套散發(fā)的熱量進(jìn)行回收，并將蒸汽缸換熱器換熱獲得的蒸汽通入內(nèi)燃缸換熱器或者廢氣介質(zhì)換熱器內(nèi)進(jìn)行二次換熱，最后獲得的蒸汽通入再通入蒸汽缸內(nèi)做功，可進(jìn)一步地提高活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

技術(shù)特征：

1.一種活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括廢氣介質(zhì)換熱器，所述廢氣介質(zhì)換熱器包括廢氣通道與介質(zhì)通道；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述蒸汽缸內(nèi)的蒸汽活塞的上表面與所述蒸汽缸之間形成蒸汽腔，在所述蒸汽活塞的至少部分行程位置設(shè)有冷凝口，所述冷凝口與所述內(nèi)燃缸換熱器和/或所述廢氣介質(zhì)換熱器的介質(zhì)入口連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括第一循環(huán)泵，所述第一循環(huán)泵連通所述冷凝口與所述內(nèi)燃缸換熱器，以將所述蒸汽缸內(nèi)的做功后冷卻的換熱介質(zhì)泵入所述內(nèi)燃缸換熱器內(nèi)；

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述冷凝口位于或臨近所述蒸汽腔的頂部設(shè)置；和/或，

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括蒸汽缸換熱器，所述蒸汽缸換熱器套設(shè)在所述蒸汽缸的外表面，所述蒸汽缸換熱器內(nèi)預(yù)設(shè)有換熱介質(zhì)，以回收所述蒸汽缸的缸壁散發(fā)的熱量，所述蒸汽缸換熱器設(shè)有蒸汽缸換熱器出氣口；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括三元催化器，所述三元催化器兩端分別與所述內(nèi)燃缸的排氣口和廢氣介質(zhì)換熱器的廢氣入口連通，或者，所述三元催化器兩端分別與廢氣介質(zhì)換熱器的廢氣出口和大氣連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，所述換熱介質(zhì)的沸點(diǎn)為50℃-150℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃缸與蒸汽缸呈直列排布或者v型排布。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述蒸汽缸包括蒸汽缸套與蒸汽活塞，所述蒸汽活塞包括柔性密封體以及活塞板，所述柔性密封體包括相互連通的第一端口與第二端口，所述第一端口與所述蒸汽缸套的底部密封連接，所述第二端口與所述活塞板密封連接，所述活塞板通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)與曲軸連接。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述活塞發(fā)動(dòng)機(jī)還包括內(nèi)燃曲軸與蒸汽曲軸，所述內(nèi)燃缸內(nèi)的內(nèi)燃活塞與所述內(nèi)燃曲軸連接；所述蒸汽缸內(nèi)的蒸汽活塞與所述蒸汽曲軸連接；或，

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述蒸汽缸包括有蒸汽缸套、蒸汽活塞與蓄能襯套，所述蒸汽活塞設(shè)置在所述蒸汽缸套內(nèi)，所述蓄能襯套設(shè)置在所述蒸汽活塞的上表面，用于吸收沖擊壓力。

13.一種發(fā)電機(jī)組，其特征在于，包括發(fā)電機(jī)、權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)和曲軸，所述權(quán)利要求1-12所述的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中的內(nèi)燃活塞、蒸汽活塞以及發(fā)電機(jī)與所述曲軸連接。

14.一種移動(dòng)載具，其特征在于，包括權(quán)利要求13所述的發(fā)電機(jī)組，所述移動(dòng)載具通過(guò)所述發(fā)電機(jī)組提供驅(qū)動(dòng)力或?yàn)橐苿?dòng)載具供電。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的移動(dòng)載具，其特征在于，還包括電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、車輪以及熱力元件，所述熱力元件用于將所述車輪的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)屬于熱機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組及移動(dòng)載具，該活塞發(fā)動(dòng)機(jī)包括內(nèi)燃缸、內(nèi)燃缸換熱器及蒸汽缸。內(nèi)燃缸換熱器套設(shè)在所述內(nèi)燃缸的外表面，所述內(nèi)燃缸熱器內(nèi)預(yù)設(shè)有換熱介質(zhì)，以回收所述內(nèi)燃缸的缸壁散發(fā)的熱量，所述內(nèi)燃缸換熱器開(kāi)設(shè)有內(nèi)燃缸換熱器出氣口；蒸汽缸設(shè)有蒸汽進(jìn)氣口，所述蒸汽進(jìn)氣口與所述內(nèi)燃缸換熱器出氣口連通；內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、壓縮、做功與排氣沖程依次與蒸汽缸的真空做功、膨脹做功、真空做功、膨脹做功沖程對(duì)應(yīng)。本申請(qǐng)中的技術(shù)方案可改善現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：請(qǐng)求不公布姓名
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技術(shù)研發(fā)日：20240325
技術(shù)公布日：2025/1/2