專利名稱：內(nèi)燃完全膨脹機的制作方法
內(nèi)燃完全膨脹機，屬于熱機技術(shù)領(lǐng)域。其實就是一種較汽、柴油機和燃氣輪機更優(yōu)越、更完善的發(fā)動機。
現(xiàn)有的內(nèi)燃機主要是奧托(汽油)機、迪賽爾(柴油)機和燃氣輪機，它們工作的熱力循環(huán)均有缺陷，直接影響其熱效率并產(chǎn)生高分貝噪音。
等容加熱(燃燒)是奧托循環(huán)的優(yōu)點，但壓縮比小，絕熱壓縮，等容放熱(示功如

圖1)是其缺點，理論熱效為η1＝1-ε1-γ；壓縮比大是迪賽爾循環(huán)的優(yōu)點，但絕熱壓縮、等壓加熱(燃燒)、等容放熱(示功如圖2)是其缺點，理論熱效為η2＝1-ε1-γ(ργ-1)[γ(ρ-1)]-1；燃氣輪機的優(yōu)點是等壓放熱，但其加熱完全是等壓過程(示功如圖3)，另是高速氣流不可逆損失大，其理論熱效為η3＝1-ε1-γ；還有一種等容、等壓混合加熱式高速柴油機，其理論熱效為η4＝1-ε1-γ(λργ-1)[λ-1+γλ(ρ-1)]-1；本發(fā)明的任務是提供一種集以上熱力循環(huán)優(yōu)點于一體，又避其缺點的發(fā)動機，其熱力循環(huán)(示功如圖4)是大壓縮比等溫壓縮(1～2)，等容加熱(2～3)，絕熱膨脹(3～4)，等壓放熱(4～1)；且等壓放熱量又做為附加朗肯循環(huán)(或溫差電循環(huán)或吸收式制冷循環(huán))的加熱量得以利用，其綜合理論熱效為η5=η51+η52=[1-γ(ϵ1γ-1λ1γ-1)(λ-1)-1]]]>+γ(1-ϵ1-1γλ-1γ)(ϵ1γ-1λ1γ-1)(λ-1)-1;]]>若加熱(燃燒)為等容、等壓混合過程，則綜合理論熱效為η5=η51+η52=[1-(ϵ1γ-1γ1γρ-1)[λ-1]]>+γλ(ρ-1)]-1]+γ(1-ϵ1-1γλ-1γρ-1)]]>(ϵ1γ-1λ1γρ-1)[λ-1+γλ(ρ-1)]-1;]]>以上各式中，γ為絕熱指數(shù)，ε為壓縮比，λ為等容升壓比，ρ為等壓預脹比。
在相同氣象(氣壓、氣溫、濕度等)條件、相同壓縮比，相同加熱量時，該循環(huán)熱效的第一項就比其它循環(huán)熱效均高(即η51＞η1、η2、η3、η4)，且因等溫壓縮，可加大壓縮比，從而使η51進一步增大，又有附加循環(huán)熱效η52，故熱效可大幅提高(一般范圍理論提高量11～17個百分點)，節(jié)能率可觀(一般在35～68％)，同時因微壓排氣，可實現(xiàn)超低噪音運行。
為實現(xiàn)上述熱力循環(huán)，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是內(nèi)燃完全膨脹機，主要由準等溫渦卷壓縮機(1)、燃燒膨脹機(2)、曲軸(3)、機殼(4)、間熱器(5)、單向閥(6)、渦卷式朗肯機(7)等組成。其特點是準等溫渦卷壓縮機(1)的動渦盤(11)和燃燒膨脹機(2)的動渦盤(21)各連接在曲軸(3)兩端的曲柄(31、32)上做不自轉(zhuǎn)的小徑公轉(zhuǎn)(十字環(huán)起作用)，曲軸(3)的中部設動力輸出齒輪(33)，兩靜渦盤(12、22)均固裝于機殼(4)內(nèi)，燃燒室(24)和間熱器(5)之間設與曲軸聯(lián)動的單向閥(6)；渦卷式朗肯機(7)(或溫差電堆或吸收式制冷機)的得熱來自主循環(huán)的等壓放熱；該機可由汽、柴油機改制近似而成。
第二特點是渦卷壓縮機(1)動、靜渦盤(11、12)的渦圈和燃燒膨脹機(2)的動、靜渦盤(21、22)超溫段渦圈和超溫部位均成、中空且內(nèi)表起伏。
第三特點是由汽、柴油機改制時，在排氣系統(tǒng)尾部接與朗肯機(7)聯(lián)動的渦卷燃燒膨脹機(2)(此時其燃燒室(24)內(nèi)無燃燒過程，不需設火花塞或噴油嘴(25))，另加一與活塞聯(lián)動的排氣終位氣缸排空閥(8)。
第四特點是渦卷式朗肯機(7)的動渦盤(71)通過曲軸(73)與輸液泵(74)的轉(zhuǎn)子聯(lián)動，其加熱(蒸發(fā))器(75)裝于間熱器(5)之外腔(53)內(nèi)，為排氣系統(tǒng)之一部分，熱量直接取自尾氣。
溫差電堆或吸收式制冷機得熱量也直接來自尾氣。
其工作原理是空氣(或油氣混合氣)進入壓縮機(1)被壓縮的同時也通過渦盤(11、12)向冷卻液放熱，然后經(jīng)間熱器(5)盤管(51)等壓吸熱后經(jīng)單向閥(6)至燃燒膨脹機(2)的燃燒室(24)，閥(6)關(guān)閉后，火花塞(或噴油嘴)(25)放電(噴油)使燃燒開始，高溫高壓燃氣在膨脹渦盤(21、22)之間得到膨脹對外作功后進入間熱器(5)外腔(53)向盤管(51、75)放熱后排出；朗肯機(7)的工質(zhì)經(jīng)盤管式加熱器(75)加熱升壓后進入膨脹動、靜渦盤(71、72)之間降壓降溫對外作功，再到放熱器(76)對外放熱冷凝，由輸液泵(74)加壓后再進入加熱(蒸發(fā))器(75)完成附加循環(huán)。
溫差電過程和吸收式制冷過程敘述從略。
實際主循環(huán)過程中，壓縮(1～2)不可能完全等溫(多方指數(shù)n＞1)，壓縮后又有等壓回熱(2～3)，加熱可能有等壓過程(4～5)，膨脹過程(5～6)可能要對冷卻液放熱(多方指數(shù)m＞γ)，應盡可能使n趨近于1，使m趨近于γ(示功如圖5)；實際附加循環(huán)中熱力完善度也小于1，故綜合熱效η5＝η51+η52=[1-γϵ1-n(ϵnm-1λ1mρ-1)[λ-1]]>+γλ(ρ-1)]-1+η52；由汽、柴油機改制的“內(nèi)燃完全膨脹機”(如圖6)工作時，具有一定壓力，較高溫度的發(fā)動機(8)尾氣流經(jīng)換熱器(75)放熱給朗肯機(7)的工質(zhì)后進入膨脹機(2)降壓降溫對外做功后排出；朗肯機(7)的工作過程與上述相同。
本機收回的動力、電力(或冷量)可直接用于空調(diào)，或饋回發(fā)動機、電瓶。
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃完全膨脹機，目的為實現(xiàn)由等溫壓縮、等容加熱、絕熱完全膨脹和等壓放熱來完成的熱力主循環(huán)和附加的朗肯循環(huán)或溫差電循環(huán)的熱力過程，其特征是準等溫渦卷壓縮機(1)的動渦盤(11)和燃燒膨脹機(2)的動渦盤(21)各連接在曲軸(3)兩端的曲柄(31、32)上做不自轉(zhuǎn)的小徑公轉(zhuǎn)，曲軸(3)的中部設動力輸出齒輪(33)，兩靜渦盤(12、22)均固裝于機殼(4)內(nèi)，燃燒室(24)和間熱器(5)之間設單向閥(6)；渦卷式朗肯機(7)(或溫差電堆或吸收式制冷機)的得熱來自主循環(huán)的等壓放熱；該機可由汽、柴油機改制近似而成。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述“內(nèi)燃完全膨脹機”，特征在于壓縮機(1)動、靜渦盤(11、12)的渦圈和燃燒膨脹機(2)的動、靜渦盤(21、22)的超溫段渦圈和部位均成中空且內(nèi)表起伏，以利于通液冷卻。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述“內(nèi)燃完全膨脹機”，其特征在于由汽、柴油機改制時，在排氣系統(tǒng)尾部接渦卷燃燒膨脹機(2)，另加一與活塞聯(lián)動的排氣終位氣缸排空閥(8)。
4.依據(jù)權(quán)利要求1、3所述“內(nèi)燃完全膨脹機”，其特征在于渦卷式朗肯機(7)的動渦盤(71)通過曲軸(72)與輸液泵(73)的轉(zhuǎn)子聯(lián)動，其加熱(蒸發(fā))器(74)為“內(nèi)燃完全膨脹機”排氣系統(tǒng)之一部分，熱量直接取自尾氣。
全文摘要
內(nèi)燃完全膨脹機，屬熱機技術(shù)領(lǐng)域，主要由準等溫渦卷壓縮機，間熱器、單向閥、燃燒膨脹機、渦卷蒸汽機(或溫差電堆或吸收式制冷機)等構(gòu)成。它與奧托、迪賽爾機的主要區(qū)別是壓縮比大且壓縮功耗小，膨脹徹底，放熱過程改等容為等壓；與燃氣輪機的主要區(qū)別是轉(zhuǎn)速較低，不可逆損失小，加熱過程改定壓為定容；同時利用溫差回收尾氣余熱來產(chǎn)生動力(或電力或冷量)。消音效果顯著(微壓排氣)，節(jié)能率可觀(熱效率約提高11～17個百分點)。本機也可由現(xiàn)汽、柴油機稍改即成。
文檔編號F02B41/00GK1138135SQ9511048
公開日1996年12月18日 申請日期1995年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月12日
發(fā)明者呂孟讓 申請人:呂孟讓, 趙慶華