[发明专利]换气熵循环发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种换气熵循环发动机。

背景技术

近年来，传统发动机的高能耗、高污染排放问题日显突出，所以，热气机得到了广泛重视，然而热气机都是以外燃加热方式对工质进行加热的。众所周知，外燃加热过程很难得到温度较高的工质，因此，造成大量化学损失。不仅如此，由于外燃加热的速率有限，对材料要求高，负荷响应差，所以严重制约了热气机的单机功率和整机功率密度，最终使热气机的用途严重受限。而且，在热气机的工作过程中，不仅需要对做功机构进行加热，还需要对压缩机构进行降温，以实现温度差，从而实现热气机对外做功，但是，这样会使发动机浪费很多可以利用的能量。因此，需要发明一种新型发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1.一种换气熵循环发动机，包括气体压缩机构、气体做功机构和连通通道，所述气体压缩机构经所述连通通道与所述气体做功机构连通，在所述连通通道上设回热器，在所述回热器与所述气体压缩机构之间的所述连通通道上或在所述气体压缩机构上设氧化剂入口，在所述回热器与所述气体压缩机构之间的所述连通通道上或在所述气体压缩机构上设工质导出口，所述氧化剂入口与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀，所述工质导出口与附属气体做功机构连通，在所述工质导出口与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀。

方案2.在方案1的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气体压缩机构并联设置。

方案3.在方案1或方案2的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气体做功机构并联设置。

方案4.一种换气熵循环发动机，包括气缸活塞机构，所述气缸活塞机构的气缸与附属气体做功机构连通，在所述气缸活塞机构的气缸与所述附属气体做功机构之间的连通通道上设工质导出控制阀，在所述工质导出控制阀与所述气缸活塞机构的气缸之间的连通通道上设氧化剂入口，所述氧化剂入口与附属气体压缩机构连通，在所述氧化剂入口与所述附属气体压缩机构之间的连通通道上设氧化剂控制阀，在所述气缸活塞机构的气缸与所述氧化剂入口之间的连通通道上设回热器。

方案5.在方案4的基础上，进一步可选择的，两个以上所述气缸活塞机构并联设置。

方案6.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构对所述附属气体压缩机构输出动力。

方案7.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体压缩机构设为多级附属压缩机构。

方案8.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构设为多级附属做功机构。

方案9.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述气体压缩机构设为活塞式气体压缩机构或设为叶轮式气体压缩机构或设为罗茨式气体压缩机构或设为螺杆式气体压缩机构。

方案10.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述气体做功机构设为活塞式气体做功机构或设为叶轮式气体做功机构或设为罗茨式气体做功机构或设为螺杆式气体做功机构。

方案11.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体压缩机构设为活塞式附属气体压缩机构或设为叶轮式附属气体压缩机构或设为罗茨式附属气体压缩机构或设为螺杆式附属气体压缩机构。

方案12.在上述所有方案中，进一步可选择的，所述附属气体做功机构设为活塞式附属气体做功机构或设为叶轮式附属气体做功机构或设为罗茨式附属气体做功机构或设为螺杆式附属气体做功机构。

本发明中，所述氧化剂是指液态或高压气态的能与燃料发生燃烧化学反应的物质，例如液氧、高压氧气、高压压缩空气、液化空气、双氧水、双氧水溶液等。当所述氧化剂是液态时，需通过高压液体泵供送；当所述氧化剂是高压气态时，可直接以高压形式送入。

本发明中，所述燃料是指能与氧化剂发生燃烧化学反应的物质，例如碳氢化合物、碳氢氧化合物等；其中所述碳氢化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油等烃类；所述碳氢氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。

本发明中，所谓的工质导出口是指从所述换气熵循环发动机中导出部分工质的出口，其目的是为了平衡导入的氧化剂和燃料发生燃烧化学反应所产生的多余的工质，以维持所述换气熵循环发动机工质系统的平衡。所述工质导出口可以是气体导出口，也可以是液体导出口，还可以是气液混合物导出口。

本发明中，所谓的气体压缩机构和所谓的附属气体压缩机构都是气体压缩机构，名称不同是为了区分而加以定义的。