优化热能反馈内燃机及其应用的制作方法

专利名称：优化热能反馈内燃机及其应用的制作方法
优化热能反馈内燃机及其应用发明领域内燃机应用领域交通运输设备，包括飞机，汽车，铁路机车和车箱，船舶。有关机器及应用尚无与优化热能反馈内燃机有关的内燃机。尚无使用优化热能反馈内燃机作为动力的交通运输工具。
背景技术：
传统内燃机的工作程序是一个世纪前发明的，它的主要特征是其运动机械构件介入了传统内燃机的工作程序。上述运动机械构件在传统的往复式内燃机中为活塞和曲轴， 而在飞机使用的喷气发动机中则为涡轮和轴。令人惊讶的是当前使用的传统内燃机依旧沿用着一个世纪前发明的工作程序而无显著变化。这个古老的工作程序依旧占领着当前的交通运输工具领域。古老的传统内燃机的工作程序具有与生俱来的两个缺点第一个缺点，根据本专利发展的合理的整体热效率标准而言，传统内燃机的整体热效率非常低。显然，极低的热效率意味着燃料过度浪费及造成对环境更多的污染。另一个缺点是传统内燃机有一个庞大的运动机械机构，如图8A中的801或图8B 中的807所示，这些运动机械机构成为整机的主要构件。这样予人一种错觉认为，传统内燃机中的活塞和曲轴，或者喷气发动机中的涡轮和轴是该机器的动力源。事实是，内燃机的动力来自载有热能的燃烧产物。本项专利发明提供的方法论证明，内燃机燃烧的本质是其本身能发出最大的动力输出而不需要外来机械构件的介入。相反，外来机械构件的介入反而消耗了燃烧产物产生的动力，并限制了燃烧产物所能产生的动力输出。在过去一个世纪内， 内燃机制造的主要投资在精制上述的机械构件及附件，这过份地消耗了自然资源和人力资源。传统内燃机其它缺点的深入讨论将见于W041]。优化热能反馈内燃机(以下简称为 OFHE内燃机)是一种内燃机组，这从下面的OFHE内燃机简介中可以了解。使用传统内燃机的早期交通工具尚未对其缺点有足够重视。而现在上述缺点就显得非常明显，甚至不能被接受。传统内燃机已限制了交通工具的改良和发展。本专利提供的OFHE内燃机，其工作程序将充分发挥燃料的潜在热能并将其载于燃烧产物流上。OFHE内燃机的工作程序将排除传统内燃机与生俱来的缺点，这种传统内燃机包括传统的往复式发动机和由上述发动机所延伸出来的飞机用的涡轮发动机。报道显示，很多人试着用传统内燃机来改进当前的运输工具的性能。此种努力显然是徒劳而无收获的。这是由于传统内燃机本身的缺点非常低的整机热效率，非常高的重量和输出动力比，这是由于动力生成部分和动力输出部分由笨重的机械机构捆绑在一起了。

发明内容
本文提出了 OFHE内燃机整体结构的综合性逻辑分析。在本文中，优化热能反馈内燃机的整机分为二大部分，每一部分按照其在整机工作程序中所承担的任务分为主动部分和从动部分。整机的主动部分包含了整机中直接参与产生载于燃烧产物上的TPHm的部分。从动部分则包含了整机中消耗TPHm并将TPHm转化成OFHE内燃机的动力输出的部分。如前所述，TPH为潜热流的缩写。下注脚m表示燃烧生成物载有的TPHm。同样，TPHa表示新鲜空气载有的TPHa。TPH为载于流体的实质性热能流。TPH具有三个参数即温度t，压力p，及速度V。 这些参数与TPH所载流体的参数相同。载有TPH的流体就具有产生动力的能力。在内燃机的工作程序中，只有燃烧过程才能产生并提高TPHm的水平并将它载于燃烧产物上。本文分析了整机的主动部分，并提出了二项主动部分的工作程序的方法论。在本文中，第一种方法论提供了^WCax，TT^Cax在内燃机的发展中具有以下几个方面的重要作用1)对每一种内燃机使用的燃料，都有一个WHr，WMr可以在实验室中模拟主动部份的工作程序而测定。2)提供的任何内燃机整体的合理热效率应以整机输出动力与^^^“之比。3)第一种方法论提供了 OFHE内燃机性能改进的方向。在本文中，第二方法论提供了 OFHE内燃机的主动部分的优化TPHm反馈控制系统。在本文中提出的二个方法论奠定了设计和制造OFHE内燃机的基础。在本文中提出了 OFHE内燃机主动部分的优化TPHm反馈控制系统的详细步骤以及相对应的使用现代技术来实现的方法。在本文中分析了 OFHE内燃机主动部分的工作程序。OFHE内燃机的主动部分没有像汽油发动机和柴油发动机那样有活塞和曲轴，也没有飞机涡轮发动机所有的涡轮和轴。 OFHE内燃机的从动部分有三种动力输出形式可供选择，第一种为喷气式动力输出。喷气动力输出的三个参数P，ν, t系由主动部分的TPii反馈控制系统所控制。从动部分输出动力的第二种形式为电力。一个涡轮发电机联接在喷气动力输出上使它产生电力。从动部分的第三种动力输出形式为上述二种动力输出形式的混合。在本文中提出了 OFHE内燃机的整体工作程序为其主动部分和从动部分工作程序的综合。主动部分和从动部分的分析详见W034]-
，OFHE内燃机整机的性能亦为上述二部分的组合。OFHE内燃机的整机设计和制造，亦为上述二部分的设计和制造的组合。本文提出了 OFHE内燃机整机的主动部分和从动部分是由一个软性通道联接的。 在软性通道中没有像传统内燃机那样的运动机械构件。OFHE内燃机的这种特点消除了用传统内燃机作为动力的的交通工具在改进设计上造成的障碍。OFHE内燃机的上述优点将使得以其作为动力的交通工具，在设计和改进上推进了一大步。在本文中提出了 OFHE内燃机在交通工具上的应用。OFHE内燃机在交通工具上的应用是基于OFHE内燃机的以下优点-OFHE内燃机没有像图8A中801，或图8B中807的传统内燃机的运动机械机构参与内燃机的工作程序；-OFHE内燃机的整机热效率较传统内燃机有极大的提高；-OFHE内燃机的重量/输出动力比较传统内燃机有极大的降低_在0 冊内燃机的二个部分中，主动部分产生动力，从动部分产生动力输出。主动部分和从动部分间没有刚性的机械结构联接，从而使得使用OFHE内燃机的交通工具，可以将上述二部分分别安置在交通工具上的合适位置。_0FHE内燃机具有三种可供选择的动力输出形式喷气式动力输出，电力动力输出，或上述二种动力输出形式的混合。本文提供了 OFHE内燃机在所有交通工具上的应用及其可能改进的效果。本文说明了为充分发挥OFHE内燃机在交通工具使用上的优点，与之相配套的使用这类交通工具的场地(如机场，道路等)必须对相应的基础建设进行技术改进。用本文提供的OFHE内燃机作为动力的交通工具，较用传统内燃机作为动力的交通工具在相同动力输出时，产生较少的二氧化碳和其他有害气体。


在以下的说明书中，参考以下的这些图可便于理解，这些图是图1简示了 OFHE内燃机整机分为二大部分，图2为主动部分的开放流程图。图3为主动部分的理想TPHm反馈控制系统示意图。图4为主动部分的优化TPHm反馈控制系统的示意图。图第5A-5C为三种不同的主动部分TPHm反馈控制系统的示意图。图6A和图6B为OFHE内燃机的从动部分102的工作程序示意图。图7A和图7B为OFHE整机的工作程序示意图。图8A和图8B为传统内燃机的工作程序示意图。图9为OFHE内燃机装在交通工具上的布置示意图。
具体实施例方式优化热能反馈内燃机及其应用。为了说明本专利，本文采用了逻辑分析和综合的步骤。优化热能反馈内燃机的整机根据其工作程序可分为两部分主动部分和从动部分。主动部分为整机中直接参加由燃料和空气燃烧所产生的潜热流TP!i，并载于载体燃烧产物上的部分。从动部分则是整机中利用潜热流TPHm并转换成内燃机的输出动力的部分。
-W038]为主动部分的分析。
为OFHE内燃机从动部分的分析。W040]为OFHE内燃机的二个部分的综合。TPH为流体的潜热能流的缩写，在TPHm的下注脚m表示潜热能流载于燃烧产物上。 同样TPHa STPH载于空气上。TPH为载于流体上的实质性热能流。TPH具有三个参数温度t，压力p，和速度V， 这些参数与所载流体的参数相同。这样就形成了流体的潜热能流。在OFHE内燃机的工作程序中，只有燃烧过程能产生和提高TPHm的水平，并将它载于燃烧产物上。图1表示OFHE内燃机整机分为二部分在简图中101为主动部分，102为从动部分，103为输入主动部分的燃料流，104为输入主动部分的空气流，105为主动部分所产生和提高水平后并载于燃烧产物上的TPHm。106为从动部分的动力输出。主动部分的工作程序。在燃料流和空气流输入主动部分的燃烧室并点火后，燃料和空气进行燃烧。燃料潜在的热能开始释放TPii并载于燃烧产物上。主动部分工作程序具有二个动态系统燃烧动态系统和热工动态系统。燃烧动态系统产生TPHm，热工动态系统则携带载于燃烧产物上的 TPHm。图2为图1中主动部分101的开放式(即无反馈)的工作程序流程。可以看到燃烧动态系统201能产生TPHm105，但不能储存TPHm105，而热工系统202能负载TPHm105，但不能产生TPHm105。但是，即使蕴藏在燃料内的热量在燃烧过程中完全释放出来，也不能在主动部分的开放式燃烧动态系统中产生足够高的TPHm而使它在从动部分产生实际工程应用所需的足够动力。人为的将TPHm反馈到新鲜空气从而增强燃烧动态系统的燃烧强度是唯一能使主动部分提高TPHm水平的方法。主动部分使参加燃烧过程的燃料的潜热能释放出来成为有效热能TPHm105，主动部分的有效程度取决于燃烧动态系统和热工动态系统的相互合作，燃烧动态系统201产生 TPHJ05并载于燃烧产物上，热工动态系统202将载有TPHm105的燃烧产物传输到从动部分并将TPHm105转换为输出动力106。图3所示为主动部分中理想的TPHm反馈控制系统。燃烧动态系统产生的TPHm达到最高值301，并由热工动态系统反馈到空气流将提高后的TPHa供给燃烧动态系统。图3 中虚线部分显示主动部分没有这种反馈控制，其产生的TPHm105的水平远低于TPHm301。由发动机燃烧过程201产生的潜热能流TPHm105的水平取决于燃烧的剧烈程度， 即释放燃料潜热能的速度，而不是决定于燃料是否释放了全部热能。将TPHm105反馈到燃烧过程，为增强燃料释放潜热能的速度，从而提高TPHm105的水平。本专利提出了两个方法论作为设计和制造OFHE内燃机的基础第一方法论第一方法论提供如何产生最大潜热能TPHfTx如下最大潜热能MHrx 3()1在燃烧动态系统201中产生，同时也仅当热工动态系统 202将TPHm105反馈给燃烧动态系统时没有任何TPHm105的损失的条件下才能实现。第一方法论可以作如下解释由热工动态系统反馈的TPHm105增強了某一特定燃料在燃烧过程中的剧烈程度并使其达到极限(最高值)，在此后任何热工动态系统都无法增强燃烧的剧烈程度，仅当此时才是燃烧动力系统201所能产生I^Cax 301的状态。另一方面，热工动态系统202不可能携带和反馈高于在燃烧动态系统201中所能产生的TPHm到燃烧动态系统201去。如第一方法论所言，只有在热工动态系统202反馈到燃烧系统201的TPHm105没有任何损失的条件下，这两个动态系统201和202维持在 77^r301的状态才能实现。
第一方法论可以用实验得到证明。燃料的可以用物理方法测定。第一方法论提供的3G1对发展OFHE内燃机的重要性如下ι)第一方法论指出，在相匹配的燃料/空气比时，燃烧动态系统产生的:ΓΡ//Γ与 OFHE内燃机所用的燃料有关，对任何用于OFHE内燃机的燃料，:rP/C"可以在实验室中通过模拟OFHE内燃机的主动部分工作程序来测定。2)第一方法论指出，内燃机合理的整机热效率的判定标准应为
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η=内燃机的动力输出，301这是设计OFHE内燃机的主要指导原则。迄今为止，所有有关传统内燃机的教科书均过高地估计了传统内燃机的热效率。 按照上述合理的整机热效率标准，传统内燃机的整机热效率极为低下。3)第一方法论指出，传统内燃机的运动机构对传统内燃机工作程序的介入是造成传统内燃机整机热效率极为低下的主要原因，说明如下a)反馈到燃烧动态系统的TPHm经过两次降值第一次将TPHm转化为机械动力，第二次又将此机械动力转化成TPHm并反馈到燃烧动态系统。b)传统内燃机的燃烧动态系统经常运行在低于该燃烧动态系统所产生的TPii水平的状态下。c)由于上述的机械运动构件对传统内燃机工作程序的介入，使传统内燃机的燃烧动态系统对用于传统内燃机的任何燃料，其所能产生的TPHm大大低于:TPZfiT。传统内燃机的上述缺点，不能在现有传统内燃机的框架下得到改正。内燃机的标准教科书是对传统内燃机的说明.其中没有:TP//"的概念。一个世纪前传统内燃机的发明人可能还不知道内燃机的工作程序中，必须有控制TPHm的反馈。但是当时的发明人无意识地将机器中的机械机构用来作为TPHm的反馈过程。但是运动机械结构参与反馈过程违反了上述方法论中产生ΤΡ/ Γ1的原则。因为上述机械构件将消耗已产生的TPHm并限制了燃烧动态系统产生的TPHm达到最高值。这是传统内燃机的严重缺陷。传统内燃机的缺点在以后的W041]中作进一步讨论。 事实上，OFHE内燃机的TPHm反馈控制系统不可能没有TPHm的损耗。OFHE内燃机所能达到的TPHn^K平经优化后，较当前所有可比较的用于运输工具的传统内燃机为高。OFHE 内燃机的优化TPHm反馈控制系统及第二方法论的技术实现，将在W037]中展开论述。第二方法论主动部分的TPHm反馈控制系统以及主动部分的优化TPHm反馈。OFHE内燃机的一项重要贡献为发展了主动部分的优化TPHmK馈控制系统，并提出了将这一优化的TPHm反馈控制系统用现代技术来实现。一般的反馈控制系统是将能源以外的参数进行控制。而OFHE内燃机的反馈控制系统的任务在于既控制内燃机动态系统的能源参数，同时也控制该内燃机热工动态系统的参数。第二方法论主动部分101的TPHm反馈系统是一个燃烧动态系统参加的燃烧过程。这个燃烧过程实现了 TPHm从燃烧产物上解载并将其加载在新鲜空气TPHa。优化TPHm的反馈过程将提高燃烧动态系统产生TPHm的水平，使其接近ΓΡ/ Γ1。这一 TPHm的反馈过程能够自行完成， 而不须外界的运动机械结构的介入，这种运动机械结构对往复式内燃机而言为如图8Α中的801，或者如喷气发动机中的转子和轴，如图8Β中的807。上述的TPHm从燃烧产物介质上解载，并加载到新鲜空气上，这一过程是由燃烧动态系统中的燃烧产物和新鲜空气之间产生的脉冲波来完成。图4为主动部分101的优化TPHm反馈控制系统示意图。此示意图可用于反馈系统的设计及制造的参考。其工作程序解释如下1)在主动部分中，燃料流103及空气流104分别由燃料泵401及空气泵402从燃料源403及空气源404各自独立地输入燃烧室。输入的燃料和空气由调节器单独调节。2)燃料流103及空气流104输入燃烧室405后，点火塞415产生火花并开始燃烧。 因为主动部分的工作程序为单向流，故一次点火燃烧开始后，除非另一次新的启动，就不需反复地再次点火。3)燃烧室中的动态系统201产生TPHm506并载于燃烧产物上，通过管道406送入从动部分转化为动力输出。上述的通道406可刻在主动部分101的固定座407上。4)阀门V1408用于引导载有TPHm506的燃烧产物通过反馈通道410反馈到燃烧产物的脉冲形成通道409。燃烧产物的脉冲形成通道409及反馈通道410均可刻在主动部分 101的固定座407上。以上燃烧产物脉冲通道的卷曲数及卷曲形式根据燃烧室产生的燃烧产物的体积而定。5)燃烧产物的脉冲的形式因此而得到定形。6)阀门VMll是为了引导在反馈通道410中的部分TPHm506能射进脉冲通道的最后一个脉谷，TPHm506的喷气是用于调节最后一个脉冲通道的前沿压力P2。7)类似的空气脉冲的形成通道412置于TPHm调制器414的另一面。8)独立可调节的空气输入到空气脉冲的形成通道412 (如上述工作流程6所示)， 并在其中产生一个固定形式的空气脉冲(如上述工作流程5中的燃烧产物TPHm506的脉冲形式)。但是该过程并不需要用如上述工作流程4中的阀门VI。9)类似于上述工作流程6，阀门V3413引导空气射进最后一个脉冲通道的脉谷，以调节最后一个空气脉冲的前沿压力P1。10)在上述工作流程6中的TPHm506的燃烧产物脉冲以及空气脉冲412，由同步器引导到TPHm调制器414的两侧。同步器测检空气脉冲前沿及燃烧产物脉冲前沿的参数Pl 及P2，并用阀门V3及V2调节使参数Pl及P2的值相同(PI = P2)。11) 一个在TPHm506的燃烧产物脉冲以及空气脉冲间的冲激波由TPHm调制器414 产生，这样将燃烧产物上的热能TPHm506解载，并加载在空气上。12)解载后的燃烧产物经阀门V4(在图上未示)排出。加载后的空气则经阀门 V5(在图上未示)送入燃烧室405。13)经过以上步骤，主动部分101的TPHmK馈过程完成，同样的TPHm反馈过程重复不断地进行。14)通道406，410，409及412可以用耐高温的坚固材料做成，并插入主动部分的固定座407。在主动部分的TPHm反馈工作程序中，所有阀门，同步器的控制以及在TPii调制器中产生的燃烧产物脉冲和空气脉冲间的冲激波的定时和协调均由计算机程序控制。主动部分的TPHm反馈工作程序均由TPHm自身的能量实现。没有像汽油机和柴油机中的活塞和曲轴参与，也没有像飞机所用的涡轮发动机中的涡轮和轴的参与。图4下面是一个放大的附图，显示了脉冲形成的通道409及412是位于TP^1调制器414的两个相对的方向上。必须指出，409及412彼此靠近TP^1调制器的两侧，但并不直接接触TPHm调制器414。调制器414的底座脉冲形成通道409及412，连同阀门V4及V5形成一个空腔。在这空腔内使TPHm从燃烧产物上解载，并加载在空气上。在燃烧产物解载并对空气上加载程序之后，解载后的燃烧产物由开启后的阀门V5中排出，加载后的高温空气由开启后的阀门V4导入燃烧室405。所有以上步骤均为在启动后的工作条件下的正常运作。启动时须应用另外的设备启动。必须指出图4步骤仅为TPHm优化反馈控制的设计和制造的原则。具体细节须在最后的设计构造中确定。示意图5A-5C比较了主动部分的三种不同的TPHm反馈控制系统。图5A说明了机械运动构件(图8A中的801或图8B中的807)介入了主动部分的
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TPHm反馈控制系统的工作程序，其中7P//w505 ΤΡΗ- 301。图5Β说明了用于主动部分的反馈控制系统的理想TPHm调制器。燃烧动态系统201 产生的 TPHm SWZCx30L图5C说明了用于主动部分的反馈控制系统的实际TPHm调制器414。燃烧动态系统 201 产生的 TPHm 为:TP//W506<rp7^ax 301。图6A及图6B为OFHE内燃机从动部分102的工作程序示意图。从图中可以看到 OFHE内燃机没有像传统发动机中的机械结构那样介入从动部分的工作程序。传统发动机中的机械结构可以见图8A中的801及图8B中的807。OFHE内燃机的从动部分有三种输出动力可供选择第一种选择如图6A所示为喷气动力输出602。主动部分101的燃烧动态系统201 所产生的TPHm506是由热工动态系统202引导至喷气结构601，并产生喷气动力输出602，其中喷气动力输出的三个参数为；温度t，压力ρ和速度ν。这三个参数是由主动部分的TPHm 反馈系统所控制的，如图4中所示。第二种选择如图6B所示，涡轮电力发生器603接在喷气动力输出602上而产生电力604作为动力输出。第三种选择为喷气动力输出及电力输出的混合输出。OFHE内燃机的整机工作程序为其主动部分和从动部分工作程序的综合。这些程序已在W034]-
中分析。OFHE内燃机的整机性能也就是主动部分和从动部分的组合。图7A和图7B为OFHE内燃机的整机工作程序组合的示意图。燃料103及空气流 104分别从燃料源403及空气源404由燃料泵401和空气泵402导入主动部分。主动部分的燃烧动态系统201所产生的TPHm506是由热工动态系统202输入到从动部分102的。一部分热工动态系统202中的TPHm506是通过TPHm调制器而反馈到燃烧动态系统的。从动部分为一喷气结构601。从动部分的动力输出有三种选择一种选择为喷气动力输出602， 如图7A所示。第二种选择为电力输出604，一个涡轮电力发生器603装在喷气动力输出端 602，如图7B所示。第三种选择为喷气动力输出和电力输出的混合。OFHE内燃机有以下特占.1)0FHE内燃机的主动部分和从动部分之间没有刚性连接。主动部分和从动部分各
有其工作程序。2) OFHE内燃机的特点是在主动部分有一个优化的TPHm反馈控制系统，其工作程序由自身的能量完成。3)OFHE内燃机的整机热效率的优化是基于其主动部分有一个优化的TPHm反馈系统。4)OFHE内燃机有独立的动力将燃料和空气送入机体。传统内燃机的缺点主动部分的特性及W036]和W037]所发展的两个方法论可用于所有内燃机。传统内燃机也可分成主动部分和从动部分。传统内燃机的工作程序可用图8A及图8B表示。传统内燃机的缺点是很明显的1)图8A为往复式内燃机的工作程序，即汽油和柴油发动机的工作程序。上述内燃机中具有活塞和曲轴的动态机械构件如图8A的801所示。为了表示动力流形式的变换， 其活塞缸和曲轴机制均由虚线表示。值得注意的是当TPHm505进入运动部件801后，热能流TPHm505转换成机械动力802，此谓动力冲程。机械动力802又一次进入相同的运动部件 801并转换成热能流803，同时反馈到燃烧动态系统201，此谓压缩冲程。由此可见，TPHm505 在传统发动机的反馈中经历了两次降值，最后得到动力输出806。用在飞机中的涡轮发动机的工作程序同传统的往复式内燃机的工作程序是相同的。图8B为喷气发动机的工作程序示意图，和图8A—样，其动态机械构件是涡轮和轴807， 它的动力输出是喷气动力808。其反馈TP&505同样受到二次降值。无论是往复式内燃机和涡轮发动机，其动力生成的主动部分和动力输出的从动部分均由刚性的运动机械构件捆绑在一起，如图中虚线809所示。2)笨重的机械构件分别如图8A中的801和图8B中的807所示，从燃料和空气的输入直到动力输出都捆绑在一起，如图中虚线809所示。这些笨重和庞大的运动机械构件使反馈到燃烧动态系统去的TPHm大为减少，使得燃烧动态系统所能产生的TPHm下降从而大大低于。3)燃料和空气输入的机构和动力输出的机构都共用了同一个驱动机构，亦即是活塞和曲轴，或涡轮和轴。动力的生产部分和动力的输出部分都捆绑在一起，如虚线809所示。从而极大地限制了运输工具的设计及其性能的充分发挥。4)在传统内燃机的制造生产过程中，其主要工作为制造上述的活塞和曲轴或涡轮和轴。使用传统内燃机作为动力的交通工具其维护费用也主要花费在上述的运动构件上。 而使用OFHE内燃机作动力的交通工具，其相应的制造工作量和维护费用将大为降低。图9所示为安装在运输工具上的OFHE内燃机的示意图。独立的燃料输入管103 和空气输入管104直接插入主动部分的固定座407。载有TPii的燃烧产物由软性通道901作为主动部分的输出动力安装在主动部分的固定座上，这些固定座可安装在运输工具的有利部位上。喷气输出的装置601安装在可以垂直转动的机构上，这个机构可以安装在从动部分的固定座902上。从动部分的固定座和主动部分的固定座可以独立地安装在运输工具的有利部位。载有喷气输出机构601的垂直转动机构通过动力操控的连接构件用于协调和控制运输工具的姿态(如飞机的起飞和降落时的姿态)。运输工具的姿态和动力输出方向之间的协调由计算机程序控制。主动部分和从动部分通过软性通道输送载有TPHm的燃烧产物。在上述软性通道中没有运动构件或其它刚性物体。上述的两个固定座各自独立地安装在运输工具上。图9为安装在运输工具上的OFHE内燃机的示意图。关于上述两个固定座(主动部分的固定座407和从动部分的固定座90 的设计，以及喷气动力输出的垂直运动机构和运输工具姿态的协调和控制，均为一般机械工程设计。主动部分的设计和制造由图4所示的优化反馈系统来实现。OFHE内燃机与传统内燃机的基本区别在于OFHE内燃机依赖阀门系统的运作，同步器及TPHm调制器来实现反馈。而传统内燃机使用运动机械使TPHm反馈。传统内燃机的缺点，前面已有论述，在W041]中更有其分析。OFHE内燃机的TPHm反馈控制系统中的阀门，同步器及TPHm调制器可以在详细设计中重新安排。这些阀门，同步器及其附件可以是机械的，电器的，或者射流系统及其器件。在
中的工作流程14指出，所有阀门，同步器等均由计算机程序协调和控制以保证使冲激波在TPHm调制器产生，并使TPHm从燃烧产物上传输到空气上使其参加燃烧过程。了？礼调制器为OFHE内燃机的重要组成部分。它的作用和工作原理已在W037]中阐述。这一部件包括TPHm调制器及其附件。TPHm调制器由细钢线编成。在此内燃机的工作程序中，钢丝网处于冲激波的高温和高压下，但钢丝网的材料并不能承受长期的拉伸。现在市场供应的防腐蚀，耐高温材料均可选用，但恐不能耐久。当今的材料技术有能力发展出适用于TPHm调制器的材料。TPHm调制器应安装在OFHE内燃机上便于调换的部位，有如传统内燃机的火花塞。TPHm调制器主件以外的附件是为了使TPHm从燃烧产物流上解载，并加载于空气流上以参与到OFHE内燃机的燃烧系统，这已在W037]中说明。TPHm调制器的主要附件有同步器和射流阀门。射流系统的设计技术适用于了？礼调制器的附件设计。TPHm调制器及其附件以及OFHE内燃机的整机均在高温下运转，其温度均较传统内燃机为高。这是因为燃烧温度和燃烧产物的温度均较相应的传统内燃机为高。新机器的应用。OFHE内燃机的主要特点有-新机器没有像汽油机及柴油机那样的活塞和曲轴，也没有像用于飞机的喷气内燃机那样的涡轮和轴。-OFHE内燃机的整体热效率较传统内燃机的整体热效率大为提高。-OFHE内燃机的重量/动力输出比，较传统内燃机的重量/动力输出比大为降低。-OFHE内燃机整机分成两个部分，一部分为产生动力的主动部分，一部分为输出动力的从动部分。在这两部分之间没有刚性的连接。此举可使运输工具的设计者将动力生成部分和动力输出部分分别安装在运输工具的有利部位。2)由OFHE内燃机作为动力的交通工具，将全面更新交通工具的运行性能，使其更安全和便利。3)由OFHE内燃机作为动力的新飞机其机翼可折叠，机翼的尺寸也可改变。这样在起飞，降落，或盘旋时可以几乎垂直进行。在空中飞行时其速度将较传统喷气式飞机为快。 这是传统形式的飞机无法比拟的。4)由OFHE内燃机作为动力的汽车可以安装一个小机翼，可以使汽车上升，作为两栖汽车使用，这是目前的汽车无法达到的。5)用OFHE内燃机作为动力的火车机车及车箱，将比现有火车的速度为高。并可设计成气浮火车以代替现仍在运行的磁浮火车。气浮火车较磁浮火车为安全。这是由传统内燃机作为动力的火车不可能实现的。6)由OFHE内燃机作为动力的船舶，将有较佳的运行性能。7)由新一代内燃机作为动力的交通工具和用传统内燃机作为动力的交通工具相比较，具有突出的运行性能。为了充分发挥这些性能，相应的场地必须配套以适应新型交通工具的运行，所有飞机场，公路，铁路和车站，以及码头的基本设施必须改建。8) OFHE内燃机的构造简单，可靠，且重量/输出动力之比较低。所有与内燃机和交通工具相关的制造工业，将重新组合以进入持久发展的轨道。9)所有OFHE内燃机及其所驱动的交通工具与传统内燃机及其驱动的交通工具比较，前者释放较少的二氧化碳及其它有害气体。所以OFHE内燃机符合清洁环境的要求。10)OFHE内燃机将开创一代新的交通工具和相关的制造工业。
权利要求
1.一种优化热能反馈内燃机，其工作程序基于本专利发展的二项方法论，包括上述二项方法论的第一项方法论说明了上述内燃机的燃烧过程产生最大潜热能流T^Cxcj第二项方法论说明了优化潜热能流反馈，这使得上述内燃机产生比传统内燃机更大的动力输出。
2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机的整体结构包含两个部分产生潜热能流的主动部分，；将主动部分产生的潜热能流转化为动力输出的从动部分，。
3.如权利要求2所述的内燃机，其特征在于，所述主动部分包含二个相互合作的动态系统燃烧动态系统和热工动态系统；其中燃烧动态系统产生潜热能流TPHm，并将其载于燃烧产物上；热工动态系统只携带和处理TPHm。其中TPH为载于流体上的潜热能流的缩写，并且具有三个参数温度t、压力ρ及速度v，这些参数均与所载TPH流体的参数在数值上相同；上述TPHm的下脚注表示TPH载于燃烧产物上，同样TPHa的下注脚a表示TPH载于空气上。
4.如权利要求3所述的内燃机，其特征在于，发展了二项方法论作为权利要求1所述内燃机的设计和制造的基础，所述第一项方法论包括“最大潜热能流:TZjZCax只有在燃烧动态系统201中产生的TPIU05，在没有任何损失的情况下全部反馈到燃烧动态系统201才能完成”；所述第二项方法论包括“主动部分101的TPHm反馈控制系统的优化，是将载在燃烧产物上的TPHm解载并加载在参与燃烧动力系统的新鲜空气TPHa上。优化的TPHm反馈控制系统的工作程序将燃烧动态系统TPHm的水平提高，使其接近^WCax .“上述TPHm的反馈控制系统的工作程序由自身的能量完成，不需要如汽油机和柴油机中的活塞和曲轴(如图8A的801)，也不需要象用于飞机的喷气发动机中的转子和轴(如图8B 的 807)。上述的TPHm从燃烧产物上解载并在新鲜空气上加载，是通过在燃烧动态系统中的燃烧产物和新鲜空气之间产生一个冲激波来实现”。
5.如权利要求4所述的第一方法论，其特征在于，所述第一方法论包含着以下方面的重要内容a.第一方法论说明了在正确的燃料/空气比下，动态系统产生的WZZrt取决于OFHE内燃机所用的燃料，对任何一种燃料的77^Cax,可以在实验室中模拟主动部分的工作过程而确定。b.第一方法论提供的内燃机合理的热效率标准应为η=内燃机的动力输出/77i77r^Ol之比这是设计上述要求1的内燃机的主要依据。
6.如权利要求4所述的第二方法论，其特征在于，所述第二方法论如图4所示。
7.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机在交通工具上的安装如图9所示。
8.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机包括三个结构系统燃烧室的输入和输出通道的结构；将TPHm反馈到燃烧室的控制系统；产生使TPHm从燃烧产物传输到新鲜空气上的冲激波系统。
9.如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，提出了主动部分的输入通道和输出通道；燃烧室；与燃烧室相连的输出通道；形成TPHm脉冲的通道和形成空气脉冲的通道并将它们连接在燃烧室上；所有上述通道可以雕刻在图9中固定座407的内部，或用耐高温材料制成的上列形式，插入上述的固定座中。
10.如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，发展了反馈到燃烧室的TPHm反馈控制系统，包括控制TPHm脉冲和空气脉冲的导向阀门。
11.如权利要求8所述的内燃机，其特征在于，发展了产生冲激波的结构，将TPHm从燃烧产物上传输到新鲜空气上，这包括用耐高温钢丝网做成的TPHm调制器本身；设备同步器用以测定燃烧产物脉冲和空气脉冲中最后一个脉冲的前沿压力并使在TPHm调制器两端的脉冲同步，从而在燃烧产物脉冲和空气脉冲间产生冲激波将TPHm从燃烧产物上传输至新鲜空气上。
12.如权利要求7所述的内燃机，其特征在于，发展了如权利要求1所述的内燃机在交通工具上的安装，如图9所示，这包括主动部分固定座407可安装在交通工具的有利位置上；从动部分固定座902亦可安装在交通工具的不同的有利位置上；从动部分的固定座902提供垂直转动机构，这机构负载着喷气动力输出器601，并由一动力运作的机构连接到运输工具上，从而使喷气动力的输出和运输工具的姿态相协调；主动部分固定座407的输出管道与从动部分固定座的输入管道用如图9所示的软性管道901连接。
13.如权利要求2-12所述的内燃机，其特征在于，，权利要求1所述的的内燃机有以下主要特点较高的热效率；较低的重量/动力输出比；动力生成部分和动力输出部分相对独立。
14.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，设计的飞机可以有改变机翼尺寸及折翼的功能，从而使飞机可以垂直起飞和降落，并在空中飞行改变姿态，以适应飞行时的空气动力要求，从而提高飞行速度。
15.如权利要求14所述的内燃机，其特征在于，飞机场的基本建设必须更新以适应新飞机的运作需要。
16.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，设计的汽车，能安装可以折叠的小型机翼，并安装喷气的及电气的双重动力，从而使这种汽车可成为两栖汽车。
17.如权利要求16所述的内燃机，其特征在于，相应的公路的基本建设必须更新以适应新汽车的运行。
18.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，设计的火车及车厢可以气浮，其运行速度可以非常快，并且对环境亦安全。
19.如权利要求18所述的内燃机，其特征在于，铁路的基本建设必须更新，以适应新机车及车厢的运行需要。
20.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，改进的船舶，其运行性能将较现有的船舶为佳。
21.如权利要求20所述的内燃机，其特征在于，船舶所用码头的基本建设必须更新，以适应更新了的船舶的运行需要。
22.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，所有运动的协调必须有计算机控制，其中包括所有运动阀门；燃烧产物脉冲和空气脉冲的设备同步器，使燃烧产物脉冲和空气脉冲同时到达1 礼调制器的两端，从而产生冲击波使燃烧产物上的TPHm解载，并加载在新鲜空气上；喷气动力输出的方向与运输工具的姿态相协调。
23.如权利要求1-13所述的内燃机，其特征在于，由权利要求1的内燃机作为动力的交通工具，与以传统内燃机作为动力的交通工具相比较，前者较后者产生较少的二氧化碳及其它有害废气。
全文摘要
一种内燃机，它在燃烧过程中的潜热能流，由一种优化热能反馈所提供，即将排气燃烧介质由调制器，携带到吸入空气。提供反馈的方法是由燃烧产物介质的脉冲和吸入空气的脉冲，在耐高温的网的调制器的相反方向形成冲击波，从而将燃烧产物介质的潜热能流，传输到吸入空气。
文档编号F02M27/08GK102597481SQ200980161843
公开日2012年7月18日 申请日期2009年10月6日 优先权日2009年10月6日
发明者周浩, 周涵玉 申请人:周浩, 周涵玉, 德珍股份有限公司