专利名称：一种低排放套缸联合发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机，特别是涉及利用燃料及空气热膨胀做功、吸热做功降温的燃料发动机。
背景技术：
本发明是发明人2010. 12. 20申请，发明名称是《自冷回热式活缸式燃料_空气发动机及斯特林发动机》，专利申请号为201010599213. 2的后继发明，二者部分主要结构有相近之处，但特征有所不同，本发明是在前一发明的基础上向更高效、更实用的方向发展。对于201010599213. 2的发明来说，其基本上能实现吸收部分缸热和废热额外做功、降温，提高热效率，可用于空气发动。但该发明主要是针对发热机及吸热机双引擎式热机，其定塞(固定的活塞)通过固定件传导热量，容易造成散热不良，同时固定件由于是高导热率材料，这也导致其向空气中散发热量而造成一定的热损。相对运动的气缸(动缸)只有底部之气缸盖获得较好的散热(被吸热)，而真正的气缸体却得不到预期的散热，结果若增大马力可能会导致气缸散热来不及或消耗过多的空气量，造成功率跟不上或空气量不足的后果。由于废气直接排入蓄热器，由相邻气缸壁吸收部分废热后直接输出带动涡轮机， 从涡轮机排向外界的温度仍然很高，热损依然较大，从而造成发动机的热效率难以达到应有的理想高度。还有就是排放的废气中可能含有因燃烧不充分而产生的污染环境成分。另外，因为只有两个引擎，要增大输出功率还得并装多台发动机，显然很庞大。
发明内容
发明要解决的技术问题是，提供一种避免发热机件过热，提高可靠性，通过配气机构组成连通关系或动态重组连通关系，把废气复烧，使燃油充分燃烧，延迟排放，吸收更多废热，降低排放温度和污染，提高热效率，实现多热机式一体化大功率的发动机。为解决上述技术问题，本发明提供一种低排放套缸联合发动机，包括热机、蓄热器、冷机，其特征在于所述热机至少包括一组联合热机，联合热机至少由一个发热引擎和一个吸热引擎构成的双引擎式热机组成，或者由一个发热引擎和两个吸热引擎构成的三引擎式热机组成，或者由一个发热引擎和多个吸热引擎构成的多引擎式热机组成，由一组或一组以上联合热机组成的热机同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构；所述热机之间以及联合热机、蓄热器、冷机之间组成连通关系和/或组成可以任意改变组合的动态连通关系。所述双引擎式热机由两个引擎组成，一个是发热引擎，另一个是吸热引擎，其结构包括定塞、动缸、气缸；三引擎式热机由三个引擎组成，一个是发热引擎，另两个是吸热引擎，其结构包括定塞、动缸、气缸、活塞，其中定塞与动缸构成吸热引擎，动缸与气缸构成发热引擎，气缸、活塞及气缸构成另一吸热引擎，多引擎式热机只是多了吸热引擎，吸热引擎将发热引擎夹在中间或包围于中间。所述活塞及定塞包含内活塞环和/或外活塞环；动缸包含外活塞环，动缸及气缸包含上下气缸盖或包含部分上下气缸盖；所述活塞处于由气缸构成的活塞夹缝之中，与气缸构成引擎，活塞可往复运动，气缸固定不动；定塞置于动缸之中，与动缸构成引擎，动缸可往复运动，定塞则固定不动；所述动缸是定塞的气缸，也是相邻的气缸的活塞。所述定塞、活塞、动缸及气缸直径不相等，其同心相套，从内向外排列，这是引擎的基本构造特征；所述由双引擎和/或三引擎组成的一组或一组以上联合热机即热机也具有同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构的特征，具有气缸共用及存在发热与吸热关系的特征，以及具有之中有活塞固定不动其气缸可往复运动并兼做活塞和气缸共用的特征。所述活塞与主轴和/或动缸与主轴构成联合转动关系。所述蓄热器位于热机外部，也可以位于热机之中，蓄热器至少包括一个夹缝密封空间，由相邻气缸构成，和/或由外缸与气缸构成；外缸与气缸同心相套，外缸包含缸盖；蓄热器的数量至少为一个，可储存热量及接纳发热机和/或吸热机的废气；蓄热器X最终将废气排予冷机；蓄热器也起到一定的消声作用。所述冷机包括涡轮机、增压器、动力机、低温压缩机、冷却器；冷机的数量至少为
ο所述联合热机之间以及联合热机和蓄热器及冷机之间组成连通关系和/或组成可以任意改变组合的动态连通关系，是根据所述由热机组成的发动机整机的工作情况或需要来进行配气和改变连接方式的；热机之油气输入及废气排放，对接口目标进行调度或选择，可以改变油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将直排的废气改排入另一个热机复烧；所述联合热机、蓄热器、冷机之间亦可对接口目标进行调度或选择，从而改变压缩空气、冷气、油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将排入一个蓄热器的废气改排入另一个蓄热器，又如吸热引擎临时改为发热引擎，将废气排入蓄热器或另一个热机，再如，将某一吸热引擎改为与冷机形成密封连接，构成斯特林引擎。本发明的一种低排放套缸联合发动机，包括热机、蓄热器、冷机，热机至少包括一组联合热机，联合热机至少由一个放热引擎和一个吸热引擎构成的双引擎式热机组成，或由一个放热引擎和两个吸热引擎构成的三引擎式热机组成；由一组以上联合热机组成的热机同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构；热机、蓄热器、冷机之间组成连通关系或动态重组连通关系，例如一个热机将直排的废气改排入另一个热机复烧；一个热机将排入一个蓄热器的废气改排入另一个蓄热器；吸热引擎临时改为放热引擎，将废气排入蓄热器或另一个热机；将一个吸热引擎改为与冷机形成密封连接，构成斯特林引擎。废气经过复烧、延时排放，使得废气排放温度较低，污染变小，更节能环保；更多缸热、废热转化为有用功，热效率更高，性能更优；一体化结构，可制造更大马力。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明图1是本发明实施例1的低排放套缸联合发动机的部分剖视立体示意图。图2是本发明实施例2的低排放套缸联合发动机的部分剖视立体示意图。
图3是本发明实施例3的低排放套缸联合发动机的部分剖视立体示意图。具体的实施方式本发明的低排放套缸联合发动机，包括热机、蓄热器、冷机，其特征在于所述热机至少包括一组联合热机，联合热机至少由一个发热引擎和一个吸热引擎构成的双引擎式热机组成，或者由一个发热引擎和两个吸热引擎构成的三引擎式热机组成，或者由一个发热引擎和多个吸热引擎构成的多引擎式热机组成，由一组或一组以上联合热机组成的热机同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构；所述热机之间以及联合热机、蓄热器、冷机之间组成连通关系和/或组成可以任意改变组合的动态连通关系。其实所有的发热引擎和吸热引擎的身份或功能都可以任意互换的，本质上发热引擎和吸热引擎都具有内燃机或外燃机的功能。下面举例说明。实施例1如图1所示，本发明实施例1的低排放套缸联合发动机的部分剖视立体示意图。所述包括热机R、蓄热器X、冷机L，其中热机R由一组联合热机LR组成，联合热机LR包含三弓| 擎式热机，所述三引擎式热机由三个引擎组成，一个是发热引擎R2，另两个是吸热引擎R1、 R3，其结构包括定塞5、动缸2、气缸3、10及活塞4，其中定塞5与动缸2构成吸热引擎Rl， 动缸2与气缸3构成发热引擎R2，气缸3、活塞4及气缸10构成另一吸热引擎R3，吸热引擎 R1、R3将发热引擎R2夹在中间或包围于中间。所述活塞4及定塞5包含内活塞环7和/或外活塞环8、9 ；动缸2包含外活塞环 6，动缸2及气缸3、10包含上下气缸盖或包含部分上下气缸盖；所述活塞4处于由气缸3、10 构成的活塞夹缝之中，与气缸3、10构成引擎，活塞4可往复运动，气缸3、10固定不动；定塞 5置于动缸2之中，与动缸2构成引擎，动缸2可往复运动，定塞5则固定不动；所述动缸2 是定塞5的气缸，也是相邻的气缸3的活塞。所述定塞5、活塞4、动缸2及气缸3、10直径不相等，其同心相套，从内向外排列， 这是引擎的基本构造特征。所述活塞4与主轴1和/或动缸2与主轴1构成联合转动关系。所述蓄热器X位于热机R外部，也可以位于热机R之中，蓄热器X至少包括一个夹缝密封空间，由相邻气缸构成，和/或由外缸(WG)与气缸构成；外缸(WG)与气缸同心相套， 外缸(WG)包含缸盖；蓄热器X的数量至少为一个，可储存热量及接纳发热机和/或吸热机的废气；蓄热器X可以跟各个发热引擎及吸热引擎组成连通关系，从其接纳或转排废气。蓄热器X最终将废气排予冷机L ；蓄热器X还可以储存外部热能。蓄热器X也起到一定的消声作用。所述冷机L包括涡轮机W、增压器K、动力机D、低温压缩机Y、冷却器Q ；冷机L的数量至少为一。涡轮机W将废弃变为一定的动力驱动增压器K，动力机D还可以补充给增压器K提供动力。增压器K可以跟各个发热引擎及吸热引擎构成连通关系，向其供应压缩空气。低温压缩机Y及冷却器Q可以跟任何吸热引擎组成闭式循环工作方式的连通关系。
所述联合热机LR之间以及联合热机LR和蓄热器X及冷机L之间组成连通关系和 /或组成可以任意改变组合的动态连通关系，是根据所述由热机R组成的发动机整机的工作情况或需要来进行配气和改变连接方式的；热机R之油气输入及废气排放，对接口目标进行调度或选择，可以改变油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将直排的废气改排入另一个热机复烧；所述联合热机LR、蓄热器X、冷机L之间亦可对接口目标进行调度或选择，从而改变压缩空气、冷气、油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将排入一个蓄热器X的废气改排入另一个吸热引擎例如R3，复烧之后再排入蓄热器X，又如将吸热引擎Rl 临时改为发热引擎R2，再如，将某一吸热引擎(如Rl)改为与冷机L形成密封连接，构成斯特林引擎。在与冷机L的结合下，吸热引擎Rl、R3于发热引擎R2及蓄热器X周围吸收热量， 对发热引擎R2之发热机件进行降温，并转化为动力。最终从蓄热器X排出给涡轮机W的废气亦能产生一定的动力。实施例2如图2所示，实施例2与实施例1大致相同，所不同的仅仅在于，热机在三引擎式热机的基础上增加了一个吸热引擎R4，构成多引擎式热机。所述多引擎式热机包括发热引擎R2，吸热引擎R1、R3、R4。吸热引擎R4由气缸10、 12及活塞11组成。活塞11跟主轴1构成转动关系。气缸12与外缸WG组成蓄热器X。实施例3如图3所示，实施例3与实施例1大致相同，所不同的仅仅在于，在原来一组联合热机的基础上增加另一组联合热机，变成两组联合热机。所述增加的联合热机由一个发热引擎R6和两个吸热引擎R5、R7构成的三引擎式热机组成。发热引擎R6由气缸10、15及动缸14构成，吸热引擎R5由定塞13及动缸14构成，吸热引擎R7由气缸15、17及活塞16构成。气缸17与外缸WG组成蓄热器X。 所述联合热机LR之间以及联合热机LR和蓄热器X及冷机L之间组成连通关系和 /或组成可以任意改变组合的动态连通关系，是根据所述由热机R组成的发动机整机的工作情况或需要来进行配气和改变连接方式的；热机R之油气输入及废气排放，对接口目标进行调度或选择，可以改变油气输送和废气排放的方向。所述联合热机LR、蓄热器X、冷机L 之间亦可对接口目标进行调度或选择，从而改变压缩空气、冷气、油气输送和废气排放的方向。例如可以把发热引擎R6当作吸热引擎来用，仅留发热引擎R2作主发热机，或者反过来，让发热引擎R6做主发热机，R2做回吸热引擎，其他引擎亦是如此可以任意改变身份或功能。又如，可以把发热引擎R2的高温废气排入除R2外的其他任何引擎，即 R2 — R5 — R6 — R7 — X，也可以按其他的方式来排，如R5 — R3 — R2 — Rl — X，等等，组合方式多种多样，灵活运用。这样废气之废热由各个引擎吸收而由高温逐渐降为低温，并转化为动力。例如一个热机将直排的废气改排入另一个热机复烧，在上例中，若是选择某个或某些引擎作为发热引擎，则废气便可在其中复烧。复烧的废气可以减少生成的污染成分。再如，将某一吸热引擎(如R3)改为与冷机L形成密封连接，构成斯特林引擎。斯特林弓I擎应用于水域热效率最高。
权利要求
1.一种低排放套缸联合发动机，包括热机R、蓄热器X、冷机L，其特征在于所述热机R 至少包括一组联合热机LR，联合热机LR至少由一个发热引擎(R2)和一个吸热引擎(Rl)构成的双引擎式热机组成，或者由一个发热引擎(似)和两个吸热引擎(Rl) (R3)构成的三引擎式热机组成，或者由一个发热引擎(似)和多个吸热引擎(Rl) (R3) (R4)构成的多引擎式热机组成，由一组或一组以上联合热机LR组成的热机R同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构；所述热机R之间以及联合热机LR、蓄热器X、冷机L之间组成连通关系和/或组成可以任意改变组合的动态连通关系。
2.根据权利要求1所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述双引擎式热机由两个引擎组成，一个是发热引擎(R2)，另一个是吸热引擎(R1)，其结构包括定塞(5)、动缸 O)、气缸(3)；三引擎式热机由三个引擎组成，一个是发热引擎(R2)，另两个是吸热引擎 (Rl) (R3)，其结构包括定塞(5)、动缸(2)、气紅(3) (10)、活塞(4)，其中定塞(5)与动缸(2) 构成吸热引擎(Rl)，动缸O)与气缸(3)构成发热引擎(R2)，气缸(3)、活塞(4)及气缸 (10)构成另一吸热引擎(R3)，吸热引擎(Rl) (R3)将发热引擎(R2)夹在中间或包围于中间。
3.根据权利要求1-2任一项所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述活塞(4) 及定塞(5)包含内活塞环(7)和/或外活塞环⑶(9)；动缸⑵包含外活塞环(6)，动缸 (2)及气缸C3) (10)包含上下气缸盖或包含部分上下气缸盖；所述活塞(4)处于由气缸(3) (10)构成的活塞夹缝之中，与气缸(3) (10)构成引擎，活塞(4)可往复运动，气缸(3) (10) 固定不动；定塞( 置于动缸( 之中，与动缸( 构成引擎，动缸( 可往复运动，定塞 (5)则固定不动；所述动缸( 是定塞(5)的气缸，也是相邻的气缸(3)的活塞。
4.根据权利要求1-3任一项所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述定塞(5)、 活塞、动缸( 及气缸C3) (10)直径不相等，其同心相套，从内向外排列，这是引擎的基本构造特征；所述由双引擎和/或三引擎组成的一组或一组以上联合热机LR即热机R也具有同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构的特征，具有气缸共用及存在发热与吸热关系的特征，以及具有之中有活塞固定不动其气缸可往复运动并兼做活塞和气缸共用的特征。
5.根据权利要求1-4任一项所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述活塞(4) 与主轴(1)和/或动缸(2)与主轴(1)构成联合转动关系。
6.根据权利要求1所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述蓄热器X位于热机 R外部，也可以位于热机R之中，蓄热器X至少包括一个夹缝密封空间，由相邻气缸构成，和 /或由外缸(WG)与气缸构成；外缸(WG)与气缸同心相套，外缸(WG)包含缸盖；蓄热器X的数量至少为一个；蓄热器X可以跟各个发热引擎及吸热引擎组成连通关系，从其接纳或转排废气，并可储存热量；蓄热器χ最终将废气排予冷机L。
7.根据权利要求1所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述冷机L包括涡轮机 (W)、增压器(K)、动力机(D)、低温压缩机(Y)、冷却器⑴)；冷机L的数量至少为一；涡轮机 W与增压器K构成转动关系，动力机D与增压器K也构成转动关系；增压器K可以跟各个发热引擎及吸热引擎构成连通关系，向其供应压缩空气；低温压缩机Y及冷却器Q可以跟任何吸热引擎组成闭式循环工作方式的连通关系。
8.根据权利要求1-7任一项所述低排放套缸联合发动机，其特征在于所述联合热机LR之间以及联合热机LR和蓄热器X及冷机L之间组成连通关系和/或组成可以任意改变组合的动态连通关系，是根据所述由热机R组成的发动机整机的工作情况或需要来进行配气和改变连接方式的；热机R之油气输入及废气排放，对接口目标进行调度或选择，可以改变油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将直排的废气改排入另一个热机复烧；所述联合热机LR、蓄热器X、冷机L之间亦可对接口目标进行调度或选择，从而改变压缩空气、冷气、油气输送和废气排放的方向，例如一个热机将排入一个蓄热器X的废气改排入另一个蓄热器X，又如吸热引擎(Rl)临时改为发热引擎(R2)，将废气排入蓄热器X或另一个热机， 再如，将某一吸热引擎(如R3)改为与冷机L形成密封连接，构成斯特林引擎。
全文摘要
本发明的低排放套缸联合发动机，包括热机、蓄热器、冷机，热机结构至少包括一组联合热机，即至少包括一发热引擎和一吸热引擎构成的双引擎式热机，或包括一发热引擎和两个吸热引擎构成的三引擎式热机；由一组以上联合热机组成的热机同心相套、从内向外重围排列形成一体化结构；热机、蓄热器、冷机之间组成连通关系或动态重组连通关系，例如一热机将直排的废气改排入另一热机复烧；一热机将排入一蓄热器的废气改排入另一蓄热器；吸热引擎临时改为发热引擎，将废气排入蓄热器或另一热机；将一吸热引擎改为与冷机形成密封连接，构成斯特林引擎。废气复烧延排，排放温度低污染小，更环保；缸热、废热转化为动力，热效率更高；一体化结构，马力可做大。
文档编号F02G1/043GK102562355SQ20121004123
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者罗吉庆 申请人:罗吉庆