冷压单元发动的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种冷压单元发动机，包括气缸活塞机构、回热器和冷压单元，在气缸活塞机构的气缸上设进气口、排气口和往复流通口，在进气口、排气口和往复流通口处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，所述往复流通口经所述回热器与所述冷压单元连通；在气缸活塞机构的气缸内设燃烧室，所述冷压单元包括附属气缸活塞机构和冷却器，所述往复流通口经所述回热器与所述附属气缸活塞机构的气缸连通，所述冷却器设在所述附属气缸活塞机构的气缸上和/或设在所述附属气缸活塞机构与所述回热器之间的往复连通通道上。本发明公开的冷压单元发动机，提高了发动机的热效率以及功率，有利于节约能源，且结构简单、实用性强，具有广阔的应用前景。
【专利说明】冷压单元发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及热动力领域，尤其是一种冷压单元发动机。
【背景技术】
[0002]目前热气机即斯特林发动机，一般包含有热缸和冷缸，以及两缸之间的工质通道，气体工质循环地在热缸中被加热和在冷缸中被降温，推动两缸中的活塞对外输出做功。现有技术中的冷缸起到的作用是冷却工质和向热缸回送工质，造成目前斯特林发动机结构复杂，造价高。因此需要发明一种结构简单的热气机。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下:
一种冷压单元发动机，包括气缸活塞机构、回热器和冷压单元，在所述气缸活塞机构的气缸上设进气口、排气口和往复流通口，在所述进气口、所述排气口和所述往复流通口处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，所述往复流通口经所述回热器与所述冷压单元连通，在所述气缸活塞机构的气缸内设燃烧室；所述冷压单元包括附属气缸活塞机构和冷却器，所述往复流通口经所述回热器与所述附属气缸活塞机构的气缸连通，所述冷却器设在所述附属气缸活塞机构的气缸上和/或设在所述附属气缸活塞机构与所述回热器之间的往复连通通道上。
[0004]一种冷压单元发动机，包括气缸活塞机构、回热器和冷压单元，其特征在于:所述冷压单元包括涡轮动力机构、叶轮压气机和冷却器；在所述气缸活塞机构的气缸上设进气口、排气口和往复流通口，在所述进气口、所述排气口和所述往复流通口处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，在所述气缸活塞机构的气缸内设燃烧室，所述往复流通口与所述回热器的A端通道连通，所述回热器的B端分为两个工质通道，其中一个所述工质通道与压气机控制阀连通，其中另一个所述工质通道与涡轮控制阀连通，至此包括所述气缸活塞机构、所述回热器、所述压气机控制阀和所述涡轮控制阀的系统定义为热力学单元；至少两个以上所述热力学单元的所述涡轮控制阀与所述涡轮动力机构的工质入口连通，每个所述热力学单元的所述压气机控制阀与所述叶轮压气机的工质出口连通，所述涡轮动力机构的工质出口经所述冷却器与所述叶轮压气机构的工质入口连通。
[0005]所述进气门、所述排气门和所述往复流通控制门受使所述气缸活塞机构按照吸气冲程-压气冲程-爆炸冲程-供气冲程-回充做功冲程-排气冲程的工作模式工作的控制机构控制。
[0006]一种冷压单元发动机，包括气缸活塞机构、回热器和冷压单元，在所述气缸活塞机构的气缸上设进气口、排气口、供气口和回充口，在所述进气口、所述排气口、所述供气口和所述回充口处分别设置对应的进气门、排气门、供气门和回充门，所述供气口和所述回充口均经所述回热器与所述冷压单元连通；在所述气缸活塞机构的气缸内设燃烧室。
[0007]所述进气门、所述排气门、所述供气门和所述回充门受使所述气缸活塞机构按照吸气冲程-压气冲程-爆炸冲程-供气冲程-回充做功冲程-排气冲程的工作模式工作的控制机构控制。
[0008]所述冷压单元包括涡轮动力机构、叶轮压气机和冷却器，所述涡轮动力机构的工质出口经所述冷却器与所述叶轮压气机的工质入口连通，所述涡轮动力机构的工质入口和所述叶轮压气机的工质出口均与所述回热器连通。
[0009]所述涡轮动力机构的工质入口与所述叶轮压气机的工质出口连通，在所述涡轮动力机构的工质入口和所述叶轮压气机的工质出口之间的连通通道上设旁通口，所述旁通口与所述回热器连通，在所述旁通口与所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道上设涡轮控制阀。
[0010]所述涡轮动力机构的工质入口与所述叶轮压气机的工质出口连通，在所述涡轮动力机构的工质入口和所述叶轮压气机的工质出口之间的连通通道上设旁通口，所述旁通口与所述回热器连通，在所述叶轮压气机的工质出口与所述旁通口之间的连通通道上设压气机控制阀。
[0011 ] 在所述旁通口与所述涡轮动力机构的工质入口之间的连通通道上设涡轮控制阀。
[0012]两个以上所述气缸活塞机构与一个所述冷压单元对应设置。
[0013]所述冷压单元包括附属气缸活塞机构和冷却器，所述往复流通口经所述回热器与所述附属气缸活塞机构的气缸连通，所述冷却器设在所述附属气缸活塞机构的气缸上和/或设在所述附属气缸活塞机构与所述回热器之间的往复连通通道上。
[0014]两个以上所述气缸活塞机构与一个所述冷压单元对应设置。
[0015]本发明中，所谓的冷压单元是指一切能够对气体工质进行冷却压缩的操作单元，例如:包括设有附属气缸活塞机构和冷却器的操作单兀；包括设有润轮动力机构、冷却器和叶轮压气机的操作单元；包括设有螺杆压缩机、冷却器和螺杆做功机构的操作单元或包括设有罗茨风机、冷却器和罗茨泵的操作单元等。
[0016]本发明中，所谓的吸气冲程是指活塞从上止点运动到下止点，只有所述进气门开启，进行吸气的过程。
[0017]本发明中，所谓的压气冲程是指所有气门均关闭，活塞从下止点运动到上止点并对气体工质进行压缩的过程。
[0018]本发明中，所谓的爆炸冲程是指所有气门均关闭，所述燃烧室内发生燃烧爆炸反应，产生的高压工质推动活塞从上止点运动到下止点并对外输出动力的过程。
[0019]本发明中，所谓的供气冲程是指:在设有所述往复流通控制门的结构中，只有所述往复流通控制门开启，活塞从下止点运动到上止点，将工质输送到所述冷压单元的过程；在设有所述供气门和所述回充门的结构中，只有所述供气门开启，活塞从下止点运动到上止点，将工质输送到所述冷压单元的过程。
[0020]本发明中，所谓的回充做功冲程是指:在设有所述往复流通控制门的结构中，只有所述往复流通控制门开启，工质从所述冷压单元回充至所述气缸活塞机构的气缸内，推动活塞从上止点向下止点运动并对外输出动力的过程；在设有所述供气门和所述回充门的结构中，只有所述回充门开启，工质从所述冷压单元回充至所述气缸活塞机构的气缸内，推动活塞从上止点向下止点运动并对外输出动力的过程。
[0021]本发明中，所谓的排气冲程是指活塞从下止点运动到上止点，只有所述排气门开启，将回充做功后的气体工质排出的过程。
[0022]本发明中，应根据发动机、热气机及热动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
[0023]本发明的有益效果如下:
本发明公开的冷压单元发动机，将气缸活塞机构与冷压单元连通，使得产生的高温高压工质在冷压单元中得到降温处理，经过降温后的工质将返回至气缸活塞机构中继续做功。本发明结构简单，生产成本低。与传统发动机相比，提高了发动机的热效率以及功率，有利于节约能源，且结构简单、实用性强，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是实施例1所述的冷压单元发动机的结构示意图；
图2是实施例2所述的冷压单元发动机的结构示意图；
图3是实施例3所述的冷压单元发动机的结构示意图；
图4是实施例4所述的冷压单元发动机的结构示意图；
图5是实施例5所述的冷压单元发动机的结构示意图，
图中:
I气缸活塞机构、2燃烧室、11进气口、12排气口、13往复流通口、3冷压单元、301涡轮动力机构、302叶轮压气机、14供气口、15回充口、100往复连通通道、4回热器、5附属气缸活塞机构、6冷却器、9旁通口、90涡轮控制阀、91压气机控制阀、92控制阀。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
如图1所示的冷压单元发动机，包括气缸活塞机构1、回热器4和冷压单元3，在所述气缸活塞机构I的气缸上设进气口 11、排气口 12和往复流通口 13，在所述进气口 11、所述排气口 12和所述往复流通口 13处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，所述往复流通口 13经所述回热器2与所述冷压单元3连通；在所述气缸活塞机构I的气缸内设燃烧室2 ;所述冷压单元3包括附属气缸活塞机构5和冷却器6，所述往复流通口 13经所述回热器4与所述附属气缸活塞机构5的气缸连通,所述冷却器6设在所述附属气缸活塞机构5与所述回热器4之间的往复连通通道100上。
[0026]实施例2
如图2所述的冷压单元发动机，其与实施例1的区别在于:
所述冷却器6设在所述附属气缸活塞机构5的气缸上。
[0027]作为可变换的实施方式，所述冷却器6可同时分别设在所述附属气缸活塞机构5的气缸上和设在所述附属气缸活塞机构5与所述回热器4之间的往复连通通道100上。
[0028]实施例3
如图3所述的冷压单元发动机，包括气缸活塞机构1、回热器4和冷压单元，所述冷压单元3包括涡轮动力机构301、叶轮压气机302和冷却器6 ;在所述气缸活塞机构I的气缸上设进气口 11、排气口 12和往复流通口 13，在所述进气口 11、所述排气口 12和所述往复流通口 13处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，在所述气缸活塞机构I的气缸内设燃烧室2 ;所述气缸活塞机构I的气缸与所述回热器4的A端通道连通，所述回热器4的B端分为两个工质通道，其中一个所述工质通道与压气机控制阀91连通，其中另一个所述工质通道与涡轮控制阀90连通，至此包括所述气缸活塞机构1、所述回热器4、所述压气机控制阀91和所述涡轮控制阀90的系统定义为热力学单元，至少两个以上所述热力学单元的所述涡轮控制阀90与所述涡轮动力机构301的工质入口连通，每个所述热力学单元的所述压气机控制阀91与所述叶轮压气机302的工质出口连通，所述涡轮动力机构301的工质出口经所述冷却器6与所述叶轮压气机构302的工质入口连通。
[0029]本实施例中，具体的包括两个所述热力学单元，作为可以变换的实施方式，还可以改设为包括三个以上所述热力学单元。
[0030]具体实施时，当一个所述气缸活塞机构I完成对所述冷压单元3进行供气之后，另一个所述气缸活塞机构I接着对所述冷压单元3进行供气，目的是保证所述冷压单元3可以持续稳定的工作，两个所述气缸活塞机构I之间存在一定的相位差。
[0031]本发明所有实施方式中，都可以参照本实施例，将至少两个以上所述热力学单元与一个所述冷压单元3对应设置，即将两个以上所述气缸活塞机构I与一个所述冷压单元3对应设置。
[0032]实施例4
如图4所示的冷压单元发动机，包括气缸活塞机构1、回热器4和冷压单元3，在所述气缸活塞机构I的气缸上设进气口 11、排气口 12、供气口 14和回充口 15，在所述进气口 11、所述排气口 12、所述供气口 14和所述回充口 15处分别设置对应的进气门、排气门、供气门和回充门，所述供气口 14和所述回充口 15均经所述回热器4与所述冷压单元3连通；在所述气缸活塞机构I的气缸内设燃烧室2。
[0033]图中，所述冷压单元3包括涡轮动力机构301、叶轮压气机302和冷却器6，所述涡轮动力机构301的工质出口经所述冷却器6与所述叶轮压气机302的工质入口连通，所述涡轮动力机构301的工质入口和所述叶轮压气机302的工质出口均与所述回热器4连通。作为可以变换的实施方式，所述冷压单元3还可以改设为其他形式，例如实施例1或实施例2中的形式。
[0034]本实施例中，所述涡轮动力机构301的工质入口和所述叶轮压气机302的工质出口与所述回热器4的连通方式具体如下:所述涡轮动力机构301的工质入口与所述叶轮压气机302的工质出口连通，在所述涡轮动力机构301的工质入口和所述叶轮压气机302的工质出口之间的连通通道上设旁通口 9，所述旁通口 9与所述回热器4连通，在所述叶轮压气机302的工质出口与所述旁通口 9之间的连通通道上设压气机控制阀91，在所述旁通口9与所述涡轮动力机构301的工质入口之间的连通通道上设涡轮控制阀90，其中，所述压气机控制阀91和所述涡轮控制阀90可以择一设置。
[0035]作为可以变换的实施方式，所述压气机控制阀91和所述涡轮控制阀90可择一设置。
[0036]作为可以变换的实施方式，所述涡轮动力机构301的工质入口和所述叶轮压气机302的工质出口与所述回热器4可以采用其他方式连通，比如可以不将所述涡轮动力机构301的工质入口与所述叶轮压气机302的工质出口连通，而是将所述涡轮动力机构301的工质入口与所述叶轮压气机302的工质出口分别与所述回热器4连通，此时，所述压气机控制阀91和所述涡轮控制阀90可择一设置、同时设置或不设。
[0037]实施例5
图5所述的冷压单元发动机，其与实施例2的区别在于:
两个所述气缸活塞机构I与一个所述冷压单元3对应设置。在所述往复连通通道100上设控制阀92，当一个所述气缸活塞机构I完成供气之后，将其所对应的控制阀92关闭，另一个所述气缸活塞机构I继续完成供气，两个所述气缸活塞机构I之间存在一定的相位差。
[0038]作为可以变化的实施方式，本实施例中可以设为三个以上所述气缸活塞机构I与所述一个冷压单元对应设置。
[0039]本发明的所有实施方式具体实施时，都可以选择性地使所述进气门、所述排气门和所述往复流通控制门受使所述气缸活塞机构I按照吸气冲程-压气冲程-爆炸冲程-供气冲程-回充做功冲程-排气冲程的工作模式工作的控制机构控制。并可根据实际使用需要，上述循环工作模式中回充做功冲程之后，可返回至供气冲程，重复进行所述冷压单元发动机的工作循环，循环多次后再进入排气冲程。
[0040]显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种冷压单元发动机，其特征在于:包括气缸活塞机构(I)、回热器(4)和冷压单元(3),在所述气缸活塞机构(I)的气缸上设进气口(11)、排气口( 12 )和往复流通口( 13 )，在所述进气口( 11)、所述排气口( 12)和所述往复流通口( 13)处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，所述往复流通口(13)经所述回热器(4)与所述冷压单元(3)连通，在所述气缸活塞机构(I)的气缸内设燃烧室(2);所述冷压单兀(3)包括附属气缸活塞机构(5)和冷却器(6)，所述往复流通口(13)经所述回热器(4)与所述附属气缸活塞机构(5)的气缸连通，所述冷却器(6)设在所述附属气缸活塞机构(5)的气缸上和/或设在所述附属气缸活塞机构(5 )与所述回热器(4 )之间的往复连通通道(100 )上。
2.一种冷压单元发动机，包括气缸活塞机构(I)、回热器(4)和冷压单元，其特征在于:所述冷压单元(3)包括涡轮动力机构(301)、叶轮压气机(302)和冷却器(6);在所述气缸活塞机构(I)的气缸上设进气口( 11 )、排气口( 12)和往复流通口( 13)，在所述进气口( 11 )、所述排气口(12)和所述往复流通口(13)处分别设置对应的进气门、排气门和往复流通控制门，在所述气缸活塞机构(I)的气缸内设燃烧室(2 )，所述往复流通口( 13 )与所述回热器(4)的A端通道连通，所述回热器(4)的B端分为两个工质通道，其中一个所述工质通道与压气机控制阀(91)连通，其中另一个所述工质通道与涡轮控制阀(90 )连通，至此包括所述气缸活塞机构(I)、所述回热器(4)、所述压气机控制阀(91)和所述涡轮控制阀(90)的系统定义为热力学单元；至少两个以上所述热力学单元的所述涡轮控制阀(90)与所述涡轮动力机构(301)的工质入口连通，每个所述热力学单元的所述压气机控制阀(91)与所述叶轮压气机(302)的工质出口连通，所述涡轮动力机构(301)的工质出口经所述冷却器(6)与所述叶轮压气机构(302)的工质入口连通。
3.如权利要求1或2所述冷压单元发动机，其特征在于:所述进气门、所述排气门和所述往复流通控制门受使所述气缸活塞机构(I)按照吸气冲程-压气冲程-爆炸冲程-供气冲程-回充做功冲程-排气冲 程的工作模式工作的控制机构控制。
4.一种冷压单元发动机，其特征在于:包括气缸活塞机构(I)、回热器(4)和冷压单元(3),在所述气缸活塞机构(I)的气缸上设进气口( 11)、排气口(12)、供气口(14)和回充口(15)，在所述进气口( 11)、所述排气口( 12 )、所述供气口( 14 )和所述回充口( 15 )处分别设置对应的进气门、排气门、供气门和回充门，所述供气口( 14)和所述回充口( 15 )均经所述回热器(4 )与所述冷压单元(3 )连通；在所述气缸活塞机构(I)的气缸内设燃烧室(2 )。
5.如权利要求4所述冷压单元发动机，其特征在于:所述进气门、所述排气门、所述供气门和所述回充门受使所述气缸活塞机构(I)按照吸气冲程-压气冲程-爆炸冲程-供气冲程-回充做功冲程-排气冲程的工作模式工作的控制机构控制。
6.如权利要求4或5所述冷压单元发动机，其特征在于:所述冷压单元(3)包括涡轮动力机构(301)、叶轮压气机(302 )和冷却器(6 )，所述涡轮动力机构(301)的工质出口经所述冷却器(6)与所述叶轮压气机(302)的工质入口连通，所述涡轮动力机构(301)的工质入口和所述叶轮压气机(302)的工质出口均与所述回热器(4)连通。
7.如权利要求6所述冷压单元发动机，其特征在于:所述涡轮动力机构(301)的工质入口与所述叶轮压气机(302)的工质出口连通，在所述涡轮动力机构(301)的工质入口和所述叶轮压气机(302 )的工质出口之间的连通通道上设旁通口( 9 )，所述旁通口( 9 )与所述回热器(4)连通，在所述旁通口(9)与所述涡轮动力机构(301)的工质入口之间的连通通道上设涡轮控制阀(90)。
8.如权利要求6所述冷压单元发动机，其特征在于:所述涡轮动力机构(301)的工质入口与所述叶轮压气机(302)的工质出口连通，在所述涡轮动力机构(301)的工质入口和所述叶轮压气机(302)的工质出口之间的连通通道上设旁通口(9)，所述旁通口(9)与所述回热器(4 )连通，在所述叶轮压气机(302 )的工质出口与所述旁通口(9)之间的连通通道上设压气机控制阀(91)。
9.如权利要求8所述冷压单元发动机，其特征在于:在所述旁通口(9)与所述涡轮动力机构(301)的工质入口之间的连通通道上设涡轮控制阀(90)。
10.如权利要求6所述冷压单元发动机，其特征在于:两个以上所述气缸活塞机构(I)与一个所述冷压单元(3)对应设置。
【文档编号】F02G1/053GK103470397SQ201310351869
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月14日
【发明者】靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司