多级容积机构发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种多级容积机构发动机。
【背景技术】
[0002]活塞式内燃机体积功率低、效率低、污染排放严重，且其结构和工作逻辑限制了活塞式内燃机的进一步改良，因此，需要发明一种新型的发动机。
【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:
[0004]方案1:一种多级容积机构发动机，包括容积型气体压缩单元和容积型膨胀单元，所述容积型气体压缩单元的工质出口经燃烧室与所述容积型膨胀单元的工质入口连通，所述容积型气体压缩单元包括两个以上串联连通且排量依次减少的容积型机构，所述容积型膨胀单元包括两个以上串联连通且排量依次增加的容积型机构。
[0005]方案2:在方案I的基础上，进一步使所述容积型膨胀单元和所述容积型气体压缩单元共轴设置、经固定传动比的减速机构联动设置、经固定传动比的增速机构联动设置、经变速箱联动设置或经无级变速箱联动设置。
[0006]方案3:在方案I或方案2的基础上，进一步使所述燃烧室设为连续燃烧室。
[0007]方案4:在方案I至方案3中任一方案的基础上，进一步使所述燃烧室内的空气过量系数大于 2、2.1、2.2、2.3、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、或大于 4.0。
[0008]方案5:在方案I至方案4中任一方案的基础上，进一步使所述容积型气体压缩单元的工质入口与速度型压气机的工质出口连通。
[0009]方案6:在方案I至方案5中任一方案的基础上，进一步使所述容积型膨胀单元的工质出口与速度型做功机构的工质入口连通。
[0010]方案7:在方案I至方案4中任一方案的基础上，进一步使所述容积型气体压缩单元的工质入口与速度型压气机的工质出口连通，所述速度型压气机的级数大于3级、4级或大于5级，所述容积型膨胀单元的工质出口与速度型做功机构的工质入口连通，所述速度型做功机构的级数大于2级、3级或大于4级。
[0011]方案8:一种多级容积机构发动机，包括容积型气体压缩单元和容积型膨胀单元，所述容积型气体压缩单元的工质出口经还原燃烧室与所述容积型膨胀单元的工质入口连通，所述容积型气体压缩单元包括两个以上串联连通且排量依次减少的容积型机构，所述容积型膨胀单元包括两个以上串联连通且排量依次增加的容积型机构，所述容积型膨胀单元的工质出口经排热器与所述容积型气体压缩单元的工质入口连通，所述容积型气体压缩单元、所述还原燃烧室、所述容积型膨胀单元和所述排热器形成的闭合回路内充入氢气。
[0012]方案9:在方案8的基础上，进一步在所述排热器上设置液体出口。
[0013]方案10:—种多级容积机构发动机，包括容积型气体压缩单元和容积型膨胀单元，所述容积型气体压缩单元的工质出口经加热器与所述容积型膨胀单元的工质入口连通，所述容积型气体压缩单元包括两个以上串联连通且排量依次减少的容积型机构，所述容积型膨胀单元包括两个以上串联连通且排量依次增加的容积型机构，所述容积型膨胀单元的工质出口经排热器与所述容积型气体压缩单元的工质入口连通，所述容积型气体压缩单元所述加热器、所述容积型膨胀单元和所述排热器形成的闭合回路内充入单原子气体或双原子气体。
[0014]本发明中，所谓的“燃烧室”是指一切氧化剂过量的氧化剂和还原剂发生燃烧化学反应的腔体，例如:设有燃料入口的，工作时空气事先进入再由所述燃料入口导入燃料后发生燃烧化学反应的腔体。
[0015]本发明中，所谓的“还原燃烧室”是指一切还原剂过量的还原剂和氧化剂发生燃烧化学反应的腔体，例如:设有氧气入口的，工作时氢气事先进入再由所述氧气入口导入氧气后发生燃烧化学反应的腔体。
[0016]本发明人认为，发动机的压缩过程应由多级完成，这样可以利用承压能力低的机构压缩低压工质，利用承压能力高的机构压缩高压工质，这样可以大大减少发动机的机构笨重程度和更科学的配置材料使用量，也更科学的配置承载力设计，膨胀过程也类同；不仅如此，间歇燃烧是发动机污染排放严重和控制机构复杂的根本原因，因此，必须采用连续燃烧方式，而且将压缩和膨胀过程均分级进行，由于涡轮增压的压比有限，膨胀比也有限，而且这一限制很难加以消除，因此，必须将压缩过程用两级以上的容积机构进行，膨胀过程也用两级以上的容积机构进行，才能具有现实意义。
[0017]本发明中，所谓“空气过量系数”是指空气过量的程度，具体计算方式如下:根据化学反应方程式，以碳氢化合物为燃料的理论空气和燃料之比(质量比)为15:1，如果空气过量系数设为1.5，则空燃比为1.5*15:1，以此类推。
[0018]本发明中，所谓的氧化剂是指能与燃料发生燃烧化学反应的物质，例如液氧、氧气、空气、液态空气、双氧水、双氧溶液等。
[0019]本发明中，某个数值A以上和某个数值A以下均包括本数A。
[0020]本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为:在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但又是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为:任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为:任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。
[0021]本发明人认为:热机工作的基本逻辑是收敛-受热-发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20%左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了 20%左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。
[0022]本发明人认为:距离增加是熵增加的过程，冷热源之间的距离也影响效率，距离小效率高，距离大效率低。
[0023]本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。
[0024]本发明的有益效果如下:
[0025]本发明通过分级处理，减少了发动机的重量，增加了材料的利用率，减少了污染排放，简化了控制机构。
【附图说明】
[0026]图1:本发明实施例1的结构示意图；
[0027]图2:本发明实施例2的结构示意图；
[0028]图3:本发明实施例3的结构示意图；
[0029]图4:本发明实施例4的结构示意图；