专利名称：冷缸相循环发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种冷缸相循环发动机。
背景技术：
根据朗肯循环、斯特林循环、奥拓循环、狄赛尔循环以及布雷登循环等循环制造的热动力系统均具有这样和那样的缺点，因此需要发明一种结构更为简单的发动机。
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1:一种冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构、汽化器和冷凝器，所述液体动力气缸活塞机构的气缸与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述汽化器连通，所述液体动力气缸活塞机构、所述汽化器、所述冷凝器以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。方案2:在方案I的基础上，所述汽化器设为旋转式容器，所述旋转式容器在旋转轴处设为中空通道，所述中空通道设为燃烧区；所述中空通道侧壁上设有通孔，所述冷凝器与所述通孔连通。方案3:在方案I的基础上，所述液体动力气缸活塞机构包括固定活塞和滑动缸，所述汽化器设在所述滑动缸的缸顶上，所述冷凝器设在所述滑动缸的缸壁上。方案4:在方案I的基础上，所述液体动力气缸活塞机构设为圆弧状，所述汽化器设在所述液体动力气缸活塞机构的缸套顶部，所述冷凝器设在所述液体动力气缸活塞机构的缸套中部；所述液体动力气缸活塞机构的缸套和活塞分别经不同连杆与所述液体动力气缸活塞机构的圆弧中心轴转动连接；所述冷缸相循环发动机还包括有动力连杆和从动连杆，所述动力连杆一端与所述缸套连杆中部上的曲轴转动连接，另一端与固定曲轴转动连接；所述从动连杆的一端与所述活塞连杆的中部销轴连接，另一端与所述缸套连杆中部上的所述曲轴转动连接。方案5:在方案I的基础上，在所述冷凝器和所述汽化器之间的连通通道上设回热器。方案6:在方案5的基础上，所述液体动力气缸活塞机构的气缸经正时液体泵和所述回热器连通。方案7:在方案6的基础上，在所述液体动力气缸活塞机构的气缸与所述正时液体泵之间的连通通道上设储液空间。方案8:一种冷缸相循环发动机，包括液体马达、正时液体泵、汽化器和冷凝器，所述液体马达的液体入口与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述汽化器连通，所述液体马达的液体出口与储液空间连通，所述储液空间与所述正时液体泵的液体入口连通，所述正时液体泵的液体出口与所述汽化器连通。方案9:在方案8的基础上，在所述冷凝器和所述汽化器之间的连通通道上设回热器。方案10:—种冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构、汽化器和冷凝器，在所述液体动力气缸活塞机构上设动力液体工质出口，在所述动力液体工质出口处设动力液体工质出口控制门，在所述液体动力气缸活塞机构上设动力液体工质入口，在所述动力液体工质入口处设动力液体工质入口控制门，所述动力液体工质入口与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述汽化器连通，所述动力液体工质出口与所述汽化器连通，所述液体动力气缸活塞机构、所述汽化器、所述冷凝器以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。方案11:在方案10的基础上，所述冷缸相循环发动机还包括回热器，所述动力液体工质入口经所述回热器与所述汽化器连通，所述动力液体工质出口经所述回热器与所述汽化器连通。方案12:在方案1、8或方案10的基础上，所述汽化器设为内燃燃烧室，在工质通道壁上设工质导出口。方案13:在方案12的基础上，所述工质导出口设置在所述冷凝器与所述汽化器之间的连通通道上。方案14:在方案1、8或方案10的基础上，所述冷缸相循环发动机的工质设为水或有机物。方案15:在方案1、8或方案10的基础上，所述汽化器设为以外燃燃烧室为热源的外燃热交换器。方案16:在方案1、8或方案10的基础上，所述汽化器设为以余热为热源的余热热交换器。方案17:在方案1、8或方案10的基础上，所述汽化器设为以太阳能为热源的太阳能热交换器。方案18:在方案13的基础上，所述冷缸相循环发动机还包括涡轮动力机构和叶轮压气机，所述工质导出口与所述涡轮动力机构的工质入口连通，所述涡轮动力机构的工质出口经附属冷却器与所述叶轮压气机的工质入口连通，所述叶轮压气机的工质出口与所述工质闭合回路连通；所述涡轮动力机构的工质出口与所述叶轮压气机的工质入口之间的通道上设有附属工质导出口。方案19:在方案12或18的基础上，所述冷缸相循环发动机包括氧化剂源、还原剂源、氧化剂传感器和氧化剂控制装置，所述氧化剂传感器设在所述工质闭合回路内，所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂源与所述工质闭合回路连通，所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂源受所述氧化剂控制装置控制以实现调整进入所述内燃燃烧室的氧化剂的量。方案20:在方案12的基础上，所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量。本发明的原理是:在设有所述液体动力气缸活塞机构的冷缸相循环发动机中，由所述冷凝器冷凝的工质在所述汽化器内发生气化过热和/或临界化，使系统内的压力增大，产生的高温高压工质推动所述液体动力气缸活塞机构内的活塞(含柱塞)向下止点运动对外做功，在所述活塞越过下止点不断趋近上止点的过程中使液体工质直接或经所述回热器升温后进入所述汽化器，接着进入下一循环周而复始对外输出动力；在设有所述液体马达和所述正时液体泵的结构中，当所述汽化器内的压力降低到一定程度时，启动所述正时液体泵向系统内供送液体工质，此液体工质直接或经所述回热器升温后进入所述汽化器，并在汽化器内发生汽化、过热化和/或过临界化，使系统内压力剧增，产生的高温高压工质推动处于所述液体马达上游的液体迫使所述液体马达对外输出动力，当气体工质进入所述冷凝器时被液化形成液体工质时，此液体工质经所述液体马达后进入所述储液空间，所述储液空间内的液体工质为所述正时液体泵的液体源。本发明所述汽化器是指能够使所述冷缸相循环发动机的工质发生汽化的装置，它可以是热交换器，也可以是内燃燃烧室。本发明中所述回热器可以是往复流通回热器，即热工质流过时将热量留给回热器，冷工质按原有通道回流时再从回热器中吸取热量。本发明中所述冷凝器是指能够使所述冷缸相循环发动机的工质发生冷凝液化的装置，它可以是散热器，也可以是热交换器。本发明中所述冷缸相循环发动机的工质可以是一切能够在所述冷缸相循环发动机的循环工作中发生液气相变或发生液态临界态变化的工质，例如水、氟利昂、醚类等一切无机朗肯循环和有机朗肯循环中的工质均可。本发明中所述的工质通道壁是指工质所能接触到的空间的壁，包括所述气缸活塞机构、所述汽化器、所述回热器和所述冷凝器等单元以及它们之间的连通通道。本发明所述的液体动力气缸活塞机构是适合于处理液体的(即气缸内的工质为液体)的气缸活塞机构或柱塞式机构，其活塞(或柱塞)经连杆与曲轴连接可对外输出旋转动力。 本发明中所述的储液空间是指储存液体的容器，例如储罐，液槽等。本发明中，所述的工质闭合回路是指所述液体动力气缸活塞机构、所述汽化器和所述冷凝器以及三者之间的连通通道构成的工质可循环流动的空间。本发明中，通过调整所述工质闭合回路的工作压力(例如可以通过调整所述工质导出口的开启压力或者开关时间来实现)以及热端机构的排量，以控制热端机构的质量排量，使所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量M2大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量M1，也就是说除了从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质外，还有一部分物质是从所述工质闭合回路中导入所述内燃燃烧室的，由于所述内燃燃烧室是设置在所述工质闭合回路内的，所以也就是说从所述内燃燃烧室排出的物质至少有一部分流回所述内燃燃烧室，即实现了工质在热端机构和冷端机构之间有往复流动。从所述工质闭合回路外向所述内燃燃烧室导入的物质可以是氧化剂、还原剂、压缩气体或高温燃气等。本发明中，所述热端机构是指所述内燃燃烧室设在其中，如汽化器。本发明中，所述冷端机构是指工质从所述热端机构流出后进入的液体动力活塞机构。本发明中，所述氧化剂传感器是指对所述工质闭合回路中的氧化剂的含量进行检测的装置。所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂控制装置根据所述氧化剂传感器提供的信号以及预先设定的所述工质闭合回路中静态或动态的氧化剂含量设定值对所述氧化剂控制阀进行控制以增加或减少向所述工质闭合回路中供给氧化剂的量，达到调控所述工质闭合回路中氧化剂的含量的目的。所述氧化剂含量的设定值可以是一个数值，也可以是一个数值区间，例如:所述工质闭合回路中的氧化剂含量的设定值可以为5%、10%或10% 12%等。所述氧化剂传感器可以设在远离所述内燃燃烧室的所述工质闭合回路上，可保证整个所述工质闭合回路是在富氧(氧含量大于零)状态下工作，使所述内燃燃烧室内发生稳定的燃烧化学反应，同时还可以防止积碳的发生。本发明人提出如下所述P-T图和热力学第二定律的新的阐述方式:压力和温度是工质的最基本、最重要的状态参数。然而，在至今为止的热力学研究中，没有将以压力P和温度T为坐标的P-T图用于对热力学过程及热力循环的研究中。在热力学诞生以来的两百多年里，本发明人第一次提出用P-T图研究热力学过程和热力循环的思想。在利用P-T图研究热力学过程和热力循环中，本发明人发现P-T图比常用的P-V图和T-S图都具有明显的优势，它能更本质地描述热力学过程和热力循环中工质状态的变化，使本发明人对热力学过程和热力循环有更深刻的理解。利用P-T图，本发明人总结了十条热力学第二定律的新的阐述方式，这些新的阐述方式与以往的开尔文和克劳修斯的热力学阐述方式虽然等价，但是更明确的揭示了对工质的加热过程和压缩过程的区别，也为高效热机的开发指明了方向。这一新方法和新定律，将大大促进热力学的发展和热机工业的进步。具体如下:P-V图和T-S图在热力学研究中早已被广泛应用，然而鉴于P、T是工质最重要的状态参数，所以本发明人以压力P和温度T为坐标绘制了 P-T图，并将Carnot Cycle和Otto Cycle标识在图18所示的P-T图中。很明显地，P_T图使热力学过程和热力循环中工质状态的变化更加显而易见，也使热力学过程和热力循环的本质更易理解。例如:图18所示的Carnot Cycle的P-T图，可以使本发明人容易地得出这样的结论:Carnot Cycle的可逆绝热压缩过程的使命是以可逆绝热压缩的方式将工质的温度升高至其高温热源的温度，以实现与高温热源的温度保持一致的前提下自高温热源恒温吸热膨胀过程。此外，本发明人还可以明显地看出:当Carnot Cycle的高温热源的温度升高时,本发明人必须在CarnotCycle的可逆绝热压缩过程中将工质更加深度地压缩，使其达到更高的温度，以达到升温后的高温热源的温度，以实现与升温后的高温热源的温度保持一致的前提下自升温后的高温热源恒温吸热膨胀过程，从而实现效率的提高。根据绝热过程方程P = ( 7./τ (其中，C是常数，k是工质的绝热指数)，本发明人将不
同C值的绝热过程方程的曲线绘制在图19中。根据数学分析，并如图19所示，任何两条绝热过程曲线都不相交。这意味着:在同一条绝热过程曲线上的过程是绝热过程，而与任何绝热过程曲线相交的过程是非绝热过程，换句话说，任何连接两条不同绝热过程曲线的过程是非绝热过程(所谓的非绝热过程是指具有热量传递的过程，即放热的过程和吸热的过程)。在图20中，本发明人标注了两个状态点，即点A和点B。如果一个热力过程或一系列相互连接的热力过程从点A出发到达点B，则本发明人称之为连接点A和点B的过程，反之本发明人称之为连接点B和点A的过程。根据图20所示，本发明人可以得出这样的结论:如点B在点A所在的绝热过程曲线上，则连接点A和点B的过程是绝热过程；如点B在点A所在的绝热过程曲线的右侧，则连接点A和点B的过程是吸热过程；如点B在点A所在的绝热过程曲线的左侧，则连接点A和点B的过程是放热过程。由于连接点A和点B的过程可能是放热过程、绝热过程或吸热过程，所以本发明人以点B为参照，将点A分别定义为具有过剩温度、理想温度和不足温度。同理，连接点B和点A的过程可能是放热过程、绝热过程或吸热过程，所以本发明人以点A为参照，将点B分别定义为具有过剩温度、理想温度和不足温度。通过这些分析和定义，本发明人得出如下十条关于热力学第二定律的新的阐述方式:1、没有吸热过程的参与，不可能将放热过程恢复至其始点。2、没有放热过程的参与，不可能将吸热过程恢复至其始点。3、没有非绝热过程的参与，不可能将非绝热过程恢复至其始点。4、仅用绝热过程，不可能将非绝热过程恢复至其始点。5、用放热过程以外的热力过程使吸热过程的压力恢复到其始点的压力时，其温度
一定高于其始点的温度。6、用吸热过程以外的热力过程使放热过程的压力恢复到其始点的压力时，其温度一定低于其始点的温度。7、吸热过程不可能不产生过剩温度。8、放热过程不可能不产生不足温度。9、任何在压缩过程中不放热的热机的效率不可能达到卡诺循环的效率。10、对工质的加热过程和对工质的压缩过程的区别在于:加热过程一定产生过剩温度，而压缩过程则不然。关于热力学第二定律的十条新的阐述方式，是等价的，也是可以经数学证明的，这十条阐述方式中的任何一条均可单独使用。本发明人建议:在热力学研究过程中，应广泛应用P-T图及上述关于热力学第二定律的新的阐述方式。P-T图以及关于热力学第二定律的新的阐述方式对热力学的进步和高效热机的开发具有重大意义。热力学第二定律的新的阐述方式的英文表达:1.1t is impossible to return a heat rejection process to its initialstate without a heat injection process involved.
2.1t is impossible to return a heat injection process to its initialstate without a heat rejection process involved.
3.1t is impossible to return a non-adiabatic process to its initialstate without a non-adiabatic process involved.
4.1t is impossible to return a non-adiabatic process to its initialstate only by adiabatic process.
5.1f the final pressure of heat injection process is returned to itsinitial pressure by process other than heat rejection process, the temperatureofthat state is higher than that of the initial state.
6.1f the final pressure of heat rejection process is returned to itsinitial pressure by process other than heat injection process, the temperatureof that state is lower than that of the initial state.
7.1t is impossible to make heat injection process not generateexcess-temperature.
8.1t is impossible to make heat rejection process not generateinsufficient-temperature.
9.1t is impossible for any device that operates on a cycle to reachthe efficiency indicated by Carnot cycle without heat rejection in compressionprocess.
10.The difference between heat injection process and compressionprocess which are applied to working fluid of thermodynamic process or cycle isthat heat injection process must generate excess-temperature,but compressionprocess must not.
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。本发明的有益效果如下:本发明结构简单、效率高、造价低使用寿命长。
图1是本发明实施例1的结构示意图；图2是本发明实施例2的结构示意图；图3是本发明实施例3的结构示意图；图4是本发明实施例4的结构示意图；图5是本发明实施例5的结构示意图；图6是本发明实施例6的结构示意图；图7是本发明实施例7的结构示意图；图8是本发明实施例8的结构示意图；图9是本发明实施例9的结构示意图；图10是本发明实施例10的结构示意图；图11是本发明实施例11的结构示意图；图12是本发明实施例12的结构示意图；图13是本发明实施例13的结构示意图；图14是本发明实施例14的结构示意图；图15是本发明实施例15的结构示意图；图16是本发明实施例16的结构示意图；图17是本发明实施例17的结构示意图；图18所示的是卡诺循环和奥拓循环的P-T图，其中，Ctl, C1和C2是不同数值的常数，k是绝热指数，循环0-1-2-3-0是卡诺循环，循环0-1-4-5-0是闻温热源温度升闻后的卡诺循环，循环0-6-7-8-0是奥拓循环；图19所示的是多条不同绝热过程曲线的P-T图，其中，C1, C2，C3,(；和(:5是不同数值的常数，k是绝热指数，A和B是状态点；图20所示的是绝热过程曲线的P-T图，其中，C是常数，k是绝热指数，A和B是状点，
其中:I液体动力气缸活塞机构、2气缸活塞机构、11动力液体工质出口、12动力液体工质入口、110动力液体工质出口控制门、120动力液体工质入口控制门、201储液空间、202正时液体泵、2021非正时液体泵、2022正时液体阀、2023罗茨正时液体泵、21液体工质入口、22液体工质出口、3汽化器、301内燃燃烧室、3001工质导出口、3010工质控制阀、302外燃热交换器、303余热热交换器、304太阳能热交换器、4冷凝器、5回热器、51热交换器式回热器、91液体马达、100涡轮动力机构、200叶轮压气机、3002附属工质导出口、3003氧化剂源、3004还原剂源、3005氧化剂控制阀、3006氧化剂传感器、3007氧化剂控制装置、41附属冷却器、5001连通口、102固定活塞、13滑动缸、2001旋转式容器、51从动连杆、52动力连杆。
具体实施例方式实施例1如图1所示的冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构1、汽化器3和冷凝器4，所述冷凝器4设在所述液体动力气缸活塞机构I与所述汽化器3之间的连通通道上，所述冷凝器4与所述汽化器3连通，所述液体动力气缸活塞机构1、所述冷凝器4、所述汽化器3以及三者之间的连通通道构成工质闭合回路。本实施例的工作过程为:在所述液体动力气缸活塞机构I的活塞位于上止点时，气缸中的液体进入所述汽化器3内，发生气化过热和/或临界化，使系统内的压力增大，产生的高温高压工质推动所述液体动力气缸活塞机构I内的活塞向下止点运动对外做功，此时所述冷凝器4对所述气体工质进行冷却降温作用，至冷凝为液体工质，回流至气缸中；在所述活塞越过下止点不断趋近上止点的过程中，活塞将使液体工质再次进入所述汽化器3，进入下一循环周而复始对外输出动力。实施例2如图2所示的冷缸相循环发动机，其与实施例1区别在于:所述汽化器3设为内燃燃烧室301，在所述工质通道壁上设工质导出口 3001，所述工质导出口 3001处设工质控制阀3010 ;所述冷凝器4设在所述液体动力气缸活塞机构I的气缸上，在所述冷凝器4和所述内燃燃烧室301之间的连通通道上设回热器5，所述工质导出口 3001设置在所述冷凝器4与所述回热器5之间的连通通道上，工作中，在所述活塞越过下止点不断趋近上止点的过程中使液体工质经所述回热器5升温后进入所述内燃燃烧室301内，随后进入下一循环周而复始对外输出动力。实施例3如图3所示的冷缸相循环发动机，其与实施例2的区别在于:所述汽化器3设为以外燃燃烧室为热源的外燃热交换器302，同时取消所述工质导出口 3001。在所述液体动力气缸活塞机构I上，以及所述液体动力气缸活塞机构I与所述汽化器3的连通通道上均设有所述冷凝器4。实施例4如图4所示的冷缸相循环发动机，其与实施例2的区别在于:所述汽化器3设为以余热为热源的余热热交换器303，同时取消了所述工质导出口 3001。所述液体动力气缸活塞机构I的气缸与正时液体泵202的液体入口连通，所述正时液体泵202的液体出口与所述回热器5连通，在工作中，当所述余热热交换器303内的压力降到一定程度时，启动所述正时液体泵202向系统内供送液体工质，此液体工质经所述回热器5升温后进入所述余热热交换器303，并在所述余热热交换器303内发生汽化，进入下一循环过程。可选择地，所述正时液体泵202的液体入口与所述液体动力气缸活塞机构I和所述冷凝器4之间的通道连通，或如图4中所示所述正时液体泵202的液体入口连通靠近所述液体动力气缸活塞机构I气缸的通道。实施例5如图5所示的冷缸相循环发动机，其与实施例4的区别在于:与所述正时液体泵202的液体入口连通的通道上设有储液空间201。实施例6如图6所示的冷缸相循环发动机，其与实施例4的区别在于:所述正时液体泵202设为由非正时液体泵2021和正时液体阀2022连通构成，所述非正时液体泵2021的液体入口连通靠近所述液体动力气缸活塞机构I气缸的通道，所述正时液体阀2022的出口与所述汽化器3连通，所述汽化器3设为以外燃燃烧室为热源的外燃热交换器302。实施例7如图7所示的冷缸相循环发动机，其与实施例5的区别在于:所述正时液体泵202设为气缸活塞机构2，所述气缸活塞机构2上设有液体工质入口 21和液体工质出口 22，以及对应的单向阀门；所述液体动力气缸活塞机构I上设动力液体工质出口 11，所述动力液体工质出口 11与所述液体工质入口 21连通，所述液体工质出口 22与所述汽化器3连通，所述汽化器3设为内燃燃烧室301，在所述工质通道壁上设工质导出口 3001，具体的，所述工质导出口 3001设在所述液体动力气缸活塞机构I和所述气缸活塞机构2之间的连通通道上。其中，所述液体动力气缸活塞机构I与所述气缸活塞机构2联动设置。实施例8如图8所示的冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构1、汽化器3和冷凝器4，在所述液体动力气缸活塞机构I上设动力液体工质出口 11，在所述动力液体工质出口11处设对应的动力液体工质出口控制门110，在所述液体动力气缸活塞机构I上设动力液体工质入口 12，在所述动力液体工质入口 12处设对应的动力液体工质入口控制门120，该两处控制门均设置为单向导通；所述动力液体工质入口 12经所述冷凝器4与所述汽化器3连通，所述冷凝器4分别设置在所述液体动力气缸活塞机构I的气缸上和所述液体动力气缸活塞机构I与所述汽化器3之间的连通通道上，所述液体动力气缸活塞机构1、所述汽化器3、所述冷凝器4以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。具体的，所述动力液体工质出口 11经热交换器式回热器51与所述汽化器3连通，所述动力液体工质入口 12与所述汽化器3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器51的被冷却流体通道，所述动力液体工质出口 11与所述热交换器式回热器51之间的连通通道设为所述热交换器式回热器51的被加热流体通道；所述汽化器3设为内燃燃烧室301，在所述动力液体工质出口 11与所述热交换式回热器51的被加热流体通道上设工质导出口3001。在工作中，经所述动力液体工质出口 11导出的液体工质在所述内燃燃烧室301内发生气化过热和/或临界化，使系统内的压力增大，产生的高温高压工质推动所述液体动力气缸活塞机构I内的活塞向下止点运动对外做功，在所述活塞越过下止点不断趋近上止点的过程中使液体工质经所述热交换器式回热器51升温后返回到所述内燃燃烧室301，此过程中将部分工质从所述工质导出口 3001上导出，随后进入下一循环周而复始对外输出动力。实施例9如图9所示的冷缸相循环发动机，其与实施例8区别在于:所述冷缸相循环发动机还包括回热器5，所述动力液体工质入口 12经所述回热器5与所述汽化器3连通，所述动力液体工质出口 11经所述回热器5与所述汽化器3连通，所述汽化器3设为以外燃燃烧室为热源的外燃热交换器302。实施例10如图10所示的冷缸相循环发动机,包括液体马达91、罗茨正时液体泵2023、汽化器3、冷凝器4和回热器5，所述液体马达91的液体入口与所述冷凝器4连通，所述冷凝器4经所述回热器5与所述汽化器3连通，所述液体马达91的液体出口与储液空间201连通，所述储液空间201与所述罗茨正时液体泵2023的液体入口连通，所述罗茨正时液体泵2023的液体出口经所述回热器5与所述汽化器3连通。所述汽化器3设为内燃燃烧室301，所述工质导出口 3001设在所述冷却器4和所述液体马达91之间的连通通道上。当所述内燃燃烧室301内的压力降低到一定程度时，启动所述罗茨正时液体泵2023向系统内供送液体工质，此液体工质经所述回热器5升温后进入所述内燃燃烧室301，并在内燃燃烧室301内发生汽化、过热化和/或过临界化，使系统内压力剧增，产生的高温高压工质推动处于所述液体马达91上游的液体迫使所述液体马达91对外输出动力，当气体工质进入所述冷凝器4时被液化形成液体工质时，此液体工质经所述液体马达91后进入所述储液空间201，所述储液空间201内的液体工质为所述罗茨正时液体泵2023的液体源。实施例11如图11所示的冷缸相循环发动机，其与实施例10区别在于:所述汽化器3设为以太阳能为热源的太阳能热交换器304，同时取消了所述工质导出口 3001。实施例12如图12所示的冷缸相循环发动机，其与实施例11区别在于:所述罗茨正时液体泵2023的液体出口经热交换器式回热器51与所述汽化器3连通，所述热交换器式回热器51设在所述冷凝器4与所述汽化器3的连通通道上，所述冷凝器4与所述汽化器3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器51的被冷却流体通道，所述罗茨正时液体泵2023的工质出口与所述汽化器3之间的连通通道设为所述热交换器式回热器51的被加热流体通道，所述汽化器3设为外燃热交换器302。实施例13如图13所示的冷缸相循环发动机，其与实施例2区别在于:所述冷缸相循环发动机还包括涡轮动力机构100和叶轮压气机200，所述工质导出口 3001与所述涡轮动力机构100的工质入口连通，所述涡轮动力机构100的工质出口经附属冷却器41与所述叶轮压气机200的工质入口连通，所述叶轮压气机200的工质出口与所述内燃燃烧室301与所述回热器5之间的连通通道连通；所述涡轮动力机构100的工质出口与所述叶轮压气机200的工质入口之间的通道上设有附属工质导出口 3002。图中所示的所述附属工质导出口 3002设在所述附属冷却器41与所述叶轮压气机200的工质入口之间的通道上。所述附属工质导出口 3002可选择地设在所述涡轮动力机构100的工质出口与所述附属冷却器41之间的通道上。所述叶轮压气机200的工质出口与设在所述工质闭合回路上的连通口 5001连通，所述连通口 5001和所述工质导出口 3001设在所述工质闭合回路上的不同位置。实施例14如图14所示的冷缸相循环发动机，其与实施例13区别在于:所述冷缸相循环发动机包括氧化剂源3003、还原剂源3004、氧化剂传感器3006和氧化剂控制装置3007，所述氧化剂传感器3006设在所述内燃燃烧室301与所述回热器5之间的连通通道上，所述氧化剂传感器3006对所述氧化剂控制装置3007提供信号，所述氧化剂源3003与所述内燃燃烧室301连通，所述氧化剂传感器3006对所述氧化剂控制装置3007提供信号，所述氧化剂源3003受所述氧化剂控制装置3007控制以实现调整进入所述内燃燃烧室301的氧化剂的量，所述附属工质导出口 3002设在所述涡轮动力机构100的工质出口与所述附属冷却器41之间的通道上。实施例15如图15所示冷缸相循环发动机，其与实施例1的区别在于:所述汽化器3设为旋转式容器2001，所述旋转式容器2001在旋转轴处设为中空通道，所述中空通道设为燃烧区；所述中空通道上设有通孔，所述通孔经所述冷凝器4与所述液体动力气缸活塞机构I连通。实施例16如图16所示的冷缸相循环发动机，其与实施例1的区别在于:所述液体动力气缸活塞机构I包括固定活塞12和滑动缸13，所述汽化器3设在所述滑动缸13的缸顶上，所述冷凝器4设在所述滑动缸13的缸壁上，所述汽化器3设为外燃热交换器302。实施例17如图17所示的冷缸相循环发动机，其与实施例1的区别在于:所述液体动力气缸活塞机构I设为圆弧状，所述汽化器3设在所述液体动力气缸活塞机构I的缸套顶部，所述冷凝器4设在所述液体动力气缸活塞机构I的缸套中部；所述液体动力气缸活塞机构I的缸套和活塞分别经不同连杆与所述液体动力气缸活塞机构I的圆弧中心轴转动连接；所述冷缸相循环发动机还包括有动力连杆52和从动连杆51，所述动力连杆52 —端与所述缸套连杆中部上的曲轴转动连接，另一端与固定曲轴转动连接；所述从动连杆51的一端与所述活塞连杆的中部销轴连接，另一端与所述缸套连杆中部上的所述曲轴转动连接。在设有所述内燃燃烧室301的实施例中，所述内燃燃烧室301排出的物质的质量流量大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室301的物质的质量流量。可选择地，上述所有实施例中所述冷缸相循环发动机的工质设为水或有机物。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
1.一种冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构(I)、汽化器(3)和冷凝器(4)，其特征在于:所述液体动力气缸活塞机构(I)的气缸与所述冷凝器(4)连通，所述冷凝器(4)与所述汽化器(3)连通，所述液体动力气缸活塞机构(I)、所述汽化器(3)、所述冷凝器(4)以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。
2.按权利要求1所述冷缸相循环发动机，其特征在于:所述汽化器(3)设为旋转式容器(2001)，所述旋转式容器(2001)在旋转轴处设为中空通道，所述中空通道设为燃烧区；所述中空通道侧壁上设有通孔，所述冷凝器(4)与所述通孔连通。
3.按权利要求1所述冷缸相循环发动机，其特征在于:所述液体动力气缸活塞机构(I)包括固定活塞(12)和滑动缸(13)，所述汽化器(3)设在所述滑动缸(13)的缸顶上，所述冷凝器(4)设在所述滑动缸(13)的缸壁上。
4.按权利要求1所述冷缸相循环发动机，其特征在于:所述液体动力气缸活塞机构(I)设为圆弧状，所述汽化器(3)设在所述液体动力气缸活塞机构(I)的缸套顶部，所述冷凝器(4)设在所述液体动力气缸活塞机构(I)的缸套中部；所述液体动力气缸活塞机构(I)的缸套和活塞分别经不同连杆与所述液体动力气缸活塞机构(I)的圆弧中心轴转动连接；所述冷缸相循环发动机还包括有动力连杆(52)和从动连杆(51)，所述动力连杆(52) —端与所述缸套连杆中部上的曲轴转动连接，另一端与固定曲轴转动连接；所述从动连杆(51)的一端与所述活塞连杆的中部销轴连接，另一端与所述缸套连杆中部上的所述曲轴转动连接。
5.按权利要求1所述冷缸相循环发动机，其特征在于:在所述冷凝器(4)和所述汽化器(3 )之间的连通通道上设回热器(5 )。
6.按权利要求5所述冷缸相循环发动机，其特征在于:所述液体动力气缸活塞机构(I)的气缸经正时液体泵(202)和所述回热器(5)连通。
7.按权利要求6所述冷缸相循环发动机，其特征在于:在所述液体动力气缸活塞机构Cl)的气缸与所述正时液体泵(202)之间的连通通道上设储液空间(201)。
8.一种冷缸相循环发动机，包括液体马达(91)、正时液体泵(202)、汽化器(3)和冷凝器(4)，其特征在于:所述液体马达(91)的液体入口与所述冷凝器(4)连通，所述冷凝器(4)与所述汽化器(3)连通，所述液体马达(91)的液体出口与储液空间(201)连通，所述储液空间(201)与所述正时液体泵(202)的液体入口连通，所述正时液体泵(202)的液体出口与所述汽化器(3)连通。
9.按权利要求8所述冷缸相循环发动机，其特征在于:在所述冷凝器(4)和所述汽化器(3)之间的连通通道上设回热器(5)。
10.一种冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构(I)、汽化器(3)和冷凝器(4)，其特征在于:在所述液体动力气缸活塞机构(I)上设动力液体工质出口(11 )，在所述动力液体工质出口(11)处设动力液体工质出口控制门(110)，在所述液体动力气缸活塞机构(I)上设动力液体工质入口( 12)，在所述动力液体工质入口( 12)处设动力液体工质入口控制门(120 )，所述动力液体工质入口( 12 )与所述冷凝器(4 )连通，所述冷凝器(4 )与所述汽化器(3)连通，所述动力液体工质出口(11)与所述汽化器(3)连通，所述液体动力气缸活塞机构(I)、所述汽化器(3)、所述冷凝器(4)以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。
全文摘要
本发明公开了一种冷缸相循环发动机，包括液体动力气缸活塞机构、汽化器和冷凝器，所述液体动力气缸活塞机构的气缸与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述汽化器连通，所述液体动力气缸活塞机构、所述汽化器、所述冷凝器以及三者之间的连通通道形成工质闭合回路。本发明结构简单、效率高、造价低使用寿命长。
文档编号F02G1/045GK103089481SQ201310036650
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月30日 优先权日2012年2月11日
发明者靳北彪 申请人:摩尔动力(北京)技术股份有限公司