深度膨胀内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及一种深度膨胀内燃机。
【背景技术】
[0002]气缸活塞机构式内燃机，例如往复活塞式汽油机、柴油机以及旋转活塞式汽油机、柴油机等都具有压缩过程中的容积变化量和燃烧爆炸冲程(即膨胀过程)中的容积变化量相同的基本属性。这一属性不可避免的造成了膨胀终了的缸内压力远远大于压缩冲程开始时的缸内压力，这种工况实质上使膨胀不彻底，进而严重影响这类发动机的效率。因此，如果能够发明一种发动机，使膨胀过程的最大容积大于压缩过程开始时的容积，就可以大幅度地提高这类发动机的效率。
【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1:一种深度膨胀内燃机，包括气缸活塞机构和容积型膨胀机构，所述气缸活塞机构的气缸内设置燃烧室，所述气缸活塞机构按照吸气冲程-压缩冲程-爆炸做功冲程-排气冲程四冲程模式工作或按照进气扫气压缩冲程和爆炸做功冲程二冲程模式工作，所述气缸活塞机构的排气口与所述容积型膨胀机构的工质入口连通。
[0005]方案2:在方案I的基础上，使所述容积型膨胀机构的动力轴与所述气缸活塞机构的动力轴共轴设置或联动设置。
[0006]方案3:在方案I的基础上，所述深度膨胀内燃机还包括容积型压缩机构，所述气缸活塞机构的进气口与所述容积型压缩机构的工质出口连通。
[0007]方案4:在方案3的基础上，所述容积型膨胀机构和所述容积型压缩机构共轴设置或联动设置。
[0008]方案5:在方案3的基础上，所述容积型压缩机构与所述气缸活塞机构共轴设置或联动设置。
[0009]方案6:在方案I至5中任一方案的基础上，所述容积型膨胀机构的工质入口的体积流量与所述气缸活塞机构的排量之比在I和3之间。
[0010]方案7:在方案I至6中任一方案的基础上，所述容积型膨胀机构的工质出口与速度型膨胀机构的工质入口连通。
[0011]方案8:在方案I至7中任一方案的基础上，所述容积型膨胀机构设为往复活塞机构、滑片式膨胀机、偏心转子膨胀机、液环式膨胀机、罗茨式膨胀机、螺杆式膨胀机、旋转活塞式膨胀机、滚动活塞式膨胀机、摆动转子式膨胀机、单工作腔滑片式膨胀机、双工作腔滑片式膨胀机、贯穿滑片式膨胀机、齿轮膨胀机或设为转缸滚动活塞膨胀机。
[0012]方案9:在方案I至8中任一方案的基础上，所述容积型膨胀机构设为多级容积型膨胀机构。
[0013]方案10:—种深度膨胀内燃机，包括气缸活塞机构和变界容积型膨胀机构，所述气缸活塞机构的气缸内设置燃烧室，所述气缸活塞机构按照吸气冲程-压缩冲程-爆炸做功冲程-排气冲程四冲程模式工作或按照进气扫气压缩冲程和爆炸做功冲程二冲程模式工作，所述气缸活塞机构的排气口与所述变界容积型膨胀机构的工质入口连通。
[0014]方案11:在方案10的基础上，使所述变界容积型膨胀机构的动力轴与所述气缸活塞机构的动力轴共轴设置或联动设置。
[0015]方案12:在方案10的基础上，使所述变界容积型膨胀机构对所述气缸活塞机构经变速机构联动设置。
[0016]方案13:在方案10的基础上，所述深度膨胀内燃机还包括容积型压缩机构，所述气缸活塞机构的进气口与所述容积型压缩机构的工质出口连通。
[0017]方案14:在方案13的基础上，使所述变界容积型膨胀机构和所述容积型压缩机构共轴设置或联动设置。
[0018]方案15:在方案13的基础上，使所述容积型压缩机构与所述气缸活塞机构共轴设置或联动设置。
[0019]方案16:在方案10至方案15中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构的工质入口的体积流量与所述气缸活塞机构的排量之比在I和3之间、在I和2.9之间、在I和2.8之间、在I和2.7之间、在I和2.6之间、在I和2.5之间、在I和2.4之间、在I和2.3之间、在I和2.2之间、在I和2.1之间、在I和2.0之间、在I和1.9之间、在I和1.8之间、在I和1.7之间、在I和1.6之间、在I和1.5之间、在I和1.4之间、在I和1.3之间、在I和1.2之间或在I和1.1之间。
[0020]方案17:在方案10至方案15中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构的工质入口的体积流量与所述气缸活塞机构的体积流量之比在I和3之间、在I和2.9之间、在I和2.8之间、在I和2.7之间、在I和2.6之间、在I和2.5之间、在I和2.4之间、在I和2.3之间、在I和2.2之间、在I和2.1之间、在I和2.0之间、在I和1.9之间、在I和1.8之间、在I和1.7之间、在I和1.6之间、在I和1.5之间、在I和1.4之间、在I和
1.3之间、在I和1.2之间或在I和1.1之间。
[0021]方案18:在方案10至方案17中任一方案的基础上，调整所述变界容积型膨胀机构的体积流量，使所述气缸活塞机构的排气口与所述变界容积型膨胀机构的工质入口的连通通道内的气体压力大于所述气缸活塞机构的进气道内的气体压力的1.5倍以上、1.6倍以上、1.7倍以上、1.8倍以上、1.9倍以上、2.0倍以上、2.1倍以上、2.2倍以上、2.3倍以上、
2.4倍以上、2.5倍以上、2.6倍以上、2.7倍以上、2.8倍以上、2.9倍以上或3.0倍以上。
[0022]方案19:在方案10至方案18中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构的工质出口与速度型膨胀机构的工质入口连通。
[0023]方案20:在方案10至方案19中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构设为滑片式膨胀机、偏心转子膨胀机、液环式膨胀机、罗茨式膨胀机、螺杆式膨胀机、旋转活塞式膨胀机、滚动活塞式膨胀机、摆动转子式膨胀机、单工作腔滑片式膨胀机、双工作腔滑片式膨胀机、贯穿滑片式膨胀机、齿轮膨胀机或设为转缸滚动活塞膨胀机。
[0024]方案21:在方案10至方案20中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构设为多级变界容积型膨胀机构。
[0025]方案22:在方案I至方案20中任一方案的基础上，使所述变界容积型膨胀机构设为多级变界容积型膨胀机构，调整相邻两个所述变界容积型膨胀机构之间的相位使此两个相邻所述变界容积型膨胀机构中在任一时刻至少有一个所述变界容积型膨胀机构的流体入口和流体出口处于非连通状态。
[0026]方案23:—种深度膨胀内燃机，包括气缸活塞机构和速度型膨胀机构，所述气缸活塞机构的气缸内设置燃烧室，所述气缸活塞机构按照吸气冲程-压缩冲程-爆炸做功冲程-排气冲程四冲程模式工作或按照进气扫气压缩冲程和爆炸做功冲程二冲程模式工作，所述气缸活塞机构的气体入口与叶轮压气机的工质出口连通，所述气缸活塞机构的工质出口与透平的工质入口连通，所述速度型膨胀机构设置在所述气缸活塞机构的工质出口和所述透平的工质入口之间。
[0027]方案24:在方案23的基础上，使所述速度型膨胀机构的动力轴与所述气缸活塞机构的动力轴共轴设置或联动设置。
[0028]方案25:在方案24的基础上，使所述速度型膨胀机构对所述气缸活塞机构经变速机构联动设置。
[0029]本发明人认为涡轮增压技术或机械增压技术仅仅是解决了气缸活塞机构工质循环量的问题，即涡轮增压技术和机械增压技术提高了气缸活塞机构的工质循环量，即空气循环量，这样可大幅度地提高发动机的体积功率，进而也间接地提高了发动机的效率，但是由于涡轮增压系统除了提高进气压力外，并不对外输出功率，因此，涡轮增压系统并不能解决气缸活塞机构式发动机所存在的膨胀不足的问题。在很多情况下，带涡轮增压的发动机都将连通气缸活塞机构排气口和涡轮工质入口之间的连通通道的压力降低到大幅度低于燃烧爆炸冲程完了时气缸内的工质的压力，进而试图通过减少气缸排气过程的负功达到提高效率的目的，但是，本发明人经过详细分析认为这种降低排气压力的做法严重浪费了做功冲程完了后具有相当压力(一般三到五个大气压，甚至更高)的缸内气体工质的做功能力也就严重降低了发动机的效率(假设燃烧爆炸冲程终了时的缸内气体的压力为P，体积为V，温度为T，这一部分气体膨胀到一个大气压时的做功能力与T成正比，而在发动机中，T 一般为1000K左右，因此，具有相当的做功能力。几乎所有人都认为如果我们将内燃机的排气道的压力(在增压发动机中也称之为涡前压力)降低会减少排气冲程的负功，然而，这是完全错误的。减压会完全牺牲压力为P，体积为V，温度为T的工质的做功能力，不减压在排气过程中虽然确有负功产生，但是压力为P，体积为V，温度为T的工质的做功能力不仅是其本身的做功能力，而且还要额外增加相当于以压力P放出体积V的液体的功。换句话说，在维持燃烧爆炸冲程终了时的缸内压力为P的气体的压力下排气所需要的负功不仅完