CN101624944B - 以再加热等温膨胀使理论效率达百分之六十的中型太阳能发动机和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的气体循环发动机具斯特林发动机的优点。但该发动机取消加热器，用高温粉体与较少高温气体混合，由高温粉体提供气体膨胀作功时所需热能。实现在高温气体等温膨胀中，对汽缸中的高温气体再加热。其气体循环是：在高温气体膨胀前，由高温粉体先把热能带入汽缸，然后使高温高压气体进入高温粉体，高温气体等温膨胀作功，使热能转化为机械能；高温气体作功后使高温粉体与高温气体分离；然后气体单独完成回热冷却压缩过程。

Description

以再加热等温膨胀使理论效率达百分之六十的中型太阳能发动机和方法

技术领域

本发明涉及把热能转化为机械能的气体循环发动机和方法，尤其是利用高温粉体向汽缸中的气体传输热能的发动机。本发明的发动机具有比斯特林发动机更多的优点，能够为彻底解决当今严重的石油涨价，全球气候变暖问题提供技术解决方案。

背景技术

斯特林发动机的优点是可以使用各种能源，用途广泛，尤其是用于太阳能发电，但斯特林发动机又遇到了工作形式、材料、制造方面的难题。为了制造出更适用、更好的发动机，获得大量能源，减少环境污染，正在进行很多研究，从各个方面寻找方法，提高和改进斯特林发动机。在斯特林发动机中，气体膨胀作功所需热能来自加热器。作功气体在加热器内部，外部热源的热能要穿过加热器的管壁才能进入加热器内部加热气体。为了提高发动机效率，需要提高气体的温度和压力，加热器内气体的压力很高，并且压力在大幅度变化，因此加热器要承受很高的温度和压力。为了使加热器内的气体获得充足的热能，加热器还要具有充足的热交换面积，这些使加热器的材料和制造遇到难题。又因为汽缸中的气体没有得到加热器的再次加热，所以在汽缸中气体膨胀作功所需热能一部分来自气体内能，这使气体温度下降引起压力下降，从而引起斯特林发动机效率下降。

发明内容

为了找出一种新方法向气体提供气体膨胀作功所需的热能，本发明提出的想法是：取消加热器，用高温粉体与较少高温气体混合，由高温粉体提供气体膨胀作功时所需热能，提高气体温度。在高温气体膨胀前，使高温粉体进入高温气体，高温气体膨胀作功后使高温粉体与高温气体分离，然后气体单独完成回热冷却压缩过程。此处的高温粉体是指微小的固体颗粒，粉体流动性好，容易同高温气体混合并分离。混合比例是高温粉体质量超过高温气体质量十倍以上，高温粉体含有较多热能。例如1克高温气体从10克以上高温粉体获得200卡至600卡以上的热能之后，高温粉体的温度仍然与原来的高温十分接近。本发明目的在于能够按这种气体循环方式使得发动机运转起来，并且还能够提高发动机效率。

本发明为实现上述目的所提供的技术解决方案是：

在气体循环的高温段和低温段之间设置高温回热器，高温回热器能够使气体循环的高温段达到很高的温度，能够减小气体在高温段和低温段之间往返流动时的热能损失；高温回热器高压部供给高温高压气体；

在气体循环的高温膨胀段，先让压力很低的高温粉体进入压力很低的汽缸室，再把高温高压气体与汽缸室接通很小一段时间，然后在汽缸室由高温粉体提供热能给高温高压气体进行等温膨胀，这给了人们一种他们很想找到的好的方法，以实现在高温气体等温膨胀中，对汽缸中的高温气体再加热；

在汽缸室当高温气体的等温膨胀进行到较低压力阶段之后，汽缸排气，高温气体进入高温回热器低压部，汽缸排出的高温粉体重新变成压力很低的状态，并且等待被加热。

本发明的优点是压力较低的高温粉体只需使用简单设备就能够高效地从多种形式的热源获得热能，如太阳能吸收设备，燃烧设备，称这种设备为粉体加热设备21。另一个优点是由高温粉体先把热能带入汽缸室然后高温高压气体进行等温膨胀，能够使热能转化为机械能的效率比较高。

在发动机运行中，高温粉体不断从粉体容器15进入粉体加热设备21获得热能，高温粉体的温度上升到热源温度、再回到粉体容器15。热源温度表示为：温度high，粉体容器15的高温粉体的压力表示为：压力norm，压力norm接近大气环境压力。高温高压容器24的高温高压气体的压力称为压力high，高温高压气体的温度接近温度high。冷却器32向大气环境散热、或向环境中的水流散热的冷却温度表示为：温度low。高温低压容器28的高温气体压力表示为：压力low。

发动机中进行的气体循环是：

在发动机汽缸排气过程的后期，发动机先把汽缸室抽成负压，该负压表示为：压力neg，再把温度high、压力norm的高温粉体从粉体容器15注入汽缸室，一定量的高温粉体全部进入汽缸室后，高温粉体的固体体积最高占该时刻汽缸室容积的40％，然后活塞再对高温粉体进行压缩，提高压力；

接着发动机进行气体膨胀过程，气体膨胀过程开始时，使汽缸室只与高温高压容器24接通很小一段时间，让温度high、压力high的高温高压气体进入汽缸室，高温粉体的压力上升到压力high，一定量的高温高压气体全部进入汽缸室后，高温粉体的固体体积最高占该时刻汽缸室容积的20％，然后汽缸的各个阀门关断，汽缸的旋风结构(例如粉体混合叶轮)使高温粉体和高温气体混合，汽缸室的高温气体膨胀推动活塞作功，高温气体的热能转化为机械能由活塞传动机构输出，高温气体从高温粉体获得高温气体作功所需热能，高温粉体的热能比高温气体的热能大一个数量级，高温气体温度基本不变，高温气体的压力与体积按等温膨胀规律变化，当汽缸室为最大体积时，高温气体压力大约下降到压力low，气体膨胀过程结束后发动机的汽缸进行排气过程；

在发动机的排气过程中，温度high的高温气体和高温粉体被一起排出汽缸室进入压力low的气体分离器13，气体分离器13使高温气体与高温粉体分离，温度high、压力low的高温气体进入高温低压容器28，分离出的高温粉体经过节流阀14减压进入粉体容器15，高温粉体压力下降到接近压力norm，在汽缸排气过程后期，汽缸室的高温气体和高温粉体经由负压容器18再经抽气泵19进入气体分离器13，汽缸室的高温气体压力大约下降到压力neg，温度high、压力norm的高温粉体再次从粉体容器15注入抽成压力neg的汽缸室。

在发动机运行中不断重复以上气体循环。

控制器系统使发动机的各个阀门完成上述气体循环所要求的动作。

在上述气体循环中，进入高温低压容器28的温度high、压力low的高温气体依次流过回热器的低压管路26、低温低压容器29、气体压缩机30、冷却器阀31、冷却器32、低温高压容器33、回热器的高压管路25之后进入高温高压容器24。高温低压容器28和低温低压容器29的气体压力接近压力low。高温低压容器28的气体温度接近温度high，气体把一部分热能传给回热器的低压管路26，低温低压容器29的气体温度下降到接近温度low。经气体压缩机30的压缩加压冷却器32的气体压力上升到压力high，低温高压容器33和高温高压容器24的气体压力接近压力high。气体的一部分热能传给冷却器32，冷却器32和低温高压容器33的气体温度接近于温度low。回热器的高压管路25把热能传给气体，高温高压容器24的气体温度大约上升到温度high。回热器系统27使回热器的高压管路25与回热器的低压管路26进行热能交换。

在本发明中，接触高温的发动机部件表面采用陶瓷材料制造可以提高发动机高温气体的温度，减少热量散失。气体膨胀过程只使用汽缸室，气体循环的其它过程选择较大的发动机管路截面积，减少气流阻力，不会增加气体膨胀的无效体积。热量散失使小型发动机效率比较低，小型发动机部件表面采用陶瓷材料可以减少热量散失。

本发明的30千瓦以上发动机的热机效率具有达到百分之六十的潜力。本发明的发动机与斯特林发动机一样，可以广泛使用各种能源，优其是太阳能，本发明的发动机可以应用于各个方面，可以小型化，容易制造。如果该发动机效率达到45％，用畜热材料贮存的热能发电，那么，畜热材料单位重量所贮存的热能按发动机效率折合成电能后接近于锂电池的指标，成本远低于锂电池，本发明的发动机很适合太阳能汽车。

本发明是以太阳能取代石油的捷径。本发明能够以畜热的方式为汽车等交通工具提供充足的动力，没有环境污染，温室气体零排放，所需设备成本低，制造容易。本发明技术方案的科学理论严谨、系统完整、设计实用可靠，能够为彻底解决当今严重的石油涨价，全球气候变暖问题提供技术解决方案。

附图说明

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的发动机和气体循环，

图1是本发明的发动机结构示意图；

图2是回热器系统结构示意图；

图3是陶瓷表面的截面示意图；

图4是长方形陶瓷片与钢基体分离的截面示意图；

图5是实施例3的发动机结构示意图。

在各附图中，相同标号指相同部件。

具体实施方式

本发明的发动机实施例1由图1中的发动机结构示意图表示，该发动机包括：发动机部件、气体循环所用气体、高温粉体、润滑剂、发动机的气体循环。

发动机部件包括：一至多个汽缸系统、控制器系统、散热系统、润滑系统40、活塞传动机构、发动机主轴、气泵传动机构、气体分离器13、节流阀14、粉体容器15、粉体加热设备21、负压容器18、抽气泵19、粉体泵20、高温高压容器24、回热器系统27、高温低压容器28、低温低压容器29、气体压缩机30、冷却器阀31、冷却器32、低温高压容器33、气体容器阀34、气体贮存容器35、气体容器出气阀36、润滑系统40的润滑剂回流阀41。

多个汽缸系统表示为N汽缸系统11、汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，如，A汽缸系统12、B汽缸系统。A汽缸系统12包括：汽缸1A、活塞2A、进气阀4A、气体粉体阀5A、分离器进气阀9A、抽气阀8A、粉体注入阀7A、旋风结构10A、汽缸室3A、四通管6A。N汽缸系统11依此类推，N汽缸系统11包括：汽缸1N、活塞2N、进气阀4N、气体粉体阀5N、分离器进气阀9N、抽气阀8N、粉体注入阀7N、旋风结构10N、汽缸室3N、四通管6N。

其中汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，以下N所表示的与此相同。

旋风结构10N是汽缸1N中的粉体混合叶轮，其位于汽缸顶端，粉体混合叶轮旋转，使汽缸室3N的高温气体、高温粉体产生旋流，加快混合。

在发动机的管路连接中，N汽缸系统11的管路连接是：高温高压容器24通过进气阀4N与汽缸1N相连，四通管6N通过气体粉体阀5N与汽缸1N相连，粉体容器15通过粉体注入阀7N与四通管6N相连，四通管6N通过分离器进气阀9N与气体分离器13相连，四通管6N通过抽气阀8N与负压容器18相连，活塞2N和汽缸1N一起构成构成汽缸室3N。

N汽缸系统11的活塞2N连接活塞传动机构。

粉体加热设备21由一个粉体加热单元或由两个不同的粉体加热单元并联构成，两个粉体加热单元分别使用不同的能源，如一个使用太阳能，另一个使用植物制成的燃料，分别称为粉体加热单元I 22、粉体加热单元II23，发动机使用者根据所用能源类型使其中一个运行，另一个停止运行。

回热器系统27有回热器的低压管路26、回热器的高压管路25。

粉体容器15有入口管道16、出口管道17。

在发动机的管路连接中，负压容器18通过抽气泵19与气体分离器13相连，气体分离器13通过节流阀14与粉体容器15相连，粉体容器15的出口管道17、粉体泵20、粉体加热设备21、粉体容器15的入口管道16依次相连，气体分离器13、高温低压容器28、回热器的低压管路26、低温低压容器29、气体压缩机30、冷却器阀31、冷却器32、低温高压容器33、回热器的高压管路25、高温高压容器24依次相连，低温低压容器29、气体容器出气阀36、气体贮存容器35、气体容器阀34、气体压缩机30依次相连，低温高压容器33与润滑系统40的润滑剂回流阀41相连。

在发动机的管路连接中，由气体分离器13、高温低压容器28、回热器的低压管路26、低温低压容器29、气体压缩机30、冷却器阀31、冷却器32、低温高压容器33、回热器的高压管路25、高温高压容器24依次相连所构成的的管路连接部分的管路截面积较大，该管路连接中的气体流速较低。气体膨胀过程只使用汽缸室，该管路连不会增加气体膨胀的无效体积。

气体循环所用气体是空气、氮气、高导热气体，不限气体类型。

高温粉体是微小的固体颗粒，流动性好，具有自润滑性，容易同高温高压气体混合，并分离。

润滑剂是水、或本行业公知的润滑剂。

气体分离器13、发动机主轴、气体压缩机30、润滑系统40、散热系统是本行业公知的。

气体分离器13是离心式分离器或旋风分离器。

发动机主轴是活塞传动机构的一部分，发动机动力由主轴输出、并通过气泵传动机构带动气体压缩机30和抽气泵19。

气体压缩机30有压力调节器37，压力调节器37是电磁式的、与控制器系统连接、调节能力强弱不限。

润滑系统40给汽缸1N供应润滑剂，以减少汽缸1N与活塞2N的磨擦阻力、润滑剂从汽缸1N进入气体循环所用气体，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，在低温高压容器中润滑剂与气体分离，从低温高压容器33底部进入润滑系统40的润滑剂回流阀41回到润滑系统40。

散热系统对发动机的金属部件进行冷却。

发动机的气体循环包括：A汽缸的气体循环，..，N汽缸的气体循环，..，末位汽缸的气体循环，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号。

气体循环以下述排列来表示，一个排列的九个项目依次是：排列次序号，气体循环的过程名称，汽缸室3N体积的改变，进气阀4N、气体粉体阀5N、粉体注入阀7N、抽气阀8N、分离器进气阀9N的导通、关断，汽缸室3N的近似温度、近似压力。

N汽缸的气体循环是：

排列一，进气过程，Vmin至Vexp，通、断、断、断、断，温度high、压力high；

排列二，膨胀过程，Vexp至Vmax，断、断、断、断、断，温度high、压力下降；

排列三，排气过程，Vmax至Vm，断、通、断、断、通，温度high、压力low；

排列四，抽气过程，Vm至Vn，断、通、断、通、断，温度high、压力neg；

排列五，注入过程，Vn至Vo，断、通、通、断、断，温度high、压力norm；

排列六，升压过程，Vo至Vmin，断、断、断、断、断，温度high、压力上升；

高温高压容器24、气体分离器13、高温低压容器28、粉体容器15、粉体加热设备21、负压容器18的压力依次表示为：压力high、压力low、压力low、压力norm、压力norm、压力neg，其温度都是温度high，温度high表示粉体加热设备21的加热温度。

低温低压容器29、冷却器32、低温高压容器33的压力依次表示为：压力low、压力high、压力high，其温度都是温度low，温度low表示冷却器32向环境散热的冷却温度。

Vmax、Vmin、Vexp依次表示：汽缸室3N的最大体积、汽缸室3N的最小体积、汽缸室3N的高温高压气体膨胀之前的最大体积，Vmax＞Vexp＞Vmin，Vm是Vmax的20％至8％，Vn是Vmax的10％至3％，Vo是Vn的40％至60％，Vmin是Vo的80％至40％。

在进气过程，高温高压容器24的高温高压气体经过进气阀4N进入汽缸室3N，其推动活塞2N作功，旋风结构10N(此处是粉体混合叶轮)使高温高压气体、高温粉体产生旋流，加快混合，高温粉体的固体体积最高占汽缸室3N容积的20％。

在膨胀过程，旋风结构10N使高温粉体与高温气体混合，高温气体膨胀推动活塞2N作功，其热能转化为机械能由活塞传动机构输出，高温气体从高温粉体获得作功所需热能(称为高温气体受到高温粉体再加热)，高温粉体含有较多热能，高温粉体质量超过高温气体质量十倍以上，两者温度基本不变、接近温度high，高温气体压力、体积按等温膨胀规律变化，压力下降。

在排气过程，汽缸室3N的高温气体和高温粉体依次经过气体粉体阀5N、分离器进气阀9N进入气体分离器13，气体分离器13分离出的高温气体进入高温低压容器28，分离出的高温粉体经过节流阀14减压进入粉体容器15，高温粉体再经粉体泵20进入粉体加热设备21加热到温度high、流回粉体容器15。

在抽气过程，汽缸室3N的高温气体和高温粉体依次经过气体粉体阀5N、抽气阀8N、负压容器18、抽气泵19进入气体分离器13。

在注入过程，粉体容器15的高温粉体，依次经过粉体注入阀7N、气体粉体阀5N进入汽缸室3N，高温粉体的固体体积最高占汽缸室3N容积的40％。

在升压过程，汽缸室3N的高温粉体压力上升。

上述N汽缸的气体循环中的进气阀4N、气体粉体阀5N、粉体注入阀7N、抽气阀8N、分离器进气阀9N导通、关断的时间序列称为N汽缸阀门通、断序列，其在控制器系统的控制下执行。

在N汽缸的气体循环中进入高温低压容器28的气体依次流过回热器的低压管路26、低温低压容器29、气体压缩机30、冷却器阀31、冷却器32、低温高压容器33、回热器的高压管路25之后进入高温高压容器24。气体把热能传给回热器的低压管路26、温度下降。经气体压缩机30的压缩增压、气体压力上升到压力high。气体的热能经过冷却器32向大气环境、或向环境中的水流散热。回热器的高压管路25把热能传给气体，气体温度上升。回热器系统27使回热器的高压管路25与回热器的低压管路26进行热能交换。

M汽缸的气体循环与N汽缸的气体循环相同，两者周期相位相差360度/汽缸数，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，M＝N+1，如果N＝末位汽缸号、则M＝A。

气体循环参数为：温度high为150摄氏度至1000摄氏度，温度low接近大气环境温度、或20摄氏度至180摄氏度，压力neg为0.2个大气压至0.8个大气压、或0.02MPa兆帕至0.08MPa兆帕，压力low为0.1MPa兆帕至3MPa兆帕，压力high为1MPa兆帕至25MPa兆帕，压力norm接近大气环境压力、或0.1MPa兆帕至1MPa兆帕。

发动机的控制器系统包括：控制器、粉体容器15上的热源温度传感器、低温低压容器29上的排汽压力传感器、低温高压容器33上的高压气体压力传感器、低温高压容器33上的液面高度传感器、气体贮存容器压力传感器、粉体容器压力传感器、发动机主轴角度传感器。

控制器包括软件执行部分、输入信号接口、驱动接口、回热器驱动接口。

各传感器连接控制器上各自对应的输入信号接口。

在所述的发动机中，节流阀14、润滑系统40的润滑剂回流阀41、气体压缩机30的压力调节器37、以及N汽缸的进气阀4N、气体粉体阀5N、分离器进气阀9N、抽气阀8N、粉体注入阀7N是电磁阀，各自的驱动电缆线连接控制器上各自对应的驱动接口，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号。

控制器软件控制N汽缸的进气阀4N、气体粉体阀5N、粉体注入阀7N、抽气阀8N、分离器进气阀9N这五个电磁阀的步骤是：预先按所述的N汽缸的气体循环中的N汽缸阀门通、断序列建立程序，读入发动机主轴角度传感器信号，所建立的N汽缸阀门通、断序列程序随角度变化发出控制命令、经驱动接口驱动上述N汽缸的五个电磁阀完成指定动作。

控制器软件使N汽缸的气体循环保持稳定的步骤是：

-预先建立稳定控制程序，从高压气体压力传感器读入压力high、从排汽压力传感器读入压力low、从热源温度传感器读入温度high，算出气体压力比＝压力high/压力low，读取预先存入控制参数目标值，稳定控制程序计算出Vexp、进气阀导通时间长度、粉体注入阀导通时间长度；

-N汽缸阀门通、断序列程序用进气阀、粉体注入阀的导通时间长度，驱动进气阀4N，粉体注入阀7N，使N汽缸的气体循环保持稳定；

-接着根据气体压力比、气体压力比目标值调节气体压缩机30的压力调节器37，使气体压力比接近气体压力比目标值，或气体压力比由发动机转速决定。

M汽缸的软件步骤与N汽缸的软件步骤相同，两者周期相位相差360度/汽缸数，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，M＝N+1，如果N＝末位汽缸号、则M＝A。

控制器软件增减参于气体循环的气体总质量的步骤是：

-读入气体贮存容器压力传感器信号与压力high比较，如果气体贮存容器35的气体压力高出较多，则发出气体容器阀34导通信号，使气体贮存容器35的气体进入发动机气体循环，否则发出气体容器出气阀36导通信号，使气体贮存容器35的气体进入发动机气体循环，从而增加参于气体循环的气体总质量；

-发出气体容器阀34导通信号，发出冷却器阀31关断信号，使气体从发动机气体循环进入气体贮存容器35，从而减少参于气体循环的气体总质量。

控制器软件通过增减参于气体循环的气体总质量调节发动机主轴转矩。

控制器软件读入发动机主轴角度传感器信号，又根据预先存入主轴转速目标值，通过调节发动机主轴转矩，使发动机主轴转速接近主轴转速目标值。

控制器软件使发动机启动的步骤是：使粉体加热设备21启动，加热粉体容器15中的高温粉体，使气体容器阀34导通，气体贮存容器35的高压气体进入高温高压容器24，读取发动机主轴角度传感器信号，找出处在膨胀相位角的N汽缸，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，使N汽缸的其它的阀门关断，使N汽缸的进气阀4N导通，高压气体推动活塞2N，启动之后进气阀4N恢复原来的工作方式。

控制器软件使发动机停止的步骤是，发出气体容器阀34导通信号，发出冷却器阀31关断信号，使气体从发动机的气体循环回路进入气体贮存容器35，发出粉体注入阀7N关断信号，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，发动机其它部分工作方式不变，发动机停止后，发出冷却器阀31导通信号，发出气体容器阀34关断信号，粉体容器15中的高温粉体冷却后，控制器关闭。

控制器软件从粉体容器压力传感器读入压力norm，又根据压力low，通过调节节流阀14，使压力norm接近大气环境压力，或1个大气压。

控制器软件读入面高度传感器信号，通过调节润滑系统40的润滑剂回流阀41，使低温高压容器33的润滑剂液面高度接近低温高压容器33的底部。

控制器软件具有使回热器系统27改变接通方式的程序，其软件步骤在发动机的回热器系统27的说明中给出。

发动机的粉体加热单元I 22包括：太阳光束吸收器、气体分离器、抽风机。

太阳光束吸收器包括太阳光束吸收器壳体、壳体上的入口阀、壳体上的气体入口管道、壳体上的出口管道、壳体上的太阳光束入口、粉体入口管道。

气体分离器具有入口管道、出口阀、粉体出口管道、气体出口管道。

太阳光束吸收器的出口管道与气体分离器的入口管道相连，气体分离器的气体出口管道通过抽风机与太阳光束吸收器的气体入口管道相连，太阳光束吸收器的粉体入口管道通过太阳光束吸收器的入口阀与太阳光束吸收器壳体相连，气体分离器的粉体出口管道通过气体分离器的出口阀与气体分离器相连。太阳光束吸收器的粉体入口管道是粉体加热单元I的入口管道。气体分离器的粉体出口管道是粉体加热单元I的出口管道。

气体分离器是离心式分离器或旋风分离器。

当太阳光束吸收器的入口阀和气体分离器的出口阀都导通时，粉体加热单元I运行。高温粉体从太阳光束吸收器的粉体入口管道进入粉体加热单元I，太阳光束吸收器的粉体入口管道内的高温粉体从太阳光束吸收器壳体内一个喷嘴形状的喷口流出形成一股高温粉体流，太阳光束从太阳光束入口进入太阳光束吸收器壳体内，在太阳光束吸收器壳体内聚焦的太阳光束在焦点附近与上述高温粉体流相交，太阳光束照射到高温粉体流内部使高温粉体迅速被太阳光束加热，同时高温粉体混入一些气体。该气体与与发动机的高温气体是同一种气体。被太阳光加热后的混入了气体的高温粉体从太阳光束吸收器的出口管道离开太阳光束吸收器，再从气体分离器的入口管道进入气体分离器，在气体分离器内气体与高温粉体分离，气体分离器内的气体从气体分离器的气体出口管道经过抽风机再从太阳光束吸收器的气体入口管道进入太阳光束吸收器。气体分离器内的高温粉体从气体分离器的粉体出口管道离开粉体加热单元I。

当太阳光束吸收器的入口阀和气体分离器的出口阀都关断时，粉体加热单元I停止运行。

发动机的粉体加热单元II23包括：混合器、气体分离器、抽风机、热源设备、导热气体。

混合器具有粉体入口管道、入口阀、气体入口管道、出口管道。

气体分离器具有入口管道、出口阀、粉体出口管道、气体出口管道。

热源设备是燃烧炉或太阳能畜热设备或发出热量的设备。

导热气体是空气、氮气、高导热气体、不活勃气体、燃烧炉的烟气，不限气体类型，导热气

体与发动机的气体循环所用气体是同一种气体。

混合器的出口管道与气体分离器的入口管道相连，气体分离器的气体出口管道依次通过抽风机、热源设备与混合器的气体入口管道相连，混合器的粉体入口管道通过混合器的入口阀与混合器相连，气体分离器的粉体出口管道通过气体分离器的出口阀与气体分离器相连。混合器的粉体入口管道是粉体加热单元II的入口管道，气体分离器的粉体出口管道是粉体加热单元II的出口管道。

气体分离器是离心式分离器或旋风分离器。

当混合器的入口阀和气体分离器的出口阀都导通时，粉体加热单元II运行。高温粉体从混合器的粉体入口管道进入粉体加热单元II，粉体入口管道内的高温粉体进入混合器中，在混合器中高温粉体从导热气体获得热能，高温粉体混入一些导热气体。被加热后的混入了导热气体的高温粉体从混合器的出口管道离开混合器，再从气体分离器的入口管道进入气体分离器，在气体分离器内导热气体与高温粉体分离，气体分离器内的导热气体依次经过气体分离器的气体出口管道、抽风机、热源设备、混合器的气体入口管道进入混合器。当导热气体从热源设备流过时从热源设备获得热能，当导热气体进入混合器后高温粉体从导热气体获得热能。气体分离器内的高温粉体从气体分离器的粉体出口管道离开粉体加热单元II。

当混合器的入口阀和气体分离器的出口阀都关断时，粉体加热单元II停止运行。

发动机的回热器系统27包括畜热器I42、畜热器II43、阀HTHP I44、阀HTLP I45、阀LTHP I46、阀LTLP I47、阀HTHP II48、阀HTLP II49、阀LTHP II50、阀LTLP II51、回热器驱动电缆、回热器的高压管路25、回热器的低压管路26。

上述各个阀是电磁阀，上述各个电磁阀的驱动电缆组成回热器驱动电缆，回热器驱动电缆连接其对应的控制器系统的驱动接口。回热器系统27是本行业公知的蓄热式换热器。畜热器I42、畜热器II43是本行业公知的畜热器，蓄热器管道内是耐高温畜热材料。

回热器系统27的接通方式为：畜热器I42放热方式、畜热器II43放热方式、关闭方式，其受控制器系统控制。

畜热器I 42放热方式为：阀HTLP II49导通，阀LTLP II51导通，阀LTHP II50关断，阀HTHP II48关断，高温低压容器28、阀HTLP II49、畜热器II43、阀LTLP II51、低温低压容器29依次相通，构成回热器的低压管路26，畜热器II43获得该管路内气体的热能；阀LTHP I46导通，阀HTHP I44导通，阀HTLP I45关断，阀LTLP I47关断，低温高压容器33、阀LTHP I46、畜热器I42、阀HTHP I44、高温高压容器24依次相通，构成回热器的高压管路25，该管路内气体获得畜热器I42的热能。

畜热器II43放热方式为：阀HTLP I45导通，阀LTLP I47导通，阀LTHP I46关断，阀HTHP I44关断，高温低压容器28、阀HTLP I45、畜热器I 42、阀LTLP I47、低温低压容器29依次相通，构成回热器的低压管路26，畜热器I42获得该管路内气体的热能；阀LTHP II50导通，阀HTHP II48导通，阀HTLP II49关断，阀LTLP II51关断，低温高压容器33、阀LTHP II50、畜热器II43、阀HTHPII48、高温高压容器24依次相通，构成回热器的高压管路25，该管路内气体获得畜热器II 43的热能。

关闭方式为：关断所有阀HTLP I45、阀LTLP I47、阀LTHP I46、阀HTHP I44、阀LTHP II50、阀HTHP II48、阀HTLP II49、阀LTLP II51。

发动机工作时，控制器系统使回热器系统27不断重复以下过程：回热器系统27开始为关闭方式，发动机进行设定次数的气体循环时，回热器系统27为畜热器I42放热方式；之后，回热器系统27为关闭方式，发动机再进行设定次数的气体循环时，回热器系统27为畜热器II43放热方式。

发动机部件中的接触高温粉体或高温气体的发动机部件表面是陶瓷表面。

所述的发动机部件中的汽缸、活塞、进气阀、气体粉体阀、旋风结构的陶瓷表面，所用陶瓷材料的厚度比较小，陶瓷材料机械强度比较高，高温高压容器24的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比较大。

所述的回热器系统27的畜热器I42、畜热器II43的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比较大，陶瓷材料机械强度比较高。

所述的发动机部件中的高温低压容器28、抽气泵19、负压容器18、抽气阀、分离器进气阀、粉体注入阀、四通管、气体分离器13、节流阀14、粉体容器15、粉体泵20、粉体加热单元的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比较大，陶瓷材料机械强度可以比较低。

其中汽缸、活塞、进气阀、气体粉体阀、四通管、粉体注入阀、抽气阀、分离器进气阀、旋风结构、依次表示汽缸1N、活塞2N、进气阀4N、气体粉体阀5N、四通管6N、粉体注入阀7N、抽气阀8N、分离器进气阀9N、旋风结构10N，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号。

发动机部件的陶瓷表面的结构是发动机部件的钢基体的上面是陶瓷层，钢基体与陶瓷层结合。陶瓷层所选用陶瓷材料的热传导率远低于钢材，选择钢材的热膨胀数系与陶瓷材料的热膨胀数系尽可能相近。陶瓷材料能承受较高温度，陶瓷材料能隔热。所述的发动机的散热系统对发动机部件进行冷却，使发动机部件的钢基体温度较低。钢基体材料能提供比较高的机械强度，从而使发动机的高温气体的压力和温度提高，热量散失减少。

发动机部件的陶瓷表面的一种结构是陶瓷层由很多长方形或正六边形小陶瓷片构成。

陶瓷片与发动机部件的钢基体的材料结合方法是：金属钎焊方法，或陶瓷胶粘合方法，或铸模中预先放置陶瓷片和金属卡条，铸造成形得到发动机部件和陶瓷表面。

长方形陶瓷片与发动机部件的钢基体的形状结构结合方法由图3中的陶瓷表面的截面示意图表示。长方形陶瓷片52与发动机部件的钢基体53的形状结构结合方法是：钢基体表面设置金属卡条54，也称为龟甲网，钢基体表面与金属卡条是金属熔合连接；长方形陶瓷片的形状是长方柱体55下面加长方梯形体56，长方梯形体56在钢基体53与长方柱体55之间，陶瓷片的长方梯形体56的较小的长方形截面连着长方柱体55；钢基体表面和金属卡条形成长方梯形体凹坑57，凹坑内大口小，凹坑口的正六边形口小于凹坑的长方形底面；陶瓷片的长方梯形体56镶嵌在凹坑内，陶瓷片52构成陶瓷表面59；陶瓷片52受热膨胀时，金属卡条54发生弹性变形，减少陶瓷片52所受应力；陶瓷表面的陶瓷片52之间的间隙58很小，间隙里充填陶瓷原料，经高温加热形成陶瓷。长方形陶瓷片52，长方梯形体凹坑57由图4中的长方形陶瓷片与钢基体分离的截面示意图表示。

正六边形陶瓷片与发动机部件的钢基体的形状结构结合方法是：钢基体表面设置金属卡条，钢基体表面与金属卡条是金属熔合连接；正六边形陶瓷片的形状是正六棱柱体下面加正六边梯形体；正六边梯形体在钢基体与正六棱柱体之间，陶瓷片的正六边梯形体的较小的正六边形截面连着正六边柱体；钢基体表面和金属卡条形成正六边梯形体凹坑。凹坑内大口小，凹坑口的正六边形口小于凹坑的正六边形底面；陶瓷片的正六棱梯形体镶嵌在凹坑内，陶瓷片构成陶瓷表面；陶瓷片受热膨胀时，金属卡条发生弹性变形，减少陶瓷片所受应力；陶瓷表面的陶瓷片之间的间隙很小，间隙里充填陶瓷原料，经高温加热形成陶瓷。

陶瓷片与发动机部件的钢基体结合的材料结合方法与形状结构结合方法一同使用，或单独使用。

发动机部件的陶瓷表面的另一种结构是：由钢和陶瓷同时熔化、离心力分层、冷却成形的方法得到发动机部件和陶瓷表面。

发动机的金属结构与高温接触的部件，由散热系统加快冷却。

本发明的发动机实施例2与发动机实施例1的区别是：在发动机实施例2中，发动机实施例1的N汽缸的进气阀4N、气体粉体阀5N由发动机实施例2的N汽缸的进气机械阀38N、气体粉体机械阀39N、气阀机械传动机构所取代。其中汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，以下N所表示的与此相同。

在发动机实施例2中，A汽缸系统12包括：汽缸1A、活塞2A、进气机械阀38A、气体粉体机械阀39A、A汽缸的气阀机械传动机构、分离器进气阀9A、抽气阀8A、粉体注入阀7A、旋风结构10A、汽缸室3A、四通管6A。N汽缸系统11依此类推，N汽缸系统11包括：汽缸1N、活塞2N、进气机械阀38N、气体粉体机械阀39N、N汽缸的气阀机械传动机构、分离器进气阀9N、抽气阀8N、粉体注入阀7N、旋风结构10N、汽缸室3N、四通管6N。

N汽缸系统11的管路连接是：高温高压容器24通过进气机械阀38N与汽缸1N相连，四通管6N通过气体粉体机械阀39N与汽缸1N相连，粉体容器15通过粉体注入阀7N与四通管6N相连，四通管6N通过分离器进气阀9N与气体分离器13相连，四通管6N通过抽气阀8N与负压容器18相连。

进气机械阀38N、气体粉体机械阀39N分别与N汽缸的气阀机械传动机构连接，并由机械力驱动，所述的发动机主轴带动N汽缸的气阀机械传动机构，N汽缸的气阀机械传动机构是本行业公知的发动机气阀机械传动机构。进气机械阀38N、气体粉体机械阀39N在N汽缸的气体循环周期中导通、关断的时间相位角是固定不变的。

根据发动机实施例1的N汽缸的气体循环的N汽缸阀门通、断序列，又根据发动机实施例1的控制器软件执行部分的N汽缸阀门通、断序列程序，计算出发动机实施例1的N汽缸的进气阀4N、气体粉体阀5N导通、关断的时间相位角，分别对进气机械阀38N、气体粉体机械阀39N的导通、关断的时间相位角赋值，用以设计实现该时间相位角的发动机实施例2的N汽缸的气阀机械传动机构的凸轮外形曲面。发动机实施例2其它部分与发动机实施例1相同。

取消发动机实施例2的汽缸的粉体混合叶轮，对于发动机实施例2的旋风结构进行修改后构成本发明的发动机实施例3。发动机实施例3的其它部分与发动机实施例2相同。实施例3由图5中的实施例3的发动机结构示意图表示。发动机实施例3的旋风结构、或称为旋风结构10N是：汽缸、活塞的顶端有凹槽，当汽缸室的容积接近Vmin时，汽缸与活塞形成近似环形的汽缸室。进气阀是喷口形状，当高温高压气体从进气阀进入汽缸时、形成喷射气流，喷口的方向顺着该环形切线方向。

其中旋风结构、汽缸、活塞、汽缸室、进气阀依次表示旋风结构10N、汽缸1N、活塞2N、汽缸室3N、进气阀4N，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，Vmin表示汽缸室最小体积，以下的表示与此相同。

在该旋风结构的近似环形的空腔里气体容易形成旋转气流。

发动机实施例3的旋风结构的作用是：在所述的发动机的气体循环中，高温粉体进入汽缸室，接着当汽缸室的容积达到Vmin后，进气阀导通，高温高压容器24的高温高压气体经过进气阀进入汽缸室形成喷射气流，该喷射气流使汽缸室中出现高速旋转气流，从而加快高温粉体与高温气体混合。当汽缸室容积增大以后，发动机实施例3的气体循环与发动机实施例2的气体循环相同。

取消发动机实施例1的汽缸的粉体混合叶轮，对于发动机实施例1的旋风结构进行修改后构成本发明的发动机实施例4。发动机实施例4的其它部分与发动机实施例1相同。发动机实施例4的旋风结构、或称为旋风结构10N是：汽缸、活塞的顶端有凹槽，当汽缸室的容积接近Vmin时，汽缸与活塞形成近似环形的汽缸室。进气阀是喷口形状，当高温高压气体从进气阀进入汽缸时、形成喷射气流，喷口的方向顺着该环形切线方向。

其中旋风结构、汽缸、活塞、汽缸室、进气阀依次表示旋风结构10N、汽缸1N、活塞2N、汽缸室3N、进气阀4N，汽缸号N＝A，B，..，末位汽缸号，Vmin表示汽缸室最小体积，以下的表示与此相同。

在该旋风结构的近似环形的空腔里气体容易形成旋转气流。

发动机实施例4的旋风结构的作用是：在所述的发动机的气体循环中，高温粉体进入汽缸室，接着当汽缸室的容积达到Vmin后，进气阀导通，高温高压容器24的高温高压气体经过进气阀进入汽缸室形成喷射气流，该喷射气流使汽缸室中出现高速旋转气流，从而加快高温粉体与高温气体混合。当汽缸室容积增大以后，发动机实施例4的气体循环与发动机实施例1的气体循环相同。

以上的实施例仅为本发明的较好实施例，本行业发动机设计者对本发明的发动机作出与上述实施例等效的修改，仍然属于本发明的专利范围。

部件图标列表

1N  汽缸          15  粉体容器          39A 气体粉体机械阀

2N  活塞          16  入口管道          38N 进气机械阀

3N  汽缸室        17  出口管道          39N 气体粉体机械阀

4N  进气阀        18  负压容器          40  润滑系统

5N  气体粉体阀    19  抽气泵            41  润滑剂回流阀

6N  四通管        20  粉体泵            42  畜热器I

7N  粉体注入阀    21  粉体加热设备      43  畜热器II

8N  抽气阀        22  粉体加热单元I     44  阀HTHP I

9N  分离器进气阀  23  粉体加热单元II    45  阀HTLP I

10N 旋风结构      24  高温高压容器      46  阀LTHP I

1A  汽缸          25  回热器的高压管路  47  阀LTLP I

2A  活塞          26  回热器的低压管路  48  阀HTHP II

3A  汽缸室        27  回热器系统        49  阀HTLP II

4A  进气阀        28  高温低压容器      50  阀LTHP II

5A  气体粉体阀    29  低温低压容器      51  阀LTLP II

6A  四通管        30  气体压缩机        52  陶瓷片

7A  粉体注入阀    31  冷却器阀          53  钢基体

8A  抽气阀        32  冷却器            54  金属卡条

9A  分离器进气阀  33  低温高压容器      55  长方柱体

10A 旋风结构      34  气体容器阀        56  长方梯形体

11N 汽缸系统      35  气体贮存容器      57  凹坑

12A 汽缸系统      36  气体容器出气阀    58  间隙

13  气体分离器    37  压力调节器        59  耐高温结构表面

14  节流阀        38A 进气机械阀

Claims (5)

1.一种把热能转化为机械能的气体循环的发动机，其特征在于，发动机包括：发动机部件、气体循环所用气体、高温粉体、润滑剂、气体循环；

发动机部件包括：至少一个汽缸系统、控制器系统、散热系统、润滑系统(40)、活塞传动机构、气体分离器(13)、节流阀(14)、粉体容器(15)、粉体加热设备(21)、负压容器(18)、抽气泵(19)、粉体泵(20)、高温高压容器(24)、回热器系统(27)、高温低压容器(28)、低温低压容器(29)、气体压缩机(30)、低温高压容器(33)、气体容器阀(34)、气体贮存容器(35)、气体容器出气阀(36)；

对于至少一个汽缸系统的其中任意一个单个汽缸系统(11)，每个汽缸系统(11)包括只属于自己的一组：汽缸(1N)、活塞(2N)、进气阀(4N)、气体粉体阀(5N)、分离器进气阀(9N)、抽气阀(8N)、粉体注入阀(7N)、旋风结构(10N)、汽缸室(3N)、四通管(6N)；

至少一个汽缸系统的其中任意一个汽缸系统(11)的旋风结构(10N)都是汽缸(1N)中的粉体混合叶轮，其位于汽缸顶端，粉体混合叶轮旋转，使汽缸室(3N)的高温气体、高温粉体产生旋流，加快混合；

在发动机的管路连接中，至少一个汽缸系统的其中任意一个单个汽缸系统(11)的管路连接都是：在该汽缸系统内，高温高压容器(24)通过进气阀(4N)与汽缸(1N)相连，四通管(6N)通过气体粉体阀(5N)与汽缸(1N)相连，粉体容器(15)通过粉体注入阀(7N)与四通管(6N)相连，四通管(6N)通过分离器进气阀(9N)与气体分离器(13)相连，四通管(6N)通过抽气阀(8N)与负压容器(18)相连，活塞(2N)和汽缸(1N)一起构成汽缸室(3N)，其中高温高压容器(24)、负压容器(18)、气体分离器(13)、粉体容器(15)为各汽缸系统共用；

至少一个汽缸系统的其中任意一个汽缸系统(11)的活塞(2N)都连接活塞传动机构；

散热系统有冷却器(32)，冷却器阀(31)；

活塞传动机构有发动机主轴、气泵传动机构；

润滑系统(40)有润滑剂回流阀(41)；

粉体加热设备(21)由一个粉体加热单元或由两个分别使用不同能源的粉体加热单元并联构成，其中两个粉体加热单元称为粉体加热单元I(22)、粉体加热单元II(23)，根据所用能源类型使一个运行，另一个停止运行；

回热器系统(27)有回热器的低压管路(26)、回热器的高压管路(25)；

粉体容器(15)有入口管道(16)、出口管道(17)；

在发动机的管路连接中，负压容器(18)通过抽气泵(19)与气体分离器(13)相连，气体分离器(13)通过节流阀(14)与粉体容器(15)相连，粉体容器(15)的出口管道(17)、粉体泵(20)、粉体加热设备(21)、粉体容器(15)的入口管道(16)依次相连，气体分离器(13)、高温低压容器(28)、回热器的低压管路(26)、低温低压容器(29)、气体压缩机(30)、冷却器阀(31)、冷却器(32)、低温高压容器(33)、回热器的高压管路(25)、高温高压容器(24)依次相连，低温低压容器(29)、气体容器出气阀(36)、气体贮存容器(35)、气体容器阀(34)、气体压缩机(30)依次相连，低温高压容器(33)与润滑系统(40)的润滑剂回流阀(41)相连；

在发动机的管路连接中，由气体分离器(13)、高温低压容器(28)、回热器的低压管路(26)、低温低压容器(29)、气体压缩机(30)、冷却器阀(31)、冷却器(32)、低温高压容器(33)、回热器的高压管路(25)、高温高压容器(24)依次相连所构成的管路连接部分的管路截面积较大，该管路连接中的气体流速较低，使得气体膨胀过程只使用汽缸室，该管路连接不会增加气体膨胀的无效体积。

2.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述的气体循环所用气体、高温粉体、润滑剂、气体分离器(13)、发动机主轴、气体压缩机(30)、润滑系统(40)、散热系统具体是：

气体循环所用气体是空气、氮气其中之一；

高温粉体是微小的固体颗粒，流动性好，具有自润滑性，容易同高温高压气体混合，并分离；

润滑剂是水；

气体分离器(13)是离心式分离器或旋风分离器；

发动机主轴是活塞传动机构的一部分，发动机动力由主轴输出、并通过气泵传动机构带动气体压缩机(30)和抽气泵(19)；

气体压缩机(30)有压力调节器(37)，压力调节器(37)是电磁式的、与控制器系统连接、调节能力强弱不限；

对于至少一个汽缸系统的其中每一个汽缸系统(11)都是，润滑系统(40)给汽缸(1N)供应润滑剂，以减少汽缸(1N)与活塞(2N)的磨擦阻力、润滑剂从汽缸(1N)进入气体循环所用气体，在低温高压容器中润滑剂与气体分离，从低温高压容器(33)底部进入润滑系统(40)的润滑剂回流阀(41)回到润滑系统(40)；

散热系统对发动机的金属部件进行冷却。

3.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述粉体加热单元包括：太阳光束吸收器、气体分离器、抽风机；

太阳光束吸收器包括太阳光束吸收器壳体、壳体上的入口阀、壳体上的气体入口管道、壳体上的出口管道、壳体上的太阳光束入口、粉体入口管道；

气体分离器具有入口管道、出口阀、粉体出口管道、气体出口管道；

太阳光束吸收器的出口管道与气体分离器的入口管道相连，气体分离器的气体出口管道通过抽风机与太阳光束吸收器的气体入口管道相连，太阳光束吸收器的粉体入口管道通过太阳光束吸收器的入口阀与太阳光束吸收器壳体相连，气体分离器的粉体出口管道通过气体分离器的出口阀与气体分离器相连，太阳光束吸收器的粉体入口管道是粉体加热单元的入口管道，气体分离器的粉体出口管道是粉体加热单元的出口管道；

气体分离器是离心式分离器或旋风分离器；

当太阳光束吸收器的入口阀和气体分离器的出口阀都导通时，粉体加热单元运行，高温粉体从太阳光束吸收器的粉体入口管道进入粉体加热单元，太阳光束吸收器的粉体入口管道内的高温粉体从太阳光束吸收器壳体内一个喷嘴形状的喷口流出形成一股高温粉体流，太阳光束从太阳光束入口进入太阳光束吸收器壳体内，在太阳光束吸收器壳体内聚焦的太阳光束在焦点附近与上述高温粉体流相交，太阳光束照射到高温粉体流内部使高温粉体迅速被太阳光束加热，同时高温粉体混入一些气体，该气体与发动机的高温气体是同一种气体，被太阳光加热后的混入了气体的高温粉体从太阳光束吸收器的出口管道离开太阳光束吸收器，再从气体分离器的入口管道进入气体分离器，在气体分离器内气体与高温粉体分离，气体分离器内的气体从气体分离器的气体出口管道经过抽风机再从太阳光束吸收器的气体入口管道进入太阳光束吸收器，气体分离器内的高温粉体从气体分离器的粉体出口管道离开粉体加热单元；

当太阳光束吸收器的入口阀和气体分离器的出口阀都关断时，粉体加热单元停止运行。

4.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述粉体加热单元包括：混合器、气体分离器、抽风机、热源设备、导热气体；

混合器具有粉体入口管道、入口阀、气体入口管道、出口管道；

气体分离器具有入口管道、出口阀、粉体出口管道、气体出口管道；

热源设备是燃烧炉、太阳能蓄热设备其中之一；

导热气体是空气、氮气、不活泼气体、燃烧炉的烟气其中之一，导热气体与发动机的气体循环所用气体是同一种气体；

混合器的出口管道与气体分离器的入口管道相连，气体分离器的气体出口管道依次通过抽风机、热源设备与混合器的气体入口管道相连，混合器的粉体入口管道通过混合器的入口阀与混合器相连，气体分离器的粉体出口管道通过气体分离器的出口阀与气体分离器相连，混合器的粉体入口管道是粉体加热单元的入口管道，气体分离器的粉体出口管道是粉体加热单元的出口管道；

气体分离器是离心式分离器或旋风分离器；

当混合器的入口阀和气体分离器的出口阀都导通时，粉体加热单元运行，高温粉体从混合器的粉体入口管道进入粉体加热单元，粉体入口管道内的高温粉体进入混合器中，在混合器中高温粉体从导热气体获得热能，高温粉体混入一些导热气体，被加热后的混入了导热气体的高温粉体从混合器的出口管道离开混合器，再从气体分离器的入口管道进入气体分离器，在气体分离器内导热气体与高温粉体分离，气体分离器内的导热气体依次经过气体分离器的气体出口管道、抽风机、热源设备、混合器的气体入口管道进入混合器，当导热气体从热源设备流过时从热源设备获得热能，当导热气体进入混合器后高温粉体从导热气体获得热能，气体分离器内的高温粉体从气体分离器的粉体出口管道离开粉体加热单元；

当混合器的入口阀和气体分离器的出口阀都关断时，粉体加热单元停止运行。

5.如权利要求1所述的发动机，其特征在于，所述的至少一个汽缸系统的其中每个汽缸系统(11)的旋风结构(10N)都是：所述的汽缸、活塞的顶端有凹槽，当汽缸室的容积接近最小体积时，汽缸与活塞形成近似环形的汽缸室；所述的进气阀是喷口形状，当高温高压气体从进气阀进入汽缸时、形成喷射气流，喷口的方向顺着该环形切线方向；

在该旋风结构的近似环形的空腔里气体容易形成旋转气流；

该旋风结构在发动机中的作用是：在所述的发动机的气体循环中，高温粉体进入汽缸室，接着当汽缸室的容积达到最小体积后，进气阀导通，高温高压容器(24)的高温高压气体经过进气阀进入汽缸室形成喷射气流，该喷射气流使汽缸室中出现高速旋转气流，从而加快高温粉体与高温气体混合。