CN102536427B - 低熵混燃充气爆排发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机和爆排发动机，所述压气机的气体入口设为低压含氧气体入口，所述压气机的压缩气体出口与所述爆排发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通，所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机和所述爆排发动机之间无正时关系。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机实现了高效、低排放的目的，具有负荷响应好的特点，大大提高了发动机的环保性和节能性。

Description

低熵混燃充气爆排发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域，尤其是一种充气爆排发动机。

背景技术

1769年，外燃机的诞生直接引发了人类的第一次工业革命，也造就了大不列颠这个日不落帝国。1883年汽油机的诞生和1897年柴油机的诞生，标志着人类由外燃时代进入内燃时代的开始。以汽油机和柴油机为代表的内燃机，构筑了现代文明的动力基础，承载着人类无数梦想。由此可见，无论是外燃机还是内燃机，对人类文明的进程都作出了不可估量的贡献。时至今日，一个国家的内燃和外燃发动机设计、研发及生产水平是这个国家的综合国力的基本构成，也是这个国家的工业水平的标志。所有发达国家在内燃和外燃发动机领域里的投入都是十分惊人的。所有能够代表世界水平的发动机研发制造企业也都隶属于发达国家。然而，由于外燃机的热力学循环方式和内燃机的热力学循环方式的限制，导致了在这两个循环系统中只有部分热量参与作功循环而且还导致了外燃循环系统的                                                

值（即高温热源的温度，也就是即将膨胀作功时工质的温度）低和内燃循环系统的值（即低温热源的温度，也就是膨胀冲程/过程完了时工质的温度）高的问题，更导致了无法解决的污染问题，最终造成无论是外燃机还是内燃机都无法使发动机的热效率（输出的功和燃料热值之比）有本质上的大幅度提高，排放污染问题也无法从根本上解决。事实上目前利用这两种热力学循环方式，对化石能源以及生物质能源进行热功转换，不仅是对能源的巨大浪费，也是对环境巨大的破坏。

由此可见，必须发明一种新的循环方式才能从本质上提高发动机的热效率和解决排放污染问题。

发明内容

在热动力系统内，如果燃烧室是绝热燃烧室燃料在燃烧时会将燃烧产生的热量传递给产物受热流体和相内受热流体，如果燃烧室是非绝热燃烧室燃料在燃烧时会将燃烧产生的热量传递给产物受热流体、相内受热流体以及相外受热流体。所谓产物受热流体是指燃烧化学反应的生成物（例如，燃烧碳氢化合物的热动力系统中燃烧产生的二氧化碳和水）；所谓相内受热流体是指与燃烧化学反应处于同一相内但不参与燃烧化学反应的流体（例如，用空气作氧化剂的热动力系统中的氮气以及空气中固有的二氧化碳等）；所谓相外受热流体是指处于燃烧化学反应相以外并接受燃烧化学反应所产生的热量的流体（例如，外燃机的水蒸气系统和内燃机的冷却系统）。根据外燃循环热动力系统和内燃循环热动力系统的工作原理，不难看出，在外燃循环热动力系统中，只有相外受热流体参与作功，而产物受热流体和相内受热流体并不参与作功（见附图28），产物受热流体和相内受热流体虽然在燃烧过程中受热膨胀但不对外作功只是白白地受热进行熵增大的过程，所以在外燃循环系统中，有相当多的热量没有通过作功通道，即没有参与作功循环；在内燃循环系统中，只有产物受热流体和相内受热流体参与作功，而相外受热流体并不参与作功（见附图29），例如传统内燃热动力系统（内燃机、燃气轮机等）的冷却系统（例如内燃机的缸套冷却系统）使大量的热量不对外作功，而进行熵增大过程，为此产生巨大的热能浪费。所以在内燃循环系统中，也有相当多的热量没有通过作功通道，即没有参与作功循环。总之，无论是在外燃循环热动力系统中还是在内燃循环热动力系统中都有大量的热没有参与作功就排放到环境中而白白浪费了。

此外，外燃机的特殊传热方式要求必须具有很大的传热温差才能保证传热效率，由于工质发生器（即锅炉）传热壁材料性能的限制使得工质的

值（即高温热源的温度）较低，现代最先进的外燃工质发生器的值也只有600℃左右（如超超临界发电机组的锅炉中的蒸汽），所以即便采用适当的工质使外燃循环的

值（即低温热源的温度）降低至几十度（即330开尔文左右），但因无法增大

值，所以外燃循环的热效率仍较低。在传统内燃循环中，均含有压缩过程或压缩冲程（如燃气轮机的压气过程、传统内燃机的四冲程循环或二冲程循环），但由于传统内燃热动力系统的工作模式的限制，压缩冲程完了时的气体压力不可能达到很高水平，否则燃烧后的温度会过高，不但会产生大量的NOx造成对环境的污染，而且由于温度过高会使材料无法承受，为此，传统热动力系统的燃烧室内的压力难以达到很高的水平（一般活塞式内燃机只有15MPa左右，而轮机只有3MPa左右）。由于内燃热动力循环过程中存在方程式

，其中和

分别为高温热源的开尔文温度和压力，和

分别为低温热源的开尔文温度和压力，

为绝热压缩指数，而空气的绝热压缩指数为1.4，所以存在压力比等于温度比的约3.5次方的基本近似关系，由此可见，要想使

（即排气温度）降低，从而提高热功转换效率，就必须使燃烧后的气体工质压力大幅度上升，达到数十兆帕或更高压力。为了使燃烧室内的原工质燃烧后的气体压力达到如此高度的水平，必须使燃烧前的工质（即原工质）压力具有相当高的水平，最好是达到压力高温度低的状态（因为充入燃烧室的原工质的压力越高，温度越低，工质膨胀作功后的温度也会更低，效率也就越高）。而在传统的内燃热动力系统中，很难使燃烧室内燃烧前的工质（即原工质）达到这种状态，为此，

一般都很高，达到800℃左右。所以，在传统内燃循环系统中，要想提高效率，主要是增加

，然而

的增加，会生成大量的氮氧化物NOx，造成对环境的严重污染，因此内燃循环的效率也不可能达到更高的水平。

人们忽略了在实际热力学循环过程中高温热源状态下工质（即即将开始膨胀做功的工质）的状态参数与低温热源状态下工质（即膨胀做功完了时的工质）的状态参数之间的内在关联性，只是片面地认为低温热源状态下工质的温度

是环境温度，因此，

是没有办法加以调整的，要想提高效率只能通过提高高温热源状态下工质的温度

，而事实上，片面地提高

会导致

的升高，最终影响发动机效率的提高，本发明人认为低温热源状态下工质的温度

的值是由高温热源状态下工质的状态参数决定的，因此，要想提高发动机的效率必须合理选择高温热源状态下工质的状态参数，即高温热源状态下工质的压力和温度。

由此可见，外燃循环系统中的

不可能达到较高的水平，而内燃循环系统中的也不可能达到较低的水平。这意味着传统的外燃循环热动力系统和内燃循环热动力系统的热功转换效率都不可能达到较高的水平。

如果进行更深刻的分析，我们不难看出，作功过程的真正推动力是压力而不是温度，升高温度只是产生压力的手段，如果高温热源状态下的工质压力不够高，无论系统内有多少热能都无法现实地产生应有的功（由于在现实中低温热源状态下的工质压力不可能太低，一般要高于大气压力，无法实现无限膨胀），根据效率

（

和

分别为高温热源下的工质压力和低温热源的工质压力，

为绝热压缩指数，空气的绝热压缩指数为1.4）可知，提高高温热源状态下的工质压力是提高热机效率和功率密度的唯一根本途径，一切加入工质中的热量的量和加入方式都必须以提高高温热源状态下的工质压力为目的，而不是通过简单的升温方式使工质以温度提高达到升压的目的，否则过高的温度只能影响热机的寿命，对材料提出更高的要求并造成更大的污染，有百害而无一利。

高温热源状态下的工质压力高而温度相对较低，才能实现既高效又低污染，而这在传统内燃发动机中是无法实现的，因为压缩过程中的温升是由绝热压缩过程形成的即温度和压力的关系是

（

是常数），燃烧反应放出的热量所引起的温升对压力提高的极限作用（用热升温达到升压目的的最佳效果）是由定容化学反应产生的热量所形成的，其温度和压力的关系是

（

是常数，即压力和温度是直线关系），在传统内燃机中，是将这两个温升过程直接叠加后再进行绝热膨胀对外作功，这就必然导致温度过剩，而过剩的温度是导致传统内燃发动机低效率和高污染的原因；在传统外燃发动机中，由于材料的限制，很难使处于高温热源状态下的工质温度有本质的提高（传统外燃机的工质压力是由工质温度决定的，如果工质温度不够高，压力就不可能达到更高的水平，也无法对工质进行加压，否则会产生工质相变（除热气机外）。目前，最先进的超超临界发电机组锅炉产生的蒸汽温度仅有630℃左右，压力在300个大气压左右），所以传统外燃发动机的效率也无法有本质的提高（如果能够将传统外燃发动机的工质温度提高到一千几百摄氏度，压力也达到更高水平，则外燃发动机的效率会有本质的提高）。

由以上两个方面可以得出结论：不论是外燃循环系统，还是内燃循环系统，在将热转换成功的过程中都存在着先天不足，这些先天不足构成了传统发动机的低热效率高污染现状。即最好的传统发动机也仅仅利用了燃料化学能的三分之一左右，而另外的约三分之二则以废热的形式排放到环境中。不仅如此，几乎所有传统内燃发动机都使用自然空气作为氧化剂，因为自然空气中含有大量的氮，在传统内燃发动机的循环模式下，不可避免地产生NOx等污染物，严重污染环境。

综上所述，外燃热动力系统和内燃热动力系统的循环方式严重限制了热功转换效率，并造成不可规避的污染排放问题。

在过去几十年的时间里，为了提高发动机的效率和环保性，全世界，特别是发达国家，都进行了大规模研究和开发工作，但是其成果远远不能满足人们的要求，也永远解决不了内燃机和外燃机的先天不足。这就如同冷兵器时代，无论人类如何精雕细琢更好的弩，如果没有火药的诞生，兵器无论如何也不可能有大的进步。换言之，要想从根本上解决发动机的效率和污染问题，就必须从根本上摆脱外燃循环和内燃循环的束缚，重新设立一种继外燃循环和内燃循环之后的新型更优秀的循环方式。在这种新的循环方式的指导下开发出高效、低污染或零污染的第三代发动机（第一代是外燃发动机，第二代是内燃发动机），才是从根本上提高发动机的效率，降低发动机排放污染的唯一选择。

经更加深入地对传统内燃机的工作过程的详细分析，我们可以得出如下结论：发动机气缸内的气体工质的最高能量状态（即燃烧爆炸刚刚完了时的气体工质状态，此时气体工质的温度和压力都是处于整个循环中的最高状态）是由两个过程组成的：第一个过程是活塞对气体进行绝热压缩（实际上是近似绝热压缩）将气体的温度和压力按照

（其中，

是常数）的关系进行增压增温（见图26中的O-A 所示的曲线）；第二个过程是向气体内喷入燃料由燃烧化学反应产生的热量在近乎等容加热的状态下将气体的温度和压力按照（其中，

是常数）的关系进行增温增压（见图26中的A-B所示的直线）。由这两个过程共同作用使工质处于作功即将开始状态，作功冲程是按照绝热膨胀过程（实际上是近似绝热膨胀）进行的（见图26中的B-C所示的曲线），在这个绝热膨胀过程中，在对外输出功的同时，工质按照

（其中，

是常数）的关系降压降温直至作功冲程完了（点C所示的状态）。换句话说，达到工质最高能量状态是通过两个不同过程实现的，而由工质最高能量状态达到作功冲程完了时的状态是由一个绝热膨胀过程实现的。由于达到能量最高状态的过程中包括了一个燃烧化学反应放热升温的过程，此过程的温度和压力关系式为

，不难看出工质最高能量状态下（见图26中的点B所示的状态），温度处于“过剩”状态，即存在“过剩温度”（所谓的“过剩温度”是指按照绝热膨胀的关系为了达到某一终点状态，在起点状态下工质的实际温度高于理论上所需要的温度），“过剩温度”导致膨胀过程的曲线处于高温位置（在图26中向右移动，图26是纵轴为压力坐标横轴为温度坐标的压力温度关系图），形成作功冲程完了时，温度仍然相当高的状态（如图26中曲线B-C所示的曲线上的点C所示的状态），由图26中点C所示的状态不难看出，（即作功冲程完了时的工质温度，也就是低温热源的温度）仍然处于较高状态，也就是说仍然有相当的热量在工质内而没有变成功，这部分热量全部白白排放至环境，因此，效率会处于较低状态。在图26中由O-A所示的曲线是传统发动机压缩冲程的曲线，由A-B所示的直线是传统发动机燃烧爆炸中的温度压力变化直线，如果我们将低压气源（包括所述低压含氧气源和所述低压无氧气源）内的气体（如空气等）进行压缩后冷却或在压缩过程中进行冷却，使工质在压缩过程中温度低于或远远低于绝热压缩过程中应达到的温度，甚至达到恒温压缩过程，再甚至达到降温压缩过程，这样就可以实现气体工质在燃烧爆炸前处于低温高压状态使燃烧爆炸后的压力更大幅度提高（按照气体方程

，燃烧前后压力提高的比例是燃烧前后的温度提高的比例决定的，如果燃烧前后的温升一定，燃烧前的压力一定，则燃烧前的温度越低，燃烧后的压力就越高），从而实现在燃烧爆炸后降低或消除上述所谓的“过剩温度”，使绝热膨胀作功冲程完了时的工质温度处于较低状态，以提高发动机的效率。图26中O-D所示的曲线是恒温压缩曲线，D-E所示的直线是在恒温压缩过程后燃烧爆炸过程中的压力温度变化的直线，E-F所示的曲线是从点E所示的状态开始进行绝热膨胀作功的曲线，不难看出，其

的值大幅度降低。经计算可知，点E至点F的膨胀过程的效率大幅度高于点B至点C的膨胀过程的效率，而点O至点D的压缩过程所消耗的功大幅度低于点O至点A的压缩过程所消耗的功，用冷却的方式降低燃烧前工质的温度的方法在一定程度上会提高效率，然而在这个过程中存在冷却过程，因而会产生余热，如果我们能够采用向被压缩后的工质内混入其他工质（膨胀剂等），通过混合方式使温度降低，而且不产生余热，这种方式将比单纯冷却的方式更加优越。如图26所示，如果我们能够找到一种方法使燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线O-A-H上或处于曲线O-A-H左方，则膨胀作功后的工质温度将可达到等于O点的温度或低于O点的温度的状态，这样将使系统的效率进一步得到提高，而要想使燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线O-A-H上或处于曲线O-A-H左方，唯一可行的办法就是将燃烧化学反应放出的热量的全部或部分用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，形成燃烧后的工质压力不低于由公式

（其中，是燃烧后的工质压力，

是绝热压缩后未燃烧未导入膨胀剂的工质压力，

是燃烧后膨胀剂所形成的分压，

是燃烧后的工质温度，

是绝热压缩后未燃烧未导入膨胀剂的工质温度，

为绝热压缩指数，空气的绝热压缩指数为1.4）所确定的压力值，即

值，这样就能保证燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线O-A-H上或处于曲线O-A-H左方，这样才能实现更高的效率和更好的环保性。在某种情况下，可以使燃烧化学反应放出的热量全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，形成燃烧前后温度不变或者没有明显变化，而压力大幅增加的状态（例如图26中A-G所示）；在另一种情况下，可以大幅度提高对气体的压缩力度，使被压缩气体的温度达到环保温度限值或材料温度限值，并且使燃烧化学反应放出的热量全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，形成燃烧前后温度不变或者没有明显变化，而压力大幅增加的状态（例如图26中H-J所示）。

从工作过程的本质看，无论任何热机，其工作过程只有两个：一个是工质准备过程，也可以说是制造工质的过程，在这个过程中温度固然重要，但是最重要的是工质的压力；另一个是工质作功过程。在传统内燃机中，这两个过程之间不仅存在着工质的相互联系，而且还存在着正时或机械上的相互联系，尽管有分开式循环的方案公布，但是它们之间仍然存在着正时关系，并不是相互独立的两个工作单元。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，在设有所述爆排发动机的方案中，是用两个相互独立的工作单元构成热机循环，也就是工质准备过程由所述压气机完成，工质作功过程由所述爆排发动机完成，两者之间不存在任何正时关系，两者之间的工质联系是可以完全受控的，这就可以灵活地改变压缩比和排量以满足各种工况下的负荷响应。

在实际的热力循环过程中，人们忽略了在高温热源与低温热源状态下工质状态的内在关联性。只片面地关注了高温热源及低温热源下工质的温度T₁和T₂，而没有把关注点放在高温热源下工质应处于什么状态，才能够达到理想的低温热源下工质的状态。应该更加关注高温热源下工质状态参数的匹配，只有 在高温热源下工质的状态参数压力P和温度T匹配，工质才能高效地由高温热源状态到达理想的低温热源状态。

为实现高效低污染的目的，传统内燃机的工作循环模式应由传统吸气—压缩—作功—排气循环模式变换成吸气—压缩—冷却—燃烧作功—排气循环模式、吸气—压缩冷却—燃烧作功—排气循环模式、吸气—压缩冷却—深冷—燃烧作功—排气循环模式、吸气—压缩—增质—燃烧作功—排气循环模式或吸气—压缩冷却—增质—燃烧作功—排气循环模式（所谓增质是指在系统的气流通道上或在混合式降温器内注入膨胀剂混合降温增加参与作功工质的摩尔数的方式），这将大幅度提高热机的效率和环保性。不仅如此，也可以采用吸气—压缩冷却—绝热压缩—燃烧绝热膨胀作功—排气循环模式。

本发明所公开的结构就是依据上述理论所提出的技术方案，在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，通过混合式降温器和/或排热器的设置使压缩完了时的工质（低压气源内的气体，包括低压含氧气源和低压无氧气源内的气体）状态在如图26所示的P-T图（Y轴为压力P，X轴为温度T）中向低温方向偏移（例如图26中O-D所示），从而降低压缩过程的功耗，降低低温热源温度

，提高发动机的效率和发动机的环保性。图27是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机的循环和传统内燃机的循环的示功对比图，图中a-b-c-d-a所示的曲线是传统内燃机循环的示功图，图中a-e-f-g-a所示的曲线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机在所述压气机压缩终了时的压力与传统内燃机压缩终了时的压力相同时的循环的示功图，图中a-h-i-g-a所示的曲线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机在所述压气机压缩终了时的压力大于传统内燃机压缩终了时的压力时的循环的示功图。不难看出，本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机系统与传统内燃机相比，效率具有本质性的提高。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机依据上述理论，还公开了更为高效环保的技术方案：在压缩冲程/过程完了时，将燃烧化学反应放出的热量的一定比例或全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，例如图26中A-G、A-Q、A-N所示，用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂的燃烧化学反应所放出的热量的量按A-N、A-Q、A-G依次增加；为了进一步提高效率和环保性，本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机还公开了另外一种技术方案：大幅度提高对气体的压缩力度，使被压缩气体的温度达到环保温度限值或材料温度限值，并且使燃烧化学反应放出的热量全部或近乎全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，形成燃烧前后温度不变或者没有明显变化，而压力大幅增加的状态（例如图26中H-J所示）。图27是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机的循环和传统内燃机的循环的示功对比图，图中a-b-c-d-a所示的曲线是传统内燃机循环的示功图，图中a-b-m-s-a所示的曲线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机在所述压气机压缩终了时的压力与传统内燃机压缩终了时的压力相同时但是燃烧化学反应放出的热量的全部或近乎全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂所构成的循环示功图，图中a-z-n-t-a所示的曲线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机在所述压气机压缩终了时的温度达到环保温度限值或材料温度限值并且使燃烧化学反应放出的热量的全部或近乎全部用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂所构成的循环示功图。不难看出，本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机系统中的这两个方案与传统内燃机相比，具有更高的效率和更好的环保性。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机和爆排发动机，所述压气机的气体入口设为低压含氧气体入口，所述压气机的压缩气体出口与所述爆排发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通，所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机和所述爆排发动机之间无正时关系。

一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机、爆排发动机和高压氧源，所述压气机的气体入口设为低压无氧气体入口，所述压气机的压缩气体出口与所述爆排发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通，所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机和所述爆排发动机之间无正时关系，在所述压气机的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室上和/或在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设高压氧化剂导入口，所述高压氧源与所述高压氧化剂导入口连通。

一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机和短压程充气发动机，所述压气机的气体入口设为低压含氧气体入口，所述压气机的压缩气体出口与所述短压程充气发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通，所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机和所述短压程充气发动机之间无正时关系。

一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机、短压程充气发动机和高压氧源，所述压气机的气体入口设为低压无氧气体入口，所述压气机的压缩气体出口与所述短压程充气发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通，所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机和所述短压程充气发动机之间无正时关系，在所述压气机的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室上和/或在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设高压氧化剂导入口，所述高压氧源与所述高压氧化剂导入口连通。

所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动机。当所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机，在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值使此比值大于传统活塞式内燃发动机的压缩比以实现充入所述活塞式爆排发动机的燃烧室的气体压力大于传统活塞式内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力的状态；当所述爆排发动机设为叶轮式爆排发动机，在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值使此比值大于传统叶轮式内燃发动机的压缩比以实现充入所述叶轮式爆排发动机的燃烧室的气体压力大于传统叶轮式内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力的状态。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器，所述爆排发动机经所述通断器对所述压气机输出动力。

在所述压气机和所述爆排发动机之间的气体流连通通道上设气体储罐，所述爆排发动机经第一离合器与所述压气机连接，所述爆排发动机经第二离合器与车辆连接，所述压气机经第三离合器与所述车辆连接；所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器经控制装置协调工作。其中，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器经控制装置协调工作可实现在八种工作状态间切换以满足系统不同工作模式的要求，所述八种工作状态是指三个离合器和三个机构的工作切换方式总计，例如第一种工作状态是所述第一离合器和所述第二离合器处于接合状态，所述第三离合器处于分离状态或结合状态，在此状态下所述爆排发动机对所述压气机和所述车辆输出动力；第二种工作状态是所述第一离合器处于接合状态，所述第三离合器和所述第二离合器处于分离状态，在此状态下所述爆排发动机只对所述压气机输出动力；第三种工作状态是所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，所述第三离合器处于接合状态，在此状态下所述车辆利用其动能对所述压气机输出动力；第四种工作状态是所述第一离合器和所述第三离合器处于分离状态，所述第二离合器处于接合状态，在此状态下所述爆排发动机对所述车辆输出动力，而不对所述压气机输出动力，这种状态是利用所述气体储罐内的压缩气体为所述爆排发动机提供压缩气体，这一状态可以瞬时提高所述爆排发动机的净输出功率，以满足瞬间负载增加的要求；第五种工作状态是所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器都处于分离状态，这种工作状态下所述爆排发动机不对外输出动力，余下的几种工作状态也都是上述三个离合器处于分离或接合状态的排列组合的工作模式，在此不再赘述。

所述爆排发动机的一个燃烧室可以与两个或两个以上作功机构连接。

所述燃烧室设为连续燃烧室，所述爆排发动机的作功机构设为活塞式作功机构，在所述连续燃烧室和所述活塞式作功机构之间设控制阀将所述连续燃烧室内的工质按正时关系导入所述活塞式作功机构。

所述压气机和所述爆排发动机同时或单独设为绝热式机构。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管、二氧化碳液化器和低压纯氧源，所述二氧化碳液化器设在排气道上，所述低压纯氧源与所述压气机连通，所述不凝气回流管连通所述二氧化碳液化器的不凝气出口和所述压气机的气体入口，所述压气机、所述燃烧室和所述二氧化碳液化器构成不凝气循环流动闭合通道。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源，在所述压气机上和/或在所述压气机的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室上和/或在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设膨胀剂入口，所述膨胀剂源与所述膨胀剂入口连通。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括排热器，所述排热器设在所述压气机的气体入口处，和/或所述排热器设在所述压气机上，和/或所述排热器设在所述压气机的压缩气体出口处，和/或所述排热器设在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上，以实现对将被压缩的气体、被压缩过程中的气体或被压缩后的气体进行排热降温。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括混合式降温器，所述压气机的压缩气体出口经所述混合式降温器与所述燃烧室充气口连通；所述混合式降温器与膨胀剂源连通。

在所述压气机的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室上和/或在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设燃料导入口，所述燃料导入口经燃料控制机构与燃料源连通。

在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室充气口之间的气体流上设气体储罐。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括热摩可调燃料储罐，在所述压气机上和/或在所述压气机的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室上和/或在所述压气机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设热摩可调燃料导入口，所述热摩可调燃料导入口经控制机构与所述热摩可调燃料储罐连通。所述热摩可调燃料储罐中的热摩可调燃料经所述热摩可调燃料导入口与被所述压气机压缩的气体混合。

所述压气机可以设为活塞式压气机或叶轮式压气机。

所述压气机的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或大于15MPa。

所述燃烧室的承压能力大于2.5MPa。

所述短压程充气发动机的燃烧室的承压能力大于2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或大于15MPa。

所述短压程充气发动机在压缩冲程中容积减小的绝对量和在膨胀作功冲程中容积增加绝对量的比值小于0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2或小于0.1。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器，所述短压程充气发动机经所述通断器对所述压气机输出动力。

所述叶轮式压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值大于18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的工作模式；所述活塞式压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值大于22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的工作模式。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管、二氧化碳液化器和不凝气储罐，所述二氧化碳液化器设在排气道上，所述压气机的低压无氧气体入口与不凝气储罐连通，所述不凝气回流管连通所述二氧化碳液化器的不凝气出口和所述不凝气储罐，所述压气机、所述燃烧室、所述二氧化碳液化器和所述不凝气储罐构成不凝气循环流动闭合通道。

所述膨胀剂源中的膨胀剂可设为气体液化物。

所述膨胀剂源与膨胀剂液化器的液体出口连通，所述膨胀剂液化器设在排气道上。

所述混合式降温器与所述膨胀剂源之间设低品质热源热交换器。

为了使本发明所述的低熵混燃充气爆排发动机更高效环保的工作，本发明还揭露了几种提高本发明所述的低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，具体技术方案如下：

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的气体温度不超过所述压气机的气体出口处的压缩气体的温度。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的温度达到环保温度限值或材料温度限值，通过控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的温度不超过环保温度限值和材料温度限值中的所述压气机的气体出口处的压缩气体的温度达到的限值。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的压力达到所述压气机的气体出口处承压能力的限值。

在所述压气机和所述短压程充气发动机之间的气体流连通通道上设气体储罐，所述短压程充气发动机的动力输出轴经第一离合器与所述压气机的动力输入轴连接，所述短压程充气发动机的动力输出轴经第二离合器与车辆的动力轴连接，所述压气机的动力输入轴经第三离合器与所述车辆的动力轴连接。其中，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器经控制装置协调工作可实现在八种工作状态间切换以满足系统不同工作模式的要求，所述八种工作状态是指三个离合器和三个机构的工作切换方式总计，例如第一种工作状态是所述第一离合器和所述第二离合器处于接合状态，所述第三离合器处于分离状态或结合状态，在此状态下所述短压程充气发动机对所述压气机和所述车辆输出动力；第二种工作状态是所述第一离合器处于接合状态，所述第三离合器和所述第二离合器处于分离状态，在此状态下所述短压程充气发动机只对所述压气机输出动力；第三种工作状态是所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状态，所述第三离合器处于接合状态，在此状态下所述车辆利用其动能对所述压气机输出动力；第四种工作状态是所述第一离合器和所述第三离合器处于分离状态，所述第二离合器处于接合状态，在此状态下所述短压程充气发动机对所述车辆输出动力，而不对所述压气机输出动力，这种状态是利用所述气体储罐内的压缩气体为所述短压程充气发动机提供压缩气体，这一状态可以瞬时提高所述短压程充气发动机的净输出功率，以满足瞬间负载增加的要求；第五种工作状态是所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器都处于分离状态，这种工作状态下所述短压程充气发动机不对外输出动力，余下的几种工作状态也都是上述三个离合器处于分离或接合状态的排列组合的工作模式，在此不再赘述。

所述压气机和所述短压程充气发动机同时或单独设为绝热式机构。

本发明中，在所述压气机上设有膨胀剂入口的结构中，膨胀剂设为水以外的其它膨胀剂。

本发明所谓的燃烧室可以是连续燃烧室，也可以是间歇式燃烧室。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，所谓连续燃烧室是指燃料在燃烧室内连续燃烧的燃烧室，所谓间歇式燃烧室是指燃料在燃烧室内间歇燃烧（包括按正时关系燃烧的间歇式燃烧室和不按正时关系燃烧的间歇式燃烧室）的燃烧室；在所述作功机构设为活塞作功机构的结构中，所述连续燃烧室需经控制阀按正时关系向所述活塞作功机构导入工质。

本发明中所有的阀可以是控制阀，也可以是正时控制阀。

本发明中所谓的环保温度限值是指不产生有害污染物的最高温度，如不产生氮氧化物的环保温度限值为1800K；所谓材料温度限值是指材料所能承受的最高温度。

本发明中所谓的“控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的气体温度不超过所述压气机的气体出口处的压缩气体的温度”是指通过控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入燃烧室的量和/或调整导入所述燃烧室的燃料的量，使燃料燃烧化学反应所产生的热量全部或按一定的比例用于所述膨胀剂的气化，而不是用于燃烧室内的工质的加热升温，进而可以使燃料燃烧后燃烧室内的气体温度与导入膨胀剂之前的温度相比不升高或没有明显升高。

本发明中，可以预先将所述膨胀剂和燃料充分混合后再进入燃烧室，也可以将所述膨胀剂、燃料和氧化剂（氧化剂是指低压含氧气源和高压氧源中的氧以及本发明中所谓的过氧化氢）充分混合后再进入燃烧室。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，如上所述，调整膨胀剂导入燃烧室的量和/或调整导入所述燃烧室的燃料的量，将燃烧化学反应放出的热量的全部或部分用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂，形成燃烧后的工质压力不低于由公式

（其中，

是燃烧后的工质压力，

是绝热压缩后未燃烧未导入膨胀剂的工质压力，

是燃烧后膨胀剂所形成的分压，

是燃烧后的工质温度，

是绝热压缩后未燃烧未导入膨胀剂的工质温度，为绝热压缩指数，空气的绝热压缩指数为1.4）所确定的压力值，即

值，这样就能保证燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线O-A-H上或处于曲线O-A-H左方，这样才能实现更高的效率和更好的环保性，这种方式是实际实施过程中的能够获得更高效率和更好环保性的技术方案。

所述爆排发动机的燃料设为柴油，将即将发生燃烧时的燃烧室温度设定为低于柴油的燃点，在所述爆排发动机的燃烧室内设火花塞；或所述爆排发动机的燃料设为汽油，将即将发生燃烧时的燃烧室温度设定为高于汽油的燃点，在所述爆排发动机的燃烧室内设喷油嘴。

所述压气机设为输出中压压缩气体和高压压缩气体的双出口压气机，所述双出口压气机的高压压缩气体出口经所述混合式降温器与所述爆排发动机的燃烧室充气口连通，在所述爆排发动机上设中压燃烧室充气口，所述双出口压气机的中压压缩气体出口与所述中压燃烧室充气口连通。

所述排热器设为降温热交换器，所述压气机设为输出中压压缩气体和高压压缩气体的双出口压气机，所述双出口压气机的高压压缩气体出口经所述降温热交换器与所述爆排发动机的燃烧室充气口连通，在所述爆排发动机上设中压燃烧室充气口，所述双出口压气机的中压压缩气体出口经所述降温热交换器或经所述降温热交换器及低品质热源热交换器加热后与所述中压燃烧室充气口连通。

在所述爆排发动机的燃烧室壁上设膨胀剂吸热高压通道，所述膨胀剂吸热高压通道与所述混合式降温器的所述膨胀剂入口连通，膨胀剂在所述膨胀剂吸热高压通道内吸热后在所述混合式降温器中与高温高压气体混合使高温高压气体降温。

在所述爆排发动机的排气道上设膨胀剂吸热排气热交换器，所述膨胀剂吸热排气热交换器与所述混合式降温器的所述膨胀剂入口连通，膨胀剂在所述膨胀剂吸热排气热交换器内吸热后在所述混合式降温器中与高温高压气体混合使高温高压气体降温。

所述压气机上设膨胀剂吸热压气机热交换器，所述膨胀剂吸热压气机热交换器与所述混合式降温器的所述膨胀剂入口连通，膨胀剂在所述膨胀剂吸热压气机热交换器内吸热后在所述混合式降温器中与高温高压气体混合使高温高压气体降温并增加作功工质的摩尔数。

本发明中设有所述爆排发动机的方案的原理是利用压气机将空气、低压氧气、低压含氧气体或不含氧气体压缩到大于传统内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力的状态，再将此高压气体充入爆排发动机的燃烧室并保证爆排发动机燃烧室充气完了时的压力大于传统内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力，在这种高压下不再进行压缩就进行燃烧爆炸对外作功，作功完了后的气体被排出作功机构。

本发明中设有所述短压程充气发动机的方案的原理是利用所述压气机将空气、低压氧气、低压含氧气体或不含氧气体压缩到本发明所限定的压力，再将此高压气体充入所述短压程充气发动机的燃烧室再利用所述短压程充气发动机的压缩冲程对气体进一步压缩，并保证所述短压程充气发动机压缩冲程完了时所述燃烧室的气体压力大于传统内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力，在这种高压下进行燃烧爆炸对外作功，作功完了后的气体被排出作功机构；这种方案可以实现吸气—恒温压缩（或近似恒温压缩）—绝热压缩—燃烧绝热膨胀作功—排气的循环模式，这种模式与卡诺循环的前半个循环类似。

为了进一步提高效率降低排放污染，本发明中还设置了混合式降温器和/或排热器，在设有所述爆排发动机的方案中，利用混合式降温器和/或排热器对被压缩气体在压缩过程中进行冷却或对由压气机来的高温高压气体进行冷却降温后充入所述爆排发动机的燃烧室内，在所述燃烧室内不再进行压缩就进入爆炸作功冲程（或过程）和排气冲程（或过程），这样可以实现发动机在低温高压下工作；在设有所述短压程充气发动机的方案中，利用混合式降温器和/或排热器对被压缩气体在压缩过程中进行冷却或对由压气机来的高温高压气体进行冷却降温后充入所述短压程充气发动机的燃烧室内，在燃烧室内进一步压缩后进入爆炸作功冲程（或过程）和排气冲程（或过程），这样可以实现发动机效率的提高。不仅如此，本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，在设有所述爆排发动机的结构中，压气机和爆排发动机没有任何相位关系（没有任何正时关系）；本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，在设有所述短压程充气发动机的结构中，压气机和短压程充气发动机没有任何相位关系（没有任何正时关系），这为此种动力系统提供了多种组合的选择性，是革命性的创新，可大幅度降低发动机的体积、重量、成本，提高发动机的效率和环保性。燃料的加入点可以是燃烧室内，也可以是燃烧室外的充气道内。此外，本发明中还提出了利用所述压气机将气体原工质压缩至环保温度限值和材料温度限值的方案，在这种方案中，燃料燃烧所放出的热量主要用于在燃烧室内加热气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂（即燃料燃烧化学反应放出的热量全部或近乎全部被膨胀剂吸收），从而形成压力高温度适中的燃烧室内的气体状态，达到更高的效率和更好的环保性。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，所谓的临界状态包括临界状态、超临界状态和超超临界状态以及更高温度和更高压力的状态；所谓气化液体膨胀剂是指气化处于液体状态的膨胀剂或加热升温处于临界状态的膨胀剂，这个过程可以包括加热没有达到气化温度的膨胀剂或加热没有达到临界温度的膨胀剂的过程。

本发明中，所谓的短压程充气发动机是指没有独立的吸气冲程，排气过程、吸气过程和压缩过程共用一个冲程，在排气、进气、压缩过程完了后进行燃烧爆炸冲程的发动机；所述压气机出口处的气体压力越高，所述短压程充气发动机的压缩过程占一个冲程的长度的份额可以越小，在具体发动机中，可根据工况的要求，调整所述压气机的气体出口处的气体压力和所述短压程充气发动机的压缩冲程的压缩力度。

本发明在设有所述短压程充气发动机的方案中，为了尽可能的提高发动机的效率，可以使所述压气机在恒温或近似恒温条件下对气体进行压缩，被压缩的气体导入所述短压程充气发动机后在所述短压程充气发动机内进行绝热压缩，在绝热压缩后利用燃料进行内燃加热，然后进行绝热或近似绝热膨胀作功；图30是描述这一过程中压力P和温度T关系的示意图，图30中，O-A所示线段（可以是直线也可以是曲线）为在所述压气机内的恒温或近似恒温压缩过程，A-B所示曲线是在所述短压程充气发动机内的绝热或近似绝热压缩过程，B-C所示线段（可以是直线也可以是曲线）为在所述短压程充气发动机内的恒容或近似恒容内燃燃烧加热过程，C-O所示曲线是在所述短压程充气发动机内的绝热或近似绝热膨胀作功过程。在此图中，如果C-O所示曲线与自起点O（例如大气状态点）进行绝热或近似绝热压缩所得到的O-H曲线相重合，则表示经过一个循环后温度压力均回到起始状态，这说明燃烧过程燃料所放出的热能全部或近乎全部转化为功。本发明中，可以统筹调整O-A过程、A-B过程和B-C过程，使自状态点C进行绝热或近似绝热膨胀作功后的状态点在O-H所示曲线上或在O-H所示曲线左侧，或者即使在O-H曲线右侧但尽可能靠近O-H所示曲线，这样就可以有效地提高发动机的效率。本发明中，如本段所述将压缩过程分为两段，第一段为恒温压缩，第二段为绝热压缩，其目的是在尽可能减少压缩功的前提下，又尽可能的使工质保持一定的温升，这样就实现了在压缩过程功耗较小的前提下，燃烧之前工质又具有一定温度，从而减少内燃加热过程中的不可逆损失。

在设有混合式降温器和/或排热器的结构中，可以获得更低的排气温度和更高的热效率。而且可使高压气体在进入所述爆排发动机前的温度低于燃料的燃点，所以可以在对所述爆排发动机充气前就将燃料与含氧气体充分混合，这一工作方式可以为我们提供足够长的时间进行燃料与含氧气体的混合等过程，从而可大大减少发动机的污染。不仅如此，我们还可以用一套喷油系统为多缸提供燃料混合气。由于压气机和爆排发动机之间不需要正时关系，所以压气机可以与爆排发动机共轴，也可以非共轴，可以联动，也可以非联动、经离合器或通断器联动或经变速器联动。在经变速器联动的结构中，可通过调整变速器的传动比，调整充入所述爆排发动机的气体的压力和流量，提高系统的负荷响应性。由于储罐的设置，可以在必要时使压气机停止工作而爆排发动机继续工作，这样可以满足负载对爆排发动机的瞬间高功率的要求。

本发明所谓的混燃循环（或混燃）是指燃料燃烧释放的所有热量或近乎所有热量或大于燃料燃烧释放的所有热量全部参与作功循环的循环。为了实现燃料燃烧后的所有热量（或近乎所有热量）全部参与作功循环，可以采用三种方式，一是对燃烧室进行绝热，二是利用原工质在进入燃烧室之前将燃烧室壁上的热量吸收带回燃烧室或直接参与作功，三是利用原工质将排气的余热带回燃烧室或直接参与作功。例如绝热发动机，联合循环等都属于混燃循环的形式。

本发明所谓的低熵混燃循环（或低熵混燃）是指燃料燃烧释放的所有热量或近乎所有热量或大于燃料燃烧释放的所有热量全部参与作功循环，工质的最高压力大幅度高于传统热动力系统中的工质的最高压力且近乎无过剩温度的循环。为了进一步提高所谓的低熵混燃充气爆排发动机的环保性，可用氧或在热功转换过程中不产生有害化合物的含氧气体作为低熵混燃充气爆排发动机的氧化剂。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中所谓压气机和爆排发动机之间无正时关系是指两者之间不需要按照发动机工作循环的逻辑关系确定相位。爆排发动机可以直接对压气机输出动力，也可以不直接输出动力（例如压气机可以用蓄电池等驱动）。在爆排发动机直接对压气机输出动力的结构中，也不需要考虑两者之间的相位（即不需要考虑正时关系），如果将爆排发动机与压气机同轴设置，也不需要考虑相位关系，而只需考虑两者的动平衡关系或两者连接后整体的动平衡。在某些情况下，在所述爆排发动机对所述压气机输出动力的结构中，所述爆排发动机的动力输出轴经离合器、通断器或经变速器与所述压气机的动力输入轴连接。

米勒循环的定义是吸气冲程小于作功冲程的循环。为了便于理解，在本发明中，将吸气冲程大于作功冲程的循环定义为反米勒循环。借鉴这一逻辑及其本质，而且由于本发明中所公开的方案不局限于冲程，还包括过程（如采用叶轮式压气机或叶轮式爆排发动机），在此，我们将吸气容积小于作功膨胀容积的循环定义为类米勒循环，将吸气容积大于作功膨胀容积的循环定义为反类米勒循环。在以效率为主要目的的工作状态下，可以采用类米勒循环方式进行工作；在为了满足系统瞬时输出的要求，以高功率输出为目的的工作状态下，可以采用反类米勒循环方式。类米勒循环或反类米勒循环的实现可以通过以下几种方式：第一，通过原始设计，使所述压气机的进气量和所述爆排发动机排出气量在固定的转速比下实现类米勒循环或反类米勒循环，即所述压气机的进气量小于所述爆排发动机的排出气量来实现类米勒循环，所述压气机的进气量大于所述爆排发动机的排出气量来实现反类米勒循环；第二，通过改变所述压气机和所述爆排发动机的转速来实现类米勒循环或反类米勒循环；第三，通过设置气体储罐，使所述压气机和所述爆排发动机在不变速的情况下实现类米勒循环或反类米勒循环。

本发明中，图33是气体工质的温度T和压力P的关系图，O-A-H所示曲线是通过状态参数为298K和0.1MPa的O点的气体工质绝热关系曲线；B点为气体工质的实际状态点，E-B-D所示曲线是通过B点的绝热关系曲线，A点和B点的压力相同；F-G所示曲线是通过2800K和10MPa（即目前内燃机中即将开始作功的气体工质的状态点）的工质绝热关系曲线。

本发明中，所谓的类绝热关系包括下列三种情况：1.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线上，即气体工质的状态参数点在图33中O-A-H所示曲线上；2.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线左侧，即气体工质的状态参数点在图33中O-A-H所示曲线的左侧；3.气体工质的状态参数（即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关系曲线右侧，即气体工质的状态参数点在图33中O-A-H所示曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此气体工质的压力按绝热关系计算所得温度加1000K的和、加950K的和、加900K的和、加850K的和、加800K的和、加750K的和、加700K的和、加650K的和、加600K的和、加550K的和、加500K的和、加450K的和、加400K的和、加350K的和、加300K的和、加250K的和、加200K的和、加190K的和、加180K的和、加170K的和、加160K的和、加150K的和、加140K的和、加130K的和、加120K的和、加110K的和、加100K的和、加90K的和、加80K的和、加70K的和、加60K的和、加50K的和、加40K的和、加30K的和/或不高于加20K的和，即如图33所示，所述气体工质的实际状态点为B点，A点是压力与B点相同的绝热关系曲线上的点，A点和B点之间的温差应小于1000K、900K、850K、800K、750K、700K、650K、600K、550K、500K、450K、400K、350K、300K、250K、200K、190K、180K、170K、160K、150K、140K、130K、120K、110K、100K、90K、80K、70K、60K、50K、40K、30K或小于20K。

本发明中，所谓类绝热关系可以是上述三种情况中的任何一种，也就是指：即将开始作功的气体工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）点在如图33所示的通过B点的绝热过程曲线E-B-D的左侧区域内。

本发明中，所谓的即将开始作功的气体工质是指燃烧室内燃烧完了时的气体工质，在导入膨胀剂的结构中是指燃烧反应和膨胀剂导入过程均完成时的气体工质。

本发明中，将即将开始作功的气体工质的状态参数（即气体工质的温度和压力）符合类绝热关系的发动机系统（即热动力系统）定义为低熵发动机。

本发明中，在设有所述膨胀剂源的结构中，调整充入所述燃烧室内的气体工质的状态（即温度、压力和质量），调整向所述燃烧室导入燃料的量以及向系统内导入膨胀剂的量使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明中，在设有所述排热器的结构中，调整所述排热器的排热强度，调整充入所述燃烧室内的气体工质的状态（即温度、压力和质量），调整向所述燃烧室导入燃料的量使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明中，在设有所述混合式降温器的结构中，调整所述混合式降温器的降温强度，调整充入所述燃烧室内的气体工质的状态（即温度、压力和质量），调整向所述燃烧室导入燃料的量使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，所谓的压气机和爆排发动机两者之间不仅不需要正时关系，而且两者也可以是不同类型的机构，两者可以共轴，也可以不共轴，这就完全改变了传统活塞式发动机吸-压-爆-排的循环模式，以及将这一循环简单分开的循环方式，而是将发动机分割成两个过程，即工质制备过程和工质作功过程。特别是，压气机和爆排发动机之间无正时关系，将给发动机的设计、制造和使用提供新的平台，例如，可以用转子式压气机、螺杆式压气机、叶轮式压气机压气，在燃烧室燃烧后为气缸活塞式作功机构提供工质，这样就可以发挥螺杆、转子、叶轮式机构的压气的优越性和气缸活塞式作功机构的耐温、耐高压的优势。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，通过调整充气阀（所述的充气阀可以是向燃烧室充气的阀，也可以是燃烧室向作功机构供气的阀）的关闭时间，可以获得不同的扭矩输出，特别是需要大扭矩输出时，可以在满足良好燃烧的状况下得到相应的扭矩输出，如车辆爬坡等；在所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机的结构中，通过调整充气阀，可以实现后上止点燃烧或深度后上止点燃烧，进而获得大的扭矩输出，提高所述爆排发动机的效率和环保性（所谓后上止点燃烧是指活塞经过上止点一定角度后才进行燃烧的燃烧方式，所谓深度后上止点燃烧是指活塞经过上止点的角度接近于45度的后上止点燃烧）。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，一台压气机可以对多缸或多个爆排发动机提供高压气体，也可以由多个压气机向单缸或一个爆排发动机提供高压气体。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，由于在压气机与爆排发动机之间设置了混合式降温器和/或排热器，所以在进入爆排发动机内的压缩空气的温度和压力之间的关系已经打破了传统发动机压缩冲程中所形成的温度和压力之间的关系，即经压气机压缩并经混合式降温器和/或排热器降温后的压缩气体的温度是可控的，既可以低于燃料的燃点也可以高于燃料的燃点。这样就可以使发动机在高压和相对较低的燃烧温度下工作，这不仅可以减少发动机的热负荷，还可以大大提高发动机的效率，同时也可以使发动机的排气温度大幅度降低，实现排气的自身液化或为后续液化过程提供温度较低的排气更有利于后续液化过程的实现。在本发明中还可以由压气机的某一级提供压力相对较低的气源，此气源经过吸热过程或不经过吸热过程在燃烧室压力低于此气源压力时导入发动机的燃烧室或导入多级轮机的压力低于此气源压力的级中，从而增加发动机或轮机的作功能力。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，膨胀剂的设置可以在更大范围内调整燃烧室内的温度和压力的关系，摆脱传统内燃机压力和温度之间的固化关系，从而实现高效、环保和高升功率。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中充入系统气流通道或混合式降温器内的膨胀剂可以是液体、高压低温气体、处于临界状态（包括临界状态、超临界状态、超超临界状态和更高温度更高压力的状态）的流体（如气体液化物等）。充入的膨胀剂可以起降温的作用，也可以不起降温的作用，即充入的膨胀剂的温度可以与气流的温度相同，也可以不相同；充入膨胀剂的主要作用是增加工质的摩尔数，进而在相同燃油量下得到较低的燃烧温升，减少或避免氮氧化物的生成，提高系统的效率和环保性。可以调节充入膨胀剂的量和燃料的量实现对爆排发动机温度、压力和燃烧速度的控制。本发明中爆排发动机可以设为绝热式爆排发动机，以提高系统的效率，也可以在爆排发动机上设蓄热区，所述蓄热区在工质温度高时吸热，在工质膨胀降温后向工质提供热量，而整个爆排发动机对外绝热。本发明中向混合式降温器中充入的膨胀剂的方案可以使膨胀剂与压缩气体有足够的时间进行混合，并且易于防腐、防冻等，从本质上优于向气缸内喷入液体膨胀剂或气态膨胀剂的方案。

本发明中所谓的绝热式机构是指具有绝热功能的机构。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，可以用膨胀剂在压缩进程中对来自于低压气源（包括低压含氧气源和低压无氧气源）的气体进行顺流冷却（所谓顺流冷却是相对于对流冷却而言），在顺流冷却过程中吸收压缩进程中的被压缩气体的热量后升温或升温汽化的膨胀剂进入所述混合式降温器与被压缩的气体混合后一同进入燃烧室。所谓压缩进程是指压缩机由低压向高压对气体进行压缩的过程，此过程包括压缩机本身、多级压缩过程中的级间等可以设置以冷却被压缩气体为目的的热交换器的并以被压缩气体压力高低为先后顺序的部位。

由科拉伯龙方程

可知：从对作功能力贡献的角度来说，工质的摩尔数

和工质的开尔文温度

是等价的。但是因为开尔文温度

是以273.15为基数的，如果要获得成倍的功，成倍增加开尔文温度

是比较困难的。而成倍增加摩尔数

，就相对比较容易，而且可以获得更大的作功能力，现说明如下：

假设燃料燃烧前原工质的温度为

，工质摩尔数为

，燃料燃烧释放的热量为

，则燃料燃烧后的工质的温度为

（其中，

和分别为燃料燃烧后工质的摩尔比热容和摩尔数，此处假设燃烧化学反应没有引起工质摩尔数的变化），故燃料燃烧后工质的作功能力为

；如果将摩尔数为

的膨胀剂在燃烧前、燃烧中或燃烧后导入燃烧室，则燃料燃烧后的工质的温度约

（其中，

是气体膨胀剂的摩尔比热容，

是膨胀剂由进入燃烧室之前的状态始至达到温度为

的气体状态过程中每摩尔所需要的热量），为此导入膨胀剂并在燃料燃烧后所形成的工质的作功能力为

。所以，导入膨胀剂前后，工质的作功能力的差值为

，为简化计算，设

，

，则经整理后，可得

，显然，只要我们选择合适的膨胀剂，使

为正值，就可以获得更大的作功能力。不仅如此，由于在这个过程中，可以使工质的温度和压力更加匹配，减少过剩温度的产生，从而提高热动力系统的效率。

传统以柴油为燃料的发动机，几乎都是压燃方式，这就要求在极短的时间内对燃烧室进行燃料高压喷射，这不仅使燃料喷射系统造价昂贵，而且由于时间过短，燃料和氧化剂（如空气）很难进行充分混合，为此会恶化发动机的排放，为了避免这些问题，在本发明所公开的方案中，可以将柴油在进入燃烧室之前就和温度低于柴油燃点的、将要进入燃烧室的高压低温气体混合，进入燃烧室内的油气混合物已经充分混合，由于燃烧室的油气混合物温度低于柴油的燃点，故在这种以柴油为燃料的方案中，需要在燃烧室内设置火花塞，以点燃油气混合物，使柴油发动机的效率和排放更好。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机在以柴油为燃料时，也可以将即将燃烧的燃烧室温度设为高于柴油的燃点，柴油直接喷入燃烧室，柴油在燃烧室内发生燃烧，但是由于对燃烧室是高压充气，故存在强烈的流动，可使燃料与气体高效充分混合，降低排放污染。

传统以汽油为燃料的发动机，几乎都是点燃方式，压比不能高，因高压比容易引起爆燃，而本发明所公开的技术方案由于压比高而温度可控，当温度达到汽油的燃点时，就可使汽油机像传统柴油机一样可以省去点火系统，在燃烧室内直喷汽油压燃作功，然而由于燃烧室内的氧的浓度可以通过调整膨胀剂的量加以调整所以可以在高压且温度高于汽油燃点时直喷汽油而不爆振，使汽油发动机的动力和排放都更好。因而在本发明以汽油为燃料的技术方案中，可以在燃烧室内只设喷油嘴，不设火花塞。

本发明所述稳定工况是指所述压气机和所述爆排发动机均处于工作状态而且所述压气机气体入口的质量流量与所述爆排发动机的所述燃烧室充气口的进气质量流量相等的工作状况，在这种工作状况下不计算所述低压气体源中的气体在所述压气机和所述爆排发动机之间的部分组分的相变引起质量流量的差异，也不计算由于在所述压气机和所述爆排发动机之间加入燃料所引起的质量流量的变化。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机由于压气机和爆排发动机是可以分别独立工作的，所以在某些情况下所述压气机可以单独工作（如启动时或需要向所述气体储罐内充入压缩气体时），在某些情况下所述爆排发动机也可以单独工作（如在设有气体储罐的结构中，在需要瞬间输出大功率时），所谓的稳定工况不包括这些状况，这些状况也不影响稳定工况参数的设定。

众所周知，压气机是没有压缩比的概念的，压气机所能产生气体压力的大小也与压气机的上止点容积和下止点容积无直接关系，在设计和制造压气机的过程中，要尽量减少上止点容积，上止点容积和下止点容积之比称为余隙率，它并不影响输出气体压力的大小，但是影响压气机的效率。压气机所能产生压力的大小是由压气机的吸气量和压气机下游输出气体的高压气体体积流量之比所决定的。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，爆排发动机燃烧室充气完了时的压力是由压气机进气量和充入爆排发动机高压气体体积流量（所谓高压气体体积流量是指向爆排发动机充入高压气体的高压状态下的体积流量）的比值所决定的（在以间歇方式向燃烧室导入气体工质的结构中，所谓爆排发动机高压气体体积流量是由每次充气所能充入的高压气体的高压状态下的体积和单位时间内充气的次数所决定的）。为此，为了保证充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力，需要对所述压气机的进气量、所述爆排发动机单次充入高压气体高压下的体积和爆排发动机的转速进行控制，或对所述压气机的进气量和所述燃烧室充气口的流量进行控制。

本发明所谓的“在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述爆排发动机的所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值”是衡量本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机工作状态的重要参数，相当于传统发动机中的压缩比。在本发明中，将此比值设定为大于传统发动机的压缩比的目的是为了使在所述爆排发动机燃烧室内形成高于传统发动机的工质压力的气体工质。为了满足所述爆排发动机燃烧室内将要燃烧时的气体压力大于传统内燃发动机压缩冲程完了时的气体压力，所述压气机的压缩气体出口的压力必须达到更高的水平以克服向爆排发动机燃烧室充气时的气体加速损失、流动损失和管道阻力，也就是说，在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中压气机的进气量和压缩能力要适当加大以满足需要。

本发明所谓充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力是指如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机的燃料设为柴油则充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统柴油机压缩冲程完了时的燃烧室内的压力；如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机的燃料设为汽油则充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统汽油机压缩冲程完了时的燃烧室内的压力；如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中的压气机或爆排发动机或两者同时设为轮机则充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统轮机压缩冲程完了时的燃烧室内的压力；如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机设为转子发动机则充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于传统转子发动机压缩冲程完了时的燃烧室内的压力；依此类推。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力低于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力时也能工作，但工作效率会受到相应的影响。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，在所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机的结构中，充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa。为了达到这一压力，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述爆排发动机的所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值，以实现在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下充入所述爆排发动机的燃烧室的气体压力达到设定值；调整的方式包括调整压气机的排量和转速以及所述爆排发动机的排量和转速（所述爆排发动机的排量是指每旋转一周所充入气体在充入压力下的体积流量）。在所述压气机设为活塞式压气机的结构中，所述压气机的压缩气体出口处的气体压力大于等于3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，在所述爆排发动机设为叶轮式爆排发动机的结构中，充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa。为了达到这一压力，调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述爆排发动机的所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值，以实现在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下充入所述爆排发动机的燃烧室的气体压力达到设定值；调整的方式包括调整压气机的排量和转速以及所述爆排发动机的排量和转速（所述爆排发动机的排量是指每旋转一周所充入气体在充入压力下的体积流量）。在所述压气机设为叶轮式压气机的结构中，所述压气机的压缩气体出口处的气体压力大于2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，在设有所述叶轮式压气机的结构中，所述叶轮式压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值大于18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68或70以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的工作模式；在设有所述活塞式压气机的结构中，所述活塞式压气机的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量的比值大于22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68或70以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的工作模式。

本发明所谓的爆排发动机是指由燃烧室和膨胀作功机构（即作功机构）构成的，只进行燃烧爆炸作功过程（含燃烧爆炸作功冲程）和排气过程，不包含吸气过程和压缩过程的热动力系统（即将热转换成功的系统），这种热动力系统中原工质是以充入的方式而不是吸入的方式进入燃烧室的；燃烧室与膨胀作功机构（即作功机构）可以直接连通，也可以将燃烧室设置在膨胀作功机构内（如将燃烧室设置在气缸活塞机构的气缸内的结构），还可以将燃烧室经控制阀与膨胀作功机构连通；在将燃烧室经控制阀与膨胀作功机构连通的结构中，为了充分高效燃烧，可以使燃烧室处于连续燃烧状态，也可以使燃烧室处于间歇燃烧状态；一个燃烧室可以对应一个膨胀作功机构，一个燃烧室也可以对应两个或两个以上的膨胀作功机构；作功机构可以是活塞式膨胀作功机构（含转子式膨胀作功机构），还可以是透平式膨胀作功机构（即叶轮式作功机构），所谓的膨胀作功机构是指利用燃烧室的工质膨胀对外输出动力的机构；为使这种发动机正常工作需要在进气中加入燃料或在燃烧室中喷射燃料，根据燃料不同，可以采用点燃或压燃形式。

本发明中，所述短压程充气发动机经所述通断器对所述压气机输出动力，或所述短压程充气发动机对所述压气机输出动力。

本发明所谓的低压含氧气源是指可以提供压力较低含有氧气的或者含有其他氧化剂的气体源，例如大气、低压氧气、低压含氧气体等；所谓低压无氧气源是指可以提供不含氧气或不含其他氧化剂的气体源，如低压二氧化碳储罐、热动力系统的尾气和不凝气体源等；所谓高温高压气体是指被压气机增温增压的气体；所谓压气机是指一切能够对气体进行压缩的机构，如气缸活塞式、叶轮式、螺杆式、齿轮式、转子式压气机等；所谓的非活塞式压气机是指除活塞式压气机之外的压气机，包括叶轮式压气机、螺杆式压气机等；所谓非活塞式爆排发动机是指除活塞式爆排发动机之外的爆排发动机，包括叶轮式爆排发动机、螺杆式爆排发动机等；所谓降温器是指对气体进行降温的装置；所谓混合式降温器是指向系统内工质混入某种物质使系统内工质降温的装置；所谓排热器是指能够将热量排出系统的装置，例如散热器、热交换器等；所谓在所述压气机和所述爆排发动机之间的气体流上设气体储罐是指在连接所述压气机和所述爆排发动机的通道上设气体储罐，所谓的气体储罐是用来储藏部分来自压气机的被压缩的气体的装置。

本发明中，所述膨胀剂是指不参与燃烧化学反应起升温或降温以及调整作功工质摩尔数的作用并参与膨胀作功的工质，如水、二氧化碳、氦气、液氮、液体二氧化碳等。

本发明中，所述膨胀剂是指不参与燃烧化学反应起升温或降温以及调整作功工质摩尔数的作用并参与膨胀作功的水以外的工质，如二氧化碳、氦气、液氮、液体二氧化碳等。

本发明中，所谓的低品质热源是指本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机产生的余热，如爆排发动机的燃烧室壁所产生的余热、爆排发动机的排气中的余热和压气机所产生的余热等以及环境所能提供的热量；所谓的低品质热源热交换器是指以吸收所述低品质热源中的热量将膨胀剂加热升温的热交换器，也就是设在所述爆排发动机燃烧室壁上的燃烧室热交换器（如膨胀剂吸热高压通道等）、设在所述爆排发动机的排气道上的排气热交换器（如膨胀剂吸热排气热交换器等）和设在压气机上的压气机热交换器（如膨胀剂吸热压气机热交换器等）等；所谓高压氧源是指可以直接为所述燃烧室提供氧化剂的系统，如高压气态氧、液氧经加压气化产生的高压气态氧、高压过氧化氢等；所谓热摩可调燃料是指燃料和膨胀剂的混合物，通过调节燃料在混合物中所占的比例来调整所述热摩可调燃料的热值和摩尔数，它可以是醇类的水溶液（如乙醇水溶液、甲醇水溶液等），也可以是醇类、碳氢化合物和水的混合溶液（如乙醇、水和柴油的混合溶液，乙醇、水和汽油的混合溶液等），它还可以是几种不同的醇类、碳氢化合物和膨胀剂的混合物，如乙醇、甲醇、柴油、汽油和水或和液态二氧化碳的混合物；不仅如此，热摩可调燃料中的燃料可以由多种燃料构成，膨胀剂也可以由多种膨胀剂构成。所述热摩可调燃料的作用是为了减少系统储罐的数量，并可使以水为膨胀剂的系统防冻、防腐，而且使结构简单，减少系统的体积和造价；所谓“车辆的动力轴”既是动力输入轴，也是动力输出轴；所谓原工质是指没有通过内燃燃烧加热的工质，即进入燃烧室的氧化剂、还原剂和膨胀剂，以及其各种相变物，所谓相变物是指处于不同状态的原工质，即气态、液态或固态；所谓气体液化物是指被液化的气体，如液氮、液氦、液体二氧化碳或液化空气等。

本发明所谓的“排热器设在气体的流通通道上”是指在气体流通的通道上全部或部分设置排热器，所述排热器可以设在管道上，可以设在压气机上，还可以设在多级压缩过程中的一切可以对被压缩气体进行冷却的部位。

本发明中所谓的不凝气是指在所述二氧化碳液化器中不冷凝的气体和在所述二氧化碳液化器中没有被冷凝的气体二氧化碳，所谓不凝气包括氦气等在燃烧过程中不与氧发生反应的不发生冷凝的气体；所谓二氧化碳液化器是指可以将二氧化碳液化的装置，在所述二氧化碳液化器上或在所述二氧化碳液化器和所述爆排发动机之间可以设冷凝水出口；所谓膨胀剂液化器是指一切能够将所述膨胀剂液化的装置。所述二氧化碳液化器和所述膨胀剂液化器的冷源可以是低温膨胀剂，如液氮；也可以是低温液氧等。

本发明中的高压氧源可以是过氧化氢储罐（即双氧水储罐），也可以是一切高压含氧气体源，如高压空气源等。

本发明中所谓的导入口是指可以导入工质的通道，包括喷射装置的喷嘴等一切可以将流体导入的通道。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，可根据公知技术和原理在适当的地方设置控制阀、泵、传感器、控制单元、燃料喷射器、火花塞、进排气控制阀（门）等；所谓连通是指直接连通、经过若干过程（包括与其他物质混合等）的间接连通或经泵、控制阀等受控连通。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，根据公知技术，在所述爆排发动机设为叶轮式爆排发动机的结构中，所述燃烧室设为连续燃烧室。

本发明所谓的通断器是指具有接通和断开动力传递功能的装置，所述通断器可以是通过滑动齿轮进行齿轮啮合的机械连接或分离装置，也可以是弹簧式、液压式或电磁式等离合器。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中对发动机转速和输出功率的控制可以通过控制燃油量进行控制，也可以通过控制进入爆排发动机的燃气混合物的量来控制。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，当所述低压气源（包括低压含氧气源和低压无氧气源）中的气体不含有氮气时，即便是在不设有混合式降温器或排热器的机构中，也可以大幅度提高压气机的压缩力度，使充入燃烧室的气体的压力和温度同时大幅度提高，为了避免爆震，可以采用柴油或其他不易产生爆震的燃料，也可以通过导入膨胀剂的方式控制爆震。在这种结构中，可以在系统设置高压氧源，此高压氧源与所述燃烧室连通或与所述充气口连通。

根据本发明所公开的技术方案可以制造出排气温度接近于环境温度、低于环境温度或大幅度低于环境温度的爆排发动机。在所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机的结构中，为了进一步提高效率，可将所述爆排发动机的燃烧室和/或作功机构设置为绝热或自绝热。如果排气温度低到一定程度，就可以实现活塞式爆排发动机的自绝热。所谓自绝热是指燃烧后的高温工质的热量在燃烧爆炸作功开始时会传给气缸壁、活塞顶及气缸盖，而在作功的过程中，由于工质的温度会迅速降低，会将作功开始时已传给气缸壁、活塞顶及气缸盖的热量重新吸收回工质内，减少热量的损失，实现相当于“绝热”的功能，在自绝热的系统中，与工质接触的所有承压壁（气缸壁、活塞顶及气缸盖）的外部可以进行绝热对外并不发生热量传递，也可以根据承压壁的温度要求对外发生少量热量传递以降低承压壁的温度；在自绝热系统中，在所述与工质接触的承压壁内或外侧可以设液体通道或液体腔，在此液体通道或液体腔内充入液体以保证所述与工质接触的承压壁的受热均匀性并利用液体的蓄热性优化缸内气体温度的变化，在液体通道或液体腔的外侧可以设绝热层，以减少对环境的传热。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，可使用碳氢化合物或碳氢氧化合物作燃料，例如酒精，使用酒精水溶液来代替原来的燃料和膨胀剂，不但可以防冻，还可以只用一个酒精水溶液储罐来代替原来的燃料储罐和膨胀剂储罐，并且通过调整酒精水溶液的浓度来满足燃料和膨胀剂所需要的比例。本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中，可以用过氧化氢水溶液代替氧化剂和膨胀剂，通过调整过氧化氢水溶液的浓度实现调整氧化剂和膨胀剂的比例，而且可以用一个过氧化氢水溶液储罐代替氧化剂储罐（即高压氧源）和膨胀剂储罐（即膨胀剂源）。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机，能够实现燃料的无差别化，由于充入所述爆排发动机燃烧室的气体处于高压低温的状态，如果使充入所述爆排发动机内的气体的温度低于燃料的燃点，无论任何燃料喷入燃烧室或在燃烧室外与在燃烧室内的高压低温气体混合后，都可采用点燃的形式，打破了传统发动机对燃料的选择性，降低了燃料的生产成本，可以实现柴油点燃式燃烧方式，而且即便是高压，由于温度低，也不至于引起汽油的爆震；不仅如此，即便在高温的情况下，可以通过膨胀剂调整燃烧速度，防止爆震。通过这种形式，可以实现消除汽油、柴油、煤油的分类生产过程，而只生产流动性能够满足要求的可燃碳氢化合物。

本发明的有益效果如下:

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机实现了高效、低排放的目的，具有负荷响应好的特点，大大提高了发动机的环保性和节能性。 

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2、3和图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3的结构示意图；

图6为本发明实施例4的结构示意图；

图7为本发明实施例5的结构示意图；

图8为本发明实施例6的结构示意图；

图9为本发明实施例7的结构示意图；

图10为本发明实施例8的结构示意图；

图11和图12为本发明实施例9的结构示意图；

图13为本发明实施例10的结构示意图；

图14为本发明实施例11的结构示意图；

图15为本发明实施例12的结构示意图；

图16为本发明实施例13的结构示意图；

图17为本发明实施例14的结构示意图；

图18为本发明实施例15的结构示意图；

图19为本发明实施例16的结构示意图；

图20为本发明实施例17的结构示意图；

图21为本发明实施例18的结构示意图；

图22为本发明实施例19的结构示意图；

图23为本发明实施例20的结构示意图；

图24为本发明实施例21的结构示意图；

图25为本发明实施例22的结构示意图；

图26为本发明所公开的循环与传统内燃机的循环在压力和温度坐标系下的比较说明图；

图27为本发明所公开的循环和传统内燃机的示功对比示意图；

图28为传统外燃循环受热流体说明图；

图29为传统内燃循环受热流体说明图； 

图30为本发明短压程充气发动机方案的压力P和温度T关系的示意图；

图31为本发明实施例23的结构示意图；

图32为本发明实施例24的结构示意图；

图33为气体工质的温度T和压力P的关系图，

图中：

1低压含氧气源、2压气机、3爆排发动机、4混合式降温器、9车辆、31短压程充气发动机、300燃烧室、23气体储罐、32通断器、30连续燃烧室、35活塞式作功机构、38控制阀、68控制机构、66热摩可调燃料储罐、67热摩可调燃料导入口、301燃烧室充气口、302排气道、201叶轮式压气机、202活塞式压气机、116高压氧源、101低压无氧气源、110高压氧化剂导入口、115氧控制阀、333膨胀剂源、401散热器、402降温热交换器、405燃料导入口、408燃料控制机构、123不凝气回流管、335二氧化碳液化器、111低压纯氧源、119不凝气储罐、3302膨胀剂吸热排气热交换器、3303火花塞、3304喷油嘴、4031膨胀剂入口、8000动力轴、4444排热器、222333第一离合器、222444第二离合器、3331膨胀剂控制机构、333444第三离合器、3333膨胀剂液化器。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机2和爆排发动机3，所述压气机2的气体入口设为低压含氧气体入口，所述低压含氧气体入口与低压含氧气源1连通，所述压气机2的压缩气体出口与所述爆排发动机3的燃烧室300的燃烧室充气口301连通，在所述燃烧室300上设排气道302，所述压气机2和所述爆排发动机3之间无正时关系，所述爆排发动机3对所述压气机2输出动力，所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力为10MPa，其中，所述爆排发动机3可设为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动机。

具体实施时，为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为15MPa，并且温度为1200K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系；和/或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下，调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的压力达到其承压能力限值10MPa。

除该实施例外，还可以将所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力设为2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa，通过调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值大于18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现压缩气体出口处的气体压力分别达到上述承压能力限值。

实施例2

如图2、图3和图4所示的低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机2、爆排发动机3和高压氧源116，所述压气机2的气体入口设为低压无氧气体入口，所述低压无氧气体入口与低压无氧气源101连通，所述压气机2的压缩气体出口与所述爆排发动机3的燃烧室300的燃烧室充气口301连通，在所述燃烧室300上设排气道302，所述压气机2和所述爆排发动机3之间无正时关系，所述爆排发动机3对所述压气机2输出动力，在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上设高压氧化剂导入口110，所述高压氧源116经氧控制阀115与所述高压氧化剂导入口110连通，所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力为15MPa，其中，所述爆排发动机3可设为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动机。其中，图2中的所述高压氧化剂导入口110设在所述压气机2的压缩气体出口处，图3中的所述高压氧化剂导入口110设在所述燃烧室300上，图4中的所述高压氧化剂导入口110设在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上。

具体实施时，为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为20MPa，并且温度为1500K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，和/或调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的压力达到其承压能力限值。

除该实施例外，还可以将所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力设为2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa，通过调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值大于18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现压缩气体出口处的气体压力分别达到上述承压能力限值。

实施例3

如图5所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源333，在所述燃烧室300上设膨胀剂入口4031，所述膨胀剂源333经膨胀剂控制机构3331与所述膨胀剂入口4031连通。加入膨胀剂的目的是可以控制（比如降低）进入所述燃烧室内的燃料燃烧之前工质的温度，同时也增加了燃料燃烧完毕后作功工质的摩尔数和工质压力，提高了系统的热效率。

具体实施时，所述膨胀剂入口4031还可以设在所述压气机2上和/或所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上；所述爆排发动机3可以设为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动机；为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为25MPa，并且温度为1700K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，和/或控制所述膨胀剂控制机构3331调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室300的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的气体温度不超过所述压气机2的气体出口处的压缩气体的温度。

实施例4

如图6所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例2的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源333，在所述燃烧室300上设膨胀剂入口4031，所述膨胀剂源333经膨胀剂控制机构3331与所述膨胀剂入口4031连通。

具体实施时，所述膨胀剂入口4031还可以设在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上；为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为25MPa，并且温度为1700K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，和/或调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机2的气体出口处的压缩气体的温度达到材料温度限值，通过控制所述膨胀剂控制机构3331调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室300的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的温度不超过所述压气机2的气体出口处的压缩气体的温度达到的限值。

实施例5

如图7所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括排热器4444，所述排热器4444设在所述压气机2上。设置所述排热器4444的目的是为了减少气体压缩过程中所消耗的功，同时也能增加气体的密度，增加进入燃烧室内的含氧量，提高发动机的功率。

具体实施时，所述排热器4444还可以设在所述压气机2的气体入口处，和/或所述排热器4444设在所述压气机2上，和/或所述排热器4444设在所述压气机2的压缩气体出口处，和/或所述排热器4444设在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上。

实施例6

如图8所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括散热器401(即排热器)，所述压气机2设为活塞式压气机202，且所述活塞式压气机202的压缩气体出口处的承压能力为30MPa，大于传统活塞式发动机压缩冲程完了时被压缩气体的压力(6-15MPa)，所述活塞式压气机202的压缩气体出口经所述散热器401与所述燃烧室充气口301连通，所述爆排发动机3的燃料设为汽油，在所述爆排发动机3的燃烧室内设所述喷油嘴和火花塞。

除该实施例外，还可以将所述活塞式压气机202的压缩气体出口处的承压能力设为2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa，通过调整所述活塞式压气机202的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值大于22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现压缩气体出口处的气体压力分别达到上述承压能力限值。

本实施例的散热器与实施例5中的排热器的目的和功能是一样的。

实施例7

如图9所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：所述散热器401设为降温热交换器402。

实施例8

如图10所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：所述散热器401用混合式降温器4替代，所述混合式降温器4上设膨胀剂入口4031，膨胀剂源333经膨胀剂控制机构3331与所述膨胀剂入口4031连通并经所述混合式降温器4与所述燃烧室充气口301连通，即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。由于经压气机压缩后的压缩空气压力大、温度高，再加入温度较低的膨胀剂后，所述压缩气体的温度会降低，压力会增大，减少了过剩温度，但系统并没有对外排热，提高了系统的热效率，所以本实施例的混合式降温器与实施例5中的排热器有本质的区别。

实施例9

如图11和图12所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例8的区别在于：所述膨胀剂源333经低品质热源热交换器与所述膨胀剂入口4031连通并经所述混合式降温器4再与所述燃烧室充气口301连通。

其中，图11中在所述爆排发动机3的燃烧室壁上设膨胀剂吸热高压通道331，所述低品质热源热交换器设为所述膨胀剂吸热高压通道331，膨胀剂在所述膨胀剂吸热高压通道331内吸热后在所述混合式降温器4中与高温高压气体混合使高温高压气体降温。所述爆排发动机3的燃料设为柴油，将即将发生燃烧时的燃烧室内的气体温度设定为低于柴油的燃点，在所述爆排发动机3的燃烧室内设火花塞3303。

具体实施时，也可不设火花塞，设定燃烧室内气体的温度高于柴油的燃点，采用传统柴油发动机的压燃方式。

图12中在所述爆排发动机3的所述排气道302上设膨胀剂吸热排气热交换器3302，所述低品质热源热交换器设为所述膨胀剂吸热排气热交换器3302，膨胀剂在所述膨胀剂吸热排气热交换器3302内吸热后在所述混合式降温器4中与高温高压气体混合使高温高压气体降温。所述爆排发动机3的燃料设为汽油，将即将发生燃烧时的燃烧室内气体的温度设定为高于汽油的燃点，在所述爆排发动机3的燃烧室内设喷油嘴3304，使所述喷油嘴3304在燃烧室内直接喷射汽油燃烧膨胀作功，和传统柴油发动机一样实现压燃方式，省去传统汽油发动机的点火系统。

实施例10

如图13所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上设燃料导入口405，所述燃料导入口405经燃料控制机构408与燃料源连通。

具体实施时，还可以在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上设燃料导入口405。由于燃料的提前导入，使燃料和压缩气体（氧化剂）有足够的时间混合，从而容易达到混合均匀、燃烧充分、动力性和排放性好的目的。

实施例11

如图14所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例9的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器32，在所述压气机2和所述爆排发动机3之间的气体流上设气体储罐23，所述爆排发动机3经所述通断器32对所述压气机2输出动力，所述膨胀剂源333经设在所述压气机2上的低品质热源热交换器与所述膨胀剂入口4031连通并经所述混合式降温器4再与所述燃烧室充气口301连通。

设置所述通断器32的目的是为了在瞬间要求增加所述爆排发动机3的输出功率时，可以通过通断器32切断爆排发动机3对所述压气机2的动力输出，利用气体储罐23内的压缩气体给爆排发动机3提供氧化剂，增加了爆排发动机的净功率输出。

实施例12

如图15所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：所述散热器401用混合式降温器4替代，所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管123和二氧化碳液化器335，所述二氧化碳液化器335设在所述爆排发动机3的排气道302上，所述低压含氧气源1设为低压纯氧源111，所述低压纯氧源111与所述压气机2的低压含氧气体入口连通，所述不凝气回流管123连通所述二氧化碳液化器335的不凝气出口和所述压气机2的气体入口，所述压气机2、所述混合式降温器4、所述燃烧室300和所述二氧化碳液化器335构成不凝气循环流动闭合通道，在所述压气机2、混合式降温器4、所述爆排发动机3的燃烧室300和所述二氧化碳液化器335所构成的循环闭合通道内充入不凝气，所述不凝气在所述压气机2、混合式降温器4、所述爆排发动机3的燃烧室300和所述二氧化碳液化器335之间循环，所述爆排发动机3和所述二氧化碳液化器335之间的连通通道上设冷凝水出口19，所述冷凝水出口19经管路与冷凝水储罐20连通，这样可避免燃料燃烧所生成的水蒸气在所述二氧化碳液化器335中被冷冻成冰，造成管路的堵塞以及影响回收液态二氧化碳的纯度。回收的二氧化碳可用于农业种植、工业、食品业、医疗及文化娱乐业等。

选择性地，在具体实施过程中，为了结构紧凑，可不设混合式降温器4。

实施例13

如图16所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例2的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管123和二氧化碳液化器335，所述二氧化碳液化器335设在所述爆排发动机3的排气道302上，所述低压无氧气源101设为不凝气储罐119，所述不凝气储罐119与所述压气机2的低压无氧气体入口连通，所述不凝气回流管123连通所述二氧化碳液化器335的不凝气出口和所述不凝气储罐119，所述压气机2、所述爆排发动机3的燃烧室300、所述二氧化碳液化气335和所述不凝气储罐119构成不凝气循环流动闭合通道，在所述压气机2、所述爆排发动机3的燃烧室300、所述二氧化碳液化器335和所述不凝气储罐119所构成的循环闭合通道内充入不凝气，所述不凝气在所述压气机2、所述爆排发动机3的燃烧室300、所述二氧化碳液化器335和所述不凝气储罐119之间循环。

实施例14

如图17所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：在所述压气机2和所述爆排发动机3之间的气体流连通通道上设气体储罐23，所述爆排发动机3的动力输出轴经第一离合器222333与所述压气机2的动力输入轴连接，所述爆排发动机3的动力输出轴经第二离合器222444与车辆9的动力轴8000连接，所述压气机2的动力输入轴经第三离合器333444与所述车辆9的动力轴8000连接；所述第一离合器222333、所述第二离合器222444和所述第三离合器333444经控制装置协调工作实现在多种工作状态间切换以满足系统不同工作模式的要求，例如第一种工作状态是所述第一离合器222333和所述第二离合器222444处于接合状态，所述第三离合器333444处于分离状态或结合状态，在此状态下所述爆排发动机3对所述压气机2和所述车辆9输出动力；第二种工作状态是所述第一离合器222333处于接合状态，所述第三离合器333444和所述第二离合器222444处于分离状态，在此状态下所述爆排发动机3只对所述压气机2输出动力；第三种工作状态是所述第一离合器222333和所述第二离合器222444处于分离状态，所述第三离合器333444处于接合状态，在此状态下所述车辆9利用其动能对所述压气机2输出动力；第四种工作状态是所述第一离合器222333和所述第三离合器333444处于分离状态，所述第二离合器222444处于接合状态，在此状态下所述爆排发动机3对所述车辆9输出动力，而不对所述压气机2输出动力，这种状态是利用所述气体储罐23内的压缩气体为所述爆排发动机3提供压缩气体，这一状态可以瞬时提高所述爆排发动机3的净输出功率，以满足瞬间负载增加的要求；第五种工作状态是所述第一离合器222333、所述第二离合器222444和所述第三离合器333444都处于分离状态，这种工作状态下所述爆排发动机3不对外输出动力，其它工作状态不再赘述。

实施例15

如图18所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括热摩可调燃料储罐66，在所述燃烧室300上设热摩可调燃料导入口67，所述热摩可调燃料导入口67经控制机构68与所述热摩可调燃料储罐66连通，所述热摩可调燃料储罐66中的热摩可调燃料经所述热摩可调燃料导入口67与被所述压气机2压缩的气体混合。设置热摩可调燃料的目的是为了使用热摩可调燃料来代替原来的燃料和膨胀剂，不但可以防冻，还可以只用一个热摩可调燃料储罐来代替原来的燃料储罐和膨胀剂储罐，并且通过调整热摩可调燃料的浓度来改变燃料和膨胀剂所需要的量，结构简单、造价低。热摩可调燃料可以是醇类的水溶液如乙醇水溶液、甲醇水溶液等，也可以是醇类、碳氢化合物和水的混合溶液如乙醇、水和柴油的混合溶液，乙醇、水和汽油的混合溶液等，它还可以是几种不同的醇类、碳氢化合物和膨胀剂的混合物，如乙醇、甲醇、柴油、汽油、水和液态二氧化碳的混合物；不仅如此，热摩可调燃料中的燃料可以由多种燃料构成，膨胀剂也可以由多种膨胀剂构成。

选择性地，所述热摩可调燃料导入口67还可设置在所述压气机2上和/或在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上。

实施例16

如图19所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上设膨胀剂入口4031，所述膨胀剂源333经膨胀剂控制机构3331与所述膨胀剂入口4031连通，调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机2的气体出口处的压缩气体的温度达到环保温度限值或材料温度限值，通过所述膨胀剂控制机构3331调整膨胀剂导入的量实现燃烧后燃烧室内的温度不升高或没有明显升高。所述膨胀剂源333中的膨胀剂设为气体液化物。

选择性地，所述膨胀剂入口4301还可设置在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上。

实施例17

如图20所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例1的区别在于：所述爆排发动机3的一个燃烧室与四个作功机构连接，所述爆排发动机3的燃烧室设为连续燃烧室30，所述爆排发动机3的作功机构设为活塞式作功机构35，在所述连续燃烧室30和所述活塞式作功机构35之间设控制阀38将所述连续燃烧室30内的工质间歇导入所述活塞式作功机构35。

具体实施时，所述压气机2和所述爆排发动机3可同时或单独设为绝热式机构；所述作功机构可以设为一个或多个；在设有多个作功机构的结构中，所述作功机构可以设为同种类型的机构，也可以设为不同类型的机构，如活塞作功结构和叶轮式作功机构。 

实施例18

如图21所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：压气机2设为输出中压压缩气体和高压压缩气体的双出口压气机2000，所述双出口压气机2000的高压压缩气体出口2001经混合式降温器4与爆排发动机3的燃烧室充气口301连通，在爆排发动机3上设中压燃烧室充气口3301，双出口压气机2000的中压压缩气体出口2002与中压燃烧室充气口3301连通，经所述高压压缩气体出口2001充入所述燃烧室300的高压压缩气体与燃料发生燃烧化学反应对外膨胀作功，在膨胀作功过程中，当气缸内的工质压力小于所述中压压缩气体的压力时，所述中压压缩气体经所述中压燃烧室充气口3301充入所述气缸，再一次提高气缸内工质的压力，进而提高所述爆排发动机3的作功能力。

实施例19

如图22所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例18的区别在于：所述压气机2设为输出中压压缩气体和高压压缩气体的双出口压气机2000，所述双出口压气机2000的高压压缩气体出口2001经降温热交换器402与爆排发动机3的燃烧室充气口301连通，在爆排发动机3上设中压燃烧室充气口3301，双出口压气机2000的中压压缩气体出口2002经降温热交换器402加热后与中压燃烧室充气口3301连通，用温度较低、密度较低的中压压缩气体冷却温度较高、密度较高的高压压缩气体，系统内的热量没有损失，但进入所述爆排发动机3的总的气体的量增加了，提高了所述低熵混燃充气爆排发动机的作功能力和效率。

实施例20

如图23所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例18的区别在于：所述压气机2设为输出中压压缩气体和高压压缩气体的双出口压气机2000，所述双出口压气机2000的中压压缩气体出口2002经低品质热源热交换器加热后与中压燃烧室充气口3301连通，所述低品质热源热交换器设为爆排发动机3的燃烧室壁上的中压压缩气体吸热通道332，爆排发动机3的燃烧室壁上的中压压缩气体吸热通道332作为热源为中压压缩气体提供热量，以提高所述低熵混燃充气爆排发动机的热效率，所述爆排发动机3经通断器32对所述双出口压气机2000输出动力。

实施例21

如图24所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例6的区别在于：所述活塞式压气机202设为叶轮式压气机201，且所述叶轮式压气机201的压缩气体出口处的承压能力为10MPa，大于传统叶轮式压气机的压缩气体出口处的气体压力；所述散热器401设为混合式降温器4；所述爆排发动机3设为透平式爆排发动机，所述爆排发动机3对所述叶轮式压气机201输出动力，调整所述叶轮式压气机201的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值使压缩气体出口处的气体压力达到10MPa。

除该实施例外，还可以将所述叶轮式压气机201的压缩气体出口处的承压能力设为2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16. 5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa，通过调整所述叶轮式压气机201的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值大于18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48或50以实现压缩气体出口处的气体压力分别达到上述承压能力限值。

实施例22

如图25所示的低熵混燃充气爆排发动机，其与实施例8的区别在于：在所述爆排发动机3的排气道302上设膨胀剂液化器3333，所述膨胀剂液化器3333的液体出口与所述膨胀剂源333连通，实现所述膨胀剂的循环使用。

实施例23

如图31所示的低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机2和短压程充气发动机31，所述压气机2的气体入口设为低压含氧气体入口，所述低压含氧气体入口与低压含氧气源1连通，所述压气机2的压缩气体出口与所述短压程充气发动机31的燃烧室300的燃烧室充气口301连通，在所述燃烧室300上设排气道302，所述压气机2和所述短压程充气发动机31之间无正时关系，所述短压程充气发动机31对所述压气机2输出动力，所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力为1MPa，所述燃烧室300的承压能力为2.5MPa，所述短压程充气发动机31在压缩冲程中容积减小的绝对量小于膨胀作功冲程中容积增加绝对量的十分之九，其中，所述短压程充气发动机31的进气门设在距其活塞下止点向上三分之二行程处的气缸套的侧壁上，其排气门设置在气缸盖上。

选择性地，所述压气机2可设为叶轮式压气机201或活塞式压气机202；所述短压程充气发动机31的进气门也可设在距其活塞下止点向上至少三分之二行程处的气缸套的侧壁上。

除该实施例外，还可以将所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力设为1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或15MPa；还可以将所述燃烧室300的承压能力设为3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或15MPa。

具体实施时，为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为20MPa，并且温度为1500K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系，和/或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下，调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的压力达到其承压能力限值，所述比值大于传统发动机的压缩比，实现了充入所述短压程充气发动机31的燃烧室的气体压力大于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的状态。

实施例24

如图32所示的低熵混燃充气爆排发动机，包括低压无氧气源101、压气机2、短压程充气发动机31和高压氧源116，所述压气机2的气体入口设为低压无氧气体入口，所述低压无氧气体入口与低压无氧气源101连通，所述压气机2的压缩气体出口与所述短压程充气发动机31的燃烧室300的燃烧室充气口301连通，在所述燃烧室300上设排气道302，所述压气机2和所述短压程充气发动机31之间无正时关系，所述短压程充气发动机31对所述压气机2输出动力，在所述压气机2的压缩气体出口处设高压氧化剂导入口110，所述高压氧源116经氧化剂控制阀115与所述高压氧化剂导入口110连通；所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力为1MPa，所述燃烧室300的承压能力为2.5MPa，所述短压程充气发动机31在压缩冲程中容积减小的绝对量小于膨胀作功冲程中容积增加绝对量的二分之一，其中，所述短压程充气发动机31的进气门和排气门均设在其气缸盖上，通过控制其进气门和排气门的开启和关闭时间，当排气冲程进行到一半时，打开进气门进行扫气（进气道内具有一定的气体压力），然后将进气门和排气门同时关闭，进入压缩过程，从而实现压缩冲程的行程小于其膨胀做功冲程的行程。

选择性地，所述压气机2可设为叶轮式压气机201或活塞式压气机202。

除该实施例外，还可以将所述压气机2的压缩气体出口处的承压能力设为1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或15MPa；还可以将所述燃烧室300的承压能力设为3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa或15MPa。

具体实施时，为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环保工作，调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质的压力为15MPa，并且温度为1200K，使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系；和/或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下，调整所述压气机2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口301的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气体出口处的压缩气体的压力达到其承压能力限值，所述比值大于传统发动机的压缩比，实现了充入所述短压程充气发动机31的燃烧室的气体压力大于传统发动机压缩冲程完了时的气体压力的状态；还可以在所述压气机2的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室300上和/或在所述压气机2的压缩气体出口和所述燃烧室300之间的连通通道上设高压氧化剂导入口110，以实现所述氧化剂与燃料的充分混合提高燃烧效率，进而提高发动机的效率。

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。

Claims (29)

1.一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机（2）和爆排发动机（3），其特征在于：所述压气机（2）的气体入口设为低压含氧气体入口，所述压气机（2）的压缩气体出口与所述爆排发动机（3）的燃烧室（300）的燃烧室充气口（301）连通，所述压气机（2）的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机（2）和所述爆排发动机（3）之间无正时关系，所述爆排发动机（3）设为活塞式爆排发动机。

2.一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机（2）、爆排发动机（3）和高压氧源（116），其特征在于：所述压气机（2）的气体入口设为低压无氧气体入口，所述压气机（2）的压缩气体出口与所述爆排发动机（3）的燃烧室（300）的燃烧室充气口（301）连通，所述压气机（2）的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机（2）和所述爆排发动机（3）之间无正时关系，在所述压气机（2）的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室（300）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上设高压氧化剂导入口（110），所述高压氧源（116）与所述高压氧化剂导入口（110）连通，所述爆排发动机（3）设为活塞式爆排发动机。

3.一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机（2）和短压程充气发动机（31），其特征在于：所述压气机（2）的气体入口设为低压含氧气体入口，所述压气机（2）的压缩气体出口与所述短压程充气发动机（31）的燃烧室（300）的燃烧室充气口（301）连通，所述压气机（2）的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机（2）和所述短压程充气发动机（31）之间无正时关系。

4.一种低熵混燃充气爆排发动机，包括压气机（2）、短压程充气发动机（31）和高压氧源（116），其特征在于：所述压气机（2）的气体入口设为低压无氧气体入口，所述压气机（2）的压缩气体出口与所述短压程充气发动机（31）的燃烧室（300）的燃烧室充气口（301）连通，所述压气机（2）的压缩气体出口处的承压能力大于1MPa，所述压气机（2）和所述短压程充气发动机（31）之间无正时关系，在所述压气机（2）的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室（300）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上设高压氧化剂导入口（110），所述高压氧源（116）与所述高压氧化剂导入口（110）连通。

5.根据权利要求1或2所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器（32），所述爆排发动机（3）经所述通断器（32）对所述压气机（2）输出动力。

6.根据权利要求1或2所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：在所述压气机（2）和所述爆排发动机（3）之间的气体流连通通道上设气体储罐（23），所述爆排发动机（3）经第一离合器（222333）与所述压气机（2）连接，所述爆排发动机（3）经第二离合器（222444）与车辆（9）连接，所述压气机（2）经第三离合器（333444）与所述车辆（9）连接；所述第一离合器（222333）、所述第二离合器（222444）和所述第三离合器（333444）经控制装置协调工作。

7.根据权利要求1或2所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：一个所述燃烧室（300）与两个或两个以上作功机构连接。

8.根据权利要求1或2所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述燃烧室（300）设为连续燃烧室（30），所述爆排发动机（3）的作功机构设为活塞式作功机构（35），在所述连续燃烧室（30）和所述活塞式作功机构（35）之间设控制阀（38）将所述连续燃烧室（30）内的工质按正时关系导入所述活塞式作功机构（35）。

9.根据权利要求1或2所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述压气机（2）和所述爆排发动机（3）同时或单独设为绝热式机构。

10.根据权利要求1或3所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管（123）、二氧化碳液化器（335）和低压纯氧源（111），所述二氧化碳液化器（335）设在排气道（302）上，所述低压纯氧源（111）与所述压气机（2）连通，所述不凝气回流管（123）连通所述二氧化碳液化器（335）的不凝气出口和所述压气机（2）的气体入口，所述压气机（2）、所述燃烧室（300）和所述二氧化碳液化器（335）构成不凝气循环流动闭合通道。

11.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源（333），在所述压气机（2）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室（300）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上设膨胀剂入口（4031），所述膨胀剂源（333）与所述膨胀剂入口（4031）连通。

12.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括排热器（4444），所述排热器（4444）设在所述压气机（2）的气体入口处，和/或所述排热器（4444）设在所述压气机（2）上，和/或所述排热器（4444）设在所述压气机（2）的压缩气体出口处，和/或所述排热器（4444）设在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上。

13.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括混合式降温器（4），所述压气机（2）的压缩气体出口经所述混合式降温器（4）与所述燃烧室充气口（301）连通；所述混合式降温器（4）与膨胀剂源（333）连通。

14.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：在所述压气机（2）的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室（300）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上设燃料导入口（405），所述燃料导入口（405）经燃料控制机构（408）与燃料源连通。

15.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室充气口（301）之间的气体流上设气体储罐（23）。

16.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括热摩可调燃料储罐（66），在所述压气机（2）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口处和/或在所述燃烧室（300）上和/或在所述压气机（2）的压缩气体出口和所述燃烧室（300）之间的连通通道上设热摩可调燃料导入口（67），所述热摩可调燃料导入口（67）经控制机构（68）与所述热摩可调燃料储罐（66）连通。

17.根据权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述压气机（2）设为活塞式压气机（202）或叶轮式压气机（201）。

18.根据权利要求3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述燃烧室（300）的承压能力大于2.5MPa。

19.根据权利要求3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述短压程充气发动机（31）在压缩冲程中容积减小的绝对量和在膨胀作功冲程中容积增加绝对量的比值小于0.9。

20.根据权利要求3或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器（32），所述短压程充气发动机（31）经所述通断器（32）对所述压气机（2）输出动力。

21.根据权利要求17所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述叶轮式压气机（201）的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口（301）的进气体积流量的比值大于18；所述活塞式压气机（202）的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口（301）的进气体积流量的比值大于22。

22.根据权利要求2或4所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流管（123）、二氧化碳液化器（335）和不凝气储罐（119），所述二氧化碳液化器（335）设在排气道（302）上，所述压气机（2）的低压无氧气体入口与不凝气储罐（119）连通，所述不凝气回流管（123）连通所述二氧化碳液化器（335）的不凝气出口和所述不凝气储罐（119），所述压气机（2）、所述燃烧室（300）、所述二氧化碳液化器（335）和所述不凝气储罐（119）构成不凝气循环流动闭合通道。

23.根据权利要求11所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述膨胀剂源（333）中的膨胀剂设为气体液化物。

24.根据权利要求11所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于：所述膨胀剂源（333）与膨胀剂液化器（3333）的液体出口连通，所述膨胀剂液化器（3333）设在排气道（302）上。

25.根据权利要求13所述低熵混燃充气爆排发动机，其特征在于，所述混合式降温器（4）与所述膨胀剂源（333）之间设低品质热源热交换器。

26.一种提高权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，其特征在于：调整即将开始作功的气体工质的压力到15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质的温度到2700K以下，使即将开始作功的气体工质的温度和压力符合类绝热关系。

27.一种提高权利要求11所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，其特征在于：控制所述膨胀剂控制机构（3331）调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室（300）的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的气体温度不超过所述压气机（2）的气体出口处的压缩气体的温度。

28.一种提高权利要求11所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，其特征在于：调整所述压气机（2）的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口（301）的进气体积流量的比值以实现所述压气机（2）的气体出口处的压缩气体的温度达到环保温度限值或材料温度限值，通过控制所述膨胀剂控制机构（3331）调整膨胀剂导入的量和/或调整导入所述燃烧室（300）的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的温度不超过环保温度限值和材料温度限值中的所述压气机（2）的气体出口处的压缩气体的温度达到的限值。

29.一种提高权利要求1、2、3或4所述低熵混燃充气爆排发动机效率和环保性的方法，其特征在于：调整所述压气机（2）的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口（301）的进气体积流量的比值以实现所述压气机（2）的气体出口处的压缩气体的压力达到所述压气机（2）的气体出口处承压能力的限值。

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