CN103104369B - 一种涡轮配气热气机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构、涡轮、叶轮压气机和冷却器，所述气缸活塞机构的进气道与所述叶轮压气机的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构的排气道与所述涡轮的气体入口连通，所述涡轮的气体出口与所述叶轮压气机的气体入口经所述冷却器连通；在所述气缸活塞机构上和/或在所述进气道上设加热器，或在所述气缸活塞机构内和/或在所述进气道内设内燃燃烧室；在设有所述内燃燃烧室的结构中，在工质包络上设工质导出口。利用叶轮压气机和涡轮来取代斯特林发动机的冷缸，将大大降低系统的体积和造价。
Description
技术领域
本发明涉及一种涡轮配气热气机，尤其是一种热气机。
背景技术
热气机即斯特林发动机，是由两个气缸活塞机构构成，其中一个为冷缸，一个为热缸，冷缸的目的主要是完成系统向冷源排热以及对热缸进行配气。一般说来，作为冷缸和作为热缸的气缸活塞机构的体积都很庞大，制造成本也高，如果能够利用叶轮压气机和涡轮来取代冷缸，将大大降低系统的体积和造价。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构、涡轮、叶轮压气机和冷却器，所述气缸活塞机构的进气道与所述叶轮压气机的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构的排气道与所述涡轮的气体入口连通，所述涡轮的气体出口与所述叶轮压气机的气体入口经所述冷却器连通；在所述气缸活塞机构上和/或在所述进气道上设加热器。
一种涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构、涡轮、叶轮压气机和冷却器，所述气缸活塞机构的进气道与所述叶轮压气机的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构的排气道与所述涡轮的气体入口连通，所述涡轮的气体出口与所述叶轮压气机的气体入口经所述冷却器连通；在所述气缸活塞机构内和/或在所述进气道内设内燃燃烧室，在工质包络上设工质导出口。
在设有内燃燃烧室的结构中，在所述进气道与所述气缸活塞机构的连通处设进气门，在所述排气道与所述气缸活塞机构的连通处设排气门，所述内燃燃烧室设置在所述气缸活塞机构内；所述气缸活塞机构受四冲程正时机构控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作，或所述气缸活塞机构受爆排正时机构控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道和所述排气道之间设热交换器。
在所述进气道上设回热器，所述回热器的加热流体通道设为连通所述冷却器和所述涡轮的连通通道。
所述气缸活塞机构设置为多个并联。
在设为内燃燃烧室的结构中，所述内燃燃烧室与氧源和燃料源连通。
所述氧源为纯氧或含氧气体源。
所述涡轮对所述叶轮压气机输出动力。
所述进气道的承压能力至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
本发明的原理是，利用所述叶轮压气机、所述涡轮以及所述冷却器对所述气缸活塞机构进行配气，形成热力学循环，利用内燃或外燃形式将热转化成动力。
本发明中，参与循环的工质可以是惰性气体，例如氦气、氩气等，也可以是空气，在设有内燃燃烧室的结构中，参与循环的工质还可以是燃烧化学反应的产物。
本发明中，根据发动机领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
本发明中，所述工质包络设为由所述气缸活塞机构的活塞和与其相配合的腔体、涡轮、叶轮压气机、进气道、排气道以及连通通道所构成的容纳气体工质的空间的壁。
本发明中，所述进气道内的工质压力与其承压能力相匹配，即所述进气道内的工质的最高压力达到其承压能力。
本发明的有益效果如下:
利用叶轮压气机和涡轮来取代斯特林发动机的冷缸，将大大降低系统的体积和造价。
附图说明
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；
图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；
图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图10所示的是本发明实施例10的结构示意图；
图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；
图12所示的是本发明实施例12的结构示意图；
图13所示的是本发明实施例13的结构示意图；
图14所示的是本发明实施例14的结构示意图；
图15所示的是本发明实施例15的结构示意图；
图16所示的是本发明实施例16的结构示意图。
图中：
1气缸活塞机构、2涡轮、3叶轮压气机、4冷却器、6热交换器、7回热器、9工质导出口、10内燃燃烧室、11进气道、12排气道、15进气门、16排气门、20加热器、25氧源、21爆排正时机构、41四冲程正时机构。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例1所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1上和在所述进气道11上设加热器20。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
于本实施例中，所述气缸活塞机构1采用外燃加热，通过在所述气缸活塞机构1和进气道11上设置的加热器20进行吸附热量。
所述进气道11的承压能力至少为0.5MPa。
选择性地，所述进气道的承压能力还可以至少为1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
实施例2
本发明实施例2所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10，在工质包络上设工质导出口9，所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内，所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通，所述氧源25为纯氧。
所述进气道11的承压能力至少为2MPa。
选择性地，所述氧源25还可为含氧气体源。
选择性地，所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、3MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例3
本发明实施例3所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在设有内燃燃烧室的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门，所述气缸活塞机构1受四冲程正时机构41控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为3MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例4
本发明实施例4所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在设有内燃燃烧室10的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述气缸活塞机构1受爆排正时机构21控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
所述进气道11的承压能力至少为5MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
实施例5
本发明实施例5所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1上和在所述进气道11上设加热器20。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
于本实施例中，所述气缸活塞机构1采用外燃加热，通过在所述气缸活塞机构1和进气道11上设置的加热器20进行加热。
所述进气道11的承压能力至少为1MPa。
选择性地，所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
实施例6
本发明实施例6所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10，在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为纯氧。
所述进气道11的承压能力至少为4MPa。
选择性地，所述氧源25还可为含氧气体源；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例7
本发明实施例7所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内；所述气缸活塞机构1受四冲程正时机构41控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为7MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例8
本发明实施例8所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在设有内燃燃烧室10的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内；所述气缸活塞机构1受爆排正时机构21控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为10MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例9
本发明实施例9所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1上和在所述进气道11上设加热器20。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
于本实施例中，所述气缸活塞机构1采用外燃加热，通过在所述气缸活塞机构1和进气道11上设置的加热器20进行加热。
所述进气道11的承压能力至少为2MPa。
选择性地，所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
实施例10
本发明实施例10所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10，在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为纯氧。
所述进气道11的承压能力至少为15MPa。
选择性地，所述氧源25还可为含氧气体源；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例11
本发明实施例11所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内；所述气缸活塞机构1受四冲程正时机构41控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为15MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例12
本发明实施例12所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在工质包络上设工质导出口9。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在设有内燃燃烧室10的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内；所述气缸活塞机构1受爆排正时机构21控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为20MPa。
选择性地，所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa或至少为15MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例13
本发明实施例13所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1上和在所述进气道11上设加热器20。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
于本实施例中，所述气缸活塞机构1采用外燃加热，通过在所述气缸活塞机构1和进气道11上设置的加热器20进行吸附热量。
所述气缸活塞机构1设置为三个并联。
所述进气道11的承压能力至少为5MPa。
选择性地，所述气缸活塞机构1还可以为二个或四个以上并联设置。
实施例14
本发明实施例14所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室10；在设有所述内燃燃烧室10的结构中，在工质包络上设工质导出口9。
在设有内燃燃烧室10的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
所述气缸活塞机构1设置为三个并联。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为含氧气体源。
所述进气道11的承压能力至少为15MPa。
选择性地，所述气缸活塞机构1还可以为二个或四个以上并联设置；所述氧源25还可为纯氧；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例15
本发明实施例15所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1上和在所述进气道11上设加热器20。
所述涡轮2对所述叶轮压气机3输出动力。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
于本实施例中，所述气缸活塞机构1采用外燃加热，通过在所述气缸活塞机构1和进气道11上设置的加热器20进行吸附热量。
所述气缸活塞机构1设置为三个并联。
所述进气道11的承压能力至少为10MPa。
选择性地，所述气缸活塞机构1还可以为二个或四个以上并联设置；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
实施例16
本发明实施例16所述的涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构1、涡轮2、叶轮压气机3和冷却器4，所述气缸活塞机构1的进气道11与所述叶轮压气机3的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构1的排气道12与所述涡轮2的气体入口连通，所述涡轮2的气体出口与所述叶轮压气机3的气体入口经所述冷却器4连通；在所述气缸活塞机构1内设内燃燃烧室；在工质包络上设工质导出口。
在设有内燃燃烧室10的结构中，在所述进气道11与所述气缸活塞机构1的连通处设进气门15，在所述排气道12与所述气缸活塞机构1的连通处设排气门16，所述内燃燃烧室10设置在所述气缸活塞机构1内；所述气缸活塞机构1受爆排正时机构21控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
在所述进气道11和所述排气道12之间设热交换器6。
在所述进气道11上设回热器7，所述回热器7的加热流体通道设为连通所述冷却器4和所述涡轮2的连通通道。
所述气缸活塞机构1设置为三个并联。
所述内燃燃烧室10与氧源25和燃料源连通。
所述氧源25为纯氧。
所述进气道11的承压能力至少为12MPa。
选择性地，所述气缸活塞机构1还可以为二个或四个以上并联设置；所述氧源25还可为含氧气体源；所述进气道的承压能力还可以至少为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa、5MPa、7MPa、10MPa、15MPa或至少为20MPa。
需要指出的是，在本实施例中，本领域的技术人员也可以将内燃燃烧室10设置在进气道11内。
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 (10)
1.一种涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构(1)、涡轮(2)、叶轮压气机(3)和冷却器(4)，其特征在于，所述气缸活塞机构(1)的进气道(11)与所述叶轮压气机(3)的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构(1)的排气道(12)与所述涡轮(2)的气体入口连通，所述涡轮(2)的气体出口与所述叶轮压气机(3)的气体入口经所述冷却器(4)连通；在所述气缸活塞机构(1)上和/或在所述进气道(11)上设加热器(20)。
2.一种涡轮配气热气机，包括气缸活塞机构(1)、涡轮(2)、叶轮压气机(3)和冷却器(4)，其特征在于，所述气缸活塞机构(1)的进气道(11)与所述叶轮压气机(3)的压缩气体出口连通，所述气缸活塞机构(1)的排气道(12)与所述涡轮(2)的气体入口连通，所述涡轮(2)的气体出口与所述叶轮压气机(3)的气体入口经所述冷却器(4)连通；在所述气缸活塞机构(1)内和/或在所述进气道(11)内设内燃燃烧室(10)，在工质包络上设工质导出口(9)。
3.如权利要求2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，在所述进气道(11)与所述气缸活塞机构(1)的连通处设进气门(15)，在所述排气道(12)与所述气缸活塞机构(1)的连通处设排气门(16)，所述内燃燃烧室(10)设置在所述气缸活塞机构(1)内；所述气缸活塞机构(1)受四冲程正时机构(41)控制按吸气冲程、压缩冲程、燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作，或所述气缸活塞机构(1)受爆排正时机构(21)控制按冲气燃烧爆炸冲程和排气冲程循环模式工作。
4.如权利要求2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，所述内燃燃烧室(10)与氧源(25)和燃料源连通。
5.如权利要求4所述的涡轮配气热气机，其特征在于，所述氧源(25)为纯氧或含氧气体源。
6.如权利要求1或2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，在所述进气道(11)和所述排气道(12)之间设热交换器(6)。
7.如权利要求1或2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，在所述进气道(11)上设回热器(7)，所述回热器(7)的加热流体通道设为连通所述冷却器(4)和所述涡轮(2)的连通通道。
8.如权利要求1或2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，所述气缸活塞机构(1)设置为多个并联。
9.如权利要求1或2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，所述涡轮(2)对所述叶轮压气机(3)输出动力。
10.如权利要求1或2所述的涡轮配气热气机，其特征在于，所述进气道(11)的承压能力至少为0.5MPa。
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