CN104500261A - 一种多缸式温差发动机 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with cylinders all in one line

Abstract

一种多缸式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达，所述的专用气动马达为至少两个气缸的活塞式气动马达。所述的活塞式气动马达为直立式。所述的活塞式气动马达的每个气缸都至少装置有一组开关式热交换装置组合。气缸与开关式热交换装置组合的连接方式为气缸的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接、气缸的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接。多缸式温差发动机是由多个单缸的程控开关式温差发动机组合而成，以便应用于需要较大功率输出的场合。

Description

一种多缸式温差发动机
技术领域
本发明涉及发动机的技术领域，特别涉及一种程控开关式温差发动机(参见专利申请号201410058639.5)。
背景技术
程控开关式温差发动机利用温差产生动力，在节能和新能源领域有非常广泛的应用前景。专利申请号201410058639.5所提出的程控开关式温差发动机主要是为了说明工作原理，因此只提到了单缸的气动马达的例子来解释工作原理。在实际应用中，单缸的活塞式气动马达输出的功率显然太小，应用范围有限。要大规模推广，还需要有更大的功率输出，才能得到更广泛的应用。
发明内容
本发明提出了一种多缸式温差发动机，该发动机是以单缸的程控开关式温差发动机为基础，采用多缸活塞式气动马达组合成多缸温差发动机，以达到输出更大功率的目的，可以拓宽程控开关式温差发动机的应用范围。
本发明的技术方案是：一种多缸式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达，所述的专用气动马达为至少两个气缸的活塞式气动马达。
所述的活塞式气动马达为直立式。
所述的活塞式气动马达的每个气缸都至少装置有一组开关式热交换装置组合。气缸与开关式热交换装置组合的连接方式为气缸的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接、气缸的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接。
所述的活塞式气动马达的气缸呈一字型排列，与气缸排列方向垂直的方向上只有一个气缸。
所有开关式热交换装置组合的加热器都在同一面。而所有开关式热交换装置组合的冷却器都在另一面，与加热器的中间隔着气缸。
所述的ECU将开关式热交换装置组合分为工作状态和准备状态，同一个气缸同一时间只有一组开关式热交换装置组合处于工作状态。
同一个气缸装置有两组及两组以上开关式热交换装置组合时，这几个开关式热交换装置组合轮流进入工作状态。
每个气缸以下行做功、上行回气为一个完整周期。如果总气缸数有两个，则两个气缸之间相差二分之一周期；如果总气缸数有三个，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
如果总气缸数大于三个，则将总气缸数除以2，如果商仍然是大于3的偶数，则继续除以2，直到商的数值为2、3为止。如果最后的商为2，则相邻两个气缸之间相差二分之一周期；如果为3，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
本发明的有益效果
本发明提出的这种多缸式温差发动机，是程控开关式温差发动机的延伸，它所使用的气动马达是多缸活塞式气动马达，通过增加缸的数量来提高温差发动机的单机输出功率。依据本发明提出的温差发动机，有更大的功率输出，可拓宽程控开关式温差发动机的应用范围，对于发展可再生能源以替代传统能源、废热利用、提高现有发动机的能效等领域都将产生巨大的作用，对节能减排、保护环境以及工业转型升级都将作出巨大贡献，将促使一个绿色工业文明时代的到来。
附图说明
图1为多缸式温差发动机整体组成结构示意图；
图2为加热器/冷却器的分布示意图；
图中1.开关式热交换装置组合中的换气门、2.开关式热交换装置组合中的加热器、3.开关式热交换装置组合中的出气门、4.气缸的进气口、5.开关式热交换装置组合中的冷却器、6.开关式热交换装置组合中的进气门、7.气缸的出气口、8.气缸缸体、9.连杆、10.飞轮、11.曲轴。
实施方式
实施例一：参见图1、2，一种多缸式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达，所述的专用气动马达为至少两个气缸的活塞式气动马达。
所述的活塞式气动马达为直立式。
所述的活塞式气动马达的每个气缸都至少装置有一组开关式热交换装置组合。气缸与开关式热交换装置组合的连接方式为气缸的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接、气缸的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接。
所述的活塞式气动马达的气缸呈一字型排列，与气缸排列方向垂直的方向上只有一个气缸。
所有开关式热交换装置组合的加热器都在同一面。而所有开关式热交换装置组合的冷却器都在另一面，与加热器的中间隔着气缸。
所述的ECU将开关式热交换装置组合分为工作状态和准备状态，同一个气缸同一时间只有一组开关式热交换装置组合处于工作状态。
同一个气缸装置有两组及两组以上开关式热交换装置组合时，这几个开关式热交换装置组合轮流进入工作状态。
每个气缸以下行做功、上行回气为一个完整周期。如果总气缸数有两个，则两个气缸之间相差二分之一周期；如果总气缸数有三个，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
如果总气缸数大于三个，则将总气缸数除以2，如果商仍然是大于3的偶数，则继续除以2，直到商的数值为2、3为止。如果最后的商为2，则相邻两个气缸之间相差二分之一周期；如果为3，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
本发明是程控开关式温差发动机的延伸，所采用的专用气动马达为多缸式发动机。多缸可以获得比单缸的多好几倍的输出功率，有更广泛的应用场合。虽然多缸式拓宽了程控开关式温差发动机的应用范围，但它本身就是程控开关式温差发动机的一种，因此它只是在程控开关式温差发动机的技术方案基础上，针对多缸的特殊情况，增加必要的技术特征。
采用多缸的目的，就是为了提高整机的输出功率，因此要求每个缸都能为增加输出功率做贡献，为此每个缸都至少装置有一套开关式热交换装置组合。在实际应用中，装置两套以上的开关式热交换装置组合，更有利于发动机功效的提高。
采用多缸，有一个如何对加热器进行加热和如何对冷却器进行冷却的问题，为了将加热和冷却系统设计得更简单，采用把所有加热器放在同一边、所有冷却器放在另一边的方法，可以最大限度的简化加热系统和冷却系统的设计。
为了配合把所有加热器放在同一边、所有冷却器放在另一边的方法，气缸采用直立式，而且多个缸排列在一条直线上，这样可以很轻易地把加热器和冷却器分别放置在气缸的左右两侧，同时两边也有足够的空间安置热交换装置，以取得更高的热交换效率。
与单缸的程控开关式温差发动机一样，多缸式温差发动机也是通过ECU对开关式热交换装置组合的进气门、换气门和出气门进行控制，来实现对整个发动机的控制。多缸与单缸相比，有一个如何协调多缸的工作的问题。解决的方法是：如果总气缸数有两个，则两个气缸之间相差二分之一周期；如果总的气缸数有三个，则相邻的两个气缸之间相差三分之一周期。如果总气缸数大于三个，则将总气缸数除以2，如果商仍然是大于3的偶数，则继续除以2，直到商的数值为2、3为止。如果最后的商为2，则相邻两个气缸之间相差二分之一周期；如果为3，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
从理论上讲，采用任何数量的气缸个数都是可以的，但采用上面论及的气缸数量的多缸式温差发动机已经覆盖了很大的应用范围，其它的气缸数量下如何进行控制的问题，在此不一一进行讨论。

Claims (9)

1.一种多缸式温差发动机，包括ECU、开关式热交换装置组合、专用气动马达，其特征是：所述的专用气动马达为至少两个气缸的活塞式气动马达。
2.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：所述的活塞式气动马达为直立式。
3.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：所述的活塞式气动马达的每个气缸都至少装置有一组开关式热交换装置组合。气缸与开关式热交换装置组合的连接方式为气缸的出气口与开关式热交换装置组合的进气门连接、气缸的进气口与开关式热交换装置组合的出气门连接。
4.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：所述的活塞式气动马达的气缸呈一字型排列，与气缸排列方向垂直的方向上只有一个气缸。
5.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：所有开关式热交换装置组合的加热器都在同一面。而所有开关式热交换装置组合的冷却器都在另一面，与加热器的中间隔着气缸。
6.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：所述的ECU将开关式热交换装置组合分为工作状态和准备状态，同一个气缸同一时间只有一组开关式热交换装置组合处于工作状态。
7.根据权利要求6所述的多缸式温差发动机，其特征是：同一个气缸装置有两组及两组以上开关式热交换装置组合时，这几个开关式热交换装置组合轮流进入工作状态。
8.根据权利要求1所述的多缸式温差发动机，其特征是：每个气缸以下行做功、上行回气为一个完整周期。如果总气缸数有两个，则两个气缸之间相差二分之一周期；如果总气缸数有三个，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
9.根据权利要求1、8所述的多缸式温差发动机，其特征是：如果总气缸数大于三，则将总气缸数除以2，如果商仍然是大于3的偶数，则继续除以2，直到商的数值为2、3为止。如果最后的商为2，则相邻两个气缸之间相差二分之一周期；如果为3，则相邻两个气缸之间相差三分之一周期。
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