CN104948340A - 非对称容积型发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非对称容积型发动机，包括容积型压缩单元、燃烧室和容积型膨胀单元，所述容积型压缩单元的压缩气体出口经所述燃烧室与所述容积型膨胀单元的膨胀气体入口连通，所述容积型膨胀单元的容积膨胀比的值大于所述容积型压缩单元的压缩容积比的值。本发明所公开的非对称容积型发动机具有燃烧清洁、效率高、泛流体燃料等优点。

Description

非对称容积型发动机

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种非对称容积型发动机。

背景技术

以汽油机和柴油机为代表的容积型动力机构的效率问题和污染排放问题一直没有得到很好的解决，因此需要发明一种新型发动机。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

方案1：一种非对称容积型发动机，包括容积型压缩单元、燃烧室和容积型膨胀单元，所述容积型压缩单元的压缩气体出口经所述燃烧室与所述容积型膨胀单元的膨胀气体入口连通，所述容积型膨胀单元的容积膨胀比的值大于所述容积型压缩单元的压缩容积比的值。

方案2：在方案1的基础上，进一步使所述容积型压缩单元的压缩容积比的值大于或等于5。

方案3：在方案1或2的基础上，进一步使所述容积型膨胀单元的容积吞量等于或大于所述容积型压缩单元的容积吐量的1.3倍。

方案4：在方案1至3中任一方案的基础上，进一步使所述燃烧室的容积、连通所述燃烧室和所述容积型压缩单元之间的连通通道的容积与连通所述燃烧室和所述容积型膨胀单元之间的连通通道的容积的和等于或大于所述容积型膨胀单元的容积吞量的3倍。

方案5：在方案1至4中任一方案的基础上，进一步使所述燃烧室设为非正时燃烧室或设为连续燃烧室。

方案6：在方案1至5中任一方案的基础上，进一步使所述容积型压缩单元设为单级容积型压缩单元、多级容积型压缩单元、单级往复活塞式压缩单元、多级往复活塞式压缩单元、单级变界流体机构压缩单元或设为多级变界流体机构压缩单元。

方案7：在方案1至6中任一方案的基础上，进一步使所述容积型膨胀单元设为单级容积型膨胀单元、多级容积型膨胀单元、单级往复活塞式膨胀单元、多级往复活塞式膨胀单元、设为单级变界流体机构膨胀单元或设为多级变界流体机构膨胀单元。

方案8：在方案1至7中任一方案的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机，所述容积型压缩单元的压缩气体入口与所述叶轮压气机工质出口连通。

方案9：在方案1至8中任一方案的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括透平，所述容积型膨胀单元的膨胀气体出口与所述透平工质入口连通。

方案10：在方案1至7中任一方案的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机和透平，所述容积型压缩单元的压缩气体入口与所述叶轮压气机工质出口连通，所述容积型膨胀单元的膨胀气体出口与所述透平工质入口连通，所述透平与所述叶轮压气机联动设置。

方案11：在方案1至10中任一方案的基础上，进一步使所述容积型膨胀单元与所述容积型压缩单元联动设置。

本发明中，所谓的“压缩容积比”是指所述容积型压缩单元在一个压缩过程中或在单位时间内机构所吸入的气体的体积和机构所排出的气体的体积之比。

本发明中，所谓的“容积膨胀比”是指所述容积型膨胀单元在一个膨胀过程中或在单位时间内机构所排出的气体的体积和机构所吸入的气体的体积之比。

本发明中，所谓的“容积吞量”是指一个完整工作循环所吸入的气体体积。

本发明中，所谓的“容积吐量”是指一个完整工作循环所排出的气体体积。

本发明中，所谓的“非正时燃烧室”是指一切不按所述容积型压缩单元吐气时间关系进行燃烧的燃烧室，例如，连续燃烧室或燃烧时长超过一个工作循环所需时长的燃烧室等。

由于本发明中的燃烧室独立设置，因此可以适用多种流体燃料，例如气体燃料、液体燃料、气液混合燃料、气固混合流体燃料、液固混合流体燃料等，故具有“泛流体燃料”的特点。

本发明人认为，天体相互运动必然产生引力相互作用，引力相互作用必然产生物质流动和/或物体形变，由于物质流动和物体形变均为不可逆过程，即均为产生热量的过程，因此引力场作用下的物质流动和物体形变必然产生热量，这种形式产生的热量必然消耗天体的动能，随着时间的推移，经过漫长的过程，天体会逐渐丧失动能，最终天体会相互合并(或相互吞噬)，最终宇宙形成一个质点，这个质点的温度和压力都会剧烈上升，从而形成剧烈的爆炸(由于温度和压力剧烈上升也会引起化学反应和核反应)，爆炸重新形成天体运动状态，即使天体具有动能，天体之间再次形成相互相对运动和相互作用，进入下一个循环。因此可以认为宇宙的存在与发展其实是一个热力学循环过程。这种过程的本质可以简单、易懂地概括为“你惹我，我就一定吞噬你”，由此可见，存在交替作用的主体其最终结局就是相互吞噬、相互合并。

众所周知，在经济学中，对信息不对称和信息对称的研究都授予过诺贝尔奖，可见交易双方拥有信息的状态决定交易成败、交易的公平性和交易的利润。交易的本质其实是信息交易。为本发明人认为，专利具有信息零对称性，即交易双方对专利的真正价值都知之甚少。专利信息零对称属性，如不破解，运营很难实现。专利的信息零对称性决定了专利运营的科学性和复杂性。在普通商品交易中，信息不对称有利于促进交易，提高利润。而对专利而言，则完全不同，专利需要解决技术问题，专利的价值在专利运用中很快被知晓，所以专利必须货真价实，信息零对称和信息不对称必然都会严重阻碍专利运营，解决专利信息零对称问题，使交易双方在高水平上信息对称是专利运营企业的根本工作。

本发明人根据热力学的基本原理以及对宇宙现象的观察认为：在没有外部因素影响的前提下，热不可能百分之百的转换成其它任何形式的能量或物质。传统热力学第二定律中只阐述了在没有外部因素影响的前提下，热不能百分之百的转换成功，这一定律是正确的，但又是片面的。可以用通俗的语言将热定义为能量的最低形式，或者简称为这是宇宙的垃圾。经分析，本发明人还认为：任何生物(动物、植物、微生物、病毒和细菌)的生长过程都是放热的。经分析，本发明人还认为：任何一个过程或任何一个循环(不局限于热力学过程，例如化学反应过程、生物化学反应过程、光化学反应过程、生物生长过程、植物生长过程都包括在内)其最大做功能力守恒，本发明人认为没有光合作用的植物生长过程是不能提高其做功能力的，也就是说，豆芽的做功能力是不可能高于豆子的做功能力加上其吸收的养分的做功能力之和；之所以一棵树木的做功能力要大于树苗的做功能力，是因为阳光以光合作用的形式参与了由树苗到树木的生长过程。

本发明人认为：热机工作的基本逻辑是收敛—受热—发散。所谓收敛是工质的密度的增加过程，例如冷凝、压缩均属收敛过程，在同样的压力下，温度低的工质收敛程度大；所谓受热就是工质的吸热过程；所谓发散是指工质的密度降低的过程，例如膨胀或喷射。任何一个发散过程都会形成做功能力的降低，例如，气态的空气的做功能力要远远低于液态空气的做功能力；甲醇加水加中等温度的热生成一氧化碳和氢气，虽然所生成的一氧化碳和氢气的燃烧热大于甲醇的燃烧热20％左右，但其做功能力大于甲醇的做功能力的比例则微乎其微，其原因在于这一过程虽然吸了20％左右的热，但是生成物一氧化碳和氢气的发散程度远远大于甲醇。因此，利用温度不高的热参加化学反应是没有办法有效提高生成物的做功能力的。

本发明人认为：距离增加是熵增加的过程，冷热源之间的距离也影响效率，距离小效率高，距离大效率低。

本发明中，应根据热能与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统等。

附图说明

图1：本发明实施例1的结构示意图；

图2：本发明实施例4的结构示意图；

图3：本发明实施例5的结构示意图；

图4：本发明实施例6的结构示意图；

图中：1容积型压缩单元，2燃烧室，3容积型膨胀单元，4叶轮压气机，5透平。

本发明的有益效果如下:

本发明中，所公开的非对称容积型发动机具有燃烧清洁、效率高和泛流体燃料等优点。

具体实施方式

实施例1

一种非对称容积型发动机，如图1所示，包括容积型压缩单元1、燃烧室2和容积型膨胀单元3，所述容积型压缩单元1的压缩气体出口经所述燃烧室2与所述容积型膨胀单元3的膨胀气体入口连通，所述容积型膨胀单元3的容积膨胀比的值大于所述容积型压缩单元1的压缩容积比的值。

实施例2

一种非对称容积型发动机，在实施例1的基础上，进一步使所述容积型压缩单元1的压缩容积比的值大于或等于5。

作为可变换的实施方式，实施例1和实施例2均可选择性地使所述容积型膨胀单元3的容积吞量等于或大于所述容积型压缩单元1的容积吐量的1.3倍。

实施例3

一种非对称容积型发动机，在实施例1的基础上，进一步使所述燃烧室2的容积、连通所述燃烧室2和所述容积型压缩单元1之间的连通通道的容积与连通所述燃烧室2和所述容积型膨胀单元3之间的连通通道的容积的和等于或大于所述容积型膨胀单元3的容积吞量的3倍。

作为可变换的实施方式，实施例1和实施例2及其可变换的实施方式均可进一步选择性地使所述燃烧室2的容积、连通所述燃烧室2和所述容积型压缩单元1之间的连通通道的容积与连通所述燃烧室2和所述容积型膨胀单元3之间的连通通道的容积的和等于或大于所述容积型膨胀单元3的容积吞量的3倍。

实施例4

一种非对称容积型发动机，如图2所示，在实施例1的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机4，所述容积型压缩单元1的压缩气体入口与所述叶轮压气机4工质出口连通。

作为可变换的实施方式，实施例1至实施例3及其可变换的实施方式均可进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机4，所述容积型压缩单元1的压缩气体入口与所述叶轮压气机4工质出口连通。

实施例5

一种非对称容积型发动机，如图3所示，在实施例1的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括透平5，所述容积型膨胀单元3的膨胀气体出口与所述透平5工质入口连通。

作为可变换的实施方式，在实施例1至实施例4及其可变换的实施方式均可进一步使所述非对称容积型发动机还包括透平5，所述容积型膨胀单元3的膨胀气体出口与所述透平5工质入口连通。

实施例6

一种非对称容积型发动机，如图4所示，在实施例1的基础上，进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机4和透平5，所述容积型压缩单元1的压缩气体入口与所述叶轮压气机4工质出口连通，所述容积型膨胀单元3的膨胀气体出口与所述透平5工质入口连通，所述透平5与所述叶轮压气机4联动设置。

作为可变换的实施方式，在实施例1至实施例3及其可变换的实施方式均可进一步使所述非对称容积型发动机还包括叶轮压气机4和透平5，所述容积型压缩单元1的压缩气体入口与所述叶轮压气机4工质出口连通，所述容积型膨胀单元3的膨胀气体出口与所述透平5工质入口连通，所述透平5与所述叶轮压气机4联动设置。

作为可变换的实施方式，本发明所有实施方式均可进一步使所述容积型膨胀单元3与所述容积型压缩单元1联动设置。

作为可变换的实施方式，本发明所有实施方式均可选择性地使所述容积型压缩单元1设为单级容积型压缩单元、多级容积型压缩单元、单级往复活塞式压缩单元、多级往复活塞式压缩单元、单级变界流体机构压缩单元或设为多级变界流体机构压缩单元。

作为可变换的实施方式，本发明所有实施方式均可选择性地使所述容积型膨胀单元3设为单级容积型膨胀单元、多级容积型膨胀单元、单级往复活塞式膨胀单元、多级往复活塞式膨胀单元、设为单级变界流体机构膨胀单元或设为多级变界流体机构膨胀单元。

作为可变换的实施方式，本发明所有的实施方式均可选择性地使所述燃烧室2设为非正时燃烧室或设为连续燃烧室。

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)

1.一种非对称容积型发动机，包括容积型压缩单元(1)、燃烧室(2)和容积型膨胀单元(3)，其特征在于：所述容积型压缩单元(1)的压缩气体出口经所述燃烧室(2)与所述容积型膨胀单元(3)的膨胀气体入口连通，所述容积型膨胀单元(3)的容积膨胀比的值大于所述容积型压缩单元(1)的压缩容积比的值。

2.如权利要求1所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型膨胀单元(3)的容积吞量等于或大于所述容积型压缩单元(1)的容积吐量的1.3倍。

3.如权利要求1所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型压缩单元(1)的压缩容积比的值大于或等于5。

4.如权利要求3所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型膨胀单元(3)的容积吞量等于或大于所述容积型压缩单元(1)的容积吐量的1.3倍。

5.如权利要求1至4中任一项所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述燃烧室(2)的容积、连通所述燃烧室(2)和所述容积型压缩单元(1)之间的连通通道的容积与连通所述燃烧室(2)和所述容积型膨胀单元(3)之间的连通通道的容积的和等于或大于所述容积型膨胀单元(3)的容积吞量的3倍。

6.如权利要求1至4中任一项所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型压缩单元(1)设为单级容积型压缩单元、多级容积型压缩单元、单级往复活塞式压缩单元、多级往复活塞式压缩单元、单级变界流体机构压缩单元或设为多级变界流体机构压缩单元。

7.如权利要求5所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型压缩单元(1)设为单级容积型压缩单元、多级容积型压缩单元、单级往复活塞式压缩单元、多级往复活塞式压缩单元、单级变界流体机构压缩单元或设为多级变界流体机构压缩单元。

8.如权利要求1至4中任一项或7所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型膨胀单元(3)设为单级容积型膨胀单元、多级容积型膨胀单元、单级往复活塞式膨胀单元、多级往复活塞式膨胀单元、设为单级变界流体机构膨胀单元或设为多级变界流体机构膨胀单元。

9.如权利要求5所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型膨胀单元(3)设为单级容积型膨胀单元、多级容积型膨胀单元、单级往复活塞式膨胀单元、多级往复活塞式膨胀单元、设为单级变界流体机构膨胀单元或设为多级变界流体机构膨胀单元。

10.如权利要求6所述非对称容积型发动机，其特征在于：所述容积型膨胀单元(3)设为单级容积型膨胀单元、多级容积型膨胀单元、单级往复活塞式膨胀单元、多级往复活塞式膨胀单元、设为单级变界流体机构膨胀单元或设为多级变界流体机构膨胀单元。