CN112012799A - 滑片式发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了能提高热效率的滑片式发动机。滑片式发动机包括电源、压气机、电动机、膨胀机、加热装置、控制器及其传感器，所述的膨胀机是挡板式滑片膨胀机，压气机、电动机、挡板式滑片膨胀机的转轴动力连接，压气机压缩空气转动方向、挡板式滑片膨胀机作功输出动力转动方向与电动机驱动方向一致，控制器及其传感器、电动机、加热装置点火系统电连接，加热装置燃烧室输入端与压气机输出端气连接，加热装置燃烧室输出端与挡板式滑片膨胀机输入端气连接。具有结构简单、冷却简单、输出扭矩大、输出扭矩范围宽、能提高热效率、车辆后期的维修保养容易、燃料来源广、输出扭矩范围宽、性价比高优点，能用作车辆发动机、重型燃气滑片式发动机使用。

Description

滑片式发动机
技术领域
本发明涉及发动机，具体来说涉及滑片式发动机。
技术背景
对现有的发动机来说，活塞式内燃发动机热效率比较高、用途很广，技术几乎到了登峰造极地步。其实内燃发动机的热效率并不高，现时的汽油机的热效率30％左右，柴油机的热效率40％左右，用它驱动车辆时，传动系如配套结构复杂的自动挡变速箱，效率就更低。效率低、输出扭矩小、不能低转速输出扭矩，做功过程经过活塞直线运动再转为曲轴的旋转运动，是活塞式内燃发动机难以克服的自身缺陷。
活塞式内燃发动机除了上述缺陷外，汽车发动机还要包括定时更换正时皮带、更换机油，给后期的维修保养带来了诸多困扰。
本发明人在专利号200310113991.6一种降低车辆能耗的方法及其装置，提供了实现降低车辆能耗的方法的可作发动机使用的一种原从动发动机动力装置，使它具有较高动力性能和经济性能，可回收无用功和或利用外来能量参与作功，但依然结构复杂。
本专利申请是与挡板式滑片机专利申请具有同一申请日，在挡板式滑片机研究基础上解决本发明技术问题，所以其中的技术方案适用于本专利申请。
发明内容
发明目的：为克服上述技术缺陷，提供结构简单、能提高热效率的滑片式发动机。
为实现发明目的，本发明采用了下述技术方案。
滑片式发动机，发动机包括电源、压气机、电动机、膨胀机、加热装置、控制器及其传感器，所述的膨胀机是挡板式滑片膨胀机，压气机、电动机、挡板式滑片膨胀机的转轴动力连接，压气机压缩空气转动方向、挡板式滑片膨胀机作功输出动力转动方向与电动机驱动方向一致，控制器及其传感器、电动机、加热装置点火系统电连接，加热装置燃烧室输入端与压气机输出端气连接，加热装置燃烧室输出端与挡板式滑片膨胀机输入端气连接，工作时启动电动机驱动压气机、挡板式滑片膨胀机一起转动，压气机输出压缩空气，按下加热装置燃烧室油门，在控制器控制下空气工质被加热提高焓值成为高温高压工质，高温高压工质在挡板式滑片膨胀机内膨胀，推动挡板式滑片膨胀机滑片转子转动做功转换工质焓降为机械功反馈代替电动机驱动压气机转动输出压缩空气和对外输出轴功率状态后，电动机停止工作，松开油门，滑片式发动机进入怠速状态，再次按下油门滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态。
所述的压气机是挡板式滑片空压机。
所述的电动机是电动/发电机。
电动机电源与油门联动，松开油门，滑片式发动机关闭怠速状态，再次按下油门时，电动机启动，滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态后，电动机停止工作。
当控制器检测到挡板式滑片膨胀机驱动的负荷比较大时，及时启动电动机与挡板式滑片膨胀机一起混合动力驱动负载。
设有冷却装置。
所述的压气机是容积式空压机，设有带扩压器的增压风扇装置。
所述加热装置是火焰筒加热装置。
所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的膨胀机是多级挡板式滑片膨胀机。
所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的压气机是多级挡板式滑片压气机。
由于采用了上述技术措施，本发明与现有技术相比能取得下述有益技术效果。
1.结构简单。主要有压气机、膨胀机、电动机、加热装置。
2.冷却简单。能用风冷或水冷系统冷却。
3.输出扭矩大。膨胀机的滑片转子直径能取较大值，比内燃发动机有更长的力臂，意味着省力即省油。
4.输出扭矩范围宽。压缩空气工质从燃烧室获得增大的焓值，挡板式滑片膨胀机能自动变速变矩转换焓降输出扭矩。
5.能提高热效率。挡板式滑片空压机和挡板式滑片膨胀机都是变容积式效率较高的挡板式滑片机，怠速耗能少或省去怠速，又能采用多级膨胀机，提高焓降利用率。
6.能用作车辆发动机。能小型化、结构简单、效率高、输出扭矩大、能低转速输出扭矩。
7.用作车辆发动机后期的维修保养容易。无需要定时更换正时皮带、更换机油。
8.能造出重型燃气滑片式发动机。压气机能用多级挡板式滑片空压机，膨胀机能用多级挡板式滑片膨胀机，两者功率受自身缺陷限制较少，能造出滑片式发动机总输出功率高达1万千瓦中型燃气滑片式发动机，甚至高达10万千瓦以上的重型燃气滑片式发动机。
9.能源来源广。能采用外热或内热方式加热工质，即能燃烧固体和流体燃料。
10.能提高性价比。滑片式发动机比活塞式内燃发动机结构简单、功能强、造价低。
附图说明
下面对本发明提供的说明书示意图作详细说明。
图1是压气机、膨胀机都采用多级挡板式滑片机，采用火焰筒内加热方式，并安装在同一定子内的滑片式发动机。
图中，1.膨胀机，2.定子，3.冷却风扇，4.压气机，5.电动机，6.压气机进气管，7.压气机排气管，8.燃烧室及火焰筒，9.燃料供给系统，10.点火系统， 11.膨胀机进气管，12.膨胀机排气管，13.动力输出轴。
实施方式
下面对本发明的具体实施方式再作进一步的详细说明。
滑片式发动机，发动机包括电源、压气机、电动机、膨胀机、加热装置、控制器及其传感器，所述的膨胀机是挡板式滑片膨胀机，压气机、电动机、挡板式滑片膨胀机的转轴动力连接，压气机压缩空气转动方向、挡板式滑片膨胀机作功输出动力转动方向与电动机驱动方向一致，控制器及其传感器、电动机、加热装置点火系统电连接，加热装置燃烧室输入端与压气机输出端气连接，加热装置燃烧室输出端与挡板式滑片膨胀机输入端气连接，工作时启动电动机驱动压气机、挡板式滑片膨胀机一起转动，压气机输出压缩空气，按下加热装置燃烧室油门，在控制器控制下空气工质被加热提高焓值成为高温高压工质，高温高压工质在挡板式滑片膨胀机内膨胀，推动挡板式滑片膨胀机滑片转子转动做功转换工质焓降为机械功反馈代替电动机驱动压气机转动输出压缩空气和对外输出轴功率状态后，电动机停止工作，松开油门，滑片式发动机进入怠速状态，再次按下油门滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态。
所述的压气机是挡板式滑片空压机。用作车辆发动机时，最好所述的压气机是挡板式滑片空压机。虽然上述方案滑片式发动机保留了怠速功能，由于挡板式滑片膨胀机是变容积式膨胀机，容积效率高，高温高压工质膨胀必须推动挡板式滑片膨胀机作功后才能排出系统外，所以怠速油耗比燃气涡轮机少。
所述的电动机是电动/发电机。使滑片式发动机同时具有电动/发电机功能，结构紧凑，利于小型化。
电动机电源与油门联动，松开油门，滑片式发动机关闭怠速状态，再次按下油门时，电动机启动，滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态后，电动机停止工作。本方案滑片式发动机取消了怠速功能，利于节能。
当控制器检测到挡板式滑片膨胀机驱动的负荷比较大时，及时启动电动机与挡板式滑片膨胀机一起混合动力驱动负载。
设有冷却装置。包括对定子及滑片转子的冷却，定子及滑片转子设散热孔，能用风冷或水冷系统冷却，在附图中采用了风冷系统冷却。
所述的压气机是容积式空压机，设有带扩压器的增压风扇装置，使容积式空压机吸入的空气是事先经过增压，利于提高流量和压比。
所述加热装置是火焰筒加热装置。加热装置包括外热或内热方式，燃烧流体燃料时，最好采用火焰筒加热装置内热方式。
所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的膨胀机是多级挡板式滑片膨胀机。本方案的压气机能用轴流式或离心式压气机，主要构成启动不频繁重型燃气滑片式发动机。
所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的压气机是多级挡板式滑片压气机。本方案同时采用多级挡板式滑片压气机和多级挡板式滑片膨胀机，低速性能转好，主要构成启动频繁重型燃气滑片式发动机。
上述方案如附图所示，在一个定子内采用了2个多级挡板式滑片机，一个用作压气机，一个用作膨胀机，用作膨胀机的挡板式滑片机是耐高温高压材料制成。加热方式采用了火焰筒加热装置把燃料与压缩空气混合燃烧生成高温高压燃气。定子外表设有散热片较好。挡板式滑片转子和定子端盖轴向设有散热孔，滑片式发动机顺转或逆转，所设风扇都能使外界空气循环对流冷却滑片式发动机。
所述的挡板式滑片空压机、挡板式滑片膨胀机技术方案详见同一申请日的挡板式滑片机专利申请。

Claims (10)

1.滑片式发动机，发动机包括电源、压气机、电动机、膨胀机、加热装置、控制器及其传感器，特征是：所述的膨胀机是挡板式滑片膨胀机，压气机、电动机、挡板式滑片膨胀机的转轴动力连接，压气机压缩空气转动方向、挡板式滑片膨胀机作功输出动力转动方向与电动机驱动方向一致，控制器及其传感器、电动机、加热装置点火系统电连接，加热装置燃烧室输入端与压气机输出端气连接，加热装置燃烧室输出端与挡板式滑片膨胀机输入端气连接，工作时启动电动机驱动压气机、挡板式滑片膨胀机一起转动，压气机输出压缩空气，按下加热装置燃烧室油门，在控制器控制下空气工质被加热提高焓值成为高温高压工质，高温高压工质在挡板式滑片膨胀机内膨胀，推动挡板式滑片膨胀机滑片转子转动做功转换工质焓降为机械功反馈代替电动机驱动压气机转动输出压缩空气和对外输出轴功率状态后，电动机停止工作，松开油门，滑片式发动机进入怠速状态，再次按下油门滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态。
2.根据权利要求1所述的滑片式发动机，特征是：所述的压气机是挡板式滑片空压机。
3.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：所述的电动机是电动/发电机。
4.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：电动机电源与油门联动，松开油门，滑片式发动机关闭怠速状态，再次按下油门时，电动机启动，滑片式发动机恢复对外输出轴功率状态后，电动机停止工作。
5.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：当控制器检测到挡板式滑片膨胀机驱动的负荷比较大时，及时启动电动机与挡板式滑片膨胀机一起混合动力驱动负载。
6.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：设有冷却装置。
7.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：所述的压气机是容积式空压机，设有带扩压器的增压风扇装置。
8.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：所述加热装置是火焰筒加热装置。
9.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的膨胀机是多级挡板式滑片膨胀机。
10.根据权利要求1或2所述的滑片式发动机，特征是：所述的滑片式发动机是重型燃气滑片式发动机，所述的压气机是多级挡板式滑片压气机。
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