CN1558096A - 燃气回旋式发动机 - Google Patents

Abstract

一种利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理的热力发动机，它是由主机和辅机系统组成，主机是由螺杆式压气(缩)机、回热器、燃烧室和容积式膨胀做功装置组成，容积式膨胀做功装置包括燃气旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达，辅机包括控制系统、保护系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统，它是利用螺杆式压气(缩)机把空气压缩，利用回热器将排气的热量回收并对压缩空气加热，加热的压缩空气进入燃烧室后，喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入容积式膨胀做功装置膨胀做功，容积式膨胀做功装置通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

Description

燃气回旋式发动机

所属技术领域

本发明涉及一种热力发动机，尤其是不用水冷却，没有曲轴和连杆机构，没有往复式振动，可以使用多种燃料，高速旋转的带有回热器的容积式热力发动机。

背景技术

热力发动机包括内燃机、燃气轮机、蒸汽轮机和其它发动机。活塞式内燃机是近代的主要热力机，其包含汽油机和柴油机。现以四冲程柴油机为例进一步说明，柴油机通常由固定部件、运动部件和各辅助系统组成。固定部件包括机体、气缸套、气缸盖和油底壳(或机座)等，这些零件构成了内燃机骨架，所有运动件和各辅助系统都支撑或安装在它上面。运动部件包括活塞、连杆、曲轴、飞轮和扭转减震器等。辅助系统包括配气机构、进排气机构、燃料供给与调节系统、润滑系统、冷却系统、起动系统、增压系统和安全监测系统。配气机构与进排气系统包括进排气阀、摇臂、凸轮轴、定时齿轮、进气管、空气过滤器、排气管等，它的作用是定时地吸入新鲜空气和排出废气。燃料供给与调节系统包括油泵、油管、喷油器、热油泵及调速器等，它的作用是定时定量向燃烧室喷入燃油和创造良好的燃烧条件，满足燃烧过程的需要。润滑系统包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器、自动调温阀及压力调节阀等，它的作用是将机油送到柴油机运动件摩擦副表面，以减少运动件的磨损和摩擦阻力，并带走摩擦产生的热能。冷却系统包括水泵、冷却器(风扇及散热器)、空冷却和自动调温阀等，其作用是利用冷却介质(水和空气)带走受热零件所吸收的热量，保证零件在高温环境中能正常工作。内燃机的起动系统的起动方式有人工起动、电起动、压缩空气起动等。增压系统主要是由增压器、空冷器及相配的排气管组成，其作用是提高进入气缸的空气压力，从而提高有效功率和发动机的效率。安全监测系统是由各种温度传感器、压力传感器、转速传感器及显示仪表、报警和停车装置等组成，保证机器的可靠运行。四冲程包括进气冲程、压缩冲程、工作(燃烧及膨胀)冲程和排气冲程。进气冲程是活塞从上止点下行，进气阀打开，将新鲜空气通过进气阀吸入气缸。压缩冲程是活塞由下止点向上运动，进排气阀都处于关闭状态，随着活塞上行，缸内的新鲜空气被压缩，燃油在压缩进程的后期通过喷油器射入气缸，并与缸中空气混合，在高温高压下自行发火燃烧。工作(燃烧及膨胀)冲程开始时，由于燃油强烈燃烧，气缸内的压力温度急剧升高，活塞在高温高压燃气的推动下由上止点向下运动而做功，活塞的往复运动通过连杆变成曲轴的回转运动。排气冲程是在工作(燃烧及膨胀)冲程末期，排气阀打开，此时活塞仍在向下移动，废气靠气缸内外压差，经排气阀开始排出气缸，当活塞由下止点向上运动时，废气被活塞完全推出气缸。柴油机进行上述四个冲程后，完成一个工作循环。柴油机重复这些工作循环将燃油转变成热能，又从热能转变成机械功。由于活塞上的活塞环与气缸内壁接触，而高压燃气的压力作用及连杆机构力的作用也使得活塞与气缸内壁之间有作用力，燃料在气缸内燃烧产生高温，这都使得活塞环与气缸内壁润滑环境恶劣，活塞环长时间工作可将气缸内径磨损变大，减少使用寿命。冷却系统的功用是将受热零件所吸收的多余热量及时散到大气中，维持内燃机工作时温度正常，冷却系统复杂，发动机的冷却水和排气约各带走燃料发热量的30％。由于内燃机的燃烧是在很短时间进行的，其排出的尾气有害成分多，不利于环保。

燃气轮机是以气体为工质，经压缩、加热后在透平中膨胀，将部分热能转换为机械能的旋转式动力机械。其是由主机和辅机组成，主机是压气机、燃烧室和透平组成，辅机包括燃料系统、点火系统、润滑系统、噪声控制系统、控制系统和保护系统。压气机为轴流式压气机和离心式压气机两种类型，气体压力均是利用叶片和气体的相互作用达到的，轴流式压气机主要由气缸(机匣)及其包容的转子组成，气缸上装有多列静叶片，转子上装有多列动叶片，动叶片借助外界功首先使气流加速，接着在其后面的一列静叶片中减速扩压，这一过程多次重复，直至所需要的压力。离心式压气机是利用气体在离心力的作用下沿径向流动而形成压力的。燃烧室介于压气机与透平之间，压气机排出的压缩空气在燃烧室中与燃料混合燃烧，产生高温燃气供入透平。燃烧室主要由火燃筒、外壳、燃料喷嘴、旋流器、点火器等部件组成。透平是将来自燃烧室的高温燃气在其叶片通道中膨胀，变热能和压力能为机械能的一种动力装置。透平有工质基本上沿轴向流动的轴流式透平和工质基本上沿径向自外向内流动的向心式透平两大类。燃气轮机一般应用轴流式透平，及少数小功率机组应用向心式透平。轴流式透平是由气缸及其包容的转子两部分组成，气缸上装有多列静叶片，转子上装有多列动叶片，由于透平中工质的温度比较高，现代燃气轮机中透平的叶片、转子和气缸普遍都应用了空气冷却措施。发动机在怠速工况情况下运行，压气机和透平都必须维持较高的转速，以保证系统顺利进行，而这却增加了燃油的消耗率。透平是由转子和叶片组成，而叶片这种薄形、悬臂梁式的结构对发动机的强度及寿命是不利的，特别是透平的第一级转子工作叶片，在高温高冲击力的环境中且存在很大的离心力作用，需要用价格昂贵的材料来制造，且不易加工。对于车用的燃气轮机由于功率比较小，其透平和压气机的半径很小，透平及压气机的效率低。

其它发动机有自由活塞发动机和旋转式发动机，旋转式发动机包括三角转子发动机即汪克尔(Wankel)转子发动机、卡尔茨(Kauertz)差速发动机、三叶式旋转发动机、柯尼达因(Anidyne)旋转式发动机、进动机构转子发动机等。自由活塞发动机实质是由自由活塞发气机和燃气轮组成的热力装置。而自由活塞发气机为一高增压对置式二冲程发动机，排出的燃气在燃气轮中膨胀做功，而发气机本身不输出功率，仅成为机械式燃气发生器。自由活塞发动机在变负荷时，活塞往复次数和行程的变化影响配气定时，偏离了最佳状态，燃油经济性很差，另外为了使涡轮在轻负荷下工作，不得不从压气机中放掉部分气体，也导致经济性恶化，自由活塞发动机无曲柄—连杆机构，却增加了同步结构，使结构复杂。三角转子发动机即汪克尔(Wankel)转子发动机主要是由“∞”字形内壁的缸体、三角形的转子、内齿圈、外齿轮、偏心轴等组成，三角转子角顶与气缸型面紧密接触，三角转子的三个弧面与气缸型面之间形成三个工作腔，工作腔的容积变化正好符合四冲程内燃机对气缸容积变化的要求，三角转子在气缸内转过一周后，被三角转子分隔成的三个工作腔各自完成了吸气、压缩点火、燃烧膨胀、排气四个过程。三角转子发动机(汪克尔(Wankel)转子发动机)、卡尔茨(Kauertz)差速发动机等多种旋转式发动机都通过相关机构将一部分气体进行吸气、压缩点火、燃烧膨胀、排气后，而再另将一部分气体进行吸气、压缩、燃烧膨胀和排气，并一直重复这四个过程，只是将活塞式内燃机的往复式运动改变为旋转式运动，由于这些旋转发动机燃烧过程是在气缸内的某一部分及在很短的瞬间完成的，其废气污染多，此外燃油的经济性不好，接触式密封易磨损，寿命低。参见《动力工程师手册》动力工程师手册编辑委员会编。机械工业出版社，1999.7/《特种发动机》朱仙鼎主编。机械工业出版社，1992.7/《液压气动技术手册》路甬样主编。机械工业出版社，2002.1/《汽车发动机原理》陈培陵主编。人民交通出版社，2002.1)

发明内容

为了克服现有的活塞式内燃机曲轴和连杆机构及活塞的往复式运动，发动机气缸及活塞环的磨损大、冷却系统复杂且能量损失、大修寿命低的特点，以及燃气轮机利用透平原理，在改变工作状况时，发动机会偏离最佳设计点，效率降低，其透平动叶片为悬臂梁式结构，不牢固、抗冲击力低，特别作为车用的燃气轮机，由于功率比较小，透平和压气机的半径很小，在发动机怠速工况下效率很低，耗油率大。以及自由活塞发动机在变负荷时，经济性恶化。三角转子发动机即汪克尔(Wankel)转子发动机、卡尔茨(Kauertz)差速发动机等多种旋转式发动机其废气污染多，此外燃油的经济性不好，接触式密封易磨损，寿命低等特点。本发明提供一种发动机，该发动机将活塞式内燃机的优点与燃气轮机的优点有机地结合起来，并克服活塞式内燃机和燃气轮机的缺点。它是利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，即利用螺杆式压气(缩)机将空气压缩后，进入回热器内，利用回热器将排气的热能回收并对压缩空气加热，然后进入的燃烧室喷入燃料燃烧，燃烧后的高温高压燃气进入容积式膨胀做功装置做功，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气，也可以利用废气增压装置增加进气压力，改善效率及提高功率。该发动机可消除内燃机的往复式运动，由于螺杆式压缩机磨损很小，容积式膨胀做功装置是利用气体的动密封来实现的，发动机减少磨损，提高使用寿命，并取消做功部件的水冷却系统。而容积式膨胀做功装置为一体式结构，不使用叶片，其牢靠、抗冲击力强、易于冷却。由于本发动机利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，其负荷的变化对效率影响不大，发动机在怠速工况下效率也很高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发动机是由主机和辅机组成，主机包括螺杆式压气(缩)机、燃烧室、容积式膨胀做功装置、变速器、回热器。辅机包括燃料系统、点火系统、润滑系统、噪声控制系统、控制系统和保护系统。本发动机的工作原理是利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，即利用螺杆式压气(缩)机把空气压缩，压缩空气在至燃烧室前，利用回热器将排气的热能回收并对压缩空气加热，加热的压缩空气进入燃烧室后，喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入容积式膨胀做功装置膨胀做功，容积式膨胀做功装置通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。还可以通过加装废气增压装置吸收排气的动能和气体压力能，提高发动机进气压力，并使发动机效率及功率得以提高。容积式膨胀做功装置包括燃气旋转活塞轮或干螺杆式燃气马达，螺杆式压气(缩)机包括双螺杆式压气(缩)机、单螺杆式压气(缩)机，双螺杆式压气(缩)机包括喷油双螺杆式压气(缩)机和干式双螺杆式压气(缩)机。本发动机基本做功原理是将柴油机工作原理的进行延伸，柴油机在压缩冲程空气被活塞压缩接近上止点时，喷油燃烧，在工作冲程(燃烧及膨胀)时高压燃气推动活塞做功，如果把气缸做成无限长，而且又不断地向气缸注入燃油和压缩空气进行燃烧，那么高压燃气就会推动活塞无限地做功下去，这个无限长的气缸就是旋转活塞轮或干螺杆式燃气马达。发动机还可以设计由一个主轴和若干个单元发动机组成，主轴上安装若干个离合轮，每个单元发动机均有自己的压气机、燃烧室、回热器、容积做功装置及功率输出装置，单元发动机功率输出装置通过离合轮将功率传到主轴上，单元发动机的燃油管和控制系统与主发动机燃油管和控制系统相连，通过控制单元发动机的空气进气量、燃油量和燃烧室燃气压力来控制其输出功率，如更换其中某个单元发动机时，则将其离合轮打开，而不用停整台发动机，就可使此单元发动机脱离主体，而后卸下燃油管和控制系统，即可更换新单元发动机。下面对各部件分别作以说明。

一.本发动机的主机部分：

1.压气机

本发明的发动机的压气机为螺杆式压气(缩)机，是靠一个或几个转子作回转运动改变工作容积(基元容积)来提高气体压力的压缩机，有双螺杆式压缩机、单螺杆式压缩机两种。螺杆式压缩机按运动方式分喷油、滴油、干式(无油)三种。由于螺杆式压缩机使用在发动机上，也可将压缩机称之为螺杆式压气机。双螺杆式压气机的结构是在“∞”字形的气缸(机体)中平行地配置两个按一定传动比反向旋转又相互啮合的螺型转子。在于式(无油)双螺杆式压气机中，阳转子(主动转子)靠同步齿轮带动阴转子(从动转子)，转子啮合过程互不接触。在喷油双螺杆式压气机中，不设同步齿轮，一对转子就似一对齿轮一样，由阳转子直接拖动阴转子。在螺杆式压气机的工作过程从吸气开始，然后气体在密闭的齿间容积中被压缩，最后以排气过程结束。在压气机机体的两端分别开设吸气口和排气口。在运动过程中，阴、阳转子和气缸之间形成的呈“V”字形的一对齿间容积(基元容积)随着转子的旋转而变化。吸气过程是气体经吸气口分别进入阴、阳转子的齿间容积，随着转子的回转，这两个齿间容积各自不断扩大，当这两个容积达最大值时，齿间容积和吸气口断口，吸气过程结束。压缩过程是转子继续回转，阴、阳转子齿间容积连通，呈“V”字形，因齿的互相挤入，其容积逐渐减小，实现气体的压缩过程，直到该齿间容积与排气口相连通时为止。排气过程是在齿间容积和排气口相连通后，排气过程即行开始。由于转子回转时容积不断缩小，将压缩后具有一定压力的气体送到排气管道，该过程直到该容积达到最小值时为止。并通过变转速调节、控制吸入调节、空转调节、滑阀调节等多种调节方法来调节气体压缩量，以适应发动机各种工作状况下并降低功耗。双螺杆压气机还可以采用两段方式进行压缩，空气在第一段双螺杆压气机压缩后，引入中间冷器冷却降温，然后再回到第二段双螺杆压气机继续进行压缩。单螺杆式压气机是由单螺杆转子、两个星轮、机壳、主轴、吸气口、排气口等组成。单螺杆上螺槽、机壳内壁和星轮齿面构成封闭的基元容积。螺杆与星轮啮合运动时，螺杆带动星轮齿在螺槽内相对移动，相当于星轮的一个齿(活塞)在螺杆的一条螺旋槽(气缸)内运动，连续完成吸气、压缩、排气过程。这种压缩机都需通过气缸向工作腔喷油，以起密封、冷却气体、润滑螺杆-星轮摩擦副的作用。螺杆不受任何径向或轴向气体力的作用，具有理想的力平衡性，轴承负荷小。本发明提到的螺杆式压气机是包括单螺杆式压气机和双螺杆式压气机，双螺杆式压气机是包括喷油双螺杆式压气机和干式双螺杆式压气机。螺杆式压气机容积效率高，排气均匀，磨损小寿命长，结构简单、控制系统完善。

2.燃烧室

本发明的发动机的燃烧室主要由火燃筒、外壳、燃料喷嘴、旋流器、点火器等部件组成，燃烧室的首要作用是释放燃油的化学能。燃烧室由初级区域和次级区域组成，初级区域和次级区域上面开有空气孔，发动机总气流量的一部分进入初级区域，用来维持燃烧室燃气的燃烧。从旋流器和初级区域上空气孔进入燃烧室的空气可以冷却燃烧室内壁，其余的气流通过次级区域上空气孔进入燃烧室，用来降低燃烧室出口气体的温度，使之温度能降到燃气做功装置能够接受的数值。燃烧室有管形燃烧室、环形燃烧室和环管燃烧室三种结构。管形燃烧室可以是逆流罐型，燃烧室安装燃油喷嘴，旋转器装在燃烧室的圆顶上，以保证在空气流量低时也有环形涡流，环形涡流可以使燃烧稳定在燃烧室初级区域内，燃烧后的燃气离开燃烧室初级区域，移动到燃烧室次级区域去，在那里由燃烧室次级区域空气孔进来的空气混合冷却，通过适当布置燃烧室周围空气孔的位置，可使燃烧室的表面温度保持在合适的范围内，以保证燃烧室有较长的使用寿命。燃烧室的适应性强，对环境污染少，除能燃用天然气、蒸馏油等优质燃料外，还能燃用渣油、原油、煤气等廉价燃料，其设备不需作很大变动，甚至可以在运行中进行不同燃料的相互切换，并且燃烧后的排气比较干净，烟尘、CO、SO₂、NO_x和未燃碳氢化合物(UHC)的排放都能满足严格的环保标准。

3.容积式膨胀做功装置

本发明的发动机的做功装置是利用容积式膨胀做功原理，主要是旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达。旋转活塞轮是由活塞轮外壳、端盖、A和B两个活塞轮转子、进气口、排气口、轴承以及联动器组成，联动器使得A和B两个活塞轮转子以一定的转速同步匀速转动，联动器可以是由同步齿轮、万向节、连轴器构成。两个活塞轮转子是轴上带有一个或多个扇形齿的圆柱体或圆锥体，它是由外径R面、内径r面和包络面组成，外径R面与内径r面共轴心，两个活塞轮转子通过轴承安装在旋转活塞轮外壳上，活塞轮转子的外径面与活塞轮外壳存在有微小间隙，一个活塞轮转子的外径面对应另外一个活塞轮转子的内径面，并存在有微小间隙，活塞轮转子上的包络面可使A和B两个活塞轮转子匀速转动的扇形齿之间不发生干涉。两个活塞轮转子与活塞轮外壳及端盖表面形成两个工作容积腔——燃气进入腔和燃气排出腔。当旋转活塞轮转动时，始终都有一个转子将燃气进入腔和燃气排出腔隔开，而另一个转子转动过程中，使得燃气活塞轮中的燃气进入腔的工作容积变大，燃气排出腔的工作容积变小，高压燃气就是在燃气进入腔内膨胀，利用燃气进入腔和燃气排出腔的压差及燃气膨胀后产生的高速气流推动活塞轮转子转动而做功的。旋转活塞轮的密封机理为非接触式气体的动密封，其需要密封的有三个部分，一是活塞轮转子外径面与旋转活塞轮外壳之间的微小间隙，二是活塞轮转子两个侧面与旋转活塞轮端盖之间的微小间隙，三是两个活塞轮转子之间的微小间隙。第一项密封是在旋转活塞轮外壳内侧壁沿轴向开有一系列的小槽，利用气体存在粘度，将附着在高速转动的活塞轮转子上高速气流滞止为静止，产生气环，其作用类似活塞环，阻止泄漏，也可以在活塞轮转子上沿轴向开有“V”形槽，如果有泄漏发生，则气体要经过不同截面的缝隙，“V”形槽内的气压与活塞轮转子外径面与活塞轮外壳之间的间隙的气压不同，也可以产生密封作用。由于活塞轮转子外径面与旋转活塞轮外壳之间的间隙相对活塞轮转子半径十分微小，活塞轮转子又高速旋转，设计适当数目的槽，即可以达到气体的密封作用，而又不至产生阻力。第二项活塞轮转子两个侧面与旋转活塞轮端盖之间的微小间隙的密封，可以在活塞轮转子的侧面上开一系列起密封作用的槽，也可以在旋转活塞轮端盖上开一系列槽，利用迷宫式结构及气体的粘性共同作用来达到间隙的动密封的。第三项两个活塞轮转子之间的微小间隙的密封，高温高压的燃气在旋转活塞轮的燃气进入腔内膨胀，产生很高的气流，当燃气喷口对准活塞轮转子的扇形区，根据伯努力方程，这个具有很高流速的燃气流，使得两个转子相结合的区域成为一个低压区，两个活塞轮转子的间隙利用这个低压区进行密封。由于两个活塞轮转子间隙很微小，活塞轮转子又是高速转动，带动活塞轮转子附面层内的气体运动，而这个气流的运动方向可以抑制泄漏。活塞轮转子上的包络面可使A和B两个活塞轮转子匀速转动，活塞轮转子上扇形齿之间不发生干涉。活塞轮转子的包络面与外径R面的交线和包络面与外径r面的交线共面并通过轴心线，包络面的轴截面为包络线，其方程为

此方程式中X、Y作标原点是活塞轮转子轴截面同心圆的原点，X轴通过包络线与r、R圆的交点，通过给定不同的θ值可以画出包络线，此包络线称之为理论包络线，而实际上只要将理论包络线包络在内的任何一个包络线都可以使两个活塞轮转子同步旋转时不发生干涉。

本发明的发动机的做功装置还可以是干螺杆式燃气马达，其结构与干式螺杆式压气(缩)机基本相同，阴、阳转子靠同步齿轮相互带动，转子啮合过程互不接触只存在微小间隙。在燃气进入腔里，燃气流的冲力利于转子的转动，燃气进一步在螺旋式的螺杆齿间内膨胀，推动阳转子和阴转子转动做功。做功后燃气的温度和压力都降低，并由燃气排出腔排出。

4.回热器

回热器是将发动机排气的一部分热量传递给进入燃烧室的压缩空气，可以提高发动机的经济性和动力性，减小燃油消耗量。有逆流式和旋转式两种回热器类型。

二.主要辅机系统

本发动机的辅机包括控制系统、保护及监控系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统

1.控制系统和保护及监控系统

控制系统和保护系统的主要功能是：起动，加(减)负荷和停机。主要控制参数有转速和功率，调节转速是通过调节器控制燃料流量来实现的，在转速增加时，最高转速控制器防止燃料过多损坏燃烧室及容积式膨胀做功装置，在转速降低时防止燃料过少而熄火。并通过进气量的调节来维持压气机排气压力的稳定数值内变动，从而控制燃烧室和容积式膨胀做功装置的气压值在合理的范围内。保护系统的主要功能是超速保护、熄火保护和报警及保护性停机。监控系统是对发动机的转速、压气机的排气压力、润滑油的温度、空气过滤器的保养时限、油过滤器的保养时限、油气分离器的保养时限等进行指示。

2.燃料系统

包括燃料加压泵、管路、燃料调节器等，它的作用是向燃烧室喷入可调节流量的燃料，保证燃烧室在各个工作状况下都能顺利完成燃烧。本发动机可以使用多种燃料，并根据燃料性质的不同采用不同的燃料加压泵。

3.起动系统

本发动机起动系统包括火花塞、高压点火系统以及起动装置，起动装置的起动方式有人工起动、电起动、压缩空气起动等。由于本发动机使用回热器，进入燃烧室的气体温度很高，起动后能维持正常的燃烧。

4.润滑系统

本发动机的润滑系统包括机油泵、机油滤清器、机油冷却器、自动调温阀及压力调节阀等。它的作用是将机油送到发动机运动件摩擦副表面，以减少运动件的磨损和摩擦阻力，并带走摩擦产生的热量。对于使用喷油双螺杆式压气机的发动机，它可以不使用机油泵，而是依靠油气分离器的高压润滑油来润滑发动机运动件摩擦副表面，它是由油管、油气分离器、油过滤器、自动调温阀、油冷却器组成，其作用是将螺杆式压缩机压缩后的油气进行分离，将油冷却、过滤并对发动机各部件进行润滑。

5.噪声控制系统

噪声控制系统是通过采取销声及隔离措施，降低发动机的噪声。

本发明的有益效果是，将内燃机和燃气轮机的优点有机地结合在一起，它是利用专一的燃烧室进行气体燃烧，并利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，即利用螺杆式压缩机将空气压缩后，进入回热器利用排气的热能对压缩空气加热，然后进入的燃烧室喷入燃料燃烧，燃烧后的高温高压燃气进入容积式膨胀做功装置做功，经回热器吸收热量后再排入大气。由于其使用回热器吸收排气的热量，并给进入燃烧室前的压缩空气加热，所以热效率高。它由于使用容积压缩膨胀原理，发动机在怠速工况下燃油经济性也不差。与活塞内燃机相比，它取消曲轴和连杆机构及活塞的往复式运动，克服了气缸及活塞环的磨损大，冷却系统复杂且能量损失，大修寿命低的缺点，由于它使用专一的燃烧室，排气污染低。与燃气轮机相比，它利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，即压缩时由于压缩机中气体的体积被缩小，使单位体积内气体分子的密度增加而形成压力，膨胀时由于做功装置中气体的体积被膨胀，使单位体积内气体分子的密度减小并推动做功装置做功。而燃气轮机是利用透平原理，即气体压力的提高是由气体的速度能转换为压力能而得到的，燃气的膨胀是由燃气的压力能转换为速度能而得到的。它克服透平理论低负荷时由于偏离最佳设计点而效率低，它可以通过控制吸入调节、空转调节、滑阀调节等多种调节方法来调节压缩气量范围，以适应发动机各种工作状况下运行并降低油耗，克服燃气轮机压气机叶片和透平叶片的悬臂梁式结构，抗冲击力低的缺点。与自由活塞发动机相比，它取消自由活塞发动机的发气机和燃气轮结构，克服其在变负荷时燃油经济性很差的缺点。与三角转子发动机(汪克尔(Wankel)转子发动机)、卡尔茨(Kauertz)差速发动机、三叶式旋转发动机、柯尼达因(Anidyne)旋转式发动机、进动机构转子发动机等旋转式发动机相比，它克服了旋转式发动机都通过相关机构将一部分气体进行吸气、压缩、燃烧膨胀、排气后，再重复将另将一部分气体进行吸气、压缩、燃烧膨胀和排气理论缺陷，将其变成流水线化，克服了旋转式发动机废气污染多、燃油的经济性不好、接触式密封易磨损、寿命低等特点。本发明结构简单，废气污染少，热效率高，磨损少，寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的流程图。

图2是本发明第一实施例的技术方案图。

图3是本发明第二实施例的技术方案图。

图4是本发明第三实施例的技术方案图。

图5是本发明第四实施例的技术方案图。

图6是本发明不用回热器热力循环实施例的技术方案图。

图7是本发明燃气—蒸汽联合循环实施例的技术方案图。

图8是本发明燃气—回热—蒸汽回注循环实施例的技术方案图。

图中1.空气过滤器，2.螺杆式压气机，3.回热器，4.燃烧室，5.容积做功装置，6.容积做功装置轴，7.变速器，8.螺杆式压气机轴，9.空气进气量控制器，10.燃料管及燃料喷射器，11.点火器，12.回热器燃气排气管，13.容积做功装置排气管，14.燃烧室排气管，15.回热器空气排气管，16.螺杆式压气机空气排气管，17.螺杆式压气机空气进气管，18.喷油双螺杆压气机阴转子，19.喷油双螺杆压气机阳转子，20.喷油双螺杆式压气机，21.油气分离器，22.燃气排出管，23.油过滤器，24.润滑油冷却器，25.润滑油管，26.温控阀，27.干式螺杆燃气马达，28.干式螺杆燃气马达阳转子，29.干式螺杆燃气马达阴转子，30.旋转活塞轮，31.旋转活塞轮转子(A)，32.旋转活塞轮转子(B)，33.蒸汽容积做功装置，34.燃气排出腔，35.燃气进入腔，36.密封小槽，37.干式双螺杆压气机阴转子，38.干式双螺杆压气机阳转子，39.干式双螺杆压气机，40.冷凝器，41.热力交换器，42.水箱，43.水泵，44.蒸汽管。

具体实施方式

在图1发动机的流程中，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入螺杆式压气机空气进气管(17)，然后进入螺杆式压气机(2)，空气在螺杆式压气机(2)压缩成高压气体，通过螺杆式压气机空气排气管(16)进入回热器(3)，吸收排出燃气的热量后，压缩空气温度上升，并通过回热器空气排气管(15)进入燃烧室(4)，燃料管及燃料喷射器(10)喷出燃料与空气混合后燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气通过燃烧室排气管(14)进入容积做功装置(5)，在容积做功装置(5)内膨胀做功，推动容积做功装置(5)转动，通过容积做功装置轴(6)和变速器(7)对外界进行功率输出及带动螺杆式压气机轴(8)转动，做功后的燃气通过容积做功装置排气管(13)进入回热器(3)，利用剩余热量对进入燃烧室(4)的高压空气加热，然后通过回热器燃气排气管(12)将废气排出。螺杆式压气机(2)包括喷油双螺杆式压气机(20)和干式双螺杆压气机(39)，容积做功装置(5)包括旋转活塞轮(30)和干螺杆式燃气马达(27)。图中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向。

在图2所示技术方案实施例中，主机包括喷油双螺杆式压气机(20)、回热器(3)、燃烧室(4)和旋转活塞轮(30)，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入喷油双螺杆式压气机(20)，空气与润滑油管(25)喷出的润滑油混合后，在喷油双螺杆压气机阳转子(19)和喷油双螺杆压气机阴转子(18)的转动作用下，压缩成高压油气混合气体，进入油气分离器(21)，被油气分离器(21)分离出的空气进入回热器(3)，被油气分离器(21)分离出的润滑油通过油过滤器(23)进行过滤后，进入温控阀(26)。温控阀(26)根据润滑油温度的不同将润滑油部分送入润滑油冷却器(24)冷却，或者不经润滑油冷却器(24)冷却直接旁路至润滑油管(25)。润滑油喷入喷油双螺杆式压气机(20)，润滑喷油双螺杆压气机阳转子(19)和喷油双螺杆压气机阴转子(18)，并且对喷油双螺杆式压气机(20)进行冷却。高压空气进入回热器(3)，经吸收排出燃气的热量后温度升高，进入燃烧室(4)与燃料管及燃料喷射器(10)喷出的燃料混合燃烧，形成高温高压燃气流入燃气进入腔(35)，燃气进入腔(35)有一系列燃气喷口通向旋转活塞轮(30)，燃气经燃气喷口膨胀交替地推动旋转活塞轮转子(A)(31)和旋转活塞轮转子(B)(32)转动做功。图示的位置是旋转活塞轮转子(A)(31)将燃气喷口堵住，燃气喷向旋转活塞轮转子(B)(32)的曲面，因其区域的气体静压力高于燃气排出腔(34)气体压力，旋转活塞轮转子(B)(32)在燃气的压差力及燃气流的冲力共同作用下沿图示转向进行转动，因同步齿轮将旋转活塞轮转子(B)(32)与旋转活塞轮转子(A)(31)联动，旋转活塞轮转子(B)(32)沿图示转向进行转动，并过渡成燃气推动旋转活塞轮转子(A)(31)转动，而旋转活塞轮转子(B)将燃气喷口堵住的状态。在旋转活塞轮(30)的两侧端盖上开有泄流槽，可将使两个转子顺利过渡，同时又不致使燃气泄漏到燃气排出腔(34)。旋转活塞轮(30)的密封机理为非接触式气体的动密封，活塞轮转子外径面与旋转活塞轮外壳之间的间隙的密封是在旋转活塞轮外壳内侧壁上，沿轴向开有一系列的密封小槽(36)，利用气体存在粘度，将附着在高速转动的活塞轮转子上高速气流滞至为静止，产生气环，其作用类似活塞环，阻止泄漏。旋转活塞轮转子(A)(31)和旋转活塞轮转子(B)(32)内部可以开有用于冷却转子空气通道，通过引入空气对旋转活塞轮转子(A)(31)和旋转活塞轮转子(B)(32)进行冷却。燃气从燃气排出腔(34)进入容积做功装置排气管(13)，然后进入回热器(3)对压缩空气加热后由回热器燃气排气管(12)排出。空气进气量控制器(9)的作用是调节发动机空气进气量，维持发动机压力稳定，此功能也还可以由滑阀调节器来实现。点火器(11)是用来起动发动机时点燃燃气，当发动机起动后燃烧室(4)就可以维持燃烧状态。发动机辅机包括控制系统、保护及监控系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统保证发动机正常运行。图中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向，填充小方格的箭头表示油气混合气的走向，小箭头表示润滑油的走向。

在图3所示技术方案实施例中，主机包括喷油双螺杆式压气机(20)、燃烧室(4)和干螺杆式燃气马达(27)，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入喷油双螺杆式压气机(20)，空气与润滑油管(25)喷出的润滑油混合后，在喷油双螺杆压气机阳转子(19)和喷油双螺杆压气机阴转子(18)的转动作用下，压缩成高压油气混合气体，进入油气分离器(21)，被油气分离器(21)分离出的空气进入回热器(3)，被油气分离器(21)分离出的润滑油通过油过滤器(23)进行过滤后，进入温控阀(26)。温控阀(26)根据润滑油温度的不同将润滑油部分送入润滑油冷却器(24)冷却，或者不经润滑油冷却器(24)冷却直接旁路至润滑油管(25)。润滑油喷入喷油双螺杆式压气机(20)，润滑喷油双螺杆压气机阳转子(19)和喷油双螺杆压气机阴转子(18)，并且对喷油双螺杆式压气机(20)进行冷却。高压空气进入回热器(3)经吸收排出燃气的热量后，温度升高，进入燃烧室(4)与燃料管及燃料喷射器(10)喷出的燃料混合燃烧，形成高温高压燃气，流入干螺杆式燃气马达(27)的燃气进入腔(35)，并通过燃气喷口膨胀推动干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)转动做功，干螺杆式燃气马达阳转子(28)通过同步齿轮与干螺杆式燃气马达阴转子(29)联动，转子啮合过程互不接触，保持微小间隙，其结构与干式螺杆压缩机基本相同。燃气进入腔(35)开在干螺杆式燃气马达(27)的端面上，通过设计燃气喷口的开口方向，可使燃气喷入干螺杆式燃气马达(27)时，燃气气流对转子的冲力更有利于转子的转动。燃气进一步在螺旋式的螺杆齿间内膨胀，推动干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)转动做功。做功后的燃气从燃气排出腔(34)流入容积做功装置排气管(13)，然后进入回热器(3)对压缩空气加热后由回热器燃气排气管(12)排出。干螺杆式燃气马达(27)的干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)可以通过冷却孔引入空气冷却。空气进气量控制器(9)的作用是调节发动机空气进气量，维持发动机压力稳定，此功能也还可以由滑阀调节器来实现。点火器(11)是用来起动发动机时点燃燃气，当发动机起动后燃烧室(4)就可以维持燃烧状态，发动机辅机包括控制系统、保护及监控系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统保证发动机正常运行。图中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向，填充小方格的箭头表示油气混合气的走向，小箭头表示润滑油的走向。

在图4所示技术方案实施例中，主机包括干式双螺杆压气机(39)、燃烧室(4)和旋转活塞轮(30)，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入干式双螺杆压气机(39)，干式双螺杆压气机阳转子(38)是通过同步齿轮与干式双螺杆压气机阴转子(37)联动，随着转子的转动，空气被压缩，压力提高，高压空气进入回热器(3)经吸收排出燃气的热量后，温度升高，进入燃烧室(4)与燃料管及燃料喷射器(10)喷出的燃料混合燃烧，形成高温高压燃气流入燃气进入腔(35)，在燃气喷口膨胀，形成高速燃气流，高速燃气流交替喷向每个旋转活塞轮转子。在图示的位置是旋转活塞轮转子(A)(31)将燃气喷口堵住，燃气喷向旋转活塞轮转子(B)(32)的曲面，因其区域的气体静压力高与燃气排出腔(34)气体压力，旋转活塞轮转子(B)(32)在燃气的压差力及燃气流的冲力共同作用下沿图示转向进行转动，因同步齿轮将旋转活塞轮转子(B)(32)与旋转活塞轮转子(A)(31)联动，旋转活塞轮转子(B)(32)沿图示转向进行转动，并过渡成燃气推动旋转活塞轮转子(A)(31)转动，而旋转活塞轮转子(B)(32)将燃气喷口堵住的状态，在旋转活塞轮(30)的两侧端盖上开有泄流槽，可将使两个转子顺利过渡，同时又不致使燃气泄漏到燃气排出腔(34)。旋转活塞轮(30)的密封机理为非接触式气体的动密封，活塞轮转子外径面与旋转活塞轮外壳之间的间隙的密封是在旋转活塞轮外壳内侧壁上，沿轴向开有一系列的密封小槽(36)，利用气体存在粘度，将附着在高速转动的活塞轮转子上高速气流滞至为静止，产生气环，其作用类似活塞环，阻止泄漏。旋转活塞轮转子(A)(31)和旋转活塞轮转子(B)(32)内部可以开有用于冷却转子空气通道，通过引入空气对旋转活塞轮转子(A)(31)和旋转活塞轮转子(B)(32)进行冷却。燃气从燃气排出腔(34)进入容积做功装置排气管(13)，然后进入回热器(3)对压缩空气加热后由回热器燃气排气管(12)排出。空气进气量控制器(9)的作用是调节发动机空气进气量，维持发动机压力稳定，此功能也还可以由滑阀调节器来实现。点火器(11)是用来起动发动机时点燃燃气，当发动机起动后燃烧室(4)就可以维持燃烧状态，发动机辅机包括控制系统、保护及监控系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统保证发动机正常运行。图中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向。

在图5所示技术方案实施例中，主机包括干式双螺杆压气机(39)、燃烧室(4)和干螺杆式燃气马达(27)，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入干式双螺杆压气机(39)，干式双螺杆压气机阳转子(38)是通过同步齿轮与干式双螺杆压气机阴转子(37)联动，随着转子的转动，空气被压缩，压力提高。高压空气进入回热器(3)经吸收排出燃气的热量后，温度升高，高压空气进入燃烧室(4)与燃料管及燃料喷射器(10)喷出的燃料混合燃烧，形成高温高压燃气流入干螺杆式燃气马达(27)的燃气进入腔(35)，并在燃气喷口膨胀推动干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)转动做功，干螺杆式燃气马达阳转子(28)是依靠同步齿轮与干螺杆式燃气马达阴转子(29)联动，转子啮合过程互不接触，保持微小间隙，其结构与干式螺杆压缩机基本相同。燃气进入腔(35)开在干螺杆式燃气马达(27)的端面上，通过设计燃气喷口的开口方向，可使燃气喷入干螺杆式燃气马达(27)时，燃气流的冲力更有利于转子的转动。燃气在螺旋式的螺杆齿间内膨胀，推动干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)转动做功。做功后的燃气从燃气排出腔(34)流入容积做功装置排气管(13)，然后进入回热器(3)对压缩空气加热后由回热器燃气排气管(12)排出。干螺杆式燃气马达(27)的干螺杆式燃气马达阳转子(28)和干螺杆式燃气马达阴转子(29)可以通过开冷却孔引入空气冷却，空气进气量控制器(9)的作用是调节发动机空气进气量，维持发动机压力稳定，此功能也还可以由滑阀调节器来实现。点火器(11)是用来起动发动机时点燃燃气，当发动机起动后燃烧室(4)就可以维持燃烧状态，发动机辅机包括控制系统、保护及监控系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统保证发动机正常运行。图中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向。

在图6所示技术方案实施例中，本发动机还采用不用回热器热力循环方式，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入螺杆式压气机空气进气管(17)，然后进入螺杆式压气机(2)，空气在螺杆式压气机(2)压缩成高压气体，通过螺杆式压气机空气排气管(16)进入燃烧室(4)，燃料管及燃料喷射器(10)喷出燃料与空(16)进入回热器(3)，压缩空气在回热器(3)吸收排出燃气的热量后温度上升，并通过回热器空气排气管(15)进入燃烧室(4)，燃料管及燃料喷射器(10)喷出燃料与空气混合后燃烧，生成高温高压的燃气并通过燃烧室排气管(14)进入容积做功装置(5)，容积做功装置(5)包括旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达两种类型的做功装置，燃气在容积做功装置(5)内膨胀做功，推动容积做功装置(5)转动，通过容积做功装置轴(6)和变速器(7)对外界进行功率输出，以及带动螺杆式压气机轴(8)转动，维持螺杆式压气机(2)运转，做功后的燃气通过容积做功装置排气管(13)进入回热器(3)，利用剩余热量对进入燃烧室(4)的高压空气加热，然后通过回热器燃气排气管(12)将废气排入涡轮增压系统涡轮(46)，废气在涡轮增压系统涡轮(46)膨胀做功，推动涡轮增压系统涡轮(46)旋转并带动涡轮增压系统压气机(45)旋转，做功后的废气经燃气排出管(22)排入大气。

在图7所示技术方案实施例中，本发动机还采用燃气—蒸汽联合循环方式，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入螺杆式压气机空气进气管(17)，然后进入螺杆式压气机(2)，空气在螺杆式压气机(2)压缩成高压气体，通过螺杆式压气机空气排气管(16)进入燃烧室(4)，燃料管及燃料喷射器(10)喷出燃料与空气混合后燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气通过燃烧室排气管(14)进入容积做功装置(5)，在容积做功装置(5)内膨胀做功，推动容积做功装置(5)转动，通过容积做功装置轴(6)和变速器(7)对外界进行功率输出及带动螺杆式压气机轴(8)转动，维持螺杆式压气机(2)运转，做功后的燃气通过容积做功装置排气管(13)进入热力交换器(41)，经吸收热量后由燃气排出管(22)排入大气。水泵(43)将水从水箱(42)打入热力交换器(41)，水在热力交换器(41)吸收做功后燃气的热量形成高压水蒸汽，由蒸汽管(44)将高压水蒸汽打入蒸汽容积做功装置(33)，蒸汽容积做功装置(33)的构造与容积做功装置(5)的结构相同，只是膨胀介质为蒸汽，推动蒸汽容积做功装置(33)旋转做功，做功后的低压水蒸汽排入冷凝器(40)冷却成水，并流入水箱(42)。螺杆式压气机(2)包括喷油双螺杆式压气机和干式双螺杆压气机两种类型，容积做功装置(5)包括旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达两种类型做功装置，蒸汽容积做功装置(33)包括蒸汽旋转活塞轮和蒸汽干螺杆式马达两种类型做功装置。

在图8所示技术方案实施例中，本发动机还采用燃气—回热—蒸汽回注循环方式，空气沿空芯箭头方向进入空气过滤器(1)，在空气进气量控制器(9)的控制下进入螺杆式压气机空气进气管(17)，然后进入螺杆式压气机(2)，空气在螺杆式压气机(2)压缩成高压气体，通过螺杆式压气机空气排气管(16)进入回热器(3)，吸收排出燃气的热量后，压缩空气温度上升，并通过回热器空气排气管(15)进入燃烧室(4)，燃料管及燃料喷射器(10)喷出燃料与空气混合后燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气通过燃烧室排气管(14)进入容积做功装置(5)，在容积做功装置(5)内膨胀做功，推动容积做功装置(5)转动，通过容积做功装置轴(6)和变速器(7)对外界进行功率输出及带动螺杆式压气机轴(8)转动，维持螺杆式压气机(2)运转，做功后的燃气通过容积做功装置排气管(13)进入回热器(3)，利用燃气剩余热量对进入燃烧室(4)的高压空气加热，然后通过回热器燃气排气管(12)将废气排入热力交换器(41)。水泵将水由水箱(42)打入热力交换器(41)，水吸收热量加热成水蒸汽，由蒸汽管(44)将水蒸汽回注于容积做功装置(5)，与燃气共同推动容积做功装置(5)做功，而后同燃气一起由燃气排出管(22)排出。螺杆式压气机(2)包括喷油双螺杆式压气机和干式双螺杆压气机两种类型，容积做功装置(5)包括旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达两种类型做功装置。

图1、2、3、4、5、6、7、8中的空芯箭头表示空气和压缩空气的走向，实芯粗黑箭头表示燃气的走向，填充小方格的箭头表示油气混合气的走向，小黑箭头表示润滑油的走向。

Claims (10)

1.一种热力发动机，包含主机和辅机系统，主机是由压气机、回热器、燃烧室和做功装置组成，辅机包括控制系统、保护系统、燃料系统、起动系统、润滑系统和噪声控制系统，其特征是：发动机是利用旋转容积式压缩及膨胀做功原理，即利用螺杆式压气(缩)机把空气压缩，利用回热器将排气的热量回收并对压缩空气加热，加热的压缩空气进入燃烧室后，喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入容积式膨胀做功装置膨胀做功，容积式膨胀做功装置通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

2.根据权利要求1所述的发动机，其特征是：发动机使用螺杆式压气(缩)机进行气体压缩，具体为喷油双螺杆式压气(缩)机和干式双螺杆式压气(缩)机，容积式膨胀做功装置是利用回旋容积式膨胀做功原理，具体的装置为旋转活塞轮和干螺杆式燃气马达。

3.根据权利要求1所述的发动机，其特征是发动机主机由喷油双螺杆式压气(缩)机、回热器、燃烧室和旋转活塞轮组成，空气通过空气过滤器进入喷油双螺杆式压气(缩)机，空气与润滑油混合后被压缩成高压油气混合气体，油气分离器将高压油气混合气体分成高压空气和润滑油，温控阀控制润滑油的冷却温度，高压空气进入回热器经吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入旋转活塞轮，旋转活塞轮的燃气喷口可将燃气喷向旋转活塞轮转子的曲面，利用燃气进入腔与燃气排出腔的压力差及燃气流的冲力共同作用推动旋转活塞轮转子转动，旋转活塞轮通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

4.根据权利要求1所述的发动机，其特征是发动机主机可以由喷油双螺杆式压气(缩)机、回热器、燃烧室和干螺杆式燃气马达组成，空气通过空气过滤器进入喷油双螺杆式压气(缩)机，空气与润滑油混合后被压缩成高压油气混合气体，油气分离器将高压油气混合气体分成高压空气和润滑油，温控阀控制润滑油的冷却温度，高压空气进入回热器经吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入干螺杆式燃气马达做功，干螺杆式燃气马达通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

5.根据权利要求1所述的发动机，其特征是发动机主机可以由干式双螺杆式压气(缩)机、回热器、燃烧室和旋转活塞轮组成，空气通过空气过滤器进入干式双螺杆式压气(缩)机，高压空气进入回热器经吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入旋转活塞轮，旋转活塞轮的燃气喷口可将燃气喷向旋转活塞轮转子的曲面，利用燃气进入腔与燃气排出腔的压力差及燃气流的冲力共同作用推动旋转活塞轮转子转动，旋转活塞轮通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

6.根据权利要求1所述的发动机，其特征是发动机主机可以由干式双螺杆式压气(缩)机、回热器、燃烧室和干螺杆式燃气马达组成，空气通过空气过滤器进入干式双螺杆式压气(缩)机，高压空气进入回热器经吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室喷入燃料燃烧，高温高压的燃气进入干螺杆式燃气马达做功，干螺杆式燃气马达通过变速器带动螺杆式压气机转动，以维持发动机本身的运行，其余做功能量用于外部输出，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入大气。

7.根据权利要求1所述的发动机，其特征是本发动机可以采用燃气-蒸汽联合循环方式，空气进入空气过滤器，然后进入螺杆式压气机压缩成高压气体，进入燃烧室燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气进入容积做功装置内膨胀做功，推动容积做功装置转动，通过容积做功装置轴和变速器对外界进行功率输出及带动螺杆式压气机轴转动，做功后的燃气排入热力交换器后排入大气；水箱中的水通过水泵打入热力交换器，水在热力交换器吸收热量被加热成高压水蒸汽，高压水蒸汽在蒸汽容积做功装置中膨胀，推动蒸汽容积做功装置做功，做功后的低压水蒸汽排入冷凝器冷却成水，并流入水箱继续进行循环。

8.根据权利要求1所述的发动机，其特征是本发动机可以采用燃气-回热-蒸汽回注循环方式，空气进入螺杆式压气机压缩成高压气体，高压气体进入回热器吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气进入容积做功装置内膨胀做功，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入热力交换器，废气经热力交换器再次吸收热量后排入大气，水泵将水箱中的水打入热力交换器，水吸收热量加热成水蒸汽，由蒸汽管将水蒸汽回注于容积做功装置，与燃气共同推动容积做功装置做功，而后同废气一起排入大气，容积做功装置通过变速器对外界进行功率输出及带动螺杆式压气机转动。

9.根据权利要求1所述的发动机，其特征是本发动机可以采用回热器-涡轮增压热力循环方式，空气进入空气过滤器，然后在涡轮增压系统压气机内进行增压，有一定压力的气体进入螺杆式压气机压缩成高压气体，高压气体进入回热器吸收排出燃气的热量后，进入燃烧室燃烧，生成高温高压的燃气，高温高压燃气在容积做功装置内膨胀做功，做功后的燃气经回热器吸收热量后排入涡轮增压系统，推动涡轮增压系统涡轮及压气机旋转，然后排入大气。

10.根据权利要求1所述的发动机，其特征是发动机可以设计由一个主轴和若干个单元发动机组成，主轴上安装若干个离合轮，单元发动机每个单元发动机均有自己的压气机、燃烧室、回热器、容积做功装置及功率输出装置，单元发动机通过离合轮将功率传到主轴上，更换其中某个单元发动机时，则将其离合轮打开，而不用停整台发动机，就可使此单元发动机脱离主体。

Images