[發明專利]一種水平對置式高低壓動力機器及其做功方法

有效

• 申請號: 201410177311.5
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103939209A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 郭遠軍
• 申請（專利權）人: 郭遠軍
• 主分類號: F02B75/24
• 分類號: F02B75/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于負壓動力機器領域，尤其是利用太陽能、地熱、可燃物燃燒產生的高溫氣體、內燃機尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能使機器內的介質氣體和機器外部的散熱構成溫度差，使密閉氣缸產生負壓把熱能轉換成動能的動力機器。?

背景技術

傳統的動力機器有蒸汽機、內燃機、外燃機。?

蒸汽機：離不開鍋爐，整個裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過高，排氣壓力不能過低，熱效率難以提高；它是一種往復式機器，慣性限制了轉速的提高；工作過程是不連續的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

內燃機：結構復雜，對燃料要求較高，對燃料的潔凈度要求嚴格，對環境污染。

外燃機，如斯特林發動機是其中一種，斯特林發動機與內燃機比較具備以下優點：

適用于各種能源，無論是液態的、氣態的或固態的燃料，當采用載熱系統(如熱管)間接加熱時，幾乎可以使用任何高溫熱源(太陽能放射性同位素和核反應等)，而發動機本身(除加熱器外)不需要作任何更改。同時斯特林發動機無需壓縮機增壓，使用一般風機即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質含量；斯特林發動機單機容量小，機組容量從20－50kw，可以因地制宜的增減系統容量；結構簡單，零件數比內燃機少40%，降價空間大；維護成本低。

斯特林發動機在運行時，由于燃料在氣缸外的燃燒室內連續燃燒，獨立于燃氣的工質通過加熱器吸熱，并按斯特林循環對外做功，因此避免了類似內燃機的爆震做功和間歇燃燒過程，從而實現了高效、低噪和低排放運行。高效：總能效率達到80%以上；低噪：1米處裸機噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達到歐5標準。

由于工質不燃燒，外燃機避免了傳統內燃機的震爆做功問題，從而實現了高效率、低噪音、低污染和低運行成本。外燃機可以燃燒各種可燃氣體，如：天然氣、沼氣、石油氣、氫氣、煤氣等，也可燃燒柴油、液化石油氣等液體燃料，還可以燃燒木材，以及利用太陽能等。只要熱腔達到700℃，機器即可做功運行，環境溫度越低，發電效率越高。外燃機最大的優點是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區使用。

同時斯特林發動機尚存在的主要問題和缺點是：制造成本較高，工質密封技術較難，密封件的可靠性和壽命還存在問題，材料成本高，功率調節控制系統較復雜，機器較為笨重；膨脹室、壓縮室、加熱器、冷卻室、再生器等的成本高，熱量損失是內燃發動機的2-3倍等。

有機朗肯循環系統包括泵、蒸發器、膨脹機、發電機、冷凝器等。集熱器吸收太陽輻照，集熱器內換熱介質溫度升高，換熱介質通過蒸發器把熱量傳給有機工質。有機工質在蒸發器中定壓加熱，高壓的氣態有機工質進入膨脹機膨脹做功，帶動發電機發電；膨脹機尾部排出的有機工質進入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機工質經過泵加壓后進入蒸發器完成一次發電循環。

有機朗肯循環系統存在轉換效率不高，體積大，需要借助結構復雜的膨脹機做功。

水平對置發動機，發動機活塞平均分布在曲軸兩側，在水平方向上左右運動。使發動機的整體高度降低、長度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩,發動機安裝在整車的中心線上，兩側活塞產生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動，使發動機轉速得到很大提升，減少噪音。

水平對置發動機的最大優點是重心低。由于它的汽缸為“平放”，不僅降低了汽車的重心，還能讓車頭設計得又扁又低，這些因素都能增強汽車的行駛穩定性。同時，水平對置的汽缸布局是一種對稱穩定結構，這使得發動機的運轉平順性比V型發動機更好，運行時的功率損耗也是最小。當然更低的重心和均衡的分配也為車輛帶了更好的操控性。低重心：產生的橫向震動容易被支架吸收、有效將全車較重的發動機重心降低，更容易達到整體平衡。低振動：活塞運動的平衡良好（180度左右抵消）。相比直列式，在曲軸方面所需的平衡配重因素減少，有助轉速提升。它能保持650轉的低轉速，并保證發動機平穩的工作。同樣相比其它發動機行式油耗最低。

缺點是：除了因為水平對置結構較為復雜外，還有如機油潤滑等問題很難解決。橫置的氣缸因為重力的原因，會使機油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤滑。雖然保時捷和斯巴魯很好的解決了眾多技術難題，但高精度的制造要求也帶來了更高的養護成本，并且由于機體較寬，因而并不利于布局。

發明內容