[發(fā)明專利]一種水平對(duì)置式高低壓動(dòng)力機(jī)器及其做功方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410177311.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN103939209A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭遠(yuǎn)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 郭遠(yuǎn)軍
• 主分類號(hào): F02B75/24
• 分類號(hào): F02B75/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于負(fù)壓動(dòng)力機(jī)器領(lǐng)域，尤其是利用太陽(yáng)能、地?zé)?、可燃物燃燒產(chǎn)生的高溫氣體、內(nèi)燃機(jī)尾氣、工廠排出的高溫氣體等熱能使機(jī)器內(nèi)的介質(zhì)氣體和機(jī)器外部的散熱構(gòu)成溫度差，使密閉氣缸產(chǎn)生負(fù)壓把熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的動(dòng)力機(jī)器。?

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)器有蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)。?

蒸汽機(jī)：離不開鍋爐，整個(gè)裝置既笨重又龐大；新蒸汽的壓力和溫度不能過(guò)高，排氣壓力不能過(guò)低，熱效率難以提高；它是一種往復(fù)式機(jī)器，慣性限制了轉(zhuǎn)速的提高；工作過(guò)程是不連續(xù)的，蒸汽的流量受到限制，也就限制了功率的提高。

內(nèi)燃機(jī)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)燃料要求較高，對(duì)燃料的潔凈度要求嚴(yán)格，對(duì)環(huán)境污染。

外燃機(jī)，如斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是其中一種，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)比較具備以下優(yōu)點(diǎn)：

適用于各種能源，無(wú)論是液態(tài)的、氣態(tài)的或固態(tài)的燃料，當(dāng)采用載熱系統(tǒng)(如熱管)間接加熱時(shí)，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩?太陽(yáng)能放射性同位素和核反應(yīng)等)，而發(fā)動(dòng)機(jī)本身(除加熱器外)不需要作任何更改。同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需壓縮機(jī)增壓，使用一般風(fēng)機(jī)即可滿足要求，并允許燃料具有較高的雜質(zhì)含量；斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)容量小，機(jī)組容量從20－50kw，可以因地制宜的增減系統(tǒng)容量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%，降價(jià)空間大；維護(hù)成本低。

斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，由于燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，獨(dú)立于燃?xì)獾墓べ|(zhì)通過(guò)加熱器吸熱，并按斯特林循環(huán)對(duì)外做功，因此避免了類似內(nèi)燃機(jī)的爆震做功和間歇燃燒過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)了高效、低噪和低排放運(yùn)行。高效：總能效率達(dá)到80%以上；低噪：1米處裸機(jī)噪音底于68dBA；低排放：尾氣排放達(dá)到歐5標(biāo)準(zhǔn)。

由于工質(zhì)不燃燒，外燃機(jī)避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)了高效率、低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。外燃機(jī)可以燃燒各種可燃?xì)怏w，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(yáng)能等。只要熱腔達(dá)到700℃，機(jī)器即可做功運(yùn)行，環(huán)境溫度越低，發(fā)電效率越高。外燃機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是出力和效率不受海拔高度影響，非常適合于高海拔地區(qū)使用。

同時(shí)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)尚存在的主要問(wèn)題和缺點(diǎn)是：制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)較難，密封件的可靠性和壽命還存在問(wèn)題，材料成本高，功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)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(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的2-3倍等。

有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括泵、蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷凝器等。集熱器吸收太陽(yáng)輻照，集熱器內(nèi)換熱介質(zhì)溫度升高，換熱介質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)器把熱量傳給有機(jī)工質(zhì)。有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器中定壓加熱，高壓的氣態(tài)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；膨脹機(jī)尾部排出的有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入冷凝器中定壓冷凝，冷凝器出口的有機(jī)工質(zhì)經(jīng)過(guò)泵加壓后進(jìn)入蒸發(fā)器完成一次發(fā)電循環(huán)。

有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)換效率不高，體積大，需要借助結(jié)構(gòu)復(fù)雜的膨脹機(jī)做功。

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上左右運(yùn)動(dòng)。使發(fā)動(dòng)機(jī)的整體高度降低、長(zhǎng)度縮短、整車的重心降低，車輛行駛更加平穩(wěn),發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消，大大降低車輛在行駛中的振動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到很大提升，減少噪音。

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)得又扁又低，這些因素都能增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性。同時(shí)，水平對(duì)置的汽缸布局是一種對(duì)稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動(dòng)機(jī)更好，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也是最小。當(dāng)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(chǎn)生的橫向震動(dòng)容易被支架吸收、有效將全車較重的發(fā)動(dòng)機(jī)重心降低，更容易達(dá)到整體平衡。低振動(dòng)：活塞運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)速提升。它能保持650轉(zhuǎn)的低轉(zhuǎn)速，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)的工作。同樣相比其它發(fā)動(dòng)機(jī)行式油耗最低。

缺點(diǎn)是：除了因?yàn)樗綄?duì)置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜外，還有如機(jī)油潤(rùn)滑等問(wèn)題很難解決。橫置的氣缸因?yàn)橹亓Φ脑?，?huì)使機(jī)油流到底部，使一邊氣缸得不到充分的潤(rùn)滑。雖然保時(shí)捷和斯巴魯很好的解決了眾多技術(shù)難題，但高精度的制造要求也帶來(lái)了更高的養(yǎng)護(hù)成本，并且由于機(jī)體較寬，因而并不利于布局。

發(fā)明內(nèi)容