[發(fā)明專利]渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510957414.8
• 申請(qǐng)日: 2015-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN105386875B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃開勝;張揚(yáng)軍;諸葛偉林;邢衛(wèi)東;張俊躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F02C3/30
• 分類號(hào): F02C3/30;F02C6/00
• 代理公司: 北京五洲洋和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11387
• 代理人: 張向琨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空、航海、陸地車輛設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

節(jié)能與高功重比是先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，為此，高功率與低油耗的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)已成為未來動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

渦輪活塞組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)是一種兼顧常規(guī)活塞式柴油機(jī)油耗低且經(jīng)濟(jì)性好、燃?xì)廨啓C(jī)功率密度高等優(yōu)點(diǎn)的組合式動(dòng)力系統(tǒng)，它是能實(shí)現(xiàn)高功率密度、部分功率狀態(tài)低油耗的創(chuàng)新型動(dòng)力型式，其中的關(guān)鍵循環(huán)模式是柴油機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合循環(huán)(柴-燃聯(lián)合循環(huán))，在此循環(huán)模式中，經(jīng)壓氣機(jī)壓縮后的高增壓比大流量空氣被分流，分別進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)與柴油機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)與柴油機(jī)同時(shí)并聯(lián)工作。在現(xiàn)有技術(shù)中(如圖4所示)，柴油機(jī)(即發(fā)動(dòng)機(jī)1)的氣缸消耗高壓空氣后排出的燃?xì)庵苯舆M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪機(jī)23中并與燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室22排出的氣體一起驅(qū)動(dòng)動(dòng)力渦輪24做功。

然而，柴油機(jī)的氣缸消耗高壓空氣后排出的燃?xì)鉃楦邏籂顟B(tài)，溫度較高且富含氧氣，可直接引入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中而被再次燃燒利用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)，其能將壓氣機(jī)壓縮后的高壓空氣與柴油機(jī)排出的高壓、高溫、富氧燃?xì)膺@兩種非均壓異質(zhì)氣流引入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中燃燒，強(qiáng)化了燃燒性能，提高了燃?xì)廨啓C(jī)熱力循環(huán)效率。

本發(fā)明的另一個(gè)目在于提供一種渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)，其能避免柴油機(jī)的高壓、高溫、富氧燃?xì)庵苯优欧牛嵘诉\(yùn)載器紅外隱身特性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)燃料提供裝置。

發(fā)動(dòng)機(jī)具有：發(fā)動(dòng)機(jī)用進(jìn)氣口；以及發(fā)動(dòng)機(jī)用出氣口。

燃?xì)廨啓C(jī)包括：壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)、動(dòng)力渦輪以及機(jī)匣。壓氣機(jī)具有：壓氣機(jī)用進(jìn)氣口，用于引入外部的空氣；以及壓氣機(jī)用出氣口。燃燒室具有：燃燒室用進(jìn)氣口；以及燃燒室用出氣口，設(shè)置在燃燒室的尾部。渦輪機(jī)具有：渦輪機(jī)用進(jìn)氣口，連通于燃燒室用出氣口；以及渦輪機(jī)用出氣口。動(dòng)力渦輪具有：動(dòng)力渦輪用進(jìn)氣口，連通于渦輪機(jī)用出氣口；以及動(dòng)力渦輪用出氣口。機(jī)匣包裹燃燒室。

發(fā)動(dòng)機(jī)燃料提供裝置連通于發(fā)動(dòng)機(jī)，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料。

其中，從壓氣機(jī)用出氣口排出的高壓氣體穿過機(jī)匣，經(jīng)由燃燒室用進(jìn)氣口進(jìn)入到燃燒室內(nèi)，從發(fā)動(dòng)機(jī)用出氣口排出的高溫高壓燃?xì)獯┻^機(jī)匣，經(jīng)由燃燒室用進(jìn)氣口進(jìn)入到燃燒室內(nèi)，從而進(jìn)入到燃燒室中的高壓氣體和高溫高壓燃?xì)庠谌紵抑谢旌先紵紵抑谢旌先紵笮纬筛邷馗邏旱膹U氣經(jīng)由燃燒室用出氣口穿過機(jī)匣并經(jīng)由渦輪機(jī)用進(jìn)氣口進(jìn)入渦輪機(jī)，渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)而使壓氣機(jī)壓縮經(jīng)由壓氣機(jī)用進(jìn)氣口引入到壓氣機(jī)內(nèi)的空氣，壓縮后的空氣變?yōu)楦邏簹怏w并經(jīng)由壓氣機(jī)用出氣口排出，排出的高壓氣體分流而使一部分高壓氣體穿過機(jī)匣并經(jīng)由燃燒室用進(jìn)氣口進(jìn)入燃燒室而另一部分高壓氣體經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)用進(jìn)氣口進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒，形成高溫高壓燃?xì)獠⒔?jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)用出氣口排出，排出的高溫高壓燃?xì)獯┻^機(jī)匣并經(jīng)由燃燒室用進(jìn)氣口進(jìn)入燃燒室內(nèi)，如此往復(fù)循環(huán)工作。

本發(fā)明的有益效果如下：

在根據(jù)本發(fā)明的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)中，通過壓氣機(jī)用出氣口和機(jī)匣引入到燃燒室內(nèi)的來自壓氣機(jī)的高壓空氣與通過發(fā)動(dòng)機(jī)用出氣口和機(jī)匣引入到燃燒室內(nèi)的來自發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓燃?xì)饣旌先紵瑥?qiáng)化了燃燒過程，提升了燃燒品質(zhì)。同時(shí)，基于燃燒室與發(fā)動(dòng)機(jī)的連通，可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)中的余能，從而提高了經(jīng)由燃燒室用出氣口排出的燃?xì)獾钠骄鶞囟龋⑶姨嵘税l(fā)動(dòng)機(jī)整體熱力循環(huán)效率。此外，在本發(fā)明的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)無需直接向外排氣，而是先將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫高壓燃?xì)庖氲饺紵抑校缓笸ㄟ^燃燒室向外排氣，基于燃燒室的排氣過程需通過動(dòng)力渦輪膨脹做工，因此在膨脹做工過程中燃燒室排出的氣體的溫度相對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)中排出的氣體溫度會(huì)大大降低，從而可明顯提升紅外隱身特性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)的一實(shí)施例的系統(tǒng)連接示意圖(箭頭只表示氣體流向，不表示具體管道)，其中機(jī)匣只有一個(gè)第一引氣孔和一個(gè)第二引氣孔；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)的另一實(shí)施例的系統(tǒng)連接示意圖(箭頭只表示氣體流向，不表示具體管道)，其中機(jī)匣有多個(gè)第一引氣孔和多個(gè)第二引氣孔；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)的另一實(shí)施例的系統(tǒng)連接示意圖(箭頭只表示氣體流向，不表示具體管道)；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的渦輪活塞混合動(dòng)力系統(tǒng)的系統(tǒng)連接示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：