[发明专利]高压涡轮活塞复合热动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种热动力系统。

背景技术

传统活塞式热动力系统（即内燃机）的燃烧室是间歇式工作的，这就给燃烧提出了巨大的困难，因为要在极短的时间内混合燃烧，正是因为这一点，内燃机的效率和环保型一直没有得到很好的解决。与此同时，要想更有效地将燃料的热能转换成机械功，就要大幅度提高工质的压力，然而活塞式发动机由于其结构的特殊性，其最高承压能力不过在一两百个大气压左右，这是严重影响内燃机效率的问题之一。因此，需要发明一种连续燃烧室且充分利用叶轮机构和活塞机构的效率更高的热动力系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：

一种高压涡轮活塞复合热动力系统，包括活塞式气体压缩机、连续燃烧室、燃烧室叶轮压气机和做功机构，所述活塞式气体压缩机的压缩气体出口与所述燃烧室叶轮压气机的气体入口连通，所述燃烧室叶轮压气机的气体出口与所述连续燃烧室连通，所述连续燃烧室与所述做功机构连通，所述连续燃烧室的承压能力大于10MPa。

所述做功机构由燃烧室动力叶轮机构和活塞式爆排发动机构成，所述连续燃烧室与所述燃烧室动力叶轮机构的气体入口连通，所述燃烧室动力叶轮机构的气体出口与活塞式爆排发动的气体入口机连通。

一种高压涡轮活塞复合热动力系统，包括活塞气缸机构、连续燃烧室、燃烧室叶轮压气机和燃烧室动力叶轮机构，所述活塞气缸机构包括活塞、气缸、进气门、供气门、充气门和排气门，所述气缸经所述进气门与活塞气缸机构进气道连通，所述气缸依次经所述供气门和所述燃烧室叶轮压气机与所述连续燃烧室连通，所述连续燃烧室依次经所述燃烧室动力叶轮机构和所述充气门与所述气缸连通，所述气缸经所述排气门与活塞气缸机构排气道连通，所述连续燃烧室的承压能力大于10MPa。

一种高压涡轮活塞复合热动力系统，包括活塞气缸机构、连续燃烧室、燃烧室叶轮压气机和燃烧室动力涡轮，所述活塞气缸机构包括活塞、气缸、进气门、供气充气门和排气门，所述气缸经所述进气门与活塞气缸机构进气道连通，所述气缸依次经所述供气充气门和所述燃烧室叶轮压气机与所述连续燃烧室连通，所述连续燃烧室依次经所述燃烧室动力叶轮机构和所述供气充气门与所述气缸连通，所述气缸经所述排气门与活塞气缸机构排气道连通，所述连续燃烧室的承压能力大于10MPa。

所述燃烧室动力叶轮机构对所述燃烧室叶轮压气机输出动力。

在所述连续燃烧室上设膨胀剂入口。

所述连续燃烧室的燃料入口设为热摩可调燃料入口。

在所述活塞式爆排发动机的爆排发动机排气道上设排气道动力叶轮机构。

在所述活塞式气体压缩机的气体压缩机进气道上设进气道叶轮压气机。

在所述活塞气缸机构排气道上设排气道动力叶轮机构。

在所述活塞气缸机构进气道上设进气道叶轮压气机。

所述活塞式气体压缩机的进气道的体积流量与所述活塞式爆排发动机的爆排发动机进气道的体积流量之比大于8。

所述活塞式爆排发动机的排量大于所述活塞式气体压缩机的排量。

所述高压涡轮活塞复合热动力系统还包括控制所述进气门、所述供气门、所述充气门和所述排气门，使高压涡轮活塞复合热动力系统按照进气扫气排气压气供气冲程—燃气做功冲程的循环模式工作的二冲程控制机构。

所述高压涡轮活塞复合热动力系统还包括控制所述进气门、所述供气门、所述充气门和所述排气门，使高压涡轮活塞复合热动力系统按照进气扫气排气短压气供气冲程—燃气做功冲程的循环模式工作的二冲程控制机构。

所述高压涡轮活塞复合热动力系统还包括控制所述进气门、所述供气充气门和所述排气门，使高压涡轮活塞复合热动力系统按照进气扫气排气压气供气冲程—燃气做功冲程的循环模式工作的二冲程控制机构。

所述高压涡轮活塞复合热动力系统还包括控制所述进气门、所述供气充气门和所述排气门，使高压涡轮活塞复合热动力系统按照进气扫气排气短压气供气冲程—燃气做功冲程的循环模式工作的二冲程控制机构。

一种提高所述高压涡轮活塞复合热动力系统的效率的方法，调整所述连续燃烧室产生的燃气工质的温度到2000K以下，调整所述连续燃烧室产生的燃气工质的压力到15MPa以上，使所述连续燃烧室产生的燃气工质的温度和压力符合类绝热关系。

一种提高所述高压涡轮活塞复合热动力系统的效率的方法，调整所述连续燃烧室的进气量，使所述连续燃烧室内的空气过量系数小于1.95。

在所述爆排发动机上设燃料入口。