[发明专利]优化热能反馈内燃机及其应用

说明书

发明领域

内燃机

应用领域

交通运输设备，包括飞机，汽车，铁路机车和车箱，船舶。

有关机器及应用

尚无与优化热能反馈内燃机有关的内燃机。

尚无使用优化热能反馈内燃机作为动力的交通运输工具。

背景技术

传统内燃机的工作程序是一个世纪前发明的，它的主要特征是其运动机械构件介入了传统内燃机的工作程序。上述运动机械构件在传统的往复式内燃机中为活塞和曲轴，而在飞机使用的喷气发动机中则为涡轮和轴。令人惊讶的是当前使用的传统内燃机依旧沿用着一个世纪前发明的工作程序而无显著变化。这个古老的工作程序依旧占领着当前的交通运输工具领域。

古老的传统内燃机的工作程序具有与生俱来的两个缺点：

第一个缺点，根据本专利发展的合理的整体热效率标准而言，传统内燃机的整体热效率非常低。显然，极低的热效率意味着燃料过度浪费及造成对环境更多的污染。

另一个缺点是传统内燃机有一个庞大的运动机械机构，如图8A中的801或图8B中的807所示，这些运动机械机构成为整机的主要构件。这样予人一种错觉认为，传统内燃机中的活塞和曲轴，或者喷气发动机中的涡轮和轴是该机器的动力源。事实是，内燃机的动力来自载有热能的燃烧产物。本项专利发明提供的方法论证明，内燃机燃烧的本质是其本身能发出最大的动力输出而不需要外来机械构件的介入。相反，外来机械构件的介入反而消耗了燃烧产物产生的动力，并限制了燃烧产物所能产生的动力输出。在过去一个世纪内，内燃机制造的主要投资在精制上述的机械构件及附件，这过份地消耗了自然资源和人力资源。传统内燃机其它缺点的深入讨论将见于[0041]。优化热能反馈内燃机(以下简称为OFHE内燃机)是一种内燃机组，这从下面的OFHE内燃机简介中可以了解。

使用传统内燃机的早期交通工具尚未对其缺点有足够重视。而现在上述缺点就显得非常明显，甚至不能被接受。传统内燃机已限制了交通工具的改良和发展。

本专利提供的OFHE内燃机，其工作程序将充分发挥燃料的潜在热能并将其载于燃烧产物流上。OFHE内燃机的工作程序将排除传统内燃机与生俱来的缺点，这种传统内燃机包括传统的往复式发动机和由上述发动机所延伸出来的飞机用的涡轮发动机。

报道显示，很多人试着用传统内燃机来改进当前的运输工具的性能。此种努力显然是徒劳而无收获的。这是由于传统内燃机本身的缺点：非常低的整机热效率，非常高的重量和输出动力比，这是由于动力生成部分和动力输出部分由笨重的机械机构捆绑在一起了。

发明内容

本文提出了OFHE内燃机整体结构的综合性逻辑分析。

在本文中，优化热能反馈内燃机的整机分为二大部分，每一部分按照其在整机工作程序中所承担的任务分为：主动部分和从动部分。整机的主动部分包含了整机中直接参与产生载于燃烧产物上的TPH_m的部分。从动部分则包含了整机中消耗TPH_m并将TPH_m转化成OFHE内燃机的动力输出的部分。如前所述，TPH为潜热流的缩写。下注脚_m表示燃烧生成物载有的TPH_m。同样，TPH_a表示新鲜空气载有的TPH_a。

TPH为载于流体的实质性热能流。TPH具有三个参数即：温度t，压力p，及速度v。这些参数与TPH所载流体的参数相同。载有TPH的流体就具有产生动力的能力。在内燃机的工作程序中，只有燃烧过程才能产生并提高TPH_m的水平并将它载于燃烧产物上。

本文分析了整机的主动部分，并提出了二项主动部分的工作程序的方法论。

在本文中，第一种方法论提供了在内燃机的发展中具有以下几个方面的重要作用：

1)对每一种内燃机使用的燃料，都有一个可以在实验室中模拟主动部份的工作程序而测定。

2)提供的任何内燃机整体的合理热效率应以整机输出动力与之比。

3)第一种方法论提供了OFHE内燃机性能改进的方向。

在本文中，第二方法论提供了OFHE内燃机的主动部分的优化TPH_m反馈控制系统。

在本文中提出的二个方法论奠定了设计和制造OFHE内燃机的基础。

在本文中提出了OFHE内燃机主动部分的优化TPH_m反馈控制系统的详细步骤以及相对应的使用现代技术来实现的方法。