[发明专利]两冲程光热发动机

说明书

技术领域

本发明涉及能源技术领域，特别是涉及一种无污染的将平行光束的能量转换为机械能的发动机装置。

背景技术

发动机，又称为引擎，是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器，通常是把化学能转化为机械能。回顾发动机产生和发展的历史，它经历了外燃机和内燃机两个发展阶段。

所谓外燃机，就是说它的燃料在发动机的外部燃烧，发动机将这种燃烧产生的热能转化成动能，瓦特改良的蒸汽机就是一种典型的外燃机，当大量的煤燃烧产生热能把水加热成大量的水蒸汽时，高压便产生了，然后这种高压又推动机械做功，从而完成了热能向动能的转变。外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机，因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明，故又称斯特林发动机。新型外燃机使用氢气作为工质，在四个封闭的气缸内充有一定容积的工质。气缸一端为热腔，另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩，然后流到高温热腔中迅速加热，膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了低噪音、低污染和低运行成本。目前研制的外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。但是，斯特林发动机还存在许多问题，例如膨胀室、压缩室、加热器、冷却室、再生器等的成本高，热量损失是内燃发动机的2-3倍，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题，功率调节控制系统较复杂，机器较为笨重。在多数场合下，仍然需要燃烧过程才可以实现做功。所以，还不能成为大批量使用的发动机。

内燃机(Internal combustion engine)是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入机器内部燃烧产生热能再转化为机械能的一种热机。与外燃机的最大不同在于它的燃料在其内部燃烧。内燃机的种类十分繁多，我们常见的汽油机、柴油机是典型的内燃机。我们不常见的火箭发动机和飞机上装配的喷气式发动机也属于内燃机。内燃机最大的缺点是要燃烧和消耗化石燃料，同时还要排出的含有害气体的废气。

为了节约日益枯竭的化石能源，缓解严峻的资源短缺问题，减少污染，保护人类赖以生存的生态环境，需要一种新的能量转换装置，包括利用太阳能。

在众多的太阳能利用技术中，最为常见的有太阳能光伏发电、太阳能光热发电、太阳能热水器等。目前已经有将斯特林发动机安装在太阳光的聚焦处进行发电的实例，但由于斯特林发动机具有上述各种缺点而未能在太阳能的利用中得到推广和普及。

发明内容

针对上述各种问题，本发明提供一种新型发动机，这种发动机具有传统的内燃机特点，易于制造、成本低廉，但不使用化石燃料，而采用平行光束作为能量来源，没有任何污染气体排放，低噪音，对环境没有任何污染。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种两冲程光热发动机，它包括气缸、曲轴箱、曲轴、连杆、活塞、光热转换器、进气门、进气门凸轮、排气门、排气门凸轮、遮光罩、会聚透镜、平面反射镜。其中活塞安装在气缸内，可以沿气缸上下运动；曲轴安装在曲轴箱内，曲轴通过连杆与活塞相连。

曲轴通过公知的机械技术与进气门凸轮和排气门凸轮联接传动。当曲轴旋转时，带动进气门凸轮使进气门运动，带动排气门凸轮使排气门运动。

会聚透镜安装在气缸的上部，与气缸和活塞共轴线；遮光罩安装在气缸内部，位于会聚透镜和活塞的上止点之间；遮光罩中心有小孔；会聚透镜的焦点位于遮光罩中心小孔内。

光热转换器安装在气缸内，位于遮光罩和活塞的上止点之间。光热转换器用极簿的材料制作，以保证具有很小的热容量，具有耐高温，物理性质稳定，不易挥发的特点；光热转换器表面涂有对光波能量吸收率很高的涂层，有很高的光热转换效率。

当进气门、排气门闭合时，由气缸、活塞、进气门、排气门、会聚透镜共同构成密闭的气体工质的压缩腔体。

由气缸、活塞、进气门、排气门、遮光罩共同构成对气体工质的加热腔体。在加热腔体内壁，即气缸内壁、活塞的顶部、进气门的内侧、排气门的内侧、遮光罩朝向活塞的一侧，均有很高的光洁度，涂镀有高反射率的涂层，对光线有很高的反射率。

平面反射镜安装在气缸的外部，反射表面与气缸的轴线之间的夹角为45°，并沿气缸轴线方向平移运动。