[发明专利]内燃完全膨胀机

说明书

内燃完全膨胀机，属于热机技术领域。其实就是一种较汽、柴油机和燃气轮机更优越、更完善的发动机。

现有的内燃机主要是奥托(汽油)机、迪赛尔(柴油)机和燃气轮机，它们工作的热力循环均有缺陷，直接影响其热效率并产生高分贝噪音。

等容加热(燃烧)是奥托循环的优点，但压缩比小、绝热压缩、膨胀不彻底、等容放热(示功如图1)是其缺点，理论热效为

η₁＝1-ε^1-γ                                                           ①

压缩比大是迪赛尔循环的优点，但绝热压缩、等压加热(燃烧)、膨胀不彻底、等容放热(示功如图2)是其缺点，理论热效为

η₂＝1-ε^1-γ(ρ^γ-1)[γ(ρ-1)]^-1                                      ②

燃气轮机的优点是膨胀彻底、等压放热，但其加热完全是等压过程(示功如图3)，另是高速气流不可逆紊流损失大，其理论热效为

η₃＝1-ε^1-γ                                                          ③

还有一种等容、等压混和加热式高速柴油机，其理论热效为：

η₄＝1-ε^1-γ(λρ^γ-1)[λ-1+γλ(ρ-1)]^-1                              ④

本发明的任务是提供一种集以上热力循环的优点于一体，又避其缺点的发动机，目的为实现由等温压缩、等容加热、绝热完全膨胀、等压放热且尾气余热得以回收利用的热力主循环和附加的朗肯循环或温差电循环的热力过程；其热力循环(示功如图4)是：大压缩比等温压缩(1～2)，等容加热(2～3)，绝热膨胀(3～4)，等压放热(4～1)；且等压放热量又做为附加郎肯循环(或温差电循环或吸收式制冷循环)的加热量得以利用，其综合理论热效为

η₅＝η₅₁+η₅₂

＝{1-γ[ε^1/γ-1λ^1/γ-1+(1-1/γ)lnε](λ-1)^-1}+

+{γ(1-ε^1-1/γλ^-1/γ)[ε¹/^γ-1λ^1/γ-1+(1-1/γ)lnε](λ-1)^-1}

＝1-γε^1-1/γλ^-1/γ[ε^1/γ-1λ^1/γ-1+(1-1/γ))lnε](λ-1)^-1           ⑤

当燃烧终温受材料耐温能力所限或燃料燃烧温度所限而取定时，取ε＝λ^1/(γ-1)，则η₅＝η₅₁＝1-lnλ/(γ-1 )，η₅₂＝0，膨胀终温等于压缩初温，这时可取消附加的朗肯循环。

若加热(燃烧)为等容、等压混合过程，则综合理论热效为

η_5pv＝η_51pv+η_52pv

＝{1-γ[ε^1/γ-1λ^1/γρ-1+(1-1/γ)lnε][λ-1+γλ(ρ-1)]^-1}

+{γ(1-ε^1-1/γλ^-1/γρ^-1)(ε^1/γ-1λ^1/γρ-1+(1-1/γ)lnε][λ-1+γλ(ρ-1)]^-1}

＝1-γε^1-1/γλ^-1/γρ-1[ε^1/γ-1λ^1/γρ-1+(1-1/γ)lnε][λ-1+γλ(ρ-1)]^-1    ⑥

以上各式中，γ为绝热指数，ε为压缩比，λ为等容升压比，ρ为等压预胀比。