專利名稱：以再加熱等溫膨脹使理論效率達(dá)百分之六十的中型太陽能發(fā)動(dòng)機(jī)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的氣體循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)和方法,尤其是利用高溫粉體向汽缸 中的氣體傳輸熱能的發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)具有比斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)更多的優(yōu)點(diǎn),能夠?yàn)閺氐捉?決當(dāng)今嚴(yán)重的石油漲價(jià),全球氣候變暖問題提供技術(shù)解決方案。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是可以使用各種能源,用途廣泛,尤其是用于太陽能發(fā)電,但斯特林發(fā) 動(dòng)機(jī)又遇到了工作形式、材料、制造方面的難題。為了制造出更適用、更好的發(fā)動(dòng)機(jī),獲得大 量能源，減少環(huán)境污染,正在迸行很多研究,從各個(gè)方面尋找方法，提高和改進(jìn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。在 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中,氣體膨脹作功所需熱能來自加熱器。作功氣體在加熱器內(nèi)部，外部熱源的熱能 要穿過加熱器的管壁才能進(jìn)入加熱器內(nèi)部加熱氣體。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，需要提高氣體的溫 度和壓力,加熱器內(nèi)氣體的壓力很高，并且壓力在大幅度變化,因此加熱器要承受很高的溫度和 壓力。為了使加熱器內(nèi)的氣體獲得充足的熱能，加熱器還要具有充足的熱交換面積,這些使加熱 器的材料和制造遇到難題。又因?yàn)槠字械臍怏w沒有得到加熱器的再次加熱，所以在汽缸中氣
體膨脹作功所需熱能一部分來自氣體內(nèi)能，這使氣體溫度下降引起壓力下降,從而引起斯特林 發(fā)動(dòng)機(jī)效率下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了找出一種新方法向氣體提供氣體膨脹作功所需的熱能,本發(fā)明提出的想法是:取消加 熱器,用高溫粉體與較少高溫氣體混合,由高溫粉體提供氣體膨脹作功時(shí)所需熱能,提高氣體溫 度。在高溫氣體膨脹前,使高溫粉體進(jìn)入高溫氣體，高溫氣體膨脹作功后使高溫粉體與高溫氣體 分離,然后氣體單獨(dú)完成回?zé)崂鋮s壓縮過程。此處的高溫粉體是指微小的固體顆粒,粉體流動(dòng)性 好,容易同高溫氣體混合并分離。混合比例是高溫粉體質(zhì)量超過高溫氣體質(zhì)量十倍以上，高溫粉 體含有較多熱能。例如1克高溫氣體從10克以上高溫粉體獲得200卡至600卡以上的熱能之 后,高溫粉體的溫度仍然與原來的高溫十分接近。本發(fā)明目的在于能夠按這種氣體循環(huán)方式使 得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來,并且還能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所提供的技術(shù)解決方案是
在氣體循環(huán)的高溫段和低溫段之間設(shè)置高溫回?zé)崞?高溫回?zé)崞髂軌蚴箽怏w循環(huán)的高溫 段達(dá)到很高的溫度，能夠減小氣體在高溫段和低溫段之間往返流動(dòng)時(shí)的熱能損失;高溫回?zé)崞?高壓部供給高溫高壓氣體；
在氣體循環(huán)的高溫膨脹段,先讓壓力很低的高溫粉體進(jìn)入壓力很低的汽缸室,再把高溫高
壓氣體與汽缸室接通很小一段時(shí)間,然后在汽缸室由高溫粉體提供熱能給高溫高壓氣體進(jìn)行 等溫膨脹,這給了人們一種他們很想找到的好的方法,以實(shí)現(xiàn)在高溫氣體等溫膨脹中，對(duì)汽缸中 的高溫氣體再加熱；
在汽缸室當(dāng)高溫氣體的等溫膨脹進(jìn)行到較低壓力階段之后，汽缸排氣,高溫氣體進(jìn)入高溫 回?zé)崞鞯蛪翰浚着懦龅母邷胤垠w重新變成壓力很低的狀態(tài),并且等待被加熱。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是壓力較低的高溫粉體只需使用簡(jiǎn)單設(shè)備就能夠高效地從多種形式的熱源 獲得熱能，如太陽能吸收設(shè)備,燃燒設(shè)備，稱這種設(shè)備為粉體加熱設(shè)備21。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由高溫 粉體先把熱能帶入汽缸室然后高溫高壓氣體進(jìn)行等溫膨脹,能夠使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率 比較高。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中,高溫粉體不斷從粉體容器15進(jìn)入粉體加熱設(shè)備21獲得熱能，高溫粉體的 溫度上升到熱源溫度、再回到粉體容器15。熱源溫度表示為:溫度high，粉體容器15的高溫粉 體的壓力表示為:壓力norm,壓力norm接近大氣環(huán)境壓力。高溫高壓容器24的高溫高壓氣體 的壓力稱為壓力high，高溫高壓氣體的溫度接近溫度high。冷卻器32向大氣環(huán)境散熱、或向 環(huán)境中的水流散熱的冷卻溫度表示為:溫度low。高溫低壓容器28的高溫氣體壓力表示為:壓 力low。
發(fā)動(dòng)機(jī)中進(jìn)行的氣體循環(huán)是
在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸排氣過程的后期，發(fā)動(dòng)機(jī)先把汽缸室抽成負(fù)壓，該負(fù)壓表示為:壓力neg,再把 溫度high、壓力norm的高溫粉體從粉體容器15注入汽缸室，一定量的高溫粉體全部進(jìn)入汽缸 室后，高溫粉體的固體體積最高占該時(shí)刻汽缸室容積的40%,然后活塞再對(duì)高溫粉體進(jìn)行壓縮, 提高壓力；
接著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行氣體膨脹過程，氣體膨脹過程開始時(shí)，使汽缸室只與高溫高壓容器24接通 很小一段時(shí)間,讓溫度high、壓力high的高溫高壓氣體進(jìn)入汽缸室，高溫粉體的壓力上升到壓 力high,—定量的高溫高壓氣體全部進(jìn)入汽缸室后,高溫粉體的固體體積最高占該時(shí)刻汽缸室 容積的20%,然后汽缸的各個(gè)閥門關(guān)斷，汽缸的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(例如粉體混合葉輪)使高溫粉體和高溫氣體混合，汽缸室的高溫氣體膨脹推動(dòng)活塞作功,高溫氣體的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能由活塞傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)輸出,高溫氣體從高溫粉體獲得高溫氣體作功所需熱能,高溫粉體的熱能比高溫氣體的熱能 大一個(gè)數(shù)量級(jí),高溫氣體溫度基本不變，高溫氣體的壓力與體積按等溫膨脹規(guī)律變化,當(dāng)汽缸室 為最大體積時(shí),高溫氣體壓力大約下降到壓力low,氣體膨脹過程結(jié)束后發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸進(jìn)行排氣 過程；
在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過程中，溫度high的高溫氣體和高溫粉體被一起排出汽缸室進(jìn)入壓力low 的氣體分離器13,氣體分離器13使高溫氣體與高溫粉體分離,溫度high、壓力low的高溫氣體 進(jìn)入高溫低壓容器28,分離出的高溫粉體經(jīng)過節(jié)流閥14減壓進(jìn)入粉體容器15,高溫粉體壓力下 降到接近壓力norm，在汽缸排氣過程后期，汽缸室的高溫氣體和高溫粉體經(jīng)由負(fù)壓容器18再經(jīng) 抽氣泵19進(jìn)入氣體分離器13,汽缸室的高溫氣體壓力大約下降到壓力neg,溫度high、壓力norm 的高溫粉體再次從粉體容器15注入抽成壓力neg的汽缸室。
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中不斷重復(fù)以上氣體循環(huán)。
控制器系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)閥門完成上述氣體循環(huán)所要求的動(dòng)作。
在上述氣體循環(huán)中，進(jìn)入高溫低壓容器28的溫度high、壓力low的高溫氣體依次流過回 熱器的低壓管路26、低溫低壓容器29、氣體壓縮機(jī)30、冷卻器閥31、冷卻器32、低溫高壓 容器33、回?zé)崞鞯母邏汗苈?5之后進(jìn)入高溫高壓容器24。高溫低壓容器28和低溫低壓容 器29的氣體壓力接近壓力low。高溫低壓容器28的氣體溫度接近溫度high，氣體把一部分熱 能傳給回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6,低溫低壓容器29的氣體溫度下降到接近溫度low。經(jīng)氣體壓縮 機(jī)30的壓縮加壓冷卻器32的氣體壓力上升到壓力high,低溫高壓容器33和高溫高壓容器24 的氣體壓力接近壓力high。氣體的一部分熱能傳給冷卻器32，冷卻器32和低溫高壓容器33的 氣體溫度接近于溫度low?；?zé)崞鞯母邏汗苈?5把熱能傳給氣體，高溫高壓容器24的氣體溫 度大約上升到溫度high?；?zé)崞飨到y(tǒng)27使回?zé)崞鞯母邏汗苈?5與回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6進(jìn)行 熱能交換。
在本發(fā)明中,接觸高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)部件表面采用陶瓷材料制造可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)高溫氣體的 溫度,減少熱量散失。氣體膨脹過程只使用汽缸室,氣體循環(huán)的其它過程選擇較大的發(fā)動(dòng)機(jī)管路 截面積，減少氣流阻力，不會(huì)增加氣體膨脹的無效體積。熱量散失使小型發(fā)動(dòng)機(jī)效率比較低，小 型發(fā)動(dòng)機(jī)部件表面采用陶瓷材料可以減少熱量散失。
本發(fā)明的30千瓦以上發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)效率具有達(dá)到百分之六十的潛力。本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)與 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,可以廣泛使用各種能源,優(yōu)其是太陽能,本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)可以應(yīng)用于各個(gè)方面，可以小型化,容易制造。如果該發(fā)動(dòng)機(jī)效率達(dá)到45%,用畜熱材料貯存的熱能發(fā)電，那么,畜熱 材料單位重量所貯存的熱能按發(fā)動(dòng)機(jī)效率折合成電能后接近于鋰電池的指標(biāo),成本遠(yuǎn)低于鋰 電池，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)很適合太陽能汽車。
本發(fā)明是以太陽能取代石油的捷徑。本發(fā)明能夠以畜熱的方式為汽車等交通工具提供充 足的動(dòng)力，沒有環(huán)境污染,溫室氣體零排放,所需設(shè)備成本低,制造容易。本發(fā)明技術(shù)方案的科學(xué) 理論嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)完整、設(shè)計(jì)實(shí)用可靠,能夠?yàn)閺氐捉鉀Q當(dāng)今嚴(yán)重的石油漲價(jià),全球氣候變暖問題 提供技術(shù)解決方案。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)和氣體循環(huán)，
圖1是本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖2是回?zé)崞飨到y(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3是陶瓷表面的截面示意圖4是長(zhǎng)方形陶瓷片與鋼基體分離的截面示意圖5是實(shí)施例3的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
在各附圖中,相同標(biāo)號(hào)指相同部件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1由圖1中的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖表示,該發(fā)動(dòng)機(jī)包括:發(fā)動(dòng)機(jī)部件、 氣體循環(huán)所用氣體、高溫粉體、潤(rùn)滑劑、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件包括 一至多個(gè)汽缸系統(tǒng)、控制器系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)40、活塞傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、氣泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣體分離器13、節(jié)流閥14、粉體容器15、粉體加熱設(shè) 備21、負(fù)壓容器18、抽氣泵19、粉體泵20、高溫高壓容器24、回?zé)崞飨到y(tǒng)27、高溫低壓容 器28、低溫低壓容器29、氣體壓縮機(jī)30、冷卻器閥31、冷卻器32、低溫高壓容器33、氣體 容器閥34、氣體貯存容器35、氣體容器出氣閥36、潤(rùn)滑系統(tǒng)40的潤(rùn)滑劑回流閥41。
多個(gè)汽缸系統(tǒng)表示為N汽缸系統(tǒng)11、汽缸號(hào)N-A,B,..,末位汽缸號(hào),如，A汽缸系統(tǒng)12、 B 汽缸系統(tǒng)。A汽缸系統(tǒng)12包括:汽缸1A、活塞2A、進(jìn)氣閥4A、氣體粉體閥5A、分離器進(jìn)氣 閥9A、抽氣閥8A、粉體注入閥7A、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10A、汽缸室3A、四通管6A。 N汽缸系統(tǒng)ll依此類推,N汽缸系統(tǒng)11包括:汽缸1N、活塞2N、進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、分離器進(jìn)氣 閥9N、抽氣閥8N、粉體注入閥7N、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10N、'汽缸室3N、四通管6N。 其中汽缸號(hào)N-A,B,..,末位汽缸號(hào)，以下N所表示的與此相同。
旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10N是汽缸1N中的粉體混合葉輪，其位于汽缸頂端,粉體混合葉輪旋轉(zhuǎn),使汽缸 室3N的高溫氣體、高溫粉體產(chǎn)生旋流,加快混合。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中,N汽缸系統(tǒng)11的管路連接是:高溫高壓容器24通過進(jìn)氣閥4N與 汽缸1N相連,四通管6N通過氣體粉體閥5N與汽缸1N相連,粉體容器15通過粉體注入閥7N 與四通管6N相連，四通管6N通過分離器進(jìn)氣閥9N與氣體分離器13相連,四通管6N通過抽 氣閥8N與負(fù)壓容器18相連,活塞2N和汽缸1N —起構(gòu)成構(gòu)成汽缸室3N。
N汽缸系統(tǒng)11的活塞2N連接活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
粉體加熱設(shè)備21由一個(gè)粉體加熱單元或由兩個(gè)不同的粉體加熱單元并聯(lián)構(gòu)成,兩個(gè)粉體 加熱單元分別使用不同的能源,如一個(gè)使用太陽能,另一個(gè)使用植物制成的燃料,分別稱為粉體 加熱單元I 22、粉體加熱單元II23,發(fā)動(dòng)機(jī)使用者根據(jù)所用能源類型使其中一個(gè)運(yùn)行,另一個(gè)停 止運(yùn)行。
回?zé)崞飨到y(tǒng)27有回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6、回?zé)崞鞯母邏汗苈?5。 粉體容器15有入口管道16、出口管道17。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中,負(fù)壓容器18通過抽氣泵19與氣體分離器13相連，氣體分離器13 通過節(jié)流閥14與粉體容器15相連，粉體容器15的出口管道17、粉體泵20、粉體加熱設(shè)備21、 粉體容器15的入口管道16依次相連，氣體分離器13、高溫低壓容器28、回?zé)崞鞯牡蛪汗?路26、低溫低壓容器29、氣體壓縮機(jī)30、冷卻器閥31、冷卻器32、低溫高壓容器33、回?zé)?器的高壓管路25、高溫高壓容器24依次相連,低溫低壓容器29、氣體容器出氣閾36、氣體貯 存容器35、氣體容器閥34、氣體壓縮機(jī)30依次相連,低溫高壓容器33與潤(rùn)滑系統(tǒng)40的潤(rùn)滑 劑回流閥41相連。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中,由氣體分離器13、高溫低壓容器28、回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6、低 溫低壓容器29、氣體壓縮機(jī)30、冷卻器閥31、冷卻器32、低溫高壓容器33、回?zé)崞鞯母邏?管路25、高溫高壓容器24依次相連所構(gòu)成的的管路連接部分的管路截面積較大,該管路連接 中的氣體流速較低。氣體膨脹過程只使用汽缸室,該管路連不會(huì)增加氣體膨脹的無效體積。
氣體循環(huán)所用氣體是空氣、氮?dú)?、高?dǎo)熱氣體，不限氣體類型。高溫粉體是微小的固體顆粒,流動(dòng)性好,具有自潤(rùn)滑性,容易同高溫高壓氣體混合,并分離。 潤(rùn)滑劑是水、或本行業(yè)公知的潤(rùn)滑劑。
氣體分離器13、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、氣體壓縮機(jī)30、潤(rùn)滑系統(tǒng)40、散熱系統(tǒng)是本行業(yè)公知的。 氣體分離器13是離心式分離器或旋風(fēng)分離器。
發(fā)動(dòng)機(jī)主軸是活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力由主軸輸出、并通過氣泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng) 氣體壓縮機(jī)30和抽氣泵19。
氣體壓縮機(jī)30有壓力調(diào)節(jié)器37,壓力調(diào)節(jié)器37是電磁式的、與控制器系統(tǒng)連接、調(diào)節(jié)能 力強(qiáng)弱不限。
潤(rùn)滑系統(tǒng)40給汽缸1N供應(yīng)潤(rùn)滑劑,以減少汽缸1N與活塞2N的磨擦阻力、潤(rùn)滑劑從汽 缸11^進(jìn)入氣體循環(huán)所用氣體,汽缸號(hào)>^八，8,..,末位汽缸號(hào),在低溫高壓容器中潤(rùn)滑劑與氣體分 離,從低溫高壓容器33底部進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)40的潤(rùn)滑劑回流閥41回到潤(rùn)滑系統(tǒng)40。
散熱系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬部件進(jìn)行冷卻。
發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)包括:A汽缸的氣體循環(huán),..,N汽缸的氣體循環(huán)，..,末位汽缸的氣體循環(huán), 汽缸號(hào)N-A，B，..,末位汽缸號(hào)。
氣體循環(huán)以下述排列來表示,一個(gè)排列的九個(gè)項(xiàng)目依次是:排列次序號(hào)，氣體循環(huán)的過程名 稱,汽缸室3N體積的改變，進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、粉體注入閥7N、抽氣閥8N、分離器 進(jìn)氣閥9N的導(dǎo)通、關(guān)斷，汽缸室3N的近似溫度、近似壓力。
N汽缸的氣體循環(huán)是
排列一,進(jìn)氣過程，Vmin至Vexp,通、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力high; 排列二,膨脹過程，Vexp至Vmax,斷、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力下降； 排列三,排氣過程,Vmax至Vm,斷、通、斷、斷、通，溫度high、壓力low; 排列四，抽氣過程,Vm至Vn, 斷、通、斷、通、斷，溫度high、壓力neg; 排列五，注入過程，Vn至Vo， 斷、通、通、斷、斷，溫度high、壓力norm; 排列六，升壓過程,Vo至Vmin，斷、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力上升；
高溫高壓容器24、氣體分離器13、高溫低壓容器28、粉體容器15、粉體加熱設(shè)備21、 負(fù)壓容器18的壓力依次表示為:壓力high、壓力low、壓力low、壓力norm、壓力norm、壓 力neg,其溫度都是溫度high,溫度high表示粉體加熱設(shè)備21的加熱溫度。
低溫低壓容器29、冷卻器32、低溫高壓容器33的壓力依次表示為:壓力low、壓力high、壓力high,其溫度都是溫度low,溫度low表示冷卻器32向環(huán)境散熱的冷卻溫度。
Vmax、 Vmin、 Vexp依次表示汽缸室3N的最大體積、汽缸室3N的最小體積、汽缸 室3N的高溫高壓氣體膨脹之前的最大體積，Vmax〉Vexp〉Vmin,Vm是Vmax的20%至8%，Vn 是Vmax的10%至3%，Vo是Vn的40%至60%,Vmin是Vo的80%至40%。
在進(jìn)氣過程,高溫高壓容器24的高溫高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣閥4N進(jìn)入汽缸室3N，其推動(dòng)活 塞2N作功,旋風(fēng)結(jié)構(gòu)ION(此處是粉體混合葉輪)使高溫高壓氣體、高溫粉體產(chǎn)生旋流,加快混 合，高溫粉體的固體體積最高占汽缸室3N容積的20%。
在膨脹過程,旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10N使高溫粉體與高溫氣體混合，高溫氣體膨脹推動(dòng)活塞2N作功， 其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能由活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出,高溫氣體從高溫粉體獲得作功所需熱能(稱為高溫 氣體受到高溫粉體再加熱),高溫粉體含有較多熱能，高溫粉體質(zhì)量超過高溫氣體質(zhì)量十倍以上, 兩者溫度基本不變、接近溫度high,高溫氣體壓力、體積按等溫膨脹規(guī)律變化,壓力下降。
在排氣過程，汽缸室3N的高溫氣體和高溫粉體依次經(jīng)過氣體粉體閥5N、分離器進(jìn)氣 閥9N進(jìn)入氣體分離器13,氣體分離器13分離出的高溫氣體進(jìn)入高溫低壓容器28，分離出的高 溫粉體經(jīng)過節(jié)流閥14減壓進(jìn)入粉體容器15,高溫粉體再經(jīng)粉體泵20進(jìn)入粉體加熱設(shè)備21加 熱到溫度high、流回粉體容器15。
在抽氣過程，汽缸室3N的高溫氣體和高溫粉體依次經(jīng)過氣體粉體閥5N、抽氣閥8N、負(fù) 壓容器18、抽氣泵19進(jìn)入氣體分離器13。
在注入過程，粉體容器15的高溫粉體，依次經(jīng)過粉體注入閥7N、氣體粉體閥5N進(jìn)入汽缸 室3N，高溫粉體的固體體積最高占汽缸室3N容積的40%。
在升壓過程,汽缸室3N的高溫粉體壓力上升。
上述N汽缸的氣體循環(huán)中的進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、粉體注入閥7N、抽氣閥8N、 分離器進(jìn)氣閥9N導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間序列稱為N汽缸閥門通、斷序列,其在控制器系統(tǒng)的控制 下執(zhí)行。
在N汽缸的氣體循環(huán)中進(jìn)入高溫低壓容器28的氣體依次流過回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6、低 溫低壓容器29、氣體壓縮機(jī)30、冷卻器閥31、冷卻器32、低溫高壓容器33、回?zé)崞鞯母邏?管路25之后進(jìn)入高溫高壓容器24。氣體把熱能傳給回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6、溫度下降。經(jīng)氣 體壓縮機(jī)30的壓縮增壓、氣體壓力上升到壓力high。氣體的熱能經(jīng)過冷卻器32向大氣環(huán)境、 或向環(huán)境中的水流散熱?；?zé)崞鞯母邏汗苈?5把熱能傳給氣體，氣體溫度上升?；?zé)崞飨?統(tǒng)27使回?zé)崞鞯母邏汗苈?5與回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6進(jìn)行熱能交換。M汽缸的氣體循環(huán)與N汽缸的氣體循環(huán)相同，兩者周期相位相差360度/汽缸數(shù)，汽缸 號(hào)N=A,B，..,末位汽缸號(hào),M=N+1，如果N=末位汽缸號(hào)、則M-A。
氣體循環(huán)參數(shù)為:溫度high為150攝氏度至1000攝氏度,溫度low接近大氣環(huán)境溫度、 或20攝氏度至180攝氏度，壓力neg為0.2個(gè)大氣壓至0.8個(gè)大氣壓、或0.02MPa兆帕至0.08MPa 兆帕,壓力low為O.lMPa兆帕至3MPa兆帕,壓力high為lMPa兆帕至25MPa兆帕,壓力norm 接近大氣環(huán)境壓力、或O.lMPa兆帕至lMPa兆帕。
發(fā)動(dòng)機(jī)的控制器系統(tǒng)包括:控制器、粉體容器15上的熱源溫度傳感器、低溫低壓容器29 上的排汽壓力傳感器、低溫高壓容器33上的高壓氣體壓力傳感器、低溫高壓容器33上的液 面高度傳感器、氣體貯存容器壓力傳感器、粉體容器壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器。
控制器包括軟件執(zhí)行部分、輸入信號(hào)接口、驅(qū)動(dòng)接口、回?zé)崞黩?qū)動(dòng)接口。 各傳感器連接控制器上各自對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)接口 。
在所述的發(fā)動(dòng)機(jī)中,節(jié)流閥14、潤(rùn)滑系統(tǒng)40的潤(rùn)滑劑回流閥41、氣體壓縮機(jī)30的壓力 調(diào)節(jié)器37、以及N汽缸的進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、分離器進(jìn)氣閥9N、抽氣閥8N、粉體 注入閥7N是電磁閥,各自的驅(qū)動(dòng)電纜線連接控制器上各自對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)接口,汽缸號(hào)N-A，B,..， 末位汽缸號(hào)。
控制器軟件控制N汽缸的進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、粉體注入閥7N、抽氣閥8N、分 離器進(jìn)氣閥9N這五個(gè)電磁閥的步驟是:預(yù)先按所述的N汽缸的氣體循環(huán)中的N汽缸閥門通、 斷序列建立程序，讀入發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器信號(hào),所建立的N汽缸閥門通、斷序列程序隨角 度變化發(fā)出控制命令、經(jīng)驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)上述N汽缸的五個(gè)電磁閥完成指定動(dòng)作。
控制器軟件使N汽缸的氣體循環(huán)保持穩(wěn)定的步驟是
一預(yù)先建立穩(wěn)定控制程序，從高壓氣體壓力傳感器讀入壓力high、從排汽壓力傳感器讀入 壓力low、從熱源溫度傳感器讀入溫度high,算出氣體壓力比:壓力high/壓力low,讀取預(yù)先存 入控制參數(shù)目標(biāo)值，穩(wěn)定控制程序計(jì)算出Vexp、進(jìn)氣閥導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)度、粉體注入閥導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng) 度；
一N汽缸閥門通、斷序列程序用進(jìn)氣閥、粉體注入閥的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥4N，粉 體注入閥7N,使N汽缸的氣體循環(huán)保持穩(wěn)定；
一接著根據(jù)氣體壓力比、氣體壓力比目標(biāo)值調(diào)節(jié)氣體壓縮機(jī)30的壓力調(diào)節(jié)器37，使氣體 壓力比接近氣體壓力比目標(biāo)值,或氣體壓力比由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。M汽缸的軟件步驟與N汽缸的軟件步驟相同，兩者周期相位相差360度/汽缸數(shù)，汽缸 號(hào)N=A，B,..,末位汽缸號(hào),M=N+l,如果N-末位汽缸號(hào)、則M=A。
控制器軟件增減參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量的步驟是
一讀入氣體貯存容器壓力傳感器信號(hào)與壓力high比較，如果氣體貯存容器35的氣體壓力 高出較多，則發(fā)出氣體容器閥34導(dǎo)通信號(hào),使氣體貯存容器35的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán)，否 則發(fā)出氣體容器出氣闊36導(dǎo)通信號(hào),使氣體貯存容器35的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán)，從而增加 參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量；
一發(fā)出氣體容器閥34導(dǎo)通信號(hào),發(fā)出冷卻器閥31關(guān)斷信號(hào),使氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán)進(jìn)入 氣體貯存容器35,從而減少參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量。
控制器軟件通過增減參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩。
控制器軟件讀入發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器信號(hào),又根據(jù)預(yù)先存入主軸轉(zhuǎn)速目標(biāo)值,通過調(diào)節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩,使發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速接近主軸轉(zhuǎn)速目標(biāo)值。
控制器軟件使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的步驟是:使粉體加熱設(shè)備21啟動(dòng)，加熱粉體容器15中的高溫粉 體，使氣體容器閥34導(dǎo)通，氣體貯存容器35的高壓氣體進(jìn)入高溫高壓容器24，讀取發(fā)動(dòng)機(jī)主軸 角度傳感器信號(hào)，找出處在膨脹相位角的N汽缸,汽缸號(hào)N-A，B，..，末位汽缸號(hào)，使N汽缸的其它 的閥門關(guān)斷，使N汽缸的進(jìn)氣閥4N導(dǎo)通,高壓氣體推動(dòng)活塞2N，啟動(dòng)之后進(jìn)氣閥4N恢復(fù)原來 的工作方式。
控制器軟件使發(fā)動(dòng)機(jī)停止的步驟是，發(fā)出氣體容器閥34導(dǎo)通信號(hào),發(fā)出冷卻器閥31關(guān)斷信 號(hào)，使氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)回路進(jìn)入氣體貯存容器35，發(fā)出粉體注入閥7N關(guān)斷信號(hào)，汽缸 號(hào)NzA,B,..,末位汽缸號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)其它部分工作方式不變,發(fā)動(dòng)機(jī)停止后,發(fā)出冷卻器闊31導(dǎo)通信 號(hào),發(fā)出氣體容器闊34關(guān)斷信號(hào),粉體容器15中的高溫粉體冷卻后，控制器關(guān)閉。
控制器軟件從粉體容器壓力傳感器讀入壓力norm，又根據(jù)壓力bw,通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥14,使 壓力norm接近大氣環(huán)境壓力,或1個(gè)大氣壓。
控制器軟件讀入面高度傳感器信號(hào)，通過調(diào)節(jié)潤(rùn)滑系統(tǒng)40的潤(rùn)滑劑回流閥41,使低溫高壓 容器33的潤(rùn)滑劑液面高度接近低溫高壓容器33的底部。
控制器軟件具有使回?zé)崞飨到y(tǒng)27改變接通方式的程序,其軟件步驟在發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨?統(tǒng)27的說明中給出。
發(fā)動(dòng)機(jī)的粉體加熱單元I22包括:太陽光束吸收器、氣體分離器、抽風(fēng)機(jī)。太陽光束吸收器包括太陽光束吸收器殼體、殼體上的入口閥、殼體上的氣體入口管道、 殼體上的出口管道、殼體上的太陽光束入口、粉體入口管道。
氣體分離器具有入口管道、出口閥、粉體出口管道、氣體出口管道。
太陽光束吸收器的出口管道與氣體分離器的入口管道相連,氣體分離器的氣體出口管道 通過抽風(fēng)機(jī)與太陽光束吸收器的氣體入口管道相連,太陽光束吸收器的粉體入口管道通過太 陽光束吸收器的入口閥與太陽光束吸收器殼體相連,氣體分離器的粉體出口管道通過氣體分 離器的出口閥與氣體分離器相連。太陽光束吸收器的粉體入口管道是粉體加熱單元I的入口 管道。氣體分離器的粉體出口管道是粉體加熱單元I的出口管道。
氣體分離器是離心式分離器或旋風(fēng)分離器。
當(dāng)太陽光束吸收器的入口閥和氣體分離器的出口闊都導(dǎo)通時(shí),粉體加熱單元I運(yùn)行。高溫 粉體從太陽光束吸收器的粉體入口管道進(jìn)入粉體加熱單元I ,太陽光束吸收器的粉體入口管 道內(nèi)的高溫粉體從太陽光束吸收器殼體內(nèi)一個(gè)噴嘴形狀的噴口流出形成一股高溫粉體流，太 陽光束從太陽光束入口進(jìn)入太陽光束吸收器殼體內(nèi),在太陽光束吸收器殼體內(nèi)聚焦的太陽光 束在焦點(diǎn)附近與上述高溫粉體流相交,太陽光束照射到高溫粉體流內(nèi)部使高溫粉體迅速被太 陽光束加熱,同時(shí)高溫粉體混入一些氣體。該氣體與與發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫氣體是同一種氣體。被太 陽光加熱后的混入了氣體的高溫粉體從太陽光束吸收器的出口管道離開太陽光束吸收器,再 從氣體分離器的入口管道進(jìn)入氣體分離器，在氣體分離器內(nèi)氣體與高溫粉體分離，氣體分離器 內(nèi)的氣體從氣體分離器的氣體出口管道經(jīng)過抽風(fēng)機(jī)再從太陽光束吸收器的氣體入口管道進(jìn)入 太陽光束吸收器。氣體分離器內(nèi)的高溫粉體從氣體分離器的粉體出口管道離開粉體加熱單 元I。
當(dāng)太陽光束吸收器的入口閥和氣體分離器的出口閥都關(guān)斷時(shí)，粉體加熱單元I停止運(yùn)行。 發(fā)動(dòng)機(jī)的粉體加熱單元II23包括:混合器、氣體分離器、抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備、導(dǎo)熱氣體。 混合器具有粉體入口管道、入口閥、氣體入口管道、出口管道。
氣體分離器具有入口管道、出口閥、粉體出口管道、氣體出口管道。 熱源設(shè)備是燃燒爐或太陽能畜熱設(shè)備或發(fā)出熱量的設(shè)備。
導(dǎo)熱氣體是空氣、氮?dú)狻⒏邔?dǎo)熱氣體、不活勃?dú)怏w、燃燒爐的煙氣,不限氣體類型,導(dǎo)熱氣 體與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)所用氣體是同一種氣體。
混合器的出口管道與氣體分離器的入口管道相連，氣體分離器的氣體出口管道依次通過抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備與混合器的氣體入口管道相連,混合器的粉體入口管道通過混合器的入口閥
與混合器相連，氣體分離器的粉體出口管道通過氣體分離器的出口閥與氣體分離器相連?；旌?器的粉體入口管道是粉體加熱單元II的入口管道,氣體分離器的粉體出口管道是粉體加熱單 元II的出口管道。
氣體分離器是離心式分離器或旋風(fēng)分離器。
當(dāng)混合器的入口閥和氣體分離器的出口闊都導(dǎo)通時(shí),粉體加熱單元II運(yùn)行。高溫粉體從混 合器的粉體入口管道進(jìn)入粉體加熱單元II，粉體入口管道內(nèi)的高溫粉體進(jìn)入混合器中，在混合 器中高溫粉體從導(dǎo)熱氣體獲得熱能，高溫粉體混入一些導(dǎo)熱氣體。被加熱后的混入了導(dǎo)熱氣體 的高溫粉體從混合器的出口管道離開混合器，再從氣體分離器的入口管道進(jìn)入氣體分離器,在 氣體分離器內(nèi)導(dǎo)熱氣體與高溫粉體分離,氣體分離器內(nèi)的導(dǎo)熱氣體依次經(jīng)過氣體分離器的氣 體出口管道、抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備、混合器的氣體入口管道進(jìn)入混合器。當(dāng)導(dǎo)熱氣體從熱源設(shè) 備流過時(shí)從熱源設(shè)備獲得熱能,當(dāng)導(dǎo)熱氣體進(jìn)入混合器后高溫粉體從導(dǎo)熱氣體獲得熱能。氣體 分離器內(nèi)的高溫粉體從氣體分離器的粉體出口管道離開粉體加熱單元II 。
當(dāng)混合器的入口閥和氣體分離器的出口閥都關(guān)斷時(shí)，粉體加熱單元II停止運(yùn)行。 發(fā)動(dòng)機(jī)的回?zé)崞飨到y(tǒng)27包括畜熱器I 42、畜熱器I143、閥HTHPI44、閥HTLPI45、
閥LTHPI46、閥LTLPI47、閥HTHPI148、閥HTLPI149、閥LTHPl150、閥LTLPI151、
回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜、回?zé)崞鞯母邏汗苈?5、回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6。
上述各個(gè)閥是電磁閥,上述各個(gè)電磁閥的驅(qū)動(dòng)電纜組成回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜,回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜 連接其對(duì)應(yīng)的控制器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)接口。回?zé)崞飨到y(tǒng)27是本行業(yè)公知的蓄熱式換熱器。畜熱 器I 42、畜熱器I143是本行業(yè)公知的畜熱器,蓄熱器管道內(nèi)是耐高溫畜熱材料。
回?zé)崞飨到y(tǒng)27的接通方式為:畜熱器I42放熱方式、畜熱器I143放熱方式、關(guān)閉方式, 其受控制器系統(tǒng)控制。
畜熱器I42放熱方式為閥HTLPII49導(dǎo)通，閥LTLPII51導(dǎo)通，閥LTHPII50關(guān)斷， 閥HTHPII48關(guān)斷,高溫低壓容器28、閥HTLPI149、畜熱器I143、閥LTLPI151、低溫低壓 容器29依次相通，構(gòu)成回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6，畜熱器I143獲得該管路內(nèi)氣體的熱能; 閥LTHP I 46導(dǎo)通，閥HTHP I 44導(dǎo)通,閥HTLP I 45關(guān)斷,閥LTLP I 47關(guān)斷,低溫高壓容器33、 閥LTHPI46、畜熱器I42、閥HTHP I 44、高溫高壓容器24依次相通，構(gòu)成回?zé)崞鞯母邏汗?路25,該管路內(nèi)氣體獲得畜熱器I 42的熱能。
畜熱器I143放熱方式為:閥HTLP I 45導(dǎo)通,閥LTLP I 47導(dǎo)通,閥LTHP I 46關(guān)斷，閥HTHPI44關(guān)斷,高溫低壓容器28、閥HTLP I 45、畜熱器I 42、閥LTLP I 47、低溫低壓
容器29依次相通，構(gòu)成回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?6,畜熱器I42獲得該管路內(nèi)氣體的熱能； 閥LTHPII50導(dǎo)通,閥HTHPII48導(dǎo)通,閥HTLP II49關(guān)斷，閥LTLP II51關(guān)斷,低溫高壓容器33、 閥LTHPI150、畜熱器I143、閥HTHPI148、高溫高壓容器24依次相通，構(gòu)成回?zé)崞鞯母邏汗?路25,該管路內(nèi)氣體獲得畜熱器I143的熱能。
關(guān)閉方式為:關(guān)斷所有閥HTLPI45、閥LTLP I 47、閥LTHP I 46、閥HTHP I 44、 閥LTHPI150、閥HTHPI148、閥HTLPI"9、閥LTLPI151。
發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，控制器系統(tǒng)使回?zé)崞飨到y(tǒng)27不斷重復(fù)以下過程:回?zé)崞飨到y(tǒng)27開始為關(guān) 閉方式，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)定次數(shù)的氣體循環(huán)時(shí),回?zé)崞飨到y(tǒng)27為畜熱器I 42放熱方式;之后，回?zé)?器系統(tǒng)27為關(guān)閉方式,發(fā)動(dòng)機(jī)再進(jìn)行設(shè)定次數(shù)的氣體循環(huán)時(shí)，回?zé)崞飨到y(tǒng)27為畜熱器I143放 熱方式。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的接觸高溫粉體或高溫氣體的發(fā)動(dòng)機(jī)部件表面是陶瓷表面。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的汽缸、活塞、進(jìn)氣閥、氣體粉體閥、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的陶瓷表面，所用陶 瓷材料的厚度比較小,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度比較高,高溫高壓容器24的陶瓷表面所用陶瓷材料的
厚度比較大。
所述的回?zé)崞飨到y(tǒng)27的畜熱器I42、畜熱器I143的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比較 大,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度比較高。
所述的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的高溫低壓容器28、抽氣泵19、負(fù)壓容器18、抽氣閥、分離器進(jìn) 氣閥、粉體注入閥、四通管、氣體分離器13、節(jié)流閥14、粉體容器15、粉體泵20、粉體加 熱單元的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比較大,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度可以比較低。
其中汽缸、活塞、進(jìn)氣閥、氣體粉體閥、四通管、粉體注入閾、抽氣閥、分離器進(jìn)氣閥、 旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、依次表示汽缸1N、活塞2N、進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N、四通管6N、粉體注入 閥7N、抽氣閥8N、分離器進(jìn)氣閥9N、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)ION,汽缸號(hào)N二A,B,..,末位汽缸號(hào)。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的上面是陶瓷層,鋼基體與陶瓷層 結(jié)合。陶瓷層所選用陶瓷材料的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)低于鋼材,選擇鋼材的熱膨脹數(shù)系與陶瓷材料的熱 膨脹數(shù)系盡可能相近。陶瓷材料能承受較高溫度,陶瓷材料能隔熱。所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱系統(tǒng) 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行冷卻，使發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體溫度較低。鋼基體材料能提供比較高的機(jī)械強(qiáng) 度,從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫氣體的壓力和溫度提高，熱量散失減少。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的一種結(jié)構(gòu)是陶瓷層由很多長(zhǎng)方形或正六邊形小陶瓷片構(gòu)成。陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的材料結(jié)合方法是:金屬釬焊方法，或陶瓷膠粘合方法,或鑄
模中預(yù)先放置陶瓷片和金屬卡條,鑄造成形得到發(fā)動(dòng)機(jī)部件和陶瓷表面。
長(zhǎng)方形陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法由圖3中的陶瓷表面的截面示
意圖表示。長(zhǎng)方形陶瓷片52與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體53的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法是:鋼基體表面設(shè) 置金屬卡條54，也稱為龜甲網(wǎng),鋼基體表面與金屬卡條是金屬熔合連接;長(zhǎng)方形陶瓷片的形狀是 長(zhǎng)方柱體55下面加長(zhǎng)方梯形體56，長(zhǎng)方梯形體56在鋼基體53與長(zhǎng)方柱體55之間，陶瓷片的 長(zhǎng)方梯形體56的較小的長(zhǎng)方形截面連著長(zhǎng)方柱體55;鋼基體表面和金屬卡條形成長(zhǎng)方梯形體 凹坑57，凹坑內(nèi)大口小,凹坑口的正六邊形口小于凹坑的長(zhǎng)方形底面;陶瓷片的長(zhǎng)方梯形體56鑲 嵌在凹坑內(nèi),陶瓷片52構(gòu)成陶瓷表面59;陶瓷片52受熱膨脹時(shí),金屬卡條54發(fā)生彈性變形,減 少陶瓷片52所受應(yīng)力;陶瓷表面的陶瓷片52之間的間隙58很小,間隙里充填陶瓷原料,經(jīng)高溫 加熱形成陶瓷。長(zhǎng)方形陶瓷片52,長(zhǎng)方梯形體凹坑57由圖4中的長(zhǎng)方形陶瓷片與鋼基體分離 的截面示意圖表示。
正六邊形陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法是:鋼基體表面設(shè)置金屬卡 條，鋼基體表面與金屬卡條是金屬熔合連接;正六邊形陶瓷片的形狀是正六棱柱體下面加正六 邊梯形體;正六邊梯形體在鋼基體與正六棱柱體之間,陶瓷片的正六邊梯形體的較小的正六邊 形截面連著正六邊柱體;鋼基體表面和金屬卡條形成正六邊梯形體凹坑。凹坑內(nèi)大口小,凹坑口 的正六邊形口小于凹坑的正六邊形底面;陶瓷片的正六棱梯形體鑲嵌在凹坑內(nèi),陶瓷片構(gòu)成陶 瓷表面;陶瓷片受熱膨脹時(shí),金屬卡條發(fā)生彈性變形,減少陶瓷片所受應(yīng)力;陶瓷表面的陶瓷片之 間的間隙很小,間隙里充填陶瓷原料,經(jīng)高溫加熱形成陶瓷。
陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體結(jié)合的材料結(jié)合方法與形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法一同使用,或單 獨(dú)使用。
發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的另一種結(jié)構(gòu)是:由鋼和陶瓷同時(shí)熔化、離心力分層、冷卻成形的 方法得到發(fā)動(dòng)機(jī)部件和陶瓷表面。
發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)與高溫接觸的部件，由散熱系統(tǒng)加快冷卻。
本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的區(qū)別是在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2中，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施 例1的N汽缸的進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N由發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2的N汽缸的進(jìn)氣機(jī)械閥38N、 氣體粉體機(jī)械閥39N、氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所取代。其中汽缸號(hào)N二A,B，..,末位汽缸號(hào),以下N所 表示的與此相同。
在發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2中,A汽缸系統(tǒng)12包括:汽缸1A、活塞2A、進(jìn)氣機(jī)械閥38A、氣體粉體機(jī)械閥39A、 A汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離器進(jìn)氣閥9A、抽氣閥8A、粉體注入閥7A、 旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10A、汽缸室3A、四通管6A。N汽缸系統(tǒng)11依此類推,N汽缸系統(tǒng)11包括:汽缸1N、 活塞2N、進(jìn)氣機(jī)械閥38N、氣體粉體機(jī)械閥39N、 N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離器進(jìn)氣
閥9N、抽氣閥8N、粉體注入閥7N、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)ION、汽缸室3N、四通管6N。
N汽缸系統(tǒng)11的管路連接是:高溫高壓容器24通過進(jìn)氣機(jī)械閥38N與汽缸1N相連,四通 管6N通過氣體粉體機(jī)械閥39N與汽缸1N相連，粉體容器15通過粉體注入閥7N與四通管6N 相連，四通管6N通過分離器進(jìn)氣閥9N與氣體分離器13相連，四通管6N通過抽氣閥8N與負(fù) 壓容器18相連。
進(jìn)氣機(jī)械閥38N、氣體粉體機(jī)械閥39N分別與N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，并由機(jī) 械力驅(qū)動(dòng),所述的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸帶動(dòng)N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是 本行業(yè)公知的發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。進(jìn)氣機(jī)械閥38N、氣體粉體機(jī)械閥39N在N汽缸的 氣體循環(huán)周期中導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間相位角是固定不變的。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的N汽缸的氣體循環(huán)的N汽缸閥門通、斷序列，又根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施 例1的控制器軟件執(zhí)行部分的N汽缸閥門通、斷序列程序,計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的N汽缸 的進(jìn)氣閥4N、氣體粉體閥5N導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間相位角,分別對(duì)進(jìn)氣機(jī)械閥38N、氣體粉體機(jī) 械閥39N的導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間相位角賦值,用以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該時(shí)間相位角的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2的N 汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的凸輪外形曲面。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2其它部分與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1相同。
取消發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2的汽缸的粉體混合葉輪,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改后 構(gòu)成本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例3。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例3的其它部分與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2相同。實(shí)施例3 由圖5中的實(shí)施例3的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖表示。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例3的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、或稱為旋風(fēng)結(jié) 構(gòu)10N是:汽缸、活塞的頂端有凹槽，當(dāng)汽缸室的容積接近Vmin時(shí),汽缸與活塞形成近似環(huán)形 的汽缸室。進(jìn)氣閥是噴口形狀,當(dāng)高溫高壓氣體從進(jìn)氣閥進(jìn)入汽缸時(shí)、形成噴射氣流，噴口的方 向順著該環(huán)形切線方向。
其中旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、汽缸、活塞、汽缸室、進(jìn)氣閥依次表示旋風(fēng)結(jié)構(gòu)ION、汽缸1N、 活塞2N、汽缸室3N、進(jìn)氣閥4凡汽缸號(hào)1^=八,8,..,末位汽缸號(hào),￥1^11表示汽缸室最小體積，以 下的表示與此相同。
在該旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的近似環(huán)形的空腔里氣體容易形成旋轉(zhuǎn)氣流。
發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例3的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的作用是:在所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)中，高溫粉體進(jìn)入汽缸 室,接著當(dāng)汽缸室的容積達(dá)到Vmin后，進(jìn)氣閥導(dǎo)通，高溫高壓容器24的高溫高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣閥進(jìn)入汽缸室形成噴射氣流,該噴射氣流使汽缸室中出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)氣流，從而加快高溫粉體與 高溫氣體混合。當(dāng)汽缸室容積增大以后,發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例3的氣體循環(huán)與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例2的氣體
循環(huán)相同。
取消發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的汽缸的粉體混合葉輪,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改后
構(gòu)成本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例4。發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例4的其它部分與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1相同。發(fā)動(dòng)機(jī) 實(shí)施例4的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、或稱為旋風(fēng)結(jié)構(gòu)10N是:汽缸、活塞的頂端有凹槽,當(dāng)汽缸室的容積接 近Vmin時(shí),汽缸與活塞形成近似環(huán)形的汽缸室。進(jìn)氣閥是噴口形狀,當(dāng)高溫高壓氣體從進(jìn)氣閥 進(jìn)入汽缸時(shí)、形成噴射氣流,噴口的方向順著該環(huán)形切線方向。
其中旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、汽缸、活塞、汽缸室、進(jìn)氣閥依次表示旋風(fēng)結(jié)構(gòu)ION、汽缸1N、 活塞2N、汽缸室3N、進(jìn)氣閥4N,汽缸號(hào)NzA,B,..,末位汽缸號(hào),Vmin表示汽缸室最小體積，以 下的表示與此相同。
在該旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的近似環(huán)形的空腔里氣體容易形成旋轉(zhuǎn)氣流。
發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例4的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的作用是:在所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)中,高溫粉體進(jìn)入汽缸 室,接著當(dāng)汽缸室的容積達(dá)到Vmin后,進(jìn)氣閥導(dǎo)通,高溫高壓容器24的高溫高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣 閥進(jìn)入汽缸室形成噴射氣流,該噴射氣流使汽缸室中出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)氣流,從而加快高溫粉體與 高溫氣體混合。當(dāng)汽缸室容積增大以后,發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例4的氣體循環(huán)與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施例1的氣體 循環(huán)相同。
以上的實(shí)施例僅為本發(fā)明的較好實(shí)施例,本行業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)者對(duì)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)作出與 上述實(shí)施例等效的修改,仍然屬于本發(fā)明的專利范圍。IN汽缸15粉體容器39A氣體粉體機(jī)械閥2N活塞16入口管道38N進(jìn)氣機(jī)械閥3N汽缸室17出口管道39N氣體粉體機(jī)械閥
4N進(jìn)氣閥18負(fù)壓容器40潤(rùn)滑系統(tǒng)
5N氣體粉體閥19抽氣泵41潤(rùn)滑劑回流閥
6N 四通管20粉體泵42畜熱器I
7N粉體注入閥21粉體加熱設(shè)備43畜熱器II
8N抽氣閥22粉體加熱單元I44閥HTHP I
9N分離器進(jìn)氣閥23粉體加熱單元n45閥HTLP I
10N旋風(fēng)結(jié)構(gòu)24高溫高壓容器46閥LTHP I
1A汽缸25回?zé)崞鞯母邏汗苈?7閥LTLPI
2A活塞26回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?8閥HTHPII
3A汽缸室27回?zé)崞飨到y(tǒng)49閥HTLPII
4A進(jìn)氣閥28高溫低壓容器50閥LTHPII
5A氣體粉體閥29低溫低壓容器51閥LTLPII
6A 四通管30氣體壓縮機(jī)52陶瓷片
7A粉體注入閥31冷卻器閥53鋼基體
8A抽氣閥32冷卻器54金屬卡條
9A分離器進(jìn)氣閥33低溫高壓容器55長(zhǎng)方柱體
10A旋風(fēng)結(jié)構(gòu)34氣體容器閥56長(zhǎng)方梯形體
11 N汽缸系統(tǒng)35氣體貯存容器57凹坑
12 A汽缸系統(tǒng)36氣體容器出氣闊58間隙
13氣體分離器37壓力調(diào)節(jié)器59耐高溫結(jié)構(gòu)表面
14節(jié)流閥38A進(jìn)氣機(jī)械閥
權(quán)利要求
1.一種把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的氣體循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)部件、氣體循環(huán)所用氣體、高溫粉體、潤(rùn)滑劑、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)；發(fā)動(dòng)機(jī)部件包括一至多個(gè)汽缸系統(tǒng)、控制器系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)、活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、氣泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣體分離器(13)、節(jié)流閥(14)、粉體容器(15)、粉體加熱設(shè)備(21)、負(fù)壓容器(18)、抽氣泵(19)、粉體泵(20)、高溫高壓容器(24)、回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)、高溫低壓容器(28)、低溫低壓容器(29)、氣體壓縮機(jī)(30)、冷卻器閥(31)、冷卻器(32)、低溫高壓容器(33)、氣體容器閥(34)、氣體貯存容器(35)、氣體容器出氣閥(36)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)的潤(rùn)滑劑回流閥(41)；多個(gè)汽缸系統(tǒng)表示為N汽缸系統(tǒng)(11)、汽缸號(hào)N＝A，B，..，末位汽缸號(hào)，如，A汽缸系統(tǒng)(12)、B汽缸系統(tǒng)，N汽缸系統(tǒng)(11)包括汽缸(1N)、活塞(2N)、進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、分離器進(jìn)氣閥(9N)、抽氣閥(8N)、粉體注入閥(7N)、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)、汽缸室(3N)、四通管(6N)；其中汽缸號(hào)N＝A，B，..，末位汽缸號(hào)，以下N所表示的與此相同；旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)是汽缸(1N)中的粉體混合葉輪，其位于汽缸頂端，粉體混合葉輪旋轉(zhuǎn)，使汽缸室(3N)的高溫氣體、高溫粉體產(chǎn)生旋流，加快混合；在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中，N汽缸系統(tǒng)(11)的管路連接是高溫高壓容器(24)通過進(jìn)氣閥(4N)與汽缸(1N)相連，四通管(6N)通過氣體粉體閥(5N)與汽缸(1N)相連，粉體容器(15)通過粉體注入閥(7N)與四通管(6N)相連，四通管(6N)通過分離器進(jìn)氣閥(9N)與氣體分離器(13)相連，四通管(6N)通過抽氣閥(8N)與負(fù)壓容器(18)相連，活塞(2N)和汽缸(1N)一起構(gòu)成構(gòu)成汽缸室(3N)；N汽缸系統(tǒng)(11)的活塞(2N)連接活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；粉體加熱設(shè)備(21)由一個(gè)粉體加熱單元或由兩個(gè)分別使用不同能源的粉體加熱單元并聯(lián)構(gòu)成，其中兩個(gè)粉體加熱單元稱為粉體加熱單元I(22)、粉體加熱單元II(23)，根據(jù)所用能源類型使一個(gè)運(yùn)行，另一個(gè)停止運(yùn)行；回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)有回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)、回?zé)崞鞯母邏汗苈?25)；粉體容器(15)有入口管道(16)、出口管道(17)；在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中，負(fù)壓容器(18)通過抽氣泵(19)與氣體分離器(13)相連，氣體分離器(13)通過節(jié)流閥(14)與粉體容器(15)相連，粉體容器(15)的出口管道(17)、粉體泵(20)、粉體加熱設(shè)備(21)、粉體容器(15)的入口管道(16)依次相連，氣體分離器(13)、高溫低壓容器(28)、回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)、低溫低壓容器(29)、氣體壓縮機(jī)(30)、冷卻器閥(31)、冷卻器(32)、低溫高壓容器(33)、回?zé)崞鞯母邏汗苈?25)、高溫高壓容器(24)依次相連，低溫低壓容器(29)、氣體容器出氣閥(36)、氣體貯存容器(35)、氣體容器閥(34)、氣體壓縮機(jī)(30)依次相連，低溫高壓容器(33)與潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)的潤(rùn)滑劑回流閥(41)相連；在發(fā)動(dòng)機(jī)的管路連接中，由氣體分離器(13)、高溫低壓容器(28)、回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)、低溫低壓容器(29)、氣體壓縮機(jī)(30)、冷卻器閥(31)、冷卻器(32)、低溫高壓容器(33)、回?zé)崞鞯母邏汗苈?25)、高溫高壓容器(24)依次相連所構(gòu)成的的管路連接部分的管路截面積較大，該管路連接中的氣體流速較低。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于，所述的氣體循環(huán)所用氣體、高溫粉體、潤(rùn)滑劑、氣體分離器(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、氣體壓縮機(jī)(30)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)、散熱系統(tǒng)、具體是氣體循環(huán)所用氣體是空氣、氮?dú)?、高?dǎo)熱氣體，不限氣體類型；高溫粉體是微小的固體顆粒,流動(dòng)性好,具有自潤(rùn)滑性,容易同高溫高壓氣體混合，并分離；潤(rùn)滑劑是水、成本行業(yè)公知的潤(rùn)滑劑；氣體分離器(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、氣體壓縮機(jī)(30)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)、散熱系統(tǒng)是本行業(yè)公知的；氣體分離器(13)是離心式分離器或旋風(fēng)分離器；發(fā)動(dòng)機(jī)主軸是活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力由主軸輸出、并通過氣泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)氣體壓縮機(jī)(30)和抽氣泵(19);氣體壓縮機(jī)(30)有壓力調(diào)節(jié)器(37),壓力調(diào)節(jié)器(37)是電磁式的、與控制器系統(tǒng)連接、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)弱不限；潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)給汽缸(1N)供應(yīng)潤(rùn)滑劑,以減少汽缸(1N)與活塞(2N)的磨擦阻力、潤(rùn)滑劑從汽缸(1N)進(jìn)入氣體循環(huán)所用氣體,汽缸號(hào)N-A,B,..，末位汽缸號(hào),在低溫高壓容器中潤(rùn)滑劑與氣體分離，從低溫高壓容器(33)底部進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)的潤(rùn)滑劑回流閥(41)回到潤(rùn)滑系統(tǒng)(40);散熱系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的金屬部件進(jìn)行冷卻。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)包括:A汽缸的氣體循環(huán),..,N汽缸的氣體循環(huán),..,末位汽缸的氣體循環(huán)，汽缸號(hào)N:A,B,..,末位汽缸號(hào)；氣體循環(huán)以下述排列來表示,一個(gè)排列的九個(gè)項(xiàng)目依次是:排列次序號(hào)，氣體循環(huán)的過程名稱,汽缸室(3N)體積的改變,進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、粉體注入閥(7N)、抽氣閥(8N)、分離器進(jìn)氣閥(9N)的導(dǎo)通、關(guān)斷，汽缸室(3N)的近似溫度、近似壓力；N汽缸的氣體循環(huán)是排列一,進(jìn)氣,Vmin至Vexp,通、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力high;排列二,膨脹，Vexp至Vmax，斷、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力下降；排列三,排氣,Vmax至Vm,斷、通、斷、斷、通，溫度high、壓力low;排列四，抽氣,Vtn至Vn, 斷、通、斷、通、斷，溫度high、壓力neg;排列五,注入，Vn至Vo， 斷、通、通、斷、斷，溫度high、壓力norm;排列六,升壓,Vo至Vmin,斷、斷、斷、斷、斷，溫度high、壓力上升；高溫高壓容器(24)、氣體分離器(13)、高溫低壓容器(28)、粉體容器(15)、粉體加熱設(shè)備(21)、 負(fù)壓容器(18)的壓力依次表示為:壓力high、壓力low、壓力low、壓力norm、壓力norm、壓 力neg，其溫度都是溫度high,溫度high表示粉體加熱設(shè)備(21)的加熱溫度；低溫低壓容器(29)、冷卻器(32)、低溫高壓容器(33)的壓力依次表示為:壓力1ow、壓力high、 壓力high，其溫度都是溫度low,溫度low表示冷卻器(32)向環(huán)境散熱的冷卻溫度；Vmax、 Vmin、 Vexp依次表示汽缸室(3N)的最大體積、汽缸室(3N)的最小體積、汽缸 室(3N)的高溫高壓氣體膨脹之前的最大體積,Vmax〉Vexp〉Vmin,Vm是Vmax的20%至8%, Vn是Vmax的10%至3%，Vo是Vn的40%至60%，Vmin是Vo的80%至40%;在進(jìn)氣過程,高溫高壓容器(24)的高溫高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣閥(4N)進(jìn)入汽缸室(3N)，其推動(dòng)活 塞(2N)作功,旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)，即粉體混合葉輪，使高溫高壓氣體、高溫粉體產(chǎn)生旋流，加快混 合,高溫粉體的固體體積最高占汽缸室(3N)容積的20%;在膨脹過程,旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)使高溫粉體與高溫氣體混合,高溫氣體膨脹推動(dòng)活塞(2N)作功, 其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能由活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出，高溫氣體從高溫粉體獲得作功所需熱能(稱為高溫 氣體受到高溫粉體再加熱),高溫粉體含有較多熱能，高溫粉體質(zhì)量超過高溫氣體質(zhì)量十倍以上， 兩者溫度基本不變、接近溫度high，高溫氣體壓力、體積按等溫膨脹規(guī)律變化,壓力下降；在排氣過程，汽缸室(3N)的高溫氣體和高溫粉體依次經(jīng)過氣體粉體閥(5N)、分離器進(jìn)氣 閥(9N)進(jìn)入氣體分離器(13)，氣體分離器(13)分離出的高溫氣體進(jìn)入高溫低壓容器(28)，分離出 的高溫粉體經(jīng)過節(jié)流閥(14)減壓進(jìn)入粉體容器(15),高溫粉體再經(jīng)粉體泵(20)進(jìn)入粉體加熱設(shè) 備(21)加熱到溫度high、流回粉體容器(15);在抽氣過程，汽缸室(3N)的高溫氣體和高溫粉體依次經(jīng)過氣體粉體閥(5N)、抽氣閥(8N)、 負(fù)壓容器(18)、抽氣泵(19)進(jìn)入氣體分離器(13);在注入過程,粉體容器(15)的高溫粉體,依次經(jīng)過粉體注入閥(7N)、氣體粉體閥(5N)進(jìn)入汽 缸室(3N),高溫粉體的固體體積最高占汽缸室(3N)容積的40。/。；在升壓過程,汽缸室(3N)的高溫粉體壓力上升；上述N汽缸的氣體循環(huán)中的進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、粉體注入閥(7N)、抽氣閥(8N)、 分離器進(jìn)氣閥(9N)導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間序列稱為N汽缸閥門通、斷序列，其在控制器系統(tǒng)的控制 下執(zhí)行；在N汽缸的氣體循環(huán)中進(jìn)入高溫低壓容器(28)的氣體依次流過回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)、低 溫低壓容器(29)、氣體壓縮機(jī)(30)、冷卻器閥(31)、冷卻器(32)、低溫高壓容器(33)、回?zé)崞鞯?高壓管路(25)之后進(jìn)入高溫高壓容器(24);氣體把熱能傳給回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)、溫度下降; 經(jīng)氣體壓縮機(jī)(30)的壓縮增壓、氣體壓力上升到壓力high;氣體的熱能經(jīng)過冷卻器(32)向大氣環(huán) 境、或向環(huán)境中的水流散熱;回?zé)崞鞯母邏汗苈?25)把熱能傳給氣體,氣體溫度上升；回?zé)崞飨?統(tǒng)(27)使回?zé)崞鞯母邏汗苈?25)與回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)進(jìn)行熱能交換；M汽缸的氣體循環(huán)與N汽缸的氣體循環(huán)相同，兩者周期相位相差360度/汽缸數(shù)，汽缸 號(hào)N=A，B,..，末位汽缸號(hào),M=N+l,如果N-末位汽缸號(hào)、則M=A;氣體循環(huán)參數(shù)為:溫度high為150攝氏度至1000攝氏度,溫度low接近大氣環(huán)境溫度、或 20攝氏度至180攝氏度，壓力neg為0.2個(gè)大氣壓至0.8個(gè)大氣壓、或0.02MPa(兆帕)至 0.08MPa(兆帕)，壓力low為O.lMPa(兆帕)至3MPa(兆帕)，壓力high為lMPa(兆帕)至 25MPa(兆帕)，壓力norm接近大氣環(huán)境壓力、或O.lMPa(兆帕)至lMPa(兆帕)。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于，所述控制器系統(tǒng)包括:控制器、粉體容 器(15)上的熱源溫度傳感器、低溫低壓容器(29)上的排汽壓力傳感器、低溫高壓容器(33)上的 高壓氣體壓力傳感器、低溫高壓容器(33)上的液面高度傳感器、氣體貯存容器壓力傳感器、 粉體容器壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器；控制器包括軟件執(zhí)行部分、輸入信號(hào)接口、驅(qū)動(dòng)接口、回?zé)崞黩?qū)動(dòng)接口；各傳感器連接控制器上各自對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)接口 ；在所述的發(fā)動(dòng)機(jī)中,節(jié)流閥(14)、潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)的潤(rùn)滑劑回流閥(41)、氣體壓縮機(jī)(30)的壓 力調(diào)節(jié)器(37)、以及N汽缸的進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、分離器進(jìn)氣閥(9N)、抽氣閥(8N)、 粉體注入閥(7N)是電磁閥，各自的驅(qū)動(dòng)電纜線連接控制器上各自對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)接口，汽缸 號(hào)N-A,B，..,末位汽缸號(hào)；控制器軟件控制N汽缸的進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、粉體注入剛7N)、抽氣閥(8N)、分離器進(jìn)氣閥(9N)這五個(gè)電磁閥的步驟是:預(yù)先按所述的N汽缸的氣體循環(huán)中的N汽缸閥門通、斷序列建立程序，讀入發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器信號(hào),所建立的N汽缸閥門通、斷序列程序隨角度變化發(fā)出控制命令、經(jīng)驅(qū)動(dòng)接口驅(qū)動(dòng)上述N汽缸的五個(gè)電磁閥完成指定動(dòng)作；控制器軟件使N汽缸的氣體循環(huán)保持穩(wěn)定的步驟是一預(yù)先建立穩(wěn)定控制程序，從高壓氣體壓力傳感器讀入壓力high、從排汽壓力傳感器讀入壓力low、從熱源溫度傳感器讀入溫度high,算出氣體壓力比-壓力high/壓力low，讀取預(yù)先存入控制參數(shù)目標(biāo)值,穩(wěn)定控制程序計(jì)算出Vexp、進(jìn)氣閥導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)度、粉體注入閥導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)度；_N汽缸閥門通、斷序列程序用進(jìn)氣閥、粉體注入閥的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)度,驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣閥(4N),粉體注入閥(7N)，使N汽缸的氣體循環(huán)保持穩(wěn)定；一接著根據(jù)氣體壓力比、氣體壓力比目標(biāo)值調(diào)節(jié)氣體壓縮機(jī)(30)的壓力調(diào)節(jié)器(37)，使氣體壓力比接近氣體壓力比目標(biāo)值,或氣體壓力比由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定；M汽缸的軟件步驟與N汽缸的軟件步驟相同，兩者周期相位相差360度/汽缸數(shù),汽缸號(hào)N=A,B，..,末位汽缸號(hào),M=N+1，如果N=末位汽缸號(hào)、則M-A;控制器軟件增減參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量的步驟是一讀入氣體貯存容器壓力傳感器信號(hào)與壓力high比較，如果氣體貯存容器(35)的氣體壓力高出較多，則發(fā)出氣體容器閥(34)導(dǎo)通信號(hào)，使氣體貯存容器(35)的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán),否則發(fā)出氣體容器出氣閥(36)導(dǎo)通信號(hào),使氣體貯存容器(35)的氣體進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán),從而增加參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量；一發(fā)出氣體容器閥(34)導(dǎo)通信號(hào),發(fā)出冷卻器閥(31)關(guān)斷信號(hào)，使氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)氣體循環(huán)進(jìn)入氣體貯存容器(35),從而減少參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量；控制器軟件通過增減參于氣體循環(huán)的氣體總質(zhì)量調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩；控制器軟件讀入發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器信號(hào),又根據(jù)預(yù)先存入主軸轉(zhuǎn)速目標(biāo)值,通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩,使發(fā)動(dòng)機(jī)主軸轉(zhuǎn)速接近主軸轉(zhuǎn)速目標(biāo)值；控制器軟件使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的步驟是:使粉體加熱設(shè)備(21)啟動(dòng),加熱粉體容器(15沖的髙溫粉體,使氣體容器閥(34)導(dǎo)通,氣體貯存容器(35)的高壓氣體迸入高溫高壓容器(24),讀取發(fā)動(dòng)機(jī)主軸角度傳感器信號(hào)，找出處在膨脹相位角的N汽缸，汽缸號(hào)N-A,B,..,末位汽缸號(hào)，使N汽缸的其它的閥門關(guān)斷，使N汽缸的進(jìn)氣閥(4N)導(dǎo)通,高壓氣體推動(dòng)活塞(2N),啟動(dòng)之后進(jìn)氣閥(4N)恢復(fù)原來的工作方式；控制器軟件具有發(fā)動(dòng)機(jī)停止程序；控制器軟件從粉體容器壓力傳感器讀入壓力norm，又根據(jù)壓力1ow,通過調(diào)整節(jié)流閥(14)， 使壓力norm接近大氣環(huán)境壓力，或1個(gè)大氣壓；控制器軟件讀入面高度傳感器信號(hào),通過調(diào)節(jié)潤(rùn)滑系統(tǒng)(40)的潤(rùn)滑劑回流閥(41),使低溫高 壓容器(33)的潤(rùn)滑劑液面高度接近低溫高壓容器(33)的底部；控制器軟件具有使回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)改變接通方式的程序。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于，所述粉體加熱單元包括:太陽光束吸收器、氣體 分離器、抽風(fēng)機(jī)；太陽光束吸收器包括太陽光束吸收器殼體、殼體上的入口閥、殼體上的氣體入口管道、 殼體上的出口管道、殼體上的太陽光束入口、粉體入口管道；氣體分離器具有入口管道、出口闊、粉體出口管道、氣體出口管道； 太陽光束吸收器的出口管道與氣體分離器的入口管道相連,氣體分離器的氣體出口管道 通過抽風(fēng)機(jī)與太陽光束吸收器的氣體入口管道相連，太陽光束吸收器的粉體入口管道通過太 陽光束吸收器的入口閥與太陽光束吸收器殼體相連,氣體分離器的粉體出口管道通過氣體分 離器的出口閥與氣體分離器相連，太陽光束吸收器的粉體入口管道是粉體加熱單元的入口管 道,氣體分離器的粉體出口管道是粉體加熱單元的出口管道； 氣體分離器是離心式分離器或旋風(fēng)分離器；當(dāng)太陽光束吸收器的入口閥和氣體分離器的出口閥都導(dǎo)通時(shí),粉體加熱單元運(yùn)行,高溫粉 體從太陽光束吸收器的粉體入口管道進(jìn)入粉體加熱單元，太陽光束吸收器的粉體入口管道內(nèi) 的高溫粉體從太陽光束吸收器殼體內(nèi)一個(gè)噴嘴形狀的噴口流出形成一股高溫粉體流，太陽光 束從太陽光束入口進(jìn)入太陽光束吸收器殼體內(nèi)，在太陽光束吸收器殼體內(nèi)聚焦的太陽光束在 焦點(diǎn)附近與上述高溫粉體流相交,太陽光束照射到高溫粉體流內(nèi)部使高溫粉體迅速被太陽光 束加熱，同時(shí)高溫粉體混入一些氣體,該氣體與與發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫氣體是同一種氣體，被太陽光加 熱后的混入了氣體的高溫粉體從太陽光束吸收器的出口管道離開太陽光束吸收器，再從氣體 分離器的入口管道進(jìn)入氣體分離器,在氣體分離器內(nèi)氣體與高溫粉體分離，氣體分離器內(nèi)的氣體從氣體分離器的氣體出口管道經(jīng)過抽風(fēng)機(jī)再從太陽光束吸收器的氣體入口管道進(jìn)入太陽光 束吸收器，氣體分離器內(nèi)的高溫粉體從氣體分離器的粉體出口管道離開粉體加熱單元；當(dāng)太陽光束吸收器的入口閥和氣體分離器的出口閥都關(guān)斷時(shí),粉體加熱單元停止運(yùn)行。
6. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述粉體加熱單元包括:混合器、氣體分離器、抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備、導(dǎo)熱氣體;混合器具有粉體入口管道、入口閥、氣體入口管道、出口管道; 氣體分離器具有入口管道、出口閥、粉體出口管道、氣體出口管道; 熱源設(shè)備是燃燒爐或太陽能畜熱設(shè)備或發(fā)出熱量的設(shè)備；導(dǎo)熱氣體是空氣、氮?dú)狻⒏邔?dǎo)熱氣體、不活勃?dú)怏w、燃燒爐的煙氣，不限氣體類型，導(dǎo)熱氣 體與發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)所用氣體是同一種氣體；混合器的出口管道與氣體分離器的入口管道相連,氣體分離器的氣體出口管道依次通過 抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備與混合器的氣體入口管道相連,混合器的粉體入口管道通過混合器的入口閥 與混合器相連，氣體分離器的粉體出口管道通過氣體分離器的出口閥與氣體分離器相連，混合 器的粉體入口管道是粉體加熱單元的入口管道，氣體分離器的粉體出口管道是粉體加熱單元 的出口管道；氣體分離器是離心式分離器或旋風(fēng)分離器；當(dāng)混合器的入口閥和氣體分離器的出口閥都導(dǎo)通時(shí),粉體加熱單元運(yùn)行,高溫粉體從混合 器的粉體入口管道迸入粉體加熱單元，粉體入口管道內(nèi)的高溫粉體進(jìn)入混合器中，在混合器中 高溫粉體從導(dǎo)熱氣體獲得熱能，高溫粉體混入一些導(dǎo)熱氣體，被加熱后的混入了導(dǎo)熱氣體的高 溫粉體從混合器的出口管道離開混合器，再從氣體分離器的入口管道進(jìn)入氣體分離器,在氣體 分離器內(nèi)導(dǎo)熱氣體與高溫粉體分離，氣體分離器內(nèi)的導(dǎo)熱氣體依次經(jīng)過氣體分離器的氣體出 口管道、抽風(fēng)機(jī)、熱源設(shè)備、混合器的氣體入口管道進(jìn)入混合器，當(dāng)導(dǎo)熱氣體從熱源設(shè)備流過 時(shí)從熱源設(shè)備獲得熱能,當(dāng)導(dǎo)熱氣體進(jìn)入混合器后高溫粉體從導(dǎo)熱氣體獲得熱能，氣體分離器 內(nèi)的高溫粉體從氣體分離器的粉體出口管道離開粉體加熱單元；當(dāng)混合器的入口閥和氣體分離器的出口閥都關(guān)斷時(shí),粉體加熱單元停止運(yùn)行。
7，如權(quán)利要求1或2或3或4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)包括畜熱 器I (42)、畜熱器11(43)、閥HTHPI(44)、閥HTLP I (45)、閥LTHP I (46)、閥LTLP I (47)、 閥HTHPI綱、閥HTLPI1(49)、閥LTHPI1(50)、閥LTLPI1(51)、回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜、回?zé)崞?的高壓管路(25)、回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26);上述各個(gè)閥是電磁閥，上述各個(gè)電磁閥的驅(qū)動(dòng)電纜組成回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜，回?zé)崞黩?qū)動(dòng)電纜 連接其對(duì)應(yīng)的控制器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)接口,回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)是本行業(yè)公知的蓄熱式換熱器，畜熱 器I (42)、畜熱器II(43)是本行業(yè)公知的畜熱器,蓄熱器管道內(nèi)是耐高溫畜熱材料;回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)的接通方式為:畜熱器I (42)放熱方式、畜熱器II(43)放熱方式、關(guān)閉方式，其受所述的控制器系統(tǒng)控制；畜熱器I(42)放熱方式為:閥HTLPII(49)導(dǎo)通,閥LTLPII(51)導(dǎo)通,閥LTHPII(50)關(guān)斷,閥HTHPII(48)關(guān)斷,高溫低壓容器(28)、閥HTLPI1(49)、畜熱器I1(43)、閥LTLPI1(51)、低溫低壓容器(29)依次相通,構(gòu)成回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26)，畜熱器II(43)獲得該管路內(nèi)氣體的熱能，閥LTHP I (46)導(dǎo)通,閥HTHP I (44)導(dǎo)通,閥HTLP I (45)關(guān)斷,閥LTLP I (47)關(guān)斷，低溫高壓容器(33)、閥LTHPI(46)、畜熱器I (42)、閥HTHP I (44)、高溫高壓容器(24)依次相通，構(gòu)成回?zé)崞鞯母邏汗苈?25),該管路內(nèi)氣體獲得畜熱器I (42)的熱能；畜熱器II(43)放熱方式為:閥HTLP I (45)導(dǎo)通,閥LTLP I (47)導(dǎo)通,閥LTHP I (46)關(guān)斷,閥HTHP I (44)關(guān)斷,高溫低壓容器(28)、閥HTLP I (45)、畜熱器I (42)、閥LTLP I (47)、低溫低壓容器(29)依次相通,構(gòu)成回?zé)崞鞯牡蛪汗苈?26),畜熱器I (42)獲得該管路內(nèi)氣體的熱能,閥LTHPII(50)導(dǎo)通,閥HTHPII(48)導(dǎo)通，閥HTLPII(49)關(guān)斷,閥LTLPII(51)關(guān)斷，低溫高壓容器(33)、閥LTHPI1(50)、畜熱器I1(43)、閥HTHPI1(48)、高溫高壓容器(24)依次相通,構(gòu)成回?zé)崞鞯母邏汗苈?25),該管路內(nèi)氣體獲得畜熱器II(43)的熱能；關(guān)閉方式為:關(guān)斷所有閥HTLPI(45)、閥LTLP I (47)、閥LTHP I (46)、閥HTHP I (44)、閥LTHPI1(50)、閥HTHPI1(48)、閥HTLPI1(49)、閥LTLPII(51);發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)不斷重復(fù)以下過程:回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)開始為關(guān)閉方式，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行設(shè)定次數(shù)的氣體循環(huán)時(shí),回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)為畜熱器I (42)放熱方式,之后,回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)為關(guān)閉方式，發(fā)動(dòng)機(jī)再進(jìn)行設(shè)定次數(shù)的氣體循環(huán)時(shí)，回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)為畜熱器II(43)放熱方式。
8.如權(quán)利要求1或2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述的旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)、或稱為旋風(fēng)結(jié)構(gòu)是:所述的汽缸、活塞的頂端有凹槽，當(dāng)汽缸室的容積接近Vmin時(shí)，汽缸與活塞形成近似環(huán)形的汽缸室;所述的進(jìn)氣閥是噴口形狀,當(dāng)高溫高壓氣體從進(jìn)氣閥進(jìn)入汽缸時(shí)、形成噴射氣流,噴口的方向順著該環(huán)形切線方向；其中旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、汽缸、活塞、汽缸室、進(jìn)氣閥依次表示旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N)、汽缸(1N)、活塞(2N)、汽缸室(3N)、進(jìn)氣閥(4N)，汽缸號(hào)N=A，B,..，末位汽缸號(hào),Vmin表示汽缸室最小體積，以下的表示與此相同；在該旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的近似環(huán)形的空腔里氣體容易形成旋轉(zhuǎn)氣流；該旋風(fēng)結(jié)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)中的作用是:在所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)中，高溫粉體進(jìn)入汽缸室，接著當(dāng)汽缸室的容積達(dá)到Vmin后,進(jìn)氣閥導(dǎo)通,高溫高壓容器(24)的高溫高壓氣體經(jīng)過進(jìn)氣閥進(jìn)入汽缸室形成噴射氣流,該噴射氣流使汽缸室中出現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)氣流，從而加快高溫粉體與高溫氣體混合。
9. 如權(quán)利要求1或2或3或4或8所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于,所述發(fā)動(dòng)機(jī)的N汽缸的進(jìn)氣 閥(4N)、氣體粉體閥(5N)是N汽缸的進(jìn)氣機(jī)械閥(38N)、氣體粉體機(jī)械閥(39N)、氣閥機(jī)械傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中汽缸號(hào)NzA,B,..,末位汽缸號(hào),以下N所表示的與此相同；進(jìn)氣機(jī)械閥(38N)、氣體粉體機(jī)械閥(39N)分別與N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接,并由機(jī) 械力驅(qū)動(dòng)，N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是本行業(yè)公知的發(fā)動(dòng)機(jī)氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的發(fā)動(dòng) 機(jī)主軸帶動(dòng)N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；進(jìn)氣機(jī)械閥(38N)、氣體粉體機(jī)械閥(39N)在所述的N汽缸的氣體循環(huán)周期中導(dǎo)通、關(guān)斷 的時(shí)間相位角是固定不變的；根據(jù)所述的N汽缸的氣體循環(huán)的N汽缸閥門通、斷序列,又根據(jù)所述的控制器軟件執(zhí)行 部分的N汽缸閥門通、斷序列程序，計(jì)算出所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的N汽缸的進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體 閥(5N)導(dǎo)通、關(guān)斷的時(shí)間相位角,分別對(duì)進(jìn)氣機(jī)械閥(38N)、氣體粉體機(jī)械閥(39N)的導(dǎo)通、關(guān) 斷的時(shí)間相位角賦值，用以設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)該時(shí)間相位角的N汽缸的氣閥機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的凸輪外形 曲面。
10. 如權(quán)利要求l或2或5或6或7或8或9所述的發(fā)動(dòng)機(jī),其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)部件 中的接觸高溫粉體或高溫氣體的發(fā)動(dòng)機(jī)部件表面是陶瓷表面；所述的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的汽缸、活塞、進(jìn)氣閥、氣體粉體閥、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)的陶瓷表面，所用陶 瓷材料的厚度比較小,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度比較高,高溫高壓容器(24)的陶瓷表面所用陶瓷材料 的厚度比較大；所述的回?zé)崞飨到y(tǒng)(27)的畜熱器I (42)、畜熱器II(43)的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比 較大,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度比較高；所述的發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的高溫低壓容器(28)、抽氣泵(19)、負(fù)壓容器(18)、抽氣閥、分離器 進(jìn)氣閥、粉體注入閥、四通管、氣體分離器(13)、節(jié)流閥(14)、粉體容器(15)、粉體泵(20)、 粉體加熱單元的陶瓷表面所用陶瓷材料的厚度比較大,陶瓷材料機(jī)械強(qiáng)度可以比較低；其中汽缸、活塞、迸氣閥、氣體粉體閥、四通管、粉體注入閥、抽氣閥、分離器進(jìn)氣閥、 旋風(fēng)結(jié)構(gòu)、依次表示汽缸(1N)、活塞(2N)、進(jìn)氣閥(4N)、氣體粉體閥(5N)、四通管(6N)、粉體 注入閥(7N)、抽氣閥(8N)、分離器進(jìn)氣閥(9N)、旋風(fēng)結(jié)構(gòu)(10N),汽缸號(hào)N-A,B，..,末位汽缸號(hào)；發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的上面是陶瓷層，鋼基體與陶瓷層結(jié)合,陶瓷層所選用陶瓷材料的熱傳導(dǎo)率遠(yuǎn)低于鋼材,選擇鋼材的熱膨脹數(shù)系與陶瓷材料的熱膨脹數(shù)系盡可能相近,陶瓷材料能承受較高溫度,陶瓷材料能隔熱,所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱系統(tǒng)對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行冷卻,使發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體溫度較低,鋼基體材料能提供比較高的機(jī)械強(qiáng)度，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫氣體的壓力和溫度提高,熱量散失減少；發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的一種結(jié)構(gòu)是陶瓷層由很多長(zhǎng)方形或正六邊形小陶瓷片構(gòu)成； 陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的材料結(jié)合方法是:金屬釬焊方法,或陶瓷膠粘合方法，或鑄 模中預(yù)先放置陶瓷片和金屬卡條,鑄造成形、得到發(fā)動(dòng)機(jī)部件和陶瓷表面；長(zhǎng)方形陶瓷片(52)與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體(53)的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法是:鋼基體表面設(shè)置金 屬卡條(54)，也稱為龜甲網(wǎng),鋼基體表面與金屬卡條是金屬熔合連接,長(zhǎng)方形陶瓷片的形狀是長(zhǎng) 方柱體(55)下面加長(zhǎng)方梯形體(56),長(zhǎng)方梯形體(56)在鋼基體(53)與長(zhǎng)方柱體(55)之間，陶瓷片的 長(zhǎng)方梯形體(56)的較小的長(zhǎng)方形截面連著長(zhǎng)方柱體(55),鋼基體表面和金屬卡條形成長(zhǎng)方梯形 體凹坑(57),凹坑內(nèi)大口小，凹坑口的正六邊形口小于凹坑的長(zhǎng)方形底面，陶瓷片的長(zhǎng)方梯形 體(56)鑲嵌在凹坑內(nèi)，陶瓷片(52)構(gòu)成陶瓷表面(59),陶瓷片(52)受熱膨脹時(shí),金屬卡條(54)發(fā)生彈 性變形,減少陶瓷片(52)所受應(yīng)力，陶瓷表面的陶瓷片(52)之間的間隙(58)很小,間隙里充填陶瓷 原料,經(jīng)高溫加熱形成陶瓷；正六邊形陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法可以比照與之類似的長(zhǎng)方形 陶瓷片(52)與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體(53)的形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法得到,其中:正六邊形陶瓷片的形狀 是正六棱柱體下面加正六邊梯形體，鋼基體表面和金屬卡條形成正六邊梯形體凹坑；陶瓷片與發(fā)動(dòng)機(jī)部件的鋼基體結(jié)合的材料結(jié)合方法與形狀結(jié)構(gòu)結(jié)合方法一同使用,或單 獨(dú)使用；發(fā)動(dòng)機(jī)部件的陶瓷表面的另一種結(jié)構(gòu)是:由鋼和陶瓷同時(shí)熔化、離心力分層、冷卻成形的 方法得到發(fā)動(dòng)機(jī)部件和陶瓷表面。
11. 一種把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的氣體循環(huán)方法,其特征在于氣體循環(huán)方法包括氣體循環(huán)和 發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓容器、氣體分離器、粉體加熱設(shè)備、負(fù)壓容器的壓力依次表示為: 壓力high、壓力low、壓力norm、壓力neg,其溫度都是溫度high，溫度high表示粉體加熱設(shè)備 的熱源加熱溫度；發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫低壓容器、冷卻器的壓力依次表示為:壓力low、壓力high,其溫度都是溫 度low，溫度low表示冷卻器向環(huán)境散熱的冷卻溫度；其中,溫度high〉溫度low,溫度high低于1100攝氏度，壓力higl^壓力1ow〉壓力norm,壓力norm〉壓力neg,壓力high低于25MPa(兆帕)；發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸室的最大體積、汽缸室的最小體積、汽缸室的高溫高壓氣體膨脹之前的最大體積依次表示為:Vmax、 Vmin、 Vexp,Vmax>Vexp>Vmin,Vm是Vmax的20%至8%，Vn是Vmax的10%至3%,Vo是Vn的40%至60%，Vmin是Vo的80%至40%;發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體循環(huán)是一汽缸室由Vmin增大到Vexp,壓力high、溫度high的的高溫高壓氣體進(jìn)入汽缸室,氣體作功并與溫度high的高溫粉體混合，汽缸室壓力上升到較高的壓力high,高溫粉體的固體體積最高占汽缸室(3N)容積的20%;一汽缸室由Vexp增大到Vmax,高溫氣體膨脹推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞作功,其熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能由發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出，高溫氣體從高溫粉體獲得作功所需熱能(稱為高溫氣體受到高溫粉體再加熱),高溫粉體含有較多熱能,高溫粉體質(zhì)量超過高溫氣體質(zhì)量十倍以上，兩者溫度基本不變、接近溫度high,高溫氣體壓力、體積按等溫膨脹規(guī)律變化,壓力下降,當(dāng)汽缸室增大到Vmax時(shí),高溫氣體的壓力下降到接近壓力low;一汽缸室由Vmax減小到Vm,汽缸排出壓力low的高溫粉體和高溫氣體，高溫粉體與高溫氣體分離，分離出的高溫氣體單獨(dú)完成回?zé)峤禍亍嚎s機(jī)的壓縮升壓、冷卻器散熱冷卻、回?zé)嵘郎剡^程，完成此過程的氣體成為壓力high、溫度high的高溫高壓氣體,分離出的壓力low的高溫粉體減壓到壓力norm被粉體加熱設(shè)備加熱到溫度high;一汽缸室由Vm減小到Vn,汽缸室壓力下降到壓力neg;—汽缸室由Vn減小到Vo，溫度high、壓力norm的高溫粉體進(jìn)入汽缸室,高溫粉體的固體體積最高占汽缸室容積的40%;一汽缸室由Vo減小到Vmin,高溫粉體壓力上升；汽缸室再次由Vniin增大到Vexp,發(fā)動(dòng)機(jī)不斷重復(fù)上述氣體循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明的氣體循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。但該發(fā)動(dòng)機(jī)取消加熱器，用高溫粉體與較少高溫氣體混合，由高溫粉體提供氣體膨脹作功時(shí)所需熱能。實(shí)現(xiàn)在高溫氣體等溫膨脹中，對(duì)汽缸中的高溫氣體再加熱。其氣體循環(huán)是在高溫氣體膨脹前，由高溫粉體先把熱能帶入汽缸，然后使高溫高壓氣體進(jìn)入高溫粉體，高溫氣體等溫膨脹作功，使熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；高溫氣體作功后使高溫粉體與高溫氣體分離；然后氣體單獨(dú)完成回?zé)崂鋮s壓縮過程。
文檔編號(hào)F02G1/055GK101624944SQ20081006838
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者何松濱 申請(qǐng)人:何松濱