一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機的制作方法
【專利說明】一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]目前能源日益緊缺，迫使不得不使用新的能源，提高能源使用效率。斯特林是一種著名的熱氣機，也是一種溫差發(fā)動機，它具有效率高，污染低等優(yōu)點，但是斯特林發(fā)動機也有很大的缺陷，它采用加熱缸和冷卻缸的設(shè)計，缸體本身就是熱交換器，缸體有限的表面積限制了它的熱交換能力，因此很難做出大功率的機器，目前所知最大功率也不到200kw?？傊固亓职l(fā)動機自身的缺陷限制了它的使用范圍，對斯特林發(fā)動機的研宄熱情極高，應(yīng)用案例卻很少。
[0005]另外，斯特林發(fā)動機的熱能只能利用一次，不能重復利用，沒有熱交換器(又稱熱能回收器)，機械效率低，對低溫副作用大，大部分熱能都白白浪費掉。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是:提供一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機。
[0008]一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機，其特征在于，包括設(shè)置在同一根曲軸上的低溫缸I和高溫缸2，所述低溫缸I的缸頭分別設(shè)置排氣管道3和進氣管道6，所述排氣管道3連接熱交換器4低溫端口 5，所述進氣管道6與熱交換器4低溫端口 7連接，在所述低溫缸I的缸頭還設(shè)置分別控制排氣管道3排氣的氣門9和控制進氣管道6進氣的氣門8 ;
所述高溫缸2的缸頭分別設(shè)置排氣管道12和進氣管道10，所述排氣管道12連接熱交換器4高溫端口 13，所述進氣管道10與熱交換器4高溫端口 11連接，在所述高溫缸2的缸頭還設(shè)置分別控制排氣管道12排氣的氣門15和控制進氣管道10進氣的氣門14 ;
在所述熱交換器4的低溫端口 7連接冷卻器16的進氣口，在所述熱交換器4高溫端口 11處設(shè)置有加熱設(shè)備17，所述加熱設(shè)備17為循環(huán)加熱器。
[0009]所述低溫缸I和高溫缸2內(nèi)設(shè)有活塞組件，所述活塞組件包括活塞，活塞桿，活塞環(huán)，連接活塞和活塞桿的活塞銷，所述活塞桿設(shè)置在所述曲軸上。
[0010]所述熱交換器4為多層式熱交換器:所述熱交換器4設(shè)有低溫端口和高溫端口，低溫端口為低溫端上層管、低溫端內(nèi)層管由外到內(nèi)設(shè)置的二層管結(jié)構(gòu)；高溫端口為高溫端外層管、高溫端內(nèi)層管由外到內(nèi)設(shè)置的二層管結(jié)構(gòu)；高溫端口分別通過排氣管道3和進氣管道6連接高溫端外層管和高溫端內(nèi)層管的一端；低溫端口為低溫端外層管、低溫端內(nèi)層管由外到內(nèi)設(shè)置的二層管結(jié)構(gòu)；低溫端口分別通過排氣管道12和進氣管道10連接低溫端外層管和低溫端內(nèi)層管的一端。
[0011]所述低溫端外層管和低溫端內(nèi)層管的另一端通過管路連通，所述連通低溫端外層管與低溫端內(nèi)層管的管路與高溫端內(nèi)層管的另一端通過管路連通；
所述高溫端外層管和高溫端內(nèi)層管的另一端通過管路連通，所述連通高溫端外層管和高溫端內(nèi)層管的管路與低溫端內(nèi)層管的另一端通過管路連通。
[0012]所述尚溫缸2的活塞面積大于低溫缸I活塞的面積，在兩個缸體的活塞問時運轉(zhuǎn)時有體積變化，同時釋放壓力，對外做功；高溫缸2的活塞面積和低溫缸I活塞的面積比值的大小是根據(jù)溫度差能使氣體膨脹體積設(shè)定。
[0013]所述冷卻器16為管式冷卻器。
[0014]本發(fā)明的工作過程為:參照圖1:當?shù)蜏馗譏的活塞從A端向B端運行時，吸入來自熱交換器4的低溫端口 7并冷卻的低溫氣體，同時高溫2的活塞由B端向A端運行，將高溫氣體排到熱交換器4的高溫端口 13，氣門8和氣門15打開，氣門9和氣門14關(guān)閉，通過排氣管道12的氣體冷卻器16和熱交換器4進行冷卻，氣體收縮，壓力降低，產(chǎn)生負壓，對外做功，因為高溫缸2的活塞面積大于低溫缸I的活塞面積，只有低溫缸I的活塞由A端向B端運行，高溫缸2的活塞由B端向A端運行時體積減??；做功=(高溫缸活塞2面積-低溫缸活塞I面積)X壓力，當本過程完成后，就會成為圖2的工作狀態(tài)；熱交換器4的上面的氣體溫度高于下面的氣體溫度，上面的氣體是從高溫端13向低溫端7流動，越走越低，因為熱量向下傳遞，下面的氣體是由低溫端5向高溫端11流動，越走越高，接受上面?zhèn)鬟f的熱量，加熱的氣體流向發(fā)動機，加熱設(shè)備17是補充熱能，熱能損失一部分，對外做功消耗熱能，氣體流動方向如圖1和圖2中箭頭標示。當在圖2工作狀態(tài)時氣門9和氣門14打開，氣門8和氣門15關(guān)閉，氣門的開啟和關(guān)閉是由飛輪運轉(zhuǎn)的角度自動控制，氣壓向各個方向傳遞，排氣管道12和進氣管道6的壓強相等，低溫缸I活塞面積小，受到的壓力小，高溫缸2活塞面積大，受到的壓力大，運動的同時整個體積擴大，壓力降低，對外做功。
[0015]參見圖2:當?shù)蜏馗譏的活塞由B端向A端運行時，把低溫氣體排向熱交換器4的低溫端口 5，同時高溫缸I活塞由A端向B端運行，吸入來自熱交換器4高溫端口 9經(jīng)加熱的高溫氣體；氣門9和氣門14打開，氣門8和氣門15關(guān)閉，氣體通過熱交換器4的預加熱和加熱設(shè)備17進行加熱，氣體膨脹，壓力升高，產(chǎn)生高壓，對外做功。因為高溫缸2的活塞面積大于低溫缸I活塞面積，當?shù)蜏馗譏的活塞由B端向A端運行，高溫缸2由A端向B端運行時體積增大。做功=(高溫缸2大活塞面積-低溫缸I活塞面積)X壓力，就會成為圖1的工作狀態(tài)，如此循環(huán)下去。
[0016]通過試驗，本發(fā)明的有益效果是:結(jié)構(gòu)簡單，機械效率高，只要存在溫差就能將熱能轉(zhuǎn)化為機械能；本發(fā)明的發(fā)動機將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，利用尾氣熱能的時候可以和現(xiàn)在的發(fā)動機(柴油機、汽油機)聯(lián)合使用。
[0017]
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，附圖標記為:1、低溫缸；2、高溫缸；3、排氣管道；4、熱交換器；5、低溫端口 ；6、進氣管道；7、低溫端口 ；8、氣門；9、氣門；10、氣管道；11、高溫端口 ；12、排氣管道；13、高溫端口 ；14、氣門；15、氣門；16、冷卻器；17、加熱設(shè)備。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]為了能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過【具體實施方式】，對本方案進行闡述。
[0022]實施例1
參見圖1和圖2，本發(fā)明是:一種自循環(huán)式節(jié)能溫差發(fā)動機，其特征在于，包括設(shè)置在同一根曲軸上的低溫缸I和高溫缸2，所述低溫缸I的缸頭分別設(shè)置排氣管道3和進氣管道6，所述排氣管道3連接熱交換器4低溫端口 5，所述進氣管道6與熱交換器4低溫端口 7連接，在所述低溫缸I的缸頭還設(shè)置分別控制排氣管道3排氣的氣門9和控制進氣管道6進氣的氣門8 ；
所述高溫缸2的缸頭分別設(shè)置排氣管道12和進氣管道10，所述排氣管道12連接熱交換器4高溫端口 13，所述進氣管道10與熱交換器4高溫端口 11連接，在所述高溫缸2的缸頭還設(shè)置分別控制排氣管道12排氣的氣門15和控制進氣管道10進氣的氣門14 ;
在所述熱交換器4的低溫端口 7連接冷卻器16的進氣口，在所述熱交換器4高溫端口 11處設(shè)置有加熱設(shè)備17。
[0023]所述低溫缸I和高溫缸2內(nèi)設(shè)有活塞組件，所述活塞組件包括活塞