少燃高效发动机

技术领域

本发明涉及热能与动力领域， 尤其是一种少燃高效发动机。

背景技术

与外燃机相比， 内燃机的最大优势是混合式传热， 所谓混合式传热是指燃 料燃烧所产生的热量直接传给作功工质， 而且燃料燃烧的产物也参与作功， 这 就大大縮小了在外燃机中所需要的进行热量传 递的加热器，从而大幅度降低了 系统的质量。 然而内燃机工质的制造过程是由两部分构成的 ， 一是绝热压縮过 程， 二是燃烧混合加热过程， 由于混合加热过程的温度和压力的关系是直线 关 系， 而作功膨胀过程是近似绝热膨胀过程， 这就不难看出， 作功膨胀完了时工 质的温度仍然处于较高的水平， 这是影响内燃机效率的最根本原因。 因此， 需 要发明一种新型热机， 能够尽量降低作功膨胀完了时的工质的温度， 以提高热 机的效率。

发明内容

经更加深入地对传统内燃机的工作过程的详细 分析，我们可以得出如下结 论： 发动机气缸内的气体工质的最高能量状态（即 燃烧刚刚完了时的气体工质 状态， 此时气体工质的温度和压力都是处于整个循环 中的最高状态）是由两个 过程组成的：第一个过程是活塞对气体进行绝 热压縮（实际上是近似绝热压縮) 将气体的温度和压力按照 (其中， ^是常数， p是气体工质压力， τ是 气体工质温度， 为绝热压縮指数， 空气的绝热压縮指数为 1 . 4) 的关系进行 增压增温（见图 10中的 0- A所示的曲线， 图 10是纵轴为压力坐标横轴为温度 坐标的压力温度关系图）； 第二个过程是向气体内喷入燃料由燃烧化学反 应产 生的热量在近乎等容加热的状态下将气体的温 度和压力按照 P = C ₂ r (其中， C ₂ 是常数） 的关系进行增温增压 （见图 10中的 A-E所示的直线）（燃气轮机是在 非等容条件下加热的）。由这两个过程共同作 用使工质处于作功即将开始状态， 作功冲程是按照绝热膨胀过程 （实际上是近似绝热膨胀） 进行的 （见图 10中 的 E-F所示的曲线）， 在这个绝热膨胀过程中， 在对外输出功的同时， 工质按 照尸 = C ₃ r^ (其中， ： ₃ 是常数）的关系降压降温直至作功冲程完 了 （点 F所示 的状态）。 换句话说， 达到工质最高能量状态是通过两个不同过程实 现的， 而 由工质最高能量状态达到作功冲程完了时的状 态是由一个绝热膨^过程实现 的。 由于达到能量最高状态的过程中包括了一个燃 烧化学反应放热升温的过 程， 此过程的温度和压力关系式为 P = C ₂ J"， 不难看出工质最高能量状态下（见 图 1 0中的点 E所示的状态）， 温度处于 "过剩 "状态 （所谓的 "过剩"温度是 指按照绝热膨胀的关系为了达到某一终点状态 ，在起点状态下工质的实际温度 高于理论上所需要的温度， 在本发明中所谓的某一终点状态是指接近 0点的状 态）， "过剩"的温度导致膨胀过程的曲线处于高温位� ��（在图 1 0中向右移动， 即点 F的状态， 也就是说， 点 F处于点 0的右侧）， 形成作功冲程完了时， 温 度仍然相当高的状态（如图 1 0中 E-F所示的曲线上的点 F所示的状态）， 由图 1 0中点 F所示的状态不难看出， Γ ₂ (即作功冲程完了时的工质温度， 也就是低 温热源的温度）仍然处于较高状态， 也就是说仍然有相当的热量在工质内而没 有变成功， 这部分热量全部白白排放至环境， 因此， 效率会处于较低状态。 图 1 1 是描述燃烧后气体工质的压力和温度关系符合 绝热压縮过程温度和压力关 系的示意图， 点 Α、 点 Β、 点 C三点分别表示压縮冲程完了时的状态， 点 ΑΑ表 示由点 Α开始燃烧化学反应后达到的状态， 点 BB表示由点 B开始燃烧化学反 应后达到的状态， 点 CC表示由点 C开始燃烧化学反应后达到的状态， 点 0是 压縮冲程的起点也是膨胀作功冲程的终点。 图 1 2是描述燃烧后气体工质的压 力大于由绝热压縮过程的压力和温度的关系所 确定的压力值的示意图， 点 A、 点 B、点 C三点分别表示压縮冲程完了时的状态；点 AA表示由点 A开始燃烧化 学反应后达到的状态， 点 AAA表示由点 AA膨胀作功达到的终点； 点 BB表示由 点 B开始燃烧化学反应后达到的状态， 点 BBB表示由点 BB膨胀作功达到的终 点； 点 CC表示由点 C开始燃烧化学反应后达到的状态， 点 GCG表示由点 CC膨 胀作功达到的终点。 图 10 是压縮冲程完了时不同增温增压过程和加大压 縮冲 程的力度，使被压縮气体的温度达到环保温度 限值或材料温度限值且燃烧前后 温度不变或者没有明显变化， 而压力大幅增加的过程示意图 （包括与传统内燃 机循环的比较曲线）； A-GG、 A- BB、 A-AA表示不同升温升压过程， 点 D表示被 压縮气体的温度达到环保温度限值或材料温度 限值的压縮冲程完了吋的状态，

D-DD表示燃烧前后温度不变或者没有明显变� �而压力大幅增加的过程，点 DDD、 点 GCC、 点 BBB、 点 AAA和点 0分别表示不同过程的膨胀作功终点。 如图 10、 图 1 1和图 12所示，如果我们能够找到一种方法使燃烧后� ��工质的压力温度状 态点处于绝热压縮过程的压力温度曲线 0-H上或处于绝热压縮过程的压力温度 曲线 0- H左方， 则膨胀作功后的工质温度将可达到等于 0点的温度、 低于 0点 的温度或大幅度低于 0点的温度的状态， 这样将使发动机的效率大幅度提高， 而且可以制造出输出的功接近燃料热值、等于 燃料热值或大于燃料热值的发动 机。 如果燃烧后的工质的压力温度状态点处于绝热 压縮过程的压力温度曲线 0-H右侧， 虽然不能制造出输出的功等于燃料热值或大于 燃料热值的发动机， 但通过使燃烧后的工质的压力温度状态点尽可 能靠近 0-H曲线， 以达到效率的 提高。 而要想使燃烧后的工质的压力温度状态点处于 曲线 0-H 上或处于曲线 0-H左方， 可行的办法是使燃烧化学反应放出的热量的全 部或部分被所述膨胀 剂吸收增加即将开始作功的气体工质的摩尔数 ， 形成燃烧后的工质压力不低于 由公式 P = (P。+ PJ(77r。)^ (其中， 是燃烧后的工质压力， P。是绝热压縮后未 燃烧未导入膨胀剂的工质压力， 是燃烧后膨胀剂所形成的分压， Γ是燃烧后 的工质温度， Γ。是绝热压縮后未燃烧未导入膨胀剂的工质� ��度， 为绝热压縮 指数， 空气的绝热压縮指数为 1 . 4) 所确定的压力值， 即 值， 这样就能保证 燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线 0-H上或处于曲线 0-H左方，这样才 能实现更高的效率和更好的环保性。本发明所 公开的少燃高效发动机中， 公开 了一种在没有膨胀剂的条件下使燃烧后的工质 的压力温度状态点在图 14所示 0-H曲线（与图 10所示 0-H曲线等价）右侧但尽可能靠近 0-H曲线的方案， 以 达到效率的提高。

化学能是现代热机的能量的来源，然而本发明 人认为在传统热机中对化学 能的利用存在着相当的缺陷， 导致这些缺陷的根本原因是， 对化学能的一个极 其重要的属性的理解不够深刻， 即对化学能是可以近乎向任何高能状态（高温 高压） 下的工质输入能量的属性的理解不够深刻。 本发明中， 为了说明方便， 将化学能是可以近乎向任何高能状态（高温高 压）下的工质输入能量的属性定 义为化学能的超品性， 如果对化学能的超品性进行充分利用， 即可以使热机的 效率得到本质性的提高。 现以有压縮冲程（过程）且燃烧产物参与作功 的热机 为例加以说明： 图 1 3中 S，、 S ₂ 和 S ₃ 是压縮力度不同的热机工作示意图， 压縮 力度按 S,、 S ₂ 和 SJII页序依次增加， Q _h 是燃料的化学能， 由于压縮过程所需要的 功是可以通过膨胀过程加以回收的， 假设压縮过程和膨胀过程都是可逆的， 则 不论压縮力度多高， 其本身并不影响热机的效率， 但是压縮力度越高， 相当于 将化学能提高到了更高的品位，这些处于更高 品位的化学能在作功过程中可以 将其更大部分以功的形式输出， 如果状态参数合理， 被相当大的压縮力度提高 到相当高品位的化学能在膨胀作功过程中可以 使工质的温度下降到大幅度低 于标准状态的程度， 进而使热机输出的功大于燃料的热值； 图 1 3中 S ₃₁ 是在有 膨胀剂存在的条件下燃料燃烧放出化学能后温 度不变的过程，在此过程中， P ₂ = Pi表示燃烧前后工质压力不变体积增大，输出� ��功 W接近化学能 Q _h 的过程， P ₂ >P, 表示燃烧前后工质压力增大， 输出的功 W大于化学能 Q _h 的过程。 由此可见， 要 想制造出高效或超高效 （超高效表示热机输出的功等于或大于燃料的 化学能） 的有压縮冲程（过程） 且燃烧产物参与作功的热机， 就必须： 一、 大幅度增加 热机的压縮力度使化学能在相当高的能量级别 上传递给工质； 二、 将化学能释 放后所形成的高温高压工质的状态参数合理化 （所谓的 "将化学能释放后所形 成的高温高压工质的状态参数合理化"是指通� �导入膨胀剂或其他方式使燃烧 后工质的压力和温度之间的关系能够使工质膨 胀作功后的温度接近、 等于、 低 于或大幅度低于标准状态温度，所谓的其他方 式是在没有膨胀剂的条件下大幅 度提高发动机压縮冲程的力度，使压縮冲程完 了时的压力和温度处于相当高的 状态后在利用化学能对工质进行加热升温，见 图 1 4中的高端位置（趋近于点 H 方向）所示的状态， 这种方式虽然制造不出超高效发动机， 但是可以制造出高 效发动机）； 三、 合理选择工质和 /或膨胀剂 （所谓合理选择工质是指选择相变 热小而且在膨胀作功到设定程度时才液化的工 质，所谓合理选择膨胀剂是指选 择相变热小而且在膨胀作功到设定程度时才液 化的膨胀剂）。对于外燃机来说， 一、 必须使工质在相当高的压力和温度下吸热（用 环境或其他低品位热源使工 质处于相当高的温度和压力下再利用化学能对 工质加热）； 二、 必须使吸热后 的工质的状态参数合理化； 三、 合理选择工质（所谓合理选择工质是指选择相 变热小而且在膨胀作功到设定程度时才液化的 工质）。图 14是在对工质进行不 同压縮力度的前提下利用燃料燃烧对工质进行 加热升温升压的计算数据图，纵 轴为压力， 横轴为温度， 0-H为绝热压縮曲线， A，- E，、 A ₂ -E ₂ 、 A ₃ - E ₃ 、 ··· ···、 A _n -E _n 表示不同压縮力度下由燃料燃烧对工质加热升 温升压的直线， 而且随着 n值的 增加， 压縮力度不断加大， 由图 14可见， 燃烧升温升压直线的斜率随压縮力 度的提高而逐渐变大； 不难推理， 由图 14中的状态点 E,、 E ₂ 、 E ₃ 、 ……、 出 发绝热膨胀作功后， 随着 n值的增加， 工质的温度越低。

本发明所公开的少燃高效发动机中，图 14中，在一条直线上的点 A、 B、 C、 D和 E (例如点 A ₄ 、 B ₄ 、 G ₄ 、 D ₄ 和 E ₄ ) 表示对被压縮工质的不同加热力度， 点 A 表示没有对绝热压縮后的工质进行加热 （即没有发生燃烧化学反应）， 点 B表 示对绝热压縮后的工质进行强度为 1 /4的加热（即氧化剂或还原剂的最大量的 1 /4参与了燃烧化学反应） 后的状态， 点 C表示对绝热压縮后的工质进行强度 为 2/4的加热（即氧化剂或还原剂的最大量的 2/4参与了燃烧化学反应）后的 状态， 点 D表示对绝热压縮后的工质进行强度为 3/4的加热（即氧化剂或还原 剂的最大量的 3/4参与了燃烧化学反应）后的状态， 点 E表示对绝热压縮后的 工质进行强度为 4/4的加热（即氧化剂或还原剂的最大量全部参 与了燃烧化学 反应） 后的状态； 由点 B ₄ 和点 E ₄ 起的虚线分别表示由点 B ₄ 和点 E ₄ 进行绝热膨 胀作功的过程曲线， 不难看出， 由点 B ₄ 起的绝热膨胀作功后的工质的温度低于 由点 E ₄ 起的绝热膨胀作功后的工质的温度， 由于压縮过程是绝热的， 膨胀过程 也是绝热的， 所以膨胀作功后的工质温度越低表示循环的效 率越高， 因此， 在 忽略机构功耗的前提下并假设压縮冲程和膨胀 作功冲程是可逆的， 可以得出这 样的结论， 在对工质进行绝热压縮后， 利用燃料对工质进行加热的强度越低， 工质绝热膨胀后的效率越高。

本发明中， 图 15是在忽略内燃机机构功耗的前提下燃烧加热� ��度与发动 机的效率的关系图， 纵轴是效率 /， 横轴是燃烧加热的温升 ΔΤ (相当于加入燃 油的量 q)， 《、 β、 分别表示不同压縮力度的曲线，压縮力度按《 、 β、 依次增 加； 由图 1 5可以看出： 在同一压縮力度下， 加热力度越小 （即喷油量越小）， 发动机的效率越高； 在同一加热力度下 （即相同喷油量下）， 压縮力度越大， 发动机的效率越高。

本发明中， 图 16是在考虑内燃机机构功耗的前提下燃烧加热� ��度与发动 机的效率的关系图， 纵轴是效率 /；， 横轴是燃烧加热的温升 ΔΤ (相当于加入燃 油的量 q)， α、 β、 分别表示不同压縮力度的曲线，压縮力度按"� � β、 y依次增 加； 由图 16可以看出： 加热力度过大或过小 （即喷油量过多或过小）， 都会影 响发动机的效率， 在同一加热力度下 （即相同喷油量下）， 压縮力度越大， 发 动机的效率越高。

本发明中， 所谓的低温热源也可称之为冷源， 与有些文献中的所谓冷源等 价。

本发明中， 所谓 "高温热源下工质的状态 （温度和压力）"是指从高温热 源吸热完毕后的工质的状态， 即工质的温度和压力； 所谓的高温热源下工质的 状态可能与高温热源的状态一致， 也可能与高温热源的状态不一致。

本发明所谓的氧化剂是指纯氧或其他成分在热 功转换过程中不产生有害 化合物的含氧气体， 如液化空气、 过氧化氢或过氧化氢水溶液等。 所谓氧化剂 源是指一切可以提供氧化剂的装置、 系统或容器， 如商用氧源（即高压储氧罐 或液化氧罐）和在热动力系统内由现场制氧系 统提供的氧（如膜分离制氧系统) 等。

本发明所谓的燃料是指一切化学燃烧意义上能 和氧发生剧烈的氧化还原 反应的物质， 可以是气体、液体或固体， 在这里主要包括汽油、柴油、天然气、 氢气和煤气及流化燃料、 液化燃料或粉末状的固体燃料等。 所谓的液化燃料是 指被液化的在常温常压状态下为气态的燃料。

本发明中， 在某些技术方案中， 作功工质温度可以达到数千度甚至更高， 作功工质的压力可以达到数百个大气压甚至更 高。

为了解决上述问题， 本发明提出的技术方案如下：

一种少燃高效发动机， 包括内燃机， 调整所述内燃机的燃油供给量或调整 所述内燃机的进气量使所述内燃机的空燃比大 于 20:1、 25: 1、 30: 1、 35:1、 40:1、 45:1、 50:1、 55:1、 60:1、 65:1、 70: 1、 75:1、 80: 1、 85:1、 90:1、 95:1、 100:1、 105:1、 110: 1、 115:1、 120: 1、 125: 1、 130: 1、 135:1、 140: 1、 145:1或大于 150:1。 一种少燃高效发动机， 包括内燃机和高压氧化剂源， 所述内燃机的进气道 的进气气源设为非含氧气源，所述高压氧化剂 源经氧化剂导入控制阀与所述内 燃机的燃烧室连通， 调整所述氧化剂导入控制阀使经所述进气道导 入所述燃烧 室的所述非含氧气源内的非含氧气体的摩尔数 与导入所述燃烧室内的所述高 压氧化剂源中的氧化剂的摩尔数之比大于 20:1、 21 :1、 22: 1、 23:1、 24: 1、 25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29:1、 30:1、 35:1、 40:1、 45:1、 50:1、 55:1、 60:1、 65:1、 70:1、 75:1、 80:1、 85:1、 90:1、 95:1、 100:1、 105:1、 110:1、 115:1、 120:1、 125:1、 130:1、 135:1、 140:1、 145:1、 150: 1、 155:1、 160:1、 165:1、 170:1、 175:1、 180:1、 185:1、 190:1、 195:1或大于 200:1 ; 调整所述内燃机的燃油供 给量使导入所述燃烧室内的燃料的量与导入所 述燃烧室内的氧化剂的量相匹 配。

一种少燃高效发动机， 包括内燃机、 高压氧化剂源和开放核心燃烧室， 所 述开放核心燃烧室设置在所述内燃机的燃烧室 内，所述内燃机的进气道的进气 气源设为非含氧气源，所述高压氧化剂源经氧 化剂导入控制阀与所述开放核心 燃烧室连通，调整所述氧化剂导入控制魄使经 所述进气道导入所述燃烧室的所 述非含氧气源内的非含氧气体的摩尔数与导入 所述开放核心燃烧室内的所述 高压氧化剂源（2)中的氧化剂的摩尔数之比大� �� 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24:1、

25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29:1、 30:1、 35:1、 40:1、 45:1、 50:1、 55:1、 60:1、

65:1、 70:1、 75:1、 80:1、 85:1、 90:1、 95:1、 100:1、 105:1、 110:1、 115:1、 120:1、

125:1、 130:1、 135:1、 140:1、 145:1、 150:1、 155:1、 160:1、 165:1、 170:1、

175:1、 180:1、 185:1、 190:1、 195:1或大于 200:1 ; 调整所述内燃机的燃油供 给量使导入所述开放核心燃烧室内的燃料的量 与导入开放核心燃烧室内的氧 化剂的量相匹配。

所述内燃机设为活塞式内燃机， 调整所述活塞式内燃机的压縮比使所述活 塞式内燃机的压縮比大于 9:1、 9.5:1、 10:1、 10.5:1、 11 :1、 11.5:1、 12:1、 12.5: 1、 13: 1、 13.5:1、 14: 1、 14.5:1、 15: 1、 15.5: 1、 16:1、 16.5:1、 17:1、 17.5:1、 18: 1、 18.5:1、 19:1、 19.5:1、 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24:1、 25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29: 1、 30: 1、 31 :1、 32:1、 33: 1、 34: 1、 35:1、 36: 1、 37: 1、 38: 1、 39:1、 40: 1、

41 : 1、 42: 1、 43: 1、 44:1、 45: 1、 46: 1、 47:1、 48: 1、 49: 1、 50: 1、 51 :1、 52: 1、

53: 1、 54: 1、 55:1、 56:1、 57: 1、 58: 1、 59:1、 60: 1、 61 : 1、 62: 1、 63:1、 64:1、

65: 1、 66: 1、 67:1、 68:1、 69: 1、 70: 1、 71 :1、 72: 1、 73: 1、 74: 1、 75:1、 76:1、

77' 1、 78: 1、 79:1、 80:1、 81 : 1、 82: 1、 83:1、 84: 1、 85: 1、 86: 1、 87:1、 88:1、

89 1、 90 1、 91 :1、 92:1、 93 :1、 94 :1、 95:1、 96 :1、 97 :1、 98 : 1、 99:1 或大于

100:1 c

所述内燃机设为燃气轮机， 调整所述燃气轮机的压气机的压比使所述压气 机的压比大于 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24:1、 25:1、 26:1、 27: 1、 28:1、 29:1、

30:1、 31 : 1、 32:1、 33:1、 34:1、 35: 1、 36:1、 37:1、 38:1、 39: 1、 40:1、 41 :1、

42:1、 43: 1、 44:1、 45: 1、 46:1、 47: 1、 48:1、 49:1、 50:1、 51 : 1、 52:1、 53:1、

54:1、 55: 1、 56:1、 57:1、 58:1、 59: 1、 60:1、 61 :1、 62:1、 63: 1、 64:1、 65:1、

66:1、 67: 1、 68:1、 69:1、 70:1、 71 : 1、 72:1、 73:1、 74:1、 75: 1、 76:1、 77:1、

78:1、 79 1、 80:1、 81 :1、 82:1、 83: 1、 84:1、 85:1、 86:1、 87 1、 88:1、 89:1、

90:1、 91 : 1、 92:1、 93:1、 94:1、 95:1、 96:1、 97: 1、 98:1、 99:1、 100:1、 110: 1、

120:1、 130:1、 140:1、 150:1、 160:1、 170:1、 180:1、 190:1、 200:1、 210:1、 220:1、 230:1、 240:1、 250:1、 260: 1、 270:1、 280:1、 290:1或大于 300:1。

所述非含氧气源设为所述内燃机的排气道，所 述进气道经连通通道与所述 排气道连通。

在所述连通通道上设排热器。

在所述连通通道上设气体排出口。

在所述连通通道上设液体排出口。

本发明的原理是在提高压縮力度（所谓压縮力 度是指内燃机中压縮冲程或 压縮过程对气体的压縮程度， 在活塞式内燃机中用压縮比表示， 在燃气轮机中 用压比表示） 的基础上， 适当减少单位被压縮气体所对应的燃油导入量 ， 以使 作功冲程完了时工质的温度明显下降或大幅度 下降， 以提高发动机的效率。

本发明中， 如果忽略机构的耗功损失并假设压縮冲程和膨 胀冲程均是可逆 的， 压縮力度越高， 效率越高； 在同一压縮力度的前提下， 燃油供给量越少， 效率越高； 在实际热机制造和使用中， 需要考虑机构的耗功损失及压縮冲程和 膨胀冲程的不可逆性， 因此需要一定的燃油供给量来克服这些损失， 并在此基 础上， 根据公知技术确定燃油供给量的数值； 在含有高压氧化剂源的结构中， 导入高压氧化剂的量应根据燃料量以及由公知 技术所确定的必要的氧化剂过 量系数来确定导入氧化剂的量， 以减少对氧化剂的需求量， 降低系统的体积和 使用成本； 不仅如此， 在实际设计和制造过程中， 要兼顾效率和升功率， 因为 在某些情况下， 效率高的状态点可能是升功率低的状态点， 为了满足效率和升 功率的要求， 要统筹兼顾， 在满足升功率的前提下， 尽可能提高效率。

本发明中， 所谓的 "调整所述内燃机的燃油供给量使导入所述燃� �室内的 燃料的量与导入所述燃烧室内的氧化剂的量相 匹配"是指导入的所述燃烧室的 氧化剂的量等于或大于使导入所述燃烧室内的 燃料燃尽所需要的氧化剂的量， 过量系数应由公知技术确定。

本发明中， 所谓的非含氧气源是指能够提供不含氧气体的 系统； 所谓的内 燃机是指活塞式内燃机和燃气轮机，包括自由 活塞发动机、转子活塞发动机等; 所谓的压縮比是指吸入气体的体积和压縮冲程 完了时的体积之比； 所谓的压比 是指压气机出口处的压力和压气机入口处的压 力之比； 所谓的排热器是指可以 将热量对外排出的装置， 可以是散热器， 也可以是以冷却为目的的热交换器。

本发明所谓的开放核心燃烧室是指氧化剂与燃 料发生燃烧化学反应的燃 烧区域， 燃料和氧化剂在该区域内发生燃烧化学反应后 与燃烧室内的被压縮的 其他气体工质混合。设置开放核心燃烧室的目 的是在于使燃料与氧化剂的燃烧 效率更高， 燃烧更加稳定， 减少一氧化碳和碳氢化合物的排放。

本发明中， 根据公知技术， 可在本发明所公开的少燃高效发动机中， 设置 一切必要的部件、 单元或系统。

本发明的有益效果如下：

本发明能够制造出高效、 环保性好的发动机。

附图说明

图 1所示的是本发明实施例 1的结构示意图；

图 2所示的是本发明实施例 1的结构示意图； 图 3所示的是本发明实施例 3的结构示意图；

图 4所示的是本发明实施例 4的结构示意图；

图 5所示的是本发明实施例 5的结构示意图；

图 6和图 7所示的是本发明实施例 6的结构示意图；

图 8和图 9所示的是本发明实施例 7的结构示意图；

图 10所示的是纵轴为压力坐标横轴为温度坐标的� ��力温度关系图； 图 1 1 所示的是本发明描述燃烧后气体工质的压力和 温度关系符合绝热压 縮过程温度和压力关系的示意图；

图 12所示的是本发明描述燃烧后气体工质的压力� ��于由绝热压縮过程的 压力和温度的关系所确定的压力值的示意图；

图 13所示的是压縮力度不同的热机工作示意图；

图 14是在对工质进行不同压縮力度的前提下利用� ��料燃烧对工质进行加 热升温升压的计算数据图；

图 15是在忽略内燃机机构功耗的前提下燃烧加热� ��度与发动机的效率的 关系图；

图 16是在将内燃机机构功耗包含在内的燃烧加热� ��度与发动机的效率的 关系图。

具体实施方式

实施例 1

如图 1所示的少燃高效发动机， 包括内燃机 1， 调整所述内燃机 1的燃油 供给量或调整所述内燃机 1的进气量使所述内燃机 1的空燃比大于 20:1、25:1、 30:1、 35:1、 40: 1、 45:1、 50: 1、 55:1、 60:1、 65: 1、 70:1、 75: 1、 80:1、 85: 1、 90:1、 95:1、 100:1、 105:1、 110:1、 115:1、 120:1、 125:1、 130: 1、 135:1、 140:1、 145:1或大于 150:1。

实施例 2

如图 2所示的少燃高效发动机， 包括内燃机 1和高压氧化剂源 2， 所述内 燃机 1的进气道 100的进气气源设为非含氧气源 3， 所述高压氧化剂源 2经氧 化剂导入控制阀 4与所述内燃机 1的燃烧室 5连通，调整所述氧化剂导入控制 阀 4使经所述进气道 100导入所述燃烧室 5的所述非含氧气源 3内的非含氧气 体的摩尔数与导入所述燃烧室 5内的所述高压氧化剂源 2中的氧化剂的摩尔数 之比大于 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24:1、 25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29: 1、 30:1、 35:1、 40:1、 45:1、 50:1、 55:1、 60:1、 65:1、 70:1、 75:1、 80:1、 85:1、 90:1、 95:1、 100:1、 105:1、 110: 1、 1 15:1、 120: 1、 125:1、 130:1、 135:1、 140: 1、 145:1、 150:1、 155:1、 160:1、 165:1、 170:1、 175:1、 180:1、 185:1、 190:1、 195:1或大于 200:1 ; 调整所述内燃机 1的燃油供给量使导入所述燃烧 室 5内的燃料的量与导入所述燃烧室 5内的氧化剂的量相匹配。

实施例 3

如图 3所示的少燃高效发动机， 包括内燃机 1、 高压氧化剂源 2和开放核 心燃烧室 500， 所述开放核心燃烧室 500设置在所述内燃机 1的燃烧室 5内， 所述内燃机 1的进气道 100的进气气源设为非含氧气源 3， 所述高压氧化剂源 2经氧化剂导入控制阀 4与所述开放核心燃烧室 500连通， 调整所述氧化剂导 入控制阀 4使经所述进气道 100导入所述燃烧室 5的所述非含氧气源 3内的非 含氧气体的摩尔数与导入所述开放核心燃烧室 500内的所述高压氧化剂源 2中 的氧化剂的摩尔数之比大于 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24: 1、 25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29:1、 30:1、 35:1、 40:1、 45:1、 50:1、 55:1、 60:1、 65:1、 70:1、 75:1、 80:1、 85:1、 90:1、 95:1、 100:1、 105: 1、 110:1、 115:1、 120: 1、 125:1、 130: 1、 135:1、 140:1、 145:1、 150:1、 155:1、 160:1、 165:1、 170:1、 175:1、 180: 1、 185:1、 190:1、 195:1或大于 200:1 ; 调整所述内燃机 1的燃油供给量使导入所 述开放核心燃烧室 500内的燃料的量与导入所述开放核心燃烧室 500内的氧化 剂的量相匹配。

实施例 4 .

如图 4所示的少燃高效发动机， 其与实施例 1的区别是： 所述内燃机 1设 为活塞式内燃机 1 1 1， 调整所述活塞式内燃机 1 1 1的压縮比使所述活塞式内燃 机 1 1 1的压縮比大于 9:1、 9.5: 1、 10: 1、 10.5:1、 11 :1、 11.5:1、 12:1、 12.5:1、 13:1、 13.5:1、 14:1、 14.5:1、 15:1、 15.5:1、 16:1、 16.5:1、 17:1、 17.5:1、 18:1、 18.5:1、 19: 1、 19.5:1、 20:1、 21 :1、 22:1、 23:1、 24:1、 25:1、 26: 1、 27:1、 28:1、 29: 1、 30:1、 31: 1、 32: 1、 33:1、 34:1、 35:1、 36:1、 37: 1、 38: 1、 39: 1、 40:1、

41: 1、 42:1、 43: 1、 44: 1、 45:1、 46:1、 47:1、 48:1、 49: 1、 50: 1、 51: 1、 52:1、

53: 1、 54:1、 55: 1、 56: 1、 57:1、 58:1、 59:1、 60:1、 61: 1、 62: 1、 63: 1、 64:1、

65: 1、 66:1、 67 1、 68: 1、 69:1、 70:1、 71:1、 72:1、 73: 1、 74: 1、 75: 1、 76:1、

77: 1、 78:1、 79 1、 80: 1、 81:1、 82:1、 83:1、 84:1、 85: 1、 86: 1、 87: 1、 88:1、

89: 1、 90:1、 91 :1、 92 :1、 93:1、 94:1、 95:1、 96:1、 97 :1、 98 :1、 99 :1 或大于

100:1。

实施例 5

如图 5所示的少燃高效发动机， 其与实施例 1的区别是： 所述内燃机 1设 为燃气轮机 112， 调整所述燃气轮机 112的压气机 1121 的压比使所述压气机 1121的压比大于 20:1、 21:1、 22:1 23:1、 24:1、 25:1、 26:1、 27:1、 28:1、 29:1、

30: 1、 31:1、 32 :1、 33 :1、 34:1、 35:1、 36:1、 37:1、 38:1、 39: 1、 40 1、 41:1、

42: 1、 43:1、 44 :1、 45 :1、 46:1、 47:1、 48:1、 49:1、 50:1、 51: 1、 52 :1、 53:1、

54: 1、 55:1、 56 :1、 57 :1、 58:1、 59:1、 60:1、 61:1、 62:1、 63: 1、 64 :1、 65:1、

66: 1、 67:1、 68 :1、 69 :1、 70:1、 71:1、 72:1、 73:1、 74:1、 75: 1、 76 :1、 77:1、

78: 1、 79:1、 80 :1、 81 :1、 82:1、 83:1、 84:1、 85:1、 86:1、 87: 1、 88 :1、 89:1、

90: 1、 91:1、 92: 1、 93: 1、 94:1、 95:1、 96:1、 97:1、 98:1、 99:1 、 100: 1、 110:1、

120:1 、 130:1、 140:1、 150:1、 160:1、 170:1 、 180:1、 190:1、 200:1 、 210:1、

220:1、 230:1、 240:1、 250:1、 260:1、 270:1、 280:1、 290:1或大于 300:1。

实施例 6

如图 6和图 7所示的少燃高效发动机， 其与实施例 2或 3的区别是： 所述 非含氧气源 3设为所述内燃机 1的排气道 101，所述进气道 100经连通通道 102 与所述排气道 101连通， 在所述连通通道 102上设排热器 103。 其中， 图 6中 所述内燃机 1设为活塞式内燃机 111， 图 7中所述内燃机 1设为燃气轮机 112。 这样设置的目的是为了形成闭合循环系统， 进而提高发动机的效率。

实施例 7

如图 8和图 9所示的少燃高效发动机， 其与实施例 6的区别是： 在所述连 通通道 102上设气体排出口 104， 在所述连通通道 102上设液体排出口 105。 其中， 图 8中所述内燃机 1设为活塞式内燃机 111， 图 9中所述内燃机 1设为 燃气轮机 112。 这样设置的目的是为了形成闭合循环系统， 进而提高发动机的 效率。