低熵混燃充气爆排发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域， 尤其是一种充气爆排发动机。

背景技术

1 769年，外燃机的诞生直接引发了人类的第一次 工业革命，也造就了大不 列颠这个日不落帝国。 1 883年汽油机的诞生和 1897年柴油机的诞生， 标志着 人类由外燃时代进入内燃时代的开始。 以汽油机和柴油机为代表的内燃机， 构 筑了现代文明的动力基础， 承载着人类无数梦想。 由此可见， 无论是外燃机还 是内燃机， 对人类文明的进程都作出了不可估量的贡献。 时至今日， 一个国家 的内燃和外燃发动机设计、 研发及生产水平是这个国家的综合国力的基本 构 成， 也是这个国家的工业水平的标志。 所有发达国家在内燃和外燃发动机领域 里的投入都是十分惊人的。所有能够代表世界 水平的发动机研发制造企业也都 隶属于发达国家。 然而， 由于外燃机的热力学循环方式和内燃机的热力 学循环 方式的限制，导致了在这两个循环系统中只有 部分热量参与作功循环而且还导 致了外燃循环系统的 η值 （即高温热源的温度， 也就是即将膨胀作功时工质的 温度） 低和内燃循环系统的 ₂ 值 （即低温热源的温度， 也就是膨胀冲程 /过程 完了时工质的温度） 高的问题， 更导致了无法解决的污染问题， 最终造成无论 是外燃机还是内燃机都无法使发动机的热效率 （输出的功和燃料热值之比）有 本质上的大幅度提高， 排放污染问题也无法从根本上解决。 事实上目前利用这 两种热力学循环方式， 对化石能源以及生物质能源进行热功转换， 不仅是对能 源的巨大浪费， 也是对环境巨大的破坏。

由此可见， 必须发明一种新的循环方式才能从本质上提高 发动机的热效率 和解决排放污染问题。

发明内容

在热动力系统内， 如果燃烧室是绝热燃烧室燃料在燃烧时会将燃 烧产生的 热量传递给产物受热流体和相内受热流体， 如果燃烧室是非绝热燃烧室燃料在 燃烧时会将燃烧产生的热量传递给产物受热流 体、相内受热流体以及相外受热 流体。 所谓产物受热流体是指燃烧化学反应的生成物 （例如， 燃烧碳氢化合物 的热动力系统中燃烧产生的二氧化碳和水）； 所谓相内受热流体是指与燃烧化 学反应处于同一相内但不参与燃烧化学反应的 流体（例如， 用空气作氧化剂的 热动力系统中的氮气以及空气中固有的二氧化 碳等）； 所谓相外受热流体是指 处于燃烧化学反应相以外并接受燃烧化学反应 所产生的热量的流体（例如， 外 燃机的水蒸气系统和内燃机的冷却系统）。 根据外燃循环热动力系统和内燃循 环热动力系统的工作原理， 不难看出， 在外燃循环热动力系统中， 只有相外受 热流体参与作功，而产物受热流体和相内受热 流体并不参与作功（见附图 28)， 产物受热流体和相内受热流体虽然在燃烧过程 中受热膨胀但不对外作功只是 白白地受热进行熵增大的过程， 所以在外燃循环系统中， 有相当多的热量没有 通过作功通道， 即没有参与作功循环； 在内燃循环系统中， 只有产 1受热流体 和相内受热流体参与作功， 而相外受热流体并不参与作功 （见附图 29)， 例如 传统内燃热动力系统（内燃机、 燃气轮机等） 的冷却系统（例如内燃机的缸套 冷却系统）使大量的热量不对外作功， 而进行熵增大过程， 为此产生巨大的热 能浪费。 所以在内燃循环系统中， 也有相当多的热量没有通过作功通道， 即没 有参与作功循环。 总之， 无论是在外燃循环热动力系统中还是在内燃循 环热动 力系统中都有大量的热没有参与作功就排放到 环境中而白白浪费了。

此外， 外燃机的特殊传热方式要求必须具有很大的传 热温差才能保证传热 效率， 由于工质发生器 （即锅炉） 传热壁材料性能的限制使得工质的 7；值 （即 高温热源的温度） 较低， 现代最先进的外燃工质发生器的 Γ,值也只有 60(TC左 右 （如超超临界发电机组的锅炉中的蒸汽）， 所以即便采用适当的工质使外燃 循环的 ₂ 值 （即低温热源的温度） 降低至几十度 （即 330开尔文左右）， 但因 无法增大7值， 所以外燃循环的热效率仍较低。 在传统内燃循环中， 均含有压 縮过程或压縮冲程（如燃气轮机的压气过程、 传统内燃机的四冲程循环或二；中 程循环）， 但由于传统内燃热动力系统的工作模式的限制 ， 压縮冲程完了时的 气体压力不可能达到很高水平， 否则燃烧后的温度会过高， 不但会产生大量的 NOx造成对环境的污染， 而且由于温度过高会使材料无法承受， 为此， 传统热 动力系统的燃烧室内的压力难以达到很高的水 平 （一般活塞式内燃机只有 1 5MPa左右， 而轮机只有 3MPa左右）。 由于内燃热动力循环过程中存在方程式

其中 7；和 P、分别为高温热源的开尔文温度和压力， Γ ₂ 和 Ρ ₂ 分别为

低温热源的开尔文温度和压力， 为绝热压縮指数， 而空气的绝热压縮指数为 1 . 4, 所以存在压力比等于温度比的约 3. 5次方的基本近似关系， 由此可见， 要想使 Γ ₂ (即排气温度） 降低， 从而提高热功转换效率， 就必须使燃烧后的气 体工质压力大幅度上升， 达到数十兆帕或更高压力。 为了使燃烧室内的原工质 燃烧后的气体压力达到如此高度的水平， 必须使燃烧前的工质 （即原工质）压 力具有相当高的水平， 最好是达到压力高温度低的状态（因为充入燃 烧室的原 工质的压力越高，温度越低，工质膨胀作功后 的温度也会更低，效率也就越高）。 而在传统的内燃热动力系统中， 很难使燃烧室内燃烧前的工质（即原工质）达 到这种状态， 为此， Γ ₂ —般都很高， 达到 800°C左右。 所以， 在传统内燃循环 系统中， 要想提高效率， 主要是增加 7， 然而 7；的增加， 会生成大量的氮氧化 物 N0x， 造成对环境的严重污染， 因此内燃循环的效率也不可能达到更高的水 平。

人们忽略了在实际热力学循环过程中高温热源 状态下工质（即即将开始膨 胀做功的工质）的状态参数与低温热源状态下 工质（即膨胀做功完了时的工质） 的状态参数之间的内在关联性， 只是片面地认为低温热源状态下工质的温度 ₂ 是环境温度， 因此， Γ ₂ 是没有办法加以调整的， 要想提高效率只能通过提高高 温热源状态下工质的温度；， 而事实上， 片面地提高 7；会导致 7^ ₂ 的升高， 最终 影响发动机效率的提高， 本发明人认为低温热源状态下工质的温度 ₂ 的值是由 高温热源状态下工质的状态参数决定的， 因此， 要想提高发动机的效率必须合 理选择高温热源状态下工质的状态参数， 即高温热源状态下工质的压力和温 度。

由此可见， 外燃循环系统中的 不可能达到较高的水平， 而内燃循环系统 中的 Γ ₂ 也不可能达到较低的水平。这意味着传统 的外燃循环热动力系统和内燃 循环热动力系统的热功转换效率都不可能达到 较高的水平。

如果进行更深刻的分析， 我们不难看出， 作功过程的真正推动力是压力而 不是温度， 升高温度只是产生压力的手段， 如果高温热源状态下的工质压力不 够高， 无论系统内有多少热能都无法现实地产生应有 的功 （由于在现实中低温 热源状态下的工质压力不可能太低， 一般要高于大气压力， 无法实现无限膨

1-^

胀）， 根据效率; 7 = 1 - 和/^分别为高温热源下的工质压力和低温热源 的工质压力， 为绝热压縮指数， 空气的绝热压縮指数为 1 . 4) 可知， 提高高 温热源状态下的工质压力是提高热机效率和功 率密度的唯一根本途径， 一切加 入工质中的热量的量和加入方式都必须以提高 高温热源状态下的工质压力为 目的， 而不是通过简单的升温方式使工质以温度提高 达到升压的目的， 否则过 高的温度只能影响热机的寿命， 对材料提出更高的要求并造成更大的污染， 有 百害而无一利。

高温热源状态下的工质压力高而温度相对较低 ， 才能实现既高效又低污 染， 而这在传统内燃发动机中是无法实现的， 因为压縮过程中的温升是由绝热 压縮过程形成的即温度和压力的关系是 /> = «Γ^ 是常数)， 燃烧反应放出的 热量所引起的温升对压力提高的极限作用 （用热升温达到升压目的的最佳效 果）是由定容化学反应产生的热量所形成的， 其温度和压力的关系是 = ( b 是常数， 即压力和温度是直线关系）， 在传统内燃机中， 是将这两个温升过程 直接叠加后再进行绝热膨胀对外作功， 这就必然导致温度过剩， 而过剩的温度 是导致传统内燃发动机低效率和高污染的原因 ； 在传统外燃发动机中， 由于材 料的限制， 很难使处于高温热源状态下的工质温度有本质 的提高（传统外燃机 的工质压力是由工质温度决定的， 如果工质温度不够高， 压力就不可能达到更 高的水平， 也无法对工质进行加压， 否则会产生工质相变 （除热气机外）。 目 前， 最先进的超超临界发电机组锅炉产生的蒸汽温 度仅有 630°C左右， 压力在 300个大气压左右），所以传统外燃发动机的效 率也无法有本质的提高（如果能 够将传统外燃发动机的工质温度提高到一千几 百摄氏度， 压力也达到更高水 平， 则外燃发动机的效率会有本质的提高）。

由以上两个方面可以得出结论：不论是外燃循 环系统，还是内燃循环系统， 在将热转换成功的过程中都存在着先天不足， 这些先天不足构成了传统发动机 的低热效率高污染现状。即最好的传统发动机 也仅仅利用了燃料化学能的三分 之一左右， 而另外的约三分之二则以废热的形式排放到环 境中。 不仅如此， 几 乎所有传统内燃发动机都使用自然空气作为氧 化剂， 因为自然空气中含有大量 的氮， 在传统内燃发动机的循环模式下， 不可避免地产生 NOx等污染物， 严重 污染环境。

综上所述， 外燃热动力系统和内燃热动力系统的循环方式 严重限制了热功 转换效率， 并造成不可规避的污染排放问题。

在过去几十年的时间里， 为了提高发动机的效率和环保性， 全世界， 特别 是发达国家， 都进行了大规模研究和开发工作， 但是其成果远远不能满足人们 的要求， 也永远解决不了内燃机和外燃机的先天不足。 这就如同冷兵器时代， 无论人类如何精雕细琢更好的弩， 如果没有火药的诞生， 兵器无论如何也不可 能有大的进步。 换言之， 要想从根本上解决发动机的效率和污染问题， 就必须 从根本上摆脱外燃循环和内燃循环的束缚， 重新设立一种继外燃循环和内燃循 环之后的新型更优秀的循环方式。 在这种新的循环方式的指导下开发出高效、 低污染或零污染的第三代发动机 （第一代是外燃发动机， 第二代是内燃发动 机）， 才是从根本上提高发动机的效率， 降低发动机排放污染的唯一选择。

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 燃烧爆炸刚刚完了时的气体 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 = C,r^ (其中， ,是常数） 的关系进行增压 增温（见图 26中的 0-A所示的曲线)； 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 T (其中， ^ ₂ 是常数） 的关系进行增温增压 （见图 26中的 A-B所示的直 线）。 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 26中的 B-C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 P = 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 C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 膨胀过程实现的。 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 = C ₂ r， 不难看出工质最高能量状态下 （见图 26中的点 B所示 的状态）， 温度处于 "过剩"'状态， 即存在 "过剩温度"（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）， "过剩温度"导致膨胀过程的曲线处于高温位置 (在图 26中向右移动， 图 26是纵轴为压力坐标横轴为温度坐标的压力温� ��关 系图）， 形成作功冲程完了吋， 温度仍然相当高的状态（如图 26中曲线 B-G所 示的曲线上的点 C所示的状态）， 由图 26中点 C所示的状态不难看出， Γ ₂ (即 作功冲程完了吋的工质温度， 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。 在图 26中由 0-Α所示的曲线是传统发动 机压縮冲程的曲线， 由 Α-Β所示的直线是传统发动机燃烧爆炸中的温� ��压力变 化直线， 如果我们将低压气源 （包括所述低压含氧气源和所述低压无氧气源 ） 内的气体（如空气等）进行压縮后冷却或在压 縮过程中进行冷却， 使工质在压 縮过程中温度低于或远远低于绝热压縮过程中 应达到的温度， 甚至达到恒温压 縮过程， 再甚至达到降温压縮过程， 这样就可以实现气体工质在燃烧爆炸前处 于低温高压状态使燃烧爆炸后的压力更大幅度 提高 （按照气体方程 ^ = ^Γ， 燃烧前后压力提高的比例是燃烧前后的温度提 高的比例决定的， 如果燃烧前后 的温升一定，燃烧前的压力一定，则燃烧前的 温度越低，燃烧后的压力就越高）， 从而实现在燃烧爆炸后降低或消除上述所谓的 "过剩温度"， 使绝热膨胀作功 冲程完了时的工质温度处于较低状态， 以提高发动机的效率。 图 26中 0-D所 示的曲线是恒温压縮曲线， D-E所示的直线是在恒温压縮过程后燃烧爆炸过 程 中的压力温度变化的直线， E-F所示的曲线是从点 Ε所示的状态开始进行绝热 膨胀作功的曲线， 不难看出， 其 ₂ 的值大幅度降低。 经计算可知， 点 Ε至点 F 的膨胀过程的效率大幅度高于点 Β至点 C的膨胀过程的效率， 而点 0至点 D的 压缩过程所消耗的功大幅度低于点 0至点 A的压縮过程所消耗的功， 用冷却的 方式降低燃烧前工质的温度的方法在一定程度 上会提高效率， 然而在这个过程 中存在冷却过程， 因而会产生余热， 如果我们能够采用向被压缩后的工质内混 入其他工质 （膨胀剂等）， 通过混合方式使温度降低， 而且不产生余热， 这种 方式将比单纯冷却的方式更加优越。 如图 26所示， 如果我们能够找到一种方 法使燃烧后的工质的压力温度状态点处于曲线 0-A- H上或处于曲线 0-A-H左 方， 则膨胀作功后的工质温度将可达到等于 0点的温度或低于 0点的温度的状 态， 这样将使系统的效率进一步得到提高， 而要想使燃烧后的工质的压力温度 状态点处于曲线 0-A-H上或处于曲线 0-A- H左方， 唯一可行的办法就是将燃烧 化学反应放出的热量的全部或部分用于气化液 体膨胀剂或加热高压低温气体 膨胀剂， 形成燃烧后的工质压力不低于由公式^ = ( + )(177 )^ (其中， P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� �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 导入膨胀剂的工质温度， 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 Ρ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-A-H上或处于曲线 0- A- Η左方，这样才能实现更高的效率和更好的环� ��性。 在某种情况下， 可以使燃烧化学反应放出的热量全部用于气化 液体膨胀剂或加 热高压低温气体膨胀剂， 形成燃烧前后温度不变或者没有明显变化， 而压力大 幅增加的状态 （例如图 26中 A- G所示）； 在另一种情况下， 可以大幅度提高对 气体的压縮力度， 使被压縮气体的温度达到环保温度限值或材料 温度限值， 并 且使燃烧化学反应放出的热量全部用于气化液 体膨胀剂或加热高压低温气体 膨胀剂，形成燃烧前后温度不变或者没有明显 变化，而压力大幅增加的状态（例 如图 26中 Η- J所示）。

从工作过程的本质看， 无论任何热机， 其工作过程只有两个： 一个是工质 准备过程， 也可以说是制造工质的过程， 在这个过程中温度固然重要， 但是最 重要的是工质的压力； 另一个是工质作功过程。 在传统内燃机中， 这两个过程 之间不仅存在着工质的相互联系， 而且还存在着正时或机械上的相互联系， 尽 管有分开式循环的方案公布， 但是它们之间仍然存在着正时关系， 并不是相互 独立的两个工作单元。 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 在设有所述 爆排发动机的方案中， 是用两个相互独立的工作单元构成热机循环， 也就是工 质准备过程由所述压气机完成， 工质作功过程由所述爆排发动机完成， 两者之 间不存在任何正吋关系， 两者之间的工质联系是可以完全受控的， 这就可以灵 活地改变压缩比和排量以满足各种工况下的负 荷响应。

在实际的热力循环过程中，人们忽略了在高温 热源与低温热源状态下工质 状态的内在关联性。 只片面地关注了高温热源及低温热源下工质的 温度 L和

T ₂ ， 而没有把关注点放在高温热源下工质应处于什 么状态， 才能够达到理想的 低温热源下工质的状态。 应该更加关注高温热源下工质状态参数的匹配 ， 只有 在高温热源下工质的状态参数压力 Ρ和温度 τ匹配， 工质才能高效地由高温热 源状态到达理想的低温热源状态。

为实现高效低污染的目的，传统内燃机的工作 循环模式应由传统吸气一压 縮一作功一排气循环模式变换成吸气一压縮一 冷却一燃烧作功一排气循环模 式、 吸气一压縮冷却一燃烧作功一排气循环模式、 吸气一压縮冷却一深冷一燃 烧作功一排气循环模式、吸气一压縮一增质一 燃烧作功一排气循环模式或吸气 一压縮冷却一增质一燃烧作功一排气循环模式 （所谓增质是指在系统的气流通 道上或在混合式降温器内注入膨胀剂混合降温 增加参与作功工质的摩尔数的 方式）， 这将大幅度提高热机的效率和环保性。 不仅如此， 也可以采用吸气一 压縮冷却一绝热压縮一燃烧绝热膨胀作功一排 气循环模式。

本发明所公开的结构就是依据上述理论所提出 的技术方案， 在本发明所公 开的低熵混燃充气爆排发动机中， 通过混合式降温器和 /或排热器的设置使压 縮完了时的工质（低压气源内的气体， 包括低压含氧气源和低压无氧气源内的 气体） 状态在如图 26所示的 Ρ-Τ图 （Υ轴为压力 Ρ， X轴为温度 Τ ) 中向低温 方向偏移（例如图 26中 0-D所示）， 从而降低压縮过程的功耗， 降低低温热源 温度 Γ ₂ ， 提高发动机的效率和发动机的环保性。 图 27 是本发明所公开的低熵 混燃充气爆排发动机的循环和传统内燃机的循 环的示功对比图， 图中 a-b-c-d-a所示的曲线是传统内燃机循环的示功图 ， 图中 a-e-f-g- a所示的曲 线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机 在所述压气机压縮终了时的压 力与传统内燃机压縮终了时的压力相同时的循 环的示功图， 图中 a-h- i - g-a所 示的曲线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排 发动机在所述压气机压縮终了 时的压力大于传统内燃机压縮终了时的压力时 的循环的示功图。 不难看出， 本 发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机系统与 传统内燃机相比， 效率具有本质 性的提高。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机依据 上述理论， 还公开了更为高 效环保的技术方案： 在压縮冲程 /过程完了时， 将燃烧化学反应放出的热量的 一定比例或全部用于气化液体膨胀剂或加热高 压低温气体膨胀剂， 例如图 26 中 A-G、 A-Q、 A-N所示， 用于气化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀 剂的燃 烧化学反应所放出的热量的量按 A-N、 A-Q、 A- G依次增加； 为了进一步提高效 率和环保性， 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机还公 开了另外一种技术 方案： 大幅度提高对气体的压縮力度， 使被压縮气体的温度达到环保温度限值 或材料温度限值，并且使燃烧化学反应放出的 热量全部或近乎全部用于气化液 体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂， 形成燃烧前后温度不变或者没有明显变 化， 而压力大幅增加的状态 （例如图 26中 H-J所示）。 图 27是本发明所公开 的低熵混燃充气爆排发动机的循环和传统内燃 机的循环的示功对比图， 图中 a-b-c-d-a所示的曲线是传统内燃机循环的示功图 ， 图中 a-b-m- S- a所示的曲 线是本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机 在所述压气机压縮终了时的压 力与传统内燃机压縮终了时的压力相同时但是 燃烧化学反应放出的热量的全 部或近乎全部用于气化液体膨胀剂或加热高压 低温气体膨胀剂所构成的循环 示功图， 图中 a-z-n-t-a所示的曲线是本发明所公开的低熵混燃 充气爆排发动 机在所述压气机压縮终了时的温度达到环保温 度限值或材料温度限值并且使 燃烧化学反应放出的热量的全部或近乎全部用 于气化液体膨胀剂或加热高压 低温气体膨胀剂所构成的循环示功图。 不难看出， 本发明所公开的低熵混燃充 气爆排发动机系统中的这两个方案与传统内燃 机相比，具有更高的效率和更好 的环保性。

为了实现上述目的， 本发明提出的技术方案如下：

一种低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机和爆排发动机， 所述压气机的 气体入口设为低压含氧气体入口， 所述压气机的压縮气体出口与所述爆排发动 机的燃烧室的燃烧室充气口连通， 所述压气机的压縮气体出口处的承压能力大 于 1 MPa， 所述压气机和所述爆排发动机之间无正时关系 。

一种低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机、 爆排发动机和高压氧源， 所 述压气机的气体入口设为低压无氧气体入口， 所述压气机的压縮气体出口与所 述爆排发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通， 所述压气机的压縮气体出口处的 承压能力大于 1 MPa，所述压气机和所述爆排发动机之间无正时 关系，在所述压 气机的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室上和 /或在所述压气机的压縮气体 出口和所述燃烧室之间的连通通道上设高压氧 化剂导入口，所述高压氧源与所 述高压氧化剂导入口连通。

一种低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机和短压程充气发动机， 所述压 气机的气体入口设为低压含氧气体入口， 所述压气机的压縮气体出口与所述短 压程充气发动机的燃烧室的燃烧室充气口连通 ， 所述压气机的压縮气体出口处 的承压能力大于 1 MPa， 所述压气机和所述短压程充气发动机之间无正 时关系。

一种低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机、 短压程充气发动机和高压氧 源， 所述压气机的气体入口设为低压无氧气体入口 ， 所述压气机的压縮气体出 口与所述短压程充气发动机的燃烧室的燃烧室 充气口连通，所述压气机的压縮 气体出口处的承压能力大于 1 MPa，所述压气机和所述短压程充气发动机之间 无 正时关系， 在所述压气机的压缩气体出口处和 /或在所述燃烧室上和 /或在所述 压气机的压縮气体出口和所述燃烧室之间的连 通通道上设高压氧化剂导入口， 所述高压氧源与所述高压氧化剂导入口连通。

所述爆排发动机设为活塞式爆排发动机或叶轮 式爆排发动机。 当所述爆排 发动机设为活塞式爆排发动机，在所述低熵混 燃充气爆排发动机处于稳定工况 下， 调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与 所述燃烧室充气口的进气体 积流量的比值使此比值大于传统活塞式内燃发 动机的压缩比以实现充入所述 活塞式爆排发动机的燃烧室的气体压力大于传 统活塞式内燃发动机压縮冲程 完了时的气体压力的状态； 当所述爆排发动机设为叶轮式爆排发动机， 在所述 低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工况下， 调整所述压气机的气体入口的进气 体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流量 的比值使此比值大于传统叶轮 式内燃发动机的压縮比以实现充入所述叶轮式 爆排发动机的燃烧室的气体压 力大于传统叶轮式内燃发动机压縮冲程完了时 的气体压力的状态。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器， 所述爆排发动机经所述通断 器对所述压气机输出动力。

在所述压气机和所述爆排发动机之间的气体流 连通通道上设气体储罐， 所 述爆排发动机经第一离合器与所述压气机连接 ，所述爆排发动机经第二离合器 与车辆连接， 所述压气机经第三离合器与所述车辆连接； 所述第一离合器、 所 述第二离合器和所述第三离合器经控制装置协 调工作。其中，所述第一离合器、 所述第二离合器和所述第三离合器经控制装置 协调工作可实现在八种工作状 态间切换以满足系统不同工作模式的要求， 所述八种工作状态是指三个离合器 和三个机构的工作切换方式总计，例如第一种 工作状态是所述第一离合器和所 述第二离合器处于接合状态， 所述第三离合器处于分离状态或结合状态， 在此 状态下所述爆排发动机对所述压气机和所述车 辆输出动力； 第二种工作状态是 所述第一离合器处于接合状态， 所述第三离合器和所述第二离合器处于分离状 态， 在此状态下所述爆排发动机只对所述压气机输 出动力； 第三种工作状态是 所述第一离合器和所述第二离合器处于分离状 态， 所述第三离合器处于接合状 态， 在此状态下所述车辆利用其动能对所述压气机 输出动力； 第四种工作状态 是所述第一离合器和所述第三离合器处于分离 状态， 所述第二离合器处于接合 状态， 在此状态下所述爆排发动机对所述车辆输出动 力， 而不对所述压气机输 出动力，这种状态是利用所述气体储罐内的压 縮气体为所述爆排发动机提供压 縮气体， 这一状态可以瞬时提高所述爆排发动机的净输 出功率， 以满足瞬间负 载增加的要求； 第五种工作状态是所述第一离合器、 所述第二离合器和所述第 三离合器都处于分离状态， 这种工作状态下所述爆排发动机不对外输出动 力， 余下的几种工作状态也都是上述三个离合器处 于分离或接合状态的排列组合 的工作模式， 在此不再赘述。

所述爆排发动机的一个燃烧室可以与两个或两 个以上作功机构连接。

所述燃烧室设为连续燃烧室， 所述爆排发动机的作功机构设为活塞式作功 机构， 在所述连续燃烧室和所述活塞式作功机构之间 设控制阀将所述连续燃烧 室内的工质按正时关系导入所述活塞式作功机 构。

所述压气机和所述爆排发动机同时或单独设为 绝热式机构。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回 流管、二氧化碳液化器和低 压纯氧源， 所述二氧化碳液化器设在排气道上， 所述低压纯氧源与所述压气机 连通，所述不凝气回流管连通所述二氧化碳液 化器的不凝气出口和所述压气机 的气体入口， 所述压气机、 所述燃烧室和所述二氧化碳液化器构成不凝气 循环 流动闭合通道。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源 ， 在所述压气机上和 /或在 所述压气机的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室上和 /或在所述压气机的压 縮气体出口和所述燃烧室之间的连通通道上设 膨胀剂入口，所述膨胀剂源与所 述膨胀剂入口连通。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括排热器， 所述排热器设在所述压气机 的气体入口处， 和 /或所述排热器设在所述压气机上， 和 /或所述排热器设在所 述压气机的压縮气体出口处， 和 /或所述排热器设在所述压气机的压縮气体出 口和所述燃烧室之间的连通通道上， 以实现对将被压縮的气体、 被压縮过程中 的气体或被压縮后的气体进行排热降温。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括混合式降 温器，所述压气机的压縮气 体出口经所述混合式降温器与所述燃烧室充气 口连通； 所述混合式降温器与膨 胀剂源连通。

在所述压气机的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室上和 /或在所述压气 机的压縮气体出口和所述燃烧室之间的连通通 道上设燃料导入口， 所述燃料导 入口经燃料控制机构与燃料源连通。

在所述压气机的压縮气体出口和所述燃烧室充 气口之间的气体流上设气 体储罐。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括热摩可调 燃料储罐， 在所述压气机上 和 /或在所述压气机的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室上和 /或在所述压气 机的压缩气体出口和所述燃烧室之间的连通通 道上设热摩可调燃料导入口， 所 述热摩可调燃料导入口经控制机构与所述热摩 可调燃料储罐连通。所述热摩可 调燃料储罐中的热摩可调燃料经所述热摩可调 燃料导入口与被所述压气机压 縮的气体混合。

所述压气机可以设为活塞式压气机或叶轮式压 气机。

所述压气机的压縮气体出口处的承压能力大于 1MPa、 1.5MPa、 2MPa、 2.5MPa 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa 12.5MPa 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa或大于 15MPa。

所述燃烧室的承压能力大于 2.5MPa。

所述短压程充气发动机的燃烧室的承压能力大 于 2.5WIPa、 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa或大于 15MPa。

所述短压程充气发动机在压縮冲程中容积减小 的绝对量和在膨胀作功冲 程中容积增加绝对量的比值小于 0.9、 0.8、 0.7、 0.6、 0.5、 0.4、 0.3、 0.2 或小于 0.1。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器， 所述短压程充气发动机经所 述通断器对所述压气机输出动力。

所述叶轮式压气机的气体入口的进气体积流量 与所述燃烧室充气口的进 气体积流量的比值大于 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高� ��传统发动 机压縮冲程完了时的气体压力的工作模式； 所述活塞式压气机的气体入口的进 气体积流量与所述燃烧室充气口的进气体积流 量的比值大于 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50以实现充入所述燃烧室的气 体压力大幅度高于传统发动机压縮冲程完了时 的气体压力的工作模式。

所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回 流管、二氧化碳液化器和不 凝气储罐， 所述二氧化碳液化器设在排气道上， 所述压气机的低压无氧气体入 口与不凝气储罐连通， 所述不凝气回流管连通所述二氧化碳液化器的 不凝气出 口和所述不凝气储罐， 所述压气机、 所述燃烧室、 所述二氧化碳液化器和所述 不凝气储罐构成不凝气循环流动闭合通道。

所述膨胀剂源中的膨胀剂可设为气体液化物。

所述膨胀剂源与膨胀剂液化器的液体出口连通 ， 所述膨胀剂液化器设在排 气道上。

所述混合式降温器与所述膨胀剂源之间设低品 质热源热交换器。

为了使本发明所述的低熵混燃充气爆排发动机 更高效环保的工作，本发明 还揭露了几种提高本发明所述的低熵混燃充气 爆排发动机效率和环保性的方 法， 具体技术方案如下：

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机 效率和环保性的方法， 调整 即将开始作功的气体工质的压力到 1 5MPa以上， 调整即将开始作功的气体工质 的温度到 2700K以下，使即将开始作功的气体工质的温度� ��压力符合类绝热关 系。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机 效率和环保性的方法， 控制 所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入的量和 /或调整导入所述燃烧室的燃料的 量实现燃烧后燃烧室内的气体温度不超过所述 压气机的气体出口处的压縮气 体的温度。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机 效率和环保性的方法， 调整 所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述 燃烧室充气口的进气体积流量 的比值以实现所述压气机的气体出口处的压縮 气体的温度达到环保温度限值 或材料温度限值， 通过控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入 的量和 /或调 整导入所述燃烧室的燃料的量实现燃烧后燃烧 室内的温度不超过环保温度限 值和材料温度限值中的所述压气机的气体出口 处的压缩气体的温度达到的限 值。

一种提高本发明所述低熵混燃充气爆排发动机 效率和环保性的方法， 调整 所述压气机的气体入口的进气体积流量与所述 燃烧室充气口的进气体积流量 的比值以实现所述压气机的气体出口处的压縮 气体的压力达到所述压气机的 气体出口处承压能力的限值。 在所述压气机和所述短压程充气发动机之间的 气体流连通通道上设气体 储罐， 所述短压程充气发动机的动力输出轴经第一离 合器与所述压气机的动力 输入轴连接， 所述短压程充气发动机的动力输出轴经第二离 合器与车辆的动力 轴连接， 所述压气机的动力输入轴经第三离合器与所述 车辆的动力轴连接。 其 中， 所述第一离合器、 所述第二离合器和所述第三离合器经控制装置 协调工作 可实现在八种工作状态间切换以满足系统不同 工作模式的要求， 所述八种工作 状态是指三个离合器和三个机构的工作切换方 式总计，例如第一种工作状态是 所述第一离合器和所述第二离合器处于接合状 态， 所述第三离合器处于分离状 态或结合状态，在此状态下所述短压程充气发 动机对所述压气机和所述车辆输 出动力； 第二种工作状态是所述第一离合器处于接合状 态， 所述第三离合器和 所述第二离合器处于分离状态， 在此状态下所述短压程充气发动机只对所述压 气机输出动力； 第三种工作状态是所述第一离合器和所述第二 离合器处于分离 状态， 所述第三离合器处于接合状态， 在此状态下所述车辆利用其动能对所述 压气机输出动力； 第四种: E作状态是所述第一离合器和所述第三离合器� �于分 离状态， 所述第二离合器处于接合状态， 在此状态下所述短压程充气发动机对 所述车辆输出动力， 而不对所述压气机输出动力， 这种状态是利用所述气体储 罐内的压縮气体为所述短压程充气发动机提供 压縮气体，这一状态可以瞬吋提 高所述短压程充气发动机的净输出功率， 以满足瞬间负载增加的要求； 第五种 工作状态是所述第一离合器、所述第二离合器 和所述第三离合器都处于分离状 态， 这种工作状态下所述短压程充气发动机不对外 输出动力， 余下的几种工作 状态也都是上述三个离合器处于分离或接合状 态的排列组合的工作模式，在此 不再赘述。

所述压气机和所述短压程充气发动机同时或单 独设为绝热式机构。

本发明中， 在所述压气机上设有膨胀剂入口的结构中， 膨胀剂设为水以外 的其它膨胀剂。

本发明所谓的燃烧室可 ^是连续燃烧室， 也可以是间歇式燃烧室。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 所谓连续燃烧室是指燃料在 燃烧室内连续燃烧的燃烧室， 所谓间歇式燃烧室是指燃料在燃烧室内间歇燃 烧 (包括按正时关系燃烧的间歇式燃烧室和不按� �吋关系燃烧的间歇式燃烧室） 的燃烧室； 在所述作功机构设为活塞作功机构的结构中， 所述连续燃烧室需经 控制阀按正时关系向所述活塞作功机构导入工 质。

本发明中所有的阀可以是控制阀， 也可以是正时控制阀。

本发明中所谓的环保温度限值是指不产生有害 污染物的最高温度，如不产 生氮氧化物的环保温度限值为 1 800K; 所谓材料温度限值是指材料所能承受的 取局温度

本发明中所谓的 "控制所述膨胀剂控制机构调整膨胀剂导入的� �和 /或调 整导入所述燃烧室的燃料的量实现燃烧后燃烧 室内的气体温度不超过所述压 气机的气体出口处的压縮气体的温度"是指通� �控制所述膨胀剂控制机构调整 膨胀剂导入燃烧室的量和 /或调整导入所述燃烧室的燃料的量， 使燃料燃烧化 学反应所产生的热量全部或按一定的比例用于 所述膨胀剂的气化， 而不是用于 燃烧室内的工质的加热升温，进而可以使燃料 燃烧后燃烧室内的气体温度与导 入膨胀剂之前的温度相比不升高或没有明显升 高。

本发明中， 可以预先将所述膨胀剂和燃料充分混合后再进 入燃烧室， 也可 以将所述膨胀剂、 燃料和氧化剂（氧化剂是指低压含氧气源和高 压氧源中的氧 以及本发明中所谓的过氧化氢） 充分混合后再进入燃烧室。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 如上所述， 调整膨胀剂导入 燃烧室的量和 /或调整导入所述燃烧室的燃料的量， 将燃烧化学反应放出的热 量的全部或部分用于气化液体膨胀剂或加热高 压低温气体膨胀剂， 形成燃烧后 的工质压力不低于由公式 ^ (Ρ。+ Α)(77Γ。)^ (其中， 尸是燃烧后的工质压力， P ₀ 是绝热压縮后未燃烧未导入膨胀剂的工质 压力， P _e 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-A-H 上或处于曲线 0-A-H左方， 这样才能实现更高的效率和更好的环保性， 这种方式是实际实施 过程中的能够获得更高效率和更好环保性的技 术方案。

所述爆排发动机的燃料设为柴油，将即将发生 燃烧时的燃烧室温度设定为 低于柴油的燃点， 在所述爆排发动机的燃烧室内设火花塞； 或所述爆排发动机 的燃料设为汽油， 将即将发生燃烧时的燃烧室温度设定为高于汽 油的燃点， 在 所述爆排发动机的燃烧室内设喷油嘴。

所述压气机设为输出中压压縮气体和高压压縮 气体的双出口压气机， 所述 双出口压气机的高压压縮气体出口经所述混合 式降温器与所述爆排发动机的 燃烧室充气口连通， 在所述爆排发动机上设中压燃烧室充气口， 所述双出口压 气机的中压压縮气体出口与所述中压燃烧室充 气口连通。

所述排热器设为降温热交换器，所述压气机设 为输出中压压縮气体和高压 压縮气体的双出口压气机，所述双出口压气机 的高压压縮气体出口经所述降温 热交换器与所述爆排发动机的燃烧室充气口连 通， 在所述爆排发动机上设中压 燃烧室充气口，所述双出口压气机的中压压縮 气体出口经所述降温热交换器或 经所述降温热交换器及低品质热源热交换器加 热后与所述中压燃烧室充气口 连通。

在所述爆排发动机的燃烧室壁上设膨胀剂吸热 高压通道， 所述膨胀剂吸热 高压通道与所述混合 5t降温器的所述膨胀剂入口连通，膨胀剂在所� ��膨胀剂吸 热高压通道内吸热后在所述混合式降温器中与 高温高压气体混合使高温高压 气体降温。

在所述爆排发动机的排气道上设膨胀剂吸热排 气热交换器， 所述膨胀剂吸 热排气热交换器与所述混合式降温器的所述膨 胀剂入口连通，膨胀剂在所述膨 胀剂吸热排气热交换器内吸热后在所述混合式 降温器中与高温高压气体混合 使高温高压气体降温。

所述压气机上设膨胀剂吸热压气机热交换器， 所述膨胀剂吸热压气机热交 换器与所述混合式降温器的所述膨胀剂入口连 通，膨胀剂在所述膨胀剂吸热压 气机热交换器内吸热后在所述混合式降温器中 与高温高压气体混合使高温高 压气体降温并增加作功工质的摩尔数。

本发明中设有所述爆排发动机的方案的原理是 利用压气机将空气、低压氧 气、低压含氧气体或不含氧气体压縮到大于传 统内燃发动机压縮冲程完了时的 气体压力的状态，再将此高压气体充入爆排发 动机的燃烧室并保证爆排发动机 燃烧室充气完了时的压力大于传统内燃发动机 压縮冲程完了时的气体压力， 在 这种高压下不再进行压縮就进行燃烧爆炸对外 作功，作功完了后的气体被排出 作功机构。

本发明中设有所述短压程充气发动机的方案的 原理是利用所述压气机将 空气、 低压氧气、 低压含氧气体或不含氧气体压縮到本发明所限 定的压力， 再 将此高压气体充入所述短压程充气发动机的燃 烧室再利用所述短压程充气发 动机的压縮冲程对气体进一步压縮，并保证所 述短压程充气发动机压縮冲程完 了时所述燃烧室的气体压力大于传统内燃发动 机压縮冲程完了时的气体压力， 在这种高压下进行燃烧爆炸对外作功， 作功完了后的气体被排出作功机构； 这 种方案可以实现吸气一恒温压縮（或近似恒温 压縮）一绝热压縮一燃烧绝热膨 胀作功一排气的循环模式， 这种模式与卡诺循环的前半个循环类似。

为了进一步提高效率降低排放污染， 本发明中还设置了混合式降温器和 / 或排热器， 在设有所述爆排发动机的方案中， 利用混合式降温器和 /或排热器 对被压縮气体在压縮过程中进行冷却或对由压 气机来的高温高压气体进行冷 却降温后充入所述爆排发动机的燃烧室内， 在所述燃烧室内不再进行压縮就进 入爆炸作功冲程 （或过程） 和排气冲程 （或过程）， 这样可以实现发动机在低 温高压下工作； 在设有所述短压程充气发动机的方案中， 利用混合式降温器和 /或排热器对被压縮气体在压縮过程中进行冷� �或对由压气机来的高温高压气 体进行冷却降温后充入所述短压程充气发动机 的燃烧室内，在燃烧室内进一步 压縮后进入爆炸作功冲程 （或过程） 和排气冲程 （或过程）， 这样可以实现发 动机效率的提高。 不仅如此， 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 在 设有所述爆排发动机的结构中， 压气机和爆排发动机没有任何相位关系（没有 任何正时关系）； 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 在设有所述短 压程充气发动机的结构中， 压气机和短压程充气发动机没有任何相位关系 （没 有任何正时关系）， 这为此种动力系统提供了多种组合的选择性， 是革命性的 创新， 可大幅度降低发动机的体积、重量、成本， 提高发动机的效率和环保性。 燃料的加入点可以是燃烧室内， 也可以是燃烧室外的充气道内。 此外， 本发明 中还提出了利用所述压气机将气体原工质压縮 至环保温度限值和材料温度限 值的方案， 在这种方案中， 燃料燃烧所放出的热量主要用于在燃烧室内加 热气 化液体膨胀剂或加热高压低温气体膨胀剂（即 燃料燃烧化学反应放出的热量全 部或近乎全部被膨胀剂吸收）， 从而形成压力高温度适中的燃烧室内的气体状 态， 达到更高的效率和更好的环保性。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 所谓的临界状态包括临界状 态、 超临界状态和超超临界状态以及更高温度和更 高压力的状态； 所谓气化液 体膨胀剂是指气化处于液体状态的膨胀剂或加 热升温处于临界状态的膨胀剂， 这个过程可以包括加热没有达到气化温度的膨 胀剂或加热没有达到临界温度 的膨胀剂的过程。

本发明中，所谓的短压程充气发动机是指没有 独立的吸气冲程，排气过程、 吸气过程和压縮过程共用一个冲程， 在排气、 进气、 压縮过程完了后进行燃烧 爆炸冲程的发动机； 所述压气机出口处的气体压力越高， 所述短压程充气发动 机的压縮过程占一个冲程的长度的份额可以越 小， 在具体发动机中， 可根据工 况的要求， 调整所述压气机的气体出口处的气体压力和所 述短压程充气发动机 的压縮冲程的压縮力度。

本发明在设有所述短压程充气发动机的方案中 ，为了尽可能的提高发动机 的效率， 可以使所述压气机在恒温或近似恒温条件下对 气体进行压縮， 被压縮 的气体导入所述短压程充气发动机后在所述短 压程充气发动机内迸行绝热压 縮，在绝热压縮后利用燃料进行内燃加热，然 后进行绝热或近似绝热膨胀作功； 图 30是描述这一过程中压力 P和温度 T关系的示意图， 图 30中， 0-A所示线 段（可以是直线也可以是曲线）为在所述压气 机内的恒温或近似恒温压縮过程， A-B 所示曲线是在所述短压程充气发动机内的绝热 或近似绝热压縮过程， B-C 所示线段（可以是直线也可以是曲线）为在所 述短压程充气发动机内的恒容或 近似恒容内燃燃烧加热过程， C-0所示曲线是在所述短压程充气发动机内的绝 热或近似绝热膨胀作功过程。 在此图中， 如果 C- 0所示曲线与自起点 0 (例如 大气状态点）进行绝热或近似绝热压縮所得到 的 0-H曲线相重合， 则表示经过 一个循环后温度压力均回到起始状态， 这说明燃烧过程燃料所放出的热能全部 或近乎全部转化为功。 本发明中， 可以统筹调整 0- A过程、 A-B过程和 B-C过 程，使自状态点 C进行绝热或近似绝热膨胀作功后的状态点在 0- H所示曲线上 或在 0-H所示曲线左侧，或者即使在 0-H曲线右侧但尽可能靠近 0- H所示曲线， 这样就可以有效地提高发动机的效率。 本发明中， 如本段所述将压縮过程分为 两段， 第一段为恒温压縮， 第二段为绝热压縮， 其目的是在尽可能减少压縮功 的前提下， 又尽可能的使工质保持一定的温升， 这样就实现了在压縮过程功耗 较小的前提下， 燃烧之前工质又具有一定温度， 从而减少内燃加热过程中的不 可逆损失。

在设有混合式降温器和 /或排热器的结构中， 可以获得更低的排气温度和 更高的热效率。而且可使高压气体在进入所述 爆排发动机前的温度低于燃料的 燃点， 所以可以在对所述爆排发动机充气前就将燃料 与含氧气体充分混合， 这 一工作方式可以为我们提供足够长的时间进行 燃料与含氧气体的混合等过程， 从而可大大减少发动机的污染。 不仅如此， 我们还可以用一套喷油系统为多缸 提供燃料混合气。 由于压气机和爆排发动机之间不需要正时关系 ， 所以压气机 可以与爆排发动机共轴， 也可以非共轴， 可以联动， 也可以非联动、 经离合器 或通断器联动或经变速器联动。 在经变速器联动的结构中， 可通过调整变速器 的传动比， 调整充入所述爆排发动机的气体的压力和流量 ， 提高系统的负荷响 应性。 由于储罐的设置， 可以在必要时使压气机停止工作而爆排发动机 继续工 作， 这样可以满足负载对爆排发动机的瞬间高功率 的要求。

本发明所谓的混燃循环（或混燃）是指燃料燃 烧释放的所有热量或近乎所 有热量或大于燃料燃烧释放的所有热量全部参 与作功循环的循环。为了实现燃 料燃烧后的所有热量（或近乎所有热量） 全部参与作功循环， 可以采用三种方 式， 一是对燃烧室进行绝热， 二是利用原工质在进入燃烧室之前将燃烧室壁 上 的热量吸收带回燃烧室或直接参与作功， 三是利用原工质将排气的余热带回燃 烧室或直接参与作功。 例如绝热发动机， 联合循环等都属于混燃循环的形式。

本发明所谓的低熵混燃循环（或低熵混燃）是 指燃料燃烧释放的所有热量 或近乎所有热量或大于燃料燃烧释放的所有热 量全部参与作功循环， 工质的最 高压力大幅度高于传统热动力系统中的工质的 最高压力且近乎无过剩温度的 循环。 为了进一步提高所谓的低熵混燃充气爆排发动 机的环保性， 可用氧或在 热功转换过程中不产生有害化合物的含氧气体 作为低熵混燃充气爆排发动机 的氧化剂。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中所 谓压气机和爆排发动机之 间无正时关系是指两者之间不需要按照发动机 工作循环的逻辑关系确定相位。 爆排发动机可以直接对压气机输出动力， 也可以不直接输出动力 （例如压气机 可以用蓄电池等驱动）。 在爆排发动机直接对压气机输出动力的结构中 ， 也不 需要考虑两者之间的相位 （即不需要考虑正吋关系）， 如果将爆排发动机与压 气机同轴设置， 也不需要考虑相位关系， 而只需考虑两者的动平衡关系或两者 连接后整体的动平衡。 在某些情况下， 在所述爆排发动机对所述压气机输出动 力的结构中， 所述爆排发动机的动力输出轴经离合器、 通断器或经变速器与所 述压气机的动力输入轴连接。

米勒循环的定义是吸气冲程小于作功冲程的循 环。 为了便于理解， 在本发 明中， 将吸气冲程大于作功冲程的循环定义为反米勒 循环。借鉴这一逻辑及其 本质， 而且由于本发明中所公开的方案不局限于冲程 ， 还包括过程（如采用叶 轮式压气机或叶轮式爆排发动机）， 在此， 我们将吸气容积小于作功膨胀容积 的循环定义为类米勒循环， 将吸气容积大于作功膨胀容积的循环定义为反 类米 勒循环。 在以效率为主要目的的工作状态下， 可以采用类米勒循环方式进行工 作； 在为了满足系统瞬时输出的要求， 以高功率输出为目的的工作状态下， 可 以采用反类米勒循环方式。类米勒循环或反类 米勒循环的实现可以通过以下几 种方式： 第一， 通过原始设计， 使所述压气机的进气量和所述爆排发动机排出 气量在固定的转速比下实现类米勒循环或反类 米勒循环， 即所述压气机的进气 量小于所述爆排发动机的排出气量来实现类米 勒循环，所述压气机的进气量大 于所述爆排发动机的排出气量来实现反类米勒 循环； 第二， 通过改变所述压气 机和所述爆排发动机的转速来实现类米勒循环 或反类米勒循环； 第三， 通过设 置气体储罐，使所述压气机和所述爆排发动机 在不变速的情况下实现类米勒循 环或反类米勒循环。

本发明中， 图 33是气体工质的温度 T和压力 P的关系图， 0-A-H所示曲线 是通过状态参数为 298K和 0. 1 MPa的 0点的气体工质绝热关系曲线； B点为气 体工质的实际状态点， E-B-D所示曲线是通过 B点的绝热关系曲线， A点和 B 点的压力相同； F-G所示曲线是通过 2800K和 10MPa (即目前内燃机中即将开 始作功的气体工质的状态点） 的工质绝热关系曲线。

本发明中， 所谓的类绝热关系包括下列三种情况： 1 .气体工质的状态参数 (即工质的温度和压力）点在所述工质绝热关� �曲线上， 即气体工质的状态参 数点在图 33中 0-A-H所示曲线上； 2.气体工质的状态参数 （即工质的温度和 压力） 点在所述工质绝热关系曲线左侧， 即气体工质的状态参数点在图 33 中 0-A-H所示曲线的左侧； 3.气体工质的状态参数 （即工质的温度和压力） 点在 所述工质绝热关系曲线右侧， 即气体工质的状态参数点在图 33中 0-A-H所示 曲线的右侧，但是气体工质的温度不高于由此 气体工质的压力按绝热关系计算 所得温度加 1000 的和、 加 950K的和、 加 900K的和、 加 850K的和、 加 800K 的和、 加 750K的和、 加 700K的和、 加 650K的和、 加 600K的和、 加 550K的 和、 加 500K的和、 加 450K的和、 加 400K的和、 加 350K的和、 加 300K的和、 加 250K的和、 加 200K的和、 力 Π 1 90Κ的和、 力 [Π 80Κ的和、 加 1 70K的和、 力口 1 60K的和、力卩 150K的和、力卩 140K的和、加 130K的和、加 1 20K的和、加 1 10K 的和、 力 [1 100K的和、 加 90K的和、 加 80K的和、 加 70K的和、 加 60K的和、 加 50K的和、加 40K的和、加 30K的和 /或不高于加 20K的和，即如图 33所示， 所述气体工质的实际状态点为 B点， A点是压力与 B点相同的绝热关系曲线上 的点， A点和 B点之间的温差应小于 1000Κ、 900Κ、 850Κ、 800Κ、 750Κ、 700Κ、 650Κ、 600Κ、 550Κ、 500Κ、 450Κ、 400Κ、 350Κ、 300Κ、 250Κ、 200Κ、 1 90Κ、 1 80Κ、 1 70Κ、 1 60Κ、 1 50Κ、 140Κ、 130Κ、 120Κ、 1 10Κ、 1 00Κ、 90Κ、 80Κ、 70Κ、 60Κ、 50Κ、 40Κ、 30Κ或小于 20Κ。

本发明中，所谓类绝热关系可以是上述三种情 况中的任何一种，也就是指： 即将开始作功的气体工质的状态参数（即气体 工质的温度和压力）点在如图 33 所示的通过 Β点的绝热过程曲线 E-B- D的左侧区域内。

本发明中， 所谓的即将开始作功的气体工质是指燃烧室内 燃烧完了时的气 体工质， 在导入膨胀剂的结构中是指燃烧反应和膨胀剂 导入过程均完成时的气 体工质。

本发明中， 将即将开始作功的气体工质的状态参数（即气 体工质的温度和 压力） 符合类绝热关系的发动机系统 （即热动力系统） 定义为低熵发动机。

本发明中， 在设有所述膨胀剂源的结构中， 调整充入所述燃烧室内的气体 工质的状态 （即温度、 压力和质量）， 调整向所述燃烧室导入燃料的量以及向 系统内导入膨胀剂的量使即将开始作功的气体 工质的温度和压力符合类绝热 关系。

本发明中， 在设有所述排热器的结构中， 调整所述排热器的排热强度， 调 整充入所述燃烧室内的气体工质的状态 （即温度、 压力和质量）， 调整向所述 燃烧室导入燃料的量使即将开始作功的气体工 质的温度和压力符合类绝热关 系。

本发明中， 在设有所述混合式降温器的结构中， 调整所述混合式降温器的 降温强度， 调整充入所述燃烧室内的气体工质的状态（即 温度、 压力和质量）， 调整向所述燃烧室导入燃料的量使即将开始作 功的气体工质的温度和压力符 合类绝热关系。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 所谓的压气机和爆排发动机 两者之间不仅不需要正时关系， 而且两者也可以是不同类型的机构， 两者可以 共轴， 也可以不共轴， 这就完全改变了传统活塞式发动机吸-压-爆-排 的循环 模式， 以及将这一循环简单分开的循环方式， 而是将发动机分割成两个过程， 即工质制备过程和工质作功过程。 特别是， 压气机和爆排发动机之间无正时关 系， 将给发动机的设计、 制造和使用提供新的平台， 例如， 可以用转子式压气 机、 螺杆式压气机、 叶轮式压气机压气， 在燃烧室燃烧后为气缸活塞式作功机 构提供工质， 这样就可以发挥螺杆、 转子、 叶轮式机构的压气的优越性和气缸 活塞式作功机构的耐温、 耐高压的优势。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 通过调整充气阀 （所述的充气 阀可以是向燃烧室充气的阀， 也可以是燃烧室向作功机构供气的阀） 的关闭时 间， 可以获得不同的扭矩输出， 特别是需要大扭矩输出时， 可以在满足良好燃 烧的状况下得到相应的扭矩输出， 如车辆爬坡等； 在所述爆排发动机设为活塞 式爆排发动机的结构中， 通过调整充气阀， 可以实现后上止点燃烧或深度后上 止点燃烧， 进而获得大的扭矩输出， 提高所述爆排发动机的效率和环保性（所 谓后上止点燃烧是指活塞经过上止点一定角度 后才进行燃烧的燃烧方式，所谓 深度后上止点燃烧是指活塞经过上止点的角度 接近于 45度的后上止点燃烧）。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 一台压气机可以对多缸或多 个爆排发动机提供高压气体， 也可以由多个压气机向单缸或一个爆排发动机 提 供高压气体。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 由于在压气机与爆排发动机之 间设置了混合式降温器和 /或排热器， 所以在进入爆排发动机内的压縮空气的 温度和压力之间的关系已经打破了传统发动机 压縮冲程中所形成的温度和压 力之间的关系， 即经压气机压縮并经混合式降温器和 /或排热器降温后的压缩 气体的温度是可控的， 既可以低于燃料的燃点也可以高于燃料的燃点 。 这样就 可以使发动机在高压和相对较低的燃烧温度下 工作，这不仅可以减少发动机的 热负荷， 还可以大大提高发动机的效率， 同时也可以使发动机的排气温度大幅 度降低， 实现排气的自身液化或为后续液化过程提供温 度较低的排气更有利于 后续液化过程的实现。在本发明中还可以由压 气机的某一级提供压力相对较低 的气源， 此气源经过吸热过程或不经过吸热过程在燃烧 室压力低于此气源压力 时导入发动机的燃烧室或导入多级轮机的压力 低于此气源压力的级中，从而增 加发动机或轮机的作功能力。 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 膨 胀剂的设置可以在更大范围内调整燃烧室内的 温度和压力的关系， 摆脱传统内 燃机压力和温度之间的固化关系， 从而实现高效、 环保和高升功率。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中充 入系统气流通道或混合式 降温器内的膨胀剂可以是液体、高压低温气体 、处于临界状态（包括临界状态、 超临界状态、 超超临界状态和更高温度更高压力的状态） 的流体（如气体液化 物等）。 充入的膨胀剂可以起降温的作用， 也可以不起降温的作用， 即充入的 膨胀剂的温度可以与气流的温度相同， 也可以不相同； 充入膨胀剂的主要作用 是增加工质的摩尔数， 进而在相同燃油量下得到较低的燃烧温升， 减少或避免 氮氧化物的生成， 提高系统的效率和环保性。 可以调节充入膨胀剂的量和燃料 的量实现对爆排发动机温度、 压力和燃烧速度的控制。 本发明中爆排发动机可 以设为绝热式爆排发动机， 以提高系统的效率， 也可以在爆排发动机上设蓄热 区， 所述蓄热区在工质温度高时吸热， 在工质膨胀降温后向工质提供热量， 而 整个爆排发动机对外绝热。本发明中向混合式 降温器中充入的膨胀剂的方案可 以使膨胀剂与压縮气体有足够的时间进行混合 ， 并且易于防腐、 防冻等， 从本 质上优于向气缸内喷入液体膨胀剂或气态膨胀 剂的方案。

本发明中所谓的绝热式机构是指具有绝热功能 的机构。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中 ， 可以用膨胀剂在压縮进程 中对来自于低压气源（包括低压含氧气源和低 压无氧气源）的气体进行顺流冷 却 （所谓顺流冷却是相对于对流冷却而言）， 在顺流冷却过程中吸收压縮进程 中的被压縮气体的热量后升温或升温汽化的膨 胀剂进入所述混合式降温器与 被压縮的气体混合后一同进入燃烧室。所谓压 縮进程是指压縮机由低压向高压 对气体进行压縮的过程， 此过程包括压縮机本身、 多级压縮过程中的级间等可 以设置以冷却被压縮气体为目的的热交换器的 并以被压縮气体压力高低为先 后顺序的部位。

由科拉伯龙方程 /^ = r可知： 从对作功能力贡献的角度来说， 工质的摩 尔数 和工质的开尔文温度 Γ是等价的。 但是因为开尔文温度 Γ是以 273. 15为 基数的， 如果要获得成倍的功， 成倍增加开尔文温度 Γ是比较困难的。 而成倍 增加摩尔数《， 就相对比较容易， 而且可以获得更大的作功能力， 现说明如下: 假设燃料燃烧前原工质的温度为 Γ。， 工质摩尔数为 w。， 燃料燃烧释放的热 量为 β， 则燃料燃烧后的工质的温度为 η = Γ。 ₊ ρ/θ¾ (其中， 和《。分别为燃料 燃烧后工质的摩尔比热容和摩尔数， 此处假设燃烧化学反应没有引起工质摩尔 数的变化）， 故燃料燃烧后工质的作功能力为 ^ = ^ = ?(Γ。 ₊ ρ/θ _; 如果 将摩尔数为; c的膨胀剂在燃烧前、 燃烧中或燃烧后导入燃烧室， 则燃料燃烧后 的工质的温度约 τΤ = τ ₊ (ρ- ^)/(ο¾ ₊ ςχ) (其中， c,是气体膨胀剂的摩尔比热 容， ₉ 是膨胀剂由进入燃烧室之前的状态始至达 到温度为 r。的气体状态过程中 每摩尔所需要的热量）， 为此导入膨胀剂并在燃料燃烧后所形成的工质 的作功 能力为 P'V = ("。 + x、RT( = ("。 + x)R{T ₀ + (Q - xq) /(C"。 + C,x))。所以，导入膨胀剂前后， 工 质 的 作 功 能 力 的 差 值 为

P'V - PV = ("。 + x)R(T ₀ + (Q - xq)l(Cn ₀ + C _]X )) - n ₀ R{T ₀ + Q/Cn _Q )， 为简化计算， 设"。 = 1 , c = , 则经整理后， 显然， 只要我们选择合适的 膨胀剂， 使 (r。- g/c)为正值， 就可以获得更大的作功能力。 不仅如此， 由于在 这个过程中， 可以使工质的温度和压力更加匹配， 减少过剩温度的产生， 从而 提高热动力系统的效率。

传统以柴油为燃料的发动机， 几乎都是压燃方式， 这就要求在极短的时间 内对燃烧室进行燃料高压喷射， 这不仅使燃料喷射系统造价昂贵， 而且由于时 间过短， 燃料和氧化剂 （如空气）很难进行充分混合， 为此会恶化发动机的排 放， 为了避免这些问题， 在本发明所公开的方案中， 可以将柴油在进入燃烧室 之前就和温度低于柴油燃点的、 将要进入燃烧室的高压低温气体混合， 进入燃 烧室内的油气混合物已经充分混合， 由于燃烧室的油气混合物温度低于柴油的 燃点， 故在这种以柴油为燃料的方案中， 需要在燃烧室内设置火花塞， 以点燃 油气混合物， 使柴油发动机的效率和排放更好。 本发明所公开的低熵混燃充气 爆排发动机在以柴油为燃料时， 也可以将即将燃烧的燃烧室温度设为高于柴油 的燃点， 柴油直接喷入燃烧室， 柴油在燃烧室内发生燃烧， 但是由于对燃烧室 是高压充气， 故存在强烈的流动， 可使燃料与气体高效充分混合， 降低排放污 染。

传统以汽油为燃料的发动机， 几乎都是点燃方式， 压比不能高， 因高压比 容易引起爆燃， 而本发明所公开的技术方案由于压比高而温度 可控， 当温度达 到汽油的燃点时， 就可使汽油机像传统柴油机一样可以省去点火 系统， 在燃烧 室内直喷汽油压燃作功， 然而由于燃烧室内的氧的浓度可以通过调整膨 胀剂的 量加以调整所以可以在高压且温度高于汽油燃 点时直喷汽油而不爆振，使汽油 发动机的动力和排放都更好。 因而在本发明以汽油为燃料的技术方案中， 可以 在燃烧室内只设喷油嘴， 不设火花塞。

本发明所述稳定工况是指所述压气机和所述爆 排发动机均处于工作状态 而且所述压气机气体入口的质量流量与所述爆 排发动机的所述燃烧室充气口 的进气质量流量相等的工作状况， 在这种工作状况下不计算所述低压气体源中 的气体在所述压气机和所述爆排发动机之间的 部分组分的相变引起质量流量 的差异，也不计算由于在所述压气机和所述爆 排发动机之间加入燃料所引起的 质量流量的变化。本发明所公开的低嫡混燃充 气爆排发动机由于压气机和爆排 发动机是可以分别独立工作的， 所以在某些情况下所述压气机可以单独工作 (如启动时或需要向所述气体储罐内充入压縮� �体时）， 在某些情况下所述爆 排发动机也可以单独工作（如在设有气体储罐 的结构中， 在需要瞬间输出大功 率时）， 所谓的稳定工况不包括这些状况， 这些状况也不影响稳定工况参数的 设定。

众所周知， 压气机是没有压縮比的概念的， 压气机所能产生气体压力的大 小也与压气机的上止点容积和下止点容积无直 接关系，在设计和制造压气机的 过程中， 要尽量减少上止点容积， 上止点容积和下止点容积之比称为余隙率， 它并不影响输出气体压力的大小， 但是影响压气机的效率。压气机所能产生压 力的大小是由压气机的吸气量和压气机下游输 出气体的高压气体体积流量之 比所决定的。本发明所公开的低熵混燃充气爆 排发动机中， 爆排发动机燃烧室 充气完了时的压力是由压气机进气量和充入爆 排发动机高压气体体积流量（所 谓高压气体体积流量是指向爆排发动机充入高 压气体的高压状态下的体积流 量） 的比值所决定的 （在以间歇方式向燃烧室导入气体工质的结构 中， 所谓爆 排发动机高压气体体积流量是由每次充气所能 充入的高压气体的高压状态下 的体积和单位时间内充气的次数所决定的）。 为此， 为了保证充入所述爆排发 动机燃烧室的气体压力大于传统内燃发动机压 縮冲程完了时的气体压力， 需要 对所述压气机的进气量、所述爆排发动机单次 充入高压气体高压下的体积和爆 排发动机的转速进行控制， 或对所述压气机的进气量和所述燃烧室充气口 的流 量进行控制。

本发明所谓的 "在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定工� �下所述压气 机的气体入口的进气体积流量与所述爆排发动 机的所述燃烧室充气口的进气 体积流量的比值"是衡量本发明所公开的低熵� �燃充气爆排发动机工作状态的 重要参数， 相当于传统发动机中的压縮比。 在本发明中， 将此比值设定为大于 传统发动机的压縮比的目的是为了使在所述爆 排发动机燃烧室内形成高于传 统发动机的工质压力的气体工质。为了满足所 述爆排发动机燃烧室内将要燃烧 时的气体压力大于传统内燃发动机压縮冲程完 了时的气体压力， 所述压气机的 压縮气体出口的压力必须达到更高的水平以克 服向爆排发动机燃烧室充气时 的气体加速损失、 流动损失和管道阻力， 也就是说， 在本发明所公开的低熵混 燃充气爆排发动机中压气机的进气量和压缩能 力要适当加大以满足需要。

本发明所谓充入所述爆排发动机燃烧室的气体 压力大于传统发动机压縮 冲程完了时的气体压力是指如果本发明所公开 的低熵混燃充气爆排发动机的 燃料设为柴油则充入所述爆排发动机燃烧室的 气体压力大于传统柴油机压缩 冲程完了吋的燃烧室内的压力； 如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机 的燃料设为汽油则充入所述爆排发动机燃烧室 的气体压力大于传统汽油机压 縮冲程完了时的燃烧室内的压力； 如果本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动 机中的压气机或爆排发动机或两者同时设为轮 机则充入所述爆排发动机燃烧 室的气体压力大于传统轮机压縮冲程完了时的 燃烧室内的压力； 如果本发明所 公开的低熵混燃充气爆排发动机设为转子发动 机则充入所述爆排发动机燃烧 室的气体压力大于传统转子发动机压縮冲程完 了时的燃烧室内的压力；依此类 推。 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 充入所述爆排发动机燃烧室 的气体压力低于传统发动机压縮冲程完了时的 气体压力时也能工作， 但工作效 率会受到相应的影响。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 在所述爆排发动机设为活塞 式爆排发动机的结构中， 充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于 3MPa、 3.5MPa> 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 誦 Pa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa、 15MPa、 15.5MPa、 16MPa、 16. 5MPa、 17MPa、 17.5MPa、 18MPa、 18.5MPa、 19MPa、 19.5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa。 为了达到这一压力， 调整所述压气机 的气体入口的进气体积流量与所述爆排发动机 的所述燃烧室充气口的进气体 积流量的比值， 以实现在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳 定工况下充入所 述爆排发动机的燃烧室的气体压力达到设定值 ； 调整的方式包括调整压气机的 排量和转速以及所述爆排发动机的排量和转速 （所述爆排发动机的排量是指每 旋转一周所充入气体在充入压力下的体积流量 ）。 在所述压气机设为活塞式压 气机的结构中， 所述压气机的压縮气体出口处的气体压力大于 等于 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa 6MPa、 6.5MPa、 7MPa> 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa 12MPa 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa 14.5MPa、 15MPa、 15.5MPa、 16MPa、 16. 5MPa、 17MPa、 17.5MPa、 18MPa、 18.5MPa、 19MPa、 19.5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 在所述爆排发动机设为叶轮 式爆排发动机的结构中， 充入所述爆排发动机燃烧室的气体压力大于 2MPa、 2.5MPa、 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8· 5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa> 11MPa、 11.5MPa、 12MPa 12.5 Pa 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa、 15MPa、 15.5 Pa 16MPa、 16. 5MPa、 17MPa、 17.5MPa、 18MPa、 18.5MPa、 19MPa、 19.5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa。 为了达到这一压力， 调整所述压气机的气体入口的进气体积流量与 所述爆排发动机的所述燃烧室 充气口的进气体积流量的比值， 以实现在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳 定工况下充入所述爆排发动机的燃烧室的气体 压力达到设定值； 调整的方式包 括调整压气机的排量和转速以及所述爆排发动 机的排量和转速（所述爆排发动 机的排量是指每旋转一周所充入气体在充入压 力下的体积流量）。 在所述压气 机设为叶轮式压气机的结构中，所述压气机的 压縮气体出口处的气^压力大于 2.5 Pa, 3 Pa> 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa> 8MPa、 8.5MPa, 9 Pa> 9.5MPa 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa. 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa 15MPa、 15.5 Pa. 16MPa、 16. 5MPa、 17MPa、 17.5MPa 18MPa、 18.5MPa、 19MPa、 19.5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa。 本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 在设有所述叶轮式压气机的 结构中，所述叶轮式压气机的气体入口的进气 体积流量与所述燃烧室充气口的 进气体积流量的比值大于 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 52、 54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68或 70以实现充 入所述燃烧室的气体压力大幅度高于传统发动 机压縮冲程完了时的气体压力 的工作模式； 在设有所述活塞式压气机的结构中， 所述活塞式压气机的气体入 口的进气体积流量与所述燃烧室充气口的进气 体积流量的比值大于 22、24、26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48、 50、 52、 54、 56、 58、 60、 62、 64、 66、 68或 70以实现充入所述燃烧室的气体压力大幅度高� ��传统发动 机压縮冲程完了吋的气体压力的工作模式。

本发明所谓的爆排发动机是指由燃烧室和膨胀 作功机构（即作功机构）构 成的， 只进行燃烧爆炸作功过程 （含燃烧爆炸作功冲程） 和排气过程， 不包含 吸气过程和压縮过程的热动力系统 （即将热转换成功的系统）， 这种热动力系 统中原工质是以充入的方式而不是吸入的方式 进入燃烧室的； 燃烧室与膨胀作 功机构（即作功机构） 可以直接连通， 也可以将燃烧室设置在膨胀作功机构内 (如将燃烧室设置在气缸活塞机构的气缸内的� �构）， 还可以将燃烧室经控制 阀与膨胀作功机构连通； 在将燃烧室经控制阀与膨胀作功机构连通的结 构中， 为了充分高效燃烧， 可以使燃烧室处于连续燃烧状态， 也可以使燃烧室处于间 歇燃烧状态； 一个燃烧室可以对应一个膨胀作功机构， 一个燃烧室也可以对应 两个或两个以上的膨胀作功机构； 作功机构可以是活塞式膨胀作功机构（含转 子式膨胀作功机构）， 还可以是透平式膨胀作功机构（即叶轮式作功 机构)， 所 谓的膨胀作功机构是指利用燃烧室的工质膨胀 对外输出动力的机构； 为使这种 发动机正常工作需要在进气中加入燃料或在燃 烧室中喷射燃料， 根据燃料不 同， 可以采用点燃或压燃形式。

本发明中， 所述短压程充气发动机经所述通断器对所述压 气机输出动力， 或所述短压程充气发动机对所述压气机输出动 力。

本发明所谓的低压含氧气源是指可以提供压力 较低含有氧气的或者含有 其他氧化剂的气体源， 例如大气、 低压氧气、 低压含氧气体等； 所谓低压无氧 气源是指可以提供不含氧气或不含其他氧化剂 的气体源， 如低压二氧化碳储 罐、 热动力系统的尾气和不凝气体源等； 所谓高温高压气体是指被压气机增温 增压的气体；所谓压气机是指一切能够对气体 进行压縮的机构，如气缸活塞式、 叶轮式、 螺杆式、 齿轮式、 转子式压气机等； 所谓的非活塞式压气机是指除活 塞式压气机之外的压气机， 包括叶轮式压气机、 螺杆式压气机等； 所谓非活塞 式爆排发动机是指除活塞式爆排发动机之外的 爆排发动机， 包括叶轮式爆排发 动机、 螺杆式爆排发动机等； 所谓降温器是指对气体进行降温的装置； 所谓混 合式降温器是指向系统内工质混入某种物质使 系统内工质降温的装置； 所谓排 热器是指能够将热量排出系统的装置， 例如散热器、 热交换器等； 所谓在所述 压气机和所述爆排发动机之间的气体流上设气 体储罐是指在连接所述压气机 和所述爆排发动机的通道上设气体储罐， 所谓的气体储罐是用来储藏部分来自 压气机的被压縮的气体的装置。

本发明中，所述膨胀剂是指不参与燃烧化学反 应起升温或降温以及调整作 功工质摩尔数的作用并参与膨胀作功的工质， 如水、 二氧化碳、 氦气、 液氮、 液体二氧化碳等。

本发明中，所述膨胀剂是指不参与燃烧化学反 应起升温或降温以及调整作 功工质摩尔数的作用并参与膨胀作功的水以外 的工质， 如二氧化碳、 氦气、 液 氮、 液体二氧化碳等。

本发明中， 所谓的低品质热源是指本发明所公开的低熵混 燃充气爆排发动 机产生的余热， 如爆排发动机的燃烧室壁所产生的余热、 爆排发动机的排气中 的余热和压气机所产生的余热等以及环境所能 提供的热量； 所谓的低品质热源 热交换器是指以吸收所述低品质热源中的热量 将膨胀剂加热升温的热交换器， 也就是设在所述爆排发动机燃烧室壁上的燃烧 室热交换器（如膨胀剂吸热高压 通道等）、 设在所述爆排发动机的排气道上的排气热交换 器 （如膨胀剂吸热排 气热交换器等）和设在压气机上的压气机热交 换器（如膨胀剂吸热压气机热交 换器等）等； 所谓高压氧源是指可以直接为所述燃烧室提供 氧化剂的系统， 如 高压气态氧、 液氧经加压气化产生的高压气态氧、 高压过氧化氢等； 所谓热摩 可调燃料是指燃料和膨胀剂的混合物， 通过调节燃料在混合物中所占的比例来 调整所述热摩可调燃料的热值和摩尔数， 它可以是醇类的水溶液（如乙醇水溶 液、 甲醇水溶液等）， 也可以是醇类、 碳氢化合物和水的混合溶液 （如乙醇、 水和柴油的混合溶液， 乙醇、 水和汽油的混合溶液等）， 它还可以是几种不同 的醇类、 碳氢化合物和膨胀剂的混合物， 如乙醇、 甲醇、 柴油、 汽油和水或和 液态二氧化碳的混合物； 不仅如此， 热摩可调燃料中的燃料可以由多种燃料构 成， 膨胀剂也可以由多种膨胀剂构成。 所述热摩可调燃料的作用是为了减少系 统储罐的数量， 并可使以水为膨胀剂的系统防冻、 防腐， 而且使结构简单， 减 少系统的体积和造价； 所谓 "车辆的动力轴"既是动力输入轴， 也是动力输出 轴； 所谓原工质是指没有通过内燃燃烧加热的工质 ， 即进入燃烧室的氧化剂、 还原剂和膨胀剂，以及其各种相变物，所谓相 变物是指处于不同状态的原工质， 即气态、 液态或固态； 所谓气体液化物是指被液化的气体， 如液氮、 液氦、 液 体二氧化碳或液化空气等。

本发明所谓的 "排热器设在气体的流通通道上"是指在气体流� ��的通道上 全部或部分设置排热器， 所述排热器可以设在管道上， 可以设在压气机上， 还 可以设在多级压縮过程中的一切可以对被压縮 气体进行冷却的部位。

本发明中所谓的不凝气是指在所述二氧化碳液 化器中不冷凝的气体和在 所述二氧化碳液化器中没有被冷凝的气体二氧 化碳， 所谓不凝气包括氦气等在 燃烧过程中不与氧发生反应的不发生冷凝的气 体； 所谓二氧化碳液化器是指可 以将二氧化碳液化的装置， 在所述二氧化碳液化器上或在所述二氧化碳液 化器 和所述爆排发动机之间可以设冷凝水出口； 所谓膨胀剂液化器是指一切能够将 所述膨胀剂液化的装置。所述二氧化碳液化器 和所述膨胀剂液化器的冷源可以 是低温膨胀剂， 如液氮; 也可以是低温液氧等。

本发明中的高压氧源可以是过氧化氢储罐 （即双氧水储罐）， 也可以是一 切高压含氧气体源， 如高压空气源等。

本发明中所谓的导入口是指可以导入工质的通 道， 包括喷射装置的喷嘴等 一切可以将流体导入的通道。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中 ， 可根据公知技术和原理在 适当的地方设置控制阀、 泵、 传感器、 控制单元、 燃料喷射器、 火花塞、 进排 气控制阀 （门） 等； 所谓连通是指直接连通、 经过若干过程 （包括与其他物质 混合等） 的间接连通或经泵、 控制阀等受控连通。

在本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中 ， 根据公知技术， 在所述爆 排发动机设为叶轮式爆排发动机的结构中， 所述燃烧室设为连续燃烧室。

本发明所谓的通断器是指具有接通和断开动力 传递功能的装置，所述通断 器可以是通过滑动齿轮进行齿轮啮合的机械连 接或分离装置， 也可以是弹簧 式、 液压式或电磁式等离合器。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中对 发动机转速和输出功率的 控制可以通过控制燃油量进行控制，也可以通 过控制进入爆排发动机的燃气混 合物的量来控制。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 当所述低压气源（包括低压含 氧气源和低压无氧气源） 中的气体不含有氮气时， 即便是在不设有混合式降温 器或排热器的机构中， 也可以大幅度提高压气机的压縮力度， 使充入燃烧室的 气体的压力和温度同时大幅度提高， 为了避免爆震， 可以采用柴油或其他不易 产生爆震的燃料， 也可以通过导入膨胀剂的方式控制爆震。 在这种结构中， 可 以在系统设置高压氧源， 此高压氧源与所述燃烧室连通或与所述充气口 连通。

根据本发明所公开的技术方案可以制造出排气 温度接近于环境温度、低于 环境温度或大幅度低于环境温度的爆排发动机 。在所述爆排发动机设为活塞式 爆排发动机的结构中， 为了进一步提高效率， 可将所述爆排发动机的燃烧室和 /或作功机构设置为绝热或自绝热。 如果排气温度低到一定程度， 就可以实现 活塞式爆排发动机的自绝热。所谓自绝热是指 燃烧后的高温工质的热量在燃烧 爆炸作功开始时会传给气缸壁、 活塞顶及气缸盖， 而在作功的过程中， 由于工 质的温度会迅速降低， 会将作功开始时已传给气缸壁、 活塞顶及气缸盖的热量 重新吸收回工质内， 减少热量的损失， 实现相当于 "绝热"的功能， 在自绝热 的系统中， 与工质接触的所有承压壁 （气缸壁、 活塞顶及气缸盖） 的外部可以 进行绝热对外并不发生热量传递，也可以根据 承压壁的温度要求对外发生少量 热量传递以降低承压壁的温度； 在自绝热系统中， 在所述与工质接触的承压壁 内或外侧可以设液体通道或液体腔，在此液体 通道或液体腔内充入液体以保证 所述与工质接触的承压壁的受热均匀性并利用 液体的蓄热性优化缸内气体温 度的变化， 在液体通道或液体腔的外侧可以设绝热层， 以减少对环境的传热。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 可使用碳氢化合物或碳氢氧化 合物作燃料， 例如酒精， 使用酒精水溶液来代替原来的燃料和膨胀剂， 不但可 以防冻， 还可以只用一个酒精水溶液储罐来代替原来的 燃料储罐和膨胀剂储 罐， 并且通过调整酒精水溶液的浓度来满足燃料和 膨胀剂所需要的比例。 本发 明所公开的低熵混燃充气爆排发动机中， 可以用过氧化氢水溶液代替氧化剂和 膨胀剂， 通过调整过氧化氢水溶液的浓度实现调整氧化 剂和膨胀剂的比例， 而 且可以用一个过氧化氢水溶液储罐代替氧化剂 储罐（即高压氧源）和膨胀剂储 罐 （即膨胀剂源）。

本发明所公开的低熵混燃充气爆排发动机， 能够实现燃料的无差别化， 由 于充入所述爆排发动机燃烧室的气体处于高压 低温的状态，如果使充入所述爆 排发动机内的气体的温度低于燃料的燃点， 无论任何燃料喷入燃烧室或在燃烧 室外与在燃烧室内的高压低温气体混合后， 都可采用点燃的形式， 打破了传统 发动机对燃料的选择性， 降低了燃料的生产成本， 可以实现柴油点燃式燃烧方 式， 而且即便是高压， 由于温度低， 也不至于引起汽油的爆震； 不仅如此， 即 便在高温的情况下，可以通过膨胀剂调整燃烧 速度， 防止爆震。通过这种形式， 可以实现消除汽油、 柴油、 煤油的分类生产过程， 而只生产流动性能够满足要 求的可燃碳氢化合物。

本发明的有益效果如下：

本发明所公开的低嫡混燃充气爆排发动机实现 了高效、低排放的目的， 具 有负荷响应好的特点， 大大提高了发动机的环保性和节能性。

附图说明

图 1为本发明实施例 1的结构示意图；

图 2、 3和图 4为本发明实施例 2的结构示意图；

图 5为本发明实施例 3的结构示意图；

图 6为本发明实施例 4的结构示意图；

图 7为本发明实施例 5的结构示意图； 图 8为本发明实施例 6的结构示意图；

图 9为本发明实施例 7的结构示意图；

图 10为本发明实施例 8的结构示意图；

图 1 1和图 1 2为本发明实施例 9的结构示意图；

图 13为本发明实施例 1 0的结构示意图；

图 14为本发明实施例 1 1的结构示意图；

图 1 5为本发明实施例 12的结构示意图；

图 1 6为本发明实施例 1 3的结构示意图；

图 1 7为本发明实施例 14的结构示意图;

图 18为本发明实施例 1 5的结构示意图；

图 1 9为本发明实施例 1 6的结构示意图；

图 20为本发明实施例 1 7的结构示意图；

图 21为本发明实施例 18的结构示意图；

图 22为本发明实施例 1 9的结构示意图；

图 23为本发明实施例 20的结构示意图；

图 24为本发明实施例 21的结构示意图；

图 25为本发明实施例 22的结构示意图；

图 26为本发明所公开的循环与传统内燃机的循环� ��压力和温度坐标系下 的比较说明图；

图 27为本发明所公开的循环和传统内燃机的示功� ��比示意图；

图 28为传统外燃循环受热流体说明图；

图 29为传统内燃循环受热流体说明图；

图 30为本发明短压程充气发动机方案的压力 P和温度 T关系的示意图； 图 31为本发明实施例 23的结构示意图；

图 32为本发明实施例 24的结构示意图；

图 33为气体工质的温度 T和压力 P的关系图，

图中：

1低压含氧气源、 2压气机、 3爆排发动机、 4混合式降温器、 9车辆、 31 短压程充气发动机、 300燃烧室、 23气体储罐、 32通断器、 30连续燃烧室、 35活塞式作功机构、 38控制阀、 68控制机构、 66热摩可调燃料储罐、 67热摩 可调燃料导入口、 301燃烧室充气口、 302排气道、 201叶轮式压气机、 202活 塞式压气机、 1 1 6高压氧源、 101低压无氧气源、 1 10高压氧化剂导入口、 1 15 氧控制阀、 333膨胀剂源、 401散热器、 402降温热交换器、 405燃料导入口、 408燃料控制机构、 123不凝气回流管、 335二氧化碳液化器、 1 1 1低压纯氧源、 1 1 9不凝气储罐、 3302膨胀剂吸热排气热交换器、 3303火花塞、 3304喷油嘴、 4031 膨胀剂入口、 8000动力轴、 4444排热器、 222333第一离合器、 222444 第二离合器、 3331膨胀剂控制机构、 333444第三离合器、 3333膨胀剂液化器。 具体实施方式

实施例 1

如图 1所示的低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机 2和爆排发动机 3， 所述压气机 2的气体入口设为低压含氧气体入口， 所述低压含氧气体入口与低 压含氧气源 1连通， 所述压气机 2的压缩气体出口与所述爆排发动机 3的燃烧 室 300的燃烧室充气口 301连通， 在所述燃烧室 300上设排气道 302， 所述压 气机 2和所述爆排发动机 3之间无正时关系，所述爆排发动机 3对所述压气机 2输出动力， 所述压气机 2的压縮气体出口处的承压能力为 10MPa, 其中， 所 述爆排发动机 3可设为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动� �。

具体实施时， 为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环 保工作， 调整 即将开始作功的气体工质的压力到 1 5MPa以上， 调整即将开始作功的气体工质 的温度到 2700K以下， 例如调整即将开始作功的气体工质的压力为 1 5MPa， 并 且温度为 1 200K, 使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合 类绝热关系； 和 /或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定� �况下， 调整所述压气机 2的 气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口 301的进气体积流量的比值以实 现所述压气机的气体出口处的压縮气体的压力 达到其承压能力限值 10MPa。

除该实施例外， 还可以将所述压气机 2的压縮气体出口处的承压能力设为 2. 5MPa, 3MPa、 3. 5MPa 4 Pa, 4. 5MPa 5MPa、 5. 5MPa、 6MPa、 6. 5MPa、 7MPa、 7. 5MPa、 8MPa、 8. 5MPa、 9MPa、 9. 5MPa、 10. 5MPa、 1 1 Pa, 1 1 . 5MPa、 1 2MPa、 1 2. 5MPa、 13MPa、 1 3. 5MPa、 14MPa、 14. 5MPa、 1 5MPa、 1 5. 5MPa、 1 6MPa、 1 6. 5MPa、 1 7MPa、 1 7. 5MPa、 18MPa、 1 8. 5MPa、 1 9MPa、 1 9. 5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa, 通过调整所述压气机 2的气 体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口 301 的进气体积流量的比值大于 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50 以实现压縮气体出口处的气体压力分别达到上 述承压能力限值。

实施例 2

如图 2、 图 3和图 4所示的低熵混燃充气爆排发动机， 包括压气机 2、 爆 排发动机 3和高压氧源 1 1 6，所述压气机 2的气体入口设为低压无氧气体入口， 所述低压无氧气体入口与低压无氧气源 101连通， 所述压气机 2的压縮气体出 口与所述爆排发动机 3的燃烧室 300的燃烧室充气口 301连通， 在所述燃烧室 300上设排气道 302， 所述压气机 2和所述爆排发动机 3之间无正时关系， 所 述爆排发动机 3对所述压气机 2输出动力， 在所述压气机 2的压縮气体出口处 和 /或在所述燃烧室 300上和 /或在所述压气机 2的压縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上设高压氧化剂导入口 1 10， 所述高压氧源 1 16经氧控制 阀 1 15与所述高压氧化剂导入口 1 10连通， 所述压气机 2的压縮气体出口处的 承压能力为 1 5MPa， 其中， 所述爆排发动机 3可设为活塞式爆排发动机或叶轮 式爆排发动机。 其中， 图 2中的所述高压氧化剂导入口 1 10设在所述压气机 2 的压縮气体出口处， 图 3中的所述高压氧化剂导入口 1 10设在所述燃烧室 300 上， 图 4中的所述高压氧化剂导入口 1 10设在所述压气机 2的压縮气体出口和 所述燃烧室 300之间的连通通道上。

具体实施时， 为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环 保工作， 调整 即将开始作功的气体工质的压力到 1 5MPa以上， 调整即将开始作功的气体工质 的温度到 2700K以下， 例如调整即将开始作功的气体工质的压力为 20MPa， 并 且温度为 1 500K, 使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合 类绝热关系， 和 /或调整所述压气机 2 的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气 口 301 的进气体积流量的比值以实现所述压气机的气 体出口处的压縮气体的压力达 到其承压能力限值。 除该实施例外， 还可以将所述压气机 2的压縮气体出口处的承压能力设为 2. 5MPa、 3MPa、 3. 5MPa、 4MPa、 4. 5MPa、 5MPa、 5. 5MPa、 6MPa、 6· 5MPa、 7MPa、 7. 5MPa、 8MPa、 8. 5MPa、 9MPa、 9. 5MPa、 1 0MPa、 10. 5MPa、 1 1 MPa、 1 1 . 5MPa、 1 2MPa、 1 2. 5MPa、 13MPa、 13. 5MPa、 14MPa、 14. 5MPa、 1 5. 5MPa、 1 6MPa、 1 6. 5MPa、 1 7MPa、 1 7. 5MPa、 18MPa、 1 8. 5MPa 1 9MPa、 1 9. 5MPa 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60 Pa, 通过调整所述压气机 2的气 体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口 301 的进气体积流量的比值大于 1 8、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50 以实现压縮气体出口处的气体压力分别达到上 述承压能力限值。

实施例 3

如图 5所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1的区别在于： 所述 低熵混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源 333， 在所述燃烧室 300上设膨胀剂 入口 4031， 所述膨胀剂源 333经膨胀剂控制机构 3331与所述膨胀剂入口 4031 连通。 加入膨胀剂的目的是可以控制 （比如降低）进入所述燃烧室内的燃料燃 烧之前工质的温度， 同时也增加了燃料燃烧完毕后作功工质的摩尔 数和工质压 力， 提高了系统的热效率。

具体实施时， 所述膨胀剂入口 4031还可以设在所述压气机 2上和 /或所述 压气机 2的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室 300上和 /或在所述压气机 2的 压縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上； 所述爆排发动机 3可以设 为活塞式爆排发动机或叶轮式爆排发动机； 为了让所述低熵混燃充气爆排发动 机更高效环保工作， 调整即将开始作功的气体工质的压力到 15MPa以上， 调整 即将开始作功的气体工质的温度到 2700K以下，例如调整即将开始作功的气体 工质的压力为 25MPa， 并且温度为 1 700K, 使即将开始做功的气体工质的温度 和压力符合类绝热关系， 和 /或控制所述膨胀剂控制机构 3331调整膨胀剂导入 的量和 /或调整导入所述燃烧室 300的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的气体温 度不超过所述压气机 2的气体出口处的压縮气体的温度。

实施例 4

如图 6所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 2的区别在于： 所述 低墒混燃充气爆排发动机还包括膨胀剂源 333， 在所述燃烧室 300上设膨胀剂 入口 4031， 所述膨胀剂源 333经膨胀剂控制机构 3331与所述膨胀剂入口 4031 连通。 '

具体实施时， 所述膨胀剂入口 4031 还可以设在所述压气机 2的压缩气体 出口处和 /或在所述燃烧室 300上和 /或在所述压气机 2的压縮气体出口和所述 燃烧室 300之间的连通通道上； 为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环 保工作， 调整即将开始作功的气体工质的压力到 15MPa以上， 调整即将开始作 功的气体工质的温度到 2700K以下，例如调整即将开始作功的气体工质� ��压力 为 25MPa， 并且温度为 1 700K, 使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合 类绝热关系， 和 /或调整所述压气机 2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧 室充气口 301的进气体积流量的比值以实现所述压气机 2的气体出口处的压縮 气体的温度达到材料温度限值， 通过控制所述膨胀剂控制机构 3331 调整膨胀 剂导入的量和 /或调整导入所述燃烧室 300的燃料的量实现燃烧后燃烧室内的 温度不超过所述压气机 2的气体出口处的压縮气体的温度达到的限值� �

实施例 5

如图 7所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1的区别在于： 所述 低熵混燃充气爆排发动机还包括排热器 4444， 所述排热器 4444设在所述压气 机 2上。设置所述排热器 4444的目的是为了减少气体压縮过程中所消耗� �功， 同吋也能增加气体的密度， 增加进入燃烧室内的含氧量， 提高发动机的功率。

具体实施时， 所述排热器 4444还可以设在所述压气机 2的气体入口处， 和 /或所述排热器 4444设在所述压气机 2上，和 /或所述排热器 4444设在所述 压气机 2的压縮气体出口处， 和 /或所述排热器 4444设在所述压气机 2的压縮 气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上。

实施例 6

如图 8所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1的区别在于： 所述 低熵混燃充气爆排发动机还包括散热器 401 (即排热器）， 所述压气机 2设为活 塞式压气机 202， 且所述活塞式压气机 202 的压縮气体出口处的承压能力为 30MPa , 大于传统活塞式发动机压縮冲程完了时被压缩 气体的压力（6-1 5MPa)， 所述活塞式压气机 202的压缩气体出口经所述散热器 401与所述燃烧室充气口 301连通， 所述爆排发动机 3的燃料设为汽油， 在所述爆排发动机 3的燃烧室 内设所述喷油嘴和火花塞。

除该实施例外，还可以将所述活塞式压气机 202的压縮气体出口处的承压 能力设为 2· 5MPa、 3MPa、 3. 5MPa、 4MPa、 4. 5MPa、 5MPa、 5. 5MPa、 6MPa、 6. 5MPa、 7MPa、 7. 5MPa、 8MPa 8. 5MPa、 9MPa、 9. 5MPa、 1 0MPa、 10. 5MPa、 1 1 MPa、 1 1 . 5MPa、 12MPa、 1 2. 5MPa、 13MPa、 1 3. 5MPa 1 4MPa、 14. 5MPa、 15MPa、 1 5. 5 Pa 1 6MPa、 1 6. 5MPa、 1 7MPa、 1 7. 5MPa、 1 8MPa、 1 8. 5MPa、 1 9MPa、 1 9. 5MPa、 20MPa、 25MPa 35MPa、 40MPa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa, 通过调整所述活塞式压气机 202的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充 气口 301 的进气体积流量的比 值大于 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50以 实现压縮气体出口处的气体压力分别达到上述 承压能力限值。

本实施例的散热器与实施例 5中的排热器的目的和功能是一样的。

实施例 7

如图 9所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 所述 散热器 401设为降温热交换器 402。

实施例 8

如图 10所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 所 述散热器 401 用混合式降温器 4替代， 所述混合式降温器 4上设膨胀剂入口 4031 ,膨胀剂源 333经膨胀剂控制机构 3331与所述膨胀剂入口 4031连通并经 所述混合式降温器 4与所述燃烧室充气口 30.1连通， 即将开始作功的气体工质 的温度和压力符合类绝热关系。 由于经压气机压縮后的压縮空气压力大、 温度 高， 再加入温度较低的膨胀剂后， 所述压縮气体的温度会降低， 压力会增大， 减少了过剩温度， 但系统并没有对外排热， 提高了系统的热效率， 所以本实施 例的混合式降温器与实施例 5中的排热器有本质的区别。

实施例 9

如图 1 1和图 1 2所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 8的区别在 于： 所述膨胀剂源 333经低品质热源热交换器与所述膨胀剂入口 4031 连通并 经所述混合式降温器 4再与所述燃烧室充气口 301连通。

其中， 图 1 1 中在所述爆排发动机 3的燃烧室壁上设膨胀剂吸热高压通道 331，所述低品质热源热交换器设为所述膨胀剂 吸热高压通道 331，膨胀剂在所 述膨胀剂吸热高压通道 331内吸热后在所述混合式降温器 4中与高温高压气体 混合使高温高压气体降温。 所述爆排发动机 3的燃料设为柴油， 将即将发生燃 烧时的燃烧室内的气体温度设定为低于柴油的 燃点，在所述爆排发动机 3的燃 烧室内设火花塞 3303。

具体实施时，也可不设火花塞，设定燃烧室内 气体的温度高于柴油的燃点， 采用传统柴油发动机的压燃方式。

图 1 2中在所述爆排发动机 3的所述排气道 302上设膨胀剂吸热排气热交 换器 3302,所述低品质热源热交换器设为所述膨胀剂� ��热排气热交换器 3302， 膨胀剂在所述膨胀剂吸热排气热交换器 3302 内吸热后在所述混合式降温器 4 中与高温高压气体混合使高温高压气体降温。 所述爆排发动机 3的燃料设为汽 油， 将即将发生燃烧时的燃烧室内气体的温度设定 为高于汽油的燃点， 在所述 爆排发动机 3的燃烧室内设喷油嘴 3304， 使所述喷油嘴 3304在燃烧室内直接 喷射汽油燃烧膨胀作功， 和传统柴油发动机一样实现压燃方式， 省去传统汽油 发动机的点火系统。

实施例 10

如图 13所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 在 所述压气机 2的压縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上设燃料导入 口 405， 所述燃料导入口 405经燃料控制机构 408与燃料源连通。

具体实施时， 还可以在所述压气机 2的压缩气体出口处和 /或在所述燃烧 室 300上和 /或在所述压气机 2的压縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通 通道上设燃料导入口 405。 由于燃料的提前导入， 使燃料和压縮气体（氧化剂） 有足够的时间混合， 从而容易达到混合均匀、 燃烧充分、 动力性和排放性好的 目的。

实施例 1 1

如图 14所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 9的区别在于： 所 述低熵混燃充气爆排发动机还包括通断器 32，在所述压气机 2和所述爆排发动 机 3之间的气体流上设气体储罐 23， 所述爆排发动机 3经所述通断器 32对所 述压气机 2输出动力，所述膨胀剂源 333经设在所述压气机 2上的低品质热源 热交换器与所述膨胀剂入口 4031 连通并经所述混合式降温器 4再与所述燃烧 室充气口 301连通。

设置所述通断器 32的目的是为了在瞬间要求增加所述爆排发动� �� 3的输 出功率时， 可以通过通断器 32切断爆排发动机 3对所述压气机 2的动力输出， 利用气体储罐 23内的压縮气体给爆排发动机 3提供氧化剂， 增加了爆排发动 机的净功率输出。

实施例 1 2

如图 15所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 所 述散热器 401用混合式降温器 4替代， 所述低熵混燃充气爆排发动机还包括不 凝气回流管 1 23和二氧化碳液化器 335， 所述二氧化碳液化器 335设在所述爆 排发动机 3的排气道 302上， 所述低压含氧气源 1设为低压纯氧源 1 1 1， 所述 低压纯氧源 1 1 1与所述压气机 2的低压含氧气体入口连通，所述不凝气回流� � 1 23连通所述二氧化碳液化器 335的不凝气出口和所述压气机 2的气体入口， 所述压气机 2、 所述混合式降温器 4、 所述燃烧室 300和所述二氧化碳液化器 335构成不凝气循环流动闭合通道， 在所述压气机 2、 混合式降温器 4、所述爆 排发动机 3的燃烧室 300和所述二氧化碳液化器 335所构成的循环闭合通道内 充入不凝气， 所述不凝气在所述压气机 2、混合式降温器 4、所述爆排发动机 3 的燃烧室 300和所述二氧化碳液化器 335之间循环， 所述爆排发动机 3和所述 二氧化碳液化器 335之间的连通通道上设冷凝水出口 1 9， 所述冷凝水出口 1 9 经管路与冷凝水储罐 20连通， 这样可避免燃料燃烧所生成的水蒸气在所述二 氧化碳液化器 335中被冷冻成冰， 造成管路的堵塞以及影响回收液态二氧化碳 的纯度。 回收的二氧化碳可用于农业种植、 工业、 食品业、 医疗及文化娱乐业 等。

选择性地， 在具体实施过程中， 为了结构紧凑， 可不设混合式降温器 4。 实施例 13 如图 16所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 2的区别在于： 所 述低熵混燃充气爆排发动机还包括不凝气回流 管 1 23和二氧化碳液化器 335， 所述二氧化碳液化器 335设在所述爆排发动机 3的排气道 302上， 所述低压无 氧气源 101设为不凝气储罐 1 1 9， 所述不凝气储罐 1 1 9与所述压气机 2的低压 无氧气体入口连通， 所述不凝气回流管 123连通所述二氧化碳液化器 335的不 凝气出口和所述不凝气储罐 1 1 9， 所述压气机 2、 所述爆排发动机 3的燃烧室 300、 所述二氧化碳液化气 335和所述不凝气储罐 1 1 9构成不凝气循环流动闭 合通道， 在所述压气机 2、 所述爆排发动机 3的燃烧室 300、 所述二氧化碳液 化器 335和所述不凝气储罐 1 1 9所构成的循环闭合通道内充入不凝气，所述� � 凝气在所述压气机 2、 所述爆排发动机 3的燃烧室 300、 所述二氧化碳液化器 335和所述不凝气储罐 1 1 9之间循环。

实施例 14

如图 1 7所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1 的区别在于： 在 所述压气机 2和所述爆排发动机 3之间的气体流连通通道上设气体储罐 23，所 述爆排发动机 3的动力输出轴经第一离合器 222333与所述压气机 2的动力输 入轴连接， 所述爆排发动机 3的动力输出轴经第二离合器 222444与车辆 9的 动力轴 8000连接， 所述压气机 2的动力输入轴经第三离合器 333444与所述车 辆 9的动力轴 8000连接； 所述第一离合器 222333、 所述第二离合器 222444 和所述第三离合器 333444经控制装置协调工作实现在多种工作状态 间切换以 满足系统不同工作模式的要求，例如第一种工 作状态是所述第一离合器 222333 和所述第二离合器 222444处于接合状态， 所述第三离合器 333444处于分离状 态或结合状态， 在此状态下所述爆排发动机 3对所述压气机 2和所述车辆 9输 出动力； 第二种工作状态是所述第一离合器 222333处于接合状态， 所述第三 离合器 333444和所述第二离合器 222444处于分离状态， 在此状态下所述爆排 发动机 3 只对所述压气机 2 输出动力； 第三种工作状态是所述第一离合器 222333和所述第二离合器 222444处于分离状态，所述第三离合器 333444处于 接合状态， 在此状态下所述车辆 9利用其动能对所述压气机 2输出动力； 第四 种工作状态是所述第一离合器 222333和所述第三离合器 333444处于分离状 态， 所述第二离合器 222444处于接合状态， 在此状态下所述爆排发动机 3对 所述车辆 9输出动力， 而不对所述压气机 2输出动力， 这种状态是利用所述气 体储罐 23内的压縮气体为所述爆排发动机 3提供压縮气体， 这一状态可以瞬 时提高所述爆排发动机 3的净输出功率， 以满足瞬间负载增加的要求； 第五种 工作状态是所述第一离合器 222333、 所述第二离合器 222444和所述第三离合 器 333444都处于分离状态， 这种工作状态下所述爆排发动机 3不对外输出动 力， 其它工作状态不再赘述。

实施例 15

如图 18所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 所 述低熵混燃充气爆排发动机还包括热摩可调燃 料储罐 66， 在所述燃烧室 300 上设热摩可调燃料导入口 67 ,所述热摩可调燃料导入口 67经控制机构 68与所 述热摩可调燃料储罐 66连通，所述热摩可调燃料储罐 66中的热摩可调燃料经 所述热摩可调燃料导入口 67与被所述压气机 2压縮的气体混合。 设置热摩可 调燃料的目的是为了使用热摩可调燃料来代替 原来的燃料和膨胀剂， 不但可以 防冻， 还可以只用一个热摩可调燃料储罐来代替原来 的燃料储罐和膨胀剂储 罐， 并且通过调整热摩可调燃料的浓度来改变燃料 和膨胀剂所需要的量， 结构 简单、 造价低。 热摩可调燃料可以是醇类的水溶液如乙醇水溶 液、 甲醇水溶液 等，也可以是醇类、碳氢化合物和水的混合溶 液如乙醇、水和柴油的混合溶液， 乙醇、 水和汽油的混合溶液等， 它还可以是几种不同的醇类、 碳氢化合物和膨 胀剂的混合物， 如乙醇、 甲醇、 柴油、 汽油、 水和液态二氧化碳的混合物； 不 仅如此， 热摩可调燃料中的燃料可以由多种燃料构成， 膨胀剂也可以由多种膨 胀剂构成。

选择性地， 所述热摩可调燃料导入口 67还可设置在所述压气机 2上和 /或 在所述压气机 2的压縮气体出口处和 /或在所述压气机 2的压縮气体出口和所 述燃烧室 300之间的连通通道上。

实施例 1 6

如图 19所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1 的区别在于： 在 所述压气机 2的压縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上设膨胀剂入 口 4031， 所述膨胀剂源 333经膨胀剂控制机构 3331 与所述膨胀剂入口 4031 连通， 调整所述压气机 2的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充� �口 301 的进气体积流量的比值以实现所述压气机 2的气体出口处的压縮气体的温度达 到环保温度限值或材料温度限值， 通过所述膨胀剂控制机构 3331 调整膨胀剂 导入的量实现燃烧后燃烧室内的温度不升高或 没有明显升高。 所述膨胀剂源 333中的膨胀剂设为气体液化物。

选择性地， 所述膨胀剂入口 4301还可设置在所述压气机 2的压縮气体出 口处和 /或在所述燃烧室 300上。

实施例 1 7

如图 20所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1 的区别在于： 所 述爆排发动机 3的一个燃烧室与四个作功机构连接，所述爆� �发动机 3的燃烧 室设为连续燃烧室 30， 所述爆排发动机 3的作功机构设为活塞式作功机构 35， 在所述连续燃烧室 30和所述活塞式作功机构 35之间设控制阀 38将所述连续 燃烧室 30内的工质间歇导入所述活塞式作功机构 35。

具体实施时， 所述压气机 2和所述爆排发动机 3可同时或单独设为绝热式 机构； 所述作功机构可以设为一个或多个； 在设有多个作功机构的结构中， 所 述作功机构可以设为同种类型的机构， 也可以设为不同类型的机构， 如活塞作 功结构和叶轮式作功机构。

实施例 18

如图 21所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 压 气机 2设为输出中压压縮气体和高压压縮气体的双� �口压气机 2000，所述双出 口压气机 2000的高压压縮气体出口 2001经混合式降温器 4与爆排发动机 3的 燃烧室充气口 301连通，在爆排发动机 3上设中压燃烧室充气口 3301，双出口 压气机 2000的中压压縮气体出口 2002与中压燃烧室充气口 3301连通， 经所 述高压压縮气体出口 2001 充入所述燃烧室 300的高压压縮气体与燃料发生燃 烧化学反应对外膨胀作功， 在膨胀作功过程中， 当气缸内的工质压力小于所述 中压压縮气体的压力时， 所述中压压縮气体经所述中压燃烧室充气口 3301 充 入所述气缸， 再一次提高气缸内工质的压力， 进而提高所述爆排发动机 3的作 功能力。

实施例 1 9

如图 22所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1 8的区别在于： 所 述压气机 2设为输出中压压縮气体和高压压縮气体的双� �口压气机 2000，所述 双出口压气机 2000的高压压縮气体出口 2001经降温热交换器 402与爆排发动 机 3的燃烧室充气口 301连通， 在爆排发动机 3上设中压燃烧室充气口 3301， 双出口压气机 2000的中压压縮气体出口 2002经降温热交换器 402加热后与中 压燃烧室充气口 3301 连通， 用温度较低、 密度较低的中压压縮气体冷却温度 较高、 密度较高的高压压縮气体， 系统内的热量没有损失， 但进入所述爆排发 动机 3的总的气体的量增加了，提高了所述低熵混� �充气爆排发动机的作功能 力和效率。

实施例 20

如图 23所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 1 8的区别在于： 所 述压气机 2设为输出中压压縮气体和高压压縮气体的双� �口压气机 2000，所述 双出口压气机 2000的中压压縮气体出口 2002经低品质热源热交换器加热后与 中压燃烧室充气口 3301连通， 所述低品质热源热交换器设为爆排发动机 3的 燃烧室壁上的中压压縮气体吸热通道 332， 爆排发动机 3的燃烧室壁上的中压 压縮气体吸热通道 332作为热源为中压压縮气体提供热量， 以提高所述低熵混 燃充气爆排发动机的热效率， 所述爆排发动机 3经通断器 32对所述双出口压 气机 2000输出动力。

实施例 21

如图 24所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 6的区别在于： 所 述活塞式压气机 202设为叶轮式压气机 201， 且所述叶轮式压气机 201的压縮 气体出口处的承压能力为 10MPa， 大于传统叶轮式压气机的压縮气体出口处的 气体压力； 所述散热器 401设为混合式降温器 4; 所述爆排发动机 3设为透平 式爆排发动机， 所述爆排发动机 3对所述叶轮式压气机 201输出动力， 调整所 述叶轮式压气机 201的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充 气口 301的进 气体积流量的比值使压縮气体出口处的气体压 力达到 10MPa。 除该实施例外，还可以将所述叶轮式压气机 201的压縮气体出口处的承压 能力设为 2.5MPa、 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa、 15MPa、 15.5MPa、 16MPa、 16. 5MPa、 17MPa、 17.5MPa、 18MPa、 18.5MPa、 19MPa、 19.5MPa、 20MPa、 25MPa、 30MPa、 35MPa、 棚 Pa、 45MPa、 50MPa、 55MPa或 60MPa， 通过调整所述叶轮式 压气机 201的气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充 气口 301的进气体积流 量的比值大于 18、 20、 22、 24、 26、 28、 30、 32、 34、 36、 38、 40、 42、 44、 46、 48或 50以实现压縮气体出口处的气体压力分别达到� ��述承压能力限值。

实施例 22

如图 25所示的低熵混燃充气爆排发动机， 其与实施例 8的区别在于： 在 所述爆排发动机 3的排气道 302上设膨胀剂液化器 3333， 所述膨胀剂液化器 3333的液体出口与所述膨胀剂源 333连通， 实现所述膨胀剂的循环使用。

实施例 23

如图 31所示的低熵混燃充气爆排发动机，包括压气� �� 2和短压程充气发动 机 31，所述压气机 2的气体入口设为低压含氧气体入口，所述低� �含氧气体入 口与低压含氧气源 1连通， 所述压气机 2的压縮气体出口与所述短压程充气发 动机 31 的燃烧室 300的燃烧室充气口 301连通， 在所述燃烧室 300上设排气 道 302，所述压气机 2和所述短压程充气发动机 31之间无正时关系，所述短压 程充气发动机 31对所述压气机 2输出动力， 所述压气机 2的压縮气体出口处 的承压能力为 1MPa， 所述燃烧室 300的承压能力为 2.5MPa， 所述短压程充气 发动机 31 在压縮冲程中容积减小的绝对量小于膨胀作功 冲程中容积增加绝对 量的十分之九， 选择性地， 所述压气机 2可设为叶轮式压气机 201或活塞式压 气机 202。

除该实施例外， 还可以将所述压气机 2的压缩气体出口处的承压能力设为

I.5MPa、 2MPa、 2.5MPa、 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4, 5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5 Pa 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MIPa、 10.5 Pa 11MPa、

II.5MPa、 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa或 15MPa; 还 可以将所述燃烧室 300的承压能力设为 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8 Pa 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5 Pa, 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa 或 15MPa。

具体实施时， 为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环 保工作， 调整 即将开始作功的气体工质的压力到 15MPa以上， 调整即将开始作功的气体工质 的温度到 2700K以下， 例如调整即将开始作功的气体工质的压力为 20MPa， 并 且温度为 1500K, 使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合 类绝热关系， 和 /或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定� �况下， 调整所述压气机 2的 气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口 301的进气体积流量的比值以实 现所述压气机的气体出口处的压縮气体的压力 达到其承压能力限值，所述比值 大于传统发动机的压縮比， 实现了充入所述短压程充气发动机 31 的燃烧室的 气体压力大于传统发动机压縮冲程完了时的气 体压力的状态。

实施例 24

如图 32所示的低熵混燃充气爆排发动机， 包括低压无氧气源 101、压气机 2、 短压程充气发动机 31和高压氧源 116， 所述压气机 2的气体入口设为低压 无氧气体入口， 所述低压无氧气体入口与低压无氧气源 101连通， 所述压气机 2的压縮气体出口与所述短压程充气发动机 31 的燃烧室 300的燃烧室充气口 301连通， 在所述燃烧室 300上设排气道 302， 所述压气机 2和所述短压程充 气发动机 31之间无正时关系，所述短压程充气发动机 31对所述压气机 2输出 动力， 在所述压气机 2的压縮气体出口处设高压氧化剂导入口 110， 所述高压 氧源 116经氧化剂控制阀 115与所述高压氧化剂导入口 110连通； 所述压气机 2的压縮气体出口处的承压能力为 1MPa，所述燃烧室 300的承压能力为 2.5MPa， 所述短压程充气发动机 31 在压縮冲程中容积减小的绝对量小于膨胀作功 冲程 中容积增加绝对量的二分之一。

选择性地， 所述压气机 2可设为叶轮式压气机 201或活塞式压气机 202。 除该实施例外， 还可以将所述压气机 2的压縮气体出口处的承压能力设为 1.5MPa、 2MPa、 2.5MPa、 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa、 12.5MPa 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa或 15MPa; 还 可以将所述燃烧室 300的承压能力设为 3MPa、 3.5MPa、 4MPa、 4.5MPa、 5MPa、 5.5MPa、 6MPa、 6.5MPa、 7MPa、 7.5MPa、 8MPa、 8.5MPa、 9MPa、 9.5MPa、 10MPa、 10.5MPa、 11MPa、 11.5MPa、 12MPa、 12.5MPa、 13MPa、 13.5MPa、 14MPa、 14.5MPa 或 15MPa。

具体实施时， 为了让所述低熵混燃充气爆排发动机更高效环 保工作， 调整 即将开始作功的气体工质的压力到 15MPa以上，调整即将开始作功的气体工质 的温度到 2700K以下， 例如调整即将开始作功的气体工质的压力为 15MPa， 并 且温度为 1200K, 使即将开始做功的气体工质的温度和压力符合 类绝热关系； 和 /或在所述低熵混燃充气爆排发动机处于稳定� �况下， 调整所述压气机 2的 气体入口的进气体积流量与所述燃烧室充气口 301的进气体积流量的比值以实 现所述压气机的气体出口处的压縮气体的压力 达到其承压能力限值， 所述比值 大于传统发动机的压縮比， 实现了充入所述短压程充气发动机 31 的燃烧室的 气体压力大于传统发动机压縮冲程完了时的气 体压力的状态； 还可以在所述压 气机 2的压縮气体出口处和 /或在所述燃烧室 300上和 /或在所述压气机 2的压 縮气体出口和所述燃烧室 300之间的连通通道上设高压氧化剂导入口 110， 以 实现所述氧化剂与燃料的充分混合提高燃烧效 率， 进而提高发动机的效率。

显然， 本发明不限于以上实施例， 根据本领域的公知技术和本发明所公开 的技术方案， 可以推导出或联想出许多变型方案， 所有这些变型方案， 也应认 为是本发明的保护范围。