專利名稱：高效率的內(nèi)燃機及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各種高效率的內(nèi)燃機包括各種活塞式、轉(zhuǎn)子式(容積型)和渦輪式(速度型)，以及內(nèi)燃機的一些應(yīng)用方法。
一百多年來，內(nèi)燃機的燃油消耗率、噪聲、有害氣體和二氧化碳氣的排放量始終居高不下，它們既帶來了極大的好處又帶來了極大的災(zāi)難，全世界不但多花了數(shù)萬億美元(累計)，使本該長久消費的石油頃刻即將枯竭，還使一些人有了發(fā)動戰(zhàn)爭的借口。盡管再三與更完善的循環(huán)擦肩而過，終因沒有真正認清內(nèi)燃機的物理過程、建立正確的數(shù)學(xué)模式而屢失良機，使現(xiàn)存的幾種內(nèi)燃機未能采用效率更高、缺陷更少的結(jié)構(gòu)，釀成了有史以來最重大的失誤和不可逆轉(zhuǎn)的損失；長期的設(shè)計、制造和應(yīng)用內(nèi)燃機，卻沒有認真的反思其基本原理，是造成這種悲劇的主要原因。鑒于人工合成燃料或是熱值低、使用效果差，或是制造過程能耗多、污染大、成本高，開發(fā)高效率內(nèi)燃機的工作刻不容緩！本發(fā)明的目的在于提供各種高效率內(nèi)燃機的構(gòu)思和設(shè)計方法。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的首先要認清內(nèi)燃機的真實的工作過程、推導(dǎo)出正確的效率公式，然后據(jù)此確定各種高效率內(nèi)燃機的基本結(jié)構(gòu)，除此沒有任何其它道路可供選擇。
一、錯誤的認識因為最初的壓縮功W1是由外力供給的，根據(jù)能量守恒定律，燃燒產(chǎn)生的膨脹功W2之外的W1是可逆的、可以再現(xiàn)的，再現(xiàn)的W1立刻就成為這一膨脹功之后的壓縮功，所以W2可以全部輸出，奧托內(nèi)燃機和燃氣輪機的熱效率公式由此而來，定壓加熱和混合加熱公式是在前者基礎(chǔ)上的修正。
正確的觀點雖然最初的W1是由外力提供的，但在推導(dǎo)公式時發(fā)現(xiàn)它被包含或融合在W2之內(nèi)，而不是在之外，在W2之外沒有另外一份W1，為了維持內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)，W1不能全部輸出，這就必須從W2中留出一部分功，作為其后的壓縮功W1。如果W2全部輸出，W1＝0，內(nèi)燃機就會因失去W1而停止運轉(zhuǎn)，或是直到這時，內(nèi)燃機才可以把外力提供的W1返還給外部，這種解釋才可以使能量守恒定律和內(nèi)燃機的這些工作過程真正相符。只要內(nèi)燃機連續(xù)不斷的運轉(zhuǎn)，W1作為不可缺少的內(nèi)循環(huán)功將永遠無法輸出，W1很像交流電機的無功功率，但它要消耗有用功，容積型、速度型都是如此。為了獲得正確的效率公式，必須在奧托效率公式和其他效率公式之后減去壓縮功與膨脹功之比，即-W1/W2或-T2/T3，T2壓縮溫度、T3燃燒溫度，此外，內(nèi)燃機的輔助機構(gòu)如冷卻水泵、風(fēng)扇、油泵和發(fā)電機等也要消耗輔助功率Pb，設(shè)內(nèi)燃機產(chǎn)生的總功率為Pa，還要減去輔助功率與總功率之比-Pb/Pa。在壓縮比等參數(shù)無法再作太大改變的情況下，提高內(nèi)燃機效率的最重要的途徑就是設(shè)法減少W1/W2，任何其它修正和改進都應(yīng)該遵循這一原則。
二、錯誤的認識在膨脹過程中放熱、壓縮過程中吸熱，多方指數(shù)x≥1.41。
正確的觀點如果絕熱指數(shù)γ＝1.4正確無誤，那么多方指數(shù)x≤1.4。論證如果讓膨脹過程放熱并且把這部分熱量傳遞給壓縮過程、x≥1.41可以成立，那么超級永動機就會出現(xiàn)，因為它會使膨脹功大于驅(qū)動它的熱量、壓縮熱大于其所獲得的壓縮功，這樣的過程不斷的反饋，只要有效效率不太低，所獲得的功和熱就會越來越多，至少在我們生活的世界它不可能實現(xiàn)，即x≤1.4。
建議盡量不要使用多方指數(shù)，它會遮蓋事物的本質(zhì)，有關(guān)的修正盡量從有效效率入手。
三、錯誤的認識惟有提高壓縮比才能提高效率，充分膨脹得不償失，不充分膨脹不但升功率大而且效率也很高。
正確的觀點如果措施得當(dāng)，只要實現(xiàn)比較充分的膨脹，即使不提高壓縮比，甚至是無壓縮，也將大幅度提高內(nèi)燃機的效率；和不充分膨脹相比，充分膨脹所作的功是意外的收獲，回收的功在有效熱效率中所占的比例很高，充分膨脹不但可以大幅度的降低噪聲，而且它就是減少W1/W2的一種非常重要的方法。在實用工程上，所謂比較充分的膨脹是指這樣的概念在氣體驅(qū)動活塞的力等于或即將等于活塞、曲軸等部件所產(chǎn)生的摩擦阻力的那一點，停止氣體對活塞的膨脹作功。
四、錯誤的認識壓縮過程都要絕熱，因為壓縮熱可以增強作功能力。
正確的觀點不充分膨脹內(nèi)燃機的絕熱壓縮把壓縮熱帶入循環(huán)，這部分熱的確有所貢獻，但這是一種不得已的選擇。充分膨脹內(nèi)燃機的壓縮過程產(chǎn)生的熱是廢熱，最好把它排放掉，排放越及時、越徹底，所需的壓縮功越小、獲得的膨脹功越大，就象蒸汽發(fā)電設(shè)施那樣，工質(zhì)的壓縮是靠蒸汽的冷凝來完成的，這個過程要向低溫?zé)嵩磁欧艔U熱；從是否可逆這個角度觀察，具有放熱壓縮的充分膨脹內(nèi)燃機是循環(huán)機制最完善內(nèi)燃機，甚至其正循環(huán)也可以制冷，其逆循環(huán)是半開放的制冷機或熱泵，工質(zhì)是空氣，所以它的效率最高；此外，絕熱壓縮會抬高燃燒前的起始溫度(壓縮末的溫度)和燃燒溫度，不但增加了接觸傳熱損失和輻射傳熱損失，還因氣體溫度越高Cp、Cv越大以及Nox的增多，使燃燒升溫降低、效率下降，而放熱壓縮和無壓縮沒有這一缺點。
建議認真的回顧19～20世紀(jì)的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史，特別對那些原本認為很成熟的、無須再考慮的問題閉循環(huán)也要重新審視，用建立精確的數(shù)學(xué)模式的方法，獲得更合理的高效率的結(jié)構(gòu)，忽視數(shù)值計算、只作定性分析的方法只能得到朦朧的、似是而非的概念。
基于一至四項錯誤的認識，出現(xiàn)了公式(1～4)絕熱壓縮不充分膨脹發(fā)動機及絕熱壓縮燃氣輪機，公式中壓縮比ε，增壓比β，熱效率ηt，有用熱效率ηe，有效效率η1，多方指數(shù)x＝1.41(在一些書籍中多方指數(shù)使用n或其它字母)，定壓預(yù)脹比ρ＝V3/V4＞1，定容升壓比λ＞1。摘自《工程熱力學(xué)》，同濟大學(xué)、哈爾濱建筑工程學(xué)＞院、重慶建筑工程學(xué)院編，中國建筑工業(yè)出版社1979.12版。
1、定容加熱循環(huán)，用于汽油發(fā)動機。 2、定壓加熱循環(huán)，用于柴油發(fā)動機。 3、混合加熱循環(huán)，用于柴油機。
4、燃氣輪機循環(huán)。 基于正確的認識，總結(jié)出公式(5～12)，推導(dǎo)方法把(進)吸氣、壓縮、膨脹、排氣過程的溫度、壓強、體積、壓縮比、膨脹比、燃燒升溫等參數(shù)作近似處理，用熱力學(xué)公式轉(zhuǎn)換成壓縮功、膨脹功代入W1～W4。
公式中絕熱指數(shù)γ＝1.4，內(nèi)燃機的有用熱效率ηe，進氣、膨脹、排氣過程扣除機械摩擦損失、氣流摩擦損失、漏氣損失的有效效率η1，壓縮過程扣除機械摩擦損失、漏氣損失的有效效率η2，環(huán)境溫度To＝300，進氣溫度T1＝300，壓縮溫度T2，燃燒溫度T3，排氣溫度T4，定容燃燒升溫ΔTv，汽油燃燒升溫ΔTv＝2256，柴油燃燒升溫ΔTv＝2068，環(huán)境大氣壓強Po＝1≈P1(進氣壓強)，輔助設(shè)施(水泵、風(fēng)扇、油泵、發(fā)電機等)消耗功率與總軸功率之比Pb/Pa≈1--2％，柴油機Pb/Pa≈1％，化油器汽油機Pb/Pa≈1.5％，電子噴射汽油機Pb/Pa≈2％。為了簡化繁雜的、不必要的描述，只介紹了單缸機，其基本工作原理當(dāng)然適用于多缸機。
定容加熱循環(huán)，絕熱壓縮、不充分膨脹發(fā)動機，包括活塞式或轉(zhuǎn)子式的汽油機、柴油機。ηtmax≈0.46，最大有用升溫比、升壓比 5a,ηt=1-1ϵγ-1-1ΔTvϵγ-1T1+1=1-T4T3-T2T3,ηe=(1-1ϵγ-1)η1-1(ΔTvϵγ-1T1+1)η1η2-PbPa]]>注意1、因為掌握的資料不全，間接推算的燃燒升溫ΔTv數(shù)值不夠準(zhǔn)確，它將影響有效效率η1、η2的精確確定。2、所用燃燒升溫ΔTv數(shù)值比理論預(yù)期值低得多，更準(zhǔn)確的表達式應(yīng)該考慮加熱效率η3——扣除接觸傳熱損失、輻射傳熱損失和燃燒損失之后的效率，公式5a改寫為5b,ηe=(1-1ϵγ-1)η1-1(ΔTVmaxη3ϵγ-1T1+1)η1η2-PbPa,]]>式中ΔTvmax應(yīng)取理論預(yù)期最高值，預(yù)計η3≈0.7～0.85。
例1a、已知電噴汽油發(fā)動機ε＝9，η1≈0.96，η2≈0.99，汽油燃燒升溫ΔTv≈2256，進氣溫度T1≈300k，Pb/Pa≈0.02，燃油消耗率為200g/hp.h，實際有用熱效率為28.75％，求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.561366099-0.255222512-0.02≈28.61％例1b、已知柴油發(fā)動機ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，柴油燃燒升溫ΔTv≈2068，進氣溫度T1≈300k，Pb/Pa≈0.01，燃油消耗率為195g/hp.h，實際有用熱效率為31.79％。
求ηe＝？解代入公式ηe＝0.657891996-0.331993643-0.01≈31.59％例1c、已知高壓縮比電噴汽油發(fā)動機ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，Pb/Pa≈0.02，注為了提高壓縮比，應(yīng)該把汽油噴入的時間推遲到接近柴油機的地步，然后用電火花點火。
求ηe＝？解代入公式ηe＝0.657891996-0.312545547-0.02≈32.53％
例1d、已知高壓縮比發(fā)動機ε＝18，η1≈0.96，η2≈0.99，換用低熱值燃料ΔTv≈1480，Pb/Pa≈0.02。求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.657891996-0.412218912-0.02≈22.57％，當(dāng)壓縮比很高時，換用高熱值的汽油作燃料可使效率提高，換用低熱值的燃料將使效率下降，后者比前者降幅達30.63％！例1e、已知化油器汽油發(fā)動機ε＝7.5，η1≈0.96，η2≈0.99，Pb/Pa≈0.015，燃油消耗率為220～230g/hp.h，實際有用熱效率為25％～26.14％。求ηe＝？解代入公式5、ηe＝0.531207947-0.241390151-0.015≈27.48％化油器損失大、導(dǎo)致計算誤差大，應(yīng)該對等密度T1、η1、η2進行修正才可以減少計算誤差。從公式5和例1a～e可以看出a、當(dāng)η1、η2取值相同而且有效效率非常高時，和公式1相比計算精確度提高了上百倍！如果認為η1、η2取值不精確，建議測量內(nèi)燃機的一些參數(shù)吸氣溫度和壓強、最高燃燒升溫、剩余廢氣在吸入空氣中所占的比例等，予以仔細確定。
b、柴油機比汽油機的壓縮比增加了很多，但其效率增加的卻很少，主要原因是1、隨壓縮比的提高W1/W2加大。2、柴油的熱值比汽油低、燃燒升溫低，使W1/W2加大。3、燃燒前的基礎(chǔ)溫度高，熱損失大。即1、2、3三點使柴油機的效率增加的很少。在柴油機中，定壓或混合加熱所起的作用微乎其微，其工作也是以定容加熱為主，如果要對其修正，請參考后文燃氣輪機公式。
c、T1越低、ΔTv越大，W1/W2就越小、ηe就越大；氣溫低時，空氣密度大、供給的燃料多，這兩重因素使內(nèi)燃機的功率增大，反之功率減小。
d、使用化油器的內(nèi)燃機持久功率小，最大功率不是最佳混合比，而是供給過濃氣，原因是化油器產(chǎn)生的較大的負壓不但使活塞多作功，還會使空氣多降溫、多吸熱，對空氣的節(jié)流增大了摩擦熱，排氣管又對進氣管進行了烘烤，由于在壓縮之前過多的吸收了廢熱，在壓縮之初當(dāng)活塞使汽缸內(nèi)空氣的密度和外界相等時，其溫度、壓強必將大于原始狀態(tài)(注應(yīng)該把這種等密度T1、V1狀態(tài)作為考察內(nèi)燃機工作是否良好的一項重要指標(biāo))，幾種因素使W1/W2增加，多供給的汽油不是燃料而是冷卻劑，它會吸收汽化熱，因T1降低使W1/W下降，怠速狀態(tài)供給的多余汽油也是冷卻劑，以避免回火(注，一種補救性的小改革在進氣閥與進氣管道之間串接銅網(wǎng)可以阻斷火焰、避免怠速回火，不必供給過濃汽)。同理適時的在汽油中摻水不但可以減少這種發(fā)動機的燃油消耗，而且也可以增加它的功率，電噴汽油機也有輕微的類似的現(xiàn)象，也可以摻更少量的水，那種認為“摻水沒有道理、不能節(jié)油”的論斷是沒有根據(jù)的。在汽油中摻入適量的甲醇或酒精比摻水更好，它們不但可以吸收較多的汽化熱，而且其本身就是燃料。在柴油中摻水幾乎不能節(jié)油，因為柴油機噴油時間很晚，不能減少W1。
e、由空氣和氣體燃料或液體燃料汽化后形成的混合氣，比等體積的霧態(tài)液體燃料混合氣的熱值低，又因為氣體燃料要比霧態(tài)液體燃料占據(jù)更多的體積，而且溫度越高占據(jù)的體積越大，必然會增加壓縮功，這也是化油器發(fā)動機效率低的兩個重要原因，所以不必苛求霧態(tài)液體燃料的充分汽化，只要求它部分汽化達到能夠被電火花點燃即可，就象壓燃式內(nèi)燃機幾乎不存在定壓或混合加熱那樣，沒有充分汽化的霧態(tài)液體燃料可以提高內(nèi)燃機的效率。
f、關(guān)于稀薄燃燒空載時因為ηemin＝0％，根據(jù)例1a、b所示的數(shù)據(jù)，電噴汽油機的空載燃油消耗率約為滿載的 ，柴油機的空載燃油消耗率約為滿載的≈50.5％，隨著負載的加大燃油消耗率逐漸增加效率也增加，接近滿載效率最高，即稀薄燃燒只會降低效率，僅適用于怠速和不得已的輕載狀態(tài)。
未查到甲醇、酒精的低位熱值，無法椐此獲得甲醇、酒精的燃燒升溫△Tv，無法精確計算常用內(nèi)燃機改燒甲醇、酒精的效率，請有條件的機構(gòu)幫助測算，注意這點很重要，它將決定石油枯竭后常用內(nèi)燃機的最后的命運，因為改燒燃料后，常用內(nèi)燃機比無壓縮、放熱壓縮內(nèi)燃機的效率下降的幅度大得多。
6、廢氣渦輪增壓、中間冷卻發(fā)動機，放熱壓縮+絕熱壓縮、不充分膨脹發(fā)動機。ε1由廢氣渦輪增壓機構(gòu)提供的壓縮比，ε2發(fā)動機本身的壓縮比，T1進入發(fā)動機汽缸的空氣的溫度。有用升溫比、升壓比 7、絕熱壓縮燃氣輪機。1-1/β(γ-1)/γ表達的僅是絕熱膨脹功W4所占的比例，沒有包含定壓膨脹功W3，所以要在其后+W3/W2，W1壓縮功，總膨脹功W2＝W3+W4。有用升溫、增容比Kt=1ΔTpβγ-1γT1+,7a,ηt=1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2-W1W2,ηe=(1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2)η1-W1W2η12]]>W1=β(1-1βγ-1γ)γ-1,W3=βγ-1γΔTpT1,W4=(β-β1γ)(ΔTpβγ-1γT1+1)γ-1]]> 例1f、已知燃氣輪機β＝20，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02煤油燃燒升溫ΔTp≈1610，進氣溫度T1≈300k，燃油消耗率為190g/hp.h，實際有用熱效率為30.26％，求ηe＝ 解代入公式7b、ηe＝0.58803998-0.265365485-0.02≈30.27％。
小結(jié)通過例1a～f及a～f的解釋，可以證明本發(fā)明的觀點是正確的。公式6～7可以進一步加深對本發(fā)明觀點的認識，請根據(jù)內(nèi)燃機的實際參數(shù)驗算。這些公式明確的顯示ηtmax＜＜100％，清楚的表達了T1、 ε、β與ηe之間的關(guān)系，以及各種內(nèi)燃機可能達到的ηe的數(shù)值。
以下本發(fā)明將結(jié)合可能實施的示例，對新公式(8～12)所顯示的內(nèi)燃機加以說明(參考書目中國大百科全書，機械篇，內(nèi)燃機、燃氣輪機)A、絕熱壓縮充分膨脹內(nèi)燃機充分膨脹比α，ηtmax≈0.57，二沖程發(fā)動機有效效率η1、實際效率較高ηe≈0.4～0.5，加熱效率η3，四沖程發(fā)動機有效效率η1、η2較低，實際效率較低ηe≈0.3～0.4。有用升溫、升壓比Kt=ΔTvϵγ-1T1+1,8a,ηe=(1-1αγ-1)η1-ϵγ-1-1(ΔTvT1+ϵγ-1-αϵ)η1-PbPa]]> 例2、已知柴油燃燒升溫ΔTvmax η3＝2068，T1＝300，壓縮比ε＝18，有效效率η1≈0.95，Pb/Pa≈0.02求ηe＝？解代入8b、α≈41，ηe＝42％二沖程，參照

圖1a、1b，oa＝1，壓縮比即有效進氣體積V1＝ε＝ob，充分膨脹比即排氣體積V4＝α＝od，o點汽缸蓋，a點上死點，b點有效進氣點，d膨脹終止點，c點下死點，本發(fā)明大部分附圖中的o、a、b、c、d含義與此相同，若有不同另有解釋。工作方法相同、相似的部分活塞3下行到達d，先打開排氣閥2，缸內(nèi)部分廢氣借助其殘余的、輕微的壓強先行排出；稍后汽缸套上的進氣口1開啟，由供氣機構(gòu)供給的空氣進入汽缸，又把一部分廢氣排出；3到達c后上行，在3到達d之后遮住1，3到達有效進氣點b之前把其余廢氣和多余空氣推出，以便留出充分膨脹的空間；3到達有效進氣點b時關(guān)閉排氣閥2，之后3對缸內(nèi)氣體進行壓縮，如果是汽油機，可以在這一階段噴入汽油，3到達上死點a之前提前點火，如果是柴油機，在3到達上死點a之前提前噴油；3被膨脹的氣體推往c，再重復(fù)上述工作。
上述方法的優(yōu)點是1、進、排氣通道面積大，對氣流的阻力小。2、廢氣在汽缸上部濃度大，又有排出多余氣體的過程，使缸內(nèi)保留的氣體的廢氣比例極小。缺點是1、增加了活塞的行程。2、進氣口開啟的時間短。問題1、如果在活塞頂設(shè)置進氣閥代替缸套進氣口，優(yōu)缺點同上，而且結(jié)構(gòu)更緊湊，但易使機油進入汽缸，難于采用飛濺式潤滑，不得不利用油泵和油路對汽缸、活塞、曲軸等部件進行潤滑。2、如果用汽缸蓋頂置進氣閥代替進氣口，可以減少活塞的行程，但優(yōu)缺點將倒置，這種結(jié)構(gòu)的工作方法是這樣的活塞下行到下死點附近先打開排氣閥，然后再打開進氣閥——常用的氣門疊加技術(shù)可能并非有利，或疊加程度可以適度減少，需通過實驗加以確定；活塞上行排出廢氣和多余空氣，活塞上行到有效進氣點時同時關(guān)閉進、排氣閥，進入壓縮狀態(tài)，以后工作同上文，略。
不同的部分——供氣機構(gòu)及進氣方式參照圖1a、單缸機或多缸機利用曲軸箱形成獨立的呼吸腔A，1a空氣濾清器——公用，1b呼吸腔吸氣閥，1c擋油板準(zhǔn)許空氣流過、遮擋大機油滴、減少油滴隨氣流進入呼氣孔的機會，(注意擋油板的安裝方向要和曲軸的旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)，如圖中箭頭所示，否則非但不能遮擋大油滴，反而使機油大量灌入。)1d呼吸腔呼氣閥，1e公用的儲氣罐——內(nèi)置濾油絲、網(wǎng)，進氣口1，2排氣閥，3活塞，3a噴油嘴。
供氣方法，觀察A汽缸的下部3從c上行，空氣經(jīng)1a、1b被吸入呼吸腔A，3到達a后下行，空氣經(jīng)1d被壓入1e，空氣攜帶的大部分機油滴被濾油絲、網(wǎng)攔截。注意1、呼吸腔是獨立的，為了使曲軸箱(或稱油箱、油底盤)的油位在靜態(tài)平衡、在動態(tài)大致平衡，應(yīng)該在兩個曲軸箱油面以下留有小孔，但孔太大動態(tài)阻尼效果差，內(nèi)燃機工作時油位起伏大；孔太小動態(tài)阻尼效果好，靜態(tài)平衡效果差，內(nèi)燃機停止后油位不易恢復(fù)平衡。
2、因為呼吸工作是靠活塞的下部來完成的，為了減少傳入呼吸腔的熱量、減少熱損失，最好在活塞頂部安裝陶瓷活塞頂；對曲軸箱等部位進行冷卻可以降低進氣溫度。
3、在不妨礙曲軸等部件的工作的前提下，盡量減少呼吸腔潤滑油油面以上的空間，可以提高呼吸腔的工作效率。
4、因為機油滴很難全部被攔截、過濾，進氣閥1和排氣閥2能夠由此獲得一些潤滑，可以減少或停止其它形式的潤滑。
參照圖1b，空氣經(jīng)1a供氣風(fēng)機、1b冷卻器、1c空氣濾清器(注如果使用容積型壓氣機，應(yīng)該把它放到空氣濾清器之后，以免灰塵磨損)，供給各個汽缸，1進氣口，2排氣閥，3活塞。1a可以選用速度型的離心風(fēng)機、單級或多級串聯(lián)軸流風(fēng)機，也可以選用容積型的活塞式、轉(zhuǎn)子式的壓氣機(因為壓縮比很小，所以不稱其為壓縮機)，風(fēng)機、壓氣機后本應(yīng)連接儲氣罐，以減少不必要的壓縮功，儲氣罐最好用冷卻器代替，圖中冷卻器是用循環(huán)水冷卻的，也可以用熱管來放熱，風(fēng)機或壓氣機最好用內(nèi)燃機等速或變速驅(qū)動，它提供的空氣的壓強和流量容易和內(nèi)燃機需要的進氣保持一致。風(fēng)機的流量大廢氣的濃度低，尾氣的溫度低、利用價值低，消耗功率大，風(fēng)機的流量小廢氣的濃度高，尾氣的溫度高、利用價值高，消耗功率小，請恰當(dāng)選擇。注意無論采取哪種供氣方式，如果供氣的氣壓較高使氣溫升高的幅度較大，最好讓空氣對外放熱，以便提高效率，請參考公式8。
四沖程、內(nèi)冷式內(nèi)燃機活塞從上死點下行，進氣閥打開、吸入新鮮空氣，行至下死點關(guān)閉進氣閥、首次打開排氣閥，上行、排出多余空氣，至有效進氣點關(guān)閉排氣閥，1、如果是汽油機噴入汽油，活塞到對氣體進行壓縮，至上死點前提前點火，氣體把活塞推往下死點；2、如果是柴油機，至上死點前提前噴油、壓燃柴油，氣體把活塞推往下死點；第二次打開排氣閥，活塞上行、排出廢氣直至上死點，之后重復(fù)前述工作。注意1、因為首次排氣可以對汽缸內(nèi)部進行冷卻，外部冷卻可能不必使用了。2、排氣凸輪要增加一個凸起。
因為充分膨脹比α或α/ε是隨環(huán)境溫度、燃料的熱值和負荷的變化而變化的一個數(shù)值，需要借助這樣一種裝置，它可以適應(yīng)這種變化在氣溫低、燃燒升溫高、空載或輕負荷時減少壓縮比ε——減少進氣量、增加充分膨脹比α，即α/ε上升，在氣溫高、燃燒升溫低、滿載或重負荷時增加壓縮比ε——增加進氣量、減少充分膨脹比α，即α/ε下降，而且應(yīng)該在內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時可以及時進行，要達到這一目的，必須使配氣凸輪的工作角及角的幅度(或稱寬度、角度的大小)可以調(diào)整，使配氣凸輪的前沿或后沿的寬度可以變化，此調(diào)整應(yīng)使伺服機構(gòu)產(chǎn)生的軸向或徑向的力傳導(dǎo)到特殊結(jié)構(gòu)的凸輪上，又不影響凸輪軸的正常轉(zhuǎn)動，伺服機構(gòu)產(chǎn)生的力既可以由電能提供也可以由其它形式如液壓系統(tǒng)提供。上述二沖程可以用改變排氣量的方法達到調(diào)整α/ε的目的，參照圖1c半個排氣動凸輪軸瓦1a，另半個排氣動凸輪軸瓦1b，1a、1b用螺栓夾緊，1a、1b的內(nèi)壁有幾條象槍管、炮管的來復(fù)線那樣的螺線形的槽1c，1a內(nèi)的螺線形槽被遮蓋在其內(nèi)，1b內(nèi)的螺線形槽大部分被剖掉，只露出了一小部分，圖中螺線形槽是按順時針旋進(俗稱正扣)繪制的，1a、1b不固定在凸輪軸2a上，但既被凸輪軸帶動旋轉(zhuǎn)(圖中凸輪軸作順時針旋轉(zhuǎn))又可以沿凸輪軸作與之相對的適度的扭轉(zhuǎn)(偏轉(zhuǎn))，1a、1b的工作外沿(工作面)和與排氣定凸輪2b(所謂排氣定凸輪是指其與2a的固定)的工作外沿(工作面)相符，當(dāng)1a、1b與2b完全重合時就象一個普通的凸輪——相當(dāng)于排氣閥開啟角最窄、排氣量最少、有效進氣量最大、α/ε最少，此時動凸輪、定凸輪的輪廓即為α/ε的最小值。因為2b和1a、1b的總寬度較大，與之接觸的挺柱面積應(yīng)該隨之增加。凸輪軸2a上有幾條直槽2c，直槽2c貫穿動凸輪軸瓦限位臺2d——限制凸輪軸瓦1a、1b的軸向移動。每個直槽2c內(nèi)放置一個調(diào)整條3a，調(diào)整條上的突起3b插入螺線形的槽1c，調(diào)整條另一端的突起3c被約束在傳導(dǎo)軸瓦4a中的圓槽4b中。一對傳導(dǎo)軸瓦4a用螺栓夾緊——它準(zhǔn)許凸輪軸2a、調(diào)整條3a在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)，用來傳遞伺服機構(gòu)施加的軸向推拉力，4a內(nèi)的圓槽4b是以凸輪軸軸心線為圓心，其所在的平面與凸輪軸2a的軸心線垂直且可以準(zhǔn)許3c在其內(nèi)旋轉(zhuǎn)。3a可以沿直槽2c作軸向移動，當(dāng)4a被伺服機構(gòu)推拉作軸向移動時，4b推拉3c、3a令3b沿螺線形的槽1c移動使1a、1b發(fā)生扭轉(zhuǎn)。圖中3a處于其行程的右端，如果向左推4a，3b迫使1a、1b作逆時針偏轉(zhuǎn)(如箭頭所示)，如果向右推4a，3b迫使1a、1b作順時針偏轉(zhuǎn)(1、圖中未標(biāo)其偏轉(zhuǎn)方向。2、本篇說明不需要1a、1b從圖中位置再作順時針偏轉(zhuǎn)，即3a無須比圖中位置更靠右，但為了給其它用途作示范，特作此描繪)。參照圖1d，當(dāng)動凸輪1a、1b作逆時針偏轉(zhuǎn)時，挺柱先被定凸輪2b的前部a-b段單獨推起，在b-c段被2b、1a共同托起，再被動凸輪1a的c-d段單獨托住、下降，使排氣閥關(guān)閉角推遲，有效進氣量減少、α/ε增加。設(shè)計要點1、按極端的環(huán)境溫度選擇3a、4a起始端和終止端的位置，確定軸向移動的距離；選擇螺線形槽1c的傾斜度的大小及其起始端和終止端的位置，確定1a、1b偏轉(zhuǎn)角度的大小。2、如果要擴大調(diào)整范圍，可以增加動凸輪的數(shù)量，比如在定凸輪的另以側(cè)再設(shè)置一個動凸輪，其調(diào)整范圍大約擴大到3倍。3、因為空氣是由供氣機構(gòu)提供的，充氣十分充裕，充氣率＞1，設(shè)定ε必須考慮這一點。4、按最高氣溫設(shè)定汽油機的壓縮比ε，以避免爆震。5、按最低氣溫設(shè)定柴油機的壓縮比ε，以確保柴油被壓燃。6、類似的結(jié)構(gòu)可以用于點火提前角(機械觸點、光電觸發(fā)、電磁觸發(fā)均可)及噴油提前角的調(diào)整、噴油角度的幅度的調(diào)整，還可以用于制冷機的膨脹機的膨脹比的調(diào)整。注1、實現(xiàn)充分膨脹后，點火及噴油提前角更靠近上死點，噴油提前角的幅度也應(yīng)變窄，噴油更短促、有力、霧化更良好。2、α/ε可以作動態(tài)調(diào)整后，點火及噴油提前角也應(yīng)該作相應(yīng)的動態(tài)調(diào)整。3、在運轉(zhuǎn)中動態(tài)調(diào)整汽油機的點火提前角、最佳的汽油噴入時間及柴油機的噴油提前角，有利于消除或改善汽油機的爆震和柴油機在不同轉(zhuǎn)速、負荷的燃燒、冷車啟動困難及爆燃等問題，比如盡量采用開式或W型燃燒室，使燃油霧化更良好、油滴分布更均勻、燃燒更迅速和徹底，放棄油膜式、復(fù)合式、預(yù)燃室式、渦流室式燃燒室。
以普通內(nèi)燃機的升功率為1、啟動功率為最大、結(jié)構(gòu)重量為較大、實際效率最低、尾氣熱能利用價值高，方式1、2升功率≈0.5、方式3升功率≈1～1.2，啟動功率都較小，結(jié)構(gòu)重量方式1、2為最大、方式3為較小，實際效率方式1、2較高，方式3很高≈0.45～0.49，尾氣熱能利用價值方式1、高，方式2、3較低(注如果要提高這兩種方式的尾氣熱能利用價值，可以在排氣閥2之后安裝換向閥，排氣閥2排出高溫尾氣時，將其導(dǎo)入需要利用高溫廢氣處，排氣閥2排出混有空氣的低溫尾氣時，將其導(dǎo)入需要利用低溫廢氣處，或?qū)⑵鋵?dǎo)入排氣管)。
如果讓a、b兩點重合，即ε＝oa＝ob＝1，就成為第一種無壓縮充分膨脹發(fā)動機，這種發(fā)動機的效率本該是非常高的，但1860年法國E′.勒努瓦發(fā)明的無壓縮煤氣機的實際效率只有4％，原因可能是1、追求較大的升功率，只利用了氣體壓強較大的那部分膨脹功，充分膨脹比選擇得太小，當(dāng)時無法計算這一數(shù)值和這類內(nèi)燃機可能達到的最高效率，失去了改進的機會。2、所用的燃料——煤氣熱值太低，因為有用升溫、升壓比小使其熱效率降低。3、汽缸的直徑D與活塞的行程L之比不恰當(dāng)D/L太小，增加了摩擦損失，在低壓縮比、無壓縮條件下，應(yīng)該加大D/L。4、活塞環(huán)的張力過大，和壓縮比為ε＝7～20的內(nèi)燃機相比，無壓縮內(nèi)燃機的最大工作壓強只有前者的5～10％，當(dāng)漏氣比例相同時，后者的張力應(yīng)該是前者的5～10％，否則此項摩擦損失將增加10～20倍！5、掃氣工作不理想，廢氣濃度過大。
有關(guān)α或α/ε的調(diào)整，在后面的《C、放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機》說明中還有介紹。
B、自吸氣無壓縮充分膨脹發(fā)動機和無壓縮燃氣輪機公式9是8、10的特例，或是二者的交會點、轉(zhuǎn)折點，燃燒溫度T2，排氣溫度T3。令ε＝V1＝1即使吸入的空氣維持其與外界環(huán)境相同或盡量相近的密度，又可以說是在燃燒之前盡量維持吸入空氣的原始體積、不對其進行壓縮，此時W1/W2＝0，簡稱無壓縮，充分膨脹比α，ηtmax≈0.5，η1≈0.97，η3≈0.9如果出現(xiàn)較多的定壓燃燒，實際效率將比理想值稍低，ηe≈0.42～0.46，最大有用升溫、升壓比 α=(ΔTvT1+1)1γ]]>或α=(ΔTVmaxη3T1+1)1γ,9,η1=1-1αγ-1=1-T3T2,ηe=(1-1αγ-1)η1-PbPa]]>例3a、已知汽油燃燒升溫ΔTv≈2500，(注無壓縮發(fā)動機、放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機燃燒前的起始溫度比絕熱壓縮內(nèi)燃機低，溫度越低、定容比熱Cv越小、廢氣所占的比例越小、傳熱損失越小、ΔTv取值越大)，T1＝300，η1≈0.97，Pb/Pa≈0.015。
求ηe＝？解代入公式10、α＝4.93，ηe＝(1-0.528258672)0.97-0.015≈44.26％例3b、已知低熱值燃料燃燒升溫ΔTv≈1750，T1＝300，η1≈0.97，Pb/Pa≈0.015求ηe＝？解代入公式10、α＝4.416358055，ηe＝(1-0.57747547)0.97-0.015≈39.48％換用低熱值燃料后，效率下降幅度較小為10.79％。
工作方式oa→0，ob＝ε＝1，oc＝α，活塞3從上死點a下行，吸入空氣、供給氣體燃料或噴入汽油——如果缸徑較大，可以布置多個噴油嘴同時噴油，加快混合，3到達有效進氣點b迅速關(guān)閉進氣閥、用電火花點火——如果缸徑較大、轉(zhuǎn)速較高，為了減少定壓燃燒，可以布置多個火花塞同時點火，火花塞相互間的位置要合適，3被氣體推往下死點c，打開排氣閥2，3返回a、排出廢氣；之后，重復(fù)前述工作。
從結(jié)構(gòu)上可以把本內(nèi)燃機看作是下一篇說明《C、放熱壓縮、充分膨脹發(fā)動機》工作方式1的特例，二者的基本結(jié)構(gòu)、注意事項和工作方式自然相同或相似，區(qū)別是1、因為ε＝1相當(dāng)于沒有壓縮機、冷卻器和儲氣罐，它吸入的是從大氣中得來的空氣。
2、在汽缸外進氣閥面對的是接近于大氣的壓強，進氣閥復(fù)位彈簧的彈力可以很小，令其處于類似空氣壓縮機的進氣閥的自行開啟的工作方式，只需很小的氣壓差即可使其開啟，雖然該氣壓差很小，也會使缸內(nèi)殘存的廢氣減壓、降溫，這有利于避免由此發(fā)生的回火。為了加快進氣閥的關(guān)閉，可以增加這樣的措施當(dāng)活塞上行到上死點前，通過彈簧向進氣閥門施加迅速關(guān)閉的力，此力維持時間不必過長或角度不必太寬，此后一旦點火燃燒，膨脹的氣體即可對進氣閥繼續(xù)施加使其關(guān)閉的壓力，這需要設(shè)置一個很窄的凸輪，它關(guān)閉進氣閥閥片的力的角度很窄，具有這樣的結(jié)構(gòu)可以獲得這些優(yōu)點按較長時間出現(xiàn)的低氣溫確定充分膨脹比α，如果氣溫較高，活塞尚未到達下死點汽缸內(nèi)就將出現(xiàn)負壓，此時進氣閥開啟、吸入空氣，避免了氣壓的大幅度的下降，優(yōu)點是α值不必經(jīng)常調(diào)整、結(jié)構(gòu)簡單，缺點是高氣溫時汽缸的容積不能充分利用——要避免此缺點就必須調(diào)整點火角和進氣閥關(guān)閉角。注意，如果使用氣體燃料，為了避免因進氣閥因這樣的開啟造成燃料的泄漏1、使用獨立的閥把氣體燃料送入汽缸，缺點是空氣、燃料混合時間比較短促。
2、參照圖2a，可以增加空氣、燃料混合的路程和時間1b氣體燃料穩(wěn)壓、調(diào)壓閥，1c氣體燃料穩(wěn)壓室，1d氣體燃料脈沖閥，1e混合室，1f阻燃銅絲網(wǎng)用來避免因1e有少量可燃氣、1關(guān)閉不及時或關(guān)閉不嚴造成的回火，1進氣閥，1a空氣濾清器，2排氣閥，3活塞；如果讓氣體燃料與空氣在進氣通道如在1e里混合，應(yīng)該把氣體燃料呈脈沖狀態(tài)用1d送入，該脈沖為每個吸氣過程一個，無論轉(zhuǎn)速高低，每個脈沖的時間都相同且很短，短暫到在最高轉(zhuǎn)速下仍能從容的工作，如果轉(zhuǎn)速降低就更不必擔(dān)憂，因為1c、1d有一個較穩(wěn)定的時間常數(shù)(參考下文無壓縮燃氣輪機的時間常數(shù)的說明)，經(jīng)過調(diào)整容易確保每次供給的氣體燃料的體積都較穩(wěn)定且有限——可以作到最多不超過最佳混合比，1d打開的時間安排在1正在打開或打開之前，力求在1關(guān)閉時進入混合室的氣體燃料幾乎全部進入汽缸，在1關(guān)閉之前先關(guān)閉1d，1d最好靠近進氣閥1，1f裝置在1d與1之間；如果用噴油嘴把汽油、甲醇、酒精等燃料噴入混合室，冷車啟動可能有困難，可先用電力對液體燃料進行加熱，使其易于汽化，發(fā)動機被加熱后逐步減少或停止電力加熱，附著在被加熱的混合室壁的液滴也將易于汽化。有時，特別是在啟動時，活塞從上死點下行，點火沒有成功，進氣閥會自動打開，避免了因太大的負壓而使啟動功率增加。為了加快進氣閥門的復(fù)位速度，也可以采用普通發(fā)動機的進氣閥的工作方式。
要求和特點1、壓縮功W1＝0，只要選擇合適的進氣方式，啟動電機、發(fā)電機可以合為一臺直流電機。
2、汽缸蓋至上死點a的距離最好盡量減少。
3、因為是二沖程，運轉(zhuǎn)十分平穩(wěn)，盡量減少汽缸的數(shù)量，以便提高η1、η2。
活塞運動的速度較快時，將出現(xiàn)較多的定壓燃燒，建議盡量采用大容積、少汽缸取代小容積、多汽缸，適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速、采用多個火花塞同時點火加快燃燒速度，以便獲得更多的定容燃燒，特別注意增大缸徑D、減少行程L，采用陶瓷活塞頂，以便減少摩擦損失和傳熱損失、提高實際效率。
參照圖2b把空氣濾清器和進氣管道通入曲軸箱，在活塞頂部設(shè)置自由啟閉的進氣閥門1，活塞3從上死點a下行、空氣推開活塞頂部的進氣閥門1進入汽缸，噴入氣體或液體燃料，活塞行至進氣點b用電火花點火，膨脹的氣體使1關(guān)閉、推動活塞3至下死點c，打開排氣閥2，活塞上行推出廢氣，直至上死點a，之后重復(fù)前述工作。特點和注意事項1、不易采用飛濺式潤滑，雖然在汽油中摻入潤滑油更簡單，但缺點很多，建議使用油泵經(jīng)過油路提供潤滑，溢出的少量的潤滑油滴可以隨空氣對閥門等部件進行潤滑。2、用密度小的材料制作進氣閥門，以加快其關(guān)閉的速度，進氣閥門和活塞頂?shù)闹谱鞑牧嫌休^好絕熱性能，或在其上涂附絕熱層，以減少對進氣的加熱。3、氣溫低時提前點火，以減少進氣量、增加充分膨脹比α；氣溫低高時推遲點火，以增加進氣量、減少充分膨脹比α；可借鑒《A》文“改變排氣量調(diào)節(jié)α/ε的裝置”的原理，實現(xiàn)點火角的提前或推遲。顯然，此結(jié)構(gòu)也可以用于《A》文所述內(nèi)燃機。
一種轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機，參照圖2c轉(zhuǎn)子3在汽缸10內(nèi)旋轉(zhuǎn)，3與10接觸的那段圓柱面的一部分AB的半徑和10的內(nèi)壁半徑相等或極為接近，AD、BC可以是平面狀或是半徑很大的圓柱面或弧型曲面的一部分，CD就是一段圓柱面——注意選擇其恰當(dāng)?shù)陌霃?，半徑太大工作容積過小，半徑太小板狀舌4將對3產(chǎn)生過大的阻力；3被穿過其中的傳動軸8上的彈簧9壓向10，使圓柱AB緊貼10的內(nèi)壁，避免漏氣；圓柱面AB的寬度應(yīng)大于舌腔7的開口的寬度和進氣閥1所在的平面的寬度——(該平面平行于軸8、陷于10的圓柱面之內(nèi)，包括閥片的厚度也不會阻礙3的旋轉(zhuǎn)，之所以選擇平面是為了便于加工)，以免3陷入7的開口和1所在的平面，而難于旋轉(zhuǎn)；方軸8a在孔3a之中的形狀是正方形或矩形的；3a是矩形的，其寬度稍大于8a，可以使3在9的作用下向10施加壓力，所以它的長度更大，要容納8a、9；板狀舌4在舌腔7內(nèi)可以伸出、縮回，4與3緊貼可以把10分隔成燃燒—膨脹腔和廢氣腔，4與3接觸的部位呈圓弧形或是圓柱的一部分；最簡單的方法是只借助彈簧的彈力讓4與3緊貼，但此彈力難于與實際需要良好配合，圖中拉桿6下部的滾輪6a，被圓盤11、12內(nèi)的束位槽11a、12a約束，沿槽壁11b、12b滾動，6穿過端蓋13、14上的導(dǎo)向孔13a、14a，將6a獲得的力傳遞給壓條6b，經(jīng)6b、彈簧5把壓力傳遞給3；11、12、11a、12a的形狀最好是這樣的當(dāng)3的圓柱面AB處于汽缸10的o(a)、c區(qū)域時，6a使彈簧5的形變最小、圓柱面AB對10的壓力也最小，因為膨脹腔在此區(qū)域其內(nèi)氣體的壓強最低，且膨脹腔與廢氣腔即將融合，當(dāng)3的圓柱面AB處于汽缸10的b區(qū)域時，6a使彈簧5的形變最大、圓柱面AB對10的壓力也最大，因為膨脹腔在此區(qū)域其內(nèi)氣體的壓強最大，圓柱面AB通過b區(qū)域前往c區(qū)域時，6a使彈簧5的形變逐漸減小、圓柱面AB對10的壓力也逐漸減小，因為膨脹腔在此區(qū)域其內(nèi)氣體的壓強逐漸減??；為了減少質(zhì)量(重量)舌4是中空的，為了增加剛度和提供支撐，4內(nèi)有肋4a，為了提高空間的利用率，4面向排氣口2的方向是開口的，作為排出廢氣的通道，為了減少漏氣，4面向進氣閥1的方向4b是封閉的，此封閉延續(xù)到4與3之間的所有的有接觸的部位；為了減少漏氣，在舌腔7靠近10的部位，可以設(shè)置幾條交錯的直槽7a，7a與8平行，槽內(nèi)放置密封條7b，7a與7b之間放置彈簧(未標(biāo))，在端蓋13、14上也可以有類似的裝置；當(dāng)端蓋13、14安裝到10上時，邊沿13d(未標(biāo)，背向視線)、14d即可以定位又可以約束10，以免它被不均勻的壓力過度變形，6b從13、14上的矩形孔13b、14b中穿出，用6上端的螺紋和螺母將它們緊固，13、14與3、4、10相互接觸部位都是平面的，這些平面都與8的軸心線垂直，端蓋13、14及其上的主要部位互成鏡象式的對應(yīng)；3、4、8a的軸向長度相等且稍大于10的軸向長度，在13、14與10之間用厚度適當(dāng)?shù)膲|片調(diào)整13、14與3、4、8a的間隙，間隙過小3、4、8a運動困難，間隙過大在13、14與3、4之間會造成太多的漏氣。工作方式分圖I中轉(zhuǎn)子3已經(jīng)把舌4完全推入舌腔7，此時膨脹與廢氣腔已貫通，3繼續(xù)向右轉(zhuǎn)(圖中順時針方向)舌4下移，前一個沖程的廢氣經(jīng)4的開口和排氣口2開始被3推出，當(dāng)3的B點、線遮蓋進氣閥1所在的平面后，在3的A線(相當(dāng)于活塞頂)與4之間形成膨脹腔，產(chǎn)生的負壓將自行啟閉的1的閥片推開，空氣被吸入，噴入汽油或氣體燃料，當(dāng)3的A到達有效進氣點(線)b(相當(dāng)于二沖程的b)時，用多個火花塞同時點火以加快燃燒速度(火花塞可以布置在多個進氣閥之間，或在1與B點之間，布局要合理，以減少燃燒距離)，高壓氣體驅(qū)動3旋轉(zhuǎn)，3的B點(線)與4之間形成廢氣腔里的廢氣繼續(xù)被推出，當(dāng)3的B點(線)到達10的c點、線(相當(dāng)于活塞式內(nèi)燃機的下死點c)時廢氣基本被排盡，3繼續(xù)轉(zhuǎn)動又把舌4完全推入舌腔7，之后重復(fù)前述工作。如果缸徑較大，把轉(zhuǎn)子制成中空的，不但可以減少重量，還可以使其作為氣流的通道，視需要在轉(zhuǎn)子的一面設(shè)置進氣口、排氣口、進氣閥、排氣閥任意之一種裝置，節(jié)省此類裝置在缸筒上要占據(jù)的空間、增加有效工作容積，此時端蓋與轉(zhuǎn)子相對的一面也要留出氣流的通道。
分圖III給出了另一種可以實現(xiàn)3與10的密閉方法，圖中滑塊3a與3之間放置了彈簧3b，即3a代替了9的功能。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，在多極對稱轉(zhuǎn)子中也可以應(yīng)用，所謂多極對稱轉(zhuǎn)子是這樣的含義如果10直徑很大，為了減少不對稱的徑向側(cè)壓力，可以把3制成兩極、三級或更多極的，圖中虛線是增加的那一級，相應(yīng)的進氣閥、舌和舌腔也應(yīng)該各有兩個。
這種結(jié)構(gòu)稍加改動即可有多種用途，比如用于空氣制冷膨脹機只需把進氣閥改成用外力啟閉的；用于氣體壓縮機把進氣閥改成排氣止回閥，排氣口改成進氣口，令轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。
因為無壓縮和放熱壓縮內(nèi)燃機需要的壓縮功小，如果使用相同的飛輪，其怠速轉(zhuǎn)速可以比目前的內(nèi)燃機低得多、大扭矩轉(zhuǎn)速范圍寬得多。
啟動功率為最小，結(jié)構(gòu)重量為最小，升功率≈0.6、實際效率很高ηe≈0.42～0.46，尾氣熱能利用價值高。
小結(jié)對比A、B兩類發(fā)動機，無論壓縮比大小乃至無壓縮，實際效率都處于同一水平，這是因為它們都沒有排放壓縮廢熱，高壓縮比ηt↑，η1、η2、η3↓，ηe并不太高，適用于不易燃燃料，如壓燃柴油；低壓縮比ηt↓，η1、η2、η3↑，ηe并不太低，適用于易燃燃料，如汽油——特別是辛烷值極低的汽油、氣體燃料。高壓縮比升功率大，結(jié)構(gòu)重量大；低壓縮比升功率小、體積大、對結(jié)構(gòu)強度要求低，結(jié)構(gòu)重量并不大。
高效率的無壓縮充分膨脹技術(shù)不但適用于活塞式和轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機，也適用于渦輪式內(nèi)燃機，即無壓縮燃氣輪機，注意是定容加熱，計算公式同10。1920年，德國人H.霍爾茨瓦特制成的斷續(xù)工作的燃氣輪機效率只有13％，其原因可能是1、無法預(yù)測它可能達到的最高效率，沒有找到克服其缺點的方法，失去了進一步探討的決心。2、燃燒室與渦輪機相比容積太小，定壓加熱的比例上升得太多、定容加熱的比例過少。3、渦輪機最佳工況不能與燃燒室逐漸降低的氣壓相適應(yīng)。4、渦輪機系統(tǒng)的慣性使相當(dāng)一部分功無法有效輸出。既然未經(jīng)太多的努力其效率就達到了13％，那么只要結(jié)構(gòu)合理，不但能克服其缺點，而且可以大幅度的提高有用熱效率∵雖然透平的效率低于活塞式的膨脹機，但由于燃燒室的容積大、容易采取較好的絕熱措施、加熱效率高(參照公式5b關(guān)于加熱效率η3的說明)，∴ηe≥40％，遠超過絕熱壓縮式燃氣輪機和放熱壓縮式燃氣輪機！參照原理圖2d，除燃燒室的容積較小這一點不同之外，H.霍爾茨瓦的無壓縮燃氣輪機可能是這樣的大容積的燃燒室1，其底部的進氣止回閥2，透平(渦輪機、膨脹機)3。通過2向1充入空氣、可燃氣，用多個火花塞同時點火，假如燃燒速度極快，而且3的流量不太大，因為2的關(guān)閉，發(fā)生了定容加熱(不排除少量的定壓加熱)，高壓氣體驅(qū)動3作功，2內(nèi)的氣壓和溫度隨時間推移逐漸降低，當(dāng)氣壓降低到一定程度時，用外力驅(qū)動3使其作為風(fēng)扇吸入新鮮空氣或用另外的風(fēng)扇送入新鮮空氣，如此間歇的、脈沖式的重復(fù)工作。如果把燃燒室看作電容器C、透平看作電阻R，就象RC放電電路那樣存在時間常數(shù)τ＝RC，利用這一特性，可以設(shè)計出較為平穩(wěn)的、連續(xù)工作的、高效率的無壓縮燃氣輪機！參照圖2e1～m+n個大容積的燃燒室，其底部的進氣止回閥a，其上部的第1個排氣止回閥b1，其上部第2～m-1個排氣止回閥兼排氣截止閥b2～b(m-1)，其頂部的末級排氣截止閥c；m級或m段透平d，從第2級(段)開始，每級(段)透平的工作面積都逐級(段)增大，以接納與它并聯(lián)的燃燒室的流量，此流量最好能使其時間常數(shù)保持一致；所有燃燒室頂部的末級排氣截止閥c都通往最末一級渦輪機兼風(fēng)機、第1個排氣止回閥b1都通往透平的首級、第2～(m-1)個排氣止回閥兼排氣截止閥b2～b(m-1)都通往透平的2～(m-1)級(段)。對第2～(m-1)個排氣止回閥兼排氣截止閥b2～b(m-1)的要求是這樣的每個排氣止回閥兼排氣截止閥都串聯(lián)在同一通道中，遇到高壓差止回閥門自行關(guān)閉或稱止回，截止閥門需用外力打開，或采用圖3a的1c～1g的形式(見《C》文的說明)。為了抵消軸向推力，兩個透平在軸的兩邊呈鏡象對稱安裝，即兩個透平的進氣端相對、透平的動葉片及靜葉片(整流器的葉片)扭曲方向相反，氣流從中間進入、從兩端排出。注意對稱安裝的透平可以用于蒸汽輪機，中間用類似混流式水輪機那樣的裝置代替噴嘴，可能會提高蒸汽輪機的效率。
工作方法，每個燃燒室從進入、退出工作狀態(tài)及進入、退出準(zhǔn)備狀態(tài)，都是利用閥門按氣壓最高時先向首級透平供氣，隨著氣壓逐漸下降，利用閥門逐步轉(zhuǎn)移向下一級透平供氣，直至向末級透平供氣，最后轉(zhuǎn)入被抽氣(或被供氣)和供給燃料的狀態(tài)，然后被下一個燃燒室頂替作同樣的工作；雖然頂替和轉(zhuǎn)移不是連續(xù)不斷、沒有時間間隔的，但就整體而言，在任一時刻總是有多個燃燒室相互配合的驅(qū)動透平。先從燃氣輪機進入穩(wěn)定工作狀態(tài)進行描述，設(shè)m是偶數(shù)m＝6，n＝6個，m+n＝12個；把6級或6段透平按1級+6級、2級+5級、3級+4級分成3組，即L＝m/2＝3組(如果m是奇數(shù)，比如m＝5，第1級透平單獨作1組，2級+5級、3級+4級分成2組，共3組)第1組、第1個燃燒室No1點燃，它通往首級(段)透平的第1個止回閥b1被氣體推開去驅(qū)動第1段透平，其更高的氣壓使剛才還處于開啟狀態(tài)的第7個燃燒室N07的止回閥b1關(guān)閉，同時用外力打開第11個燃燒室No11的截止閥c，短暫的驅(qū)動第6段透平，之后No11的c保持開啟，與先于它進入這一狀態(tài)的第12個燃燒室No12及No2～6共同被第6段透平抽氣，即排出廢氣、進入空氣的換氣狀態(tài)，所以末級透平的面積很大——它既作為透平又作為風(fēng)機(還可以另設(shè)鼓風(fēng)機從燃燒室底部的進氣止回閥送入新鮮空氣，優(yōu)點是可以克服進氣止回閥的阻力、增加新鮮空氣的密度)；第2組、相隔一段時間t3之后，同時打開No7、No10的截止閥b2、b5，與之串聯(lián)的止回閥被氣體推開驅(qū)動第2段、第5段透平，更高的氣壓使剛才還處于開啟狀態(tài)的No8、No11的止回閥b2、b5關(guān)閉，用外力關(guān)閉No8、No11的截止閥b2、b5；第3組、相隔一段時間t3之后，用外力打開N08、No9的截止閥b3、b4驅(qū)動第3段、第4段透平，更高的氣壓使剛才還處于開啟狀態(tài)的No9、No10的止回閥b3、b4關(guān)閉，用外力關(guān)閉No9、No10的截止閥b3、b4。其余5個燃燒室，即No2～6早已先后進入排放廢氣過程，此時它們的末級排氣截止閥c都處于開啟狀態(tài)。最早進入排放廢氣過程的No2已經(jīng)充滿新鮮空氣和可燃氣體或易燃的霧態(tài)燃料，在和No1點燃相隔t2時間后，No2點燃，頂替剛才還向首段透平送氣的No1，如此輪轉(zhuǎn)循環(huán)。之所以把燃燒室的投入運行按首+尾段(級)、第二+末前段(級)....分組，目的是使各組的功率大致相等、每個節(jié)拍的輸出功率也大致相等。向換氣的燃燒室供給燃料要注意1、排放廢氣、充入新鮮空氣的速度要適宜，以免廢氣、新鮮空氣過分摻混，盡量借助廢氣輕、新鮮空氣重的原理，把更多的熱廢氣從燃燒室頂部的末級排氣截止閥排出，新鮮空氣到達排氣截止閥時令其關(guān)閉。向燃燒室供給燃料不要過早，待廢氣離去、新鮮空氣到達之后再供給，以免回火。2、燃燒室最好垂直安裝，其高度H最好大于直徑D，可以減少廢氣、新鮮空氣過分摻混。多安排的n個燃燒室就是為了獲得充分的時間，以利于1、2項工作。
工作頻率(節(jié)拍)或時間的安排每個燃燒室從點燃到工作結(jié)束的時間定為t1，設(shè)t1＝9秒；每隔3秒點燃一個燃燒室t2＝3秒；t3＝t2/L——L＝3t3＝1秒。即通過延時、分組投入，多個分級并聯(lián)工作的燃燒室可以使燃氣輪機的波動周期大為縮短，燃燒室越多、渦輪機分級越細致，波動周期越短，借助透平系統(tǒng)的慣性，燃氣輪機的運轉(zhuǎn)將十分平穩(wěn)，如果該慣性不夠大，可以增加飛輪。
燃料的供給方法1、把多個氣體燃料噴口或液體燃料噴油嘴設(shè)置在燃燒室的底部，待空氣進入、廢氣遠離之后給入燃料，以免剩余廢氣還很多就自行引燃。方法2、把更多的氣體燃料噴口或液體燃料噴油嘴均勻的設(shè)置在燃燒室恰當(dāng)?shù)牟课?，待大部分廢氣離開燃燒室后迅速給入燃料，容易避免自行引燃。
無壓縮燃氣輪機的冷卻前幾級透平及相通的管道、閥門的溫度可能高達T2≈3000k，后幾級透平及相通的管道、閥門的溫度T3≈1600k，管道、閥門、傳動軸、透平的動葉片、靜葉片(整流器)等部位可采取隔熱+蒸發(fā)的冷卻措施，蒸發(fā)最好是半開路的——其出口通往燃燒室，如果用汽油、甲醇、酒精作冷卻劑，將沒有熱損失，因為其蒸汽就是燃料；為了避免冷卻劑泄漏或高溫氣體進入冷卻通路，透平葉片及傳動軸的冷卻通路的出入口，最好安排在透平后幾級葉片的傳動軸上，此處氣體對冷卻通路為正壓，冷卻劑不易向外泄漏，但壓強不高，高溫氣體也不會大量進入冷卻通路。
無壓縮燃氣輪機的功率設(shè)向首段(級)渦輪機送氣的燃燒室提供的功率為N1，前述L組燃燒室提供的總功率為L N1≈3 N1。燃燒室越多、透平分級越細、L越大，由壓強梯度差產(chǎn)生的不匹配損失越小、效率越高、總功率越大。
雖然透平的效率低于活塞式膨脹機，因為其燃燒溫度遠高于后者，有效熱效率ηe不但不低，而且尾氣溫度非常高，如果實行燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)使用天然氣、汽油，發(fā)電效率將大于60％，使用水煤氣、半水煤氣，發(fā)電效率大于50％。
C、放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機和混合壓縮充分膨脹發(fā)動機首級壓縮機的進氣量與膨脹機的進氣量之比即壓縮比ε＝V1/V2，膨脹機的排氣量與膨脹機的進氣量之比即膨脹比V4即α＝V4/V2，，等比壓縮的級數(shù)m，當(dāng)m→∞且放熱十分良好時即成為等溫壓縮，在工程上可以按壓縮比的大小決定m，通常m＝1～4；適當(dāng)提高壓縮比可以提高效率，而且α/ε減少、升功率增加，但壓縮比太高，比如當(dāng) 時，α/ε＝1，排氣溫度等于進氣溫度T4＝T1，再加大壓縮比，則α/ε＜1，即排氣溫度T4＜T1進氣溫度，這表明它既產(chǎn)生動力又在制冷，效率反而下降。η1≈0.95，η2≈0.98，ηtmax≈0.68，據(jù)說燃料電池的理論效率≈0.7，二者路途不同，結(jié)果如此接近大概不是巧合。ηe≈0.55～0.60。最大有用升溫、升壓比 。放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機10a,ηt=1-1αγ-1-mγ(ϵγ-1m·γ-1)ΔTvT1+1-αϵ,α=[(ΔTvT1+1)ϵ]1γ]]>或α=[(ΔTVmaxη3T1+1)ϵ]1γ]]>ηe=(1-1αγ-1)η2-m·γ(ϵγ-1m·γ-1)(ΔTvT1+1-αϵ)η1η2-PbPa]]>或ηe=(1-1αγ-1)η1-m·γ(ϵγ-1m·γ-1)(ΔTVmaxη3T1+1-αϵ)η1η2-PbPa]]>例4、已知汽油燃燒升溫ΔTv＝2500，壓縮比ε＝27，m＝3，η1＝0.96，η2＝0.98，Pb/Pa＝0.015求ηe＝？解α≈50，ηe＝0.759237205-0.23029073-0.015＝51.39％(混合壓縮)一級放熱壓縮+絕熱壓縮充分膨脹發(fā)動機(多級放熱壓縮請自行推導(dǎo)) W1a、W1b放熱、絕熱壓縮功，ε1、ε2放熱、絕熱壓縮比。
參照圖3a1′a空氣濾清器，A壓縮機、1′進氣閥、2′排氣閥、3′活塞，1a冷卻器、1b儲氣罐、1h排水裝置，1c膨脹機進氣配氣器、1d前置進氣閥、1e后置進氣閥、1f扭轉(zhuǎn)柄、1g凸輪，B膨脹機、2排氣閥、3活塞。公式9是循環(huán)最完善的內(nèi)燃機，其壓縮、膨脹不能在同一空間內(nèi)完成，其前部是空氣壓縮機A，它為后部的膨脹機B提供高密度的空氣。
壓縮機的特殊結(jié)構(gòu)和要求壓縮機既可以是速度型也可以是容積型的——活塞式、轉(zhuǎn)子式均可。每級壓縮之后的冷卻器1a或儲氣罐1b都應(yīng)該設(shè)置排水裝置1h——最好是自動的，以便及時排出冷凝水，這有利于內(nèi)燃機長時間、不間斷的工作。當(dāng)氣溫很低，在冷卻器、排水裝置或儲氣罐中結(jié)冰較多且有礙于發(fā)動機工作時，可停止或減少冷卻器的放熱，待冰熔化且排水后，恢復(fù)冷卻器的放熱，如果排水裝置或儲氣罐中的冰不易融化，可利用電力或排氣廢熱來幫助熔化——這需要使用帶有閥門的、可以在需要時供熱的熱管來達到此目的。在小型內(nèi)燃機中，可以讓壓縮機、膨脹機使用同一根傳動軸或曲軸。在大、中型內(nèi)燃機中，為了減小啟動功率，可以在壓縮機、膨脹機之間安置離合器，啟動時先將二者分開，讓啟動機先帶動壓縮機，待空氣的壓強足夠高時再結(jié)合離合器，完成內(nèi)燃機的啟動。如果使用二沖程多級壓縮，相鄰各級的相位差以π為最好，這可以穩(wěn)定儲氣罐的壓強。
膨脹機的特殊結(jié)構(gòu)和要求膨脹機必須使用容積型的——活塞式(二沖程)、轉(zhuǎn)子式(一沖程)均可。如果使用活塞式，因為只承擔(dān)進氣、膨脹、排氣這三項工作，所以很容易在二沖程之內(nèi)把這三項工作安排得更合理；因為供給膨脹機的空氣的壓強很高，如果進氣閥1d---1e的結(jié)構(gòu)和普通內(nèi)燃機相同，其復(fù)位彈簧的彈力就必須足夠大，以避免汽缸內(nèi)壓強較低時，壓縮空氣不受控制的自行進入汽缸；如果嫌復(fù)位彈簧(圖中未標(biāo))的彈力太大，可以在常規(guī)的進氣閥1e的前面再安裝一個閥1d，閥1d的閥門和進氣閥1e的閥門安裝方向相反，當(dāng)其關(guān)閉時僅憑氣壓差即可阻止壓縮機來的空氣進入，這樣復(fù)位ε彈簧的彈力就不必太大，需要進氣時要用外力頂開前面的閥門1d，此時后面的閥門1e可以被空氣推開——這可能增加氣流的阻力，所以前、后兩個閥門最好同時都用外力頂開——凸輪1g被杠桿1f扭轉(zhuǎn)即可傳遞外力，復(fù)位彈簧的彈力也可以有更多的選擇，顯然這種結(jié)構(gòu)易于克服1c的漏氣的問題。
壓縮機的工作和普通壓縮機相似，無須重復(fù)。
工作方式1，放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機首級壓縮機進氣體積V1＝ε，oa→0，充入膨脹機的壓縮空氣的體積ob＝1，充分膨脹比V4＝α＝oc?；钊?位于a，打開進氣閥1d、e充入空氣、噴入液體燃料或供給氣體燃料，當(dāng)3下行至b點時，迅速關(guān)閉1d、e，用電火花點火，3被氣體推往c，3到達c氣體接近完成充分膨脹時打開排氣閥2，此時汽缸內(nèi)氣體的壓強稍大于1——外界大氣的壓強，3向上移動推出廢氣，3即將到達a時，關(guān)閉2，如此反復(fù)；如果使用氣體燃料，最好讓燃料使用另外的閥，假如讓空氣、燃料共用同一閥，最好采取阻燃措施，還可以把B文2、圖3中的1b、1c、1d接在圖4的1c上，目的都是為了避免發(fā)生回火；此法的優(yōu)點是廢氣排除的較徹底，缺點是進氣、關(guān)閉進氣閥、點火都是在活塞的運行速度處于越來越快的退行狀態(tài)下完成的(注活塞的運行速度與充分膨脹比α有關(guān)，α越小、進氣角越大，活塞的運行速度越快)，這不但對這些工作的時間配合要求較嚴，而且當(dāng)活塞的速度很快時，可能發(fā)生較多的定壓燃燒，活塞驅(qū)動曲軸的工作角度＜π。
方式2a，混合壓縮充分膨脹發(fā)動機，為了減少定壓燃燒，為了使進氣、供給燃料、燃燒工作進行得比較從容，可能不得不采用較多的放熱壓縮和較少的絕熱壓縮，其構(gòu)造與方式1幾乎完全相同，區(qū)別在膨脹機的進氣方式和膨脹機有放熱壓縮之后的少量的絕熱壓縮，首級壓縮機進氣體積V1＝ε1·ε2，充入膨脹機的壓縮空氣的體積ob＝ε2，oa＝1，總壓縮比ε＝ε1·ε2，充分膨脹比V4＝α＝oc，活塞3上行、到達b之前，關(guān)閉排氣閥2，打開進氣閥1d～e充入空氣—如果3的速度較慢其體積將大于ε2，3到達b之前會把大于ε2的那部分空氣送回儲氣罐，3到達b關(guān)閉進氣閥1d～e、給入燃料，此后發(fā)生絕熱壓縮，3到達上死點a之前用電火花提前點火.........以下工作和方式1完全相同，請參考上段文章。此法的優(yōu)點是進氣、關(guān)閉進氣閥、點火都是在活塞的運行速度處于越來越慢的進行狀態(tài)下完成的，此時曲軸偏轉(zhuǎn)的角度較大而活塞移動的距離較小，定壓燃燒的成分很少，活塞驅(qū)動曲軸的角度≈π，缺點是廢氣排除的不徹底，有少量的絕熱壓縮，使進氣溫度稍有提高。
方式2b，混合壓縮充分膨脹發(fā)動機，參照圖3b，為了簡化結(jié)構(gòu)，可以利用活塞打開進氣閥進氣室1c內(nèi)裝有前置進氣閥1d、后置進氣閥1e，前置進氣閥1d是用來阻止燃燒產(chǎn)生的高壓氣體返回壓縮空氣儲氣罐的止回閥，后置進氣閥1e是用來阻止壓縮空氣不受控制的從儲氣罐自行進入進氣室1c?；钊?上行，排氣閥2開啟，排出廢氣，當(dāng)3接近進氣點b、尚未接觸1e的挺桿之前關(guān)閉2，梢后3推起后置進氣閥1e的挺桿，壓縮空氣推開前置進氣閥1d進入進氣室1c、汽缸；3繼續(xù)上行，如果其速度不過快，1d來得及關(guān)閉，空氣被少量絕熱壓縮，3到達上死點a之前噴入燃料、用電火花提前點火，如果1d未來得及徹底關(guān)閉，此時燃燒產(chǎn)生的高壓將迫使其關(guān)閉、驅(qū)動3下行，在3脫離1e的挺桿之前，1c內(nèi)存留的氣體返回汽缸，3繼續(xù)下行，汽缸內(nèi)的氣壓逐步下降，后置進氣閥1e徹底關(guān)閉，儲氣罐里的壓縮空氣不能自行進入汽缸；3到達下死點c、打開排氣閥2，活塞3上行，排出廢氣，如此反復(fù)循環(huán)。注意1、在確?？諝饪梢皂樌M入汽缸的前提下，盡量減少1c的容積，以免其內(nèi)存留的氣體過多。2、3到達上死點a時，1d、1e之間要留有一定的間隙，以免擠壓損壞。3、可以在1d、1e之間安置彈力適宜的彈簧，幫助其復(fù)位。4、因為3的速度越靠近上死點越慢，為了減輕碰撞，1e的挺桿不宜過長；可以把1e的挺桿設(shè)計成套筒狀，其內(nèi)安置彈力適宜的彈簧，在彈簧的工作間隙未被3壓完之前，先由彈簧向1e傳遞一個逐步增大的緩沖的力；為了減少3與挺桿接觸部位的壓強，可以把挺桿頂端相應(yīng)部位的面積增大。
二沖程配氣、供油、點火的精度高，增大與之相應(yīng)的凸輪的直徑，可以使精度更高，為了簡化結(jié)構(gòu)，配氣、供油、點火的凸輪可以直接設(shè)置在傳動軸上。
啟動功率為很小，結(jié)構(gòu)重量為較小，升功率≥1、實際效率最高，尾氣熱能利用價值較高。
這種內(nèi)燃機可以有多種變形的應(yīng)用方式將其壓縮機、膨脹機分開，并且把儲氣罐作得極大，就可以用于壓縮空氣蓄能電站，在電網(wǎng)電力過盈時，用電力驅(qū)動壓縮機向水壓式高壓定壓儲氣裝置儲存壓縮空氣，它可以安全、高效的儲存壓強十分平穩(wěn)的高密度的空氣，供電緊張時放出壓縮空氣供給膨脹機作功、發(fā)電，此時膨脹機的效率非常高，因為這時它無需壓縮W1/W2＝0。
參照圖3c，1氣閥、通往壓縮機，2氣閥、通往容積型膨脹機或燃氣輪機，3輸氣管，4水池，5垂直井道，6匯氣室，7水平巷道，8輸水管，9浮子，10配重氣閥1、2輸氣管3與匯氣室6水平巷道7連通作為“儲氣罐”；垂直井道5深達幾百米，它的下部與匯氣室6隔開、上部與水池4溝通；輸水管8的下部插入6底部的水面下、上部彎頭連通5——它可以準(zhǔn)許水流出入、阻止空氣出入；浮子9置于6的水中，與配重10用繩索連接，繩索用滑輪導(dǎo)向、穿過8。
工作方法最初先向5注滿水，水通過8進入6、7，當(dāng)6、7水位上升到一定高度時，6、7內(nèi)氣壓與5施加的水壓平衡。通過1、3向6、7充入壓縮空氣，6、7內(nèi)的水經(jīng)8被排入5、4，6的水位不可以低于8的底部，否則超過最大儲氣量，空氣將從8、5逸出。通過3、2向容積型膨脹機或燃氣輪機提供壓縮空氣，4內(nèi)的水經(jīng)5、8進入6、7，6的水位不可以高于其頂部，水位再度上升氣壓將會下降。當(dāng)6、7水位升降時，9、10隨之升降，根據(jù)10的位置可以判斷6、7的儲氣量。4的面積越大、水位越穩(wěn)定，氣壓越穩(wěn)定，如果4靠近河、湖，引入、排出水可以減少4的面積。以垂直井道的底部為中心開鑿許多輻射狀的水平巷道，可以大幅度的增加儲氣量，這種蓄能電站的工作能力絕不亞于抽水蓄能電站，特別適用于荷蘭那樣的低地國家或地區(qū)。如果離岸邊不遠有適宜的深?；蛏詈梢杂门渲睾途W(wǎng)把軟囊錨定在水底，利用軟囊體積的變化來儲存壓縮空氣，就不必開鑿巷道。如果利用廢棄礦井，例如在南非，這類巷道的深度可達幾百米至上千米，儲氣的氣壓極高，超過了內(nèi)燃機膨脹機的工作范圍，在內(nèi)燃機前要用制冷膨脹機來減壓、回收功，見后文有關(guān)魚雷、潛水器用內(nèi)燃機的說明。
關(guān)于充分膨脹比α或α/ε的調(diào)整；從公式8～12可以看出，α的取值決定于進氣溫度T1、ΔTv或ΔTv/T1，而T1≈To，即α的數(shù)值應(yīng)該隨環(huán)境溫度的變化而調(diào)整，否則不但會降低效率還會產(chǎn)生排氣噪聲，有多種方法可供選擇1、按最高環(huán)境溫度固定α值，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，減少燃料的供給，因為ΔTv下降就會使所須的α值維持不變，內(nèi)燃機的最大功率也維持不變，此方法簡單易行，但ηt不隨環(huán)境溫度降低而提高。
2、按最高環(huán)境溫度使用高熱值燃料如汽油固定α值，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，依次改用低熱值燃料，達到不必改變α值的目的。
3、改變進氣量使所須的α/ε值隨環(huán)境溫度的變化而得到調(diào)整，為此應(yīng)該使控制進氣閥的凸輪的開啟角度可以改變，類似的結(jié)構(gòu)見《A》文；改變首級壓縮機的進氣量使所須的α/ε值得到調(diào)整，適用于放熱壓縮內(nèi)燃機。
4、改變改變排氣量使所須的α/ε值隨環(huán)境溫度的變化而得到調(diào)整改變，此方法雖然也可以獲得不同溫度下的最高的ηt，但不能充分利用膨脹機汽缸的容積。
5、利用后文所述的制冷機，使進氣穩(wěn)定在低溫，不必改變α/ε值。
內(nèi)燃機排氣或尾氣的利用雖然充分膨脹發(fā)動機對燃料的利用效率非常高，燃料的未利用的熱能比例較少，但和燃氣輪機相比其尾氣的利用價值更高，因為它們通常都是在最佳混合比附近燃燒，尾氣的熱能屬高位的熱能。在小型移動設(shè)備中，用尾氣給吸收式制冷機供熱，獲得的低溫的一小部分使內(nèi)燃機的進氣得到降溫、析出水分，因為進氣的溫度T1下降且十分干燥、ΔTv/T1上升使內(nèi)燃機的效率得以提高，剩下大部分的低溫用于空調(diào)或冷藏。
開發(fā)出高效率的溫差電池，特別是可以在高溫、中溫、低溫下工作的溫差電池，用尾氣的熱能發(fā)出的電力驅(qū)動電動機，此電動機可以和內(nèi)燃機并列共同輸出動力。
D、放熱壓縮燃氣輪機11a,ηt=1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2-W1W2,ηe=(1-1βγ-1γ+γ-1γ·W3W2)η1-W1W2η12-Pbpa]]>W1=kβ·Lnβ..,W3=β·ΔTpT1..,W4=(β-β1γ)(ΔTpT1+1)γ-1..,W2=W3+W4,]]>W1放熱壓縮功，W2總膨脹功，W3等壓膨脹功，W4絕熱膨脹功。 例5a、已知燃氣輪機β＝20，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃燒升溫ΔTp≈1750，進氣溫度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.599764382-0.251998669-0.02≈32.78％，例5b、已知燃氣輪機β＝50，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃燒升溫ΔTp≈1750，進氣溫度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.676850284-0.297329238-0.02≈35.92％例5b、已知燃氣輪機β＝100，η1≈η2≈0.88，Pb/Pa≈0.02，K≈1.02，汽油燃燒升溫ΔTp≈1750，進氣溫度T1≈300k，求ηe＝？解代入公式7b、ηe＝0.723921047-0.330848924-0.02≈37.31％，增壓比較低時，放熱壓縮比絕熱壓縮的效率相差不多，適當(dāng)提高增壓比后二者差距加大，增壓比大幅度提高效率增幅減少。
絕熱壓縮燃氣輪機從它誕生之日，就具備了放熱壓縮需要的一些條件，但因為沒有正確的基礎(chǔ)理論的指導(dǎo)，采用放熱壓縮技術(shù)是不可思議的。放熱壓縮燃氣輪機的壓氣機、透平(渦輪機、膨脹機)也是分開工作的，其壓氣機的扇葉(動葉片)、靜葉片(整流器的葉片)、外殼的內(nèi)側(cè)和傳動軸的總表面面積很大，只要在其內(nèi)部構(gòu)成供傳熱介質(zhì)流通的通道，它們就是非常好的吸熱換熱器，在燃氣輪機之外——比如在飛機的機身、機翼的蒙皮里用導(dǎo)熱好的黏合劑粘附上放熱換熱器的管道，用循環(huán)泵、閥門、管道，把吸熱換熱器、放熱換熱器構(gòu)成循環(huán)回路，壓氣機壓縮空氣產(chǎn)生的廢熱就可以通過機身、機翼釋放到大氣。為了減少放熱過程的溫度差，又不消耗循環(huán)功率，還可以在整流器的葉片、外殼的內(nèi)側(cè)和機身、機翼的蒙皮之間，利用熱管技術(shù)實現(xiàn)對外放熱，在熱管的適宜位置安裝閥門，需要時可以阻斷液體工質(zhì)的回流、停止對外放熱。為了約束氣流的離心趨勢和兼顧增加吸熱換熱的面積，可以把壓氣機扇葉的后側(cè)(以進氣方向為前)制作上許多以傳動軸軸心為圓心的同心圓狀的附翼，透平葉片的前側(cè)也可以有這種附翼來約束氣流的離心趨勢。
由于對壓縮空氣進行了放熱，當(dāng)氣溫低于冰點而且工作在高濕度的環(huán)境時，可能在壓氣機里結(jié)冰，當(dāng)冰層的厚度較大且有礙于工作時，或是停止循環(huán)泵、或是關(guān)閉有關(guān)閥門，減少或停止對外放熱，利用壓縮熱來化冰，待冰融化后再進行放熱；如果長期處于高濕度的環(huán)境，無論氣溫有多低，可能不得不讓壓氣機工作于高于冰點的溫度。
有了放熱環(huán)節(jié)，降低了燃燒的起始溫度，在材料的耐熱性能相同的前提下，可以大幅度的提高增壓比，不必擔(dān)心壓縮熱和燃燒升溫會燒毀壓氣機、透平，為把燃料的供給量增加到最佳混合比創(chuàng)造了有利條件，又因為壓縮空氣的質(zhì)量、密度、 上升和η1的增加，最終使輸出功率大幅度的提高。
如果在前級透平的葉片及其靜葉片(整流器的葉片)采取類似《B》文無壓縮燃氣輪機的冷卻措施，(注意所說的冷卻措施，不是讓燃料在透平的葉片及其靜葉片的表面蒸發(fā)，這會降低燃料的利用效率。)不但可以把燃料、空氣的混合濃度提高到最佳混合比，而且可以使燃燒在燃燒室內(nèi)大部乃至全部完成，此時公式11的假設(shè)就成為現(xiàn)實，氣體在透平內(nèi)只進行絕熱膨脹，可以使燃氣輪機的效率得到更大的提高，排氣溫度大幅度降低，在燃氣輪機的尾部將看不到火光。在位于燃燒室前端的傳動軸上開出徑向的孔，作為液體燃料的輸入孔，讓透平葉片內(nèi)的通道沿傳動軸與輸入孔溝通以便輸入液體燃料，把因吸熱而汽化的燃料從軸心的另一條軸向通道送回燃燒室進行燃燒，之所以把冷卻劑的輸入、輸出安排在燃燒室前端的傳動軸上，是可以避免燃料白白的泄漏，此種泄漏可能是難免的。要使上述措施達到的良好的冷卻的作用，可以大幅度的提高增壓比，否則需要的燃料少、能提供的汽化熱也少。如果氣溫太高，或是汽油、煤油這類燃料能提供的汽化熱太少，還可以摻入一些酒精或甲醇。燃氣輪機的啟動先從進氣口送入易于汽化的天然氣、石油氣，待作為冷卻劑的燃料被汽化后，逐漸減少天然氣、石油氣的供給；據(jù)說飛機在起飛前的預(yù)熱要消耗大量的燃油，建議在機場設(shè)置天然氣、石油氣供給設(shè)施，以減少燃油的裝載量或等于增加了燃油的裝載量。飛機發(fā)動機空中停車的再啟動減少或停止壓氣機的放熱，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)后，恢復(fù)壓縮放熱。
關(guān)于有效效率η1當(dāng)吸入的空氣的流量相同時，因熱效率ηt上升、輸出功率成倍增加，漏氣損失的比例成倍下降，η1將大幅度上升。
關(guān)于變形應(yīng)用和《C、放熱壓縮、充分膨脹發(fā)動機》一樣，放熱壓縮燃氣輪機也有類似的應(yīng)用方法，比如只使用它的透平，再配合《C》文中的儲氣機構(gòu)，就可以用于壓縮空氣蓄能電站。為了抵消因去除壓氣機而增大的軸向推力，可以采用《B》文無壓縮燃氣輪機的措施。這種發(fā)電裝置的效率稍低于《C》文，因為它的燃燒只能增容不能增壓，注意對其尾氣熱能的利用，總效率也不太低，最大的優(yōu)點是體積小、功率大。
E魚雷、潛水器內(nèi)燃機無壓縮充分膨脹式內(nèi)燃機，P1進氣壓強，氧氣發(fā)生器、氧化劑或儲氣罐供給氣體的壓強，排氣壓強P3≥Po+Ph，大氣壓強Po＝1，海水壓強Ph＝0.1h，潛深h(m)12a,α=[(ΔTvT1+1)P10.1h+P0]1γ=[(ΔTvT1+1)P10.1h+1]1γ,η1=1-1αγ-1,]]>少壓縮充分膨脹式內(nèi)燃機α=[(ΔT∀·ϵT1+ϵγ)P11+0.1h]1γ]]>12b,η1=1-1αγ-1-0W2-W1bW2=1-1αγ-1-ϵγ-1γ-1ΔTvT1+ϵγ-1+αP1ϵ]]>本內(nèi)燃機是基于《C》文方式1、2的改動，無壓縮或少壓縮內(nèi)燃機可以代替奧托內(nèi)燃機制作熱動力魚雷，壓縮機及其冷卻器放置在艦艇或基地，魚雷上安置儲氣罐和無壓縮(由放熱壓縮內(nèi)燃機而來)、少壓縮(由混合壓縮內(nèi)燃機而來)內(nèi)燃機，如果給儲氣罐充入富氧、純氧，或由氧氣發(fā)生器供給具有一定壓強的氧氣，或供給具有一定壓強的氣態(tài)氧化劑，其實際效率非常高ηe＝70～80％，(W1＝0，W1/W2＝0)。注意通過改變進氣量調(diào)節(jié)尾氣的壓強1、潛深加大、儲氣罐氣壓低增加進氣量、減少膨脹比α。2、潛深減少、儲氣罐氣壓高減少進氣量、增大膨脹比α。排氣噪聲，氣泡噪聲都很少，其總體噪聲水平接近于電動魚雷因為排氣溫度低，由氣泡形成的航跡少，特別不易被遠紅外夜視儀發(fā)現(xiàn)，其航程或裝載炸藥的重量數(shù)倍于當(dāng)前的魚雷。
參照圖3a，圖中虛線右側(cè)相當(dāng)于魚雷、潛水器的無壓縮或少壓縮內(nèi)燃機，工作方法和《C》文的方式1、2大體相同。
參照圖4，高壓儲氣罐C，制冷機的膨脹機A如果儲氣罐C中的氣體氣壓極高，或氧含量極高，燃燒壓強過大，有可能超過膨脹機B允許的極限，或是超過了膨脹機B的充分膨脹比α及α/ε值的調(diào)整極限，將不得不對供給膨脹機B的氣體進行減壓，此種減壓最好借助制冷機的膨脹機A來完成，制冷膨脹機A也應(yīng)該采取膨脹比的調(diào)整措施，制冷膨脹機A在減壓、調(diào)壓的同時，既可以回收膨脹功又可以使輸出的氣體降溫，而低溫的進氣可以提高無壓縮內(nèi)燃機的效率。結(jié)合全球定位系統(tǒng)及其它獨特措施，繼彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈之后，將出現(xiàn)一種廉價的超遠程的魚雷，既可以用于艦載又可以用于岸基，其航程可以達到幾千甚至上萬公里。
關(guān)于替代能源對當(dāng)前的內(nèi)燃機而言，如果用甲醇和酒精代替汽油和柴油，即使消耗熱量相等的燃料，前者的輸出功率也要遠小于后者，因為前者的化合水多于后者，因 下降、W1/W2上升使ηe大幅度的減少，這就是使用甲醇燃料始終無法達到預(yù)期效果的根本原因。值得慶幸的是對無壓縮和放熱壓縮的內(nèi)燃機、燃氣輪機而言，ηe下降的幅度很少，因為它們的W1/W2所占的比例很少、甚至趨于0，僅就這一優(yōu)勢也應(yīng)該大力開發(fā)，是迫在眉睫的最重要的課題，只顧商業(yè)利益設(shè)法加以推委，是不負責(zé)任的以全球生命的命運作為殉葬品的行為。因未參加過內(nèi)燃機的設(shè)計、制造和維修，對本發(fā)明所進行的描述可能不夠正規(guī)。由于給出的示例較多，為了避免過分繁瑣，一些可能實施的措施只在一個示例中作了表述，顯然它們可以與其它示例和實例結(jié)合或組合，構(gòu)成本發(fā)明的權(quán)利要求，特此聲明。
補充接第12頁23行還可以用于輸送液體，即作為輸液泵，俗稱總泵、主動泵或是輸入具有壓力的液體流，輸出動力，俗稱從動泵、分泵或被動泵。
權(quán)利要求
1.絕熱壓縮內(nèi)燃機實現(xiàn)充分膨脹而且進氣吸收的廢熱較少的方法，其特征是在進入絕熱壓縮之前，先排出多余的空氣，以便留出充分膨脹的空間。
2.實現(xiàn)較充分膨脹的必要條件，其特征是工程上應(yīng)用的充分膨脹比，比理論計算值稍小，是隨進氣溫度、進氣——排氣壓強、燃料的熱值、混合比、負載輕重的變化而變化的數(shù)值，和循環(huán)的方式有關(guān)，可以根據(jù)相關(guān)公式推算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，二沖程內(nèi)燃機實現(xiàn)充分膨脹的方法，其特征是活塞前往上死點移動到有效進氣點附近時，對于頂置進氣門、排氣門內(nèi)燃機同時關(guān)閉進氣閥門和排氣閥門，然后進入絕熱壓縮，對于汽缸進氣口或自行啟閉的活塞頂進氣閥內(nèi)燃機關(guān)閉排氣閥門，然后關(guān)閉進入絕熱壓縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述，四沖程內(nèi)燃機實現(xiàn)充分膨脹和內(nèi)部冷卻的方法，其特征是在吸氣沖程之后、活塞前往上死點移動到有效進氣點附近時，先首次打開排氣閥門排出多余的空氣，然后關(guān)閉排氣閥門進入絕熱壓縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述，二沖程內(nèi)燃機利用曲軸箱供氣的方法，其特征是把曲軸箱當(dāng)作呼吸腔，其上有吸氣閥——連通空氣濾清器、呼氣口——通往內(nèi)燃機的進氣閥或進氣口，在呼氣口有阻止機油隨氣流大量進入內(nèi)燃機進氣閥的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述，二沖程內(nèi)燃機利用曲軸箱供氣的又一種方法，其特征是自行啟閉的進氣閥設(shè)置在活塞頂上，呼吸腔不必設(shè)置呼氣口。
7.實現(xiàn)較充分膨脹的裝置，可以根據(jù)需要隨時調(diào)整內(nèi)燃機的充分膨脹比α，或充分膨脹比與壓縮比之比α/ε，以及汽油機的點火提前角、柴油機的噴油提前角的裝置，此裝置的原理不但可以用于內(nèi)燃機，而且可以用于制冷機的膨脹機，其特征是在不影響某種軸例如凸輪軸的正常轉(zhuǎn)動的前提下，利用伺服機構(gòu)給予的力——例如軸向、徑向或切線方向及其它方向的力，使某個跟隨軸轉(zhuǎn)動的部件——例如動凸輪、點火觸發(fā)輪(但不限于動凸輪、點火觸發(fā)輪)，產(chǎn)生相對于軸的適度扭轉(zhuǎn)或偏轉(zhuǎn)，可以達到調(diào)整汽油機的點火提前角、柴油機的噴油提前角、氣門的開啟或關(guān)閉角及這些角的寬度或稱角的幅度的其中之一的一種的目的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述，其特征是可以達到調(diào)整汽油機的點火提前角、柴油機的噴油提前角、氣門的啟閉角及這些角的寬度或稱角的幅度的其中之一的幾種的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7、8所述，其特征是向傳導(dǎo)軸瓦施加軸向的力，在其圓周形的槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)的調(diào)整條的突起發(fā)生軸向位移，調(diào)整條另一端的突起沿動凸輪軸瓦的螺線形的槽的位移，迫使動凸輪發(fā)生相對于軸的扭轉(zhuǎn)或稱偏轉(zhuǎn)。
10.自吸氣無壓縮充分膨脹內(nèi)燃機的基本工作方法，其特征是在一個過程中吸入空氣、混入燃料、點火、充分膨脹作功，在另一個過程中排出廢氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述，二沖程活塞式內(nèi)燃機，其特征是進氣閥設(shè)置在活塞頂上。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述，和羅茨風(fēng)機、汪克爾內(nèi)燃機相似的新式轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機，其特征是在有端蓋的圓筒型汽缸內(nèi)，裝置一個外廓形狀以圓柱面形或曲率半徑不必非要相等的圓弧面形為主的、一端緊貼汽缸內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，一個可以伸縮的、中空且半面開口的、板狀的、緊貼轉(zhuǎn)子那一面是圓柱面形或其它圓弧面形的舌，除轉(zhuǎn)子把舌壓回舌腔造成后述兩個腔貫通之外，轉(zhuǎn)子和舌可以把汽缸內(nèi)其余的容積分隔成吸氣——燃燒——膨脹腔和廢氣腔，在轉(zhuǎn)子緊貼汽缸內(nèi)壁一端離開舌的一邊設(shè)置進氣閥、火花塞和燃料供給裝置，在轉(zhuǎn)子接近舌的開口的另一邊作為排氣口，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，吸氣——燃燒——膨脹和排出廢氣就同時進行一次。
13.根據(jù)權(quán)利要求10、12所述，借鑒權(quán)利要求5的方式，其特征是自行啟閉的進氣閥設(shè)置在轉(zhuǎn)子面向吸氣——燃燒——膨脹腔的那一面上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10、12、13所述，可以抵消側(cè)向壓力的大直徑的轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機，其特征是轉(zhuǎn)子緊貼汽缸內(nèi)壁一端和舌是對應(yīng)的、各有幾個，且以傳動軸軸心線為中心對稱。
15.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14所述，一種轉(zhuǎn)子式空氣壓縮機，其特征是把轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機的排氣口改作進氣口、進氣閥改作排氣止回閥，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反。
16.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14所述，一種轉(zhuǎn)子式可以用于制冷等用途的膨脹機，其特征是進氣閥可以控制高壓氣體進氣量的多少，或是說膨脹比是可以調(diào)整的。
17.根據(jù)權(quán)利要求10、12、13、4所述，使氣體燃料和空氣有較長的混合路程和時間的裝置，其特征是如果供給氣體燃料，讓氣體燃料經(jīng)過穩(wěn)壓調(diào)壓閥后，進入穩(wěn)壓室(腔)，再經(jīng)過脈沖閥通向混合室，脈沖閥的開啟時間控制在進氣閥將要打開或打開之后，脈沖閥的關(guān)閉時間控制在進氣閥關(guān)閉之前，盡量讓供給的氣體燃料全部都進入汽缸，脈沖閥的脈沖時間要穩(wěn)定而短暫，短暫到在最高轉(zhuǎn)速下也能可靠工作。
18.根據(jù)權(quán)利要求10、12、13、、14、17所述，使液體燃料和空氣有較長的混合路程和時間的裝置，其特征是用噴油嘴向混合室供給液體燃料，冷車啟動有困難，可對液體燃料預(yù)熱，之后逐步減少加熱。
19.根據(jù)權(quán)利要求17、18所述，其特征是既可使用氣體燃料又可使用液體燃料。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19所述，可以避免發(fā)生回火的裝置，其特征是無論供給氣體或是液體燃料，在脈沖閥和進氣閥之間設(shè)置銅絲網(wǎng)，都可以阻止回火。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述，其特征是進氣閥可以是靠氣壓差自行啟閉的。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述，為了加快進氣閥門的關(guān)閉速度，其特征是進氣閥靠氣壓差自行開啟，借助凸輪和彈簧向進氣閥門施加一個時間不長的、使其迅速關(guān)閉的力。
23.根據(jù)權(quán)利要求12～22所述，減少轉(zhuǎn)子的重量、增大有效容積的措施，其特征是轉(zhuǎn)子與端蓋接觸的一面留有氣流的通道，根據(jù)需要在轉(zhuǎn)子的一個工作面上設(shè)置進氣、排氣口或進氣、排氣閥之任意之一種裝置。
24.無壓縮燃氣輪機，其特征是所用透平從第二級或第二段開始至末級或段，每一級或段都要比普通透平的流量逐級或逐段增大，增大的流量要和在此并聯(lián)的燃燒室的恰當(dāng)?shù)牧髁肯噙m應(yīng)，為了連續(xù)、穩(wěn)定的作功，不斷的用剛剛?cè)紵娜紵?，頂替已?jīng)工作過一段時間、氣壓有所下降的燃燒室去驅(qū)動首級透平，被頂替下的燃燒室又去頂替已經(jīng)工作過一段時間、氣壓有所下降的下一個氣壓更低的燃燒室去驅(qū)動第二級或第二段透平，依次類推，直至氣壓最低的燃燒室去驅(qū)動末級或末段透平，所有已經(jīng)作完功的燃燒室先后進入換氣、混入燃料、點火燃燒的循環(huán)狀態(tài)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述，為了縮短頂替的波動周期，其特征是在相鄰的點火時間之間，從第二級或段開始到末級或段的頂替是均等的、分組的、依次延時的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24、25所述，為了所有的頂替的功率比較均衡，其特征是如果透平的級數(shù)或把透平分成的段數(shù)是奇數(shù)，第一級或段單獨作一組，第二級或段和最末級或段為一組，第三級或段和末前級或段為一組，依次類推，如果透平的級數(shù)或把透平分成的段數(shù)是偶數(shù)，第一級或段和最末級或段為一組，第二級或段和末前級或段為一組，依次類推。
27.混合壓縮和放熱壓縮充分膨脹內(nèi)燃機的基本工作方法，其特征是壓縮過程要放熱，膨脹機的進氣閥能夠阻止壓縮機產(chǎn)生的高壓空氣不受控制的自行進入，燃燒過程中該進氣閥能夠阻止高壓氣體返回壓縮機。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述，放熱壓縮充分膨脹內(nèi)燃機，其特征是上死點和汽缸蓋間的距離很小，活塞從上死點下行打開進氣閥、給入燃料，至預(yù)定進氣點關(guān)閉進氣閥、點火燃燒，氣體驅(qū)動活塞至下死點完成近似的充分膨脹，打開排氣閥，活塞向上運動排出廢氣，接近上死點關(guān)閉排氣閥，之后重復(fù)前述工作。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述，混合壓縮壓縮充分膨脹內(nèi)燃機，其特征是活塞從下死點向上運動排出廢氣，至有效進氣點之前關(guān)閉進氣閥，打開進氣閥、給入燃料，進行少量的絕熱壓縮，到達上死點之前提前點火，氣體驅(qū)動活塞至下死點完成近似的充分膨脹，打開排氣閥，活塞向上運動排出廢氣，之后重復(fù)前述工作。
30.根據(jù)權(quán)利要求27、29所述，其特征是活塞從下死點向上運動排出廢氣，至有效進氣點之前頂開用于制止壓縮空氣自行進入的后置的進氣閥的挺桿，進入壓縮空氣、給入燃料，活塞繼續(xù)向上運動進行少量的絕熱壓縮，到達上死點之前提前點火，高壓氣體使制止其返回壓縮機的前置進氣閥關(guān)閉，并驅(qū)動活塞下行，存留于進氣室的氣體也涌出，當(dāng)該室的氣壓低于壓縮機產(chǎn)生的高壓空氣時，后置的進氣閥關(guān)閉，活塞至下死點完成近似的充分膨脹，打開排氣閥，活塞向上運動排出廢氣，之后重復(fù)前述工作，活塞到達上死點時，后置進氣閥與前置進氣閥之間要留有一定的距離，既為了避免后置進氣閥與前置進氣閥擠壓損壞，又為了空氣的進入。
31.放熱壓縮燃氣輪機的基本工作方法，其特征是在壓氣機的動葉片、傳動軸、靜葉片內(nèi)構(gòu)成通道，作為吸熱換熱器，在外界設(shè)置放熱換熱器，利用液體介質(zhì)把吸熱換熱器的熱量傳送到放熱換熱器釋放。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述，其特征是壓氣機靜葉片對外放熱是借助工質(zhì)的汽化和冷凝來完成的。
33.根據(jù)權(quán)利要求24、25、26所述，在透平的動葉片、傳動軸、靜葉片內(nèi)構(gòu)成通道，作為冷卻器，利用液體燃料的汽化吸熱、降溫，避免燃料泄露、氣體竄入的措施，其特征是動葉片液體燃料的輸入口和燃料汽化后的輸出口在透平的后幾級葉片之間氣壓適宜的區(qū)域的傳動軸上。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述，在透平的動葉片、傳動軸、靜葉片內(nèi)構(gòu)成通道，作為冷卻器，利用液體燃料的汽化吸熱、降溫，其特征是動葉片液體燃料的輸入口和燃料汽化后的輸出口在燃燒室區(qū)域傳動軸的前面。
35.魚雷、潛水器用內(nèi)燃機的基本工作方法，其特征是如果儲氣罐的氣壓極高，利用制冷膨脹機降壓、降溫、回收膨脹功，用低溫空氣或富氧、純氧供給無壓縮充分膨脹內(nèi)燃機。
36.魚雷、潛水器用內(nèi)燃機的基本工作方法，其特征是如果用氧氣發(fā)生器供給的氧氣的氣壓不太高，可以采用少壓縮充分膨脹內(nèi)燃機。
37.根據(jù)權(quán)利要求35、36所述，其特征是調(diào)整充分膨脹比α，或充分膨脹比與壓縮比之比α/ε，使尾氣的壓強稍大于所處的水深的壓強。
38.可用于蓄能電站的高壓定壓儲氣裝置，其特征是利用深達幾百米、上千米的水平巷道及匯氣室作為儲氣罐，用管道把壓縮空氣送入該儲氣罐，儲氣罐里的水經(jīng)垂直井道溢出，輸出壓縮空氣時，水流回儲氣罐。
39.根據(jù)權(quán)利要求24、25、26及31、32、33、34所述，用于蓄能電站的燃氣輪機和無壓縮燃氣輪機，其特征是在同一傳動軸上鏡象對稱的安裝兩個透平，抵消透平的軸向推力。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述，抵消蒸汽輪機透平軸向推力、提高其效率的措施，其特征是在兩個透平中間不使用噴嘴，代之以類似于反擊式水輪機的渦輪機。
41.利用內(nèi)燃機的廢熱提高內(nèi)燃機效率的措施，其特征是利用內(nèi)燃機尾氣的余熱供給吸收式制冷機制冷，將內(nèi)燃機的進氣降溫。
42.在汽缸容積很大的內(nèi)燃機和無壓縮燃氣輪機的燃燒室中，加快燃燒速度、減少燃燒持續(xù)的時間的措施，其特征是在恰當(dāng)?shù)奈恢貌贾枚鄠€火花塞。
43.在汽缸容積很大的內(nèi)燃機和無壓縮燃氣輪機的燃燒室中，加快燃料混合速度、減少燃料混合時間的措施，其特征是在恰當(dāng)?shù)奈恢貌贾枚鄠€噴油嘴或氣體燃料噴口。
44.在汽缸容積很大的內(nèi)燃機和無壓縮燃氣輪機的燃燒室中，加快燃燒速度、減少燃燒時間的措施，其特征是在恰當(dāng)?shù)奈恢貌贾枚鄠€火花塞。
45.根據(jù)權(quán)利要求24、25、26、42、43所述，無壓縮內(nèi)燃機循環(huán)，其特征是無壓縮，盡量減少定壓燃燒、增加定容燃燒，進行絕熱膨脹。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述，效率最高的循環(huán)組合，其特征是利用其尾氣作為蒸汽發(fā)電或蒸汽動力循環(huán)的高溫?zé)嵩础?br> 47.根據(jù)權(quán)利要求45所述，效率最高的循環(huán)組合，其特征是利用其尾氣作為熱力循環(huán)的高溫?zé)嵩础?br> 45.根據(jù)權(quán)利要求2、43、44所述，比較完善的容積型內(nèi)燃機循環(huán)，其特征是無壓縮，盡量減少定壓燃燒、增加定容燃燒，進行絕熱膨脹，特別是較充分的膨脹。
48.根據(jù)權(quán)利要求2所述，效率較高的、單一的內(nèi)燃機循環(huán)，其特征是絕熱壓縮，定容燃燒，絕熱膨脹，特別是較充分的膨脹。
49.效率最高的、單一的燃氣輪機循環(huán)，其特征是放熱壓縮，定壓燃燒，定壓膨脹，絕熱膨脹。
50.根據(jù)權(quán)利要求2所述，效率最高的、單一的內(nèi)燃機循環(huán)，其特征是放熱壓縮，定容燃燒，絕熱膨脹，特別是較充分的膨脹。
51.根據(jù)權(quán)利要求2所述，效率很高的、單一的內(nèi)燃機循環(huán)，其特征是放熱壓縮，少量的絕熱壓縮，定容燃燒，絕熱膨脹，特別是較充分的膨脹。
52.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14、15、16所述，無論是壓縮機還是膨脹機，只要把進氣口或閥、排氣口或閥在舌或缸筒或轉(zhuǎn)子合理布置，其特征是氣體從端蓋、轉(zhuǎn)子的通道進入，從舌或缸筒的通道流出。
53.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14、15、16所述，無論是壓縮機還是膨脹機，只要把進氣口或閥、排氣口或閥在舌或缸筒或轉(zhuǎn)子合理布置，其特征是氣體從舌或缸筒的通道進入，從端蓋、轉(zhuǎn)子的通道流出。
54.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14、15、16、52、53所述，其特征是給予動力輸送液體，或稱其為泵、主動泵、總泵、輸液泵。
55.根據(jù)權(quán)利要求12、13、14、15、16、52、53所述，其特征是給予流動的液體輸出動力，或稱其為分泵、被動泵，作用類似水輪機。
全文摘要
本發(fā)明公開了絕熱壓縮、放熱壓縮充分膨脹發(fā)動機和燃氣輪機,無壓縮充分膨脹發(fā)動機、燃氣輪機,有效熱效率達40%～54%,是減少資源消耗、降低環(huán)境污染的主要途徑。
文檔編號F02B75/00GK1368595SQ0110244
公開日2002年9月11日 申請日期2001年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月2日
發(fā)明者王一況 申請人:王一況