活塞发动机、发电机组及移动载具的制作方法

本申请属于热机，具体而言，涉及一种活塞发动机、发电机组及移动载具。

背景技术：

1、活塞发动机也叫往复式发动机，是一种利用一个或者多个活塞将压力转换成旋转动能的发动机，活塞发动机是热机的一种，靠汽油、柴油、甲醇等燃料提供动力。活塞式发动机主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构等组成。活塞式发动机大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。

2、发动机的热效率是指转变为机械功的热量与所消耗的热量的比值，热效率是衡量发动机的技术水平及经济性的重要指标。活塞发动机的热量损失较高，其热效率仅有20％-30％，因此提高活塞发动机的热效率具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺点，本申请的目的在于提供一种活塞发动机、发电机组及移动载具，以改善现有活塞发动机热效率低的技术问题。

2、本申请为解决上述的技术问题所采用的技术方案是：

3、一种活塞发动机，其特征在于，包括：内燃缸换热器，其套设在所述内燃缸的外表面，所述内燃缸热器内预设有换热介质，以回收所述内燃缸的缸壁散发的热量，所述内燃缸换热器开设有内燃缸换热器出气口；蒸气缸，其设有蒸气进气口，所述蒸气进气口与所述内燃缸换热器出气口连通；所述内燃机的进气、压缩、做功与排气冲程依次与蒸气缸的真空做功、膨胀做功、真空做功、膨胀做功冲程对应。

4、进一步的，所述的活塞发动机，还包括废气介质换热器，所述废气介质换热器包括废气通道与介质通道；

5、所述废气通道包括废气进气口与废气出气口，所述废气进气口与内燃缸的排气口连通，废气出气口与大气连通；

6、所述介质通道包括介质入口与介质出口，所述介质入口与所述内燃缸换热器出气口连通，介质出口与所述蒸气进气口连通。

7、进一步的，所述蒸气缸内的蒸气活塞的上表面与所述蒸气缸之间形成蒸气腔，在所述蒸气活塞的至少部分行程位置设有冷凝口，所述冷凝口与所述内燃缸换热器和/或所述废气介质换热器的介质入口连通。

8、进一步的，所述活塞发动机还包括第一循环泵，所述第一循环泵连通所述冷凝口与所述内燃缸换热器，以将所述蒸气缸内的做功后冷却的换热介质泵入所述内燃缸换热器内；

9、和/或，所述活塞发动机还包括冷凝器，所述冷凝器连通所述冷凝口与所述内燃缸换热器，以将做功后冷却的换热介质冷凝为液体介质。

10、进一步的，所述冷凝口位于或临近所述蒸气腔的顶部设置；和/或，所述冷凝口位于所述蒸气腔的下部。

11、进一步的，所述冷凝口设置有开关阀。

12、进一步的，所述活塞发动机还包括蒸气缸换热器，所述蒸气缸换热器套设在所述蒸气缸的外表面，所述蒸气缸换热器内预设有换热介质，以回收所述蒸气缸的缸壁散发的热量，所述蒸气缸换热器设有蒸气缸换热器出气口；

13、所述蒸气缸换热器出气口与所述内燃缸换热器连通，和/或，所述蒸气缸换热器出气口与所述废气介质换热器的介质入口连通。

14、进一步的，所述活塞发动机还包括三元催化器，所述三元催化器两端分别与所述内燃缸的排气口和废气介质换热器的废气入口连通，或者，所述三元催化器两端分别与废气介质换热器的废气出口和大气连通。

15、进一步的，在标准大气压下，所述换热介质的沸点为50℃-150℃。

16、进一步的，所述换热介质为氟戊烷、氟己烷、氟庚烷、氟辛烷、乙醇、乙二醇、甲醇、汽油、氟烃制冷剂、氯氟烃制冷剂与水或者水与上述物质的混合物。

17、进一步的，所述活塞发动机的内燃缸与蒸气缸呈直列排布或者v型排布。

18、进一步的，所述活塞发动机还包括内燃曲轴与蒸气曲轴，所述内燃缸内的内燃活塞与所述内燃曲轴连接；所述蒸气缸内的蒸气活塞与所述蒸气曲轴连接。

19、进一步的，所述活塞发动机还包括变速器，所述变速器包括内燃输入主轴与外燃输出副轴，所述内燃缸内的内燃活塞与所述内燃输入主轴连接，所述蒸气缸内的蒸气活塞与所述外燃输出副轴连接，所述变速器的传动比大于1。

20、进一步地，所述蒸气缸包括有蒸气缸套、蒸气活塞与蓄能衬套，所述蒸气活塞设置在所述蒸气缸套内，所述蓄能衬套设置在所述蒸气活塞的上表面，用于吸收冲击压力

21、一种发电机组，包括发电机、上述的活塞发动机和曲轴，上述的活塞发动机中的内燃活塞、蒸气活塞以及发电机与所述曲轴连接。

22、一种移动载具，包括上述的发电机组，上述移动载具通过所述发电机组提供驱动力或为移动载具供电。

23、上述移动载具还包括还包括电池组、驱动电机、车轮以及热力元件，所述热力元件用于将所述车轮的制动能量转化为热能；所述换热介质与所述电池组、所述驱动电机、所述发电机以及所述热力元件中的至少一个进行换热。

24、本申请的有益效果：

25、1、本申请所要求保护的活塞发动机采用内燃缸与蒸气缸的结合，通过设置内燃缸换热器对内燃缸的缸套上的热量进行回收，然后将换热后获得的高温高压蒸气通入蒸气缸内推动蒸气活塞做功。即回收内燃缸缸套散发的热量形成的蒸气推动蒸气缸做功，相比现有的传统活塞发动机，极大地提高了活塞发动机的热效率。

26、2、本申请还设置了废气介质换热器对内燃缸排出的废气中的热量进行回收，并将内燃缸换热器换热获得的蒸气通入废气介质换热器内与废气进行二次换热，然后将二次换热后获得的高温高压蒸气通入蒸气缸内推动蒸气活塞做功，可进一步地提高活塞发动机的热效率。

27、3、本申请还设置了蒸气缸换热器对蒸气缸的缸套散发的热量进行回收，并将蒸气缸换热器换热获得的蒸气通入内燃缸换热器或者废气介质换热器内进行二次换热，最后获得的蒸气通入再通入蒸气缸内做功，可进一步地提高活塞发动机的热效率。

技术特征：

1.一种活塞发动机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，还包括废气介质换热器，所述废气介质换热器包括废气通道与介质通道；

3.根据权利要求2所述的活塞发动机，其特征在于，所述蒸气缸内的蒸气活塞的上表面与所述蒸气缸之间形成蒸气腔，在所述蒸气活塞的至少部分行程位置设有冷凝口，所述冷凝口与所述内燃缸换热器和/或所述废气介质换热器的介质入口连通。

4.根据权利要求3所述的活塞发动机，其特征在于，所述活塞发动机还包括第一循环泵，所述第一循环泵连通所述冷凝口与所述内燃缸换热器，以将所述蒸气缸内的做功后冷却的换热介质泵入所述内燃缸换热器内；

5.根据权利要求3所述的活塞发动机，其特征在于，所述冷凝口位于或临近所述蒸气腔的顶部设置；和/或，

6.根据权利要求2所述的活塞发动机，其特征在于，还包括蒸气缸换热器，所述蒸气缸换热器套设在所述蒸气缸的外表面，所述蒸气缸换热器内预设有换热介质，以回收所述蒸气缸的缸壁散发的热量，所述蒸气缸换热器设有蒸气缸换热器出气口；

7.根据权利要求2所述的活塞发动机，其特征在于，还包括三元催化器，所述三元催化器两端分别与所述内燃缸的排气口和废气介质换热器的废气入口连通，或者，所述三元催化器两端分别与废气介质换热器的废气出口和大气连通。

8.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，在标准大气压下，所述换热介质的沸点为50℃-150℃。

9.根据权利要求8所述的活塞发动机，其特征在于，所述换热介质为氟戊烷、氟己烷、氟庚烷、氟辛烷、乙醇、乙二醇、甲醇、汽油、氟烃制冷剂、氯氟烃制冷剂与水或者水与上述物质的混合物。

10.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，所述活塞发动机的内燃缸与蒸气缸呈直列排布或者v型排布。

11.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，所述蒸气缸包括蒸气缸套与蒸汽活塞，所述蒸气活塞包括柔性密封体以及活塞板，所述柔性密封体包括相互连通的第一端口与第二端口，所述第一端口与所述蒸气缸套的底部密封连接，所述第二端口与所述活塞板密封连接，所述活塞板通过连杆机构与曲轴连接。

12.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，所述活塞发动机还包括内燃曲轴与蒸气曲轴，所述内燃缸内的内燃活塞与所述内燃曲轴连接；所述蒸气缸内的蒸气活塞与所述蒸气曲轴连接；或，

13.根据权利要求1所述的活塞发动机，其特征在于，所述蒸气缸包括有蒸气缸套、蒸气活塞与蓄能衬套，所述蒸气活塞设置在所述蒸气缸套内，所述蓄能衬套设置在所述蒸气活塞的上表面，用于吸收冲击压力。

14.一种发电机组，其特征在于，包括发电机、权利要求1-13所述的活塞发动机和曲轴，所述权利要求1-13所述的活塞发动机中的内燃活塞、蒸气活塞以及发电机与所述曲轴连接。

15.一种移动载具，其特征在于，包括权利要求14所述的发电机组，所述移动载具通过所述发电机组提供驱动力或为移动载具供电。

16.根据权利要求15所述的移动载具，其特征在于，还包括电池组、驱动电机、车轮以及热力元件，所述热力元件用于将所述车轮的制动能量转化为热能；

技术总结本申请属于热机技术领域，本申请提供了一种活塞发动机、发电机组及移动载具，该活塞发动机包括内燃缸、内燃缸换热器及蒸气缸。内燃缸换热器套设在所述内燃缸的外表面，所述内燃缸热器内预设有换热介质，以回收所述内燃缸的缸壁散发的热量，所述内燃缸换热器开设有内燃缸换热器出气口；蒸气缸设有蒸气进气口，所述蒸气进气口与所述内燃缸换热器出气口连通；所述内燃机的进气、压缩、做功与排气冲程依次与蒸气缸的真空做功、膨胀做功、真空做功、膨胀做功冲程对应。本申请中的技术方案可改善现有活塞发动机热效率低的问题。技术研发人员：请求不公布姓名受保护的技术使用者：星辰萌想科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26