CN106560600A - 内燃机增效装置 - Google Patents

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CN106560600A CN201610467370.5A CN201610467370A CN106560600A CN 106560600 A CN106560600 A CN 106560600A CN 201610467370 A CN201610467370 A CN 201610467370A CN 106560600 A CN106560600 A CN 106560600A
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Abstract

本发明公开了一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，在所述压气机的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口，所述散热动力空气导出口与冷却空气喷嘴连通。本发明所述内燃机增效装置具有结构简单、效率高的优点，并能够有效地提高内燃机的热力学效率。

Description

内燃机增效装置
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及内燃机增效装置。
背景技术
内燃机涡轮增压技术已有许多年历史，这一技术的确可以增加内燃机的功率密度，但是并不能增加内燃机的热力学效率，如果能够利用内燃机的排气能量在对进气进行压缩的基础上再对外输出动力，或者对非增压内燃机的尾气进行利用，将提高内燃机的热力学效率。因此需要发明一种内燃机增效装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
方案1：一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，在所述压气机的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口，所述散热动力空气导出口与冷却空气喷嘴连通。
方案2：一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，在所述压气机的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口，所述散热动力空气导出口与射流泵的动力流体入口连通。
方案3：一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，在所述压气机的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口，所述散热动力空气导出口与空气放大器的动力流体入口连通。
方案4：一种内燃机增效装置，包括压气机、透平和风扇，所述透平驱动所述压气机和所述风扇。
方案5：一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，所述透平经流体变速装置驱动负载；或所述透平驱动所述压气机，所述透平经变速装置驱动风扇。
方案6：在方案5的基础上，进一步选择性地，使所述变速装置设为机械变速装置、液体变速装置、气体变速装置、磁齿轮变速装置或设为电磁变速装置。
方案7：在方案6的基础上，进一步选择性地，使所述机械变速装置设为齿轮变速装置或设为行星齿轮变速装置。
方案8：在方案6的基础上，进一步选择性地，使所述液体变速装置包括液体叶轮A和液体叶轮B，所述液体叶轮A的排量与所述液体叶轮B的排量不等，所述液体叶轮A与所述透平联动设置或一体化设置，所述液体叶轮B与所述风扇联动设置或一体化设置。
方案9：在方案6的基础上，进一步选择性地，使所述气体变速装置包括气体叶轮A和气体叶轮B，所述气体叶轮A的排量与所述气体叶轮B的排量不等，所述气体叶轮A与所述透平联动设置或一体化设置，所述气体叶轮B与所述风扇联动设置或一体化设置。
方案10：在方案6的基础上，进一步选择性地，使所述磁齿轮变速装置包括磁齿轮A和磁齿轮B，所述磁齿轮A的磁极个数与所述磁齿轮B的磁极个数不等，所述磁齿轮A与所述透平联动设置或一体化设置，所述磁齿轮B与所述风扇联动设置或一体化设置。
方案11：在方案6的基础上，进一步选择性地，使所述电磁变速装置包括电磁转子A和电磁转子B，所述电磁转子A和所述电磁转子B的转速不同，所述电磁转子A与所述透平联动设置或一体化设置，所述电磁转子B与所述风扇联动设置或一体化设置。
方案12：一种内燃机增效装置，包括透平，所述透平经流体变速装置驱动负载。
方案13：在方案5或方案12的基础上，进一步选择性地，使所述流体变速装置设为液体变速装置或设为气体变速装置。
方案14：在方案13的基础上，进一步选择性地，使所述液体变速装置包括液体叶轮A和液体叶轮B，所述液体叶轮A的排量与所述液体叶轮B的排量不等，所述液体叶轮A与所述透平联动设置或一体化设置，所述液体叶轮B与所述负载联动设置或一体化设置。
方案15：在方案13的基础上，进一步选择性地，使所述气体变速装置包括气体叶轮A和气体叶轮B，所述气体叶轮A的排量与所述气体叶轮B的排量不等，所述气体叶轮A与所述透平联动设置或一体化设置，所述气体叶轮B与所述负载联动设置或一体化设置。
方案16：在方案5至方案15中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述负载设为发电机。
方案17：在方案5至方案11中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述风扇与所述压气机串联连通。
方案18：一种内燃机增效装置，包括压气机、透平、附属透平和风扇，所述透平驱动所述压气机，所述附属透平驱动所述风扇，所述透平和所述附属透平串联连通或并联连通。
方案19：在方案1至方案18中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述透平设为对转透平，在所述对转透平的叶片上设置冲压结构。
方案20：在方案1至方案19中任一方案的基础上，进一步选择性地，使所述透平驱动制冷叶轮压缩机或所述透平经离合器驱动制冷叶轮压缩机。
方案21：一种内燃机增效装置，包括压气机和透平，所述透平驱动所述压气机，所述透平驱动制冷叶轮压缩机或所述透平经离合器驱动制冷叶轮压缩机。
方案22：一种内燃机增效装置，包括透平，所述透平驱动制冷叶轮压缩机或所述透平经离合器驱动制冷叶轮压缩机，或所述透平经流体变速装置驱动负载，或所述透平经离合器再经流体变速装置驱动负载，或所述透平经流体变速装置与内燃机联动，或所述透平经离合器再经流体变速装置与内燃机联动。
本发明中，可选择性地选择，所谓的“叶轮”、“透平”和“压气机”可选择性地选择径流式、轴流式或变量式。
本发明中，可选择性地选择，所谓的“冷却空气”是指用于冷却其他部件或整机的空气。
本发明中，可选择性地选择，所谓的“散热动力空气”是指用于散热推动力的空气。
本发明中，可选择性地选择，所谓的“冲压结构”是指设置在叶片上能够使流体通过冲压方式获得压力增高的结构。
本发明的所述内燃机增效装置工作时，可使所述透平与内燃机的排气道连通，使所述透平受内燃机的排气驱动，而使所述压气机与内燃机的进气道连通，经由所述压气机获得的至少部分压缩气体被导入内燃机。
本发明中，在某一部件名称前加所谓的“附属”仅是为了区分两个名称相同的部件。
本发明中，应根据热能和动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或***等。
本发明的有益效果如下:本发明所述内燃机增效装置具有结构简单、效率高的优点，并能够有效地提高内燃机的热力学效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例4的结构示意图；
图5为本发明实施例5的结构示意图；
图6为本发明实施例6的结构示意图；
图7为本发明实施例7的结构示意图；
图8为本发明实施例8的结构示意图；
图9为本发明实施例9的结构示意图；
图10为本发明实施例10的结构示意图；
图11为本发明实施例11的结构示意图；
图12为本发明实施例12的结构示意图；
图13为本发明实施例13的结构示意图；
图14为本发明实施例14的结构示意图；
图15为本发明实施例15的结构示意图；
图16为本发明实施例16的结构示意图；
图17为本发明实施例17的结构示意图；
图18为本发明实施例18的结构示意图；
图19为本发明实施例19的结构示意图；
图20为本发明实施例20的结构示意图；
图21为本发明实施例21的结构示意图；
图22为本发明实施例22的结构示意图；
图23为本发明实施例23的结构示意图；
图24为本发明实施例24的结构示意图；
图25为本发明实施例25的结构示意图；
图中：
1压气机、2透平、3散热动力空气导出口、4冷却空气喷嘴、5射流泵、6空气放大器、7风扇、8流体变速装置、9负载、10变速装置、1011齿轮变速装置、1012行星齿轮变速装置、102液体变速装置、1021液体叶轮A、1022液体叶轮B、103气体变速装置、1031气体叶轮A、1032气体叶轮B、104磁齿轮变速装置、1041磁齿轮A、1042磁齿轮B、1043调磁环、105电磁变速装置、1051电磁转子A、1052电磁转子B、11附属透平、12制冷叶轮压缩机、13离合器、14内燃机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步进行说明。
实施例1
如图1所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，在所述压气机1的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口3，所述散热动力空气导出口3与冷却空气喷嘴4连通。
实施例2
如图2所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，在所述压气机1的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口3，所述散热动力空气导出口3与射流泵5的动力流体入口连通。
实施例3
如图3所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，在所述压气机1的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口3，所述散热动力空气导出口3与空气放大器6的动力流体入口连通。
实施例4
如图4所示的内燃机增效装置，包括压气机1、透平2和风扇7，所述透平2驱动所述压气机1和所述风扇7。
实施例5
如图5所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，所述透平2经流体变速装置8驱动负载9。
实施例6
如图6所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，所述透平2经变速装置10驱动风扇7。
实施例7
如图7所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为机械变速装置，并具体的设为了齿轮变速装置1011。
本实施例中给出了所述齿轮变速装置1011的一种具体结构，作为可以变换的实施方式，所述齿轮变速装置1011可以采用任何其它合适的结构，只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例8
如图8所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为机械变速装置，并具体的设为了行星齿轮变速装置1012。
本实施例中给出了所述行星齿轮变速装置1012的一种具体结构及其连接方式，作为可以变换的实施方式，所述行星齿轮变速装置1012可以采用任何其它合适的结构及其它连接方式，只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例9
如图9所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为液体变速装置102，并使所述液体变速装置102包括液体叶轮A1021和液体叶轮B 1022，所述液体叶轮A 1021的排量与所述液体叶轮B 1022的排量不等，所述液体叶轮A 1021与所述透平2联动设置或一体化设置，所述液体叶轮B 1022与所述风扇7联动设置或一体化设置。
本实施例的所述内燃机增效装置工作时，所述透平2旋转时，带动其上的液体叶轮泵送液体，泵送的液体推动所述风扇7上的液体叶轮旋转，实现动力的传递，通过调整液体叶轮的叶片方向，或者其他任何公知的方式，例如在两个液体叶轮之间设置导向叶，即可实现所述透平2和所述风扇7的转动方向相反。
本实施例中给出了所述液体变速装置102的一种具体结构，作为可以变换的实施方式，所述液体变速装置102可以采用任何其它合适的结构，例如可以在两个液轮之间增加导向叶等，只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例10
如图10所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为气体变速装置103，并使所述气体变速装置103包括气体叶轮A 1031和气体叶轮B1032，所述气体叶轮A 1031的排量与所述气体叶轮B 1032的排量不等，所述气体叶轮A1031与所述透平2联动设置或一体化设置，所述气体叶轮B 1032与所述风扇7联动设置或一体化设置。
本实施例的所述内燃机增效装置工作时，所述透平2旋转时，带动其上的所述气体叶轮泵送气体，泵送的气体推动另外所述风扇7上的气体叶轮旋转，实现动力的传递，通过调整气体叶轮的叶片方向，或者其他任何公知的方式，例如在两个气体叶轮之间设置导向叶，即可实现所述透平2和所述风扇7的转动方向相反。
本实施例中给出了气体变速装置103的一种具体结构，作为可以变换的实施方式，所述气体变速装置103可以采用任何其它合适的结构，只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例11
如图11所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为磁齿轮变速装置104，并使所述磁齿轮变速装置104包括磁齿轮A 1041和磁齿轮B1042，所述磁齿轮A 1041的磁极个数与所述磁齿轮B 1042的磁极个数不等，所述磁齿轮A1041与所述透平2联动设置或一体化设置，所述磁齿轮B 1042与所述风扇7联动设置或一体化设置。
实施例12
如图12所示的内燃机增效装置，其与实施例10的区别在于，给出了另外一种磁齿轮变速装置104的具体结构形式，使磁齿轮变速装置104包括磁齿轮A 1041和磁齿轮B1042，还包括调磁环1043，并使所述磁齿轮A 1041的磁极个数与所述磁齿轮B 1042的磁极个数不等，所述磁齿轮A 1041与所述透平2联动设置或一体化设置，所述磁齿轮B 1042与所述风扇7联动设置或一体化设置。
工作时，所述调磁环1043静止，通常情况下，作为内转子的磁齿轮B 1042的磁极数少于作为外转子的磁齿轮A1041的磁极数，从而内转子为低速转子，外转子为高速转子。
实施例11、12中给出了磁齿轮变速装置104的两种具体结构，作为可以变换的实施方式，所述磁齿轮变速装置104可以采用任何其它合适的结构，只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例13
如图13所示的内燃机增效装置，其在实施例6的基础上，进一步使所述变速装置10设为电磁变速装置105，并使所述电磁变速装置105包括电磁转子A 1051和电磁转子B1052，所述电磁转子A 1051和所述电磁转子B 1052的转速不同，所述电磁转子A 1051与所述透平2联动设置或一体化设置，所述电磁转子B 1052与所述风扇7联动设置或一体化设置。
本实施例中给出了电磁变速装置105的一种具体结构，作为可以变换的实施方式，所述电磁变速装置15可以采用任何其它合适的结构只要能够实现所述透平2与所述风扇7之间的联动的同时还能够实现不同转速即可。
实施例14
如图14所示的内燃机增效装置，包括透平2，所述透平2经流体变速装置8驱动负载9。
作为可以可以变换地实施方式，本实施例中可以选择性地参照实施例9、实施例10设置所述流体变速装置8。
实施例15
如图15所示的内燃机增效装置，其在实施例4的基础上，进一步使所述风扇7与所述压气机1串联连通。
作为可变换的实施方式，本发明所有同时设置所述风扇7和所述压气机1的实施例及其变换得到的方式中均可参照本实施例进一步使所述风扇7与所述压气机1串联连通。
实施例16
如图16所示的内燃机增效装置，包括压气机1、透平2、附属透平11和风扇7，所述透平2驱动所述压气机1，所述附属透平11驱动所述风扇7，所述透平2和所述附属透平11串联连通。
实施例17
如图17所示的内燃机增效装置，其与实施例16的区别在于，改为将所述透平2和所述附属透平11并联连通。
实施例18
如图18所示的内燃机增效装置，其在实施例1的基础上，进一步使所述透平2驱动制冷叶轮压缩机12。
实施例19
如图19所示的内燃机增效装置，其在实施例1的基础上，进一步使所述透平2经离合器13驱动制冷叶轮压缩机12。
作为可变换的实施方式，本发明上述所有实施例及其变换得到的实施方式均可参照实施例18、实施例19进一步选择性地选择使所述透平2驱动制冷叶轮压缩机12或所述透平2经离合器13驱动制冷叶轮压缩机12。所述制冷叶轮压缩机12用于驱动制冷循环。
实施例20
如图20所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，所述透平2驱动制冷叶轮压缩机12。
实施例21
如图21所示的内燃机增效装置，包括压气机1和透平2，所述透平2驱动所述压气机1，所述透平2经离合器13驱动制冷叶轮压缩机12。
实施例22
如图22所示的内燃机增效装置，包括透平2，所述透平2驱动制冷叶轮压缩机12。
作为可以变换的实施方式，还可以参考实施例21使本实施中的所述透平2经离合器13驱动制冷叶轮压缩机12。
实施例23
如图23所示的内燃机增效装置，包括透平2，所述透平2经流体变速装置8与内燃机14联动。
实施例24
如图24所示的内燃机增效装置，包括透平2，所述透平2经离合器13再经流体变速装置8与内燃机14联动。
作为可以可以变换地实施方式，本实施例中可以选择性地参照实施例9、实施例10设置所述流体变速装置8。
实施例25
如图25所示的内燃机增效装置，包括透平2，所述透平2经离合器13再经流体变速装置8驱动负载9。
本实施例中，将所述流体变速装置8具体设为了气体变速装置103，作为可以变换地实施方式，所述流体变速装置8还以采用其它结构，例如实施例9中的液体变速装置102。
作为可变换的实施方式，本发明所有设置所述负载9的实施例及其变换得到的实施方式中均可进一步使所述负载9设为发电机。
作为可变换的实施方式，本发明所有的实施例及其变换得到的实施方式均可进一步使所述透平2设为对转透平，并在所述对转透平的叶片上设置冲压结构。
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。

Claims (10)

1.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)和透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，在所述压气机(1)的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口(3)，所述散热动力空气导出口(3)与冷却空气喷嘴(4)连通。
2.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)和透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，在所述压气机(1)的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口(3)，所述散热动力空气导出口(3)与射流泵(5)的动力流体入口连通。
3.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)和透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，在所述压气机(1)的压缩气体出口处设置散热动力空气导出口(3)，所述散热动力空气导出口(3)与空气放大器(6)的动力流体入口连通。
4.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)、透平(2)和风扇(7)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)和所述风扇(7)。
5.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)和透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，所述透平(2)经流体变速装置(8)驱动负载(9)；或所述透平(2)驱动所述压气机(1)，所述透平(2)经变速装置(10)驱动风扇(7)。
6.如权利要求5所述内燃机增效装置，其特征在于：所述变速装置(10)设为机械变速装置、液体变速装置(102)、气体变速装置(103)、磁齿轮变速装置(104)或设为电磁变速装置(105)。
7.一种内燃机增效装置，包括透平(2)，其特征在于：所述透平(2)经流体变速装置(8)驱动负载(9)。
8.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)、透平(2)、附属透平(11)和风扇(7)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，所述附属透平(11)驱动所述风扇(7)，所述透平(2)和所述附属透(11)平串联连通或并联连通。
9.一种内燃机增效装置，包括压气机(1)和透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动所述压气机(1)，所述透平(2)驱动制冷叶轮压缩机(12)或所述透平(2)经离合器(13)驱动制冷叶轮压缩机(12)。
10.一种内燃机增效装置，包括透平(2)，其特征在于：所述透平(2)驱动制冷叶轮压缩机(12)或所述透平(2)经离合器(13)驱动制冷叶轮压缩机(12)，或所述透平(2)经离合器(13)再经流体变速装置(8)驱动负载(9)，或所述透平(2)经流体变速装置(8)与内燃机(14)联动，或所述透平(2)经离合器(13)再经流体变速装置(8)与内燃机(14)联动。
CN201610467370.5A 2015-10-06 2016-06-24 内燃机增效装置 Pending CN106560600A (zh)

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