一种发动机

技术领域：

本发明涉及发动机技术领域，具体地说涉及一种发动机。

背景技术：

国内外现有各种热力发动机技术，包括先进热机技术已不能适应当今人类社会的生存要求，即内燃机、外燃机、燃气轮机、蒸汽轮机等热机，它们都是依靠燃烧燃油、煤炭、天然气、生物质以及其它各种燃料提供热量才能进行工作，而大量燃烧各种燃料已产生了严重后果，排放的废气、废渣、废热，已严重污染空气、环境，破坏生态，尤其是废热排放达多所燃能源热量60％-70％，严重扰乱大气环流，使冰川螎化等，造成极端恶劣气候和自然灾害，而开采石油、煤炭、天然气等，还要严重破坏环境生态、地球地质平衡状态，不仅如此，还产生能源危机等负面作用，已经严重威胁到人类生存。世界各国寻求根治这些问题的途径，已经迫在眉睫，而本发明可以从根本上彻底解决这些问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种利用气体工质热胀冷缩物理热效应来促使热效活塞移动驱动动力输出轴转动做功的发动机。

本发明由如下技术方案实施：一种发动机，其包括活塞室、热效活塞、电加热器、电散热器、电源和动力输出轴，所述活塞室包括上下相对设置的热缸和冷缸，所述热缸和所述冷缸的拼接处通过隔热圈固定连接，在所述热缸的顶端内壁上固定有所述电加热器，在所述冷缸的外壁上固定有所述电散热器，所述电源分别与所述电加热器和所述电散热器电连接；在所述活塞室的内部上下滑动设置有所述热效活塞，在所述热效活塞的顶端和底端连通有气流通道，在所述活塞室内填充有气体工质；在所述活塞室的底部罩设有壳体，在所述壳体的内部竖直转动设有水平设置的所述动力输出轴，在所述动力输出轴上同轴固定有飞轮；在所述热效活塞的底部固定有活塞杆，所述活塞杆的底端密封滑动穿过所述活塞室的底部，所述活塞杆的底端与连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与曲柄的一端铰接，所述曲柄的另一端与所述动力输出轴固定连接。

进一步的，其还包括低压储气罐、气泵和高压储气罐，所述低压储气罐的进口通过泄压管路与所述热缸的内部连通，在所述泄压管路上安装有泄压控制阀；所述低压储气罐的出口通过管路与所述气泵的进口管路连通，所述气泵的出口通过管路与所述高压储气罐的进口管路连通，所述高压储气罐的出口通过加压管路与所述热缸的内部连通，在所述加压管路上安装有加压控制阀。

进一步的，所述动力输出轴与所述气泵的驱动轴传动连接。

进一步的，其还包括发电机，所述动力输出轴与所述发电机的输入轴传动连接，所述电源为蓄电池，所述发电机与所述蓄电池连接。

进一步的，所述气流通道包括填充室和通孔，在所述热效活塞的内部设置有填充室，在所述热效活塞的顶部和底部分别开设有与所述填充室连通的所述通孔，在所述填充室的内部设置有通气材料。

进一步的，在所述热缸的外部固套有保温层。

本发明的优点：本发明的产品以压缩气体为工质，在热缸和冷缸两个高温和低温热源之间流动，利用气体工质热胀冷缩物理热效应来促使热效活塞移动驱动动力输出轴转动做功，工作过程不燃烧任何燃料，没有任何废渣废气排放，无污染，可以从根本上杜绝能源物质开采、制造和使用过程给自然环境和人类社会带来的危害，对于环境保护可产生不可替代的作用；本发明的产品主要包括活塞室、热效活塞、活塞杆和连杆等结构，没有进排气、燃料存储和供应、冷却水系统、配气机构等结构，结构简单，体积小，重量轻，且没有爆燃，噪音较低，还消除了吸气排气、燃料输送、配气机构、水泵、风扇驱动等对有效功率的消耗，净输出功率高。

附图说明：

图1为实施例1的整体结构示意图。

图2为实施例2的整体结构示意图。

活塞室1、热缸101、冷缸102、热效活塞2、电加热器3、电散热器4、电源5、动力输出轴6、气体工质7、壳体8、活塞杆9、连杆10、曲柄11、填充室12、通孔13、通气材料14、保温层15、低压储气罐16、气泵17、高压储气罐18、泄压管路19、泄压控制阀20、加压管路21、加压控制阀22、发电机23、隔热圈24、飞轮25。

具体实施方式：

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：如图1所示，一种发动机，其包括活塞室1、热效活塞2、电加热器3、电散热器、4、电源5和动力输出轴6，在活塞室1内填充有气体工质7，本实施例中气体工质7选用氦气，活塞室1包括上下相对设置的热缸101和冷缸102，热缸101和冷缸102的拼接处通过隔热圈24固定连接，隔热圈24选用云母隔热板，隔热圈24则可阻断热缸101和冷缸102之间的热量传播；在热缸101的顶端内壁上固定有电加热器3，在冷缸102的外壁上固定有电散热器4，在热缸101的外部固套有保温层15，防止热缸101内的热量散失，提高能源利用率；电源5分别与电加热器3和电散热器4电连接，为电加热器3和电散热器4供电；电加热器3可加热热缸101内的气体工质7，电散热器4可降低冷缸102内的气体工质7的温度，在电加热器3和电散热器4的作用下，在热缸101和冷缸102内分别形成高温和低温两个热源；

在活塞室1的内部上下滑动设置有热效活塞2，在热效活塞2的顶端和底端连通有气流通道，活塞室1内的气体工质7可通过气流通道在热缸101和冷缸102之间流通；气流通道包括填充室12和通孔13，在热效活塞2的内部设置有填充室12，在热效活塞2的顶部和底部分别开设有与填充室12连通的通孔13，在填充室12的内部设置有通气材料14，通气材料14选用耐高温多孔材料，如固定在填充室12内的不锈钢网；气体工质7经过通孔13扩散到填充室12内，之后经过通气材料14进行流通，通气材料14可减缓气体工质7的流通速度，进而实现气流对热效活塞2的推动作用；

在活塞室1的底部罩设有壳体8，在壳体8的内部竖直转动设有水平设置的动力输出轴6，在热效活塞2的底部固定有活塞杆9，活塞杆9的底端密封滑动穿过活塞室1的底部，在与活塞杆9对应的冷缸102的底部开设有穿孔，在穿孔的孔壁上固定有与活塞杆9滑动接触的密封圈；活塞杆9的底端与连杆10的一端铰接，连杆10的另一端与曲柄11的一端铰接，曲柄11的另一端与动力输出轴6固定连接；热效活塞2向下移动的过程中通过活塞杆9、连杆10和曲柄11的联动驱动动力输出轴6转动输出动力；在动力输出轴6上同轴固定有飞轮25，动力输出轴6转动时可带动飞轮25转动，利用飞轮25的惯性，可带动动力输出轴6继续转动，进而通过曲柄11、连杆10和活塞杆9推动热效活塞2到上行程的终端；

工作过程：电加热器3和电散热器4通电后，热缸101内的气体工质7加热升温后体积发生热膨胀，冷缸102内的气体散热降温后体积冷缩，在气体工质7热胀冷缩的作用下驱动热效活塞2向下移动；在此过程中，冷缸102中的气体工质7经气流通道进入到热缸101中，温度升高，压力升高，体积膨胀，作热胀功，发生热胀效应推动热效活塞2向下移动，同时气体工质7的膨胀压力在填充室12内释放；当热效活塞2移动到下行程终端时，在飞轮25的惯性作用下，通过曲柄11、连杆10和活塞杆9推动热效活塞2到上行程的终端，气体工质7全部经过气流通道到达冷缸102中，之后重复上述过程，实现了动力的持续输出。

实施例2：其整体结构与实施例1相同，不同之处在于，如图2所示，其还包括低压储气罐16、气泵17和高压储气罐18，低压储气罐16的进口通过泄压管路19与热缸101的内部连通，在泄压管路19上安装有泄压控制阀20；当动力输出轴6的输出功率需要减小时，打开泄压控制阀20，活塞室1内的部分气体工质7经泄压管路19进入到低压储气罐16中，之后关闭泄压控制阀20；将活塞室1内的部分气体工质7泄入低压储气罐16中，可以使活塞室1内初始工作压力降低，气体工质7吸热时压力上升变慢，气体工质7放热时压力下降变慢，进而降低动力输出轴6的输出功率；

低压储气罐16的出口通过管路与气泵17的进口管路连通，气泵17的出口通过管路与高压储气罐18的进口管路连通，动力输出轴6与气泵17的驱动轴传动连接，动力输出轴6驱动气泵转动，气泵17可将低压储气罐16中的气体工质抽出压入用到高压储气罐18中，当气泵17将低压储气罐16中的气体工质7全部泵送到高压储气罐18后继续低负荷空转，以备随机调控输出功率；

高压储气罐18的出口通过加压管路21与热缸101的内部连通，在加压管路21上安装有加压控制阀22，当动力输出轴6的输出功率需要增大时，打开加压控制阀22，高压储气罐18中的气体工质7经加压管路21的部分充入到活塞室1内，之后关闭加压控制阀22；通过向活塞室1内充入气体工质7，可提高活塞室1内的初始工作压力，使气体工质吸热时，压力上升加快，放热时压力下降加快，进而提高动力输出轴6的输出功率；

其还包括发电机23，动力输出轴6与发电机23的输入轴传动连接，电源5为蓄电池，发电机23与蓄电池连接；动力输出轴6驱动发电机23运转发电，并将产生的电能存储在蓄电池中，为电加热器3和电散热器4提供电能，实现发动机持续有效工作。

本发明可用于汽车、船舶、航空、发电和各种机械的驱动，用于汽车可代替燃油发动机，用于新能源车和无人机，可代替蓄电池，不受环境温度影响，没有续航能力限制，用于船舶可减少复杂的结构和燃料储供系统，用于航空不仅可以减轻重量，减小体积，还可以无限续航，更为重要的是安全性可得到很大提高，不会出现燃油系统故障，更不会发生燃油失火现象，与现有光伏发电、风力发电结合，可更加有效利用其输变电资源、土地资源，克服光伏、风力非连续性缺点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。