联合循环内燃机技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其涉及联合循环内燃机。
背景技术
内燃机的排气、排气余热和冷却系统的余热具有大量的能量，如果利用这些能量
可有效地提高系统的效率。因此需要发明一种新型的内燃机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
本发明的一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构内设置
燃烧室，所述气缸活塞机构的排气口与透平的工质入口连通，所述透平驱动压气机，所述压
气机的压缩气体出口与气动马达的工质入口连通。
进一步选择性地，在所述压气机的压缩气体出口与气动马达的工质入口的连通通
道上设置排热器；所述气动马达的工质出口设为所述气缸活塞机构的进气冷源或对所述气
缸活塞机构进行冷却，或所述气动马达的工质出口与所述气缸活塞机构的中冷器的冷却流
体通道连通。
本发明的一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构内设置
燃烧室，所述气缸活塞机构的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机和透平的闭
式动力循环的热源，所述闭式动力循环驱动空气叶轮压缩机，所述空气叶轮压缩机的压缩
空气出口与热交换器的被冷却流体通道的入口连通，所述被冷却流体通道的出口与节流膨
胀单元连通或与涡轮膨胀单元连通。
本发明的一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构内设置
燃烧室，所述气缸活塞机构的排气口与透平的工质入口连通，所述透平驱动压气机，所述压
气机的压缩气体出口与热交换器的被冷却流体通道的入口连通，所述被冷却流体通道的出
口与节流膨胀单元连通或与涡轮膨胀单元连通。
进一步选择性地，使所述节流膨胀单元的冷流体出口为所述气缸活塞机构进气提
供冷源，或所述节流膨胀单元的冷流体出口与所述气缸活塞机构进气道连通，或所述节流
膨胀单元为所述气缸活塞机构进行冷却。
进一步选择性地，使所述涡轮膨胀单元的冷流体出口为所述气缸活塞机构进气提
供冷源，或所述涡轮膨胀单元的冷流体出口与所述气缸活塞机构进气道连通，或所述涡轮
膨胀单元为所述气缸活塞机构进行冷却。
进一步选择性地，使所述节流膨胀单元的冷流体出口设为冷流体的供送口。
进一步选择性地，使所述涡轮膨胀单元的冷流体出口设为冷流体的供送口。
本发明的一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构内设置
燃烧室，所述气缸活塞机构的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机和透平的闭
式动力循环的热源，所述透平的转速低于10000RPM、9000RPM、8000RPM、7000RPM、6000RPM、
5000RPM、4000RPM或低于3000RPM。
本发明的一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构，在所述气缸活塞机构内设置
燃烧室，所述气缸活塞机构的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机和透平的动
力循环的热源，所述动力循环的动力轴驱动包括附属叶轮压气机和附属透平的气体减速器
的所述附属叶轮压气机的动力轴，所述附属透平的转速低于所述附属叶轮压气机的转速的
1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9或1/10。
本发明的一种联合循环内燃机，包括带有燃烧室的气缸活塞机构，在所述气缸活
塞机构的气缸上设置进气门和排气门，所述气缸活塞机构的气缸经所述进气门与叶轮压气
机的压缩气体入口连通，所述气缸活塞机构的气缸经所述排气门与透平的气体入口连通，
所述透平对所述叶轮压气机输出动力，所述透平的气体出口与附属透平气体入口连通，所
述附属透平驱动风扇。
进一步选择性地，使所述透平和所述叶轮压气机轴向共轴设置或径向共轴设置。
进一步选择性地，使所述附属透平和所述风扇轴向共轴设置或径向共轴设置。
本发明中，所谓“气体减速器”是指由泵和马达构成的以气体为工质的且马达的转
速低于泵的转速的单元，所谓的泵可以选择性地选择设为叶轮压气机，所谓的马达可选择
性地选择设为透平。
本发明中，所谓“径向共轴设置”是指在同一叶轮的半径方向上分别设置。
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
元或系统等。
本发明的有益效果如下:本发明所公开的联合循环内燃机效率高、结构简单。
附图说明
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图中：
1气缸活塞机构、2燃烧室、3透平、4压气机、5气动马达、6空气叶轮压缩机、7热交换
器、8涡轮膨胀单元、9附属透平、10风扇。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的联合循环内燃机，包括气缸活塞机构1，在所述气缸活塞机构1内设置
燃烧室2，所述气缸活塞机构1的排气口与透平3的工质入口连通，所述透平3驱动压气机4，
所述压气机4的压缩气体出口与气动马达5的工质入口连通。
作为可变换的实施方式，实施例1可进一步选择性地选择在所述压气机4的压缩气
体出口与气动马达5的工质入口的连通通道上设置排热器；所述气动马达5的工质出口设为
所述气缸活塞机构1的进气冷源或对所述气缸活塞机构1进行冷却，或所述气动马达5的工
质出口与所述气缸活塞机构1的中冷器的冷却流体通道连通。
实施例2
如图2所示的联合循环内燃机，包括气缸活塞机构1，在所述气缸活塞机构1内设置
燃烧室2，所述气缸活塞机构1的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机4和透平3
的闭式动力循环的热源，所述闭式动力循环驱动空气叶轮压缩机6，所述空气叶轮压缩机6
的压缩空气出口与热交换器7的被冷却流体通道的入口连通，所述被冷却流体通道的出口
与节流膨胀单元连通或与涡轮膨胀单元8连通。
实施例3
如图3所示的联合循环内燃机，包括气缸活塞机构1，在所述气缸活塞机构1内设置
燃烧室2，所述气缸活塞机构1的排气口与透平3的工质入口连通，所述透平3驱动压气机4，
所述压气机4的压缩气体出口与热交换器7的被冷却流体通道的入口连通，所述被冷却流体
通道的出口与节流膨胀单元连通或与涡轮膨胀单元8连通。
作为可变换的实施方式，实施例2和实施例3及其可变换的实施方式均可进一步使
所述节流膨胀单元的冷流体出口设为冷流体的供送口，或使所述涡轮膨胀单元8的冷流体
出口设为冷流体的供送口。
作为可变换的实施方式，实施例2和实施例3及其可变换的实施方式均可进一步选
择性地选择使所述节流膨胀单元的冷流体出口为所述气缸活塞机构1进气提供冷源，或所
述节流膨胀单元的冷流体出口与所述气缸活塞机构1进气道连通，或所述节流膨胀单元为
所述气缸活塞机构1进行冷却。
作为可变换的实施方式，实施例2和实施例3及其可变换的实施方式均可进一步选
择性地选择使所述涡轮膨胀单元8的冷流体出口为所述气缸活塞机构1进气提供冷源，或所
述涡轮膨胀单元8的冷流体出口与所述气缸活塞机构1进气道连通，或所述涡轮膨胀单元8
为所述气缸活塞机构1进行冷却。
实施例4
一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构1，在所述气缸活塞机构1内设置燃烧室
2，所述气缸活塞机构1的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机4和透平3的闭式
动力循环的热源，所述透平3的转速低于10000RPM、9000RPM、8000RPM、7000RPM、6000RPM、
5000RPM、4000RPM或低于3000RPM。
实施例5
一种联合循环内燃机，包括气缸活塞机构1，在所述气缸活塞机构1内设置燃烧室
2，所述气缸活塞机构1的冷却系统和/或排气系统的余热设为包括压气机4和透平3的动力
循环的热源，所述动力循环的动力轴驱动包括附属叶轮压气机4和附属透平9的气体减速器
的所述附属叶轮压气机4的动力轴，所述附属透平9的转速低于所述附属叶轮压气机4的转
速的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9或1/10。
作为可变换的实施方式，实施例5及其可变换的实施方式均可进一步使所述透平3
和所述叶轮压气机4轴向共轴设置或径向共轴设置。
实施例6
如图4所示的联合循环内燃机，包括带有燃烧室2的气缸活塞机构1，在所述气缸活
塞机构1的气缸上设置进气门和排气门，所述气缸活塞机构1的气缸经所述进气门与叶轮压
气机4的压缩气体入口连通，所述气缸活塞机构1的气缸经所述排气门与透平3的气体入口
连通，所述透平3对所述叶轮压气机4输出动力，所述透平3的气体出口与附属透平9气体入
口连通，所述附属透平9驱动风扇10。
作为可变换的实施方式，实施例6的可变换的实施方式均可进一步选择性地选择
使所述附属透平9和所述风扇10轴向共轴设置或径向共轴设置。
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。