双通道熵循环发动机.pdf

本发明公开了一种双通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构、活塞式气体做功机构和两条连通通道，所述活塞式气体压缩机构经两条所述连通通道与所述活塞式气体做功机构连通构成工质闭合回路；所述活塞式气体压缩机构的工质出口经一条所述连通通道与所述活塞式气体做功机构的工质入口连通，所述活塞式气体做功机构的工质出口经另一条所述连通通道与所述活塞式气体压缩机构的工质入口连通；在所述工质闭合回路内设内燃燃烧室，在所述工质闭合回路上设工质导出口。本发明解决了现有热气机的工质温度和压力难以被加热到应有高度从而影响热气机效率的问题，具有效率高、节能的特点。

权利要求书一种双通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构（9）、活塞式气体做功机构（10）和两条连通通道（1），其特征在于：所述活塞式气体压缩机构（9）的工质出口经一条所述连通通道（1）与所述活塞式气体做功机构（10）的工质入口连通，所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口经另一条所述连通通道（1）与所述活塞式气体压缩机构（9）的工质入口连通；所述活塞式气体压缩机构（9）经两条所述连通通道（1）与所述活塞式气体做功机构（10）连通构成工质闭合回路；在所述工质闭合回路内设内燃燃烧室（3），在所述工质闭合回路上设工质导出口（6）。
如权利要求1所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述内燃燃烧室（3）设在以所述活塞式气体压缩机构（9）的工质出口为上游和以所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口为下游的所述工质闭合回路内。
如权利要求1或2所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述内燃燃烧室（3）设为旁置内燃燃烧室（31）。
如权利要求1所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述双通道熵循环发动机还包括冷却器，所述冷却器设置在所述工质闭合回路上。
如权利要求4所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述双通道熵循环发动机还包括直连通道（100），所述直连通道（100）连通所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口与所述活塞式压缩机构（9）的工质入口，所述冷却器设置在所述直连通道（100）上或设所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口与所述活塞式气体压缩机构（9）的工质入口之间的所述连通通道（1）上，在所述直连通道（100）上和在所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口与所述活塞式气体压缩机构（9）的工质入口之间的所述连通通道（1）上设控制阀（17）。
如权利要求4所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源（4），所述冷却器设置在所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口与所述活塞式气体压缩机构（9）工质入口之间的所述连通通道（1）上，所述氧化剂源（4）经氧化剂入口与所述冷却器与所述活塞式气体压缩机构（9）的工质入口之间的所述连通通道（1）连通，在所述冷却器和所述氧化剂入口之间的所述连通通道（1）上设冷却液体排出口（61），在所述氧化剂入口和所述活塞式气体压缩机构（9）之间的所述连通通道（1）上设液体二氧化碳出口（64）。
如权利要求4所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述冷却器设在以所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口为上游和以所述内燃燃烧室（3）的工质入口为下游的所述工质闭合回路上。
如权利要求4所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述冷却器设为散热器（21）、气液直混冷却器（20）、吸附式制冷器（22）或非直混冷却器（23）。
如权利要求8所述双通道熵循环发动机，其特征在于：所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源（4），所述氧化剂源（4）经所述非直混冷却器（23）的被加热流体通道与所述内燃燃烧室（3）连通。
如权利要求8或9所述双通道熵循环发动机，其特征在于：在所述非直混冷却器（23）上设深冷液体排出口（62）。

说明书双通道熵循环发动机
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种热气机。
背景技术
近年来，传统内燃机的高能耗、高污染排放问题日显突出，所以，热气机得到了广泛重视，然而热气机都是以外燃加热方式对工质进行加热的，众所周知，外燃加热过程很难得到温度较高的工质，因此，造成大量化学                                                损失。不仅如此，由于外燃加热的速率有限，对材料要求高，负荷响应差，所以严重制约了热气机的单机功率和整机功率密度，最终使热气机的用途严重受限。因此，需要发明一种新型发动机。
发明内容
本发明提供了一种功率大、功率密度高的双通道熵循环发动机，解决了传统热气机因工质的温度和压力难以被加热到应有的高度而影响功率和功率密度的问题。
本发明提出的技术方案如下：
方案1. 一种双通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构、活塞式气体做功机构和两条连通通道，所述活塞式气体压缩机构的工质出口经一条所述连通通道与所述活塞式气体做功机构的工质入口连通，所述活塞式气体做功机构的工质出口经另一条所述连通通道与所述活塞式气体压缩机构的工质入口连通；所述活塞式气体压缩机构经两条所述连通通道与所述活塞式气体做功机构连通构成工质闭合回路；在所述工质闭合回路内设内燃燃烧室，在所述工质闭合回路上设工质导出口。
方案2. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述内燃燃烧室设在以所述活塞式气体压缩机构的工质出口为上游和以所述活塞式气体做功机构的工质出口为下游的所述工质闭合回路内。
方案3. 在方案1或方案2的基础上，进一步可选择的，将所述内燃燃烧室设为旁置内燃燃烧室。
方案4. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括冷却器，所述冷却器设置在所述工质闭合回路上。
方案5. 在方案4的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括直连通道，所述直连通道连通所述活塞式气体做功机构的工质出口与所述活塞式压缩机构的工质入口，所述冷却器设置在所述直连通道上或设所述活塞式气体做功机构的工质出口与所述活塞式气体压缩机构的工质入口之间的所述连通通道上，在所述直连通道上和在所述活塞式气体做功机构的工质出口与所述活塞式气体压缩机构的工质入口之间的所述连通通道上设控制阀。
方案6. 在方案4的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源，所述冷却器设置在所述活塞式气体做功机构的工质出口与所述活塞式气体压缩机构工质入口之间的所述连通通道上，所述氧化剂源经氧化剂入口与所述冷却器与所述活塞式气体压缩机构的工质入口之间的所述连通通道连通，在所述冷却器和所述氧化剂入口之间的所述连通通道上设冷却液体排出口，在所述氧化剂入口和所述活塞式气体压缩机构之间的所述连通通道上设液体二氧化碳出口。
方案7. 在方案4的基础上，进一步可选择的，所述冷却器设在以所述活塞式气体做功机构的工质出口为上游和以所述内燃燃烧室的工质入口为下游的所述工质闭合回路上。
方案8. 在方案4的基础上，进一步可选择的，所述冷却器设为散热器、气液直混冷却器、吸附式制冷器或非直混冷却器。
方案9. 在方案8的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源，所述氧化剂源经所述非直混冷却器的被加热流体通道与所述内燃燃烧室连通。
方案10. 在方案8或方案9的基础上，进一步可选择的，在所述非直混冷却器上设深冷液体排出口。
方案11. 在方案4、方案5、方案7、方案8或方案9的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括冷却液体排出口，所述冷却液体排出口设在所述冷却器和所述工质导出口之间的所述连通通道上。
方案12. 在方案1或方案2的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源，所述氧化剂源与所述工质闭合回路连通。
方案13. 在方案12的基础上，进一步可选择的，所述氧化剂源与所述内燃燃烧室连通。
方案14. 在方案12的基础上，进一步可选择的，所述熵循环发动机还包括直混冷凝冷却器，所述直混冷凝冷却器的被冷却流体入口与所述工质导出口连通，所述氧化剂源与所述直混冷凝冷却器的被加热流体入口连通，并经所述直混冷凝冷却器的被加热流体出口与所述工质闭合回路连通。
方案15. 在方案14的基础上，进一步可选择的，所述氧化剂源经所述直混冷凝冷却器的被加热流体出口与所述内燃燃烧室连通。
方案16. 在方案12的基础上，进一步可选择的，所述氧化剂源的压力大于2MPa。
方案17. 在方案2的基础上，进一步可选择的，所述工质导出口设在以所述活塞式气体做功机构（10）的工质出口为上游和以所述内燃燃烧室的工质入口为下游的所述工质闭合回路上。
方案18. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括非直混冷凝冷却器，所述非直混冷凝冷却器的被冷却工质入口与所述工质导出口连通。
方案19. 在方案14的基础上，进一步可选择的，所述直混冷凝冷却器上设深冷液体排出口。
方案20. 在方案18的基础上，进一步可选择的，所述非直混冷凝冷却器设深冷液体排出口。
方案21. 在方案19或方案20的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括深冷液体工质储罐，所述深冷液体工质储罐与所述深冷液体排出口连通。
方案22. 在方案14的基础上，进一步可选择的，所述直混冷凝冷却器上设不凝气出口。
方案23. 在方案18的基础上，进一步可选择的，所述非直混冷凝冷却器设不凝气出口。
方案24. 在方案22或方案23的基础上，进一步可选择的，所述不凝气出口与所述工质闭合回路连通。
方案25. 在方案18的基础上，进一步可选择的，所述熵循环发动机还包括氧化剂源，所述氧化剂源经所述非直混冷凝冷却器的被加热流体通道与所述内燃燃烧室连通。
方案26. 在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述工质导出口上设控制阀。
方案27. 在方案26的基础上，进一步可选择的，所述控制阀设为压力控制阀，所述压力控制阀控制所述工质导出口在所述工质闭合回路内的压力超过设定限度时导出工质。
方案28. 在方案26的基础上，进一步可选择的，所述压力控制阀受使所述工质闭合回路中的最低压力大于0.2MPa的控制机构控制。
方案29. 在方案26的基础上，进一步可选择的，所述控制阀受开启度控制机构控制，所述开启度控制机构根据所述工质闭合回路内的压力设定范围控制所述控制阀的开启度，使所述工质导出口在某种开启度下处于常开状态。
方案30. 在方案1或方案17的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括附属气体做功机构，所述工质导出口与所述附属气体做功机构的工质入口连通。
方案31. 在方案1或方案17的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括储气罐，所述储气罐与所述工质导出口连通。
方案32. 在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述连通通道上设逆止阀。
方案33. 在方案1的基础上，进一步可选择的，在以所述活塞式气体做功机构的工质出口为上游、以所述活塞式气体压缩机构的工质入口为下游的所述工质闭合回路上设另一个活塞式气体做功机构。
方案34. 在方案1或方案33的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体做功机构对所述活塞式气体压缩机构输出动力。
方案35. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述工质闭合回路中，参与循环的气体的一部分为不凝气。
方案36. 在方案35的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括不凝气储罐，所述不凝气储罐经控制装置与所述工质闭合回路连通。
方案37. 在方案36的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括不凝气回储压缩机，所述不凝气回储压缩机的进气口与所述工质闭合回路连通，所述不凝气回储压缩机的气体出口与所述不凝气储罐连通。
方案38. 在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述工质闭合回路内设三元催化器。
方案39. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体压缩机构的气缸中心线和所述活塞式气体做功机构的气缸中心线之间的夹角小于180度，所述活塞式气体压缩机构的活塞和所述活塞式气体做功机构的活塞分别经连杆与同一曲轴的同一连杆轴颈连接。
方案40. 在方案39的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体压缩机构的气缸中心线和所述活塞式气体做功机构的气缸中心线之间的夹角为90度。
方案41. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体压缩机构的活塞和所述活塞式气体做功机构的活塞分别经连杆与同一曲轴上的不同连杆轴颈连接，两个所述连杆轴颈的相位差大于0度小于180度。
方案42. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括低温冷源，所述低温冷源用于提供低温物质，所述低温物质用于冷却所述活塞式气体压缩机构中或即将进入所述活塞式气体压缩机构的工质。
方案43. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括涡轮动力机构和叶轮压气机，所述工质导出口与所述涡轮动力机构的工质入口连通，所述涡轮动力机构的工质出口经附属冷却器与所述叶轮压气机的工质入口连通，所述叶轮压气机的工质出口与所述工质闭合回路连通；所述涡轮动力机构的工质出口与所述叶轮压气机的工质入口之间的通道上设附属工质导出口。
方案44. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括四类门气缸活塞机构，所述四类门气缸活塞机构的供气口与所述工质闭合回路连通，所述四类门气缸活塞机构的回充口与所述工质导出口连通。
方案45. 在方案44的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂源，所述氧化剂源设为所述四类门气缸活塞机构。
方案46. 在方案3的基础上，进一步可选择的，所述旁置内燃燃烧室设为四类门气缸活塞机构，所述四类门气缸活塞机构的供气口与所述活塞式气体做功机构的气缸连通，所述四类门气缸活塞机构的回充口与所述工质导出口连通。
方案47. 在方案12的基础上，进一步可选择的，所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂传感器和氧化剂控制装置，所述氧化剂传感器设在所述工质闭合回路内，所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂源经氧化剂控制阀与所述工质闭合回路连通，所述氧化剂控制装置控制所述氧化剂控制阀。
方案48. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体压缩机构设为活塞液体机构，所述活塞液体机构包括气液缸和气液隔离结构，所述气液隔离结构设在所述气液缸内。
方案49. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述活塞式气体做功机构设为活塞液体机构，所述活塞液体机构包括气液缸和气液隔离结构，所述气液隔离结构设在所述气液缸内。
方案50. 在方案48或方案49的基础上，进一步可选择的，所述气液缸的气体工质对所述气液隔离结构的压力大于所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构做往复运动时的惯性力之和。
方案51. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量。
方案52. 在方案3的基础上，进一步可选择的，流入所述活塞式气体做功机构的工质的质量流量大于所述旁置内燃燃烧室排出的物质的质量流量。
方案53. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述工质闭合回路的承压能力大于2MPa。
方案54. 在方案1的基础上，进一步可选择的，在所述连通通道上设回热器，所述活塞式气体做功机构的工质出口与所述活塞式气体压缩机构的工质入口之间的所述连通通道设为所述回热器的被冷却流体通道，所述活塞式气体压缩机构的工质出口与所述活塞式气体做功机构的工质入口之间的所述连通通道设为所述回热器的被加热流体通道。
方案55. 在方案1的基础上，进一步可选择的，所述内燃燃烧室以独立腔体的形式设置在所述连通通道内。
本发明的原理是：用所述内燃燃烧室（即向需要进行加热的热气机的工质内导入氧化剂、燃料并使其发生燃烧化学反应，进而提高工质的温度）取代传统热气机（包括斯特林发动机等所有类型的热气机）的工质加热热交换器，从而使工质的温度和压力可以达到更高的水平，实现热气机效率和功率密度的本质性提高，而且可以大幅度减少机构的体积、重量和制造成本。
利用所述内燃燃烧室对所述工质闭合回路内的工质进行内燃加热，推动活塞式气体做功机构的活塞对外做功，通过将部分工质从所述工质闭合回路内导出实现所述工质闭合回路内工质平衡，在将所述工质闭合回路内的工质导出的过程的同时可导出部分热量；本发明中所述冷却器和回热器的作用与传统斯特林发动机中的冷却器和回热器的作用相同；本发明中所述冷凝冷却器的作用是将闭合回路中的部分工质进行冷凝液化，以液体的形式从所述工质闭合回路中导出，这样不仅可以实现所述工质闭合回路内工质平衡，也可以实现不向环境排放气体的作用，形成发动机整体零排放。
本发明中，所谓的附属气体做功机构是指一切可以利用气体工质膨胀和/或流动产生动力的机构，例如活塞式气体做功机构、叶轮式气体做功机构、罗茨式气体做功机构等，其作用是利用所述双通道熵循环发动机内的处于高能状态下的气体工质进行做功。
本发明中，所谓的连通通道是指连通所述活塞式气体压缩机构和所述活塞式气体做功机构的工质流动的通道。
本发明中，所述工质闭合回路内的工质可以是氧化剂和燃料燃烧形成的烟气，也可以是烟气与事先存入的其它气体的混合物，例如烟气与氦气的混合物、烟气与氩气的混合物等。
本发明中，所述工质闭合回路是指工质可在所述活塞式气体压缩机构和所述活塞式气体做功机构以及连通两者的所述连通通道中循环流动的空间。
本发明中，所述内燃燃烧室是指氧化剂和燃料发生燃烧化学反应后所形成的高温产物直接作为循环工质或与所述工质闭合回路内事先存在的其它气体混合后作为循环工质的燃烧室。
本发明中，所述“工质闭合回路内设内燃燃烧室”包括将所述内燃燃烧室直接设置在所述工质闭合回路内，也包括所述内燃燃烧室的高温燃烧产物的出口与所述工质闭合回路连通的结构，即旁置内燃燃烧室结构。
本发明中，所述旁置内燃燃烧室是指内燃燃烧室设为采用通道与所述工质闭合回路连通的独立燃烧空间。
本发明中，所述内燃燃烧室可以设为内燃连续燃烧室、内燃间歇燃烧室或内燃正时燃烧室；所述内燃连续燃烧室是指其内可以连续发生放热化学反应的内燃燃烧室；所述内燃间歇燃烧室是指非连续发生放热化学反应的内燃燃烧室，所述内燃间歇燃烧室可以是正时间歇燃烧室，所述双通道熵循环发动机的每个工作循环中燃烧室内只发生一次放热化学反应，放热化学反应只在一个冲程内发生；或者可以是正时长间歇燃烧室，所述双通道熵循环发动机多个工作循环中燃烧室内发生一次放热化学反应；或者可以是长正时间歇燃烧室，所述双通道熵循环发动机连续的多个工作循环中燃烧室连续发生放热化学反应。
本发明中，所谓的氧化剂源是指可以提供氧化剂的装置、机构或储罐，所述氧化剂源中的氧化剂在进入所述内燃燃烧室时，其压力应高于所述内燃燃烧室内的压力。
本发明中，所述氧化剂是指液态或高压气态的能与燃料发生燃烧化学反应的物质，例如液氧、高压氧气、高压压缩空气、液化空气、双氧水、双氧水溶液等。当所述氧化剂是液态时，需通过高压液体泵供送；当所述氧化剂是高压气态时，可直接以高压形式送入。
本发明中，应根据公知技术不仅向所述内燃燃烧室提供氧化剂还应向所述内燃燃烧室提供燃料。所述燃料源是指可以提供燃料的装置、机构或储罐，所述燃料源中的燃料在进入所述内燃燃烧室时，其压力应高于所述内燃燃烧室内的压力，所述燃料是指能与氧化剂发生燃烧化学反应的物质，例如碳氢化合物、碳氢氧化合物或固体碳等；其中所述碳氢化合物包括汽油、柴油、重油、煤油、航空煤油等其它烃类；所述碳氢氧化合物包括甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等；固体碳具有燃烧后没有水生成和燃烧后产物中的二氧化碳浓度高，易液化等优点；固体碳可采用固体预先装配、粉末化后喷入或粉末化后再用液体或气体二氧化碳流化后喷入的方式输入热气机。
本发明中，所谓的工质导出口是指从所述双通道熵循环发动机工质系统中导出部分工质的出口，其目的是为了平衡导入的氧化剂和还原剂发生燃烧化学反应所产生的多余的工质，以维持所述双通道熵循环发动机工质系统的平衡。
本发明中，所述工质导出口可以是连续导出工质，可以是间歇导出工质（即根据工质在所述工质闭合回路内积累的情况，对工质进行导出），也可以是按正时关系对工质进行导出。
本发明中，导出工质可以是在所述双通道熵循环发动机每个工作循环中、工质导出口处压力较低的时候导出一次工质；还可以是正时导出工质，间歇式地在所述双通道熵循环发动机进行多个工作循环后在工质导出口处压力低的时候导出一次工质；还可以采用限压阀等压力控制装置在所述工质闭合回路内压力超过某设定限度的时候导出工质。
本发明中，在所述工质导出口上设的控制阀；所述控制阀受峰压控制机构控制，所述峰压控制机构在所述工质闭合回路内的压力超过设定值时使所述控制阀开启，并当所述闭合回路内的压力回降到所述设定值时使所述控制阀关闭；或所述控制阀受谷压控制机构控制，在所述工质闭合回路内的压力处于谷压状态时使所述控制阀开启，并当所述工质闭合回路内的压力将至0.2MPa时使所述控制阀关闭；或所述控制阀受开启度控制机构控制，所述开启度控制机构根据所述工质闭合回路内的压力设定范围控制所述控制阀的开启度，使所述工质导出口在某种开启度下处于常开状态。
本发明中，导出所述工质闭合回路内的工质可以以气体的形式导出也可以以液体的形式导出。
本发明中，与所述工质导出口连通的所述储气罐可作为压缩气体源使用。
本发明中，所述冷却器是指一切能使工质冷却的装置，例如直混式、热交换器式和散热器式冷却器。所述直混式冷却器是指将被加热流体与被冷却工质直接混合，两者直接进行热交换而达到工质冷却的装置；所述热交换器是指采用其它流体做热的接受介质，与工质进行热交换达到冷却工质的装置；所述散热器是采用环境气体作为热接受介质，使工质热量扩散至环境中，达到冷却工质的装置。其中所述热交换器和所述散热器均属于非直混式冷却器，即被加热流体与被冷却工质不混合。
本发明中，所述冷凝冷却器包括直混冷凝冷却器和非直混冷凝冷却器，所述直混冷凝冷却器是指被加热流体和被冷却流体在其中混合，使被冷却流体发生部分或全部冷凝，使被加热流体升温的装置；所述非直混冷凝冷却器是指具有被加热流体通道和被冷却流体通道，所述被加热流体通道中的被加热流体和所述被冷却流体通道内的被冷却流体在其中发生热量交换但不进行混合的装置，例如热交换器式和散热器式冷凝冷却器；所述非直混冷凝冷却器和直混冷凝冷却器在必要的时候可以具有气液分离器的功能。
本发明中，所述工质闭合回路中的循环气体可以选自氩气、氦气、氧气等气体。
本发明中，所谓的不凝气是指惰性气体、氮气等在所述双通道熵循环发动机中经冷却后不液化的气体，优选的所述不凝气为氩气。
本发明中，设置所述不凝气回储压缩机的作用是，当系统不工作时，将不凝气从所述工质闭合回路中抽出，并存储在所述不凝气储罐中。
本发明中，所述低温冷源是指能提供温度在0℃以下的低温物质的装置、机构或储罐，例如采用商业购买方式获得的储存有低温物质的储罐，所述低温物质可以是液氮、液氧、液氦或液化空气等。当本发明中氧化剂为液氧时，液氧可直接作为所述低温物质。
本发明中，所述低温冷源以直接与所述工质闭合回路连通使所述低温物质与所述工质闭合回路内的工质混合的方式，或者以经换热装置使所述低温物质与所述工质闭合回路内的工质换热的方式，对所述活塞式气体压缩机构中或即将进入所述活塞式气体压缩机构的工质进行冷却处理。所述双通道熵循环发动机是一种工作循环接近卡诺循环的动力机构，其热效率的计算可以参考卡诺循环热效率计算公式：，从中可知，当冷源温度下降时，热效率升高，而且向冷源排放的热量减少，如果冷源温度下降幅度很大，即冷源温度很低，则热效率很高，向冷源排放的热量很小。由此推断，可用温度相当低的低温物质使冷源温度大幅下降，从而大幅减少向冷源排放的热量，有效提高发动机效率。
温度越低的低温物质（例如液氧、液氮或液氦等），在制造过程中需要消耗越多的能量，但是就单位质量而言，对发动机热效率提升的贡献越大，就好比将能量存储在温度很低的物质中，相当于一种新型电池的概念，所述低温物质可以使用垃圾电等成本很低的能源来制造，从而有效降低发动机的使用成本。
本发明中，所述低温冷源中的所述低温物质发挥冷却作用后，既可导入所述工质闭合回路中，作为双通道熵循环发动机的循环工质，也可不导入所述工质闭合回路中。
本发明中，所谓的两个装置连通，是指流体可以在两个装置之间单向或者双向流通。所谓的连通是指直接连通或经控制机构、控制单元或其他控制部件间接连通。
本发明中，所述四类门气缸活塞机构是指气缸上设有进气口、排气口、供气口和回充口，在所述进气口、所述排气口、所述供气口和所述回充口处依次对应设置进气门、排气门、供气门和回充门的气缸活塞机构。
本发明中，所述液氧包括商业液氧或现场制备的液氧。
本发明中，通过调整所述工质闭合回路的工作压力以及热端机构的排量，以控制热端机构的质量排量，使所述内燃燃烧室排出的物质的质量流量M2大于从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质的质量流量M1，也就是说除了从所述工质闭合回路外导入所述内燃燃烧室的物质外，还有一部分物质是从所述工质闭合回路中导入所述内燃燃烧室的，由于所述内燃燃烧室是设置在所述工质闭合回路内的，所以也就是说从所述内燃燃烧室排出的物质至少有一部分流回所述内燃燃烧室，即实现了工质在热端机构和冷端机构之间有往复流动。从所述工质闭合回路外向所述内燃燃烧室导入的物质可以是氧化剂、还原剂、压缩气体或高温燃气等。
本发明中，所述热端机构是指所述内燃燃烧室设在其中，或者所述内燃燃烧室中发生燃烧化学反应后产生的工质首先进入其中的气体做功机构，例如所述活塞式气体做功机构。
本发明中，所述冷端机构是指工质从所述热端机构流出后进入的气体压缩机构，例如所述活塞式气体压缩机构。
本发明中，所述氧化剂传感器是指对所述工质闭合回路中的氧化剂的含量进行检测的装置。所述氧化剂传感器对所述氧化剂控制装置提供信号，所述氧化剂控制装置根据所述氧化剂传感器提供的信号以及预先设定的所述工质闭合回路中静态或动态的氧化剂含量设定值对所述氧化剂控制阀进行控制以增加或减少向所述工质闭合回路中供给氧化剂的量，达到调控所述工质闭合回路中氧化剂的含量的目的。
所述氧化剂含量的设定值可以是一个数值，也可以是一个数值区间，例如：所述工质闭合回路中的氧化剂含量的设定值可以为5％、10％或10%～12%等。
所述氧化剂传感器可以设在远离所述内燃燃烧室的闭合回路上，可保证整个所述工质闭合回路是在富氧（氧含量大于零）状态下工作，使所述内燃燃烧室内发生稳定的燃烧化学反应，同时还可以防止积碳的发生。
本发明中，所述气液缸是指可以容纳气体工质和/或液体，并能承受一定压力的容器，所述气液缸被所述气液隔离结构分隔成气体端和液体端，所述气液缸的气体端设有气体工质流通口，所述气体工质流通口用于与所述工质闭合回路中的其他装置或机构连通；所述气液缸的液体端设有液体流通口，所述液体流通口用于与液压动力机构和/或液体工质回送系统连通。
本发明中，所述气液隔离结构是指可以在所述气液缸中做往复运动的结构体，如隔离板、隔离膜、活塞等，其作用是隔离所述气液缸中的气体工质和液体，优选地，所述气液隔离结构和所述气液缸密封滑动配合。在所述活塞液体机构工作过程中，根据所述气液隔离结构处于所述气液缸内的不同位置，所述气液缸内可能全部是气体工质，也可能全部是液体，或者气体工质和液体同时存在。
本发明中，所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构与传统的活塞连杆机构不同，传统的活塞连杆机构中的活塞可受连杆的推力或拉力停下，从而实现对活塞行程的限制，而在所述气液缸中，当所述气液缸内的气体工质做正功时，所述气液隔离结构受压力向下止点方向移动，将液体以高压形式排出所述气液缸并推动液压动力机构（例如液体马达）对外做功，当液体即将排尽时，改变液体马达工作模式或启动液体工质回送系统，使所述气液缸内的液体不再减少，此时液体会对所述气液缸内的所述气液隔离结构施加制动力，使其停止，以防止其撞击气液缸的液体端底部的壁；当不断向所述气液缸内输入液体时，所述气液隔离结构会不断向上止点方向移动，当到达上止点附近时，停止向所述气液缸内输入液体或者使所述气液缸内的液体减少（流出），尽管如此，所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构仍然会由于惯性向上止点方向运动，此时，如果所述气液缸内的气体工质的压力不够高，则会导致所述气液隔离结构继续向上运动而撞击气液缸顶部的壁，为了避免这种撞击，需要使气液缸内气体工质的压力足够高，使其对所述气液隔离结构的压力大于所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构做往复运动时的惯性力之和。
本发明中，在所述双通道熵循环发动机的工作过程中所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构做往复运动时的惯性力之和是变化的，因此在工程设计中应保证在任何工作时刻都满足“所述气液缸内的气体工质对所述气液隔离结构的压力大于所述气液缸内的液体和所述气液隔离结构做往复运动时的惯性力之和”的条件，例如通过调整所述工质闭合回路中的工作压力、调整气液隔离结构的质量、调整液体密度或调整液体深度等方式来实现，其中，所述液体深度是指液体在做往复运动方向上的液体的深度。
所谓的“调整所述工质闭合回路中的工作压力”是通过调整流入和/或流出所述工质闭合回路的气体工质的体积流量来实现的，例如可以通过调整所述工质导出口的开关间隔、每次开启的时间和/或所述工质导出口处控制阀的开口大小来实现。
本发明中，所述内燃燃烧室和所述冷却器在所述工质闭合回路上的位置应根据公知的热力学循环来设置。
本发明中，所述工质闭合回路内的工质需要经过压缩、加热升温升压、做功以及被冷却的过程，这就要求所述工质闭合回路能承受一定压力，选择性地，所述工质闭合回路的承压能力可设为大于2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、20.5MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa或大于40MPa。相应地，所述氧化剂源和所述燃料源的承压能力也设为上述同样的数值范围。
本发明中，所述控制阀受使所述工质闭合回路中的最低压力大于0.2MPa、0.3MPa、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、5MPa、8MPa或大于10MPa控制机构所控制。
本发明中，所述活塞式气体压缩机构和所述活塞式气体做功机构之间可以不设阀，而依靠相互之间的相位差来形成系统的压缩和膨胀做功。
本发明人提出如下所述P‑T图和热力学第二定律的新的阐述方式： 
压力和温度是工质的最基本、最重要的状态参数。然而，在至今为止的热力学研究中，没有将以压力P和温度T为坐标的P‑T图用于对热力学过程及热力循环的研究中。在热力学诞生以来的两百多年里，本发明人第一次提出用P‑T图研究热力学过程和热力循环的思想。在利用P‑T图研究热力学过程和热力循环中，本发明人发现P‑T图比常用的P‑V图和T‑S图都具有明显的优势，它能更本质地描述热力学过程和热力循环中工质状态的变化，使本发明人对热力学过程和热力循环有更深刻的理解。利用P‑T图，本发明人总结了十条热力学第二定律的新的阐述方式，这些新的阐述方式与以往的开尔文和克劳修斯的热力学阐述方式虽然等价，但是更明确的揭示了对工质的加热过程和压缩过程的区别，也为高效热机的开发指明了方向。这一新方法和新定律，将大大促进热力学的发展和热机工业的进步。具体如下：
P‑V图和T‑S图在热力学研究中早已被广泛应用，然而鉴于P、T是工质最重要的状态参数，所以本发明人以压力P和温度T为坐标绘制了P‑T图，并将Carnot Cycle和Otto Cycle标识在图26所示的P‑T图中。很明显地，P‑T图使热力学过程和热力循环中工质状态的变化更加显而易见，也使热力学过程和热力循环的本质更易理解。例如：图26所示的Carnot Cycle的P‑T图，可以使本发明人容易地得出这样的结论：Carnot Cycle的可逆绝热压缩过程的使命是以可逆绝热压缩的方式将工质的温度升高至其高温热源的温度，以实现与高温热源的温度保持一致的前提下自高温热源恒温吸热膨胀过程。此外，本发明人还可以明显地看出：当Carnot Cycle的高温热源的温度升高时，本发明人必须在Carnot Cycle的可逆绝热压缩过程中将工质更加深度地压缩，使其达到更高的温度，以达到升温后的高温热源的温度，以实现与升温后的高温热源的温度保持一致的前提下自升温后的高温热源恒温吸热膨胀过程，从而实现效率的提高。
根据绝热过程方程（其中，是常数，是工质的绝热指数），本发明人将不同值的绝热过程方程的曲线绘制在图27中。根据数学分析，并如图27所示，任何两条绝热过程曲线都不相交。这意味着：在同一条绝热过程曲线上的过程是绝热过程，而与任何绝热过程曲线相交的过程是非绝热过程，换句话说，任何连接两条不同绝热过程曲线的过程是非绝热过程（所谓的非绝热过程是指具有热量传递的过程，即放热的过程和吸热的过程）。在图28中，本发明人标注了两个状态点，即点A和点B。如果一个热力过程或一系列相互连接的热力过程从点A出发到达点B，则本发明人称之为连接点A和点B的过程，反之本发明人称之为连接点B和点A的过程。根据图28所示，本发明人可以得出这样的结论：如点B在点A所在的绝热过程曲线上，则连接点A和点B的过程是绝热过程；如点B在点A所在的绝热过程曲线的右侧，则连接点A和点B的过程是吸热过程；如点B在点A所在的绝热过程曲线的左侧，则连接点A和点B的过程是放热过程。由于连接点A和点B的过程可能是放热过程、绝热过程或吸热过程，所以本发明人以点B为参照，将点A分别定义为具有过剩温度、理想温度和不足温度。同理，连接点B和点A的过程可能是放热过程、绝热过程或吸热过程，所以本发明人以点A为参照，将点B分别定义为具有过剩温度、理想温度和不足温度。
通过这些分析和定义，本发明人得出如下十条关于热力学第二定律的新的阐述方式：
1、没有吸热过程的参与，不可能将放热过程恢复至其始点。
2、没有放热过程的参与，不可能将吸热过程恢复至其始点。
3、没有非绝热过程的参与，不可能将非绝热过程恢复至其始点。
4、仅用绝热过程，不可能将非绝热过程恢复至其始点。
5、用放热过程以外的热力过程使吸热过程的压力恢复到其始点的压力时，其温度一定高于其始点的温度。
6、用吸热过程以外的热力过程使放热过程的压力恢复到其始点的压力时，其温度一定低于其始点的温度。
7、吸热过程不可能不产生过剩温度。
8、放热过程不可能不产生不足温度。
9、任何在压缩过程中不放热的热机的效率不可能达到卡诺循环的效率。
10、对工质的加热过程和对工质的压缩过程的区别在于：加热过程一定产生过剩温度，而压缩过程则不然。
关于热力学第二定律的十条新的阐述方式，是等价的，也是可以经数学证明的，这十条阐述方式中的任何一条均可单独使用。本发明人建议：在热力学研究过程中，应广泛应用P‑T图及上述关于热力学第二定律的新的阐述方式。P‑T图以及关于热力学第二定律的新的阐述方式对热力学的进步和高效热机的开发具有重大意义。
热力学第二定律的新的阐述方式的英文表达：
1.     It is impossible to return a heat rejection process to its initial state without a heat injection process involved.
2.     It is impossible to return a heat injection process to its initial state without a heat rejection process involved.
3.     It is impossible to return a non‑adiabatic process to its initial state without a non‑adiabatic process involved.
4.     It is impossible to return a non‑adiabatic process to its initial state only by adiabatic process.
5.     If the final pressure of heat injection process is returned to its initial pressure by process other than heat rejection process, the temperature of that state is higher than that of the initial state.
6.     If the final pressure of heat rejection process is returned to its initial pressure by process other than heat injection process, the temperature of that state is lower than that of the initial state.
7.     It is impossible to make heat injection process not generate excess‑temperature.
8.     It is impossible to make heat rejection process not generate insufficient‑ temperature.
9.     It is impossible for any device that operates on a cycle to reach the efficiency indicated by Carnot cycle without heat rejection in compression process. 
10. The difference between heat injection process and compression process which are applied to working fluid of thermodynamic process or cycle is that heat injection process must generate excess‑temperature, but compression process must not.
本发明中，根据热能与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。
本发明的有益效果如下：
本发明通过利用内燃加热方式代替传统热气机的外燃加热方式，将内燃加热方式的直接加热以致加热效率高的优势应用到热气机上，克服了传统热气机中因工质的温度和压力难以达到更高水平而影响功率和功率密度的问题，从而可以有效节约能源并大幅度减少机构的体积、重量和制造成本，具有广阔的应用前景。
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4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；
图8所示的是本发明实施例8的结构示意图；
图9所示的是本发明实施例9的结构示意图；
图10所示的是本发明实施例10的结构示意图；
图11所示的是本发明实施例11的结构示意图；
图12所示的是本发明实施例12的结构示意图；
图13所示的是本发明实施例13的结构示意图；
图14所示的是本发明实施例14的结构示意图；
图15所示的是本发明实施例15的结构示意图；
图16所示的是本发明实施例16的结构示意图；
图17所示的是本发明实施例17的结构示意图；
图18所示的是本发明实施例18的结构示意图；
图19所示的是本发明实施例19的结构示意图；
图20所示的是本发明实施例20的结构示意图；
图21所示的是本发明实施例21的结构示意图；
图22所示的是本发明实施例22的结构示意图；
图23所示的是本发明实施例23的结构示意图；
图24所示的是本发明实施例24的结构示意图；
图25所示的是本发明实施例25的结构示意图；
图26所示的是卡诺循环和奥拓循环的P‑T图，其中，，和是不同数值的常数，是绝热指数，循环0‑1‑2‑3‑0 是卡诺循环，循环0‑1‑4‑5‑0 是高温热源温度升高后的卡诺循环，循环0‑6‑7‑8‑0 是奥拓循环；
图27所示的是多条不同绝热过程曲线的P‑T图，其中， ，，，和是不同数值的常数，是绝热指数，A和B是状态点；
图28所示的是绝热过程曲线的P‑T图，其中，是常数，是绝热指数，A和B是状态点，
图中：
1连通通道、3内燃燃烧室、4氧化剂源、5燃料源、6工质导出口、7逆止阀、9活塞式气体压缩机构、10活塞式气体做功机构、13叶轮压气机、14涡轮动力机构、15火花塞、16深冷液体工质储罐、17控制阀、18非直混冷凝冷却器、19直混冷凝冷却器、20气液直混冷却器、21散热器、211附属冷却器、22吸附式制冷器、23非直混冷却器、30热交换器、31旁置内燃燃烧室、33回热器、51氧化剂传感器、52氧化剂控制装置、53氧化剂控制阀、60储气罐、61冷却液体排出口、62深冷液体排出口、64液体二氧化碳出口、66附属工质导出口、70不凝气储罐、71不凝气回储压缩机、72不凝气回收压缩机、77曲轴箱、81冷凝冷却液体出口、82不凝气出口、88三元催化器、90活塞液体机构、91气液缸、92气液隔离结构、96液压动力机构、97液体工质回送系统、98过程控制机构、99四类门气缸活塞机构、991进气口、992排气口、993供气口、994回充口、100直连通道、102附属气体做功机构。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的双通道熵循环发动机，包括活塞式气体压缩机构9、活塞式气体做功机构10和两条连通通道1，所述活塞式气体压缩机构9的工质出口经一条所述连通通道1与所述活塞式气体做功机构10的工质入口连通，所述活塞式气体做功机构10的工质出口经另一条所述连通通道1与所述活塞式气体压缩机构9的工质入口连通；所述活塞式气体压缩机构9经两条所述连通通道1与所述活塞式气体做功机构10连通构成工质闭合回路；在所述活塞式气体压缩机构9的工质出口和所述活塞式气体做功机构10的工质入口之间的所述连通通道1上设内燃燃烧室3，在所述活塞式气体做功机构10工质出口和所述活塞式气体压缩机构9工质入口之间的连通通道1上设工质导出口6，在所述工质导出口6上设控制阀17。 
本发明的方案具体实施时，应根据公知技术在必要的地方设置必要的部件、单元或系统，比如在所述内燃燃烧室3上设氧化剂入口、还原剂入口以及火花塞15，并相应的氧化剂源4和燃料源5与所述内燃燃烧室3连通，相应的，可以将所述氧化剂源4中的氧化剂为空气，所述燃料源5内的燃料为汽油。
为了便于排出所述工质闭合回路中的过剩的工质，所述工质导出口6导出的工质可以是气体也可以是液体，所述工质导出口6排出工质的同时带出部分热量。
具体实施时，可以将所述控制阀17可设为压力控制阀，将导致压力过高的工质部分导出所述工质闭合回路。
作为可以变换的实施方式，所述内燃燃烧室3可以设置在所述工质闭合回路内的其它任何位置上，并最好设置在以所述活塞式气体压缩机构9的工质出口为上游和以所述活塞式气体做功机构10的工质出口为下游的所述工质闭合回路内；所述工质导出口6可以设置在所述工质闭合回路内的其它任何位置上，最好设置在以所述活塞式气体做功机构10的工质出口为上游和以所述内燃燃烧室3的工质入口为下游的所述工质闭合回路上；所述控制阀17可以不设。
本实施例产品的工作过程：由所述氧化剂源4和所述燃料源5分别提供的氧化剂和燃料，在所述内燃燃烧室3中发生燃烧反应，对进入所述内燃燃烧室3的所述工质闭合回路中原有的气体工质进行加热，同时与燃烧所产生的产物一起沿所述连通通道1进入所述活塞式气体做功机构10，对外输出动力；做功后的气体工质经所述活塞式气体做功机构10排出，再经由另一条所述连通通道1进入所述活塞式气体压缩机构9中被压缩，压缩后的气体工质经所述活塞式气体压缩机构9工质出口返回至所述内燃燃烧室3被加热，依此循环进行；其中当所述工质闭合回路中压力过大，可经由所述工质导出口6导出部分工质。
具体实施时，可选择地，所述氧化剂源4中的氧化剂还可以设为液氧、高压氧气、高压压缩空气、液态空气、双氧水、双氧水溶液等；所述燃料源5中的燃料还可以设为柴油、重油、煤油、航空煤油、甲醇、乙醇、甲醚、乙醚等。
实施例2
如图2所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括冷却器，所述冷却器设为散热器21，所述散热器21设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口与所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述氧化剂源4中的氧化剂可以设为液氧；所述工质导出口6设置在所述活塞式气体压缩机构9工质出口与所述内燃燃烧室3工质入口之间的连通通道1上，所述工质导出口6经控制阀17与储气罐60连通，所述储气罐60用来储存高压气体和不凝气，所述燃料源5和所述散热器21对工质的冷却程度决定导出工质的种类和状态，当燃料设为氢气的时候，导出的工质可以为气态或液态水，或其与闭合回路中气体的混合物；当燃料设为碳氢化合物时，导出的工质中还含有二氧化碳等其他产物，所述工质闭合回路内的循环气体设为氦气。
所述活塞式气体压缩机构9的活塞和所述活塞式气体做功机构10的活塞分别经连杆与同一曲轴上的不同连杆轴颈连接，此两所述连杆轴颈的相位差为90度。
具体实施时，可选择的将所述控制阀17设为压力控制阀，并使所述控制阀17受峰压控制机构控制，所述峰压控制机构在所述工质闭合回路内的压力超过设定值时使所述控制阀17开启，并当所述闭合回路内的压力回降到所述设定值时使所述控制阀17关闭；或使所述控制阀17受谷压控制机构控制，在所述工质闭合回路内的压力处于谷压状态时使所述控制阀17开启，并当所述工质闭合回路内的压力将至0.2MPa时使所述控制阀17关闭；或使所述控制阀17受开启度控制机构控制，所述开启度控制机构根据所述工质闭合回路内的压力设定范围控制所述控制阀17的开启度，使所述工质导出口6在某种开启度下处于常开状态；可选择地，将工质闭合回路内的压力设定为大于0.3MPa、0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、5MPa、8MPa或大于10MPa。
作为可以变换的实施方式，所述冷却器可以设为其他形式的冷却器，比如热交换器式冷却器；所述冷却器还可以设置在所述工质闭合回路的其它任何位置上；所述冷却器和所述储气罐60可以择一设置；所述控制阀17可以不设。
可选择地，两个所述连杆轴颈的相位差可以设为大于0度小于180度的范围内的任何数值；或者所述活塞式气体压缩机构9的活塞和所述活塞式气体做功机构10的活塞可以分别经连杆与同一曲轴的同一连杆轴颈连接，此时应将两者的气缸中心线之间的夹角设为小于180度。
本发明的所有实施方式中，所述活塞式气体压缩机构9的活塞和所述活塞式气体做功机构10的活塞与曲轴的连接关系都可以参照本实施例及其可变换的实施方式设置，当然，本发明的所有实施方式中，包括本实施例，也可以使所述活塞式气体压缩机构9的活塞和所述活塞式气体做功机构10的活塞与曲轴之间采用其它的连接关系；所有设有所述控制阀17的实施例的可变换的实施方式中，都可以参照本实施例使所述控制阀17受峰压控制机构控制、受谷压控制机构控制或受开启度控制机构控制。
本发明的所有所述工质导出口6没有连接其他装置的实施方式中，都可以参考本实施例将所述工质导出口6与所述储气罐60连通。
实施例3
如图3所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括冷却器，所述冷却器设为散热器21，所述散热器21设置在所述活塞式气体压缩机构9的气缸上。
具体实施时，可选择地，所述散热器21还可设置在所述活塞式气体压缩机构9的工质出口处的所述连通通道1上；所述内燃燃烧室3也可设在所述活塞式气体做功机构10的气缸内，所述内燃燃烧室3内流出的工质是处于高能状态的工质，目的是利用处于高能状态的工质直接做功。
实施例4
如图4所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括冷却器，所述冷却器设为气液直混冷却器20，所述气液直混冷却器20设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的连通通道上，所述内燃燃烧室3设为旁置内燃燃烧室31，在所述活塞式气体压缩机构9的工质出口与所述旁置内燃燃烧室31之间的所述连通通道1上设逆止阀7，从而使得从所述活塞式气体压缩机构9流出的工质经所述旁置内燃燃烧室31加热后流向所述活塞式气体做功机构10。
本发明中，所谓的气液直混冷却器20是指在所述工质闭合回路上设冷却液体导入口和导出口，其原理是利用导入的液体吸收所述工质闭合回路内的气体工质的热量并使其降温，升温后的液体再从所述工质闭合回路上导出；在导出时可采用气液分离器以防止气体工质流出。
作为可以变换的实施方式，所述气液直混冷却器20和所述逆止阀7可以择一设置；所述冷却器可以设为其它形式的冷却器。
本发明的所有实施方式中，都可以参照本实施例将所述内燃燃烧室3设为所述旁置燃烧室31。
实施例5
如图5所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述内燃燃烧室3设置在所述活塞式气体做功机构10的气缸内，所述工质导出口6设在所述散热器21和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述双通道熵循环发动机还包括非直混冷凝冷却器18，所述工质导出口6与所述非直混冷凝冷却器18的被冷却工质入口连通，在所述非直混冷凝冷却器18上设深冷液体排出口62，所述深冷液体排出口62与深冷液体工质储罐16连通，所述非直混冷凝冷却器18对从所述活塞式气体做功机构10流出并经所述散热器21降温的工质进行进一步冷却，产生的气体液化物（如液体二氧化碳等）存入深冷液体工质储罐16中，此时，所述非直混冷凝冷却器18的冷媒为冷凝温度较低的液氧液氮等。
作为可以变换的实施方式，所述深冷液体工质储罐16可以不设；所述深冷液体排出口62可以不设。
本发明的所有所述工质导出口6没有连通其它装置的实施方式中，都可以参照本实施例设置所述非直混冷凝冷却器18及其相关结构。
实施例6
如图6所示的双通道熵循环发动机，其与实施例5的区别在于：取消了所述深冷液体工质储罐16，所述内燃燃烧室3改设在所述活塞式气体压缩机构9的工质出口和所述活塞式气体做功机构10的工质入口之间的所述连通通道1上，在所述非直混冷凝冷却器18上增设不凝气出口82，所述氧化剂源4经所述非直混冷凝冷却器18的被加热流体通道与所述内燃燃烧室3连通，氧化剂可作为所述非直混冷凝冷却器18的冷媒，从而实现对所述工质导出口6出来的工质进行进一步冷却。经所述非直混冷凝冷却器18冷却后的工质，一部分被冷却为气体液化物从所述冷凝冷却液体出口81流出，另外一部分被冷却后仍然为气体形式的为不凝气，所述不凝气从所述不凝气出口82流出。
具体实施时，可选择地，所述深冷液体排出口62与深冷液体工质储罐16连通，所述深冷液体工质储罐16用来存储气体液化物；所述不凝气出口82与不凝气储罐70连通，所述不凝气储罐70用来存储不凝气，或不凝气出口82与所述活塞式气体压缩机构9连通，不凝气被进一步压缩后可重新进入工质闭合回路，或所述不凝气出口82还可以和所述工质闭合回路的其他任何位置连通，只要能将不凝气送回所述工质闭合回路中即可。
实施例7
如图7所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：将所述冷却器改设在所述工质导出口6和所述活塞式气体做功机构10的工质入口之间的所述连通通道1上，并设为两个，即增设一个作为所述冷却器的非直混冷却器23，所述氧化剂源4经所述非直混冷却器23的被加热流体通道与所述内燃燃烧室3连通。
作为可以变换的实施方式，所述非直混冷却器23的被加热流体通道可以不与所述氧化剂源4连通；所述氧化剂源4可以直接与所述内燃燃烧室3连通。
实施例8
如图8所示的双通道熵循环发动机，其与实施例7的区别在于：在所述散热器21和所述非直混冷凝冷却器18之间的连通通道1上设冷却液体排出口61，在所述非直混冷却器23设深冷液体排出口62。
所述工质经散热器冷却后，冷凝温度较高的物质（如水等）已被冷凝，可从所述冷却液体排出口61以液态的形式排出；不易被冷凝的工质在所述非直混冷凝冷却器18中进一步冷却，被冷却后液化的工质经深冷液体排出口62排出。其中，所述工质导出口6相当于包含所述冷却液体排出口61和所述深冷液体排出口62两个导出工质的排出口。
实施例9
如图9所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括直连通道100，所述直连通道100连通所述活塞式气体做功机构10的工质出口与所述活塞式压缩机构9的工质入口，所述直连通道100相当于将所述活塞式气体做功机构10的工质出口与所述活塞式压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1分成了两条支路，其中一条支路（设有冷却器的部分连通通道）上设有所述冷却器，另一条支路（直连通道100）上未设置所述冷却器；所述两条支路上均设有控制阀17，所述控制阀17用于控制所述两条支路的启闭。
设所述直连通道100的作用是：当从所述活塞式气体做功机构10的工质出口流出的工质温度较低，此时所述直连通道100上的控制阀17打开，所述连通通道1上的控制阀17关闭，所述工质则可经所述直连通道100流至所述活塞式气体压缩机构9的气缸中；当从所述活塞式气体做功机构10的工质出口流出的工质温度较高，需要经冷却器进行冷却时，所述直连通道100上的控制阀17关闭，所述连通通道1上的控制阀17打开，所述工质则经连通通道1流至所述活塞式气体压缩机构9的气缸中。
实施例10
如图10所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口与所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上设另一个活塞式气体做功机构10；由于一次做功后的气体工质，还具有很高的能量，还可以继续做功，所述两个活塞式气体做功机构10串联设置的方式可以提高发动机的效率。
实施例11
如图11所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述氧化剂源4经氧化剂入口与所述散热器21和所述活塞式气体压缩机构9工质入口之间的所述连通通道1连通，在所述散热器21和所述氧化剂入口之间的所述连通通道1上设冷却液体排出口61，在所述氧化剂入口和所述活塞式气体压缩机构9的所述连通通道1上设液体二氧化碳出口64，所述氧化剂源4用于对所述连通通道1中的工质进行进一步冷却。
实施例12
如图12所示的双通道熵循环发动机，其与实施例6的区别在于：所述工质闭合回路中，参与循环的气体中包含有氩气，所述双通道熵循环发动机还包括不凝气储罐70，所述非直混冷凝冷却器18的不凝气出口82经控制阀17与所述不凝气储罐70连通，所述不凝气储罐70与所述工质闭合回路连通。
作为可以变换的实施方式，所述控制阀17可以改设为任何其它合适的控制装置。
实施例13
如图13所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的连通通道1上，所述双通道熵循环发动机还包括不凝气回储压缩机71，所述不凝气回储压缩机71的进气口经控制阀17与所述工质闭合回路连通，所述不凝气回储压缩机71的气体出口与所述不凝气储罐70连通，所述不凝气储罐70与所述工质闭合回路连通。
作为可以变换的实施方式，所述控制阀17可以改设为任何其它合适的控制装置；所述不凝气回储压缩机71可以不设。
实施例14
如图14所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：在所述连通通道1上设回热器33，所述回热器33 为热交换式回热器，所述活塞式气体做功机构10的工质出口与所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1设为所述回热器33的被冷却流体通道，所述活塞式气体压缩机构9的工质出口与所述活塞式气体做功机构10的工质入口之间的所述连通通道1设为所述回热器33的被加热流体通道。
实施例15
如图15所示的双通道熵循环发动机，其与实施例4的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括附属气体做功机构102，所述附属气体做功机构102设为活塞式气体做功机构，所述工质导出口6与所述附属气体做功机构102的进气口连通。从所述工质导出口6导出的工质还处于高温高压状态，可推动所述活塞式气体做功机构继续做功。
选择型的，所述附属气体做功机构102还可以设为罗茨式气体做功机构、螺杆式气体做功机构或动力涡轮等其它形式的气体做功机构。
实施例16
如图16所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述工质导出口6改设在所述散热器21与所述活塞式气体做功机构10的工质出口之间的所述连通通道1上，所述双通道熵循环发动机还包括直混冷凝冷却器19，所述直混冷凝冷却器19的被冷却流体入口与所述工质导出口6连通，所述氧化剂源4与所述直混冷凝冷却器19的被加热流体入口连通，所述直混冷凝冷却器19上设有深冷液体排出口62，所述深冷液体排出口62与深冷液体工质储罐16连通，所述直混冷凝冷却器19上设有不凝气出口82，所述不凝气出口82与所述工质闭合回路连通。氧化剂和不凝气经由所述不凝气出口82导入所述工质闭合回路中，可选择地导到所述内燃燃烧室3中。
本实施例中，将所述直混冷凝冷却器19的被加热流体出口设为所述不凝气出口82，即所述氧化剂源4经所述直混冷凝冷却器19的被加热流体出口与所述内燃燃烧室3连通。
作为可以变换的实施方式，可以将所述直混冷凝冷却器19的被加热流体出口与所述不凝气出口82分置，并经所述不凝气出口82与所述工质闭合回路连通。
实施例17
如图17所示的双通道熵循环发动机，其与实施例,3的区别在于：所述冷却器改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，且所述冷却器改设为吸附式冷却器22，所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1设为所述吸附式冷却器22的被冷却流体通道。
实施例18
如图18所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述内燃燃烧室3以独立腔体的形式设置在所述连通通道1内，以保证所述工质燃烧更稳定更顺畅，在所述内燃燃烧室3和所述活塞式气体做功机构10的工质入口之间的所述连通通道1内设三元催化器88。
本发明的所有实施方式中，都可以参考本实施例将所述内燃燃烧室3以独立腔体的形式设置在所述连通通道1内。
实施例19
如图19所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1内设三元催化器88。
实施例20
如图20所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括低温冷源50，所述低温冷源50与所述活塞式气体压缩机构9连通，所述低温冷源50用于提供低温物质，所述低温物质用于冷却所述活塞式气体压缩机构9的工质，所述低温冷源50中的低温物质设为液氮。
具体实施时，可选择地，所述低温冷源50还可以与所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的连通通道连通，所提供的低温物质用于以冷却即将进入所述活塞式气体压缩机构9的工质；所述低温冷源50还可以采用热交换的方式对所述活塞式气体压缩机构9中的工质或即将进入所述活塞式气体压缩机构9中的工质进行冷却。
实施例21
如图21所示的双通道熵循环发动机，其与实施例1的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括散热器21、涡轮动力机构14和叶轮压气机13，所述散热器21设置在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述工质导出口6与所述涡轮动力机构14的工质入口连通，所述涡轮动力机构14的工质出口经附属冷却器211与所述叶轮压气机13的工质入口连通，所述叶轮压气机13的工质出口与所述连通通道1连通；所述涡轮动力机构14的工质出口与所述叶轮压气机13的工质入口之间的通道上设有附属工质导出口66。
图中所示的所述附属工质导出口66设在所述附属冷却器211与所述叶轮压气机13的工质入口之间的通道上。
具体实施时，可选择地，所述涡轮动力机构14可与所述叶轮压气机13共轴设置，并对其输出动力；所述附属工质导出口66还可设在所述涡轮动力机构14的工质出口与所述附属冷却器211之间的通道上；所述叶轮压气机13的工质出口与设在所述工质闭合回路上的连通口连通，该连通口和所述工质导出口6设在所述工质闭合回路上的不同位置。
实施例22
如图22所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述散热器21改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述活塞式气体压缩机构9的工质入口之间的所述连通通道1上，所述工质导出口6改设在所述活塞式气体做功机构10的工质出口和所述散热器21之间的连通通道上，所述氧化剂源4设为四类门气缸活塞机构99，所述四类门气缸活塞机构99受使所述四类门气缸活塞机构99按照吸气冲程‑压气供气冲程‑气体回充做功冲程‑排气冲程工作模式循环工作的四类门控制机构控制，所述供气口993为所述氧化剂源4的氧化剂出口，所述回充口994与所述工质导出口6连通。
被所述四类门气缸活塞机构99压缩后的氧化剂，经所述供气口993进入所述内燃燃烧室3中，所述燃料源5向所述内燃燃烧室3喷入燃料，所述氧化剂和所述燃料在所述内燃燃烧室3内发生燃烧化学反应，产生的大量热量加热所述工质闭合回路中的工质，混合燃烧产物推动所述活塞式气体做功机构10做功，从所述活塞式气体做功机构10流出的工质经所述工质导出口6进入所述四类门气缸活塞机构99，所述工质的余热推动所述四类门气缸活塞机构99做功后，经所述排气口992排出所述四类门气缸活塞机构。
作为可以变换的实施方式，可以将所述氧化剂源4与所述四类门气缸活塞机构99分置。
实施例23
如图23所示的双通道熵循环发动机，其与实施例4的区别在于：所述冷却器设为散热器21，所述旁置内燃燃烧室31设为四类门气缸活塞机构99，所述氧化剂源4和所述燃料源5与所述进气口991连通，在所述四类门气缸活塞机构99上设火花塞15，所述氧化剂源4和所述燃料源5在所述四类门气缸活塞机构99内进行燃烧化学反应后，产生的部分高温高压工质可用来使四类门气缸活塞机构99做功，另外一部分工质经所述供气口993进入所述工质闭合回路，和被它加热的工质一起进入所述活塞式气体做功机构10，所述回充口994与所述工质导出口6连通，从所述工质导出口6导出的部分工质从所述回充口994导入所述四类门气缸活塞机构99内，所述四类门气缸活塞机构99经所述排气口992排出部分工质。
实施例24
如图24所示的双通道熵循环发动机，其与实施例3的区别在于：所述双通道熵循环发动机还包括氧化剂传感器51和氧化剂控制装置52，所述氧化剂传感器51包含有氧化剂探头，所述氧化剂探头设在连通通道1内，所述氧化剂传感器51对所述氧化剂控制装置52提供信号，所述氧化剂源4经氧化剂控制阀53与所述工质闭合回路连通，所述氧化剂控制装置52控制所述氧化剂控制阀53打开或关闭，以调整工质闭合回路中的氧化剂的量。
实施例25
如图25所示的双通道熵循环发动机，其与实施例24的区别在于：所述活塞式气体压缩机构9和所述活塞式气体做功机构10均设为活塞液体机构90，所述活塞液体机构90包括气液缸91和气液隔离结构92，所述气液隔离结构92设在所述气液缸91内。所述气液缸91的液体端与液压动力机构96连通，所述液压动力机构96对外输出动力，所述液压动力机构96与液体工质回送系统97连通，所述液体工质回送系统97与所述气液缸91的液体端连通；所述液压动力机构96和所述液体工质回送系统97受过程控制机构98控制。所述气液缸91的气体工质对所述气液隔离结构92的压力大于所述气液缸91内的液体和所述气液隔离结构92做往复运动时的惯性力之和，以使所述气液隔离结构92不撞上所述气液缸91的缸盖。
可选择地，将所述活塞式气体压缩机构9和所述活塞式气体做功机构10中的一个设为活塞液体机构90及其相应的辅助装置。
在本发明的所有实施方式中，所述的内燃燃烧室3均可设为连续燃烧室或间歇燃烧室，设为间歇燃烧室时，可以根据需要选择不同的间歇燃烧时序关系。
在本发明的所有实施方式中，所述内燃燃烧室3排出的物质的质量流量大于从所述工质回路外导入所述内燃燃烧室3的物质的质量流量；在包含所述旁置内燃燃烧室31的结构中，应使流入所述活塞式气体做功机构10的工质的质量流量大于所述旁置内燃燃烧室31排出的物质的质量流量。
在本发明的所有实施方式中，都可以将所述工质闭合回路的压力设为至少大于2MPa；可选择地，将所述工质闭合回路的承压能力设为大于2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa、7.5MPa、8MPa、8.5MPa、9MPa、9.5MPa、10MPa、10.5MPa、11MPa、11.5MPa、12MPa、12.5MPa、13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa、16MPa、16.5MPa、17MPa、17.5MPa、18MPa、18.5MPa、19MPa、19.5MPa、20MPa、20.5MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa或大于40MPa。相应地，所述氧化剂源4和所述燃料源5的承压能力也设为上述同样的数值范围。由于需要将所述氧化剂源4或所述燃料源5中的物质向所述工质闭合回路内喷射，因此在实际应用中，所述氧化剂源4或所述燃料源5的承压能力一般设为大于所述工质闭合回路的承压能力。
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。