一种冷缩发动机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，更具体地，涉及一种冷缩发动机。


背景技术：

2.随着社会的进步与发展，人们对清洁能源的需求与日俱增。而蒸汽产生的正负压强所产生的能量却被人们所忽视。公开号为：cn208203358u其公开了正负压强热胀冷缩机，其具体包括发热箱、加热装置、通道管一、热储气箱、通道管二、气缸、冷却装置、活塞、电控箱及两个电磁阀；所述发热箱通过通道管一与热储气箱连通，所述热储气箱通过通道管二与气缸的缸体连通，所述加热装置安装在发热箱上，所述气缸的缸体外侧面上安装有冷却装置，所述通道管一和通道管二上均安装有电磁阀，所述两个电磁阀均通过电控箱控制，所述发热箱上设有进水口和出水口，发热箱和热储气箱外侧均覆盖有保温层。该公开专利利用冷却装置对气缸中的热气体进行冷却，从而使得缸体内的蒸汽冷却后，形成负压强，对活塞做功，并转化为活塞的机械能。该技术方案中，由于冷却装置设置在气缸的外侧，存在着冷却装置不能均衡地对缸体中的热气体进行冷却的问题，从而使得该正负压强热胀冷缩机的工作效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型为克服上述现有技术中冷缩发动机工作效率低的问题，提供一种一种冷缩发动机。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种冷缩发动机，包括冷气缸以及连通冷气缸的工作缸，所述冷气缸上设置有用于冷气体进入冷气缸中的第一进气阀，所述冷气缸中设置有用于引导冷气体进入冷气缸中并将冷气缸中的冷气体推入至工作缸中的第一活塞结构；所述工作缸上设置有用于热气体进入工作缸中的第二进气阀以及排气阀，所述工作缸中设置有第二活塞结构；所述冷缩发动机还包括用于驱动所述第二进气阀开启或关闭的控制装置，所述控制装置、第一活塞结构通过曲轴与所述第二活塞结构相连。
5.在本技术方案中，工作初始阶段，给曲轴一外力，使曲轴转动，曲轴转动的过程中带动控制装置打开第二进气阀，与第二进气阀相连接的热气源中的热气体从第二进气阀进入到工作缸中，第二活塞结构运动使得工作缸的容积逐渐增大，造成工作缸内的气体压力低于第二进气阀处的热气体压力，因此热气源中的热气体不断地充入到工作缸中，并完成工作缸的进气过程，热气体推动第二活塞结构运动，并通过曲轴对外做功，热气体进入到工作缸后，第二进气阀关闭。在热气体进入到工作缸的过程中，曲轴在转动时，带动第一活塞结构将与冷气缸相连通的冷气源中的冷气体引入到冷气缸中。在工作缸完成热气体进气时，第一活塞结构在曲轴的带动下将冷气缸中冷气体推入至工作缸中。工作缸内的热气体接触冷气体，因此热气体的压力和温度便急剧下降，第二活塞结构在低温低压气体产生的冷缩作用下运动，并通过曲轴对外作功。随着第二活塞结构的运动，第二活塞结构将工作缸
中的废气通过排气阀排出工作缸。本技术方案中，由于冷气体从冷气缸进入到工作缸后，热气体能够与冷气体进行充分混合，有利于提高工作缸内的热气体冷却后，形成的负压强，提高了热气体与冷气体的利用率。本技术方案中，直接通过第二进气阀向工作缸输入热气体、通过冷气缸向工作缸输入冷气体，使得输入的热气体与冷气体的温度更加可控，有利于该冷缩发动机更可控。
6.优选地，所述冷气缸与所述工作缸连通处设置有用于在热气体与冷气体冷缩过程中防止冷气缸中的冷气体进入至工作缸的防吸阀。
7.优选地，所述防吸阀包括具有腔体结构的第一阀门座、设于第一阀门座上的第一进气口以及出气口，所述第一进气口、腔体结构以及出气口形成一通道，所述第一进气口与所述冷气缸相连通，所述出气口与所述工作缸相连通，所述腔体结构中设置有用于导通或关闭所述通道的阀门结构。
8.优选地，所述阀门结构包括与所述腔体结构内壁滑动连接的滑块以及一端与滑块固定相连的弹簧结构，所述弹簧结构的另一端与所述第一阀门座固定相连，与弹簧结构固定相连的第一阀门座一端设有与腔体结构相连通的开口结构。
9.优选地，所述防吸阀与所述工作缸之间设置有用于在排废气时防止工作缸中的废气进入至冷气缸中的单向阀。
10.优选地，所述第一阀门座上并位于所述出气口处设置有连通工作缸的进气通道，所述单向阀设于所述出气口处并位于所述进气通道中，所述单向阀为第一阀门片。
11.优选地，所述第一活塞结构包括设于所述冷气缸中的第一活塞以及一端与所述第一活塞固定连接的第一连杆，所述第一连杆的另一端设置有框体结构，所述框体结构中设置有安装在曲轴上的第一凸轮结构，所述第一凸轮结构通过曲轴与所述第二活塞结构相连。
12.优选地，所述第二活塞结构包括设于所述工作缸中的第二活塞以及一端与所述第二活塞铰接的第二连杆，所述第二连杆的另一端与曲轴相铰接。
13.优选地，所述控制装置包括安装在所述曲轴上的第二凸轮结构、l型结构的连接杆以及与所述连接杆滑动连接的导槽结构，所述连接杆的一端与所述第二凸轮结构相抵接，所述连接杆的另一端与所述第二进气阀相连接。
14.优选地，所述第二进气阀包括第二阀门座，所述第二阀门座上设置有用于热气进入的第一进气口以及与所述工作缸连通的第二进气口，所述第一进气口与所述第二进气口相连通，所述第二阀门座上设置有与所述第二阀门座滑动连接的阀杆，所述阀杆的一端与所述连接杆固定连接，所述阀杆上套设有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与所述阀杆相连接，所述压缩弹簧的另一端与所述第二阀门座相连接。
15.优选地，所述第二活塞包括与所述第二连杆铰接的活塞主体以及与所述活塞主体固定相连的防护块，所述防护块为保温结构；所述工作缸内壁靠近所述曲轴的一端为耐磨结构，所述工作缸内壁远离所述曲轴的一端为保温结构。
16.优选地，所述冷气缸与所述工作缸的连通处设置有喷雾头。
17.与现有技术相比，有益效果是：本实用新型中，由于冷气体从冷气缸中进入到工作缸后，热气体能够与冷气体进行充分混合，提高了工作缸内的热气体冷却后形成的负压强，提高了热气体与冷气体的利用率。本实用新型中，直接通过第二进气阀向工作缸中输入热
气体、通过了冷气缸向工作缸输入冷气体，使得输入的热气体与冷气体的温度更加可控，有利于该冷缩发动机更可控。
附图说明
18.图1是本实用新型冷缩发动机的结构示意图；
19.图2是本实用新型冷缩发动机的局部的结构示意图；
20.图3是本实用新型冷缩发动机中防吸阀的结构示意图；
21.图4是本实用新型冷缩发动机中第二进气阀的结构示意图。
22.附图中：1
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冷气缸、2
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工作缸、3
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第一进气阀、4
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第一活塞结构、5
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第二进气阀、6
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排气阀、7
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防吸阀、8
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第二活塞结构、9
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控制装置、10
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曲轴、12
‑ꢀ
进气通道、13
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第一阀门片、51
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第二阀门座、52
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第二进气口、53
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第三进气口、 54
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阀杆、55
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压缩弹簧、31
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冷气进气口、41
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第一活塞、42
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第一连杆、43
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框体结构、44
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第一凸轮结构、61
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排气口、71
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腔体结构、72
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第一阀门座、73
‑ꢀ
第一进气口、74
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出气口、75
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滑块、76
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弹簧结构、77
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开口结构、81
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第二活塞、 82
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第二连杆、91
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第二凸轮结构、92
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连接杆、93
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导槽结构、94
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连接块、811
‑ꢀ
活塞主体、812
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防护块。
具体实施方式
23.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
24.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：
26.实施例1
27.如图1至图4所示，一种冷缩发动机，包括冷气缸1以及连通冷气缸1的工作缸2，冷气缸1上设置有用于冷气体进入冷气缸1中的第一进气阀3，冷气缸1中设置有用于引导冷气体进入冷气缸1中并将冷气缸1中的冷气体推入至工作缸2中的第一活塞结构4；工作缸2上设置有用于热气体进入工作缸2中的第二进气阀5以及排气阀6，工作缸2中设置有第二活塞结构8；冷缩发动机还包括用于驱动第二进气阀5开启或关闭的控制装置9，控制装置9、第一活塞结构4通过曲轴10与第二活塞结构8相连。在本实施例中，工作初始阶段，给曲轴10一外力，使曲轴10转动，曲轴10转动的过程中带动控制装置9打开第二进气阀5，与第二进气阀5相连接的热气源中的热气体从第二进气阀5进入到工作缸2中，第二活塞结构8运动使得工作缸2的容积逐渐增大，造成工作缸2内的气体压力低于第二进气阀5处的热气体压力，因此
热气源中的热气体不断地充入到工作缸2中，并完成工作缸2的进气过程，热气体推动第二活塞结构8运动，并通过曲轴10对外做功，热气体进入到工作缸2后，第二进气阀 5关闭。在热气体进入到工作缸2的过程中，曲轴10在转动时，带动第一活塞结构4将与冷气缸1相连通的冷气源中的冷气体引入到冷气缸1中。在工作缸 2完成热气体进气时，第一活塞结构4在曲轴10的带动下将冷气缸1中冷气体推入至工作缸2中。工作缸2内的热气体接触冷气体，因此热气体的压力和温度便急剧下降，第二活塞结构8在低温低压气体产生的冷缩作用下运动，并通过曲轴10对外作功。随着第二活塞结构8的运动，第二活塞结构8将工作缸2 中的废气通过排气阀6排出工作缸2。需要说明的是，外部的热气体可以从设于工作缸2上的热气进气口处的第二进气阀5输入至工作缸2中，第二进气阀 5可以采用汽油发动机进气口阀门结构，如图2、图4所示。排气阀6设置在工作缸2的排气口61处，排气阀6可以采用弹性结构的阀门片，阀门片设置在排气口61位于工作缸2的外侧，在第二活塞结构8推动废气进行排气的过程中，废气顶开阀门片进行排气，排气完成后，阀门片为恢复形变，将排气口61关闭并为工作缸2下一阶段进热气体做准备。第一进气阀3设置在冷气缸1的冷气进气口处，第一进气阀3也可以采用弹性结构的阀门片，阀门片设置在冷气进气口31处并位于冷气缸1的内侧，在第一活塞结构4远离冷气进气口31方向移动时，第一活塞结构4将冷气进气口处的阀门片打开，外界的冷气源从冷气进气口31中进入到冷气缸1中；当第一活塞结构4向着冷气进气口31方向移动时，冷气进气口31处的阀门片关闭，第一活塞结构4可以将冷气缸1中的冷气推入至工作缸2中。
28.其中，冷气缸1与工作缸2连通处设置有用于在热气体与冷气体冷缩过程中防止冷气缸1中的冷气体进入至工作缸2的防吸阀7。在本实施例中，冷气缸1中的冷气进入到工作缸2后，工作缸2中的热气体接触冷气体后，热气体的压力和温度便急剧下降，工作缸2内的负压使得防吸阀7隔开冷气缸1与工作缸2之间的通道，避免工作缸2中的热气体在冷缩过程中，冷气缸1中残存的冷气体被吸入至工作缸2中，提高了冷气体的利用率。
29.另外，防吸阀7包括具有腔体结构71的第一阀门座72、设于第一阀门座 72上的第一进气口73以及出气口7，第一进气口73、腔体结构71以及出气口 7形成一通道，第一进气口73与冷气缸1相连通，出气口7与工作缸2相连通，腔体结构71中设置有用于导通或关闭通道的阀门结构。在本实施例中，在第一活塞结构4的作用下，冷气缸1中的冷气体通过第一进气口73后，冷气体作用在阀门结构上，使得通道导通，冷气体从出气口7进入到工作缸2中。工作缸 2中的热气体与冷气体接触后，工作缸2中的热气体冷缩，工作缸2内产生负压作用，负压作用对阀门结构产生吸力，阀门结构在吸力的作用下，阀门结构将通道关闭，避免了在工作缸2内气体的负压作用下，冷气缸1中的冷气体被吸入至工作缸2中。工作缸2中的热气体产生收缩时，防吸阀7能够及时快速准确地将工作缸2与冷气缸1之间的通道关闭。
30.其中，阀门结构包括与腔体结构71内壁滑动连接的滑块75以及一端与滑块 75固定相连的弹簧结构76，弹簧结构76的另一端与第一阀门座72固定相连，与弹簧结构76固定相连的第一阀门座72的一端设有与腔体结构71相连通的开口结构77。在本实施例中，冷气缸1中的冷气体在第一活塞结构4的作用下，推动滑块75在腔体结构71中移动，并使得通道导通，冷气体从出气口7进入到工作缸2中。当冷气体作用在滑块75上的作用力小于弹簧结构76作用在滑块75上的作用力时，弹簧结构76为恢复形变推动滑块75将通道关闭。工作缸 2中的热气体与冷气体接触后，工作缸2中的热气体冷缩，工作缸2内产生负压作用，负压作
用对滑块75产生吸力，滑块75在吸力的作用下，滑块75进一步将通道关闭，避免了在工作缸2内气体的负压作用下，冷气缸1中的冷气体被吸入至工作缸2中。需要说明的是是，开口结构77使得滑块75右侧的腔体结构71中的压强能够与外界保持一致，滑块75在冷气体的作用力下，滑块75 能够克服弹簧结构76的阻力在腔体结构71中运动。
31.另外，防吸阀7与工作缸2之间设置有用于在排废气时防止工作缸2中的废气进入至冷气缸1中的单向阀。在本实施例中，工作缸2排废气时，第二活塞结构8推动废气排出工作缸2，由于单向阀的设置，避免了废气从工作缸2 与冷气缸1之间的连通处进入到冷气缸1中。
32.其中，第一阀门座72上并位于出气口7处设置有连通工作缸2的进气通道 12，单向阀设于出气口7处并位于进气通道12中，单向阀为第一阀门片13。在本实施例中，冷气缸1中的冷气体从防吸阀7中进入，顶开设置在出气口7 处的第一阀门片13从而进入到工作缸2中，当冷气体作用在第一阀门片13上的作用力无法顶开第一阀门片13时，第一阀门片13为恢复形变自动将出气口 7关闭。在工作缸2排废气时，第二活塞结构8推动废气排出工作缸2，由于第一阀门片13设置在出气口7外侧处并位于进气通道12中，当废气排出工作缸 2的过程中，废气作用在第一阀门片13上，第一阀门片13抵接在出气口7处并将出气口7关闭，从而使得废气无法从出气口7进入到冷气缸1中。
33.另外，第一活塞结构4包括设于冷气缸1中的第一活塞41以及一端与第一活塞41固定连接的第一连杆42，第一连杆42的另一端设置有框体结构43，框体结构43中设置有安装在曲轴10上的第一凸轮结构44，第一凸轮结构44通过曲轴10与第二活塞结构8相连。在本实施例中，曲轴10转动，带动第一凸轮结构44转动，第一凸轮结构44在框体结构43中转动，从而推动第一连杆 42运动，当第一连接杆42带动第一活塞41向着曲轴10的方向移动时，第一活塞41对第一进气阀3产生吸力，从而使得第一进气阀3打开，与第一进气阀 3相连接的外部冷气源中的冷气体从第一进气阀3进入到冷气缸1中。当第一连接杆42带动第一活塞41远离曲轴10的方向移动时，第一连杆42推动第一活塞41运动，第一活塞41能够将冷气缸1中冷气快速输送至工作缸2中，提高了整个冷缩发动机的工作效率。需要说明的是，推动第一连杆42运动，从而使得第一活塞41运动的结构除了上述的第一凸轮结构44外，也可采用其它的结构。外部的冷气体可以从冷气缸1上的第一进气阀3输入至冷气缸1中，再由冷气缸1中的第一活塞结构4将冷气体推送至工作缸2中。具体地，第一进气阀3可以设置在冷气缸1上的冷气进气口31处，具体地第一进气阀3可以为弹性结构的阀门片，在外部冷气体向冷气缸1中输冷气体时，在冷气体的压力作用下，冷气体顶开设置在冷气进气口31处的阀门片后，并从冷气进气口31 中进入至冷气缸1中。当外部冷气体完成向冷气缸1的输气过程时，阀门片为恢复形变后将冷气进气口31关闭。
34.其中，第二活塞结构8包括设于工作缸2中的第二活塞81以及一端与第二活塞81铰接的第二连杆82，第二连杆82的另一端与曲轴10相铰接。在本实施例中，向工作缸2输送热气体时，热气体可以驱动第二活塞81运动，从而实现热气体的第一次做功；当热气体与冷气体接触后，热气体冷缩过程产生的负压，吸引第二活塞81运动，同样可以对第二活塞81进行第二次做功。在工作缸2中的气体驱动第二活塞81运动的过程中，第二活塞81通过第二连杆82带动曲轴10对外做功。
35.另外，控制装置9包括安装在曲轴10上的第二凸轮结构91、l型结构的连接杆92以
及与连接杆92滑动连接的导槽结构93，连接杆92的一端与第二凸轮结构91相抵接，连接杆92的另一端与第二进气阀5相连接。在本实施例中，曲轴10在转动过程中，带动第二凸轮结构91转动，第二凸轮结构91转动带动连接杆92在导槽结构93中运动，连接杆92将第二进气阀5顶开，从而使得与第二进气阀5相连接的热气源中的热气体引入至工作缸2中。需要说明的是，连接杆92通过连接块94与第二凸轮结构91相抵接。
36.其中，第二进气阀5包括第二阀门座51，第二阀门座51上设置有用于热气进入的第二进气口52以及与工作缸2连通的第三进气口53，第二进气口52 与第三进气口53相连通，第二阀门座51上设置有与第二阀门座滑动连接的阀杆54，阀杆54的一端与连接杆92固定连接，阀杆54上套设有压缩弹簧55，压缩弹簧55的一端与阀杆54相连接，压缩弹簧55的另一端与第二阀门座51 相连接。在本实施例中，曲轴10在转动过程中，带动第二凸轮结构91转动，第二凸轮结构91转动时，第二凸轮结构91与连接杆92的一端相抵接，当第二凸轮结构91对阀门的牵引力大于压缩弹簧55的压缩力时，阀杆54被打开，热气体从第二进气口52、第三进气口53进入到工作缸2中。当第二凸轮结构91 对阀门的牵引力小于压缩弹簧55的压缩力时，压缩弹簧55带动阀杆54关闭第三进气口53。
37.其中，第二活塞81包括与第二连杆82铰接的活塞主体811以及与所述活塞主体811固定相连的防护块812，防护块812为保温结构；工作缸2内壁靠近曲轴10的一端为耐磨结构，工作缸2内壁远离曲轴10的一端为保温结构。在本实施例中，由于工作缸2内壁远离曲轴10的一端与热气体、冷气体接触时间长，这一端采用保温结构21，可以避免热量的散失以及工作缸2与外界进行热交换；工作缸2内壁靠近曲轴10的一端为耐磨结构，可以减小活塞主体811 与工作缸2内壁之间的磨损。与热气体、冷气体可直接接触的防护块采用保温材料，避免了热气体、冷气体与防护块812接触时存在的热量交换。
38.另外，冷气缸1与工作缸2的连通处设置有喷雾头。在本实施例中，如果从第一进气阀3进入到冷气缸1中的是冷却液时，这个时候需要将冷却液进行雾化处理，通过喷雾头的设置可以将冷气缸1中的冷却液进行雾化，从而使得进入到工作缸2中雾化冷却气体能够更充分地与热气体接触，提高冷缩发动机的工作效率。
39.工作原理：工作初始阶段，给曲轴10一外力，使曲轴10转动，曲轴10转动的过程中，带动第二凸轮结构91转动，第二凸轮结构91带动连接杆92将阀杆54拉开，与第二进气口52相连接的热气源中的热气体从第三进气口53进入到工作缸2中，第二活塞结构8运动使得工作缸2的容积逐渐增大，造成工作缸2内的气体压力低于第二进气阀5处的热气体压力，因此热气源中的热气体不断地充入到工作缸2中，并完成工作缸2的进气过程，热气体推动第二活塞 81运动，第二活塞81带动第二连杆82并推动曲轴10对外做功，热气体进入到工作缸2后，在压缩弹簧55的作用下，阀杆54将第三进气口53关闭。在热气体进入到工作缸2的过程中，曲轴10在转动时，通过第一活塞结构4将与冷气缸1相连通的冷气源中的冷气体引入到冷气缸1中。在工作缸2完成热气体进气时，第一活塞结构4在曲轴10的带动下将冷气缸1中冷气体推入至工作缸 2中。工作缸2内的热气体接触冷气体，因此热气体的压力和温度便急剧下降，第二活塞结构8在低温低压气体产生的冷缩作用下运动，并通过曲轴10对外作功。随着第二活塞结构8的运动，第二活塞结构8将工作缸2中的废气通过排气阀6排出工作缸2。
40.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明
的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。