高效節能自增壓燃油噴水內燃發動機的製作方法

2023-12-09 14:53:16 2

專利名稱：：高效節能自增壓燃油噴水內燃發動機的製作方法
技術領域：
：本發明屬於發動機，特別是內燃機領域。
背景技術：
：在能源，特別是燃油緊缺和迫切需要環保的今天，現存的發動機效率低下(不到燃油化學能總消耗量的一半)，噪音和高溫廢氣嚴重汙染了生物(包括人類)生存的環境，必將導致空氣品質下降，氣溫上升。甚至有些發動機，特別是柴油機，下坡還冒著黑煙，正不斷地破壞著大自然的平衡；發動機的吼聲更是叫人無法忍受。於是，發動機在為人類服務的同時也在危害著人類的生存。現有的噴水發動機或者是將部分廢氣排到大氣中後才向汽缸裡噴水，浪費了大量熱能；或者是在燃燒結束而做功還沒有完全結束時向汽缸裡噴水，這時活塞己經接近於下端，蒸汽未完成應有的功而結束做功衝程，並且如果控制得不好的話，噴入的水會起到"滅火"的作用。
發明內容本發明的特點是幾個汽缸相互密切組合，增大進入的空氣氣壓。相互利用別缸的廢氣的熱來做第二次功。增大進入汽缸的空氣量，使進氣量超過100%，甚至接近於200%，所以燃燒更充分，廢氣汙染大大減小。暴燃產生的廢熱氣不直接進入大氣，所以噪音小。並且燃油燃燒做功末期的廢氣溫度還相當高，本發明所述的發動機，並不直接將高溫廢氣排放到大氣中，而是將這些高溫廢氣分成三等份，分別依次進入另外的三個汽缸，並依次向另外的三個汽缸及本氣缸噴水，水霧遇到高溫廢氣後立即汽化，再次產生動力，推動活塞運動。技術方案本發明所提供的發動機，是六(或六的倍數個)汽缸十四衝程的工作組合及工作循環。六個汽缸相位相差60度，就是將一個周角六等分；每個汽缸上有四組氣門，分別是進氣門、出氣門、熱氣門和水氣門。進氣門是進入新鮮空氣的通道，由與曲軸l:7的轉速運行的進氣門凸輪控制，一個工作循環進氣門打開和關閉各兩次，即兩次吸氣，兩次壓縮，將壓縮的空氣通過出氣門排入一個有彈性、可變容的容器，將壓縮空氣暫存於這個可變容容器。所有汽缸的出氣門都通過一導氣管在氣門打開時連通，並都與這個可變容容器相連。加油門的同時連動減小可變容容器的體積，增大壓縮比和進氣量。然後燃油做功，之後就將熱廢氣分別分成三份排到相位比它落後一個行程、一又三分之一行程、一又三分之二行程的三個汽缸，在各缸分得了三分之一的廢氣後，各自的噴水嘴向缸內噴水，水快速汽化，產生較大的壓強，推動活塞行完全程。本汽缸排完廢氣後，因為缸壁及活塞溫度還很高，所以也向缸內噴水。噴入汽缸的水量由一個溫度感應器檢測汽缸溫度後控制噴水量，以保證噴入的水在做工衝程未都能汽化。各缸的廢熱氣的排出和進入都是通過同一熱氣門及連接各缸的熱氣導管完成的，熱氣門的開關受熱氣門凸輪的控制。熱氣門凸輪也與曲軸l:7的轉速比轉動。二次做功後的水汽通過水氣門排出汽缸，釋放到大氣中。水氣門的開關由水氣門凸輪控制，水氣門凸輪也與曲軸l:7的轉速比轉動。所以一個工作周期的十四個衝程就做功五次，而只燃油一次。而結構比現在使用中的發動機複雜不了多少，並且沒有超出現在使用中的發動機的技術範圍。(部分圖中，有些部件結構與位置屬於現有技術，或與另外的部件結構類似，所以沒有畫出)圖1——圖42是一個工作循環的工作流程原理圖。圖43是圖1的詳細圖解，汽缸l，活塞4，連杆3，曲軸2，各氣門頂杆5、6、7及水氣門8，熱氣門9，進氣門IO,熱氣導管ll的結構和位置關係圖。但由於結構複雜，怕影響圖面的清潔，所以沒有畫出出氣門、出氣導管、儲氣缸、噴水嘴及噴油嘴(或火花塞)，因出氣門、出氣導管、儲氣缸結構與廢熱的通道一樣，噴水嘴與噴油嘴一樣，所以沒有畫出，但後面圖44中有進一步的說明。圖44是汽缸蓋結構俯視圖。汽缸可以是單排排列，也可以是3個V形排列，這裡只用3個V形的排列說明原理。所有的進氣門10都通過進氣導管與空氣濾清器在進氣門IO打開時連通(圖中未畫出)，每個工作循環，每個汽缸吸氣和壓縮兩次產生的壓縮空氣都通過出氣門20再由出氣導管21進入儲氣缸22，或反向，由儲氣缸22經出氣導管21，氣門20，再進入汽缸。儲氣缸22是一個可變容容器，裡面有儲汽缸活塞23，儲汽缸彈簧24。幾個汽缸最後的水蒸氣與廢氣的混合氣體都經各自的水氣門8，再經過排氣管25與外界連通(在水氣門8打開時)。幾個汽缸在熱氣門9打開時都與熱氣導管11氣連通。噴水嘴13與噴水泵連接。圖45是氣門機構的結構圖。有四組氣門機構，但圖中只畫出進氣門、熱氣門即水氣門結構，沒有畫出出氣門機構(出氣門結構與熱氣門相同)。由氣門閉倉15，氣門封閉倉15裡面氣門閥16，與氣門閥16連接的氣門轉杆14，氣門轉杆14與氣門封閉倉15之間有氣封圈，進氣門凸輪17(放大圖見圖46)，熱氣門凸輪18(放大圖見圖47)，水氣門凸輪19(放大圖見圖48)及出氣門凸輪(圖45中沒有畫出，放大圖見圖49)，各凸輪與對應的氣門頂杆5、6、7等分別分別接觸連接，各氣門頂杆與對應的氣門轉杆14轉動連接。氣門封閉倉15與對應的導氣管或排氣管連通。圖46是進氣門凸輪。圖47是熱氣門凸輪。圖48是水氣門凸輪。.圖49是出氣門凸輪。圖50是噴水泵凸輪。具體實施例方式圖1——圖42是一個工作循環，是按照從圖1——圖2——圖3——......——圖42——圖1——圖2——圖3——......的循環的。十四個衝程中的每一個衝程被分成三等份，總共就是四十二等份，每個圖表示一等份(即三分之一行程)，箭頭的尾和頭表示該三分之一行程中，活塞的起始和終止位置。其中汽缸頂部帶箭頭的曲線表示廢熱氣的轉移路徑和方向。所有汽缸都處於不同的相位角，當第一個汽缸處於開始排熱廢氣時，它的熱氣門9打開，開始排熱廢氣，同時相位在它之後180度的第四個汽缸的熱氣門9也打開，處於開始吸熱氣的位置。過了三分之一行程，第四個汽缸的熱氣門9關閉，但第五個汽缸的熱氣門9又打開，處於開始吸熱氣的位置，再過了三分之一行程，第五個汽缸的熱氣門9關閉，第六個汽缸又處於開始吸熱氣的位置，再過了三分之一行程，第六缸的熱氣門9關閉，但此時第一缸排熱廢氣完成，熱氣門關閉。各個汽缸都在熱氣門關閉後，對應的噴水凸輪推動噴水泵立即向缸內噴水。所以噴水的順序是第四缸、第五缸，然後是第六缸和第七缸同時噴水(是說相位上的第七缸，也就是第一缸)，第一缸做功一次，然後第一缸進入排水汽階段，第一缸排完水汽後進入吸熱廢氣的階段，這時它吸入的是第二個缸的最後三分之一排出的熱廢氣，再次重複噴水做功(第二次做功)和排水汽的過程，排完水汽後再次進入吸廢熱氣過程，吸入的是第三個汽缸的中間三分之一排出的熱廢氣，然後又噴水、做功和排水汽(第三次做功)，然後再進入吸廢熱氣過程，這時它吸收的是第四個汽缸前三分之一的熱廢氣，再噴水做功(第四次做功)，然後進入吸氣衝程，吸氣和壓縮兩次，第一次吸入並壓縮了的空氣暫時儲存在儲氣缸22中，第二次吸氣並在壓縮開始，進氣門10關閉，出氣門20打開，儲氣缸22中的空氣進入汽缸，三分之一行程之後出氣門20關閉，活塞繼續壓縮缸中空氣，然後進入下一衝程噴油燃燒做功(第五次做功)，之後便是重複上面所說到的排熱廢氣給第四、五、六缸......圖44是汽缸的俯視圖，六個大圓表示六個汽缸，各個汽缸有一個(或一組)進氣門10;—個(或一組)出氣門20，汽缸連通出氣導管21(出氣門20打開時)，出氣導管21連通儲汽缸22;—個(或一組)熱氣門9打開時連通熱氣導管ll;一個(或一組)水氣門8，它是工作氣體最終排出發動機的通道，汽缸與排氣管25在水氣門8打開時連通；各自的噴水嘴13分別與自己的噴水泵連接，噴水泵與噴水嘴之間經過排氣管外圍(熱交換器)，再經汽缸溫度檢測控制系統，以保證噴入的水在做工衝程未都能汽化。所以流經噴水嘴的水是高溫液態水。儲汽缸22裡面有儲汽缸活塞23和儲汽缸彈簧24。被壓縮的空氣可以由出氣門出入各汽缸。圖45氣門機構圖，由氣門封閉倉15，氣門封閉倉15裡面氣門閥16，與氣門閥16連接的氣門轉杆14，氣門轉杆14與氣門封閉倉15之間有氣封圈，進氣門凸輪17(放大圖見圖46)，熱氣門凸輪18(放大圖見圖47)，水氣門凸輪19(放大圖見圖48)及出氣門凸輪(圖45中沒有畫出，放大圖見圖49)，各凸輪與對應的氣門頂杆5、6、7等分別分別接觸連接，各氣門頂杆與對應的氣門轉杆14轉動連接。氣門封閉倉15與對應的導氣管或排氣管連通。各凸輪比例結構見下表將一個圓周平均分成42等份，"凸"或者"凹"字後面的數字表示凸出或凹進的份數(實際是在凸輪的大圓上，並沒有凹進，只是相對與凸出部分而言的)。tableseeoriginaldocumentpage8曲軸與凸輪靠齒輪嚙合，曲軸與凸輪上對應的齒輪齒數是l:7。權利要求1.高效節能自增壓燃油噴水內燃發動機，由六組汽缸、各組汽缸的氣門機構、氣門附屬裝置、燃油系統、噴水系統組成，其特徵是六組汽缸的相位依次相差60度，各缸的出氣門都通過各自的氣門閥和氣門封閉倉與出氣導管及儲氣缸氣連接，各汽缸的熱氣門都通過各自的氣門閥和氣門封閉倉與熱氣導管氣連接，進氣門凸輪上有兩個弧長相同的大凸起，出氣門凸輪上有弧長一大一小兩個凸起，熱氣門上有弧長一大三小四個凸起，水氣門上有四個弧長一樣的大凸起，噴水泵凸輪上有四個弧長一樣的小凸起，大凸起所佔的弧長是小凸起弧長的三倍。2.根據權利要求書1所述的發動機，每個汽缸上有進氣門，出氣門，熱氣門，水汽門，噴水嘴和噴油嘴(或火花塞)，其特徵是各出氣門都通過各自的氣門閥和氣門封閉倉與各缸都公用的出氣導管及儲氣缸氣連接(當氣門閥打開時)，儲氣缸是可變容容器，各熱氣門都通過各自的氣門閥和氣門封閉倉與各缸都公用的熱氣導管氣連接(當氣門闊打開時)。3.根據權利要求書l所述的發動機，氣門機構由進氣門凸輪，出氣門凸輪，熱氣門凸輪和水汽門凸輪及對應的氣門頂杆、氣門轉杆、氣門封閉倉和氣門閥組成，噴水系統由噴水嘴凸輪及噴水泵組成，其特徵如下表，是將每個凸輪一個圓周平均分成42等份，表中"凸"或者"凹"字後面的數字表示凸出或凹進的份數，(凹進是相對於凸出而言的，實際上是在圓周上)，tableseeoriginaldocumentpage2(曲軸與凸輪靠齒輪嚙合，曲軸與凸輪上對應的齒輪齒數是l:7)。4.根據權利要求書]所述的發動機，氣門封閉倉同定在各氣門口外，當氣門閥打開吋，氣門封閉倉將氣缸與對應的導管氣連接，其特徵是氣門轉杆與氣門封閉倉間靠氣封圈轉動連接。全文摘要高效節能自增壓燃油噴水內燃發動機，屬於內燃發動機製造的範疇。是六缸十四衝程發動機。六缸的活塞相位依次相差60度，汽缸蓋上有進氣門，出氣門，熱氣門，水氣門，噴油嘴或火花塞，噴水嘴。各缸的進氣門都通過氣門閥連通。各缸的出氣門都通過氣門閥連通，並連通到一可變容容器。各缸的熱氣門都通過氣門閥連通。各缸的噴水嘴分別通過導管連接到各自的噴水泵。每個汽缸吸氣壓縮兩次，燃油做功一次，並將燃油做功所產生的熱廢氣依次排給相位比它落後一個衝程、一又三分之一衝程和一又三分之二衝程的另外三個汽缸，本缸和獲得熱廢氣的汽缸在熱氣門關閉後，由噴水泵向缸中噴如一定量的水，噴水量由汽缸溫度自動調節。文檔編號F02M25/03GK101509418SQ20091010243公開日2009年8月19日申請日期2009年1月29日優先權日2009年1月29日發明者施紹慧申請人:施紹慧