汽車用內燃和蒸汽一體式發動機的製作方法
2023-07-20 14:50:31
專利名稱：汽車用內燃和蒸汽一體式發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汽車發動機。
現在的汽車多採用內燃發動機，是以燃燒汽油、柴油等燃料產生熱能驅動車輛前進。內燃機作功後排除的廢氣帶有大量的熱能，被白白浪費掉。有關資料顯示，內燃機的熱效率，汽油機在30％左右，柴油機在40％左右。為此人們除積極的改進發動機的性能，以提高熱效率外，更把作功後排除的廢氣這一大塊熱能的利用作為技術公關的關鍵。
本實用新型的目的是提供一種汽車用內燃和蒸汽一體式發動機，利用內燃機排除的廢氣，採用蒸汽發動機代替部分內燃機，節省燃料，減少廢氣排放，結構緊湊。
本實用新型的汽車用內燃和蒸汽一體式發動機，機體上安裝有內燃汽缸，其特徵在於機體上同時安裝有蒸汽汽缸，蒸汽汽缸與蒸汽發生裝置連接，內燃汽缸廢氣排汽口與蒸汽發生裝置連接，蒸汽汽缸內有活塞，活塞下部通過連杆和曲軸相聯。
蒸汽發生裝置是為蒸汽汽缸提供作功用的蒸汽，可以是多種結構方式，內燃汽缸的廢氣為蒸汽發生裝置提供熱源。
所述蒸汽發生裝置本實用新型優選提供的是一種換熱器。換熱器安裝在蒸汽汽缸的外部，換熱器一端穿裝噴水嘴，貼近汽缸一端安裝噴氣閥門，噴氣閥門與汽缸內相通。
本實用新型採用內燃機汽缸作功後的廢氣的熱能將噴入換熱器中的水汽化，蒸汽進入蒸汽汽缸膨脹作功，蒸汽汽缸作功取代了內燃機作功，減少了內燃機油的消耗，不但節能，而且減少了排入空氣中的廢氣，屬環保型發動機。內燃汽缸的結構沒有改變，一個內燃汽缸可以配合1～2個蒸汽汽缸，並可根據車輛載重的多少確定汽缸的多少及缸徑的大小。發動機的其它部分未作改動，其在車內的安裝方式及與其它部件的連接方式基本不變。
上所述換熱器的結構形式可以是包括內外兩室，換熱器一端的穿裝噴水嘴與內室相通，內燃汽缸的廢氣通過導管連接到換熱器的外室。最好是換熱器的外室由隔板分成多個相互連通的熱氣室，熱氣室上帶有內燃機廢氣進口和熱氣出口，內室由擋板分成增溫室和沸騰室，擋板上帶有單向串氣閥門。內室內壁上可以帶有翅片，以更好地傳熱。熱氣室內最好帶有電熱元件，在發動初期，由於內燃機提供的廢氣能量不足，由電熱元件接車內蓄電池供熱，當發動機正常工作後，停止電熱元件加熱。
所述蒸汽汽缸，包括缸體和缸蓋，缸蓋安裝在缸體上部，在缸蓋下部加工有傾斜平臺，平臺下表面上平行安裝板狀電熱沸騰器，換熱器上的噴氣閥門對應電熱沸騰器的傾斜面。該蒸汽汽缸將由換熱器來的蒸汽進一步加熱和增壓，以更利於膨脹作功。
所述電熱沸騰器包括底座、電熱絲及導熱片，電熱絲安裝在底座上加工的盛放凹槽內，在底座凹槽的外表面安裝導熱片。還可以是通用的電熱絲結構或電熱膜或其它公知的方式，其主要作用是提供熱源，對蒸汽進一步加熱。電熱沸騰器由蓄電池供電。
下面結合實施例
圖1為本實用新型結構示意圖；圖2為蒸汽汽缸及與換熱器連接結構示意圖；圖3為換熱器結構示意圖；圖4為蒸汽汽缸排汽門開啟狀態示意圖；圖5為蒸汽汽缸排汽門關閉狀態示意圖；圖6為電熱沸騰器結構示意圖。
圖中1蒸汽汽缸 2活塞 3內燃汽缸 4活塞 5蒸汽汽缸缸蓋 6換熱器 7噴水嘴 8內燃汽缸缸蓋 9內燃汽缸廢氣排汽口 10排氣通道 11排汽門 12固定螺釘 13電熱沸騰器 14噴氣閥門 15熱氣室 16增溫室 17電熱元件導線 18擋板19隔板 20沸騰室 21熱氣出口 22單向串氣閥門 23內燃機廢氣進口 24電熱元件 25限壓閥 26蒸汽汽缸廢熱蒸汽進口 27翅片 28連杆 29曲軸 30彈簧 31彈簧座 32搖臂 33推桿 34挺杆 35凸輪軸 36凸輪 37導熱片 38底座 39電熱絲如圖1，發動機由一個內燃汽缸3配合兩個蒸汽汽缸1，其它部件如潤滑系、冷卻系、曲軸連杆機構等與內燃機相同，其安裝方式同柴油機常規的安裝方式，對應蒸汽汽缸，由高壓水泵代替原柴油機油泵位置，高壓水泵與水箱相連，供給噴水嘴水源。蒸汽汽缸的缸蓋外各安裝換熱器，通過導管等形式將內燃機作功後排放的廢氣引入到換熱器中(內燃汽缸廢氣排汽口9與換熱器上的內燃機廢氣進口23連接起來)。
內燃汽缸3的結構方式沒有改變。蒸汽汽缸1的結構方式如圖2，缸蓋5安裝在缸體的上部，缸蓋5下部加工有傾斜平臺，平臺上平行安裝有板狀電熱沸騰器13，缸體內的活塞2通過連杆28與曲軸29相連。在汽缸外安裝的換熱器6，貼近缸蓋5的一側為噴氣閥門14，噴氣閥門14對應電熱沸騰器13。
圖3為換熱器結構，分為內外兩室，外室由隔板19分成多個相互連通的熱氣室15。內室由擋板18分成增溫室16和沸騰室20，內室外壁上加有限壓閥25、內壁上帶有翅片27，內室外壁上加有電熱元件24(如電阻絲)，電熱元件24通過電熱元件導線17與車內蓄電池連接。噴水嘴7與沸騰室20相通。在熱氣室15上靠近增溫室一端帶有內燃機廢氣進口23，熱氣室15靠近噴水嘴一端上帶有熱氣出口21，熱氣室上還可帶有蒸汽汽缸廢熱蒸汽進口26。
電熱沸騰器包括底座38、電熱絲39、導熱片37，電熱絲39安裝在底座上加工的凹槽內，在底座凹槽的外表面固定安裝導熱片37。
蒸汽汽缸的外部帶有保溫層。
工作原理如下內燃汽缸3作功後排出的熱的廢氣通過導管引入換熱器6的內燃機廢氣進口23進入熱氣室15，將由噴水嘴7噴進到沸騰室20內的水霧迅速汽化，汽化後的蒸汽產生較大壓力，推開單向串氣閥門22，進入增溫室16，進行再加溫，形成過熱蒸汽，這時蒸汽壓力升到需要的值時(壓力大小可通過進水量控制)，通過噴氣閥門14衝進蒸汽汽缸的作功室內，與缸蓋5下部的電熱沸騰器13的高溫面再度熱對流，進一步增壓，配合活塞2上行壓縮來的蒸汽共同對活塞2作功。蒸汽作功後，部分熱能轉化為機械能，汽缸內蒸汽溫度和壓力都降低，對活塞2上行不會產生較大阻力，需適當放出部分換進從換熱器來的過熱蒸汽外，應適當保留部分蒸汽進行再壓縮(由排汽門11控制)。如上所述，從換熱器來的熱蒸汽與電熱沸騰器的高溫面再度熱對流的過熱蒸汽形成的巨大壓力，壓迫活塞下行，活塞推動與之相連的連杆28、曲軸29通過正時齒輪帶動凸輪軸35作旋轉運動，在活塞達到下止點時，通過凸輪軸35的轉動再帶動凸輪36，凸輪36頂動挺杆34、推桿33及搖臂32壓動彈簧座31及彈簧30，開啟排汽門11排出餘氣減壓，在曲軸29上飛輪慣性的帶動下活塞2上行，在彈簧30的作用下迅速關閉排汽門11，使汽缸內保留一定量的蒸汽再進行壓縮，以配合活塞下行作功。這樣往而復始，循環作功，作功後的廢蒸汽同樣帶有熱能，通過導管將其引入到換熱器上的蒸汽汽缸廢熱蒸汽進口26，進行再利用。在換熱器內，降溫後的蒸汽由熱氣出口21引出可進行冷凝成水，循環使用。
蒸汽汽缸的電熱沸騰器由蓄電池供電，換熱器在發動初期由蓄電池通過電熱元件供熱，發動機正常後由內燃機廢氣供熱。
本實用新型的工作狀態與普通內燃機基本相同，只是蒸汽汽缸是二衝程作功，作功次數比內燃汽缸多一倍，其工作順序與內燃汽缸互相協調，渾為一體。該發動機的操作方式可以通過機械方式設定的與通用內燃機一樣。
本實用新型主要是對發動機的汽缸作的改進，其它部分基本不作改動，所以換裝本實用新型後，整車部件不需作較大的改動，為了安裝需要，換熱器即可為長方型，也可為並排縮短型。
本實用新型的優點結構緊湊，功率大，易於製造，充分利用內燃機的廢熱，與無汙染的蒸汽汽缸配合，互相協調，節省了燃料，減少了廢氣的排放，具有低消耗、低汙染的特點，並易於實現。
權利要求1.一種汽車用內燃和蒸汽一體式發動機，機體上安裝有內燃汽缸(3)，其特徵在於機體上同時安裝有蒸汽汽缸(1)，蒸汽汽缸與蒸汽發生裝置連接，內燃汽缸廢氣排汽口(9)與蒸汽發生裝置連接，蒸汽汽缸內有活塞(2)，活塞下部通過連杆(28)和曲軸(29)相聯。
2.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於所述蒸汽發生裝置為換熱器(6)，該換熱器安裝在蒸汽汽缸外部，換熱器一端穿裝噴水嘴(7)，貼近汽缸一端安裝噴氣閥門(14)，噴氣閥門與汽缸內相通。
3.根據權利要求2所述的發動機，其特徵在於換熱器包括內外兩室，換熱器一端穿裝的噴水嘴與內室相通，內燃汽缸的廢氣排汽口通過導管連接到換熱器的外室。
4.根據權利要求2或3所述的發動機，其特徵在於換熱器的外室由隔板(19)分成多個相互連通的熱氣室(15)，熱氣室上帶有內燃機廢氣進口(23)和熱氣出口(21)，內室由擋板(18)分成增溫室(16)和沸騰室(20)，擋板上帶有單向串氣閥門(22)。
5.根據權利要求4所述的發動機，其特徵在於內室內壁上帶有翅片(27)。
6.根據權利要求4所述的發動機，其特徵在於內室外壁上加有電熱元件(24)。
7.根據權利要求1所述的發動機，其特徵在於所述蒸汽汽缸，缸蓋(5)安裝在缸體上部，在缸蓋下部加工有傾斜平臺，平臺下表面上平行安裝電熱沸騰器(13)，換熱器上的噴氣閥門(14)對應電熱沸騰器的傾斜面。
8.根據權利要求7所述的發動機，其特徵在於電熱沸騰器包括底座(38)、電熱絲(39)及導熱片(37)，電熱絲安裝在底座上加工的凹槽內，在底座凹槽的外表面安裝導熱片。
專利摘要汽車用內燃和蒸汽一體式發動機,機體上同時安裝有內燃汽缸和蒸汽汽缸,蒸汽汽缸外連接一換熱器,換熱器一端穿裝噴水嘴,一端安裝噴氣閥門,噴氣閥門與汽缸內相通,汽缸內有活塞,活塞下部通過連杆和曲軸相聯,內燃汽缸的廢氣引入到換熱器中。本實用新型採用內燃機汽缸作功後的廢氣的熱能將噴入換熱器中的水汽化,蒸汽進入蒸汽汽缸膨脹作功。內燃汽缸與蒸汽汽缸互相協調,減少了內燃機油的消耗,減少了排入空氣中的廢氣,屬環保型發動機。
文檔編號F01B17/00GK2459217SQ01216110
公開日2001年11月14日 申請日期2001年1月18日 優先權日2001年1月18日
發明者常緒芝 申請人:常緒芝