同室內外燃發動機的製作方法
2023-10-07 21:48:19 1
專利名稱：同室內外燃發動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機。
背景技術：
傳統發動機通過散熱系統及排氣系統排放出大量的熱能，即發動機的餘熱，對這些餘熱的有效利用一直是個空白，雖有渦輪增壓發動機，但其利用的是排氣的壓強，固引起排氣阻力增大之後果，而且對節能效果不大明顯。因此急需發明一種有效利用發動機餘熱的新型發動機達到節能環保之目的。
發明內容
為解決上述傳統發動機的不足，本發明公開一種同室內外燃發動機，包括活塞、氣缸、氣缸周圍的冷卻水套、蓄水箱、進氣道、排氣道、進氣門、排氣門，在所述排氣道上設有蒸汽發生器和排氣冷凝器，所述蒸汽發生器的加熱氣體進口與所述排氣道連通，所述蒸汽發生器的加熱氣體的出口與所述排氣冷凝器的被冷卻氣體的進口連通，所述蒸汽發生器的被加熱水管的蒸汽出口與正時閥門連通，所述正時閥門與蒸汽噴嘴連通，所述蒸汽噴嘴與發動機燃燒室連通，實現由排氣熱量產生的高壓水蒸汽按正時關係噴入燃燒室；所述排氣冷凝器的被冷卻氣體的出口與氣水分離器連通，所述氣水分離器的氣體出口與排氣管道連通，所述氣水分離器的冷凝水出口與水泵的進口連通；所述水泵的出口與所述蓄水箱的進口連通，所述蓄水箱的出口經管路與所述氣缸周圍的冷卻水套連通，所述冷卻水套經管路與高壓水泵的進口連通，所述高壓水泵的出口與所述蒸汽發生器的被加熱水管的入口連通。
所述正時閥門與所述蒸汽噴嘴可做為一體，成為正時蒸汽噴嘴。
在所述正時蒸汽噴嘴前設有一射流泵，所述正時蒸汽噴嘴噴入氣缸內的是空氣和水蒸汽的混合物。
在所述正時蒸汽噴嘴前設有渦輪增壓裝置，所述渦輪增壓裝置的高壓氣體進口經受控閥門由蒸汽管道與蒸汽發生器的蒸汽出口連通；經所述渦輪增壓裝置後的蒸汽及被增壓的空氣經同一管道與所述正時蒸汽噴嘴連通，並被噴入氣缸。
把所述蒸汽噴嘴設在進氣道靠近所述進氣門處。
把所述射流泵或所述渦輪增壓裝置設在所述進氣道靠近所述進氣門處。
在所述進氣道上並聯設有複數個空氣恆容瞬間加熱裝置，所述複數個空氣恆容瞬間加熱裝置的空氣入口分別與受控閥門聯通，所述每一個受控閥門與空壓機的出口聯通，所述每個空氣恆容瞬間加熱裝置分別與蒸汽噴嘴連通，所述蒸汽噴嘴為所述正時蒸汽噴嘴，所述正時蒸汽噴嘴與蒸汽發生器的蒸汽出口聯通。
在所述蓄水箱與氣缸周圍的冷卻水套之間的管路上設有受控閥門，在水套與高壓水泵之間的管路上設有受控閥門，在所述蓄水箱與所述受控閥門之間的管路和所述高壓水泵與所述受控閥門之間的管路間設有旁通管，所述旁通管上設有受控閥門。
在所述蓄水箱的出口管路上設有水泵，所述水泵的出口經受控閥門分別與氣缸周圍的水套的進口和高壓水泵的進口連通；所述蓄水箱設在整個水路循環系統的最低處，所述整個水路循環系統的最高處設有受控放氣閥，所述蓄水箱設為可膨脹式，以防冬季凍壞。
所述發動機可設為多缸。
發明的原理利用發動機的餘熱將水加熱並產生水蒸汽，通過正時控制將水蒸汽單獨或與空氣混合後噴入氣缸，進而增大了氣缸內的氣相物質質量及熱容，從而可在相對較低的溫度下獲得較大的氣相壓強，所以發動機的效率高、節能、環保，有害物質Nox等的排放量較低。本發明中對燃燒後排放的廢氣進行冷卻，回收其中的水分以循環利用。本發明中將水蒸汽單獨或與空氣混合後經正時控制噴入氣缸，所以相當於一個內燃機和一個外燃機共有同一氣缸，固稱為同室內外燃發動機。
發明的優點1、由於本發明有效利用了發動機的餘熱，所以節能、環保。
2、由於水蒸汽單獨或與空氣混合後噴入氣缸，固可降低燃燒室最高溫度，但可形成較高的氣相壓強。因而可在維持發動機較高效率的前提下大幅度降低有害氣體Nox等的排放量。
3、由於本發明採用內燃、外燃同室設計，即共用同一氣缸，所以結構簡單，體積小，升功率高。
圖1為本發明的一實施例的系統結構示意圖；圖2為圖1中正時閥門與蒸汽噴嘴合為一體的系統結構示意圖；圖3為圖1中蒸汽管路上帶有噴射泵的系統結構示意圖；圖4為圖1中蒸汽管路上帶有渦輪增壓裝置的系統結構示意圖；圖5為圖4中A部的局部放大詳圖；圖6為本發明蒸汽噴嘴設置在進氣道上的系統結構示意圖；圖7為本發明噴射泵設置在進氣道上的系統結構示意圖；圖8為本發明渦輪增壓裝置設置在進氣道上的系統結構示意圖；
圖9為本發明進氣道上帶有空氣恆容瞬間加熱裝置的系統結構示意圖；圖10為水套間帶有旁通管的系統結構示意圖；圖11為本發明可用於嚴寒冬季的實施例；附圖編號1.活塞 2.氣缸 3.水套 4.蓄水箱5.進氣管 6.排氣管 7.進氣門 8.排氣門9蒸汽發生器 10.冷凝器 11.被加熱水管 12.正時閥門13.蒸汽噴嘴 14.燃燒室 15.氣水分離器 16.水泵17.管路 18.管路19.高壓水泵20.正時蒸汽噴嘴21.射流泵22.渦輪增壓裝置 23、27、29、30、32.受控閥門24.蒸汽管道 25.管道26.空氣恆容瞬間加熱裝置28.空壓機31.旁通管 33.水泵34.受控放氣閥61、排氣管道下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。
具本實施方式如圖1所示同室內外燃發動機，包括活塞1、氣缸2、氣缸周圍的冷卻水套3、蓄水箱4、進氣道5、排氣道6、進氣門7、排氣門8，其特徵在於在所述排氣道6上設有蒸汽發生器9和排氣冷凝器10，所述蒸汽發生器9的加熱氣體進口與所述排氣道6連通，所述蒸汽發生器9的加熱氣體的出口與所述排氣冷凝器10的被冷卻氣體的進口連通，所述蒸汽發生器9的被加熱水管11的蒸汽出口與正時閥門12連通，所述正時閥門12與蒸汽噴嘴13連通，所述蒸汽噴嘴13與發動機燃燒室14連通，實現由排氣熱量產生的高壓水蒸汽按正時關係噴入燃燒室14；所述排氣冷凝器10的被冷卻氣體的出口與氣水分離器15連通，所述氣水分離器15的氣體出口與排氣管道61連通，所述氣水分離器15的冷凝水出口與水泵16的進口連通；所述水泵16的出口與所述蓄水箱4的進口連通，所述蓄水箱4的出口經管路17與所述氣缸周圍的冷卻水套3連通，所述冷卻水套3經管路18與高壓水泵19的進口連通，所述高壓水泵19的出口與所述蒸汽發生器9的被加熱水管11的入口連通。
如圖2所示同室內外燃發動機，所述正時閥門12與所述蒸汽噴嘴13可做為一體，成為正時蒸汽噴嘴20，其餘同實施例1。
如圖3所示同室內外燃發動機，在所述正時蒸汽噴嘴20前設有一射流泵21，所述正時蒸汽噴嘴20噴入氣缸2內的是空氣和水蒸汽的混合物。
如圖4和圖5所示同室內外燃發動機，在所述正時蒸汽噴嘴20前設有渦輪增壓裝置22，所述渦輪增壓裝置22的高壓氣體進口經受控閥門23由蒸汽管道24與蒸汽發生器9的蒸汽出口連通；經所述渦輪增壓裝置22後的蒸汽及被增壓的空氣經同一管道25與所述正時蒸汽噴嘴20連通，並被噴入氣缸2。
如圖6所示同室內外燃發動機，把所述蒸汽噴嘴13設在進氣道5靠近所述進氣門7處。
如圖7和圖8所示同室內外燃發動機，把所述射流泵21或所述渦輪增壓裝置22設在所述進氣道5靠近所述進氣門7處。
如圖9所示同室內外燃發動機，在所述進氣道5上並聯設有複數個空氣恆容瞬間加熱裝置26，所述複數個空氣恆容瞬間加熱裝置26的空氣入口分別與受控閥門27聯通，所述每一個受控閥門27與空壓機28的出口聯通，所述每個空氣恆容瞬間加熱裝置26分別與蒸汽噴嘴連通13，所述蒸汽噴嘴13為所述正時蒸汽噴嘴20，所述正時蒸汽噴嘴20與蒸汽發生器19的蒸汽出口聯通。
如圖10所示同室內外燃發動機，在所述蓄水箱4與氣缸周圍的冷卻水套3之間的管路17上設有受控閥門29，在水套3與高壓水泵19之間的管路18上設有受控閥門30，在所述蓄水箱4與所述受控閥門29之間的管路17和所述高壓水泵19與所述受控閥門30之間的管路18間設有旁通管31，所述旁通管上設有受控閥門32。
如圖11所示同室內外燃發動機，在所述蓄水箱4的出口管路上設有水泵33，所述水泵33的出口經受控閥門29、32分別與氣缸周圍的水套3的進口和高壓水泵19的進口連通；所述蓄水箱4設在整個水路循環系統的最低處，所述整個水路循環系統的最高處設有受控放氣閥34，所述蓄水箱4設為可膨脹式，以防冬季凍壞。
所述發動機可設為多缸。
權利要求
1.一種同室內外燃發動機，包括活塞(1)、氣缸(2)、氣缸周圍的冷卻水套(3)、蓄水箱(4)、進氣道(5)、排氣道(6)、進氣門(7)、排氣門(8)，其特徵在於在所述排氣道(6)上設有蒸汽發生器(9)和排氣冷凝器(10)，所述蒸汽發生器(9)的加熱氣體進口與所述排氣道(6)連通，所述蒸汽發生器(9)的加熱氣體的出口與所述排氣冷凝器(10)的被冷卻氣體的進口連通，所述蒸汽發生器(9)的被加熱水管(11)的蒸汽出口與正時閥門(12)連通，所述正時閥門(12)與蒸汽噴嘴(13)連通，所述蒸汽噴嘴(13)與發動機燃燒室(14)連通，實現由排氣熱量產生的高壓水蒸汽按正時關係噴入燃燒室(14)；所述排氣冷凝器(10)的被冷卻氣體的出口與氣水分離器(15)連通，所述氣水分離器(15)的氣體出口與排氣管道(61)連通，所述氣水分離器(15)的冷凝水出口與水泵(16)的進口連通；所述水泵(16)的出口與所述蓄水箱(4)的進口連通，所述蓄水箱(4)的出口經管路(17)與所述氣缸周圍的冷卻水套(3)連通，所述冷卻水套(3)經管路(18)與高壓水泵(19)的進口連通，所述高壓水泵(19)的出口與所述蒸汽發生器(9)的被加熱水管(11)的入口連通。
2.如權利要求1所述同室內外燃發動機，其特徵在於所述正時閥門(12)與所述蒸汽噴嘴(13)可做為一體，成為正時蒸汽噴嘴(20)。
3.如權利要求1或2所述同室內外燃發動機，其特徵在於在所述正時蒸汽噴嘴(20)前設有一射流泵(21)，所述正時蒸汽噴嘴(20)噴入氣缸(2)內的是空氣和水蒸汽的混合物。
4.如權利要求1或2所述同室內外燃發動機，其特徵在於在所述正時蒸汽噴嘴(20)前設有渦輪增壓裝置(22)，所述渦輪增壓裝置(22)的高壓氣體進口經受控閥門(23)由蒸汽管道(24)與蒸汽發生器(9)的蒸汽出口連通；經所述渦輪增壓裝置(22)後的蒸汽及被增壓的空氣經同一管道(25)與所述正時蒸汽噴嘴(20)連通，並被噴入氣缸(2)。
5.如權利要求1所述同室內外燃發動機，其特徵在於把所述蒸汽噴嘴(13)設在進氣道(5)靠近所述進氣門(7)處。
6.如權利要求1所述同室內外燃發動機，其特徵在於把所述射流泵(21)或所述渦輪增壓裝置(22)設在所述進氣道(5)靠近所述進氣門(7)處。
7.如權利要求1所述同室內外燃發動機，其特徵在於在所述進氣道(5)上並聯設有複數個空氣恆容瞬間加熱裝置(26)，所述複數個空氣恆容瞬間加熱裝置(26)的空氣入口分別與受控閥門(27)聯通，所述每一個受控閥門(27)與空壓機(28)的出口聯通，所述每個空氣恆容瞬間加熱裝置(26)分別與蒸汽噴嘴連通(13)，所述蒸汽噴嘴(13)為所述正時蒸汽噴嘴(20)，所述正時蒸汽噴嘴(20)與蒸汽發生器(19)的蒸汽出口聯通。
8.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述同室內外燃發動機，其特徵在於在所述蓄水箱(4)與氣缸周圍的冷卻水套(3)之間的管路(17)上設有受控閥門(29)，在水套(3)與高壓水泵(19)之間的管路(18)上設有受控閥門(30)，在所述蓄水箱(4)與所述受控閥門(29)之間的管路(17)和所述高壓水泵(19)與所述受控閥門(30)之間的管路(18)間設有旁通管(31)，所述旁通管上設有受控閥門(32)。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述同室內外燃發動機，其特徵在於在所述蓄水箱(4)的出口管路上設有水泵(33)，所述水泵(33)的出口經受控閥門(29)、(32)分別與氣缸周圍的水套(3)的進口和高壓水泵(19)的進口連通；所述蓄水箱(4)設在整個水路循環系統的最低處，所述整個水路循環系統的最高處設有受控放氣閥(34)，所述蓄水箱(4)設為可膨脹式，以防冬季凍壞。
10.如權利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述同室內外燃發動機，其特徵在於所述發動機可設為多缸。
全文摘要
一種同室內外燃發動機，包括活塞、氣缸、氣缸周圍的冷卻水套、蓄水箱、進氣道、排氣道、進氣門、排氣門，在所述排氣道上設有蒸汽發生器和排氣冷凝器，所述蒸汽發生器的加熱氣體進口與所述排氣道連通，所述蒸汽發生器的加熱氣體的出口與所述排氣冷凝器的被冷卻氣體的進口連通，所述蒸汽發生器的被加熱水管的蒸汽出口與正時閥門連通，所述正時閥門與蒸汽噴嘴連通，所述蒸汽噴嘴與發動機燃燒室連通，實現由排氣熱量產生的高壓水蒸汽按正時關係噴入燃燒室；由於本發明利用發動機的餘熱將水加熱並產生水蒸汽，通過正時控制將水蒸汽單獨或與空氣混合後噴入氣缸，固可降低燃燒室最高溫度，但可形成較高的氣相壓強，使發動機高效、節能、環保。
文檔編號F01N5/02GK101070798SQ200710117829
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月25日 優先權日2007年6月25日
發明者靳北彪 申請人:靳北彪