專利名稱：汽車用內(nèi)燃和蒸汽一體式發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)在的汽車多采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，是以燃燒汽油、柴油等燃料產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。內(nèi)燃機(jī)作功后排除的廢氣帶有大量的熱能，被白白浪費(fèi)掉。有關(guān)資料顯示，內(nèi)燃機(jī)的熱效率，汽油機(jī)在30％左右，柴油機(jī)在40％左右。為此人們除積極的改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，以提高熱效率外，更把作功后排除的廢氣這一大塊熱能的利用作為技術(shù)公關(guān)的關(guān)鍵。
本實(shí)用新型的目的是提供一種汽車用內(nèi)燃和蒸汽一體式發(fā)動(dòng)機(jī)，利用內(nèi)燃機(jī)排除的廢氣，采用蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)代替部分內(nèi)燃機(jī)，節(jié)省燃料，減少?gòu)U氣排放，結(jié)構(gòu)緊湊。
本實(shí)用新型的汽車用內(nèi)燃和蒸汽一體式發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)體上安裝有內(nèi)燃汽缸，其特征在于機(jī)體上同時(shí)安裝有蒸汽汽缸，蒸汽汽缸與蒸汽發(fā)生裝置連接，內(nèi)燃汽缸廢氣排汽口與蒸汽發(fā)生裝置連接，蒸汽汽缸內(nèi)有活塞，活塞下部通過(guò)連桿和曲軸相聯(lián)。
蒸汽發(fā)生裝置是為蒸汽汽缸提供作功用的蒸汽，可以是多種結(jié)構(gòu)方式，內(nèi)燃汽缸的廢氣為蒸汽發(fā)生裝置提供熱源。
所述蒸汽發(fā)生裝置本實(shí)用新型優(yōu)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(nèi)相通。
本實(shí)用新型采用內(nèi)燃機(jī)汽缸作功后的廢氣的熱能將噴入換熱器中的水汽化，蒸汽進(jìn)入蒸汽汽缸膨脹作功，蒸汽汽缸作功取代了內(nèi)燃機(jī)作功，減少了內(nèi)燃機(jī)油的消耗，不但節(jié)能，而且減少了排入空氣中的廢氣，屬環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃汽缸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，一個(gè)內(nèi)燃汽缸可以配合1～2個(gè)蒸汽汽缸，并可根據(jù)車輛載重的多少確定汽缸的多少及缸徑的大小。發(fā)動(dòng)機(jī)的其它部分未作改動(dòng)，其在車內(nèi)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(jié)構(gòu)形式可以是包括內(nèi)外兩室，換熱器一端的穿裝噴水嘴與內(nèi)室相通，內(nèi)燃汽缸的廢氣通過(guò)導(dǎo)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(gè)相互連通的熱氣室，熱氣室上帶有內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)口和熱氣出口，內(nèi)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(nèi)室內(nèi)壁上可以帶有翅片，以更好地傳熱。熱氣室內(nèi)最好帶有電熱元件，在發(fā)動(dòng)初期，由于內(nèi)燃機(jī)提供的廢氣能量不足，由電熱元件接車內(nèi)蓄電池供熱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作后，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(tái)，平臺(tái)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(duì)應(yīng)電熱沸騰器的傾斜面。該蒸汽汽缸將由換熱器來(lái)的蒸汽進(jìn)一步加熱和增壓，以更利于膨脹作功。
所述電熱沸騰器包括底座、電熱絲及導(dǎo)熱片，電熱絲安裝在底座上加工的盛放凹槽內(nèi)，在底座凹槽的外表面安裝導(dǎo)熱片。還可以是通用的電熱絲結(jié)構(gòu)或電熱膜或其它公知的方式，其主要作用是提供熱源，對(duì)蒸汽進(jìn)一步加熱。電熱沸騰器由蓄電池供電。
下面結(jié)合實(shí)施例
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為蒸汽汽缸及與換熱器連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為換熱器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為蒸汽汽缸排汽門開啟狀態(tài)示意圖；圖5為蒸汽汽缸排汽門關(guān)閉狀態(tài)示意圖；圖6為電熱沸騰器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1蒸汽汽缸 2活塞 3內(nèi)燃汽缸 4活塞 5蒸汽汽缸缸蓋 6換熱器 7噴水嘴 8內(nèi)燃汽缸缸蓋 9內(nèi)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(dǎo)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(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)口 24電熱元件 25限壓閥 26蒸汽汽缸廢熱蒸汽進(jìn)口 27翅片 28連桿 29曲軸 30彈簧 31彈簧座 32搖臂 33推桿 34挺桿 35凸輪軸 36凸輪 37導(dǎo)熱片 38底座 39電熱絲如圖1，發(fā)動(dòng)機(jī)由一個(gè)內(nèi)燃汽缸3配合兩個(gè)蒸汽汽缸1，其它部件如潤(rùn)滑系、冷卻系、曲軸連桿機(jī)構(gòu)等與內(nèi)燃機(jī)相同，其安裝方式同柴油機(jī)常規(guī)的安裝方式，對(duì)應(yīng)蒸汽汽缸，由高壓水泵代替原柴油機(jī)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(guò)導(dǎo)管等形式將內(nèi)燃機(jī)作功后排放的廢氣引入到換熱器中(內(nèi)燃汽缸廢氣排汽口9與換熱器上的內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)口23連接起來(lái))。
內(nèi)燃汽缸3的結(jié)構(gòu)方式?jīng)]有改變。蒸汽汽缸1的結(jié)構(gòu)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(tái)，平臺(tái)上平行安裝有板狀電熱沸騰器13，缸體內(nèi)的活塞2通過(guò)連桿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(cè)為噴氣閥門14，噴氣閥門14對(duì)應(yīng)電熱沸騰器13。
圖3為換熱器結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)外兩室，外室由隔板19分成多個(gè)相互連通的熱氣室15。內(nèi)室由擋板18分成增溫室16和沸騰室20，內(nèi)室外壁上加有限壓閥25、內(nèi)壁上帶有翅片27，內(nèi)室外壁上加有電熱元件24(如電阻絲)，電熱元件24通過(guò)電熱元件導(dǎo)線17與車內(nèi)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(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)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(jìn)口26。
電熱沸騰器包括底座38、電熱絲39、導(dǎo)熱片37，電熱絲39安裝在底座上加工的凹槽內(nèi)，在底座凹槽的外表面固定安裝導(dǎo)熱片37。
蒸汽汽缸的外部帶有保溫層。
工作原理如下內(nèi)燃汽缸3作功后排出的熱的廢氣通過(guò)導(dǎo)管引入換熱器6的內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)口23進(jìn)入熱氣室15，將由噴水嘴7噴進(jìn)到沸騰室20內(nèi)的水霧迅速汽化，汽化后的蒸汽產(chǎn)生較大壓力，推開單向串氣閥門22，進(jìn)入增溫室16，進(jìn)行再加溫，形成過(guò)熱蒸汽，這時(shí)蒸汽壓力升到需要的值時(shí)(壓力大小可通過(guò)進(jìn)水量控制)，通過(guò)噴氣閥門14沖進(jìn)蒸汽汽缸的作功室內(nèi)，與缸蓋5下部的電熱沸騰器13的高溫面再度熱對(duì)流，進(jìn)一步增壓，配合活塞2上行壓縮來(lái)的蒸汽共同對(duì)活塞2作功。蒸汽作功后，部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽缸內(nèi)蒸汽溫度和壓力都降低，對(duì)活塞2上行不會(huì)產(chǎn)生較大阻力，需適當(dāng)放出部分換進(jìn)從換熱器來(lái)的過(guò)熱蒸汽外，應(yīng)適當(dāng)保留部分蒸汽進(jìn)行再壓縮(由排汽門11控制)。如上所述，從換熱器來(lái)的熱蒸汽與電熱沸騰器的高溫面再度熱對(duì)流的過(guò)熱蒸汽形成的巨大壓力，壓迫活塞下行，活塞推動(dòng)與之相連的連桿28、曲軸29通過(guò)正時(shí)齒輪帶動(dòng)凸輪軸35作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在活塞達(dá)到下止點(diǎn)時(shí)，通過(guò)凸輪軸35的轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)凸輪36，凸輪36頂動(dòng)挺桿34、推桿33及搖臂32壓動(dòng)彈簧座31及彈簧30，開啟排汽門11排出余氣減壓，在曲軸29上飛輪慣性的帶動(dòng)下活塞2上行，在彈簧30的作用下迅速關(guān)閉排汽門11，使汽缸內(nèi)保留一定量的蒸汽再進(jìn)行壓縮，以配合活塞下行作功。這樣往而復(fù)始，循環(huán)作功，作功后的廢蒸汽同樣帶有熱能，通過(guò)導(dǎo)管將其引入到換熱器上的蒸汽汽缸廢熱蒸汽進(jìn)口26，進(jìn)行再利用。在換熱器內(nèi)，降溫后的蒸汽由熱氣出口21引出可進(jìn)行冷凝成水，循環(huán)使用。
蒸汽汽缸的電熱沸騰器由蓄電池供電，換熱器在發(fā)動(dòng)初期由蓄電池通過(guò)電熱元件供熱，發(fā)動(dòng)機(jī)正常后由內(nèi)燃機(jī)廢氣供熱。
本實(shí)用新型的工作狀態(tài)與普通內(nèi)燃機(jī)基本相同，只是蒸汽汽缸是二沖程作功，作功次數(shù)比內(nèi)燃汽缸多一倍，其工作順序與內(nèi)燃汽缸互相協(xié)調(diào)，渾為一體。該發(fā)動(dòng)機(jī)的操作方式可以通過(guò)機(jī)械方式設(shè)定的與通用內(nèi)燃機(jī)一樣。
本實(shí)用新型主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸作的改進(jìn)，其它部分基本不作改動(dòng)，所以換裝本實(shí)用新型后，整車部件不需作較大的改動(dòng)，為了安裝需要，換熱器即可為長(zhǎng)方型，也可為并排縮短型。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，功率大，易于制造，充分利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱，與無(wú)污染的蒸汽汽缸配合，互相協(xié)調(diào)，節(jié)省了燃料，減少了廢氣的排放，具有低消耗、低污染的特點(diǎn)，并易于實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種汽車用內(nèi)燃和蒸汽一體式發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)體上安裝有內(nèi)燃汽缸(3)，其特征在于機(jī)體上同時(shí)安裝有蒸汽汽缸(1)，蒸汽汽缸與蒸汽發(fā)生裝置連接，內(nèi)燃汽缸廢氣排汽口(9)與蒸汽發(fā)生裝置連接，蒸汽汽缸內(nèi)有活塞(2)，活塞下部通過(guò)連桿(28)和曲軸(29)相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述蒸汽發(fā)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(nèi)相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于換熱器包括內(nèi)外兩室，換熱器一端穿裝的噴水嘴與內(nèi)室相通，內(nèi)燃汽缸的廢氣排汽口通過(guò)導(dǎo)管連接到換熱器的外室。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于換熱器的外室由隔板(19)分成多個(gè)相互連通的熱氣室(15)，熱氣室上帶有內(nèi)燃機(jī)廢氣進(jìn)口(23)和熱氣出口(21)，內(nèi)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(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于內(nèi)室內(nèi)壁上帶有翅片(27)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于內(nèi)室外壁上加有電熱元件(24)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述蒸汽汽缸，缸蓋(5)安裝在缸體上部，在缸蓋下部加工有傾斜平臺(tái)，平臺(tái)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(duì)應(yīng)電熱沸騰器的傾斜面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于電熱沸騰器包括底座(38)、電熱絲(39)及導(dǎo)熱片(37)，電熱絲安裝在底座上加工的凹槽內(nèi)，在底座凹槽的外表面安裝導(dǎo)熱片。
專利摘要汽車用內(nèi)燃和蒸汽一體式發(fā)動(dòng)機(jī),機(jī)體上同時(shí)安裝有內(nèi)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(nèi)相通,汽缸內(nèi)有活塞,活塞下部通過(guò)連桿和曲軸相聯(lián),內(nèi)燃汽缸的廢氣引入到換熱器中。本實(shí)用新型采用內(nèi)燃機(jī)汽缸作功后的廢氣的熱能將噴入換熱器中的水汽化,蒸汽進(jìn)入蒸汽汽缸膨脹作功。內(nèi)燃汽缸與蒸汽汽缸互相協(xié)調(diào),減少了內(nèi)燃機(jī)油的消耗,減少了排入空氣中的廢氣,屬環(huán)保型發(fā)動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)F01B17/00GK2459217SQ01216110
公開日2001年11月14日 申請(qǐng)日期2001年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者常緒芝 申請(qǐng)人:常緒芝