CN101070798A - 同室内外燃发动机 - Google Patents

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Abstract

一种同室内外燃发动机，包括活塞、气缸、气缸周围的冷却水套、蓄水箱、进气道、排气道、进气门、排气门，在所述排气道上设有蒸汽发生器和排气冷凝器，所述蒸汽发生器的加热气体进口与所述排气道连通，所述蒸汽发生器的加热气体的出口与所述排气冷凝器的被冷却气体的进口连通，所述蒸汽发生器的被加热水管的蒸汽出口与正时阀门连通，所述正时阀门与蒸汽喷嘴连通，所述蒸汽喷嘴与发动机燃烧室连通，实现由排气热量产生的高压水蒸汽按正时关系喷入燃烧室；由于本发明利用发动机的余热将水加热并产生水蒸汽，通过正时控制将水蒸汽单独或与空气混合后喷入气缸，固可降低燃烧室最高温度，但可形成较高的气相压强，使发动机高效、节能、环保。

Description

同室内外燃发动机
技术领域
本发明涉及一种发动机。
技术背景
传统发动机通过散热系统及排气系统排放出大量的热能，即发动机的余热，对这些余热的有效利用一直是个空白，虽有涡轮增压发动机，但其利用的是排气的压强，固引起排气阻力增大之后果，而且对节能效果不大明显。因此急需发明一种有效利用发动机余热的新型发动机达到节能环保之目的。
发明内容
为解决上述传统发动机的不足，本发明公开一种同室内外燃发动机，包括活塞、气缸、气缸周围的冷却水套、蓄水箱、进气道、排气道、进气门、排气门，在所述排气道上设有蒸汽发生器和排气冷凝器，所述蒸汽发生器的加热气体进口与所述排气道连通，所述蒸汽发生器的加热气体的出口与所述排气冷凝器的被冷却气体的进口连通，所述蒸汽发生器的被加热水管的蒸汽出口与正时阀门连通，所述正时阀门与蒸汽喷嘴连通，所述蒸汽喷嘴与发动机燃烧室连通，实现由排气热量产生的高压水蒸汽按正时关系喷入燃烧室；所述排气冷凝器的被冷却气体的出口与气水分离器连通，所述气水分离器的气体出口与排气管道连通，所述气水分离器的冷凝水出口与水泵的进口连通；所述水泵的出口与所述蓄水箱的进口连通，所述蓄水箱的出口经管路与所述气缸周围的冷却水套连通，所述冷却水套经管路与高压水泵的进口连通，所述高压水泵的出口与所述蒸汽发生器的被加热水管的入口连通。
所述正时阀门与所述蒸汽喷嘴可做为一体，成为正时蒸汽喷嘴。
在所述正时蒸汽喷嘴前设有一射流泵，所述正时蒸汽喷嘴喷入气缸内的是空气和水蒸汽的混合物。
在所述正时蒸汽喷嘴前设有涡轮增压装置，所述涡轮增压装置的高压气体进口经受控阀门由蒸汽管道与蒸汽发生器的蒸汽出口连通；经所述涡轮增压装置后的蒸汽及被增压的空气经同一管道与所述正时蒸汽喷嘴连通，并被喷入气缸。
把所述蒸汽喷嘴设在进气道靠近所述进气门处。
把所述射流泵或所述涡轮增压装置设在所述进气道靠近所述进气门处。
在所述进气道上并联设有复数个空气恒容瞬间加热装置，所述复数个空气恒容瞬间加热装置的空气入口分别与受控阀门联通，所述每一个受控阀门与空压机的出口联通，所述每个空气恒容瞬间加热装置分别与蒸汽喷嘴连通，所述蒸汽喷嘴为所述正时蒸汽喷嘴，所述正时蒸汽喷嘴与蒸汽发生器的蒸汽出口联通。
在所述蓄水箱与气缸周围的冷却水套之间的管路上设有受控阀门，在水套与高压水泵之间的管路上设有受控阀门，在所述蓄水箱与所述受控阀门之间的管路和所述高压水泵与所述受控阀门之间的管路间设有旁通管，所述旁通管上设有受控阀门。
在所述蓄水箱的出口管路上设有水泵，所述水泵的出口经受控阀门分别与气缸周围的水套的进口和高压水泵的进口连通；所述蓄水箱设在整个水路循环系统的最低处，所述整个水路循环系统的最高处设有受控放气阀，所述蓄水箱设为可膨胀式，以防冬季冻坏。
所述发动机可设为多缸。
发明的原理
利用发动机的余热将水加热并产生水蒸汽，通过正时控制将水蒸汽单独或与空气混合后喷入气缸，进而增大了气缸内的气相物质质量及热容，从而可在相对较低的温度下获得较大的气相压强，所以发动机的效率高、节能、环保，有害物质Nox等的排放量较低。本发明中对燃烧后排放的废气进行冷却，回收其中的水分以循环利用。本发明中将水蒸汽单独或与空气混合后经正时控制喷入气缸，所以相当于一个内燃机和一个外燃机共有同一气缸，固称为同室内外燃发动机。
发明的优点
1、由于本发明有效利用了发动机的余热，所以节能、环保。
2、由于水蒸汽单独或与空气混合后喷入气缸，固可降低燃烧室最高温度，但可形成较高的气相压强。因而可在维持发动机较高效率的前提下大幅度降低有害气体Nox等的排放量。
3、由于本发明采用内燃、外燃同室设计，即共用同一气缸，所以结构简单，体积小，升功率高。
附图说明
图1为本发明的一实施例的系统结构示意图；
图2为图1中正时阀门与蒸汽喷嘴合为一体的系统结构示意图；
图3为图1中蒸汽管路上带有喷射泵的系统结构示意图；
图4为图1中蒸汽管路上带有涡轮增压装置的系统结构示意图；
图5为图4中A部的局部放大详图；
图6为本发明蒸汽喷嘴设置在进气道上的系统结构示意图；
图7为本发明喷射泵设置在进气道上的系统结构示意图；
图8为本发明涡轮增压装置设置在进气道上的系统结构示意图；
图9为本发明进气道上带有空气恒容瞬间加热装置的系统结构示意图；
图10为水套间带有旁通管的系统结构示意图；
图11为本发明可用于严寒冬季的实施例；
附图编号
1.活塞       2.气缸         3.水套         4.蓄水箱
5.进气管     6.排气管       7.进气门       8.排气门
9蒸汽发生器  10.冷凝器      11.被加热水管  12.正时阀门
13.蒸汽喷嘴  14.燃烧室      15.气水分离器  16.水泵
17.管路      18.管路        19.高压水泵    20.正时蒸汽喷嘴
21.射流泵    22.涡轮增压装置  23、27、29、30、32.受控阀门
24.蒸汽管道  25.管道        26.空气恒容瞬间加热装置
28.空压机    31.旁通管      33.水泵        34.受控放气阀
61、排气管道
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
具本实施方式
如图1所示同室内外燃发动机，包括活塞1、气缸2、气缸周围的冷却水套3、蓄水箱4、进气道5、排气道6、进气门7、排气门8，其特征在于：在所述排气道6上设有蒸汽发生器9和排气冷凝器10，所述蒸汽发生器9的加热气体进口与所述排气道6连通，所述蒸汽发生器9的加热气体的出口与所述排气冷凝器10的被冷却气体的进口连通，所述蒸汽发生器9的被加热水管11的蒸汽出口与正时阀门12连通，所述正时阀门12与蒸汽喷嘴13连通，所述蒸汽喷嘴13与发动机燃烧室14连通，实现由排气热量产生的高压水蒸汽按正时关系喷入燃烧室14；所述排气冷凝器10的被冷却气体的出口与气水分离器15连通，所述气水分离器15的气体出口与排气管道61连通，所述气水分离器15的冷凝水出口与水泵16的进口连通；所述水泵16的出口与所述蓄水箱4的进口连通，所述蓄水箱4的出口经管路17与所述气缸周围的冷却水套3连通，所述冷却水套3经管路18与高压水泵19的进口连通，所述高压水泵19的出口与所述蒸汽发生器9的被加热水管11的入口连通。
如图2所示同室内外燃发动机，所述正时阀门12与所述蒸汽喷嘴13可做为一体，成为正时蒸汽喷嘴20，其余同实施例1。
如图3所示同室内外燃发动机，在所述正时蒸汽喷嘴20前设有一射流泵21，所述正时蒸汽喷嘴20喷入气缸2内的是空气和水蒸汽的混合物。
如图4和图5所示同室内外燃发动机，在所述正时蒸汽喷嘴20前设有涡轮增压装置22，所述涡轮增压装置22的高压气体进口经受控阀门23由蒸汽管道24与蒸汽发生器9的蒸汽出口连通；经所述涡轮增压装置22后的蒸汽及被增压的空气经同一管道25与所述正时蒸汽喷嘴20连通，并被喷入气缸2。
如图6所示同室内外燃发动机，把所述蒸汽喷嘴13设在进气道5靠近所述进气门7处。
如图7和图8所示同室内外燃发动机，把所述射流泵21或所述涡轮增压装置22设在所述进气道5靠近所述进气门7处。
如图9所示同室内外燃发动机，在所述进气道5上并联设有复数个空气恒容瞬间加热装置26，所述复数个空气恒容瞬间加热装置26的空气入口分别与受控阀门27联通，所述每一个受控阀门27与空压机28的出口联通，所述每个空气恒容瞬间加热装置26分别与蒸汽喷嘴连通13，所述蒸汽喷嘴13为所述正时蒸汽喷嘴20，所述正时蒸汽喷嘴20与蒸汽发生器19的蒸汽出口联通。
如图10所示同室内外燃发动机，在所述蓄水箱4与气缸周围的冷却水套3之间的管路17上设有受控阀门29，在水套3与高压水泵19之间的管路18上设有受控阀门30，在所述蓄水箱4与所述受控阀门29之间的管路17和所述高压水泵19与所述受控阀门30之间的管路18间设有旁通管31，所述旁通管上设有受控阀门32。
如图11所示同室内外燃发动机，在所述蓄水箱4的出口管路上设有水泵33，所述水泵33的出口经受控阀门29、32分别与气缸周围的水套3的进口和高压水泵19的进口连通；所述蓄水箱4设在整个水路循环系统的最低处，所述整个水路循环系统的最高处设有受控放气阀34，所述蓄水箱4设为可膨胀式，以防冬季冻坏。
所述发动机可设为多缸。

Claims (10)

1、一种同室内外燃发动机，包括活塞(1)、气缸(2)、气缸周围的冷却水套(3)、蓄水箱(4)、进气道(5)、排气道(6)、进气门(7)、排气门(8)，其特征在于：在所述排气道(6)上设有蒸汽发生器(9)和排气冷凝器(10)，所述蒸汽发生器(9)的加热气体进口与所述排气道(6)连通，所述蒸汽发生器(9)的加热气体的出口与所述排气冷凝器(10)的被冷却气体的进口连通，所述蒸汽发生器(9)的被加热水管(11)的蒸汽出口与正时阀门(12)连通，所述正时阀门(12)与蒸汽喷嘴(13)连通，所述蒸汽喷嘴(13)与发动机燃烧室(14)连通，实现由排气热量产生的高压水蒸汽按正时关系喷入燃烧室(14)；所述排气冷凝器(10)的被冷却气体的出口与气水分离器(15)连通，所述气水分离器(15)的气体出口与排气管道(61)连通，所述气水分离器(15)的冷凝水出口与水泵(16)的进口连通；所述水泵(16)的出口与所述蓄水箱(4)的进口连通，所述蓄水箱(4)的出口经管路(17)与所述气缸周围的冷却水套(3)连通，所述冷却水套(3)经管路(18)与高压水泵(19)的进口连通，所述高压水泵(19)的出口与所述蒸汽发生器(9)的被加热水管(11)的入口连通。
2、如权利要求1所述同室内外燃发动机，其特征在于：所述正时阀门(12)与所述蒸汽喷嘴(13)可做为一体，成为正时蒸汽喷嘴(20)。
3、如权利要求1或2所述同室内外燃发动机，其特征在于：在所述正时蒸汽喷嘴(20)前设有一射流泵(21)，所述正时蒸汽喷嘴(20)喷入气缸(2)内的是空气和水蒸汽的混合物。
4、如权利要求1或2所述同室内外燃发动机，其特征在于：在所述正时蒸汽喷嘴(20)前设有涡轮增压装置(22)，所述涡轮增压装置(22)的高压气体进口经受控阀门(23)由蒸汽管道(24)与蒸汽发生器(9)的蒸汽出口连通；经所述涡轮增压装置(22)后的蒸汽及被增压的空气经同一管道(25)与所述正时蒸汽喷嘴(20)连通，并被喷入气缸(2)。
5、如权利要求1所述同室内外燃发动机，其特征在于：把所述蒸汽喷嘴(13)设在进气道(5)靠近所述进气门(7)处。
6、如权利要求1所述同室内外燃发动机，其特征在于：把所述射流泵(21)或所述涡轮增压装置(22)设在所述进气道(5)靠近所述进气门(7)处。
7、如权利要求1所述同室内外燃发动机，其特征在于：在所述进气道(5)上并联设有复数个空气恒容瞬间加热装置(26)，所述复数个空气恒容瞬间加热装置(26)的空气入口分别与受控阀门(27)联通，所述每一个受控阀门(27)与空压机(28)的出口联通，所述每个空气恒容瞬间加热装置(26)分别与蒸汽喷嘴连通(13)，所述蒸汽喷嘴(13)为所述正时蒸汽喷嘴(20)，所述正时蒸汽喷嘴(20)与蒸汽发生器(19)的蒸汽出口联通。
8、如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述同室内外燃发动机，其特征在于：在所述蓄水箱(4)与气缸周围的冷却水套(3)之间的管路(17)上设有受控阀门(29)，在水套(3)与高压水泵(19)之间的管路(18)上设有受控阀门(30)，在所述蓄水箱(4)与所述受控阀门(29)之间的管路(17)和所述高压水泵(19)与所述受控阀门(30)之间的管路(18)间设有旁通管(31)，所述旁通管上设有受控阀门(32)。
9、如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述同室内外燃发动机，其特征在于：在所述蓄水箱(4)的出口管路上设有水泵(33)，所述水泵(33)的出口经受控阀门(29)、(32)分别与气缸周围的水套(3)的进口和高压水泵(19)的进口连通；所述蓄水箱(4)设在整个水路循环系统的最低处，所述整个水路循环系统的最高处设有受控放气阀(34)，所述蓄水箱(4)设为可膨胀式，以防冬季冻坏。
10、如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述同室内外燃发动机，其特征在于：所述发动机可设为多缸。
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