CN101078384B - 汽冲压式内外燃发动机 - Google Patents

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Abstract

一种汽冲压式内外燃发动机，包括进气管、排气管，在发动机进气系统的管路上装设有增压装置，所述增压装置的压缩气体出口经单向阀与初级升温器的空气入口连通，所述初级升温器是利用发动机气缸套周围余热对经过增压装置后的压缩空气进行初级升温的热交换器，所述初级升温器的空气出口经单向阀与排气升温器的被加热气体入口连通，所述排气升温器的被加热气体出口经受控阀门与所述发动机的进气管连通；蓄水箱的出水口经喷水泵、受控阀门与所述排气升温器的喷水嘴连通；经喷水嘴喷入的适量的水与排气升温器内的高温高压空气混合，迅速汽化，进一步提高了排气升温器内被加热气体的压强。本发明结构简单、热效率高，动力强劲、节能环保。

Description

汽冲压式内外燃发动机
技术领域
本发明涉及内燃机的进气系统。
背景技术
传统发动机的进气系统，是将常温常压空气直接引入发动机，其热效率较低。如能开发出利用发动机自身热量将进气温度大幅度提高、进气密度又不降低的进气系统，则可极大提高发动机的热效率，节省大量燃油，意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽冲压式内外燃发动机，改进传统发动机的进气系统，提高进入发动机内空气的温度和压力，增加内燃机每个工作循环进入气缸的空气量，向排气升温器内的高温高压空气中喷入适量的水，水迅速被汽化，进一步提高发动机的进气压力，即增加内燃机每个工作循环的进入气缸内的物质的总量、大幅提高进入气缸内物质的温度和压强，以达到提高发动机的动力性、经济性和环保性的目的，且结构简单、热效率高。
本发明的目的是这样实现的：一种汽冲压式内外燃发动机，包括进气管、排气管，在发动机进气系统的管路上装设有增压装置，所述增压装置的压缩气体出口经单向阀与初级升温器的空气入口连通，所述初级升温器是利用发动机气缸套周围余热对经过增压装置后的压缩空气进行初级升温的热交换器，所述初级升温器的空气出口经单向阀与排气升温器的被加热气体入口连通，所述排气升温器是利用发动机排气的余热对通过的空气进行再次升温的热交换器，所述排气升温器的被加热气体出口经受控阀门与所述发动机的进气管连通；所述排气升温器的加热气体进口与所述发动机的排气管连通，所述排气升温器的加热气体的出口与冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口与发动机的排气系统连通；所述冷凝器的冷凝水出口经回储水泵与蓄水箱的入水口连通，所述蓄水箱的出水口经喷水泵、受控阀门与所述排气升温器的喷水嘴连通；经喷水嘴喷入的适量的水与排气升温器内的高温高压空气混合，迅速汽化，进一步提高了排气升温器内被加热气体的压强。
所述初级升温器设为水升温器，所述蓄水箱的出水口与发动机的水套入口连通，所述水套的出口经所述喷水泵分别连通所述水升温器的入水口和所述受控阀门，所述受控阀门又与所述排气升温器的喷水嘴连通，所述水升温器的出水口与所述蓄水箱的入水口连通；所述水升温器的空气出口经所述单向阀与所述排气升温器的被加热气体入口连通，所述排气升温器的被加热气体出口经所述受控阀门与所述发动机的进气管连通；所述排气升温器的加热气体进口与所述发动机的排气管连通，所述排气升温器的加热气体的出口与所述冷凝器的入口连通，所述冷凝器的出口与发动机的排气系统连通；所述冷凝器的冷凝水出口经所述回储水泵与所述蓄水箱的入水口连通；所述增压装置的压缩气体出口经所述单向阀与所述水升温器的空气入口连通。
所述初级升温器设为气缸套周围的热交换器，所述气缸套外侧设有散热片，所述增压装置的压缩气体出口经单向阀与所述热交换器的气套入口连通，所述气套的出口经单向阀与排气升温器的入口连通。
所述排气升温器可设为并联的复数个；所述复数个排气升温器的被加热气体出口分别经受控阀门与所述发动机的进气管连通；所述复数个排气升温器被加热气体的进口经单向阀分别与所述初级升温器的被加热气体出口联通，所述复数个排气升温器的喷水嘴经受控阀门分别连通所述喷水泵的出口；所述复数个排气升温器的加热气体的进口分别与所述发动机的排气管连通，所述复数个排气升温器的加热气体的出口分别与所述冷凝器的入口连通。
工作原理
常温常压空气经过增压装置提高其压力、密度，经初级升温器初步升温，即利用发动机气缸周围的余热将增压装置后被压缩的空气初步升温后，再进入排气升温器进一步升温，将适量的水喷入排气升温器内的高温高压空气中，迅速被汽化的水蒸汽使排气升温器内的高温高压空气的温度有所降低，但气体的压强却大幅升高，在受控阀门正时打开时，高温、高压、高密度的空气混合物被送入发动机的气缸内，增加了每一工作循环进入气缸内的总物质量，因混合气中含有水蒸汽，可以控制气缸内气体燃烧的最高温度，所以可大幅降低NOx的形成量，提高发动机的热效率，增加发动机的功率，减少有害物质的排放量，因此热效率高、动力强劲、节能、环保。
本发明有以下积极有益的效果：
本产品具有结构简单、热效率高、动力性、经济性和环保性好等优点；
本产品适用于目前所有配置内燃机的机械和设施。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中初级升温器为水升温器的结构示意图；
图3是图1中初级升温器为气缸套周围的热交换器的结构示意图；
图4是图2中并联有复数个排气升温器的结构示意图；
具体实施方式
附图编号
1.进气管       2.排气管    3.发动机      4.增压装置
5、8、81、82、83.单向阀    6.初级升温器  7.气缸套
9、91、92、93.排气升温器
10、101、102、103、16、161、162、163.受控阀门
11.冷凝器    12.排气系统    13.回储水泵、15.喷水泵    14.蓄水箱
17、171、172、173.喷水嘴    18.散热片    31.水套
32.气套    61.水升温器    62.气缸套周围的热交换器
如图1所示的汽冲压式内外燃发动机，包括进气管1、排气管2，在发动机3进气系统的管路上装设有增压装置4，所述增压装置4的压缩气体出口经单向阀5与初级升温器6的空气入口连通，所述初级升温器6是利用发动机气缸套7周围余热对经过增压装置4后的压缩空气进行初级升温的热交换器，所述初级升温器6的空气出口经单向阀8与排气升温器9的被加热气体入口连通，所述排气升温器9是利用发动机排气的余热对通过的空气进行再次升温的热交换器，所述排气升温器9的被加热气体出口经受控阀门10与所述发动机3的进气管1连通；所述排气升温器9的加热气体进口与所述发动机3的排气管2连通，所述排气升温器9的加热气体的出口与冷凝器11的入口连通，所述冷凝器11的出口与发动机的排气系统12连通；所述冷凝器11的冷凝水出口经回储水泵13与蓄水箱14的入水口连通，所述蓄水箱14的出水口经喷水泵15、受控阀门16与所述排气升温器9的喷水嘴17连通；经喷水嘴17喷入的适量的水与排气升温器9内的高温高压空气混合，迅速汽化，进一步提高了排气升温器9内被加热气体的压强。
实施例1
如图2所示的汽冲压式内外燃发动机，所述初级升温器6设为水升温器61，所述蓄水箱14的出水口与发动机3的水套31入口连通，所述水套31的出口经所述喷水泵15分别连通所述水升温器61的入水口和所述受控阀门16，所述受控阀门16又与所述排气升温器9的喷水嘴17连通，所述水升温器61的出水口与所述蓄水箱14的入水口连通；所述水升温器61的空气出口经所述单向阀8与所述排气升温器9的被加热气体入口连通，所述排气升温器9的被加热气体出口经所述受控阀门10与所述发动机3的进气管1连通；所述排气升温器9的加热气体进口与所述发动机3的排气管2连通，所述排气升温器9的加热气体的出口与所述冷凝器11的入口连通，所述冷凝器11的出口与发动机的排气系统12连通；所述冷凝器11的冷凝水出口经所述回储水泵13与所述蓄水箱14的入水口连通；所述增压装置4的压缩气体出口经所述单向阀5与所述水升温器61的空气入口连通。
实施例2
如图3所示的汽冲压式内外燃发动机，所述初级升温器6设为气缸套7周围的热交换器62，所述气缸套7外侧设有散热片18，所述增压装置4的压缩气体出口经单向阀5与所述热交换器62的气套32入口连通，所述气套32的出口经单向阀8与排气升温器9的入口连通，其余结构同实施例1。
实施例3
如图4所示的汽冲压式内外燃发动机，所述排气升温器9可设为并联的复数个91、92、93；所述复数个排气升温器91、92、93的被加热气体出口分别经受控阀门101、102、103与所述发动机3的进气管1连通；所述复数个排气升温器91、92、93被加热气体的进口经单向阀81、82、83分别与所述初级升温器6的被加热气体出口联通，所述复数个排气升温器91、92、93的喷水嘴171、172、173经受控阀门161、162、163分别连通所述喷水泵15的出口；所述复数个排气升温器91、92、93的加热气体的进口分别与所述发动机3的排气管2连通，所述复数个排气升温器91、92、93的加热气体的出口分别与所述冷凝器11的入口连通，其余结构同实施例1。

Claims (4)

1.一种汽冲压式内外燃发动机，包括进气管(1)、排气管(2)，其特征在于：在发动机(3)进气系统的管路上装设有增压装置(4)，所述增压装置(4)的压缩气体出口经单向阀(5)与初级升温器(6)的空气入口连通，所述初级升温器(6)是利用发动机气缸套(7)周围余热对经过增压装置(4)后的压缩空气进行初级升温的热交换器，所述初级升温器(6)的空气出口经单向阀(8)与排气升温器(9)的被加热气体入口连通，所述排气升温器(9)是利用发动机排气的余热对通过的空气进行再次升温的热交换器，所述排气升温器(9)的被加热气体出口经受控阀门(10)与所述发动机(3)的进气管(1)连通；所述排气升温器(9)的加热气体进口与所述发动机(3)的排气管(2)连通，所述排气升温器(9)的加热气体的出口与冷凝器(11)的入口连通，所述冷凝器(11)的出口与发动机的排气系统(12)连通；所述冷凝器(11)的冷凝水出口经回储水泵(13)与蓄水箱(14)的入水口连通，所述蓄水箱(14)的出水口经喷水泵(15)、受控阀门(16)与所述排气升温器(9)的喷水嘴(17)连通；经喷水嘴(17)喷入的适量的水与排气升温器(9)内的高温高压空气混合，迅速汽化，进一步提高了排气升温器(9)内被加热气体的压强。
2.如权利要求1所述汽冲压式内外燃发动机，其特征在于：所述初级升温器(6)设为气缸套(7)周围的热交换器(62)，所述气缸套(7)外侧设有散热片(18)，所述增压装置(4)的压缩气体出口经单向阀(5)与所述热交换器(62)的气套(32)入口连通，所述热交换器(62)的所述气套(32)的出口经单向阀(8)与排气升温器(9)的被加热气体入口连通。
3.如权利要求1所述汽冲压式内外燃发动机，其特征在于：所述排气升温器(9)可设为并联的复数个；所述复数个排气升温器(91)、(92)、(93)的被加热气体出口分别经受控阀门(101)、(102)、(103)与所述发动机(3)的进气管(1)连通；所述复数个排气升温器(91)、(92)、(93)被加热气体的进口经单向阀(81)、(82)、(83)分别与所述初级升温器(6)的被加热气体出口联通，所述复数个排气升温器(91)、(92)、(93)的喷水嘴(171)、(172)、(173)经受控阀门(161)、(162)、(163)分别连通所述喷水泵(15)的出口；所述复数个排气升温器(91)、(92)、(93)的加热气体的进口分别与所述发动机(3)的排气管(2)连通，所述复数个排气升温器(91)、(92)、(93)的加热气体的出口分别与所述冷凝器(11)的入口连通。
4.一种汽冲压式内外燃发动机，包括进气管(1)、排气管(2)，其特征在于：在发动机(3)进气系统的管路上装设有增压装置(4)，所述增压装置(4)的压缩气体出口经单向阀(5)与水升温器(61)的空气入口连通，
所述水升温器(61)是利用发动机气缸套(7)周围余热对经过增压装置(4)后的压缩空气进行初级升温的热交换器，
所述水升温器(61)的空气出口经单向阀(8)与排气升温器(9)的被加热气体入口连通，所述排气升温器(9)是利用发动机排气的余热对通过的空气进行再次升温的热交换器，所述排气升温器(9)的被加热气体出口经受控阀门(10)与所述发动机(3)的进气管(1)连通；所述排气升温器(9)的加热气体进口与所述发动机(3)的排气管(2)连通，所述排气升温器(9)的加热气体的出口与冷凝器(11)的入口连通，所述冷凝器(11)的出口与发动机的排气系统(12)连通；所述冷凝器(11)的冷凝水出口经回储水泵(13)与蓄水箱(14)的入水口连通，
所述蓄水箱(14)的出水口与发动机(3)的水套(31)入口连通，所述水套(31)的出口经所述喷水泵(15)分别连通所述水升温器(61)的入水口和所述受控阀门(16)，所述受控阀门(16)又与所述排气升温器(9)的喷水嘴(17)连通，所述水升温器(61)的出水口与所述蓄水箱(14)的入水口连通；
经喷水嘴(17)喷入的适量的水与排气升温器(9)内的高温高压空气混合，迅速汽化，进一步提高了排气升温器(9)内被加热气体的压强。
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