CN104100364A - 发动机/发电机增强功率的方法、压力式液体进给装置及发动机/发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机/发电机增强功率的方法、压力式液体进给装置及发动机，在发动机燃烧室的燃料燃烧后向燃烧室内喷射液态介质，液态介质遇高温后汽化膨胀做功，并采用压力式液体进给装置对燃烧室内进行喷液。与现有技术相比，本发明可以采用机械式的压力进给方式对燃烧室内进行喷液，使发动机结构得到了简化，也避免了复杂的电路控制系统易于出现故障的缺陷，使发动机/发电机运行稳定性得到较大提高，同时降低了发动机/发电机的成本，并且通过向燃烧室内喷射液体进行汽化增压，提高发动机/发电机的做功效率以及燃料利用率。

Description

发动机/发电机增强功率的方法、压力式液体进给装置及发动机/发电机

技术领域

本发明涉及发动/发电机领域，尤其涉及一种发动机/发电机增强功率的方法、压力式液体进给装置及发动机/发电机。

背景技术

能够将内能转化成动能或电能的机构称之为发动机或发电机。例如主要以气缸和活塞作为转换机构的内燃机，根据燃料以及点火形式的不同可分为汽油机或柴油机，或有以氢气、天然气、石油气为燃料的发动机，其燃烧形式与汽油机差异较小。根据工作循环与活塞冲程特性划分，又可分为二冲程与四冲程发动机。无论是二冲程或四冲程活塞内燃发动机，还是汪克尔转子发动机、球形发动机以及旋转转子发动机，都具有进气、压缩、做功和排气的过程。通常在将燃料空气混合物压缩后通过火花塞进行点燃做功。在对燃烧室进行燃料进给的方式通常采用电喷的方式，及电子燃油喷射控制。此外，排气时在燃烧室内排出的废气还保持较高的温度，这就造成了能量的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够延长发动机做功时间，从而增强发动机/发电机效率的方法，以及利用燃烧室内压力变化从而实现液体进给的装置，和使用该装置的发动机/发电机。

为解决上述问题，本发明的一种发动机/发电机增强功率的方法，在发动机燃烧室的燃料空气混合物燃烧后向燃烧室内喷射液态介质，液态介质遇高温后汽化膨胀做功。

采用电喷方式向燃烧室内喷射液态介质。

为了提高发动机/发电机的能量转化率，在发动机燃烧室的燃料空气混合物燃烧后向燃烧室内喷射一定量的液态介质，可以是水，水受热后汽化从而增大燃烧室内的压力，进而延长做功时间，达到提高能源利用率的效果。

但喷水的时间点的选择对效果有显著影响，同时设置喷水结构也增加了发动机的结构复杂性，而采用电喷的控制方式，无疑使整个控制系统更加复杂。

因此，本发明提供一种压力式液体进给装置，包括用于向燃烧室内喷液的喷液口以及通过通道与所述喷液口相联通的压力装置；该压力装置包括一活动单元以及一回复单元；所述活动单元设置有密封结构，用于隔离所述通道与所述燃烧室；所述回复单元用于始终向所述活动单元施加一与该活动单元受到燃烧室内气体压力相反方向的力。

上述结构的压力式液体进给装置，随着燃烧室内的气体压力增加从而对活动单元的压力能够克服回复单元对活动单元的反向压力，推动活动单元运动并向挤压位于通道内的液体从喷液口喷出。

所述活动单元包括活塞，该活塞位于一活塞腔内；所述活塞腔的一端联通至所述燃烧室，另一端联通至所述通道。

所述回复单元包括压缩弹簧。

物体在受到力的作用下，从其静止所在的初始位置运动到终了位置需要一定的时间，而这个时间的长短与物体的质量有密切关系。在受到的作用力相同的情况下，物体质量越大，则上述时间越长；反之，物体的质量越小，上述时间越短。因此，可以通过调节所述活动单元的质量来控制液体喷射的响应时间。当增大活动单元的质量时，响应时间变长；当减少活动单元的质量时，响应时间变短。

同时，由于活动单元同时受到燃烧室内部气压作用以及回复单元的压力作用，只有当内部气压对活动单元的压力大于回复单元对活动单元的压力时，活动单元才能够运动并对通道内的液体进行挤压。因此，可以通过调节所述回复单元对活动单元的压力来控制液体喷射的时机。

当使用该压力式液体进给装置向燃烧室内喷油时，通过合理设置回复单元对活动单元的压力，在压缩冲程中进行喷油，即随着燃烧室内空间的压缩，空气压力增大到一定程度时活动单元受到的空气压力大于回复单元的反向作用力，从而活动单元挤压通道内的油液喷射到燃烧室内。

当使用该压力式液体进给装置在排气之前向燃烧室内喷射用于汽化的液体，例如水或者液氮时，同样通过合理设置回复单元对活动单元的压力，在做功冲程中进行用于汽化的液体喷射。随着燃烧室内火花塞进行点火发生爆炸，内部压力瞬间急剧增大，开始做功，并且燃烧室内空间的体积会逐渐增大，气压会逐渐减小，当气压逐渐减小时发动机的做功效率会降低。因此可以合理设置活动单元的质量，从而调节喷液的合理响应时间，即在爆炸后气压急剧增高的瞬间推动活动单元开始启动，在燃烧室气压逐渐减小到某一压强时活动单元速度增加到可以瞬间运动一定行程，挤压通道内部液体喷射到高温的燃烧室内，瞬间汽化，从而再次增大燃烧室内的气压，将做功时间延长。

所述压缩弹簧的一端顶在所述活塞上，另一端顶在一可调位置地设置在所述活塞腔内的限位件上。

所述喷液口通过管路与储液装置相连，在所述管路上位于喷液口与储液装置之间还间隔设置有两个单向阀；所述压力装置联通在所述两个单向阀之间。

所述活动单元也可以为一碗状封膜，所述回复单元为一压缩弹簧。当燃烧室内的空气对该碗状封膜施加的压力小于压缩弹簧的压力时，封膜向燃烧室内鼓起；当燃烧室内的空气对该碗状封膜施加的压力大于压缩弹簧的压力时，封膜则向燃烧室外侧凹进，从而挤压通道内的液体喷出。

本发明还涉及一种发动机/发电机，包括至少一个如前所述的压力式液体进给装置。

所述压力式液体进给装置可以用于向发动机燃烧室内进行喷油或其他燃料。

所述压力式液体进给装置也可以用于向发动机燃烧室内喷射液态介质进行汽化。

所述液态介质包括水、过氧化氢、液氮、液氢、液氧、液化气或他液态混合物（如水和过氧化氢混合物、水和乙醇混合物、水加入防冻剂的混合物等）。

所述压力式液体进给装置可以用于向发动机燃烧室内喷射压缩气体。

所述发动机包括活塞式发动机、汪克尔转子发动机、球形发动机或旋转转子发动机。

所述活塞可以设计为一头大、一头小；当注入液体介质时，活塞的燃烧室端大，另一端小；当注入压缩气体时，活塞的燃烧室端小，另一端大。

本发明的压力式液体进给装置及发动机，与现有技术相比，除去了电喷结构，而采用机械式的压力进给方式对燃烧室内进行喷液，使发动机结构得到了简化，也避免了复杂的电路控制系统易于出现故障的缺陷，使发动机运行稳定性得到较大提高，同时降低了发动机的成本，并且通过向燃烧室内喷射液体进行汽化增压，提高发动机的做功效率以及燃料利用率。

附图说明

图1为本发明实施例一中发动机进气状态结构示意图；

图2为本发明实施例一中发动机压缩状态结构示意图；

图3为本发明实施例一中发动机开始做功状态结构示意图；

图4为实施例一中活塞安装结构示意图；

图5为实施例二中碗状封膜的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合实施方式对本发明作进一步的详细说明。

一种发动机/发电机增强功率的方法，在发动机燃烧室的燃料空气混合物燃烧后向燃烧室内喷射液态介质，液态介质遇高温后汽化膨胀做功；通常可以采用电喷方式向燃烧室内喷射液态介质，液态介质喷射的时间以及数量可以根据不同发动机进行具体设计。

为了提高发动机/发电机的能量转化率，在发动机燃烧室的燃料空气混合物燃烧后向燃烧室内喷射一定量的液态介质，可以是水，水受热后汽化从而增大燃烧室内的压力，进而延长做功时间，达到提高能源利用率的效果。

但喷水的时间点的选择对效果有显著影响，同时设置喷水结构也增加了发动机的结构复杂性，而采用电喷的控制方式，无疑使整个控制系统更加复杂。

因此，本发明针对电喷的缺陷，设计出一种压力式液体进给装置。

实施例一：

本发明的压力式液体进给装置，以及安装有该压力式液体进给装置的发动机，如图1、2、3所示，发动机包括两个压力式液体进给装置，其中一个用于向燃烧室1内喷油，另一个用于向燃烧室1内喷射用于汽化的液体。

喷油口2a通过喷油通道3a与压力装置联通；该压力装置包括一活动单元以及一回复单元；所述活动单元设置有密封结构，用于隔离所述通道与所述燃烧室；所述回复单元用于始终向所述活动单元施加一与该活动单元受到燃烧室内气体压力相反方向的力。

所述活动单元包括喷油活塞4a，该喷油活塞4a位于一喷油活塞腔5a内；所述喷油活塞腔5a的一端联通至所述燃烧室1，另一端联通至所述喷油通道3a。

所述回复单元包括喷油压缩弹簧6a。

所述喷油活塞4a能够在燃烧室1内气体压力作用下在喷油活塞腔5a内向外移动，也能够在喷油压缩弹簧6a的作用下在喷油活塞腔5a内向内移动。

当使用该压力式液体进给装置向燃烧室1内喷油时，如图2所示，通过合理设置喷油压缩弹簧6a对喷油活塞4a的压力，使发动机在压缩冲程中进行喷油，即随着燃烧室1内空间的压缩，空气压力增大到一定程度时喷油活塞4a受到的空气压力大于喷油压缩弹簧6a的反向作用力，从而喷油活塞4a挤压喷油通道3a内的油液喷射到燃烧室内。

当使用该压力式液体进给装置在排气之前向燃烧室内喷射用于汽化的液体，例如水或者液氮时，如图3所示，同样通过合理设置喷液压缩弹簧6b对喷液活塞4b的压力，使发动机在做功冲程中进行用于汽化的液体喷射。随着燃烧室1内火花塞进行点火发生爆炸，内部压力瞬间急剧增大，发动机开始做功，并且燃烧室内空间的体积会逐渐增大，气压会逐渐减小，当气压逐渐减小时发动机的做功效率会降低。因此可以合理设置喷液活塞4b的质量，从而调节喷液的合理响应时间，即在爆炸后气压急剧增高的瞬间推动喷液活塞4b开始启动，在燃烧室1气压逐渐减小到某一压强时喷液活塞4b速度增加到可以瞬间在喷液活塞腔5b内运动一定行程，挤压喷液通道3b内部液体从喷液口2b喷射到高温的燃烧室1内，瞬间汽化，从而再次增大燃烧室内的气压，将发动机的做功时间延长。随着燃烧室1内的压力逐渐减小，喷液压缩弹簧6b再将喷液活塞4b顶回原位。

所述喷油口2a通过喷油管路7a与储液装置相连，在所述喷油管路7a上位于喷油口2a与储液装置之间还间隔设置有第一喷油单向阀8a、第二喷油单向阀9a；所述压力装置联通在所述第一、第二喷油单向阀8a、9a之间。

所述的第一、第二喷油单向阀8a、9a，调节介质的注入方向。当喷油活塞4a受到燃烧室1内气压的推动时，喷油管路7a内部压强增大，靠近储液装置的第一喷油单向阀8a关闭，靠近喷油口2a的第二喷油单向阀9a打开，油液被注入燃烧室1。反之，当喷油活塞4a受到喷油压缩弹簧6a的推动时，喷油活塞4a向燃烧室1方向移动、归位，第一喷油单向阀8a开启，第二喷油单向阀9a关闭，等待下一次进行油液注入燃烧室。

如图4所示，所述喷油压缩弹簧6a的一端顶在所述喷油活塞4a上，另一端顶在一可调位置地设置在所述喷油活塞腔5a内的限位件10a上。该限位件10a可以将喷油压缩弹簧6a往燃烧室1方向移动，从而增加喷油压缩弹簧6a的压力，减少喷油活塞4a的移动距离，即减少注入燃烧室1的介质的量；反之，通过限位件10a，将喷油压缩弹簧6a往远离燃烧室1的方向移动，则可以增加喷油活塞4a的移动距离，即增加注入燃烧室1的介质的量。同时限位件10a设置有保护槽11a包绕部分喷油压缩弹簧6a，当喷油压缩弹簧6a过度压缩时，保护其正常工作状态。

实施例二：

如图5所示，所述活动单元也可以为一碗状封膜12。

当燃烧室内的空气对该碗状封膜12施加的压力小于压缩弹簧的压力时，封膜向燃烧室内鼓起；当燃烧室内的空气对该碗状封膜12施加的压力大于压缩弹簧的压力时，封膜则向燃烧室外侧凹进，从而挤压通道内的液体喷出。

本发明的发动机，包括至少一个如前所述的压力式液体进给装置，所述压力式液体进给装置可以用于向发动机燃烧室内进行喷油。

所述压力式液体进给装置也可以用于向发动机燃烧室内喷射液态介质进行汽化。

所述液态介质包括水，过氧化氢，液氮，液氢，液氧，液化气，及液态混合物（如水和过氧化氢混合物，水和乙醇混合物，水加入防冻剂的混合物等）。

所述压力式液体进给装置还可以用于向发动机燃烧室内喷射压缩气体。

所述发动机/发电机可以为活塞式发动机、汪克尔转子发动机、球形发动机或旋转转子发动机，以及其他具有燃烧室能够通过燃烧进行做功的发动机/发电机。

Claims (10)

1.一种发动机/发电机增强功率的方法，其特征在于：在发动机燃烧室的燃料燃烧后向燃烧室内喷射液态介质，液态介质遇高温后汽化膨胀做功。

2.如权利要求1所述的发动机/发电机增强功率的方法，其特征在于：采用电喷方式向燃烧室内喷射液态介质。

3.一种压力式液体进给装置，其特征在于：包括用于向燃烧室内喷液的至少一个喷液口以及通过通道与所述喷液口相联通的压力装置；该压力装置包括至少一个活动单元以及与所述活动单元相对应的至少一个回复单元；所述活动单元设置有密封结构，用于隔离所述通道与所述燃烧室；所述回复单元用于始终向所述活动单元施加一与该活动单元受到燃烧室内气体压力相反方向的力。

4.如权利要求3所述的压力式液体进给装置，其特征在于：所述活动单元包括活塞，该活塞位于一活塞腔内；所述活塞腔的一端联通至所述燃烧室，另一端联通至所述通道。

5.如权利要求4所述的压力式液体进给装置，其特征在于：所述回复单元包括压缩弹簧；所述压缩弹簧的一端顶在所述活塞上，另一端顶在一可调位置地设置在所述活塞腔内的限位件上。

6.如权利要求3所述的压力式液体进给装置，其特征在于：所述喷液口通过管路与储液装置相连，在所述管路上位于喷液口与储液装置之间还间隔设置有两个单向阀；所述压力装置联通在所述两个单向阀之间。

7.如权利要求3所述的压力式液体进给装置，其特征在于：所述活动单元也可以为一碗状封膜，所述回复单元为一压缩弹簧。

8.一种发动机/发电机，包括如权利要求3至7任一项所述的压力式液体进给装置。

9.如权利要求8所述的发动机/发电机，其特征在于：所述压力式液体进给装置用于向发动机燃烧室内进行喷油或其他燃料、喷射液态介质进行汽化或喷射压缩气体。

10.如权利要求8所述的发动机/发电机，其特征在于：所述发动机包括活塞式发动机/发电机、汪克尔转子发动机/发电机、球形发动机/发电机或旋转转子发动机/发电机。