CN105221255B - 独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，包括主发动机、副发动机、独立燃烧室、喷水与水蒸气装置和发动机可逆反装置。电动机带动副发动机向独立燃烧室压入混合可燃气体，产生高压气体，向主发动机喷入高压气体，带动主发动机工作。工作后，产生热量使水箱内温度升高，并达到水沸点，经过水蒸汽管向独立燃烧室喷入高压水蒸气，水蒸气与燃烧废气混合，产生高压气体，向主发动机做功，同时独立燃烧室温度下降，此结构可以降低主发动机温度。本发动机无水箱和散热系统，结构简单、体积小、运行平稳、做功时效长、热量损失小，能有效减少油耗，减少对环境的污染。

Description

独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机

技术领域

本发明涉及发动机，尤其涉及一种具有独立燃烧室的汽车发动机。

背景技术

传统发动机采用非独立式燃烧室，在气缸内完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程的循环，每旋转720度，只有180度做功，其他三个行程对发动机的功率造成一定损失；燃油混合气压缩比不变，不能适应不同的路况要求，燃烧不充分，积碳严重，同时增加了对气缸、活塞、曲轴、连杆的磨损；因气门结构原因，造成换气不彻底，吸气不足，排气不彻底；传统发动机零部件多，受磨损部件多，结构复杂，制造成本高，油气混合比不能达到最佳状态，燃油消耗量大，热损耗多，尾气排放污染物多，对环境造成严重污染。

为了减少车辆尾气对环境造成的污染，同时降低油耗，本发明提供了一种高效节能环保的发动机，该发动机结构简单，容易实施和推广。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，包括主发动机、副发动机、独立燃烧室、自增压喷水与水蒸气系统、发动机逆反装置；所述副发动机包括外壳、锯齿形旋转活塞和活塞环、挡气片；所述挡气片包括主挡气片、副挡气片、两侧挡气片和顶部挡气片；所述独立燃烧室包括内燃烧室、外部水升温室；所述自增压喷水与水蒸气系统包括水升温室、喷水管、喷水蒸气管、电磁阀、单向阀。

优选的，所述副挡气片呈梯形，两侧挡气片与顶部挡气片呈三角形。

优选的，所述自增压喷水与水蒸气系统可自动向内燃室喷射高压水与水蒸气。

优选的，所述发动机逆反装置由传统的差速器改造而成，差速器外壳安装有制动器、单向棘轮。

工作原理：电动机带动副发动机向独立燃烧室压入混合可燃气体，产生高压气体，向主发动机喷入高压气体，带动主发动机工作。工作后，产生热量使水箱内温度升高，并达到水沸点，经过喷水蒸汽管向独立燃烧室喷入高压水蒸气，当水箱内压力超过3兆帕，向独立燃烧室喷水，水遇高温生成水蒸气，水蒸气与燃烧废气混合，产生高压气体，向主发动机做功，同时独立燃烧室温度下降，此结构可以降低主发动机温度。充分利用燃烧时释放出来的热量，把水蒸气与燃烧废气混合，做功后排出发动机外。对于发动机逆反装置，在踩刹车的瞬间，差速器外壳停止旋转，使发动机向相反的方向旋转并把制动能量储存起来供以后使用。

本发动机的有益效果：燃油和空气的混合气体之比固定在最佳燃烧状态不变，独立燃烧室可燃混合气体的压缩比，可根据车辆行驶要求自动调节，减少燃油消耗量，使燃油燃烧时的热量充分得到利用，排放的尾气60%到80%为水蒸气，只有少量燃烧时产生的废气；该发动机可以达到每旋转360度，有340度在做功，吸气和压缩行程由电动机完成；将传统配气系统，改成电磁配气系统，舍弃了传统的水循环系统，磨损件少，从而减少发动机额外功率的消耗，降低了制造成本；减小了对环境的污染，结构简单、零部件少、易加工、便于实施和推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是改进后旋转活塞和活塞环的结构示意图；

图3是图2中活塞环侧面图；

图4是图2中旋转活塞侧面图；

图5是图1中主挡气片和副挡气片的结构示意图

图6是图5中副挡气片的结构示意图；

图7是本发明与逆反装置的装配示意图；

附图中，1—副发动机；2—主发动机；3—燃油喷射器；4—电磁阀气门；5—火花塞；6—喷水蒸气管；7—喷水管；8—主挡气片；9—副挡气片；10—顶部挡气片； 11—旋转活塞；12—副发动机轴；13—活塞环； 14—活塞环侧面图；15—旋转活塞侧面图；16—两侧挡气片；17—本发动机；18—单向棘轮；19—制动器；20—差速器；21—变速器。

具体实施方式

如图1所示，本发明发动机，首先由电动机带动副发动机1旋转，副发动机1外壳进气口安装有燃油喷射器3，吸入可燃混合气。将可燃混合气体压入独立燃烧室后，电磁阀气门4在电磁阀的作用下关闭，火花塞5点燃可燃混合气，向主发动机2做功，从而带动汽车行驶。

在发动机启动时，电动机带动副发动机轴12推动旋转活塞11旋转，从而产生压缩可燃混合气体，并将可燃混合气体压缩至独立燃烧室内，关闭电磁阀气门4，火花塞5点燃可燃混合气体带动主发动机2旋转，当温度升高后，外部水箱内的水升温至沸腾产生高压水蒸气，利用水蒸气的压力通过喷水蒸气管6将水蒸气压入内燃烧室内参与做功，当外部水箱内的压力升高到3Mpa后，通过喷水管7向内燃烧室内喷水，水遇到内燃烧室内的高温气体挥发变成水蒸气参与做功，同时使内燃烧室内温度降低，避免了因主发动机2过热而产生的一系列问题，而此时向主发动机2做功的是水蒸气与燃烧废气混合而成的高压气体，因此能有效的降低排出废气中的有害物质，减少废气对环境的污染。

在独立燃烧室进气口处安装的电磁阀气门4只有点火前的那一瞬间处于关闭状态，电磁阀气门4在其他时间均处于自由状态，点火后由于内燃烧室内压力大于进气口，电磁阀气门4处于关闭状态，由于做功，压力降低，进气口侧压力超过内燃烧室内压力时，电磁阀气门4自动打开，此时向内燃烧室内提供下一个循环所需的可燃混合气体，以达到连续做功的目的。

如图2、图3和图4所示，由于普通旋转活塞发动机会因密封不良而产生漏气现象，本发明对发动机内部进行了改造，将旋转活塞11与活塞环13改换成锯齿形结构，旋转活塞11与活塞环13之间安装有弹簧，利用弹簧的弹力使活塞环13两侧紧贴发动机侧盖，以达到密封的效果，同时有效地避免了旋转活塞11因受热膨胀造成损坏。

如图5和图6所示，为了避免原挡气片处的漏气现象，对挡气片结构进行了改进，该挡气片由主挡气片8、副挡气片9、两侧挡气片16、顶部挡气片10五部分组成。主挡气片8形状为“Г”型，副挡气片9为梯形，两侧挡气片16与顶部挡气片10为三角形，五个为一体，发动机侧盖开“U”型槽；为了增加挡气片的使用寿命和提高发动机的密封性能，将主挡气片8、两侧挡气片16安装在“U”型槽内。由于副挡气片9为梯形，在高压气体的压力作用下，压副挡气片9进而使两侧挡气片16紧贴发动机侧壁，且高压气体压迫顶部挡气片10使其紧贴副挡气片9，从而进一步提高了密封性能。

如图7所示，该发动机17安装有逆反装置，由差速器20改制而成，制动时，该逆反装置可使该发动机17向相反的方向旋转，并把制动能量储存起来供以后使用；该发动机17正常带动车辆行驶时，单向棘轮18使发动机输出轴与差速器20外壳相连并带动变速器21工作，当制动时，制动器19对差速器20外壳进行制动使其停止旋转，变速器21通过行星齿轮使该发动机17向相反的方向旋转。

具有以上所述特点的发动机不仅耗油量少、尾气排放污染物减少、效率增加、运行平稳，而且燃烧效率高、结构简单、零部件少、易于制造、制造成本低、体积较小、性能稳定、故障率低，便于在车辆上安装，且可以同时使用压缩空气进行做功，车辆在短距离行驶时，可以完全不使用燃油，便于实施和推广。

Claims (4)

1.独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，包括主发动机、副发动机、独立燃烧室、自增压喷水与水蒸气系统、发动机逆反装置；所述副发动机包括外壳、锯齿形旋转活塞和活塞环、挡气片；所述挡气片包括主挡气片、副挡气片、两侧挡气片和顶部挡气片；其特征在于，所述独立燃烧室包括内燃烧室、外部水升温室；所述自增压喷水与水蒸气系统包括水升温室、喷水管、喷水蒸气管、电磁阀、单向阀。

2.根据权利要求1所述的独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，其特征在于，所述副挡气片呈梯形，两侧挡气片与顶部挡气片呈三角形。

3.根据权利要求1所述的独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，其特征在于，所述自增压喷水与水蒸气系统可自动向内燃室喷射高压水与水蒸气。

4.根据权利要求1所述的独立燃烧室自增压喷水与水蒸气式发动机，其特征在于，所述发动机逆反装置由传统的差速器改造而成，差速器外壳安装有制动器、单向棘轮。