CN105822453A - 外燃式液体发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种外燃式液体发动机，涉及热能与动力技术领域，以解决现有技术中的发动机输出功率不易提高的问题。本发明所述的外燃式液体发动机，包括：气缸活塞做功机构、工质汽化室、工质供给装置和飞轮，气缸活塞做功机构与工质汽化室连通，飞轮安装在气缸活塞做功机构上，工质汽化室外设置有热源，工质供给装置上设置有与工质汽化室和/或气缸活塞做功机构连通的喷头。本发明可以通过提高热源对工质汽化室供给的温度、增加工质的喷入量、排气管的数量、气缸活塞做功机构的数量、气缸活塞做功机构与工质汽化室所构成的连通机构的数量或者同时改变上述两项或者两项以上的方法，来实现较大程度的提高其输出功率。

Description

外燃式液体发动机

技术领域

本发明涉及热能与动力技术领域，尤其是涉及一种外燃式液体发动机。

背景技术

发动机一般指的是热机，是一种将燃料或者其他能源转换为工质的热能并将热能进一步转化为机械能输出的一种装置。现有的发动机包括内燃机、外燃机、电动机等。外燃机，是指其燃料在发动机的外部燃烧，可将这种燃烧产生的热能转化成动能的发动机，例如斯特林发动机；内燃机，是指其燃料在发动机内部燃烧，可将这种燃烧产生的热能转化成动能的热力发动机，常见的有汽油机、柴油机等。

然而，现有技术中的外燃机，虽然具有废气污染低、效率高、噪音低、振动小、运转平稳、可靠性高、寿命长、可以利用低品位能源等优点，但是其输出功率不易提高，技术难度大；现有技术中的内燃机的输出功率受内燃机一次工作燃烧的燃料的量控制，而燃烧的燃料量受气缸进入的氧气量的限制，由于正常状态下空气中氧气的含量约为21％，是一个恒定值，导致内燃机的输出功率的提高受到限制，不易提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外燃式液体发动机，以解决现有技术中的发动机输出功率不易提高的问题。

本发明提供一种外燃式液体发动机，包括：气缸活塞做功机构、工质汽化室、工质供给装置和飞轮，所述气缸活塞做功机构与所述工质汽化室连通，所述飞轮安装在所述气缸活塞做功机构上，所述工质汽化室外设置有热源。所述工质供给装置上设置有与所述工质汽化室和/或所述气缸活塞做功机构连通的喷头。

其中，所述气缸活塞做功机构包括气缸、活塞、连杆和主轴，所述工质汽化室与所述气缸连通，所述活塞通过所述连杆、曲柄销、曲柄臂与所述主轴连接，所述飞轮安装在所述主轴上，所述活塞与所述气缸内壁接触，在所述气缸内上下移动。

具体地，所述工质汽化室与所述气缸之间设置有用于隔热的隔热垫，所述气缸、所述工质汽化室和所述隔热垫中的至少一个安装有一个或者多个排气管，所述排气管上设置有控制阀。

进一步地，所述工质供给装置上设置有与所述隔热垫连通的喷头。

优选地，所述工质供给装置包括工质液化装置和工质增压装置，所述工质液化装置与所述工质增压装置通过连接管连通，所述工质液化装置与所述排气管连通。

优选地，所述工质供给装置包括工质增压装置和存储箱，所述存储箱与所述工质增压装置通过连接管连通。

优选地，所述工质供给装置包括工质液化装置、工质增压装置和存储箱，所述工质液化装置和所述工质增压装置分别通过连接管与所述存储箱连通，所述工质液化装置与所述排气管连通。

其中，至少一个所述喷头设置在所述工质供给装置的所述工质增压装置上。

具体地，所述工质汽化室上安装有一个或者多个所述气缸活塞做功机构。

进一步地，所述气缸活塞做功机构与所述工质汽化室组成一个连通机构，所述飞轮与至少一个所述连通机构相连接。

相对于现有技术，本发明所述的外燃式液体发动机具有以下优势：

本发明提供的外燃式液体发动机在工作中，外部热源对工质汽化室供热，可以将液态的工质瞬间汽化成气体，迅速汽化后的气体向上推动活塞，使活塞推动连杆、连杆带动主轴从下止点移动到上止点，主轴带动飞轮达到做功的目的；到达上止点后，活塞继续从上止点向下止点移动，移动过程中，活塞推动缸内气体通过控制阀经排气管排出至工质液化装置中进行冷却、液化，活塞到达下止点后，控制阀关闭，工质增压装置内的液态工质通过喷头喷入至工质汽化室内，由于外部热源提供热量，液态的工质瞬间汽化成气体，气体再次推动活塞，往复进行上述过程，从而外燃式液体发动机实现将热能向动能的转化。

本发明与现有技术中的外燃机相比，可以通过提高热源对工质汽化室供给的温度、增加喷头的数量来增加工质的喷入量、增加排气管的数量、增加气缸活塞做功机构的数量、增加气缸活塞做功机构与工质汽化室所构成的连通机构的数量或者同时改变上述两项或者两项以上的方法，来实现较大程度的提高其输出功率。

本发明与现有技术中的内燃机相比，在工作过程中，不受氧气等条件的限制，只要提供足够的热量和足够的空间，便可以很大程度的提高一次做功时工质的量，即可以较大程度的提高本发明的输出功率。而且，此外燃式液体发动机是二冲程发动机，与四冲程发动机相比，输出功率更加平稳，可靠性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；

图4为本发明再一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的外燃式液体发动机增加连通机构的结构示意图。

附图标记：

1-气缸活塞做功机构；11-气缸；12-活塞；13-连杆；14-曲柄销；15-曲柄臂；16-主轴；2-工质汽化室；3-工质供给装置；31-工质液化装置；32-工质增压装置；33-存储箱；321-喷头；4-热源；5-飞轮；6-排气管；61-控制阀；7-连接管；8-隔热垫。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；图2为本发明另一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；图3为本发明又一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；图4为本发明再一实施例提供的外燃式液体发动机的结构示意图；图5为本发明实施例提供的外燃式液体发动机增加连通机构的结构示意图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的外燃式液体发动机，包括：气缸活塞做功机构1、工质汽化室2、工质供给装置3和飞轮5，气缸活塞做功机构1与工质汽化室2连通，飞轮5安装在气缸活塞做功机构1上，工质汽化室2外设置有热源4，工质供给装置3上设置有与工质汽化室2和/或气缸活塞做功机构1连通的喷头321。

相对于现有技术，本发明实施例提供的外燃式液体发动机具有以下优势：

本发明实施例提供的外燃式液体发动机在工作中，外部热源4对工质汽化室2提供热量，可以将工质汽化室2内的液态工质瞬间汽化成气体，迅速汽化后的气体推动活塞12，使活塞12推动连杆13、连杆13带动主轴16从下止点移动到上止点，主轴16带动飞轮5，达到做功的目的；到达上止点后，活塞12继续从上止点向下止点移动，移动过程中，活塞12推动缸内的气体通过控制阀61经排气管6排出至工质液化装置31中进行冷却、液化，活塞12到达下止点后，控制阀61关闭，工质增压装置32内的工质通过喷头321喷入至工质汽化室2内，由于外部热源4向工质汽化室2提供热量，工质汽化室2内的液态工质瞬间汽化成气体，气体再次推动活塞12向上止点移动，往复进行上述过程，从而外燃式液体发动机完成热能向动能的转化。

本发明与现有技术中的外燃机相比，可以通过提高热源4对工质汽化室2供给的温度、增加喷头321的数量来增加工质的喷入量、增加排气管6的数量、增加气缸活塞做功机构1的数量、增加气缸活塞做功机构1与工质汽化室2所构成的连通机构的数量或者同时改变上述两项或者两项以上的方法，可以较大程度的提高外燃式液体发动机的输出功率。

本发明与现有技术中的内燃机相比，在工作过程中，本发明的输出功率不受氧气等条件的限制，只要提供足够的热量和足够的空间，便可以很大程度的提高一次做功时工质的量，即可以较大程度的提高本发明的输出功率。而且，此外燃式液体发动机是二冲程发动机，与四冲程发动机相比，输出功率更加平稳，可靠性更强。

具体地，为了实现外燃式液体发动机将热能转化为动能的目的，本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1和图2所示，上述气缸活塞做功机构1可以包括气缸11、活塞12、连杆13和主轴16，工质汽化室2与气缸11连通，活塞12通过连杆13、曲柄销14、曲柄臂15与主轴16连接，飞轮5安装在主轴16上，活塞12与气缸11内壁接触，在气缸11内上下移动。

气缸活塞做功机构1作为发动机的一种重要组成部分，起着至关重要的作用，工质汽化室2将喷入其中的液态工质瞬间汽化，汽化后的气态工质推动气缸活塞做功机构1上的活塞12向上移动，在移动的过程中，活塞12推动连杆13，连杆13带动主轴16从下止点向上止点移动，主轴16带动飞轮5，达到做功的目的，实现了外燃式液体发动机将热能转化为动能的目的。

为了实现气缸11与工质汽化室2间具有较好的隔热作用，本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图2-4所示，工质汽化室2与气缸11之间设置有用于隔热的隔热垫8，气缸11、工质汽化室2和隔热垫8中的至少一个安装有一个或者多个排气管6，排气管6上设置有控制阀61。通过在工质汽化室2与气缸11之间安装隔热垫8，可以使气缸11较好的隔热，并且通过增加排气管6的数量，可以提高工质汽化室2与气缸11组成的连通机构内的工质流通速度，从而加快活塞12从上止点到下止点的移动速度，进而提高喷头321向工质汽化室2喷入工质的频率，从而可以较大程度的提高外燃式液体发动机的输出功率。

为了增加向连通机构内喷入液体工质的量，工质供给装置3上也可以设置有与隔热垫8连通的喷头321，通过在工质供给装置3上设置多个喷头321分别与气缸11、隔热垫8或者工质汽化室2连通，以提高外燃式液体发动机的输出功率。

实际应用时，为了实现外燃式液体发动机可以将热能转化为动能的同时，其工质可以循环使用，从而达到节约能源及使用成本，并且更加绿色环保，以符合社会的发展需求的目的。

本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1和图2所示，工质供给装置3可以包括工质液化装置31和工质增压装置32，工质液化装置31与工质增压装置32通过连接管7连通，工质液化装置31与排气管6连通。

外燃式液体发动机在工作中，活塞12推动连杆13，连杆13带动主轴16从下止点向上止点移动，达到上止点后，活塞12继续从上止点向下止点移动，移动过程中，活塞12推动缸内的气体通过控制阀61经排气管6排出至工质液化装置31中进行冷却、液化，活塞12到达下止点后，控制阀61关闭，工质液化装置31为工质增压装置32提供液化后的液态工质，工质增压装置32为喷头321提供高压液体，工质增压装置32内的工质通过喷头321喷入至工质汽化室2内，由于外部热源4提供热量，液态的工质瞬间汽化成气体，气体推动活塞12，活塞12推动主轴16向上移动，往复进行上述过程，从而使外燃式液体发动机完成热能向动能的转化。并且，在发动机工作的过程中，工质一直在发动机内部使用，不会造成浪费、并且避免对环境造成污染，且节约了能源及使用成本，更加符合社会发展的需求。

此处需要补充说明的是，为了实现外燃式液体发动机的做功目的，完成发动机将热能向动能的转化。

如图1-2和图4所示，工质供给装置3可以包括工质增压装置32和存储箱33，存储箱33与工质增压装置32通过连接管7连通。

通过工质增压装置32和存储箱33组成的工质供给装置3，并且源源不断向存储箱33提供液态工质，以满足外燃式发动机工作时消耗工质的需求。在工作中，存储箱33为工质增压装置32提供液态工质，工质增压装置32为喷头321提供高压液体，连通机构可以获得由喷头321提供的液态工质，利用外部热源4可以使连通机构内的液态工质快速汽化，汽化后的工质推动活塞12向上止点移动，来实现外燃式液体发动机将热能向动能的转化。这种外燃式液体发动机的结构更加简单，同时也可以实现发动机将热能向动能转化的目的。

优选地，为了实现外燃式液体发动机将热能转化为动能的目的的同时，还可以实现工质的循环使用以及节约能源、节省使用成本并且不会对环境造成污染的目的。

本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1-3所示，此实施例是对前面实施例提供的外燃式液体发动机的进一步改进，工质供给装置3可以包括工质液化装置31、工质增压装置32和存储箱33，工质液化装置31和工质增压装置32分别通过连接管7与存储箱33连通，工质液化装置31与排气管6连通。

由工质液化装置31、工质增压装置32和存储箱33组成的工质供给装置3，不仅工质液化装置31可以将连通机构内使用过后排出的气态工质重新冷却为液态工质供给给存储箱33，还可以通过向存储箱33补充液态工质，以满足外燃式液体发动机因长期使用消耗部分工质的使用需求，从而源源不断为工质增压装置32提供液态的工质，工质增压装置32为喷头321提供高压液体，从而连通机构可以获得由喷头321提供的雾化后的液态工质。进而为实现外燃式液体发动机将热能转化为动能做好前期准备，满足发动机长期使用的需求，并且绿色环保，达到工质循环使用，节约能源，节省使用成本的目的。

为了实现较大程度的提高外燃式液体发动机输出功率的目的，本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1和图2所示，至少一个喷头321设置在工质供给装置3的工质增压装置32上。

通过在工质增压装置32上设置多个喷头321，可以提高相同时间内向连通机构内喷入工质的量，喷头321向连通机构提供的工质可以是液态工质也可以是经雾化后的工质，由于外部热源4供给热量，液态工质经汽化成气体，气态工质将活塞12向上推动，向连通机构内喷入液态工质或者经雾化后的工质的量越多，对活塞12推动力就会越大，对活塞12的推动进程就越快，从而提高了外燃式液体发动机的输出功率。

为了实现较大程度的提高外燃式液体发动机的输出功率的目的，本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1和图3所示，工质汽化室2上可以安装有一个或者多个气缸活塞做功机构1。

通过在工质汽化室2上安装多个气缸活塞做功机构1，可以增大工质工作的空间，即可以提高一次做功时工质的量，从而实现较大程度的提高外燃式液体发动机的输出功率。

优选的，为了实现较大程度的提高外燃式液体发动机输出功率的目的。本发明实施例提供的外燃式液体发动机中，如图1和图2和图5所示，所述气缸活塞做功机构1与所述工质汽化室2组成一个连通机构，飞轮5可以与至少一个连通机构相连接。

通过增加气缸活塞做功机构1与工质汽化室2组成的连通机构的数量，相当于数个发动机一起做功，从而可以实现较大程度提高外燃式液体发动机输出功率的目的。

此处需要补充说明的是，连通机构经排气管排出的气态工质可以作为另一与飞轮5相连接的连通机构的热源4，从而达到节约能源的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种外燃式液体发动机，其特征在于，包括：气缸活塞做功机构、工质汽化室、工质供给装置和飞轮，所述气缸活塞做功机构与所述工质汽化室连通，所述飞轮安装在所述气缸活塞做功机构上，所述工质汽化室外设置有热源，所述工质供给装置上设置有与所述工质汽化室和/或所述气缸活塞做功机构连通的喷头。

2.根据权利要求1所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述气缸活塞做功机构包括气缸、活塞、连杆和主轴，所述工质汽化室与所述气缸连通，所述活塞通过所述连杆、曲柄销、曲柄臂与所述主轴连接，所述飞轮安装在所述主轴上，所述活塞与所述气缸内壁接触，在所述气缸内上下移动。

3.根据权利要求2所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质汽化室与所述气缸之间设置有用于隔热的隔热垫，所述气缸、所述工质汽化室和所述隔热垫中的至少一个安装有一个或者多个排气管，所述排气管上设置有控制阀。

4.根据权利要求3所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质供给装置上设置有与所述隔热垫连通的喷头。

5.根据权利要求4所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质供给装置包括工质液化装置和工质增压装置，所述工质液化装置与所述工质增压装置通过连接管连通，所述工质液化装置与所述排气管连通。

6.根据权利要求4所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质供给装置包括工质增压装置和存储箱，所述存储箱与所述工质增压装置通过连接管连通。

7.根据权利要求4所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质供给装置包括工质液化装置、工质增压装置和存储箱，所述工质液化装置和所述工质增压装置分别通过连接管与所述存储箱连通，所述工质液化装置与所述排气管连通。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的外燃式液体发动机，其特征在于，至少一个所述喷头设置在所述工质供给装置的所述工质增压装置上。

9.根据权利要求1所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述工质汽化室上安装有一个或者多个所述气缸活塞做功机构。

10.根据权利要求2、3、4中任意一项所述的外燃式液体发动机，其特征在于：所述气缸活塞做功机构与所述工质汽化室组成一个连通机构，所述飞轮与至少一个所述连通机构相连接。