CN106089436A - 蒸汽增压涡轮式内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽增压涡轮式内燃机，包括压缩混合气管道、燃烧室、混合通道、涡轮机和动力输出系统，燃烧室设置有燃烧室进气口、打火器、喷水口和燃烧室出气口，压缩混合气管道与燃烧室进气口相连，喷水口设置在燃烧室顶部，混合通道设置有混合通道进气口和混合通道出气口，混合通道进气口与燃烧室出气口相连，混合通道进气口与混合通道出气口之间为螺旋形通道，涡轮机包括涡轮机进气口、输出端和排气口，混合通道出气口与涡轮机进气口相连，输出端与动力输出系统相连。本发明能够提高涡轮式内燃机的工作效率，且整体体积小，能够有效降低能耗。本发明适合在小型涡轮式内燃机领域广泛应用。

Description

蒸汽增压涡轮式内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体地说是一种蒸汽增压涡轮式内燃机。
背景技术
目前的内燃机主要有活塞式内燃机和涡轮式内燃机，由于活塞式内燃机是利用力矩的反向扭力来完成三个辅助动作，故功率损失较大，且由于活塞式内燃机的活塞连杆、曲轴三个传动构件连接成“之”字形结构，在内燃机做功爆发高压力时，力臂没有真正伸直过，都是斜歪推动，增加了摩擦和压磨，大大降低了功率的有效利用，故虽然活塞式内燃机机体积小，方便灵活，但效率较低，在30%左右；而目前的涡轮式内燃机虽然热效率高，但其结构特别复杂，体积较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种蒸汽增压涡轮式内燃机，能够解决现有技术中所存在的上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种蒸汽增压涡轮式内燃机，包括压缩混合气管道、燃烧室、混合通道、涡轮机和动力输出系统，所述燃烧室设置有燃烧室进气口、打火器、喷水口和燃烧室出气口，所述压缩混合气管道与所述燃烧室进气口相连，所述喷水口设置在所述燃烧室顶部，所述混合通道设置有混合通道进气口和混合通道出气口，所述混合通道进气口与所述燃烧室出气口相连，所述混合通道进气口与所述混合通道出气口之间为螺旋形通道，所述涡轮机包括涡轮机进气口、输出端和排气口，所述混合通道出气口与所述涡轮机进气口相连，所述输出端与所述动力输出系统相连。
作为限定，还包括空气压缩机和可燃物混合管道，所述空气压缩机输出的压缩空气与所述可燃物混合管道输出的可燃物混合后进入所述压缩混合气管道。
作为更进一步的限定，所述可燃物混合管道内为汽油、柴油、天然气或酒精。
作为另一种限定，所述喷水口均匀设置在所述燃烧室顶部且喷出水为雾化水。
作为另一种限定，所述混合通道进气口设置在所述混合管道的下部，所述混合通道出气口设置在所述混合管道的上部。
作为另一种限定，所述打火器设置在所述燃烧室靠近所述压缩混合气管道一侧的侧壁上，所述燃烧室进气口设置在所述燃烧室顶部且位于靠近所述打火器的一侧。
作为另一种限定，所述排气口设置在所述涡轮机上侧。
作为更进一步的限定，所述动力输出系统为齿轮系统。
本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
本发明通过压缩混合气管道将混合后的压缩混合气喷入燃烧室，然后由打火器点燃，压缩混合气在燃烧室内燃烧，释放大量热能，然后由燃烧室内的喷水口喷出雾化水，雾化水迅速蒸发并升温，吸收大量热能，体积迅速膨胀，并产生高温水蒸气，高温水蒸气和燃料燃烧后的高温气体进入混合通道，由于混合通道为螺旋形，可充分混合，后高温高压气体进入涡轮机并推动涡轮机转动，将气体内能转化为机械能，带动动力输出系统运转，完成做功后的废气由排气口排出。本发明通过采用上述结构，可使内燃机整体结构紧凑、体积小，通过将混合通道设置为螺旋形，可进一步充分混合气体，提高内燃机工作效率，降低能源消耗，节能环保。
综上，本发明结构简单，能够满足体积小、效率高、污染低、耗油少的内燃机的需求，并能达到很好的工作性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明实施例所述的蒸汽增压涡轮式内燃机结构示意图；
图2为本发明所述的蒸汽增压涡轮式内燃机的另一结构的示意图。
图中：1、压缩混合气管道；2、燃烧室；21、燃烧室进气口；22、燃烧室出气口；3、混合通道；31、混合通道进气口；32、混合通道出气口；4、涡轮机；41、涡轮机进气口；42、输出端；43、排气口；5、动力输出系统；6、空气压缩机；7、可燃物混合管道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。
在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，根据本发明实施例的蒸汽增压涡轮式内燃机，包括压缩混合气管道1、燃烧室2、混合通道3、涡轮机4和动力输出系统5。
燃烧室2设置有燃烧室进气口21、打火器、喷水口和燃烧室出气口22，压缩混合气管道1与所述燃烧室进气口21相连，喷水口设置在所述燃烧室2顶部，混合通道3设置有混合通道进气口31和混合通道出气口32，混合通道进气口31与燃烧室出气口22相连，混合通道进气口31与混合通道出气口32之间为螺旋形通道，涡轮机4包括涡轮机进气口41、输出端42和排气口43，混合通道出气口32与涡轮机进气口41相连，输出端42与动力输出系统5相连。
在本发明中，通过压缩混合气管道1将混合后的压缩混合气喷入燃烧室2，然后由打火器点燃，压缩混合气在燃烧室2内燃烧，释放大量热能，然后由燃烧室2内的喷水口喷出雾化水，雾化水迅速蒸发并升温，吸收大量热能，体积迅速膨胀，并产生高温水蒸气，高温水蒸气和燃料燃烧后的高温气体进入混合通道3，由于混合通道3为螺旋形，可充分混合后高温高压气体进入涡轮机4并推动涡轮机4转动，将气体内能转化为机械能，带动动力输出系统5运转，完成做功后的废气由排气口43排出，如此设计，可使内燃机整体结构紧凑、体积小，通过将混合通道3设置为螺旋形，可进一步充分混合气体，提高内燃机工作效率，降低能源消耗，节能环保。
作为本实施例的另外一种结构，如图2所示，它还可以包括空气压缩机6和可燃物混合管道7。空气压缩机6输出的压缩空气与可燃物混合管道7输出的可燃物混合后进入压缩混合气管道1。
在本发明中，由空气压缩机6压缩空气，再将可燃物混合至压缩空气，混合后形成的混合物通过压缩混合气管道1进入燃烧室2，可提高压缩空气与可燃物的混合效率，且混合均匀，燃烧效率高。
可燃物混合管道7内为汽油、柴油、天然气或酒精。
本发明的实施例中，汽油、柴油、天然气或酒精具有较好的燃烧效果，可使燃烧室2内高温水蒸气体积迅速膨胀，提高涡轮机4转动效率。
喷水口均匀设置在所述燃烧室2顶部且喷出水为雾化水。这样，通过在燃烧室2顶部均匀设置喷水口，且喷出雾化水，可使雾化水蒸发速度快，雾化水吸收大量热能，体积膨胀迅速。
混合通道进气口31设置在混合管道3的下部，混合通道出气口32设置在混合管道3的上部。这样，在混合通道3下部通入高温水蒸气和燃料燃烧后的高温气体，混合气体通过螺旋形通道从混合通道3上部排出，可加长螺旋形混合通道长度，使混合气体混合的更加均匀后排出至涡轮机4，进一步提高涡轮机4工作效率。
打火器设置在所述燃烧室2靠近述压缩混合气管道1一侧的侧壁上，燃烧室进气口21设置在燃烧室2顶部且位于靠近打火器的一侧。如此设置，可使燃烧室进气口21通入的混合气体直接通过打火器点燃，方便点燃。
排气口43设置在所述涡轮机4上侧。
动力输出系统5为齿轮系统。
因此，本发明通过压缩混合气管道1将混合后的压缩混合气喷入燃烧室2，然后由打火器点燃，压缩混合气在燃烧室2内燃烧，释放大量热能，然后由燃烧室2内的喷水口喷出雾化水，雾化水迅速蒸发并升温，吸收大量热能，体积迅速膨胀，并产生高温水蒸气，高温水蒸气和燃料燃烧后的高温气体进入混合通道3，由于混合通道3为螺旋形，可充分混合后高温高压气体进入涡轮机4并推动涡轮机4转动，将气体内能转化为机械能，带动动力输出系统5运转，完成做功后的废气由排气口43排出，可使内燃机整体结构紧凑、体积小，通过将混合通道3设置为螺旋形，可进一步充分混合气体，提高内燃机工作效率，降低能源消耗，节能环保。
本发明的蒸汽增压涡轮式内燃机体积小、效率高，同时污染低、耗润滑油少，经久耐用。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：它包括压缩混合气管道、燃烧室、混合通道、涡轮机和动力输出系统，所述燃烧室设置有燃烧室进气口、打火器、喷水口和燃烧室出气口，压缩混合气管道与燃烧室进气口相连，喷水口设置在燃烧室顶部，混合通道设置有混合通道进气口和混合通道出气口，混合通道进气口与燃烧室出气口相连，混合通道进气口与混合通道出气口之间为螺旋形通道，涡轮机包括涡轮机进气口、输出端和排气口，混合通道出气口与涡轮机进气口相连，输出端与动力输出系统相连。
2.根据权利要求1所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：它还包括空气压缩机和可燃物混合管道，空气压缩机输出的压缩空气与可燃物混合管道输出的可燃物混合后进入压缩混合气管道。
3.根据权利要求2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：所述可燃物混合管道内为汽油、柴油、天然气或酒精。
4.根据权利要求1或2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：喷水口均匀设置在燃烧室顶部且喷出水为雾化水。
5.根据权利要求1或2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：混合通道进气口设置在混合管道的下部，混合通道出气口设置在混合管道的上部。
6.根据权利要求1或2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：打火器设置在燃烧室靠近压缩混合气管道一侧的侧壁上，燃烧室进气口设置在燃烧室顶部且位于靠近打火器的一侧。
7.根据权利要求1或2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：排气口设置在所述涡轮机上侧。
8.根据权利要求1或2所述的蒸汽增压涡轮式内燃机，其特征在于：动力输出系统为齿轮系统。
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