CN106703915A - 一种内燃、蒸汽联合发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内燃、蒸汽联合发动机，包括燃烧室(1)，蒸汽发生器(2)，蒸汽发动机(3)，变速箱(4)，空气压缩机(8)，高压油泵(9)，发电机(10)，高压空气罐(13)，高压缓冲油罐(14)等组成，燃烧室(1)出来的高温气体23加热蒸汽发生器(2)中的水使其汽化，同时又使自己降温后和高温水蒸汽24共同推动蒸汽发动机(3)做功，使得蒸汽发动机(3)即可在可控温度内运行又可大幅度提高内燃、蒸汽联合发动机工作温度，而且没有冷却系统，燃油效率可大幅度提升，预计可提升到60-70％之间，且燃料范围宽泛，可以使用汽油、柴油、煤油、酒精等液体燃料或者它们的混合燃料。

Description

一种内燃、蒸汽联合发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是一种内燃、蒸汽联合发动机。

背景技术

热机为了提高效率，尽可能的提高工作温度并降低排放温度，但是目前的内燃机燃烧室和活塞缸在一起，受材料的限制，工作时内燃机需要降温，低温下燃料燃烧不充分，同时很大一部分能量被冷却液带走释放到大气中，效率比较低，汽油内燃机效率在25％-38％，柴油内燃机效率在35％-45％之间。

发明内容：

为了克服现有内燃机的不足，本发明提供了一种内燃、蒸汽联合发动机，该内燃、蒸汽联合发动机首先采用燃烧室和活塞缸分离的形式，使燃烧室在更高的温度下工作，其次是燃烧室出来的高温气体加热蒸汽发生器中的水使其汽化，被汽化的水蒸汽和被降温的高温气体一同对蒸汽发动机做功，使冷却系统的废弃能量也来做功，可使能量高效利用。

本发明采取的技术方案是：该内燃、蒸汽联合发动机，包括燃烧室，蒸汽发生器，蒸汽发动机，变速箱，离合器，空气压缩机，高压油泵，发电机，单向阀，高压空气罐，高压缓冲油罐，电瓶，控制阀门，油门，高压发生器，水箱等组成，其特征是燃烧室和蒸汽发动机连通，它们中间有蒸汽发生器，蒸汽发生器连有水箱，蒸汽发生器出口和蒸汽发动机连通，蒸汽发动机带动变速箱，变速箱带动空气压缩机、高压油泵及发电机，空气压缩机和高压空气罐连通，它们之间有单向阀，高压空气罐和燃烧室连通，它们之间有控制阀门，高压油泵和高压缓冲油罐连通，它们之间有单向阀，高压缓冲油罐和燃烧室连通，它们之间有油门，发电机和电瓶相连，电瓶和高压发生器连接，高压发生器和燃烧室内的点火装置连接，变速箱和空气压缩机、高压油泵、发电机之间可以有离合器，燃烧室和高压空气罐、高压缓冲油罐之间可以有单向阀。

本发明具有的有益效果是：由于采取上述方案，可大幅度提高内燃、蒸汽联合发动机燃烧室工作温度，而且没有冷却系统的能量释放到大气中，热机效率可大幅度提升，预计可提升到60-70％之间，选用燃料范围宽泛，可以使用汽油、柴油、煤油、酒精等液体燃料或者它们的混合燃料。

附图说明：

附图为内燃、蒸汽联合发动机流程图；

图中1为燃烧室，2为蒸汽发生器，3为蒸汽发动机，4为变速箱，5为离合器，6为离合器，7为离合器，8为空气压缩机，9为高压油泵，10为发电机，11为单向阀，12为单向阀，13为高压空气罐，14为高压缓冲油罐，15为电瓶，16为控制阀门，17为油门，18为高压发生器，19为单向阀，20为单向阀，21为水箱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图所示，系统工作之前首先要为高压空气罐13，高压缓冲油罐14充满空气和燃料到额定工作压力，工作时高压空气罐13，高压缓冲油罐14中的空气和燃料通过控制阀门16和油门17进入燃烧室1，点火后燃烧室1产生的高温高压气体23先经过经过蒸汽发生器2加热其中的水并冷却自己，然后和蒸汽发生器2产生的高压水蒸汽24混合共同推动蒸汽发动机3，蒸汽发动机3带动变速箱4，变速箱4输出动力22同时又通过离合器5、6、7带动空气压缩机8、高压油泵9、发电机10，空气压缩机8向高压空气罐13注入高压空气，高压油泵9向高压缓冲油罐14注入高压燃料油，发电机10向电瓶15供电，它们分别向燃烧室1提供空气、高压燃料油和电源，空气压缩机8、高压油泵9和高压空气罐13、高压缓冲油罐14之间有单向阀11、12，使得空气、燃料进入高压空气罐13、高压缓冲油罐14后不能返流，保证高压空气罐13、高压缓冲油罐14内部要始终保持高压，高压空气罐13、高压缓冲油罐14和燃烧室1之间有控制阀门16，油门17，控制进入燃烧室1的空气、燃料量，燃烧室1和高压空气罐13之间有单向阀19，燃烧室1和高压缓冲油罐14之间有单向阀20，可以防止燃烧室1内部可能产生的瞬间高压对高压空气罐13、高压缓冲油罐14产生影响。

依靠燃烧室1和蒸汽发生器2出来的高能量气体23和高压水蒸气24推动蒸汽发动机3运转，反过来蒸汽发动机3又把一部分机械能能用来带动空气压缩机8和高压油泵9把空气、燃料用高压送到燃烧室1内，使系统可以周而复始运转，这和涡轮喷气发动机相类似，空气压缩机8相当于涡轮喷气发动机的压气机，蒸汽发动机3相当于涡轮喷气发动机的涡轮机。从能量守恒来讲，如果燃烧室1没有燃料燃烧，没有能量损耗，没有动力输出，那么在高压空气罐13，高压缓冲油罐14内出来的能量就可以使整个系统往复运转，因此燃烧室1产生的能量只要克服损耗，就可以使系统正常运行。

和内燃机内的压力相比，内燃机间歇喷油，本系统是连续喷油，在相同功率下瞬间喷油量就会很小，因此相对于内燃机来讲，燃烧室内产生的压力是“中低”压，虽然可能产生类似爆炸的瞬间高压，随着蒸汽发动机3的运转燃烧室1内的压力会很快降低，空气、燃料可以继续进入燃烧室1，另外还可以采取增加蒸汽发动机3的活塞数量和加大活塞直径等方式，降低燃烧室1工作压力。

在输出功率22较大时，燃烧室1内部压力大，输出功率小时燃烧室1内部压力小，为保证系统正常运转，高压空气罐13和高压缓冲油罐14内部的压力要保持最大值，输出功率22小时空气压缩机8和高压油泵9间歇工作，输出功率22大时满负荷工作，在输出功率22最小时，燃烧室1可不工作，只有蒸汽发生器2内的蒸汽工作。

在系统刚开始运转蒸汽发生器2没有蒸汽产生时，这时空气和燃料消耗量大，所以空气压缩机8和高压油泵9的排量要大，这时输出动力22要保持较小的水平，而在蒸汽发生器2正常工作后，燃烧室1燃料和空气需求减少，空气压缩机8和高压油泵9的排量减少，可以间歇工作。

蒸汽发生器2的功率要大于蒸汽发动机3，目的是燃烧室1出来的高温气体能够充分降温，确保蒸汽发动机3在其允许温度下工作。

水箱21需加蒸馏水，蒸馏水需像加燃油一样经常加注，北方冬季需防冻。

Claims (6)

1.一种内燃、蒸汽联合发动机，包括燃烧室(1)，蒸汽发生器(2)，蒸汽发动机(3)，变速箱(4)，离合器(5)、(6)、(7)，空气压缩机(8)，高压油泵(9)，发电机(10)，单向阀(11)、(12)，高压空气罐(13)，高压缓冲油罐(14)，电瓶(15)，控制阀门(16)，油门(17)，高压发生器(18)，单向阀(19)、(20)，水箱(21)等组成，其特征是燃烧室(1)和蒸汽发动机连通(3)，它们中间有蒸汽发生器(2)，蒸汽发生器(2)连有水箱(21)，蒸汽发生器(2)出口和蒸汽发动机(3)连通，蒸汽发动机(3)带动变速箱(4)，变速箱(4)带动空气压缩机(8)、高压油泵(9)及发电机(10)，空气压缩机(8)和高压空气罐(13)连通，它们之间有单向阀(11)，高压空气罐(13)和燃烧室(1)连通，它们之间有控制阀门(16)，高压油泵(9)和高压缓冲油罐(14)连通，它们之间有单向阀(12)，高压缓冲油罐(14)和燃烧室(1)连通，它们之间有油门(17)，发电机(10)和电瓶(15)相连，电瓶(15)和高压发生器(18)连接，高压发生器(18)和燃烧室(1)内的点火装置连接。

2.根据权利要求1所述的内燃、蒸汽联合发动机，其特征是，所述变速箱(4)和空气压缩机(8)之间有离合器(5)。

3.根据权利要求1所述的内燃、蒸汽联合发动机，其特征是，所述变速箱(4)和高压油泵(9)之间有离合器(6)。

4.根据权利要求1所述的内燃、蒸汽联合发动机，其特征是，所述变速箱(4)和发电机(10)之间有离合器(7)。

5.根据权利要求1所述的内燃、蒸汽联合发动机，其特征是，所述燃烧室(1)和高压空气罐(13)之间有单向阀(19)。

6.根据权利要求1所述的内燃、蒸汽联合发动机，其特征是，所述燃烧室(1)和高压缓冲油罐(14)之间有单向阀(20)。