CN110173369A - 一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机技术领域，具体为一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，包括内燃机活塞缸、金属供热器、热管、储电单元和冷却单元，所述内燃机活塞缸的外部套接有金属供热器，所述金属供热器为上下两端均开口的圆筒状结构，金属供热器用于在内燃机启动前为内燃机活塞缸预热，通过过盈配合使得金属供热器与内燃机活塞缸紧密相连，通过设置热电单元、一号发电机和二号发电机，实现了对金属集热器的外侧壁和内侧壁上的热量转换为电能储存，同时将金属冷却器上的热量通过二号发电机发电，充分的将内燃机热能转化为电能，提高燃油的利用率，降低了对周围环境的污染。

Description

一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体为一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置。
背景技术
中国是一个能源生产大国，能源储量非常丰富，但同时也是一个能源消耗大国，且现阶段我国能源利用率较低，化石能源终有一日枯竭，逐步摆脱对传统化石能源的依赖和提高能源利用率、积极寻找节能新办法以及开发高效清洁的新能源，是中国乃至世界科学家研究工作的重点。
目前的内燃机大多采用水冷或风冷的形式。它的不足之处：从气缸体吸收的这部分热量白白的散发到空气中，散发的这部分热量没有被回收利用，降低了燃油利用率，且会污染周边的环境。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，包括内燃机活塞缸、金属供热器、热管、储电单元和冷却单元，所述内燃机活塞缸的外部套接有金属供热器，所述金属供热器为上下两端均开口的圆筒状结构，金属供热器用于在内燃机启动前为内燃机活塞缸预热，通过过盈配合使得金属供热器与内燃机活塞缸紧密相连，金属供热器的侧壁上开设有一周轴向的通孔，所述通孔内均插接有热管，所述热管与通孔间过盈配合紧密相连，热管的上端分别插接在两个金属集热器所开设的轴向通孔内，并与通孔过盈连接，所述金属集热器为杆状结构，金属集热器通过支架固定连接在内燃机活塞缸上，所述金属集热器的内壁四周上安装有热电单元，所述热电单元的内侧安装有金属冷却器，热电单元通过螺钉固定连接在金属集热器和金属冷却器之间，热电单元用于利用温差发电，热电单元通过导线与储电单元电性连接；热管将内燃机活塞缸上的热量传递到金属集热器上，此时热电单元通过金属集热器上的热量进行发电，发出的电力通过导线传输到储电单元内储存，从而将热能转化为电能，提高燃油的利用率。
优选的，所述冷却单元包括水箱、转轴、轴套、棘轮、棘爪、连杆、散热件、一号磁铁、二号磁铁、气囊和一号发电机；所述水箱为中空的圆桶状结构，水箱通过支架固定连接在内燃机活塞缸上，水箱的侧壁上贯穿设置有金属集热器，水箱内充有冷却水，所述转轴转动连接在水箱上，转轴的端部贯穿水箱的侧壁到达水箱的外部，并与一号发电机的输出轴固定连接，转轴上套接有棘轮，所述转轴上转动连接有轴套，所述轴套的内壁上铰接有与棘轮配合使用的棘爪，所述棘爪通过弹簧连接在轴套上，所述轴套的外壁上固定连接有连杆，所述连杆贯穿气囊的一侧，所述气囊的另一侧上贯穿设置有散热件，所述散热件靠近连杆的一侧设置有散热片，散热件与连杆间通过固定板固定连接，散热件远离连杆的一侧与金属集热器活动连接，散热件内嵌有一号磁铁，所述二号磁铁固定安装在水箱的底壁上，一号发电机通过导线与储电单元电性连接；一号磁铁和二号磁铁相互吸引，使得散热件与金属集热器活动接触，此时散热件吸收金属集热器上的热量，并对气囊内的空气进行加热，使得气囊内的空气受热膨胀，使得气囊的体积增大，浮力增大，当浮力大于一号磁铁和二号磁铁之间的吸引力时，以左侧的水箱为例，气囊膨胀后，通过轴套、棘爪和棘轮间的配合，使得转轴在气囊的作用下会逆时针转动，转轴带动一号发电机的输出轴转动，实现利用金属集热器的外侧壁进行发电，此时位于下侧的散热件转动到与金属集热器活动接触，同时上侧的气囊在水箱里冷却水的作用下冷却收缩。
优选的，所述金属集热器位于水箱内的一端面上设置有散热片，且所述散热件靠近金属集热器的一侧设置有与其对应的散热片，金属集热器上的散热片与散热件上的散热片互补式的间隙配合；可以提高金属集热器与散热件之间的热交换效率，加速气囊的膨胀速度，提高转轴的旋转速度，可以进一步提高一号发电机的发电速度。
优选的，所述金属冷却器上贯穿设置有水冷管，所述水冷管呈螺旋状内嵌在金属冷却器上，水冷管了充有易挥发的工质，水冷管的一端连接有工质泵，水冷管的另一端连接有冷凝器；工质泵用于将抽动工质在水冷管内流动，从而高效的降低金属冷却器的温度，使得热电单元可以更好的利用温差发电。
优选的，所述水冷管与冷凝器之间设置有螺杆膨胀机，水冷管与螺杆膨胀机连通，螺杆膨胀机的输出轴固定连接有二号发电机的输出轴，二号发电机通过导线与储电单元电性连接，水冷管内的工质在吸收到金属冷却器上的温度后会被蒸发，蒸发后的蒸汽被冲入螺杆膨胀机中，使得螺杆膨胀机旋转，螺杆膨胀机带动二号发电机转动并发电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，通过设置热电单元、一号发电机和二号发电机，实现了对金属集热器的外侧壁和内侧壁上的热量转换为电能储存，同时将金属冷却器上的热量通过二号发电机发电，充分的将内燃机热能转化为电能，提高燃油的利用率，降低了对周围环境的污染。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为水箱的截面图；
图3为棘轮和棘爪的位置关系图；
图4为金属集热器和散热件的俯视图。
图中：内燃机活塞缸1、金属供热器2、热管3、储电单元4、冷却单元5、水箱501、转轴502、轴套503、棘轮504、棘爪505、连杆506、散热件507、一号磁铁508、二号磁铁509、气囊510、一号发电机511、金属集热器6、热电单元7、金属冷却器8、水冷管81、工质泵82、冷凝器83、螺杆膨胀机84、二号发电机85。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，包括内燃机活塞缸1、金属供热器2、热管3、储电单元4和冷却单元5，所述内燃机活塞缸1的外部套接有金属供热器2，所述金属供热器2为上下两端均开口的圆筒状结构，金属供热器2用于在内燃机启动前为内燃机活塞缸1预热，通过过盈配合使得金属供热器2与内燃机活塞缸1紧密相连，金属供热器2的侧壁上开设有一周轴向的通孔，所述通孔内均插接有热管3，所述热管3与通孔间过盈配合紧密相连，热管3的上端分别插接在两个金属集热器6所开设的轴向通孔内，并与通孔过盈连接，所述金属集热器6为杆状结构，金属集热器6通过支架固定连接在内燃机活塞缸1上，所述金属集热器6的内壁四周上安装有热电单元7，所述热电单元7的内侧安装有金属冷却器8，热电单元7通过螺钉固定连接在金属集热器6和金属冷却器8之间，热电单元7用于利用温差发电，热电单元7通过导线与储电单元4电性连接；热管3将内燃机活塞缸1上的热量传递到金属集热器6上，此时热电单元7通过金属集热器6上的热量进行发电，发出的电力通过导线传输到储电单元4内储存，从而将热能转化为电能，提高燃油的利用率。
作为本发明的一种实施方式，所述冷却单元5包括水箱501、转轴502、轴套503、棘轮504、棘爪505、连杆506、散热件507、一号磁铁508、二号磁铁509、气囊510和一号发电机511；所述水箱501为中空的圆桶状结构，水箱501通过支架固定连接在内燃机活塞缸1上，水箱501的侧壁上贯穿设置有金属集热器6，水箱501内充有冷却水，所述转轴502转动连接在水箱501上，转轴502的端部贯穿水箱501的侧壁到达水箱501的外部，并与一号发电机511的输出轴固定连接，转轴502上套接有棘轮504，所述转轴502上转动连接有轴套503，所述轴套503的内壁上铰接有与棘轮504配合使用的棘爪505，所述棘爪505通过弹簧连接在轴套503上，所述轴套503的外壁上固定连接有连杆506，所述连杆506贯穿气囊510的一侧，所述气囊510的另一侧上贯穿设置有散热件507，所述散热件507靠近连杆506的一侧设置有散热片，散热件507与连杆506间通过固定板固定连接，散热件507远离连杆506的一侧与金属集热器6活动连接，散热件507内嵌有一号磁铁508，所述二号磁铁509固定安装在水箱501的底壁上，一号发电机511通过导线与储电单元4电性连接；一号磁铁508和二号磁铁509相互吸引，使得散热件507与金属集热器6活动接触，此时散热件507吸收金属集热器6上的热量，并对气囊510内的空气进行加热，使得气囊510内的空气受热膨胀，使得气囊510的体积增大，浮力增大，当浮力大于一号磁铁508和二号磁铁509之间的吸引力时，以左侧的水箱501为例，气囊510膨胀后，通过轴套503、棘爪505和棘轮504间的配合，使得转轴502在气囊510的作用下会逆时针转动，转轴502带动一号发电机511的输出轴转动，实现利用金属集热器6的外侧壁进行发电，此时位于下侧的散热件507转动到与金属集热器6活动接触，同时上侧的气囊510在水箱501里冷却水的作用下冷却收缩。
作为本发明的一种实施方式，所述金属集热器6位于水箱501内的一端面上设置有散热片，且所述散热件507靠近金属集热器6的一侧设置有与其对应的散热片，金属集热器6上的散热片与散热件507上的散热片互补式的间隙配合；可以提高金属集热器6与散热件507之间的热交换效率，加速气囊510的膨胀速度，提高转轴502的旋转速度，可以进一步提高一号发电机511的发电速度。
作为本发明的一种实施方式，所述金属冷却器8上贯穿设置有水冷管81，所述水冷管81呈螺旋状内嵌在金属冷却器8上，水冷管81了充有易挥发的工质，水冷管81的一端连接有工质泵82，水冷管81的另一端连接有冷凝器83；工质泵82用于将抽动工质在水冷管81内流动，从而高效的降低金属冷却器8的温度，使得热电单元7可以更好的利用温差发电。
作为本发明的一种实施方式，所述水冷管81与冷凝器83之间设置有螺杆膨胀机84，水冷管81与螺杆膨胀机84连通，螺杆膨胀机84的输出轴固定连接有二号发电机85的输出轴，二号发电机85通过导线与储电单元4电性连接，水冷管81内的工质在吸收到金属冷却器8上的温度后会被蒸发，蒸发后的蒸汽被冲入螺杆膨胀机84中，使得螺杆膨胀机84旋转，螺杆膨胀机84带动二号发电机85转动并发电。
工作原理：热管3将内燃机活塞缸1上的热量传递到金属集热器6上，此时热电单元7通过金属集热器6上的热量进行发电，发出的电力通过导线传输到储电单元4内储存，从而将热能转化为电能，提高燃油的利用率，一号磁铁508和二号磁铁509相互吸引，使得散热件507与金属集热器6活动接触，此时散热件507吸收金属集热器6上的热量，并对气囊510内的空气进行加热，使得气囊510内的空气受热膨胀，使得气囊510的体积增大，浮力增大，当浮力大于一号磁铁508和二号磁铁509之间的吸引力时，以左侧的水箱501为例，气囊510膨胀后，通过轴套503、棘爪505和棘轮504间的配合，使得转轴502在气囊510的作用下会逆时针转动，转轴502带动一号发电机511的输出轴转动，实现利用金属集热器6的外侧壁进行发电，此时位于下侧的散热件507转动到与金属集热器6活动接触，同时上侧的气囊510在水箱501里冷却水的作用下冷却收缩，工质泵82用于将抽动工质在水冷管81内流动，水冷管81内的工质在吸收到金属冷却器8上的温度后会被蒸发，蒸发后的蒸汽被冲入螺杆膨胀机84中，使得螺杆膨胀机84旋转，螺杆膨胀机84带动二号发电机85转动并发电。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (5)

1.一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，包括内燃机活塞缸(1)、金属供热器(2)、热管(3)、储电单元(4)和冷却单元(5)，其特征在于：所述内燃机活塞缸(1)的外部套接有金属供热器(2)，所述金属供热器(2)为上下两端均开口的圆筒状结构，通过过盈配合使得金属供热器(2)与内燃机活塞缸(1)紧密相连，金属供热器(2)的侧壁上开设有一周轴向的通孔，所述通孔内均插接有热管(3)，所述热管(3)与通孔间过盈配合紧密相连，热管(3)的上端分别插接在两个金属集热器(6)所开设的轴向通孔内，并与通孔过盈连接，所述金属集热器(6)为杆状结构，金属集热器(6)通过支架固定连接在内燃机活塞缸(1)上，所述金属集热器(6)的内壁四周上安装有热电单元(7)，所述热电单元(7)的内侧安装有金属冷却器(8)，热电单元(7)通过螺钉固定连接在金属集热器(6)和金属冷却器(8)之间，热电单元(7)用于利用温差发电，热电单元(7)通过导线与储电单元(4)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，其特征在于：所述冷却单元(5)包括水箱(501)、转轴(502)、轴套(503)、棘轮(504)、棘爪(505)、连杆(506)、散热件(507)、一号磁铁(508)、二号磁铁(509)、气囊(510)和一号发电机(511)；所述水箱(501)为中空的圆桶状结构，水箱(501)通过支架固定连接在内燃机活塞缸(1)上，水箱(501)的侧壁上贯穿设置有金属集热器(6)，所述转轴(502)转动连接在水箱(501)上，转轴(502)的端部贯穿水箱(501)的侧壁到达水箱(501)的外部，并与一号发电机(511)的输出轴固定连接，转轴(502)上套接有棘轮(504)，所述转轴(502)上转动连接有轴套(503)，所述轴套(503)的内壁上铰接有与棘轮(504)配合使用的棘爪(505)，所述棘爪(505)通过弹簧连接在轴套(503)上，所述轴套(503)的外壁上固定连接有连杆(506)，所述连杆(506)贯穿气囊(510)的一侧，所述气囊(510)的另一侧上贯穿设置有散热件(507)，所述散热件(507)靠近连杆(506)的一侧设置有散热片，散热件(507)与连杆(506)间通过固定板固定连接，散热件(507)远离连杆(506)的一侧与金属集热器(6)活动连接，散热件(507)内嵌有一号磁铁(508)，所述二号磁铁(509)固定安装在水箱(501)的底壁上，一号发电机(511)通过导线与储电单元(4)电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，其特征在于：所述金属集热器(6)位于水箱(501)内的一端面上设置有散热片，且所述散热件(507)靠近金属集热器(6)的一侧设置有与其对应的散热片，金属集热器(6)上的散热片与散热件(507)上的散热片互补式的间隙配合。
4.根据权利要求1所述的一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，其特征在于：所述金属冷却器(8)上贯穿设置有水冷管(81)，所述水冷管(81)呈螺旋状内嵌在金属冷却器(8)上，水冷管(81)了充有易挥发的工质，水冷管(81)的一端连接有工质泵(82)，水冷管(81)的另一端连接有冷凝器(83)。
5.根据权利要求4所述的一种可提高燃油利用率的内燃机冷却装置，其特征在于：所述水冷管(81)与冷凝器(83)之间设置有螺杆膨胀机(84)，水冷管(81)与螺杆膨胀机(84)连通，螺杆膨胀机(84)的输出轴固定连接有二号发电机(85)的输出轴，二号发电机(85)通过导线与储电单元(4)电性连接。
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