CN217233641U - 以水蒸气辅助做功的内燃式发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，包括气缸，所述气缸内活动设置有活塞，还包括与所述活塞匹配的燃烧室，所述活塞经连杆连接有曲轴，还包括与所述燃烧室连接的燃料喷射器、进气管、排气管，所述进气管与所述燃烧室之间设置有进气阀，所述排气管与所述燃烧室之间设置有排气阀，还包括水蒸气发生装置，所述水蒸气发生装置的水蒸气出口连接至所述进气阀前端的进气管内。本实用新型能充分利用燃油热值，提高使用经济性。

Description

以水蒸气辅助做功的内燃式发动机

技术领域

本实用新型涉及发动机，具体涉及一种以燃油为动力源的发动机。

背景技术

主要以汽油、柴油为燃料的内燃式发动机，其热功率在30±10%，工作过程中，其余能效完全浪费，这一方面造成了运输成本的上升，另一方面，造成较大的环境污染。随着工业化和城镇化进程加速，排量在1.0～3.0范围内的汽车得到广泛的普及，对单台车辆燃油利用率的微小改进都将产生巨大的放大效果，因而成为汽车行业技术创新的重点目标之一。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，能充分利用燃油热值，提高使用经济性。

为解决上述技术问题，本实用新型的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，包括气缸，所述气缸内活动设置有活塞，还包括与所述活塞匹配的燃烧室，所述活塞经连杆连接有曲轴，还包括与所述燃烧室连接的燃料喷射器、进气管、排气管，所述进气管与所述燃烧室之间设置有进气阀，所述排气管与所述燃烧室之间设置有排气阀，还包括水蒸气发生装置，所述水蒸气发生装置的水蒸气出口连接至所述进气阀前端的进气管内。

所述的燃烧室上还连接有火花塞。在使用柴油作为燃料时，本发动机使用压缩点火；在使用汽油作为燃料时，本发动机使用火花塞点火。

所述水蒸气发生装置包括水箱，还包括换热器，所述换热器内设置有盘管，所述换热器与所述排气管连接，所述盘管的进口与所述水箱管道连接、出口经电磁阀与所述水蒸气出口连接。所述排气管排出的气体作为换热器的热源。

本实用新型的优点体现在：通过向燃烧室定时、定量输送水蒸气，从而提高了发动机的做功效率；所述水蒸气以纯净水为介质、以高温的发动机尾气作为热源产生，进一步降低了功耗，提高了燃油利用率。本实用新型的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机具备动力增大、排放降低的优点。

附图说明

图1 是本实用新型的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机的结构示意图。

具体实施方式

如图1可见，本实用新型的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，包括气缸1，所述气缸1内活动设置有活塞2，还包括与所述活塞2匹配的燃烧室3，所述活塞2经连杆11连接有曲轴10，还包括与所述燃烧室3连接的燃料喷射器4、进气管6、排气管7，所述进气管6与所述燃烧室3之间设置有进气阀60，所述排气管7与所述燃烧室3之间设置有排气阀70，还包括水蒸气发生装置，所述水蒸气发生装置的水蒸气出口连接至所述进气阀60前端的进气管6内。

所述的燃烧室3上还连接有火花塞5。

所述水蒸气发生装置包括水箱8，还包括换热器80，所述换热器80内设置有盘管83，所述换热器80与所述排气管7连接，所述盘管83的进口与所述水箱8管道连接、出口经电磁阀82与所述水蒸气出口连接。所述排气管7排出的气体作为换热器80的热源。

还包括控制系统，用于控制水蒸气发生装置的喷气时间点、喷气量，还用于控制停止喷气。

工作过程：

A、温升阶段

所述以水蒸气辅助做功的内燃式发动机配备有温度传感器，用于测量气缸1的温度；发动机启动后，电磁阀82初始状态为关闭，发动机工作过程中，温度传感器按指定时间间隔测温并向控制系统反馈。本阶段，排气管7向换热器80供热，并通过盘管83产生水蒸气。为了安全，所述盘管83后端的管道上还设置有定压阀，当水蒸气压力过大时自动排气泄压。

B、工作阶段

当气缸1温度达到设定阈值时，控制系统给出信号，此时电磁阀82打开，水蒸气输出通道畅通。发动机在工作过程中，水蒸气与空气混合，同时进入燃烧室3，并参与做功。

工作过程中，燃油持续燃烧产生高温高压气体做功；适量的水蒸气产生压力，使本发动机兼具水蒸气做功功能。

工作原理：发动机活塞向下时，利用活塞的吸力吸入适量蒸气和汽油机混合气，当活塞到达最下方时，活塞通过连杆、曲轴、飞轮的惯力，向上运动把空气、蒸气压缩到气缸上方最佳点火点时，汽油机利用火花塞点火，发动机内燃油被点燃，同时把吸入气缸的蒸气加温到非常高的温度，从而得到更大的推力。当活塞向下推到最低位时，活塞又利用连杆、曲轴、飞轮的惯力向上运动，把刚刚形成的蒸气和燃油燃烧的废气通过排气阀排出。

本实用新型中，要适量的蒸气进入气缸才能达到最好效果。如果进入的蒸气过多可能导致排气不畅、发动机无力或熄火等故障，从而适得其反。通过控制系统与电磁阀82配合，可以较为精确的控制水蒸气吸气量。

C、关机熄火

使用本实用新型的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，其熄火时，为了防止水蒸气在燃烧室内的过量残留，应先行关闭电磁阀82，再将发动机熄火。为了实现上述功能，在熄火电路上设置有延时电路，当得到熄火信号时，控制系统首先关闭电磁阀82，此时停止吸入水蒸气，达到设定时长后，发动机彻底熄火。

在车况、路况、油品等条件相同的前提下，本实用新型在排量为1.5L至2.0L的汽油发动机轿车上进行试用，其效果如下表所示：

表1：燃油消耗比较

以上实施例演示了使用汽油作为燃料的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机的工作模式。本实用新型同样适用于以柴油为燃料的发动机使用，此时不需要设置火花塞，而是通过压缩进行点火。

本实用新型的具体实施方式包括但不局限于上述实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但仍然落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，包括气缸（1），所述气缸（1）内活动设置有活塞（2），还包括与所述活塞（2）匹配的燃烧室（3），所述活塞（2）经连杆（11）连接有曲轴（10），还包括与所述燃烧室（3）连接的燃料喷射器（4）、进气管（6）、排气管（7），所述进气管（6）与所述燃烧室（3）之间设置有进气阀（60），所述排气管（7）与所述燃烧室（3）之间设置有排气阀（70），其特征在于：还包括水蒸气发生装置，所述水蒸气发生装置的水蒸气出口连接至所述进气阀（60）前端的进气管（6）内；所述水蒸气发生装置包括水箱（8），还包括换热器（80），所述换热器（80）内设置有盘管（83），所述换热器（80）与所述排气管（7）连接，所述盘管（83）的进口与所述水箱（8）管道连接、出口经电磁阀（82）与所述水蒸气出口连接。

2.如权利要求1所述的以水蒸气辅助做功的内燃式发动机，其特征在于：所述的燃烧室（3）上还连接有火花塞（5）。

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