CN2459217Y - 汽车用内燃和蒸汽一体式发动机 - Google Patents

Abstract

汽车用内燃和蒸汽一体式发动机,机体上同时安装有内燃汽缸和蒸汽汽缸,蒸汽汽缸外连接一换热器,换热器一端穿装喷水嘴,一端安装喷气阀门,喷气阀门与汽缸内相通,汽缸内有活塞,活塞下部通过连杆和曲轴相联,内燃汽缸的废气引入到换热器中。本实用新型采用内燃机汽缸作功后的废气的热能将喷入换热器中的水汽化,蒸汽进入蒸汽汽缸膨胀作功。内燃汽缸与蒸汽汽缸互相协调,减少了内燃机油的消耗,减少了排入空气中的废气,属环保型发动机。

Description

汽车用内燃和蒸汽一体式发动机

本实用新型属于汽车发动机。

现在的汽车多采用内燃发动机，是以燃烧汽油、柴油等燃料产生热能驱动车辆前进。内燃机作功后排除的废气带有大量的热能，被白白浪费掉。有关资料显示，内燃机的热效率，汽油机在30％左右，柴油机在40％左右。为此人们除积极的改进发动机的性能，以提高热效率外，更把作功后排除的废气这一大块热能的利用作为技术公关的关键。

本实用新型的目的是提供一种汽车用内燃和蒸汽一体式发动机，利用内燃机排除的废气，采用蒸汽发动机代替部分内燃机，节省燃料，减少废气排放，结构紧凑。

本实用新型的汽车用内燃和蒸汽一体式发动机，机体上安装有内燃汽缸，其特征在于机体上同时安装有蒸汽汽缸，蒸汽汽缸与蒸汽发生装置连接，内燃汽缸废气排汽口与蒸汽发生装置连接，蒸汽汽缸内有活塞，活塞下部通过连杆和曲轴相联。

蒸汽发生装置是为蒸汽汽缸提供作功用的蒸汽，可以是多种结构方式，内燃汽缸的废气为蒸汽发生装置提供热源。

所述蒸汽发生装置本实用新型优选提供的是一种换热器。换热器安装在蒸汽汽缸的外部，换热器一端穿装喷水嘴，贴近汽缸一端安装喷气阀门，喷气阀门与汽缸内相通。

本实用新型采用内燃机汽缸作功后的废气的热能将喷入换热器中的水汽化，蒸汽进入蒸汽汽缸膨胀作功，蒸汽汽缸作功取代了内燃机作功，减少了内燃机油的消耗，不但节能，而且减少了排入空气中的废气，属环保型发动机。内燃汽缸的结构没有改变，一个内燃汽缸可以配合1～2个蒸汽汽缸，并可根据车辆载重的多少确定汽缸的多少及缸径的大小。发动机的其它部分未作改动，其在车内的安装方式及与其它部件的连接方式基本不变。

上所述换热器的结构形式可以是：包括内外两室，换热器一端的穿装喷水嘴与内室相通，内燃汽缸的废气通过导管连接到换热器的外室。最好是换热器的外室由隔板分成多个相互连通的热气室，热气室上带有内燃机废气进口和热气出口，内室由挡板分成增温室和沸腾室，挡板上带有单向串气阀门。内室内壁上可以带有翅片，以更好地传热。热气室内最好带有电热元件，在发动初期，由于内燃机提供的废气能量不足，由电热元件接车内蓄电池供热，当发动机正常工作后，停止电热元件加热。

所述蒸汽汽缸，包括缸体和缸盖，缸盖安装在缸体上部，在缸盖下部加工有倾斜平台，平台下表面上平行安装板状电热沸腾器，换热器上的喷气阀门对应电热沸腾器的倾斜面。该蒸汽汽缸将由换热器来的蒸汽进一步加热和增压，以更利于膨胀作功。

所述电热沸腾器包括底座、电热丝及导热片，电热丝安装在底座上加工的盛放凹槽内，在底座凹槽的外表面安装导热片。还可以是通用的电热丝结构或电热膜或其它公知的方式，其主要作用是提供热源，对蒸汽进一步加热。电热沸腾器由蓄电池供电。

下面结合实施例附图说明：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为蒸汽汽缸及与换热器连接结构示意图；

图3为换热器结构示意图；

图4为蒸汽汽缸排汽门开启状态示意图；

图5为蒸汽汽缸排汽门关闭状态示意图；

图6为电热沸腾器结构示意图。

图中：1蒸汽汽缸 2活塞 3内燃汽缸 4活塞 5蒸汽汽缸缸盖 6换热器 7喷水嘴 8内燃汽缸缸盖 9内燃汽缸废气排汽口 10排气通道 11排汽门 12固定螺钉 13电热沸腾器 14喷气阀门 15热气室 16增温室 17电热元件导线 18挡板19隔板 20沸腾室 21热气出口 22单向串气阀门 23内燃机废气进口 24电热元件 25限压阀 26蒸汽汽缸废热蒸汽进口 27翅片 28连杆 29曲轴 30弹簧 31弹簧座 32摇臂 33推杆 34挺杆 35凸轮轴 36凸轮 37导热片 38底座 39电热丝

如图1，发动机由一个内燃汽缸3配合两个蒸汽汽缸1，其它部件如润滑系、冷却系、曲轴连杆机构等与内燃机相同，其安装方式同柴油机常规的安装方式，对应蒸汽汽缸，由高压水泵代替原柴油机油泵位置，高压水泵与水箱相连，供给喷水嘴水源。蒸汽汽缸的缸盖外各安装换热器，通过导管等形式将内燃机作功后排放的废气引入到换热器中(内燃汽缸废气排汽口9与换热器上的内燃机废气进口23连接起来)。

内燃汽缸3的结构方式没有改变。蒸汽汽缸1的结构方式如图2，缸盖5安装在缸体的上部，缸盖5下部加工有倾斜平台，平台上平行安装有板状电热沸腾器13，缸体内的活塞2通过连杆28与曲轴29相连。在汽缸外安装的换热器6，贴近缸盖5的一侧为喷气阀门14，喷气阀门14对应电热沸腾器13。

图3为换热器结构，分为内外两室，外室由隔板19分成多个相互连通的热气室15。内室由挡板18分成增温室16和沸腾室20，内室外壁上加有限压阀25、内壁上带有翅片27，内室外壁上加有电热元件24(如电阻丝)，电热元件24通过电热元件导线17与车内蓄电池连接。喷水嘴7与沸腾室20相通。在热气室15上靠近增温室一端带有内燃机废气进口23，热气室15靠近喷水嘴一端上带有热气出口21，热气室上还可带有蒸汽汽缸废热蒸汽进口26。

电热沸腾器包括底座38、电热丝39、导热片37，电热丝39安装在底座上加工的凹槽内，在底座凹槽的外表面固定安装导热片37。

蒸汽汽缸的外部带有保温层。

工作原理如下：内燃汽缸3作功后排出的热的废气通过导管引入换热器6的内燃机废气进口23进入热气室15，将由喷水嘴7喷进到沸腾室20内的水雾迅速汽化，汽化后的蒸汽产生较大压力，推开单向串气阀门22，进入增温室16，进行再加温，形成过热蒸汽，这时蒸汽压力升到需要的值时(压力大小可通过进水量控制)，通过喷气阀门14冲进蒸汽汽缸的作功室内，与缸盖5下部的电热沸腾器13的高温面再度热对流，进一步增压，配合活塞2上行压缩来的蒸汽共同对活塞2作功。蒸汽作功后，部分热能转化为机械能，汽缸内蒸汽温度和压力都降低，对活塞2上行不会产生较大阻力，需适当放出部分换进从换热器来的过热蒸汽外，应适当保留部分蒸汽进行再压缩(由排汽门11控制)。如上所述，从换热器来的热蒸汽与电热沸腾器的高温面再度热对流的过热蒸汽形成的巨大压力，压迫活塞下行，活塞推动与之相连的连杆28、曲轴29通过正时齿轮带动凸轮轴35作旋转运动，在活塞达到下止点时，通过凸轮轴35的转动再带动凸轮36，凸轮36顶动挺杆34、推杆33及摇臂32压动弹簧座31及弹簧30，开启排汽门11排出余气减压，在曲轴29上飞轮惯性的带动下活塞2上行，在弹簧30的作用下迅速关闭排汽门11，使汽缸内保留一定量的蒸汽再进行压缩，以配合活塞下行作功。这样往而复始，循环作功，作功后的废蒸汽同样带有热能，通过导管将其引入到换热器上的蒸汽汽缸废热蒸汽进口26，进行再利用。在换热器内，降温后的蒸汽由热气出口21引出可进行冷凝成水，循环使用。

蒸汽汽缸的电热沸腾器由蓄电池供电，换热器在发动初期由蓄电池通过电热元件供热，发动机正常后由内燃机废气供热。

本实用新型的工作状态与普通内燃机基本相同，只是蒸汽汽缸是二冲程作功，作功次数比内燃汽缸多一倍，其工作顺序与内燃汽缸互相协调，浑为一体。该发动机的操作方式可以通过机械方式设定的与通用内燃机一样。

本实用新型主要是对发动机的汽缸作的改进，其它部分基本不作改动，所以换装本实用新型后，整车部件不需作较大的改动，为了安装需要，换热器即可为长方型，也可为并排缩短型。

本实用新型的优点：

结构紧凑，功率大，易于制造，充分利用内燃机的废热，与无污染的蒸汽汽缸配合，互相协调，节省了燃料，减少了废气的排放，具有低消耗、低污染的特点，并易于实现。

Claims (8)

1、一种汽车用内燃和蒸汽一体式发动机，机体上安装有内燃汽缸(3)，其特征在于机体上同时安装有蒸汽汽缸(1)，蒸汽汽缸与蒸汽发生装置连接，内燃汽缸废气排汽口(9)与蒸汽发生装置连接，蒸汽汽缸内有活塞(2)，活塞下部通过连杆(28)和曲轴(29)相联。

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所述蒸汽发生装置为换热器(6)，该换热器安装在蒸汽汽缸外部，换热器一端穿装喷水嘴(7)，贴近汽缸一端安装喷气阀门(14)，喷气阀门与汽缸内相通。

3、根据权利要求2所述的发动机，其特征在于换热器包括内外两室，换热器一端穿装的喷水嘴与内室相通，内燃汽缸的废气排汽口通过导管连接到换热器的外室。

4、根据权利要求2或3所述的发动机，其特征在于换热器的外室由隔板(19)分成多个相互连通的热气室(15)，热气室上带有内燃机废气进口(23)和热气出口(21)，内室由挡板(18)分成增温室(16)和沸腾室(20)，挡板上带有单向串气阀门(22)。

5、根据权利要求4所述的发动机，其特征在于内室内壁上带有翅片(27)。

6、根据权利要求4所述的发动机，其特征在于内室外壁上加有电热元件(24)。

7、根据权利要求1所述的发动机，其特征在于所述蒸汽汽缸，缸盖(5)安装在缸体上部，在缸盖下部加工有倾斜平台，平台下表面上平行安装电热沸腾器(13)，换热器上的喷气阀门(14)对应电热沸腾器的倾斜面。

8、根据权利要求7所述的发动机，其特征在于电热沸腾器包括底座(38)、电热丝(39)及导热片(37)，电热丝安装在底座上加工的凹槽内，在底座凹槽的外表面安装导热片。

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