專利名稱：燃料蒸汽發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機，具體涉及一種燃料蒸汽發(fā)動機。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)內(nèi)燃機中，使用的燃料有柴油、汽油和代用燃料，其中柴油機的熱效率約為 34-45%，汽油機的熱效率約為26-40%，在代用燃料中，氫發(fā)動機的熱效率現(xiàn)階段最大約 為42%，在無法利用的能量損失中，摩擦損失約占10%，冷卻損失約占25%，排氣損失約占 30%，損失的能量以熱能的形式排放到大氣中，不能將損失的熱能轉(zhuǎn)化成機械能，這是現(xiàn)階 段內(nèi)燃機的熱效率普遍不高的根本原因。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種燃料蒸汽發(fā)動機，其解決了背景技術(shù)中內(nèi)燃機的 熱效率普遍不高的技術(shù)問題。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種燃料蒸汽發(fā)動機，包括一個四沖程的內(nèi)燃機以及曲軸，所述四沖程的內(nèi)燃機 包括一排氣口，其特殊之處在于還包括與所述四沖程的內(nèi)燃機的排氣口連接的四沖程的蒸汽機，所述四沖程的內(nèi) 燃機的排氣口同時兼作為四沖程的蒸汽機的進氣口；所述四沖程的蒸汽機包括蒸汽缸，所述蒸汽缸內(nèi)置噴水嘴，所述噴水嘴通過管道 和外置的高壓水泵與水箱連接。上述燃料蒸汽發(fā)動機，其特殊之處在于還包括所述四沖程的蒸汽機的排氣管上 設(shè)置的余熱加熱器。上述燃料蒸汽發(fā)動機，其特殊之處在于還包括設(shè)置于發(fā)動機缸體之中的水套加 熱器。 上述四沖程的內(nèi)燃機的進氣道或/和排氣道或/和四沖程的蒸汽機的蒸汽缸里設(shè) 有輔助加熱器。上述整個發(fā)動機可能發(fā)生熱交換的地方均覆隔熱材料。上述四沖程的內(nèi)燃機和四沖程的蒸汽機與所述曲軸串聯(lián)或并聯(lián)。上述高壓水泵與水箱的系統(tǒng)中還設(shè)置環(huán)境溫度警告裝置和低壓水泵，該環(huán)境溫度 警告裝置內(nèi)置一個環(huán)境溫度警告值，當(dāng)外界溫度到達該環(huán)境溫度警告值時，在發(fā)動機熄火 時，所述低壓水泵繼續(xù)工作以排空管路中的水。上述四沖程的內(nèi)燃機和四沖程的蒸汽機包括兩套獨立的潤滑系統(tǒng)；所述噴水嘴、 高壓水泵以及水箱的系統(tǒng)中還包括水過濾器。上述內(nèi)燃機的燃氣缸的曲軸轉(zhuǎn)角要滿足單獨的工作平穩(wěn)的要求；所述蒸汽機的蒸 汽缸要滿足自己工作平衡的要求。
3[0017]上述內(nèi)燃機和蒸汽機汽缸數(shù)布置方案可以是4+2、3+3、或2+2等。本實用新型的原理是將內(nèi)燃機排氣系統(tǒng)排出的熱量和冷卻系統(tǒng)散去的了熱量收 集利用，將這部分損失的熱能通過四沖程蒸汽機轉(zhuǎn)換成驅(qū)動發(fā)動機旋轉(zhuǎn)的機械能，使蒸汽 機和內(nèi)燃機一起同時輸出動力。本實用新型如果實施，將對全球產(chǎn)生如下影響傳統(tǒng)內(nèi)燃機的油耗下降30-50%， 全球石油資源可延長周期使用，全球能源緊張局勢緩解。減少內(nèi)燃機的排放，減輕全球變暖 和環(huán)境污染。本實用新型是內(nèi)燃機技術(shù)的一次革命。內(nèi)燃機的熱效率可以提高至60-80%。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型四沖程的內(nèi)燃機與四沖程的蒸汽機的組合樣圖之一；圖3為四沖程的蒸汽機汽缸示意圖。附圖標號說明1-四沖程的內(nèi)燃機，2-曲軸，3-水過濾器，4-排氣口，5-燃氣紅， 6-四沖程的蒸汽機，7-進氣口，8-蒸汽缸，9-噴水嘴，10-管道，11-高壓水泵，12-水箱， 13-排氣管，14-水套加熱器，15-進氣道，16-排氣道，17-輔助加熱器，18-環(huán)境溫度警告裝 置，19-潤滑系統(tǒng)，20-低壓水泵，21-余熱加熱器。具體的實施方式參見圖1，一種燃料蒸汽發(fā)動機，包括一個四沖程的內(nèi)燃機1以及曲軸2，四沖程的 內(nèi)燃機1包括一排氣口 4，還包括與所述四沖程的內(nèi)燃機1的排氣口 4連接的四沖程的蒸汽機6，所述四沖程 的內(nèi)燃機1的排氣口 5同時兼作為四沖程的蒸汽機6的進氣口 7 ；參見圖3，四沖程的蒸汽機6包括蒸汽缸8，所述蒸汽缸8內(nèi)置噴水嘴9，所述噴水 嘴9通過管道10和外置的高壓水泵11與水箱12連接。本燃料蒸汽發(fā)動機還包括所述四沖程的蒸汽機6的排氣管13上設(shè)置的余熱加熱 器21。本燃料蒸汽發(fā)動機還包括設(shè)置于發(fā)動機缸體之中的水套加熱器14。四沖程的內(nèi)燃機1的進氣道15或/和排氣道16或/和四沖程的蒸汽機6的蒸汽 缸8里設(shè)有輔助加熱器17。四沖程的內(nèi)燃機1和四沖程的蒸汽機6與所述曲軸2串聯(lián)或并聯(lián)。高壓水泵11與水箱12的系統(tǒng)中還設(shè)置環(huán)境溫度警告裝置18和低壓水泵20，該環(huán) 境溫度警告裝置18內(nèi)置一個環(huán)境溫度警告值，當(dāng)外界溫度到達該環(huán)境溫度警告值時，發(fā)動 機熄火時，所述低壓水泵20繼續(xù)工作以排空管道10中的水。四沖程的內(nèi)燃機1和四沖程的蒸汽機6包括兩套獨立的潤滑系統(tǒng)19。噴水嘴9、高壓水泵11以及水箱12的系統(tǒng)中還包括水過濾器3。四沖程的內(nèi)燃機1的燃氣缸5連接曲軸2轉(zhuǎn)角要滿足單獨的工作平穩(wěn)的要求；所 述四沖程的蒸汽機6的蒸汽缸8要滿足自己工作平衡的要求。四沖程的內(nèi)燃機1的燃氣缸5和四沖程的蒸汽機6的蒸汽缸8數(shù)布置方案可以是 4+2、3+3、或2+2等，其中3+3的方式參見圖2。具體來說[0038]將一個四沖程的內(nèi)燃機1和一個四沖程的蒸汽機6串聯(lián)或并聯(lián)在一起，工作時， 四沖程的內(nèi)燃機1做功后的高溫排氣作為四沖程的蒸汽機6吸氣沖程的進氣，高溫排氣在 四沖程的蒸汽機6的壓縮沖程被壓縮，氣體溫度進一步升高，在壓縮終了時，通過高壓水泵 11，將在冷卻系統(tǒng)中吸收了熱量的熱水加壓，通過噴水嘴9定時噴入高溫高壓的壓縮廢氣 中，水瞬間蒸發(fā)變成成水蒸氣，體積膨脹，導(dǎo)致蒸汽缸8的壓力急劇升高，在上止點后推動 活塞向下做功，推動曲軸2旋轉(zhuǎn)，使蒸汽機和內(nèi)燃機共同輸出動力。四沖程的蒸汽機6的排氣管13上設(shè)有余熱加熱器21，所述水箱12通過管道10過 來的水進入該余熱加熱器21，通過排氣熱量加熱。通過余熱加熱器21的水再次進入設(shè)置于 發(fā)動機缸體之中的水套加熱器14水進一步加熱，再進入高壓水泵11通過噴水嘴9進入蒸 汽缸8。最大化的利用了冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的熱量損失，在進入高壓水泵11時，水已經(jīng)被 加熱到了 70-80攝氏度以上，吸收了足夠的能量。四沖程的內(nèi)燃機1在冷車或外界寒冷情況下，因為燃料燃燒的排氣溫度還比較 低，后面的四沖程的蒸汽機6就不能做功工作，這時為了縮短暖機時間，可以在四沖程的內(nèi) 燃機1的進氣道15或/和排氣道16或/和四沖程的蒸汽機6的蒸汽缸8里設(shè)有輔助加熱 器17，目的是快速提高四沖程的蒸汽機6壓縮沖程的氣體溫度，縮短暖機時間，在四沖程的 內(nèi)燃機1的排氣溫度適當(dāng)時，停止輔助加熱器17，通過電子控制，讓噴水嘴9開始向蒸汽缸 8噴水，這時四沖程的蒸汽機6和四沖程的內(nèi)燃機1一起同時工作輸出動力。也可以在水路 上設(shè)置加熱器，使水溫短時間內(nèi)升高。燃料蒸汽發(fā)動機為了最大化將損失的熱量吸收轉(zhuǎn)化，要在整個發(fā)動機的外部覆蓋 隔熱材料，防止熱量損失。同時冷的水不斷補充到水套，吸收了熱量溫度升高后，將熱水噴 入蒸汽缸8霧化后做功，到了排氣沖程將水蒸氣和廢氣一起排掉，所以這種發(fā)動機的散熱 器很小，甚至不需要散熱器和冷卻風(fēng)扇。冬季工作時，為了防止水結(jié)冰，可以采用兩種方案解決，一種是在水中加入防凍 劑，一種是在水路系統(tǒng)設(shè)計中，在發(fā)動機熄火時，通過環(huán)境溫度警告，通過低壓水泵20循 環(huán)，排空管路中的水，下次啟動時再從水箱12底部通過低壓水泵20再給管路系統(tǒng)中給水。由于是四沖程的內(nèi)燃機1和四沖程的蒸汽機6組合在一起工作，一個用的是發(fā)動 機油，一個用的是汽缸油，兩種油不能混合，所以要兩套獨立的潤滑系統(tǒng)19。與其他在一個汽缸中既能噴油又能噴水的一些六沖程的專利方案相比較，使燃氣 和水蒸氣分缸工作，內(nèi)燃機和蒸汽機有各自成熟的技術(shù)可以使用，更易于實現(xiàn)，汽油機，柴 油機，代用燃料的發(fā)動機都可以和蒸汽機組合。水箱12就和油箱一樣，水也是一種消耗品，要向給汽車加油一樣水箱里加水，水 路也有水過濾3。在涼車暖機階段，由于只有四沖程的內(nèi)燃機1工作，四沖程的內(nèi)燃機1帶著四沖程 的蒸汽機6旋轉(zhuǎn)，但四沖程的蒸汽機6的噴水嘴9不噴水，四沖程的蒸汽機6不做功，所以 四沖程的內(nèi)燃機1的燃氣缸5連接曲軸2轉(zhuǎn)角要滿足單獨的工作平穩(wěn)的要求；四沖程的蒸 汽機6的蒸汽缸8要滿足自己工作平衡的要求。小范圍的平衡才能滿足曲軸2的整個工作 平衡。四沖程的內(nèi)燃機1的燃氣缸5和四沖程的蒸汽機6的蒸汽缸8數(shù)布置方案，可以做 成例如4+2，3+3，或2+2等的形式。
權(quán)利要求一種燃料蒸汽發(fā)動機，包括一個四沖程的內(nèi)燃機(1)以及曲軸(2)，所述四沖程的內(nèi)燃機(1)包括一排氣口(4)，其特征在于還包括與所述四沖程的內(nèi)燃機(1)的排氣口(4)連接的四沖程的蒸汽機(6)，所述四沖程的內(nèi)燃機(1)的排氣口(5)同時兼作為四沖程的蒸汽機(6)的進氣口(7)；所述四沖程的蒸汽機(6)包括蒸汽缸(8)，所述蒸汽缸(8)內(nèi)置噴水嘴(9)，所述噴水嘴(9)通過管道(10)和外置的高壓水泵(11)與水箱(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于還包括所述四沖程的蒸汽機(6) 的排氣管(13)上設(shè)置的余熱加熱器(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于還包括設(shè)置于發(fā)動機缸體之中 的水套加熱器(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述四沖程的內(nèi)燃機(1)的進 氣道(15)或/和排氣道(16)或/和四沖程的蒸汽機(6)的蒸汽缸(8)里設(shè)有輔助加熱器 (17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述整個發(fā)動機可能發(fā)生熱交 換的地方均覆隔熱材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5任一所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述四沖程的內(nèi)燃機 (1)和四沖程的蒸汽機(6)與所述曲軸(2)串聯(lián)或并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述高壓水泵(11)與水箱(12) 的系統(tǒng)中還設(shè)置環(huán)境溫度警告裝置(18)，該環(huán)境溫度警告裝置(18)內(nèi)置一個環(huán)境溫度警 告值，當(dāng)外界溫度到達該環(huán)境溫度警告值時，所述高壓水泵(11)繼續(xù)工作以排空管道(10) 中的水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述四沖程的內(nèi)燃機(1)和四 沖程的蒸汽機(6)包括兩套獨立的潤滑系統(tǒng)(19)；所述噴水嘴(9)、高壓水泵(11)以及水 箱(12)的系統(tǒng)中還包括水過濾器(3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述四沖程的內(nèi)燃機(1)的燃 氣缸(5)連接曲軸(2)轉(zhuǎn)角要滿足單獨的工作平穩(wěn)的要求；所述四沖程的蒸汽機(6)的蒸 汽缸(8)要滿足自己工作平衡的要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述燃料蒸汽發(fā)動機，其特征在于所述四沖程的內(nèi)燃機(1)的燃 氣缸(5)和四沖程的蒸汽機(6)的蒸汽缸(8)數(shù)布置方案可是4+2、3+3、或2+2的形式。
專利摘要一種燃料蒸汽發(fā)動機，包括一個四沖程的內(nèi)燃機以及曲軸，四沖程的內(nèi)燃機包括一排氣口，還包括與所述四沖程的內(nèi)燃機的排氣口連接的四沖程的蒸汽機，四沖程的內(nèi)燃機的排氣口同時兼作為四沖程的蒸汽機的進氣口；四沖程的蒸汽機包括蒸汽缸，所述蒸汽缸內(nèi)置噴水嘴，所述噴水嘴通過管道和外置的高壓水泵與水箱連接。本實用新型減少內(nèi)燃機的排放，減輕全球變暖和環(huán)境污染。本實用新型是內(nèi)燃機技術(shù)的一次革命，內(nèi)燃機的熱效率可以提高至60-80％。
文檔編號F02G5/04GK201599108SQ200920245608
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者孫天 申請人:孫天