專利名稱：空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其能利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱產(chǎn)生推力的曲軸發(fā)動(dòng) 機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)在的家用轎車用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和卡車用的柴油機(jī)都有散熱裝置，使發(fā)動(dòng) 機(jī)的工作溫度不至于太高，但是，一部分燃料燃燒產(chǎn)生的能量就消失在散熱的過程中；而且 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣也有很高的熱量，這樣又損失不少燃料產(chǎn)生的熱能。雖然現(xiàn)在有些設(shè)計(jì) 好的發(fā)動(dòng)機(jī)能把燃料25%的熱量用來(lái)做功，但從來(lái)不會(huì)超過30%。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)在的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能利用廢熱缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種新式曲軸 發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)能利用廢熱產(chǎn)生動(dòng)力，從而降低油耗。讓汽車用同樣多的燃料跑得更 遠(yuǎn)。本實(shí)用新型提供的解決方案是在曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)外套兩側(cè)開口的套筒，套筒與發(fā)動(dòng) 機(jī)的外殼保持一定的距離，在套筒的一側(cè)安裝一個(gè)風(fēng)機(jī)，這個(gè)風(fēng)機(jī)可以用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可 以由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，風(fēng)機(jī)也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并且把空氣送入套筒內(nèi)，這時(shí)吸進(jìn)來(lái)的 空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼接觸，并吸走熱量，與發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣混合，吸收熱量，經(jīng)過加熱的空氣由 于膨脹，加速向套筒的另一側(cè)排出，從而產(chǎn)生了推力。根據(jù)作用力與反作用力的規(guī)律，推力 的方向與熱氣排出的方向相反。這樣，這種發(fā)動(dòng)機(jī)就產(chǎn)生了兩種力，一種是曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生 的力，一種是熱氣產(chǎn)生的推力。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假如風(fēng)機(jī)往套筒內(nèi)每秒鐘送入Ikg的空氣，速度為10米/秒，當(dāng) 空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼接觸、與發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣充分混合，溫度升高了 100度，速度增加了 10米/ 秒，達(dá)到了 20 米 / 秒。根據(jù)動(dòng)量定理 P = P1-P2 = MV1-MV2 = 1*20-1*10 = 10N · S。新 增的沖量完全由熱氣產(chǎn)生，而沒有消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的功率(風(fēng)機(jī)雖然消耗了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，但是 空氣向套筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，空氣就對(duì)風(fēng)扇產(chǎn)生了反作用力，從而推動(dòng)汽車向前運(yùn)動(dòng)，也就是做了正 功，可以不計(jì)算損失)。由于這種結(jié)構(gòu)類似于渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，其推力可以采用這種公式F = W' c' -Wc+(ρ'-p) A'式中W為氣流質(zhì)量流量，c為速度，ρ為氣體壓力，A為流管截面積。 根據(jù)本實(shí)用新型的特點(diǎn)，W' c'指的是風(fēng)機(jī)通過吸進(jìn)空氣所獲得的動(dòng)量推力。Wc則是空氣 流經(jīng)套筒遇到的阻力，(P' -P)A'則是空氣受熱膨脹產(chǎn)生的力。其實(shí)還有一種方式，讓這種發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生更大的推力氣體減速。大家都知道， 飛機(jī)起飛是由于機(jī)翼上下表面的空氣流速不一樣產(chǎn)生升力，上表面速度高，壓強(qiáng)低，下表 面速度低，壓強(qiáng)大，上下表面的壓強(qiáng)差，于是就產(chǎn)生了生力。這充分說(shuō)明，氣體加速，壓強(qiáng) 減小，反過來(lái)則是，氣體減速，壓強(qiáng)增大。其原理是伯努利方程p1+1/2pv1⌒2+pgh1 = P2+1/2Pv2⌒2+P gh2 根據(jù)此方程，氣體增壓 p2-p1 = 1/2 P v1 2-1/2 P v2⌒2+P gh1-P gh2,由于是氣體，Pghl-P gh2產(chǎn)生的壓強(qiáng)變化很小，可以忽略不計(jì)。為了讓經(jīng)過加熱的氣體減 速，有一個(gè)辦法，那就是讓氣體經(jīng)過喇叭形的管子進(jìn)行減速擴(kuò)壓。比如，流經(jīng)O、1平方米截 面的氣體，其速度是100米每秒，然后經(jīng)過喇叭形的管子從1平方米的截面排出，速度減小 到10米每秒。其壓強(qiáng)增大了 5805帕(在本例中產(chǎn)生5805牛的力)，其產(chǎn)生的推力從原來(lái) 的1290牛增加到5934牛?？上霚p速對(duì)增加推力有多大影響。當(dāng)然這是犧牲速度為代價(jià) 的。只要發(fā)動(dòng)機(jī)有一根曲軸，就是本實(shí)用新型所說(shuō)的曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)。例如家用轎車用的 汽油機(jī)，卡車用的柴油機(jī)。電機(jī)則不是本實(shí)用新型所說(shuō)的曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)殡姍C(jī)內(nèi)沒有曲
軸ο由于風(fēng)機(jī)的種類有很多，比如最常見家用風(fēng)扇、空調(diào)用的離心式增 壓機(jī)、渦旋式增 壓機(jī)……只要能為套筒內(nèi)送入空氣，就是符合本實(shí)用新型的風(fēng)機(jī)。本實(shí)用新型的有益效果是在不增加油耗的同時(shí)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱產(chǎn)生推力，讓汽 車在跑相同的距離時(shí)，用更少的油，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

現(xiàn)在結(jié)合附圖和使用例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是結(jié)構(gòu)圖。其中1是風(fēng)機(jī)，2是套筒，3是發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排氣口，4是曲軸，5是 發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，6是套筒2的排氣口，7是套筒2進(jìn)氣口。圖2是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的原理圖。圖3是有喇叭形排氣口的空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
由于風(fēng)機(jī)有很多種，假如風(fēng)機(jī)1是普通風(fēng)扇，則套筒2進(jìn)氣口 7側(cè)應(yīng)該做成圓的， 并且與風(fēng)扇的葉尖保持很小距離；假如是離心機(jī)或其它風(fēng)機(jī)，則套筒2進(jìn)氣口 7應(yīng)該接風(fēng)機(jī) 的排氣口。一般曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)近似長(zhǎng)方體，套筒2的外形也可以做成長(zhǎng)方體的樣子，也可以是 圓柱體的樣子，也可以根據(jù)需要做成其它形狀，但套筒與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼要有空隙。根據(jù)需要， 套筒2的排氣口 6側(cè)可以做得比進(jìn)氣口大或小，或者做成多個(gè)排氣口，由于套筒2的排氣口 6可以控制推力方向，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定其方向。套筒2最好能容下整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。由于曲 軸發(fā)動(dòng)機(jī)都有一個(gè)很長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排氣口 3，在本實(shí)用新型中，最好做短點(diǎn)，以便套筒 2能容下，并吸收排出的尾氣的熱量。由于已經(jīng)有風(fēng)機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)降溫，最好在新發(fā)動(dòng)機(jī)上拆 下散熱裝置，這樣可以減輕整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。在圖1中，風(fēng)機(jī)是由曲軸驅(qū)動(dòng)的，但在實(shí)際 的情況下，可以在軸上加個(gè)加速齒輪或減速齒輪，當(dāng)然也可以由車輛自帶電源驅(qū)動(dòng)。套筒2 最好用隔熱性能好的材料制作，比如陶瓷。無(wú)論形狀如何變化，它們都有一個(gè)共同特點(diǎn)在曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)外套兩側(cè)開口套筒，套 筒與曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)有空隙，在套筒的一側(cè)安裝風(fēng)機(jī)，另一側(cè)作為排氣口。以圖1為例，當(dāng)曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，風(fēng)機(jī)1吸入新鮮空氣，經(jīng)過套筒2進(jìn)氣口 7進(jìn)入 套筒2與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼5之間的區(qū)域，空氣吸收發(fā)動(dòng)機(jī)外殼5的熱量，然后與發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排 氣口 3的尾氣混合，然后，經(jīng)過加熱的空氣從套筒2的排氣口 6排出。套筒2與發(fā)動(dòng)機(jī)的外 殼有一定的間隙，根據(jù)需要，這個(gè)間隙可做大點(diǎn)，使空氣與發(fā)動(dòng)機(jī)外殼5充分接觸。然后經(jīng) 過升溫加速的氣體從套筒2的排氣口 6排出。其實(shí)這與飛機(jī)上的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)很相似。曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)有吸氣、壓氣、燃燒、排氣的四個(gè)過程，而渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)也有這四個(gè)過程，只不 過渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)有外涵道，而傳統(tǒng)的曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)沒有外涵道，本實(shí)用新型相當(dāng)于在傳統(tǒng) 的曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)外加了風(fēng)扇與外涵道?，F(xiàn)在的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道除了吸收核心機(jī)的廢熱 夕卜，還有產(chǎn)生推力的作用，特別是民用的高涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生的推力大約70%都是外涵道 產(chǎn)生的，其中的50%推力是空氣作用于風(fēng)扇的反作用力，其它20%則是由空氣受熱膨脹產(chǎn) 生的。所以，在曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)上，安裝類似的結(jié)構(gòu)，是有助于提高燃料燃燒熱量的利用率的。圖3是專用產(chǎn)生大推力的空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其工作過程和圖1相同，只是加速 的空氣經(jīng)過套筒2的排氣口 6要減速增壓。這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，特別適合低速、大推力的卡 車。在圖形中喇叭形排氣口特征是進(jìn)氣口的橫截面小于排氣口的橫截面。圖1中套筒2的排氣口 6做成和套筒2進(jìn)氣口 7相同的截面積或比套筒2進(jìn)氣口 7小的截面積，都能起到加速的作用；而圖3中的設(shè)計(jì)卻是產(chǎn)生大推力，它也可能起到加速 的作用，只是，其最終速度沒有前者大而已。
權(quán)利要求空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)的特征是在曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)外套兩側(cè)開口套筒，套筒與曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)有空隙，在套筒的一側(cè)安裝風(fēng)機(jī)，另一側(cè)作為排氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是排氣口的截面積大于進(jìn)氣 口的截面積。
專利摘要空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)是一種利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢熱產(chǎn)生推力的發(fā)動(dòng)機(jī)。它的特點(diǎn)是在曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)外套兩側(cè)開口套筒，套筒與曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)有空隙，在套筒的一側(cè)安裝風(fēng)機(jī)，另一側(cè)作為排氣口。并由曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或其它動(dòng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)吸入空氣。它產(chǎn)生兩種力，一種是曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力，另一種廢熱產(chǎn)生的推力。這種推力主要利用加熱的空氣在套筒內(nèi)膨脹產(chǎn)生的推力。由于后一種力是由廢熱產(chǎn)生的，所以，用這種發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車能比用傳統(tǒng)曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車跑得更遠(yuǎn)，跑得更快，達(dá)到很好的節(jié)能減排的目的。采用喇叭形排氣口的空氣推力曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)，則可以產(chǎn)生很大的推力，滿足卡車這類低速但要求推力大的車型的要求，而且也具有節(jié)省燃料的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02B41/00GK201771594SQ20102023776
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者萬(wàn)維彬 申請(qǐng)人:萬(wàn)維彬