專利名稱：一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的廣泛使用的內(nèi)燃機(jī)通常是柴油機(jī)和汽油機(jī)兩種(以下我將其統(tǒng)稱為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī))。由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)是直接簡(jiǎn)單地利用燃料在燃燒缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功。因此高溫也就成為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)利弊依存的矛盾囚籠一一一方面追求卓越的機(jī)械效能而竭力提高燃燒缸內(nèi)的溫度，另一方面為了維持機(jī)器持續(xù)正常工作而設(shè)法控制其溫度限止在機(jī)器的承受極限之下。在矛盾的雙面作用下，局限了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)熱效的長(zhǎng)足的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用注入臨沸水(即接近100°C的水)到燃燒缸內(nèi)，使其與缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫燃?xì)膺M(jìn)行熱交換，從而有效控制缸內(nèi)過高的溫度；同時(shí)，臨沸水受高溫燃?xì)獾募ぐl(fā)即刻汽化，產(chǎn)生大量的高壓適溫的水蒸汽，從而進(jìn)一步促進(jìn)活塞做功?；泻Ω邷貫橛欣m溫，既不要象傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)那樣人為放棄大量熱量的水冷或風(fēng)冷來散熱，又可利用臨沸水受高溫激發(fā)劇烈汽化而大幅度提高缸內(nèi)的工作氣壓，達(dá)到高效、節(jié)能的目的；另外，本發(fā)明還應(yīng)用了電熱棒在缸內(nèi)進(jìn)行輔助性地提供熱量，達(dá)到一機(jī)多用的有效目的。由于本發(fā)明利用水注入缸內(nèi)，所以水汽化產(chǎn)生的水蒸汽即對(duì)燃燒產(chǎn)生的一些氮氧化合物(NOx)等有害氣體進(jìn)行過濾和沉降，起到清潔環(huán)保的另一目的，并且還可以利用排出的熱廢氣中殘存的基礎(chǔ)熱量來加熱預(yù)備注入缸的水，實(shí)現(xiàn)熱能我多級(jí)應(yīng)用。本發(fā)明除了上述高效節(jié)能、清潔環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)夕卜，特別要說明的是本發(fā)明還突破傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)對(duì)一些高能清潔燃料如乙炔、氫氣等氣體燃料的有效應(yīng)用，以及對(duì)一些啟燃點(diǎn)較高的可再生燃料如生物脂類(地溝油之類)的缺失應(yīng)用或低效應(yīng)用，從而為今后社會(huì)對(duì)新型能源的開發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


圖1是第(I)實(shí)施例之吸氣沖程的縱剖面2是第⑴實(shí)施例之壓縮沖程的縱剖面3是第⑴實(shí)施例之做功沖程的縱剖面4是第⑴實(shí)施例之排氣沖程的縱剖面5是圖6A-A位的橫截面6是第⑵實(shí)施例之吸氣沖程的縱剖面7是圖6B-B位的橫截面8是圖9A-A位的橫截面9是第⑵實(shí)施例之壓縮沖程的縱剖面10是圖9B-B位的橫截面圖
圖11是圖12A-A位的橫截面12是第(2)實(shí)施例之做功沖程的縱剖面13是圖12B-B位的橫截面14是圖15A-A位的橫截面15是第⑵實(shí)施例之排氣沖程的縱剖面16是圖15B-B位的橫截面圖
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)的說明。這里所舉實(shí)施例各組合部件涉及到名稱、尺寸比例、相對(duì)位置等僅僅是為了方便繪圖表達(dá)和文字?jǐn)⑹?，而不?yīng)該把它看成是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。(除了有特別注明)圖1、圖2、圖3、圖4是表示本發(fā)明的第(I)實(shí)施例的一個(gè)工作循環(huán)示圖:如附圖所示，一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，由燃燒缸(I)、活塞(2)、進(jìn)空氣門(3)、噴油嘴(5)、電熱棒(7)、注水嘴(10)、蒸汽渦輪(11)、排氣門(12)和隔熱套(14)構(gòu)成。第(I)實(shí)施例在開始吸氣沖程時(shí)，如圖1所示，進(jìn)空氣門(3)開啟，排氣門(12)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)處下行狀態(tài)。在活塞(2)下行的過程中，燃燒缸⑴通過進(jìn)空氣門(3)吸入相應(yīng)的空氣，一直到活塞(2)下行到下止位，吸氣沖程結(jié)束進(jìn)入壓縮沖程。如圖2所示，進(jìn)空氣門(3)即刻關(guān)閉，排氣門(12)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為上行狀態(tài)。在活塞(2)上行的過程中，燃燒缸⑴內(nèi)的空氣受到電熱棒(7)的加熱和活塞(2)的壓縮而使其溫度抬升，一直到活塞(2)上行到上止位，壓縮沖程結(jié)束進(jìn)入做功沖程。如圖3所示，噴油嘴(5)噴入霧化的燃油，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，排氣門(12)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為下行狀態(tài)。霧化的燃油與灼熱的空氣充分混觸后立即啟燃，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞(2)做功。在略滯后于噴油嘴(5)噴油的時(shí)亥IJ，注水嘴(10)啟動(dòng)注入適量的臨沸的水，臨沸水在高溫燃?xì)獾臒峒ぐl(fā)下，即刻汔化產(chǎn)生大量的水蒸汽。同時(shí)燃燒缸(I)內(nèi)因燃料燃燒產(chǎn)生的有害超高溫燃?xì)庠谂c水和水蒸汽的熱交換中釋放出了大量的熱使其溫度由原來的有害高溫或超高溫變?yōu)闊o害的適度高溫高壓的混合氣。這里需要說明的是所述臨沸水是在機(jī)器熱工作狀態(tài)下，目的是減少水由常溫抬升到沸點(diǎn)過程中吸收的基礎(chǔ)熱，從而起到節(jié)能的目的。而對(duì)于新啟動(dòng)的冷機(jī)狀態(tài)下注入常溫的水依然有效，因此不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在整個(gè)循環(huán)中燃燒缸(I)外覆裹的隔熱套(14)能夠充分阻隔熱量的散失，起到節(jié)能的效果。在活塞(2)下行到下止位，做功沖程結(jié)束進(jìn)入排氣沖程。如圖4所示，排氣門(12)開啟，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為上行狀態(tài)。隨著排氣門(12)即刻開啟，活塞(2)上行，燃燒缸(I)內(nèi)的燃?xì)馔ㄟ^排氣門(12)排出，并沖擊蒸汽渦輪(11)，實(shí)現(xiàn)熱能的二次利用，達(dá)到提高熱效的效果。直到活塞(2)上行到上止位，整個(gè)循環(huán)完成。這里經(jīng)過二次做功(推動(dòng)活塞做功和推動(dòng)蒸汽渦輪做功)的熱蒸汽在通過廢氣管道排放到儲(chǔ)水罐中，與液態(tài)水進(jìn)行熱交換，使液態(tài)水的溫度抬升；同時(shí)，大量的水蒸汽在熱交換的過程凝溜為水，滯留在儲(chǔ)水罐中，實(shí)現(xiàn)水和熱的多次循環(huán)利用。另外，廢氣通過水的過程中絕大部分殘存的燃燒不全的懸混狀燃油和因燃燒產(chǎn)生氮氧化合物(NOx)在水中被過濾和沉降，既減少有害氣的排放，又能讓那些沉降在水中的懸混狀燃油通過水的注入帶回到燃燒缸內(nèi)參與燃燒反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的多重效果。這里需要特別說明的是，在整個(gè)循環(huán)的工作中，電熱棒(7) —直處在通電工作狀態(tài)并不是本發(fā)明工作的必須要求，而是作為本發(fā)明輔助性參與提供熱量的一種方式。這種電熱能供熱的方法不僅能輔助內(nèi)燃機(jī)工作，而且它還能夠獨(dú)立以電熱能提供熱量的模式來運(yùn)行空載或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器。(這里的空載或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的說法只因?yàn)殡姛崮芄岬姆绞较鄬?duì)多重能量相輔提供熱量的功率降低而已，并不夠?qū)Ρ景l(fā)明范圍的限止)。下面詳細(xì)說明本發(fā)明以單一電熱能提供熱量的模式來運(yùn)行的工作過程:當(dāng)本發(fā)明選擇到單一電熱能運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)器則以二沖程的工作方式進(jìn)行工作。可以參照?qǐng)D3和圖4來加以說明。第一沖程開始時(shí)，如圖3所示，電熱棒(7)處于通電工作狀態(tài)，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，排氣門(12)關(guān)閉，噴油嘴(5)關(guān)閉，活塞(2)行徑處于下行狀態(tài)。在活塞(2)運(yùn)行至上止位變更為下行狀態(tài)的瞬間，注水嘴(10)注入臨沸水，這種臨沸水受到電熱棒(7)產(chǎn)生的熱量的激發(fā)迅速汽化膨脹，推動(dòng)活塞(2)做功，當(dāng)活塞(2)下行至下止位，第一沖程結(jié)束進(jìn)入第二沖程。如圖4所示，電熱棒(7)處于通電工作狀態(tài)，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，排氣門(12)開啟，活塞(2)行徑變更為上行狀態(tài)。隨著排氣門(12)開啟，活塞(2)上行，將高壓的蒸汽通過排氣門(12)排出沖擊蒸汽渦輪(11)做功，直到活塞(2)上行到上止位，排氣門(12)關(guān)閉，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)。實(shí)施例1選擇應(yīng)用單一電熱能供熱時(shí)的工作過程，其工作只是要求，進(jìn)空氣門(3)以及噴油嘴(5)處于加鎖關(guān)閉狀態(tài)，電熱棒(7)保持一直通電工作。實(shí)施例2選擇電熱能單一供熱的工作過程基本相同(可以參照?qǐng)D11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16)，也是要求進(jìn)空氣門(3)、進(jìn)燃?xì)忾T(6)以及噴油嘴(5)均處于加鎖關(guān)閉狀態(tài)，內(nèi)缸隔離門(4)保持一直開通，電熱棒(7)保持一直通電工作，其它工作過程與上述二沖程的工作過程完全一致。圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15、圖16是表示本發(fā)明第(2)實(shí)施例的一個(gè)工作循環(huán)示圖:如附圖所示，一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，由燃燒缸(I)、活塞
(2)、進(jìn)空氣門(3)、內(nèi)缸隔離門(4)、噴油嘴(5)、進(jìn)燃?xì)忾T(6)、電熱棒(7)、滑旋柄⑶、滑旋控制桿(9)、注水嘴(10)、蒸汽渦輪(11)、排氣門(12)、連桿(13)和隔熱套(14)構(gòu)成。第(2)實(shí)施例在開始吸氣沖程時(shí)，如圖5、圖6、圖7所示，進(jìn)空氣門(3)開啟，排氣門(12)關(guān)閉，進(jìn)燃?xì)忾T(6)開啟，電熱棒(7)通電工作，活塞⑵處下行狀態(tài)，內(nèi)缸隔離門
(4)關(guān)閉(如圖5所示，滑旋控制桿(9)控制滑旋柄⑶處于I點(diǎn)半-7點(diǎn)半位，圖7所示內(nèi)缸隔離門(4)關(guān)閉)。在活塞(2)下行的過程中，燃燒缸(I)通過進(jìn)空氣門(3)吸入相應(yīng)的空氣，進(jìn)燃?xì)忾T(6)吸入相應(yīng)燃?xì)夥謩e由內(nèi)缸隔離門⑷隔離在燃燒缸(I)。一直到活塞
(2)下行到下止位，吸氣沖程結(jié)束進(jìn)入壓縮沖程。如圖8、圖9、圖10所示，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，進(jìn)燃?xì)忾T(6)關(guān)閉，排氣門(12)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為上行狀態(tài)，內(nèi)缸隔離門⑷關(guān)閉(如圖8所示，滑旋控制桿(9)控制滑旋柄⑶處于I點(diǎn)半-7點(diǎn)半位，圖10所示內(nèi)缸隔離門(4)關(guān)閉)。在活塞⑵上行的過程中，燃燒缸⑴內(nèi)的空氣和燃?xì)庠诟綦x中分別受到電熱棒(7)的加熱和活塞(2)的壓縮而使其溫度抬升，一直到活塞(2)上行到上止位，壓縮沖程結(jié)束進(jìn)入做功沖程。如圖11、圖12、圖13所示，噴油嘴(5)噴入燃油，進(jìn)空氣門(3)關(guān)閉，排氣門(12)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為下行狀態(tài)，內(nèi)缸隔離門(4)開啟(如圖11所示，滑旋控制桿(9)控制滑旋柄(8)處于10點(diǎn)半-4點(diǎn)半位，圖13所示內(nèi)缸隔離門(4)開啟)。隨著內(nèi)缸隔離門⑷的開啟和噴油嘴
(5)噴入燃油，噴入的燃油和壓熱的燃?xì)馀c灼熱的空氣充分混觸后立即啟燃，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞⑵做功。在略滯后于噴油嘴(5)噴油和內(nèi)缸隔離門⑷開啟的時(shí)刻，注水嘴(10)啟動(dòng)注入適量的臨沸的水，臨沸水在高溫燃?xì)獾臒峒ぐl(fā)下，即刻汔化產(chǎn)生大量的水蒸汽。同時(shí)燃燒缸(I)內(nèi)因燃料燃燒產(chǎn)生的有害高溫或超高溫燃?xì)庠谂c水和水蒸汽的熱交換中釋放出了大量的熱使其溫度由原來的有害高溫或超高溫變?yōu)闊o害的適度高溫高壓的混合氣。這里需要說明的是所述臨沸水實(shí)際也沒有溫度上的局限。在活塞(2)下行到下止位，做功沖程結(jié)束進(jìn)入排氣沖程。如圖14、圖15、圖16所示，排氣門(12)開啟，進(jìn)空氣門
(3)關(guān)閉，進(jìn)燃?xì)忾T(6)關(guān)閉，電熱棒(7)通電工作，活塞(2)行徑變更為上行狀態(tài)，內(nèi)缸隔離門⑷開啟(如圖14所示，滑旋控制桿(9)控制滑旋柄⑶處于10點(diǎn)半-4點(diǎn)半位，圖16所示內(nèi)缸隔離門(4)開啟)。隨著排氣門(12)開啟，在活塞(2)上行過程中，燃燒缸(I)內(nèi)的燃?xì)馔ㄟ^排氣門(12)排出，并沖擊蒸汽渦輪(11)，實(shí)現(xiàn)熱能的二次利用，達(dá)到提高熱效的效果。直到活塞(2)上行到上止位，至此整個(gè)循環(huán)完成。這里需要說明第2實(shí)施例中敘述了三種同時(shí)供熱方式來運(yùn)行，當(dāng)然它也可以在實(shí)時(shí)條件下選擇其中任一方式或任二方式來運(yùn)行，并不夠造成對(duì)本發(fā)明范圍的限止。
權(quán)利要求
1.一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其大致由氣門、燃燒缸、活塞、注水嘴、電熱棒、隔熱套、噴油嘴等構(gòu)成。其特征是利用注水嘴在燃料啟燃之后注入相應(yīng)的液態(tài)水，使之與高溫的燃?xì)膺M(jìn)行熱交換，達(dá)到有效限控缸內(nèi)過高的有害溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是利用隔熱套來對(duì)缸內(nèi)熱量隔溫保熱，防止熱的浪費(fèi)損失。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是能夠兼容應(yīng)用電熱能、液體燃料及所體燃料來提供熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是可以根據(jù)時(shí)況選擇應(yīng)用單一的氣體燃料來運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是可以根據(jù)時(shí)況選擇應(yīng)用單一的液本燃料來運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是可以根據(jù)時(shí)況選擇應(yīng)用單一的電熱能來運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是利用隔離內(nèi)缸對(duì)吸入的空氣和可燃?xì)膺M(jìn)行隔離壓縮再通過隔離門的開啟讓其混合接觸啟燃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是利用較高溫度的廢氣流進(jìn)儲(chǔ)水罐，使之與罐內(nèi)的水發(fā)生熱交換，達(dá)到加熱水的目的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是讓廢氣流入儲(chǔ)水罐利用水來截留廢氣中未完全燃燒的燃油，然后采用注水嘴注水將混合在水中的燃油帶回燃燒缸內(nèi)參與燃燒反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是利用水和水蒸汽來沉降因燃燒產(chǎn)生的氮氧化合物(NOx)等有害氣體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是可以利用可燃?xì)獾囊讍⑷夹詠硪紘娪妥靽娙氲囊恍└邌⑷键c(diǎn)的次級(jí)燃料(如地溝油等生物凝脂類)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)，其特征是利用排放出來的水蒸氣流經(jīng)儲(chǔ)水罐，使之凝溜成水并滯留在儲(chǔ)水罐中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是一種能夠單一應(yīng)用或輔助應(yīng)用電熱能的內(nèi)燃機(jī)。眾所周知，目前社會(huì)上廣泛使用的內(nèi)燃機(jī)是以柴油為燃料的柴油機(jī)和以汽油為燃料的汽油機(jī)。由于這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)石化燃料的單純依賴以及尾氣排放的嚴(yán)重污染，因此加劇了當(dāng)今社會(huì)日益突出的能源與保環(huán)——兩大社會(huì)問題。本發(fā)明通過利用臨沸水注入的方法，使得其工作效率大幅度的提升，同時(shí)降低排放污染，特別要說明的是本發(fā)明能夠應(yīng)用多種燃料，幾乎囊括所有的液體和氣體燃料——包括高能氣體燃料氫、乙炔和常用的石化類燃油、天然氣，以及灑精、地溝油之類的高啟燃點(diǎn)生物脂類再生燃料；還能輔助應(yīng)用電熱能或單一應(yīng)用電熱能來運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能，清潔環(huán)保的多重目的。
文檔編號(hào)F02M25/038GK103161613SQ20111042992
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者劉輝仁 申請(qǐng)人:劉輝仁