專利名稱：氣泡聚集發(fā)動機及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣泡聚集發(fā)動機及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有活塞式內(nèi)燃機多使用化石燃料，通過燃燒時產(chǎn)生的高溫高壓推動活塞進行做功。由于在工作過程中，其缸內(nèi)的溫度較高,所以要求發(fā)動機缸體的材料使用耐高溫材料(多為金屬材料)并且在發(fā)動機內(nèi)部配備有冷卻水道進行冷卻。這就使得發(fā)動機整體體型大，重量重。在常規(guī)發(fā)動機工作過程中，涉及到熱能向機械能的轉(zhuǎn)換，很大一部分的熱量通過缸體和水道向外散失，造成了很大的能量損失，降低了熱效率。金屬間的機械摩擦降低了發(fā)動機的機械效率。常規(guī)發(fā)動機使用化石燃料，燃燒后會排放出一定的有害氣體，對人體和環(huán)境造成危害。在燃燒過程中，化石燃料的燃燒較為劇烈，會造成較大的噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氣泡聚集發(fā)動機及其方法。

氣泡聚集發(fā)動機包括正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器、液位傳感器、液體注入口、排氣口、活塞、輸出軸、氣泡聚集室、位置傳感器、發(fā)動機缸體、氣缸；氣泡聚集室底部設(shè)有正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器，氣泡聚集室內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)，氣泡聚集室一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有液位傳感器，氣泡聚集室另一側(cè)壁設(shè)有液體注入口，氣泡聚集室上部設(shè)有氣缸，氣缸側(cè)壁設(shè)有排氣口、位置傳感器，氣缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與輸出軸相連。氣泡聚集發(fā)動方法是:在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器的作用下，使灌裝在氣泡聚集室的液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生正負(fù)變換的壓力場，在負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器的作用下，液體工質(zhì)內(nèi)部由于空化效應(yīng)會使得液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生小的氣泡，逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當(dāng)活塞經(jīng)過氣缸側(cè)壁上設(shè)置的位置傳感器，觸發(fā)正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器，使發(fā)出的負(fù)向超聲脈沖波轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，液體工質(zhì)內(nèi)部的小氣泡在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器發(fā)出的正向超聲脈沖的作用下，氣泡邊界層會失去穩(wěn)定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內(nèi)部氣體，產(chǎn)生的推力推動活塞，在活塞上行過程中通過曲柄連桿機構(gòu)推動輸出軸，在活塞經(jīng)過排氣口時，氣缸內(nèi)的氣體排出，氣缸內(nèi)的壓力恢復(fù)正常狀態(tài)，活塞下行，形成一個循環(huán)，周而復(fù)始，實現(xiàn)氣泡聚集發(fā)動方法。常規(guī)發(fā)動機使用化石燃料，其工作過程中的溫度和壓力都很高，這就要求發(fā)動機缸體的材料耐高溫耐高壓，所以目前的發(fā)動機多采用金屬材料進行鑄造，這就使得發(fā)動機體積大重量重，制造成本高，同時為了能夠?qū)l(fā)動機的溫度維持在一個比較適合的溫度，發(fā)動機內(nèi)部需要設(shè)置冷卻水道進行冷卻。而本發(fā)明由于采用氣泡聚集發(fā)生方法，在工作工程中，氣缸內(nèi)的溫度和壓力較低，從而可以舍棄常用的發(fā)動機制造方法，可以使用高強度塑料等輕便材料進行鑄造，這就使得制造成本降低，制造時間縮短，發(fā)動機小型輕量化。發(fā)動機內(nèi)部的冷卻水道也可以不鑄造，從而大幅降低制造的難度。
常規(guī)發(fā)動機使用化石燃料，燃燒后產(chǎn)生的尾氣對環(huán)境會產(chǎn)生很大的影響。并且在燃燒的過程中，很大一部分的能量會以熱量的形式散發(fā)出去，造成很大的能量損失。本發(fā)明工作溫度低，散失的熱量少，所以其熱效率更高。并且本發(fā)明所述的發(fā)動機其內(nèi)部形成一個循環(huán)，排氣口排出的高溫水蒸氣經(jīng)過冷凝后重新注入液體缸，不會排放出尾氣對環(huán)境造成污染。并且由于該過程較為溫和，大幅降低工作帶來的噪音同時延長工作壽命。


圖1是氣泡聚集發(fā)動機結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，氣泡聚集發(fā)動機包括正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器1、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器2、液位傳感器3、液體注入口 4、排氣口 5、活塞6、輸出軸7、氣泡聚集室8、位置傳感器9、發(fā)動機缸體10、氣缸11 ;氣泡聚集室8底部設(shè)有正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器1、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器2，氣泡聚集室8內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)，氣泡聚集室8 一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有液位傳感器3，氣泡聚集室8另一側(cè)壁設(shè)有液體注入口 4，氣泡聚21內(nèi)設(shè)有活塞6，活塞6與輸出軸7相連。本發(fā)明將活塞設(shè)置為上置式。這樣更便于啟動。同時，因為缸內(nèi)溫度較低，可以選擇塑料作為活塞的主體材料。為了降低活塞與缸壁間的摩擦，使用多條環(huán)形橡膠圈進行密封。將此密封橡膠圈結(jié)合橡膠作為活塞的外部，可自由裝卸，以方便維護。本發(fā)明設(shè)置有液位傳感器，當(dāng)液體工質(zhì)下降到固定位置時，液體工質(zhì)由液體注入口向氣泡聚集室注入，當(dāng)液體工質(zhì)的液面達到原先位置時停止。氣泡聚集發(fā)動方法是:在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器I的作用下，使灌裝在氣泡聚集室8的液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生正負(fù)變換的壓力場，在負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器2的作用下，液體工質(zhì)內(nèi)部由于空化效應(yīng) 會使得液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生小的氣泡，逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當(dāng)活塞6經(jīng)過氣缸11側(cè)壁上設(shè)置的位置傳感器9，觸發(fā)正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器1，使發(fā)出的負(fù)向超聲脈沖波轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，液體工質(zhì)內(nèi)部的小氣泡在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器I發(fā)出的正向超聲脈沖的作用下，氣泡邊界層會失去穩(wěn)定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內(nèi)部氣體，產(chǎn)生的推力推動活塞6，在活塞6上行過程中通過曲柄連桿機構(gòu)推動輸出軸7，在活塞6經(jīng)過排氣口 5時，氣缸11內(nèi)的氣體排出，氣缸11內(nèi)的壓力恢復(fù)正常狀態(tài)，活塞活塞6下行，形成一個循環(huán)，周而復(fù)始，實現(xiàn)氣泡聚集發(fā)動方法。本發(fā)明最初由電機帶動下行，當(dāng)活塞經(jīng)過氣缸側(cè)壁上設(shè)置的位置傳感器，觸發(fā)正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器，從而啟動發(fā)動機。在發(fā)動機缸內(nèi)氣體正常推動活塞做功時，電機關(guān)閉。
權(quán)利要求
1.一種氣泡聚集發(fā)動機，其特征在于包括正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器(I)、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器(2)、液位傳感器(3)、液體注入口(4)、排氣口(5)、活塞(6)、輸出軸(7)、氣泡聚集室(8)、位置傳感器(9)、發(fā)動機缸體(10)、氣缸(11);氣泡聚集室(8)底部設(shè)有正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器(I)、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器(2)，氣泡聚集室(8)內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)，氣泡聚集室(8) —側(cè)內(nèi)壁設(shè)有液位傳感器(3)，氣泡聚集室(8)另一側(cè)壁設(shè)有液體注入口(4)，氣泡聚集室(8)上部設(shè)有氣缸(11)，氣缸(11)側(cè)壁設(shè)有排氣口(5)、位置傳感器(9),氣缸(11)內(nèi)設(shè)有活塞(6),活塞(6)與輸出軸(7)相連。
2.一種使用如權(quán)利要求1所述發(fā)動機的氣泡聚集發(fā)動方法，其特征在于:在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器(I)的作用下，使灌裝在氣泡聚集室(8)的液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生正負(fù)變換的壓力場，在負(fù)壓超聲波脈 沖發(fā)生器(2)的作用下，液體工質(zhì)內(nèi)部由于空化效應(yīng)會使得液體工質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生小的氣泡，并逐漸長大，臨近的氣泡聚合形成更大的氣泡，當(dāng)活塞(6)經(jīng)過氣缸(11)側(cè)壁上設(shè)置的位置傳感器(9)，觸發(fā)正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器(I)，使發(fā)出的負(fù)向超聲脈沖波轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，液體工質(zhì)內(nèi)部的小氣泡在正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器(I)發(fā)出的正向超聲脈沖的作用下，氣泡邊界層會失去穩(wěn)定使得氣泡破裂，伴隨著溫度的上升，放出內(nèi)部氣體，產(chǎn)生的推力推動活塞出)，在活塞(6)上行過程中通過曲柄連桿機構(gòu)推動輸出軸(7)，在活塞(6)經(jīng)過排氣口(5)時，氣缸(11)內(nèi)的氣體排出，氣缸(11)內(nèi)的壓力恢復(fù)正常狀態(tài)，活塞(6)下行，形成一個循環(huán)，周而復(fù)始，實現(xiàn)氣泡聚集發(fā)動方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣泡聚集發(fā)動機及其方法。它包括正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器、液位傳感器、液體注入口、排氣口、活塞、輸出軸、氣泡聚集室、位置傳感器、發(fā)動機缸體、氣缸；氣泡聚集室底部設(shè)有正負(fù)變換超聲波脈沖發(fā)生器、負(fù)壓超聲波脈沖發(fā)生器，氣泡聚集室內(nèi)灌裝有液體工質(zhì)，氣泡聚集室一側(cè)內(nèi)壁設(shè)有液位傳感器，氣泡聚集室另一側(cè)壁設(shè)有液體注入口，氣泡聚集室上部設(shè)有氣缸，氣缸側(cè)壁設(shè)有排氣口、位置傳感器，氣缸內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與輸出軸相連。本發(fā)明制造成本低、時間短、難度低，發(fā)動機小型輕量化，噪音小。并且不會排放出尾氣對環(huán)境造成污染。過程溫和，發(fā)動機壽命長。
文檔編號F01K7/00GK103216280SQ201310128030
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月15日
發(fā)明者許滄粟, 謝陽 申請人:浙江大學(xué)