阅读说明：本技术 一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机 (Internal combustion steam combined engine utilizing free exhaust water spray pressurization to do work ) 是由 王军 于 2020-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及发动机技术领域,尤其是公开了一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机,包括第一内燃缸,所述第一内燃缸上盖上设置有第二泄压阀,所述第二泄压阀通过第一排气管与蒸汽缸上盖上的内进气嘴连通,所述蒸汽缸外壁内部成型有蓄热腔,所述蓄热腔内部靠近所述蒸汽缸内壁的一侧包裹有吸热片,所述蒸汽缸上盖和下盖上均设置有排汽阀门,所述排汽阀门连通有汽水分离器,所述汽水分离器和所述蓄热腔上设置有与三元催化器连通的第三排气管,所述汽水分离器通过回流管连接有水箱。有益效果在于：可以将内燃缸产生的高温废气输送到蒸汽缸,蒸汽缸做功时吸收高温废气中的热量,可以提高发动机热能利用效率,减少热损耗。(The invention relates to the technical field of engines, and particularly discloses an internal combustion steam combined engine utilizing free exhaust and water spray pressurization to do work, which comprises a first internal combustion cylinder, wherein a second pressure release valve is arranged on an upper cover of the first internal combustion cylinder and is communicated with an inner air inlet nozzle on an upper cover of a steam cylinder through a first exhaust pipe, a heat storage cavity is formed in the outer wall of the steam cylinder, a heat absorption sheet wraps the inner side, close to the inner wall of the steam cylinder, of the heat storage cavity, exhaust valves are arranged on the upper cover and the lower cover of the steam cylinder and are communicated with a steam-water separator, a third exhaust pipe communicated with a three-way catalyst is arranged on the steam-water separator and the heat storage cavity, and the steam-water separator is connected with a water tank through a return pipe. Has the advantages that: the high-temperature waste gas generated by the internal combustion cylinder can be conveyed to the steam cylinder, and the steam cylinder absorbs heat in the high-temperature waste gas when acting, so that the heat energy utilization efficiency of the engine can be improved, and the heat loss is reduced.)

一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机。

背景技术

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，更把作功后排出的废气这一大块热能的利用作为技术公关的关键。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机，包括第一内燃缸，所述第一内燃缸上盖上设置有第二泄压阀，所述第二泄压阀通过第一排气管与蒸汽缸上盖上的内进气嘴连通，所述蒸汽缸外壁内部成型有蓄热腔，所述蓄热腔内部靠近所述蒸汽缸内壁的一侧包裹有吸热片，所述蒸汽缸上盖和下盖上均设置有排汽阀门，所述排汽阀门连通有汽水分离器，所述汽水分离器和所述蓄热腔上设置有与三元催化器连通的第三排气管，所述汽水分离器通过回流管连接有水箱，所述水箱通过管道连接有水泵，所述水泵通过管道与所述蒸汽缸上盖和下盖上的高压喷水嘴连通，所述第一内燃缸和所述蒸汽缸内部滑动安装有活塞板，所述活塞板下方通过销轴固定有摆臂，所述摆臂下端转动安装有动力输出曲轴。

进一步的，所述第一内燃缸上盖上镶嵌有第一泄压阀和火花塞，所述第一泄压阀通过所述第二排气管与所述蒸汽缸上盖上的外进气嘴连通，所述第一内燃缸上盖上镶嵌有注油管。

进一步的，所述动力输出曲轴上通过所述摆臂连接有第二内燃缸，所述第二内燃缸上同样设置有所述第二泄压阀、所述第一泄压阀、所述火花塞、所述注油管。

进一步的，所述第二内燃缸上的所述第二泄压阀通过所述第一排气管与所述蒸汽缸下盖上的所述内进气嘴连通，所述第二内燃缸上的所述第一泄压阀通过所述第二排气管与所述蒸汽缸下盖上的所述外进气嘴连通，所述第一排气管和所述第二排气管上均通过管箍安装有过滤器。

进一步的，所述第一内燃缸包括第一内燃缸A和第一内燃缸B，所述第二内燃缸包括第二内燃缸C和第二内燃缸D，所述第一内燃缸A、所述第一内燃缸B、所述第二内燃缸C、所述第二内燃缸D上的所述第二泄压阀分别通过不同的所述第一排气管连通到不同的所述内进气嘴，所述第一内燃缸A、所述第一内燃缸B、所述第二内燃缸C、所述第二内燃缸D上的所述第一泄压阀分别通过不同的所述第二排气管连通到不同的所述外进气嘴。

进一步的，所述回流管上通过管箍安装有所述过滤器。

进一步的，所述蒸汽缸外壁上镶嵌有排气阀门，所述排气阀门连通到所述蓄热腔内部，所述第三排气管通过箍环固定在所述排气阀门上。

进一步的，所述第一排气管、所述第二排气管均为保温管，车辆空调的冷凝水通过管道回流到所述水箱内。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：可以将内燃缸产生的高温废气输送到蒸汽缸，蒸汽缸做功时吸收高温废气中的热量，可以提高发动机热能利用效率，减少热损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构简图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的第一工作状态示意图；

图4是本发明的第二工作状态示意图；

图5是本发明的第三工作状态示意图。

附图标记说明如下：

1、动力输出曲轴；2、摆臂；3、活塞板；4、蒸汽缸；5、排气阀门；6、蓄热腔；7、吸热片；8、水泵；9、水箱；10、回流管；11、高压喷水嘴；12、三元催化器；13、第三排气管；14、汽水分离器；15、排汽阀门；16、第一排气管；17、过滤器；18、第二内燃缸；181、第二内燃缸C；182、第二内燃缸D；19、第二泄压阀；20、第一泄压阀；21、火花塞；22、注油管；23、第二排气管；24、第一内燃缸；241、第一内燃缸A；242、第一内燃缸B；25、内进气嘴；26、外进气嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，一种利用自由排气喷水增压作功的内燃蒸汽联合发动机，包括第一内燃缸24，第一内燃缸24上盖上设置有第二泄压阀19，第二泄压阀19通过第一排气管16与蒸汽缸4上盖上的内进气嘴25连通，蒸汽缸4外壁内部成型有蓄热腔6，蓄热腔6内部靠近蒸汽缸4内壁的一侧包裹有吸热片7，用于热交换，提高余热回收效果，蒸汽缸4上盖和下盖上均设置有排汽阀门15，排汽阀门15连通有汽水分离器14，用于分离气体和水汽，汽水分离器14和蓄热腔6上设置有与三元催化器12连通的第三排气管13，三元催化器12用于对废气进行处理，汽水分离器14通过回流管10连接有水箱9，水箱9通过管道连接有水泵8，水泵8通过管道与蒸汽缸4上盖和下盖上的高压喷水嘴11连通，第一内燃缸24和蒸汽缸4内部滑动安装有活塞板3，活塞板3下方通过销轴固定有摆臂2，摆臂2下端转动安装有动力输出曲轴1。

本实施例中，第一内燃缸24上盖上镶嵌有第一泄压阀20和火花塞21，第一泄压阀20通过第二排气管23与蒸汽缸4上盖上的外进气嘴26连通，方便废气进入蓄热腔6增加蒸汽缸4侧壁的温度，第一内燃缸24上盖上镶嵌有注油管22，用于喷油。

本实施例中，动力输出曲轴1上通过摆臂2连接有第二内燃缸18，第二内燃缸18上同样设置有第二泄压阀19、第一泄压阀20、火花塞21、注油管22。

本实施例中，第二内燃缸18上的第二泄压阀19通过第一排气管16与蒸汽缸4下盖上的内进气嘴25连通，第二内燃缸18上的第一泄压阀20通过第二排气管23与蒸汽缸4下盖上的外进气嘴26连通，第一排气管16和第二排气管23上均通过管箍安装有过滤器17，用于对废气进行过滤。

本实施例中，第一内燃缸24包括第一内燃缸A241和第一内燃缸B242，第二内燃缸18包括第二内燃缸C181和第二内燃缸D182，第一内燃缸A241、第一内燃缸B242、第二内燃缸C181、第二内燃缸D182上的第二泄压阀19分别通过不同的第一排气管16连通到不同的内进气嘴25，第一内燃缸A241、第一内燃缸B242、第二内燃缸C181、第二内燃缸D182上的第一泄压阀20分别通过不同的第二排气管23连通到不同的外进气嘴26。

本实施例中，回流管10上通过管箍安装有过滤器17，用于对水进行过滤。

本实施例中，蒸汽缸4外壁上镶嵌有排气阀门5，排气阀门5连通到蓄热腔6内部，第三排气管13通过箍环固定在排气阀门5上。

本实施例中，第一排气管16、第二排气管23均为保温管，减少热量流失，车辆空调的冷凝水通过管道回流到水箱9内，水箱9内部的水可以集中起来循环利用，避免增设水箱增加空间占用。

本发明的工作原理为：如图3、图4所示，第一内燃缸A241为做功冲程，第一内燃缸B242为进气冲程，第二内燃缸C181为压缩冲程，第二内燃缸D182为排气冲程，当动力输出曲轴1转角运转到了130°时，第一内燃缸A241内的气压已大幅下降，对活塞板3的推动力减小，此时第二泄压阀19打开，同时蒸汽缸4上的内进气嘴25同样打开，第一内燃缸A241内的废气通过第一排气管16转移到蒸汽缸4内，第一内燃缸A241活塞继续下行，第一内燃缸A241的高温高压废气转移到蒸汽缸4内，同时推动蒸汽缸4活塞下行，当第一内燃缸A241曲轴转角运转到170°时，第一内燃缸A241的废气转移到蒸汽缸4内上端，在行程与内燃缸相同的情况下，通过设置蒸汽缸4的缸径，决定它的工作容积，在发动机2500转时废气转移结束时，蒸汽缸4内的气压为0.3MPA，此时开启第一泄压阀20和关闭内进气嘴25，第一内燃缸A241内的气压骤降，第一排气管16内的部分气体返回第一内燃缸A241，蒸汽缸4内的高压喷水嘴11喷水，第二泄压阀19在170°至180°之间关闭，缸内剩余的废气经第一泄压阀20排出，通过过滤器17后流经蒸汽缸4外壁内的蓄热腔6，蓄热腔6外部为隔热材料，减少热量流失，吸热片7吸收废气热量传导至蒸汽缸4内壁，蒸汽缸4在利用缸内废气热量的同时也利用缸壁的热量，在两次喷水的空隙，吸热片7和缸壁可储存热量为下次喷水汽化加热，在内进气嘴25关闭后高压喷水嘴11启动向蒸汽缸4内部喷出雾化的水，雾化的水吸收高温废气的高温后变成高温蒸汽，利用蒸汽推动活塞板3下移，进而带动动力输出曲轴1旋转，当活塞板3上移时，蒸汽缸4内的蒸汽通过排汽阀门15进入汽水分离器14内，经过分离后，水通过回流管10重新流入水箱9内，废气通过第三排气管13进入三元催化器12内部进行废气处理后排放，减少环境污染；

如图5所示，在第一内燃缸24下行到最下端时，第二内燃缸18的活塞上行到最上端，随着动力输出曲轴1继续旋转，第一内燃缸A241、第一内燃缸B242、第二内燃缸C181、第二内燃缸D182交替处于：进气、做功、压缩、排气状态，当动力输出曲轴1旋转180°后，第二内燃缸C181活塞下移使得动力输出曲轴1再次转动130°时，第二内燃缸C181上的第二泄压阀19打开，蒸汽缸4下盖上的内进气嘴25打开，第二内燃缸18内的高压废气通过第一排气管16进入蒸汽缸4内部，带动蒸汽缸4的活塞做功，重复上述过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。