專利名稱：吸熱回能式內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種內(nèi)燃機的冷卻回能裝置，具體是一種利用余熱回收進 行膨脹做功的改進的內(nèi)燃機裝置，屬于內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的內(nèi)燃機約有30%的熱能通過廢氣排出，約35%的熱能通過冷卻系統(tǒng) 的水帶走，總計約近70%的熱能是不能做功的，因此熱能的轉(zhuǎn)換效率是很低的。 目前對于提高內(nèi)燃機的熱能的轉(zhuǎn)換效率的研究很多，但已知的各種技術(shù)都較復(fù) 雜，成本也較高，如何簡單方便地利用這些熱能來做功是一個亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種吸熱回能式內(nèi)燃機，其結(jié)構(gòu)較 簡單，制造成本較低，可吸收內(nèi)燃機氣缸壁和廢氣中的熱量，實現(xiàn)節(jié)能的目的， 內(nèi)燃機的熱效率可大幅提高。
解決本實用新型的技術(shù)問題所釆用的方案是該內(nèi)燃機在現(xiàn)有的燃?xì)鈨?nèi)燃 機的基礎(chǔ)上進行改進，將原來的內(nèi)燃機單一缸體變?yōu)橹绷惺饺齻€氣缸構(gòu)成，即 燃?xì)鈿飧滋自谕S向的高壓氣氣缸內(nèi)，同軸向的壓縮氣氣缸反向設(shè)置在燃?xì)鈿?缸下方，并且壓縮氣氣缸的活塞連桿和燃?xì)鈿飧滋椎幕钊B桿互成180°共同裝 在曲軸上，燃?xì)鈿飧滋椎幕钊斑B桿與高壓氣氣缸的活塞及連桿連成一體，壓 縮氣氣缸的排氣口通過高壓儲氣管連接到高壓氣氣缸的進氣口 。
在所述的燃?xì)鈿飧着c高壓氣氣缸之間，安裝了螺旋熱氣管，該管與燃?xì)鈿?缸的排氣口連通，成為排氣管。燃燒后的廢氣進入螺旋熱氣管內(nèi)，經(jīng)過高壓氣 氣缸后穿過缸壁將熱氣排出至大氣，因此高壓的冷空氣可在高壓氣氣缸得到來 自燃?xì)鈿飧妆诤腿紵龔U氣的熱能，與燃?xì)鈿飧字械娜細(xì)庖黄鹱龉Α?br> 與傳統(tǒng)的氣缸原理相似，本裝置的高壓氣氣缸的進氣口處也設(shè)置有高壓進 氣閥，而排氣口處設(shè)置有排氣閥；在壓縮氣氣缸的排氣口處設(shè)置有壓氣單向閥， 而在進氣口處設(shè)置有進氣單向閥。
本實用新型上述的高壓儲氣管釆用一系列平行的金屬管連接成，并且壓縮 氣氣缸的壓氣總量體積與高壓儲氣管總的空腔體積之比>4,即空壓比在4以上,
因此可獲得合適的熱能回收效率。
所述的高壓氣氣缸與壓縮氣氣缸之間由機體外殼連接，機體外殼上設(shè)置有 通氣孔，可使本裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且又可使高壓氣氣缸和壓縮氣氣缸的 活塞運動阻力減小。本回能裝置的壓縮氣氣缸的缸壁上裝有一系列散熱片，可 盡量使其產(chǎn)生的高壓空氣溫度降低，從而提高高壓氣氣缸的工作效率。燃?xì)鈿飧滋椎幕钊B桿與高壓氣氣缸的活塞連桿釆用同一根連桿，且用活塞銷鉸接在 燃?xì)庾龉钊c高壓氣做功活塞相連的位置，使本裝置結(jié)構(gòu)緊湊，受力更佳。
為了增加高壓氣的冷卻效果，本方案中內(nèi)燃機主軸與安裝正對高壓儲氣管 位置的風(fēng)扇傳動連接。
本實用新型的有益效果是采用高壓冷空氣進行吸熱膨脹做功來吸收內(nèi)燃
機氣缸壁和廢氣中的熱量，實現(xiàn)節(jié)能的目的。內(nèi)燃機的熱效率可以大幅提高， 同時可不再使用水冷系統(tǒng)。降低生產(chǎn)成本。


圖l為本實用新型內(nèi)燃機運動到上止點的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實用新型內(nèi)燃機做功狀態(tài)示意圖3為本實用新型內(nèi)燃機運動到下止點的狀態(tài)示意圖。
圖l中各標(biāo)號依次表示l、進氣口， 2、進氣門，3、排氣門，4、排氣口， 5、排氣管接頭，6、排氣閩，7、高壓儲氣管，8、高壓進氣閥，9、高壓進氣管， 10、螺旋熱氣管，11、燃?xì)庾龉钊?2、活塞銷，13、熱氣排氣口， 14、高 壓氣做功活塞，15、做功活塞連桿，16、機體外殼，17、通氣孔，18、曲軸， 19、壓氣活塞連桿，20、壓氣活塞，21、散熱片，22、壓氣活塞銷，23、壓氣 單向閥，24、高壓進氣管，25、進氣單向閩，26、高壓氣氣缸，27、燃?xì)鈿飧祝?28、壓縮氣氣缸，29、風(fēng)扇。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
該內(nèi)燃機在現(xiàn)有的內(nèi)燃機的基礎(chǔ)上進行改進，由單一的燃?xì)鈿飧?8變?yōu)橹?列式三個氣缸構(gòu)成，即燃?xì)鈿飧?7、高壓氣氣缸26和壓縮氣氣缸28。通過四 個沖程的進行，可以將氣缸壁和燃?xì)馐Ｓ嗟臒崃看蟛糠只厥盏簟?br> 1. 吸氣沖程燃?xì)庾龉钊鹟l向下運動，進氣門2打開，通過進氣口l吸 入空氣。與此同時，與燃?xì)庾龉钊?1相連的高壓氣做功活塞14也同時向下 運動，高壓進氣閩8打開，吸入高壓儲氣管7的高壓空氣，高壓空氣吸收燃?xì)?氣缸27的缸壁和燃燒熱氣排氣管的熱量，膨脹做功，推動高壓氣做功活塞14 向下運動做功。上方兩活塞在向下運動時，通過活塞連桿15和曲軸18傳遞， 壓氣活塞20向上運動，進入到吸氣階段，壓氣單向閥23關(guān)閉，進氣單向閥25 打開。運動到下止點，兩個進氣闊關(guān)閉，開始進入壓縮沖程。
2. 壓縮沖程燃?xì)庾龉钊鹟l向上運動，進氣門2和排氣門3關(guān)閉。與此 同時，高壓進氣閥8關(guān)閉，排氣閥6打開，與燃?xì)庾龉钊鹟l相連的高壓氣做 功活塞14也同時向上運動，將高壓空氣膨脹做功后的廢氣通過排氣閥6排出。 上方兩氣缸在向上運動時，通過活塞連桿15，壓氣活塞20向下運動，進入到壓氣階段，壓氣單向閥23打開，進氣單向閥25關(guān)閉?？諝馔ㄟ^高壓進氣管24被 壓入到高壓儲氣管7中。
這里，高壓儲氣管7由多根金屬并列連接而成，其總的空腔體積為v^;r力， r是高壓儲氣管空腔內(nèi)壁半徑，/是高壓儲氣管總長；壓氣總量J^7ri 化,，這里 尺為壓氣活塞半徑，￡為壓氣活塞行程。于是，空壓比為f =K/vX熱能回 收效率與空壓比成正比。由于高壓儲氣管管壁較厚，耐壓能力較強，可防止漏 氣；由多根金屬并列連接而成，可以及時散熱，將壓縮空氣發(fā)出的熱量及時散 去，以保證高壓氣的溫度較低，便于吸熱膨脹做功。
3. 做功沖程運動到上止點，兩個進氣排氣門關(guān)閉，燃?xì)馊紵?，進入做功沖 程。燃?xì)庾龉钊鹟l向下運動，燃?xì)馀蛎涀龉ΑＥc此同時，與燃?xì)庾龉钊鹟l 相連的高壓氣做功活塞14也同時向下運動，高壓進氣閥8打開，吸入高壓空氣， 高壓空氣吸收氣缸壁和熱氣排氣管的熱量，膨脹做功，推動高壓氣做功活塞14 向下運動做功，這樣上方兩個活塞都在做功。上方兩活塞在向下運動時，通過 活塞連桿15,壓氣活塞20向上運動，進入到吸氣階段，壓氣單向閥23關(guān)閉， 進氣單向閥打開25。運動到下止點，兩個進氣閥關(guān)閉，開始進入排氣沖程。
4. 排氣沖程燃?xì)庾龉钊鹟l向上運動，進氣門2關(guān)閉，排氣門3打開。 燃燒后的熱氣由排氣口 4經(jīng)排氣管接頭5進入到螺旋熱氣儲氣管10內(nèi)，此時燃 氣的溫度極高，使得金屬的螺旋熱氣儲氣管IO外壁的溫度極高，為下一次高壓 冷氣膨脹做功做好準(zhǔn)備。與此同時，高壓進氣閥8關(guān)閉，排氣閥6打開，與燃 氣做功活塞11相連的高壓氣做功活塞14也同時向上運動，將高壓空氣膨脹做 功后的廢氣通過排氣閥6排出。上方兩氣缸在向上運動時，通過活塞連桿15， 壓氣活塞20向下運動，進入到壓氣階段，壓氣單向閥23打開，進氣單向閥25 關(guān)閉?？諝馔ㄟ^高壓進氣管24被壓入到高壓儲氣管7中，釆用內(nèi)燃機主軸直接 帶動風(fēng)扇29對高壓儲氣管進行強制風(fēng)冷。
上述就是四個沖程的過程。通過這樣的方式可以將氣缸壁和燃?xì)馐Ｓ嗟臒?量大部分回收掉。盡管壓氣活塞20向下運動要消耗能量，壓縮空氣發(fā)出的熱量 要盡快散去，采用散熱片21和高壓儲氣管7進行散熱及風(fēng)扇29對高壓儲氣管 進行強制風(fēng)冷，成為高壓冷氣，但通過理論的估算，高壓冷氣吸熱做功回收的 能量大大高于壓氣活塞20向下運動所消耗的能量，內(nèi)燃機的熱效率可以提高 30%。
權(quán)利要求1、一種吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是燃?xì)鈿飧滋自谕S向的高壓氣氣缸內(nèi)，同軸向的壓縮氣氣缸反向設(shè)置在燃?xì)鈿飧紫路剑⑶覊嚎s氣氣缸的活塞連桿和燃?xì)鈿飧滋椎幕钊B桿互成180°共同裝在曲軸上，燃?xì)鈿飧滋椎幕钊斑B桿與高壓氣氣缸的活塞及連桿連成一體，壓縮氣氣缸的排氣口通過高壓儲氣管連接到高壓氣氣缸的進氣口。
2、 按權(quán)利要求l所述的吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是燃?xì)鈿飧椎呐艢饪?連通裝于燃?xì)鈿飧着c高壓氣氣缸之間的螺旋熱氣管，再與高壓氣氣缸壁上的熱 氣排氣口連通。
3、 按權(quán)利要求l所述的吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是高壓氣氣缸的進氣 口處設(shè)置有高壓進氣閥，而排氣口處設(shè)置有排氣閥；在壓縮氣氣缸的排氣口處 設(shè)置有壓氣單向閥，而在進氣口處設(shè)置有進氣單向閥。
4、 按權(quán)利要求l所述的吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是高壓儲氣管為一系 列平行的金屬管連接成，并且壓縮氣氣缸的壓氣總量體積與高壓儲氣管總的空 腔體積之比>4。
5、 按權(quán)利要求2、 3或4所述的吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是在高壓氣 氣缸與壓縮氣氣缸之間由機體外殼連接，機體外殼上設(shè)置有通氣孔；在壓縮氣 氣缸的缸壁上裝有一系列散熱片；燃?xì)鈿飧滋椎幕钊B桿與高壓氣氣缸的活塞 連桿釆用同一根連桿，且用活塞銷鉸接在燃?xì)庾龉钊c高壓氣做功活塞相連 的位置。
6、 按權(quán)利要求5所述的吸熱回能式內(nèi)燃機，其特征是內(nèi)燃機主軸與安裝 正對高壓儲氣管位置的風(fēng)扇傳動連接。
專利摘要吸熱回能式內(nèi)燃機。本實用新型涉及一種內(nèi)燃機的冷卻回能裝置，具體是一種利用余熱回收進行膨脹做功的改進的內(nèi)燃機裝置，屬于內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域。本裝置的燃?xì)鈿飧滋自谕S向的高壓氣氣缸內(nèi)，同軸向的壓縮氣氣缸反向設(shè)置在燃?xì)鈿飧紫路?，并且壓縮氣氣缸的活塞連桿和燃?xì)鈿飧滋椎幕钊B桿互成180°共同裝在曲軸上，燃?xì)鈿飧滋椎幕钊斑B桿與高壓氣氣缸的活塞及連桿連成一體，壓縮氣氣缸的排氣口通過高壓儲氣管連接到高壓氣氣缸的進氣口。本回能裝置通過四個沖程的進行，可以將氣缸壁和燃?xì)馐Ｓ嗟臒崃看蟛糠只厥盏?，?nèi)燃機的熱效率可以提高大約30％。
文檔編號F02G5/04GK201381910SQ200920110908
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者陳蜀喬 申請人:昆明理工大學(xué)