CN100557196C - 利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机及多缸发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机及多缸发动机，单缸发动机含有缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中缸盖上设置有喷油口，喷油口通过油管与输油泵连通，缸盖上设置有喷水口，所述喷水口通过水管与输水泵连通，所述输水泵和输油泵同步运动，且喷水时间比喷油时间晚1/40～1/10秒。多缸发动机含有多个缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，所有缸盖上设置有喷油口，所有喷油口通过油管与输油泵连通，所有缸盖上均设置有一个喷水口，所有喷水口通过水管分别与一个多路输水泵连通，输水泵和输油泵同步运动。本发明结构简单、使用方便，只需要向缸体内喷入燃油维持发动机怠速运转即可满足水微粒汽化的要求，节油效果达到80%以上，经济效益显著。

Description

利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机及多缸发动机

一、技术领域：

本发明涉及一种单缸发动机及多缸发动机，特别是涉及一种利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机及多缸发动机。

二、背景技术：

当今社会工业发展迅速，汽车、船舶、机械、航天等各个领域都需要大量的能源，将来一定会出现能源危机、污染环境，使整个地球气温升高，给人类带来不可估量的灾害。去年，我国石油消耗量达到2.5亿吨，其中进口石油9112万吨，进口成品油2824万吨，消费量和进口量均具世界第二位。石油进口依存度达到35％，预计今年石油进口超过1亿吨，到2010年和2020年将分别达到1.6亿吨和2.5亿吨，对海外石油依存度分别超过50％和58％。随着能源日益紧张，国际油价和原材料的价格越来越高，这给我国的经济发展带来沉重的负担，根据有关部门测算，国际油价每桶上涨1美元，将影响进口用汇46亿元人民币，直接影响GDP增长0.043个百分点。另外，根据美国环境保护的监督机构发表的最新报告，2004年，全美公路上行驶的轿车和轻型卡车的二氧化碳排放总量为3.14亿吨，而美国二氧化碳排放量占世界总排放量的45％以上，那么，全球每年通过各种发动机排出的二氧化碳达到6.97亿吨以上，造成环境污染，并且为降低尾气污染投入的费用相当可观，因此需要一种新的能源或节约能源的措施。中国专利(授权公告号为CN2502020Y，专利号为01225081)公开了一种“燃水发动机”，它由由气缸体，气缸盖和活塞及曲柄连杆机构组成，气缸盖上有排气装置，在气缸盖上还有电热缸帽和喷水孔，电热缸帽有高热帽面、电炉盘，电源接线柱，气缸盖内的喷水孔对着高热帽面，喷水孔口连接有喷水管。其优点是：此燃水发动机以水为燃料，水加热产生水汽，同时分解为氧气和氢气，此氧气和氢气再燃烧爆炸做功后，只产生水，不产生废气，不污染环境。但是，该燃水发动机也存在一些缺陷：需要设置电热缸帽、电炉盘等加热装置，并且需要喷水孔与电热缸帽对应，结构比较复杂，只采用燃水，不利于低温启动，另外，通过高温、高压也不能把水分解成氢、氧气体的，达不到以水作为燃料的目的。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题：

克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、节约能源的利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机及多缸发动机。

本发明的技术方案：

一种利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机，含有缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中缸盖上设置有喷油口、进气口、排气口，所述喷油口通过油管与输油泵连通，所述缸盖上设置有喷水口，所述喷水口通过水管与输水泵连通，所述水管和油管上分别安装有流量调节阀，所述输水泵和输油泵和同一个动力机构联接，以实现同步运动，并且，所述输水泵和输油泵的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销，该转动凸轮或定位销分别和所述水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，喷水时间比喷油时间晚1/40～1/10秒。

所述喷水口和喷油口上分别安装有雾化喷头，便于水流和燃油充分雾化。

所述喷水为蒸馏水；所述水管由不锈钢或防氧化材料制成，并且其外表面设置有保温层。

一种利用水微粒汽化膨胀做功的多缸发动机，含有多个缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中所有缸盖上均设置有喷油口、进气口、排气口，所述的所有喷油口通过油管与输油泵连通，所述的所有缸盖上均设置有一个喷水口，所述的所有喷水口通过水管分别与多路输水泵连通，所述水管和油管上分别安装有流量调节阀，所述输水泵和输油泵和同一个动力机构联接，以实现同步运动，所述输水泵和输油泵的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销，该转动凸轮或定位销分别和所述水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，喷水时间比喷油时间晚1/40～1/10秒。

所述的所有喷水口和喷油口上分别安装有雾化喷头，便于水流和燃油充分雾化。

所述喷水为蒸馏水；所述水管由不锈钢或防氧化材料制成，并且其外表面设置有保温层。

本发明的有益效果：

1、本发明的发动机在进气行程中吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，输油泵将油压提高到10Mp以上，通过雾化喷头喷入缸体内，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气体，由于柴油发动机压缩比高，压缩终了时缸体内空气压力可达到3.5-4.5Mp，同时温度达到750-1000K(而汽油发动机此时的混合气体可达到0.6-1.2Mp，同时温度达到600-700K)，大大超过柴油的自燃温度，因此在柴油喷入缸体内，在很短时间内与空气混合后便立即自行燃烧，缸体内的气压迅速上升到6-9Mp，同时温度也上升到2000-2500K。当发动机处于怠速运转情况下，在缸体内混合气体爆炸燃烧的瞬间，通过雾化喷头向缸体内喷入水雾，而水雾在1500度时就能迅速汽化，并且其汽化后的体积是原来水体积的1700倍，能产生巨大的压力，推动活塞做功，排出的废气中大部分是水和水蒸汽，减少环境污染。

2、本发明节能效果明显，向缸体内喷入燃油只是维持发动机怠速运转，使缸体内保持一定的高温，来满足水微粒汽化的要求，怠速运转时，发动机的节油效果达到80％以上，所以节能效果明显。

3、本发明通过控制喷水时机，达到最佳的水微粒汽化膨胀效果，通过控制喷水的流量，达到最佳的转速，使用十分方便。另外，对于多缸发动机来说，使每一个缸体内喷出水雾的时间和每一个缸体内燃油点火时间同步，并且保持一定的时间差，来完成整个多缸发动机的连续工作，容易操作和实施。

4、本发明的水管以及与输水泵连通的水箱上设置有保温材料层，便于冬季正常运行。另外水管、雾化喷头、流量调节阀均由不锈钢或防氧化材料制成，避免生锈氧化，其使用寿命长，使用安全性高。

5、本发明的输水泵和输油泵处于同一个传动装置上，且和同一个动力机构联接，以实现同步运动，且不在同一时间做功，其结构简单紧凑、便于控制，成本较低。另外，输水泵和输油泵的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销，该转动凸轮或定位销分别和水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，十分方便且结构简单。

6、本发明使用范围广，既适用于柴油发动机，又适用于汽油发动机，既适用于单缸发动机，又适用于多缸发动机，易于实施，推广后具有良好的社会和经济效益。

四、附图说明：

图1为利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机的结构示意图。

五、具体实施方式：

实施例一：参见图1，图中，利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机含有缸体1、缸盖4、活塞3和曲柄连杆机构2，其中缸盖4上设置有喷油口5，喷油口5通过油管与输油泵7连通，缸盖4上设置有喷水口6，喷水口6通过水管与输水泵8连通，输水泵8与水箱连通，输水泵8和输油泵7同步运动，并且，喷水时间比喷油时间晚1/20秒。另外，缸盖4上还设置有进气口和排气口(图中未画出)。

水管和油管上分别安装有流量调节阀(图中未画出)、喷水口6和喷油口5上分别安装有雾化喷头(图中未画出)，便于水和油雾化。输水泵8和输油泵7安装在同一动力装置上，且与同一个动力机构联接，以实现同步运动。

喷水为蒸馏水；水管、流量调节阀、水箱由不锈钢或防氧化材料制成，并且水管、水箱外表面设置有保温层，便于冬季使用。

工作过程：先关闭水管上的流量控制阀，打开油管上的流量控制阀，进行启动预热，当预热完成后，把油管上的流量控制阀调整到最小，使其维持最低转速而不熄火，处于怠速状态，然后打开水管上的流量控制阀，调节其流量的大小即可控制发动机的转速。

工作原理：在进气行程中从进气口吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，输油泵将油压提高到10Mp以上，通过雾化喷头喷入缸体内，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气体，由于柴油发动机压缩比高，压缩终了时缸体内空气压力可达到3.5-4.5Mp，同时温度达到750-1000K(而汽油发动机此时的混合气体可达到0.6-1.2Mp，同时温度达到600-700K)，大大超过柴油的自燃温度，因此在柴油喷入缸体内，在很短时间内与空气混合后便立即自行燃烧，缸体内的气压迅速上升到6-9Mp，同时温度也上升到2000-2500K。当发动机处于怠速状态下，在缸体内混合气体爆炸燃烧瞬间，通过雾化喷头向缸体内喷入水雾，而水雾在1500度时就能迅速汽化，并且其汽化后的体积是原来体积的1700倍，产生巨大的压力，推动活塞做功，做功后的废气由排气口排出，并且排出的废气中大部分是水和水蒸汽，减少环境污染。

输水泵8和输油泵7的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销(图中未画出)，该转动凸轮或定位销分别和水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，根据需要，可以使二者之间的时间差为1/40～1/10秒之间的任一数值，如：1/40秒、1/30、1/20或1/10秒等。

向缸体内喷入燃油只是维持发动机怠速运转，使缸体内保持一定的高温，来满足水微粒汽化的要求，怠速运转时，发动机的节油效果达到80％以上，所以节能效果明显。通过控制喷水时机，达到最佳的水微粒汽化膨胀效果，通过控制喷水的流量，达到最佳的转速，使用方便。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同之处在于：本实施例为多缸发动机，它含有多个缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中所有缸盖上设置有喷油口，所有喷油口通过油管与输油泵连通，所有缸盖上均设置有一个喷水口，所有喷水口通过水管分别与一个或多路输水泵连通，输水泵和输油泵同步运动，并且，喷水时间比喷油时间晚1/20秒。

Claims (8)

1、一种利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机，含有缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中缸盖上设置有喷油口、进气口、排气口，所述喷油口通过油管与输油泵连通，所述缸盖上设置有喷水口，所述喷水口通过水管与输水泵连通，所述水管和油管上分别安装有流量调节阀，其特征是：所述输水泵和输油泵和同一个动力机构联接，以实现同步运动，并且，所述输水泵和输油泵的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销，该转动凸轮或定位销分别和所述水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，喷水时间比喷油时间晚1/40～1/10秒。

2、根据权利要求1所述的利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机，其特征是：所述喷水口和喷油口上分别安装有雾化喷头，便于水流和燃油充分雾化。

3、根据权利要求1所述的利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机，其特征是：所述喷水为蒸馏水；所述水管由防氧化材料制成，并且其外表面设置有保温层。

4、根据权利要求3所述的利用水微粒汽化膨胀做功的单缸发动机，其特征是：所述防氧化材料为不锈钢。

5、一种利用水微粒汽化膨胀做功的多缸发动机，含有多个缸体、缸盖、活塞和曲柄连杆机构，其中所有缸盖上均设置有喷油口、进气口、排气口，所述的所有喷油口通过油管与输油泵连通，其特征是：所述的所有缸盖上均设置有一个喷水口，所述的所有喷水口通过水管分别与多路输水泵连通，所述水管和油管上分别安装有流量调节阀，所述输水泵和输油泵和同一个动力机构联接，以实现同步运动，所述输水泵和输油泵的转轴上分别安装有转动凸轮或定位销，该转动凸轮或定位销分别和所述水管和油管上的流量调节阀相匹配，以控制水管和油管上流量控制阀打开、关闭的时间差，喷水时间比喷油时间晚1/40～1/10秒。

6、根据权利要求5所述的利用水微粒汽化膨胀做功的多缸发动机，其特征是：所述的所有喷水口和喷油口上分别安装有雾化喷头，便于水流和燃油充分雾化。

7、根据权利要求5所述的利用水微粒汽化膨胀做功的多缸发动机，其特征是：所述喷水为蒸馏水；所述水管由防氧化材料制成，并且其外表面设置有保温层。

8、根据权利要求7所述的利用水微粒汽化膨胀做功的多缸发动机，其特征是：所述防氧化材料为不锈钢。

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