[實用新型]吸熱回能式內燃機

無效

• 申請號: 200920110908.2
• 申請日: 2009-02-05
• 公開（公告）號: CN201381910Y
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 陳蜀喬
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: F02G5/04
• 分類號: F02G5/04
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司
• 代理人: 趙 云

技術領域

本實用新型涉及一種內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燃機裝置，屬于內燃機技術領域。

背景技術

現有的內燃機約有30％的熱能通過廢氣排出，約35％的熱能通過冷卻系統的水帶走，總計約近70％的熱能是不能做功的，因此熱能的轉換效率是很低的。目前對于提高內燃機的熱能的轉換效率的研究很多，但已知的各種技術都較復雜，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。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種吸熱回能式內燃機，其結構較簡單，制造成本較低，可吸收內燃機氣缸壁和廢氣中的熱量，實現節能的目的，內燃機的熱效率可大幅提高。

解決本實用新型的技術問題所采用的方案是：該內燃機在現有的燃氣內燃機的基礎上進行改進，將原來的內燃機單一缸體變為直列式三個氣缸構成，即燃氣氣缸套在同軸向的高壓氣氣缸內，同軸向的壓縮氣氣缸反向設置在燃氣氣缸下方，并且壓縮氣氣缸的活塞連桿和燃氣氣缸套的活塞連桿互成180°共同裝在曲軸上，燃氣氣缸套的活塞及連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。

在所述的燃氣氣缸與高壓氣氣缸之間，安裝了螺旋熱氣管，該管與燃氣氣缸的排氣口連通，成為排氣管。燃燒后的廢氣進入螺旋熱氣管內，經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氣氣缸壁和燃燒廢氣的熱能，與燃氣氣缸中的燃氣一起做功。

與傳統的氣缸原理相似，本裝置的高壓氣氣缸的進氣口處也設置有高壓進氣閥，而排氣口處設置有排氣閥；在壓縮氣氣缸的排氣口處設置有壓氣單向閥，而在進氣口處設置有進氣單向閥。

本實用新型上述的高壓儲氣管采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，機體外殼上設置有通氣孔，可使本裝置的結構更加緊湊，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。燃氣氣缸套的活塞連桿與高壓氣氣缸的活塞連桿采用同一根連桿，且用活塞銷鉸接在燃氣做功活塞與高壓氣做功活塞相連的位置，使本裝置結構緊湊，受力更佳。

為了增加高壓氣的冷卻效果，本方案中內燃機主軸與安裝正對高壓儲氣管位置的風扇傳動連接。

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燃機氣缸壁和廢氣中的熱量，實現節能的目的。內燃機的熱效率可以大幅提高，同時可不再使用水冷系統。降低生產成本。

附圖說明

圖1為本實用新型內燃機運動到上止點的結構示意圖；

圖2為本實用新型內燃機做功狀態示意圖；

圖3為本實用新型內燃機運動到下止點的狀態示意圖。

圖1中各標號依次表示：1、進氣口，2、進氣門，3、排氣門，4、排氣口，5、排氣管接頭，6、排氣閥，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、燃氣做功活塞，12、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、進氣單向閥，26、高壓氣氣缸，27、燃氣氣缸，28、壓縮氣氣缸，29、風扇。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

該內燃機在現有的內燃機的基礎上進行改進，由單一的燃氣氣缸28變為直列式三個氣缸構成，即燃氣氣缸27、高壓氣氣缸26和壓縮氣氣缸28。通過四個沖程的進行，可以將氣缸壁和燃氣剩余的熱量大部分回收掉。

1.吸氣沖程：燃氣做功活塞11向下運動，進氣門2打開，通過進氣口1吸入空氣。與此同時，與燃氣做功活塞11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，吸入高壓儲氣管7的高壓空氣，高壓空氣吸收燃氣氣缸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關閉，進氣單向閥25打開。運動到下止點，兩個進氣閥關閉，開始進入壓縮沖程。