专利名称：气泡聚集发动机及其方法
技术领域：
本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种气泡聚集发动机及其方法。
背景技术：
现有活塞式内燃机多使用化石燃料，通过燃烧时产生的高温高压推动活塞进行做功。由于在工作过程中，其缸内的温度较高,所以要求发动机缸体的材料使用耐高温材料(多为金属材料)并且在发动机内部配备有冷却水道进行冷却。这就使得发动机整体体型大，重量重。在常规发动机工作过程中，涉及到热能向机械能的转换，很大一部分的热量通过缸体和水道向外散失，造成了很大的能量损失，降低了热效率。金属间的机械摩擦降低了发动机的机械效率。常规发动机使用化石燃料，燃烧后会排放出一定的有害气体，对人体和环境造成危害。在燃烧过程中，化石燃料的燃烧较为剧烈，会造成较大的噪音。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种气泡聚集发动机及其方法。
气泡聚集发动机包括正负变换超声波脉冲发生器、负压超声波脉冲发生器、液位传感器、液体注入口、排气口、活塞、输出轴、气泡聚集室、位置传感器、发动机缸体、气缸；气泡聚集室底部设有正负变换超声波脉冲发生器、负压超声波脉冲发生器，气泡聚集室内灌装有液体工质，气泡聚集室一侧内壁设有液位传感器，气泡聚集室另一侧壁设有液体注入口，气泡聚集室上部设有气缸，气缸侧壁设有排气口、位置传感器，气缸内设有活塞，活塞与输出轴相连。气泡聚集发动方法是:在正负变换超声波脉冲发生器的作用下，使灌装在气泡聚集室的液体工质内部产生正负变换的压力场，在负压超声波脉冲发生器的作用下，液体工质内部由于空化效应会使得液体工质内部产生小的气泡，逐渐长大，临近的气泡聚合形成更大的气泡，当活塞经过气缸侧壁上设置的位置传感器，触发正负变换超声波脉冲发生器，使发出的负向超声脉冲波转变为正向，液体工质内部的小气泡在正负变换超声波脉冲发生器发出的正向超声脉冲的作用下，气泡边界层会失去稳定使得气泡破裂，伴随着温度的上升，放出内部气体，产生的推力推动活塞，在活塞上行过程中通过曲柄连杆机构推动输出轴，在活塞经过排气口时，气缸内的气体排出，气缸内的压力恢复正常状态，活塞下行，形成一个循环，周而复始，实现气泡聚集发动方法。常规发动机使用化石燃料，其工作过程中的温度和压力都很高，这就要求发动机缸体的材料耐高温耐高压，所以目前的发动机多采用金属材料进行铸造，这就使得发动机体积大重量重，制造成本高，同时为了能够将发动机的温度维持在一个比较适合的温度，发动机内部需要设置冷却水道进行冷却。而本发明由于采用气泡聚集发生方法，在工作工程中，气缸内的温度和压力较低，从而可以舍弃常用的发动机制造方法，可以使用高强度塑料等轻便材料进行铸造，这就使得制造成本降低，制造时间缩短，发动机小型轻量化。发动机内部的冷却水道也可以不铸造，从而大幅降低制造的难度。
常规发动机使用化石燃料，燃烧后产生的尾气对环境会产生很大的影响。并且在燃烧的过程中，很大一部分的能量会以热量的形式散发出去，造成很大的能量损失。本发明工作温度低，散失的热量少，所以其热效率更高。并且本发明所述的发动机其内部形成一个循环，排气口排出的高温水蒸气经过冷凝后重新注入液体缸，不会排放出尾气对环境造成污染。并且由于该过程较为温和，大幅降低工作带来的噪音同时延长工作寿命。
图1是气泡聚集发动机结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，气泡聚集发动机包括正负变换超声波脉冲发生器1、负压超声波脉冲发生器2、液位传感器3、液体注入口 4、排气口 5、活塞6、输出轴7、气泡聚集室8、位置传感器9、发动机缸体10、气缸11 ;气泡聚集室8底部设有正负变换超声波脉冲发生器1、负压超声波脉冲发生器2，气泡聚集室8内灌装有液体工质，气泡聚集室8 一侧内壁设有液位传感器3，气泡聚集室8另一侧壁设有液体注入口 4，气泡聚21内设有活塞6，活塞6与输出轴7相连。本发明将活塞设置为上置式。这样更便于启动。同时，因为缸内温度较低，可以选择塑料作为活塞的主体材料。为了降低活塞与缸壁间的摩擦，使用多条环形橡胶圈进行密封。将此密封橡胶圈结合橡胶作为活塞的外部，可自由装卸，以方便维护。本发明设置有液位传感器，当液体工质下降到固定位置时，液体工质由液体注入口向气泡聚集室注入，当液体工质的液面达到原先位置时停止。气泡聚集发动方法是:在正负变换超声波脉冲发生器I的作用下，使灌装在气泡聚集室8的液体工质内部产生正负变换的压力场，在负压超声波脉冲发生器2的作用下，液体工质内部由于空化效应 会使得液体工质内部产生小的气泡，逐渐长大，临近的气泡聚合形成更大的气泡，当活塞6经过气缸11侧壁上设置的位置传感器9，触发正负变换超声波脉冲发生器1，使发出的负向超声脉冲波转变为正向，液体工质内部的小气泡在正负变换超声波脉冲发生器I发出的正向超声脉冲的作用下，气泡边界层会失去稳定使得气泡破裂，伴随着温度的上升，放出内部气体，产生的推力推动活塞6，在活塞6上行过程中通过曲柄连杆机构推动输出轴7，在活塞6经过排气口 5时，气缸11内的气体排出，气缸11内的压力恢复正常状态，活塞活塞6下行，形成一个循环，周而复始，实现气泡聚集发动方法。本发明最初由电机带动下行，当活塞经过气缸侧壁上设置的位置传感器，触发正负变换超声波脉冲发生器，从而启动发动机。在发动机缸内气体正常推动活塞做功时，电机关闭。
权利要求
1.一种气泡聚集发动机，其特征在于包括正负变换超声波脉冲发生器(I)、负压超声波脉冲发生器(2)、液位传感器(3)、液体注入口(4)、排气口(5)、活塞(6)、输出轴(7)、气泡聚集室(8)、位置传感器(9)、发动机缸体(10)、气缸(11);气泡聚集室(8)底部设有正负变换超声波脉冲发生器(I)、负压超声波脉冲发生器(2)，气泡聚集室(8)内灌装有液体工质，气泡聚集室(8) —侧内壁设有液位传感器(3)，气泡聚集室(8)另一侧壁设有液体注入口(4)，气泡聚集室(8)上部设有气缸(11)，气缸(11)侧壁设有排气口(5)、位置传感器(9),气缸(11)内设有活塞(6),活塞(6)与输出轴(7)相连。
2.一种使用如权利要求1所述发动机的气泡聚集发动方法，其特征在于:在正负变换超声波脉冲发生器(I)的作用下，使灌装在气泡聚集室(8)的液体工质内部产生正负变换的压力场，在负压超声波脉 冲发生器(2)的作用下，液体工质内部由于空化效应会使得液体工质内部产生小的气泡，并逐渐长大，临近的气泡聚合形成更大的气泡，当活塞(6)经过气缸(11)侧壁上设置的位置传感器(9)，触发正负变换超声波脉冲发生器(I)，使发出的负向超声脉冲波转变为正向，液体工质内部的小气泡在正负变换超声波脉冲发生器(I)发出的正向超声脉冲的作用下，气泡边界层会失去稳定使得气泡破裂，伴随着温度的上升，放出内部气体，产生的推力推动活塞出)，在活塞(6)上行过程中通过曲柄连杆机构推动输出轴(7)，在活塞(6)经过排气口(5)时，气缸(11)内的气体排出，气缸(11)内的压力恢复正常状态，活塞(6)下行，形成一个循环，周而复始，实现气泡聚集发动方法。
全文摘要
本发明公开了一种气泡聚集发动机及其方法。它包括正负变换超声波脉冲发生器、负压超声波脉冲发生器、液位传感器、液体注入口、排气口、活塞、输出轴、气泡聚集室、位置传感器、发动机缸体、气缸；气泡聚集室底部设有正负变换超声波脉冲发生器、负压超声波脉冲发生器，气泡聚集室内灌装有液体工质，气泡聚集室一侧内壁设有液位传感器，气泡聚集室另一侧壁设有液体注入口，气泡聚集室上部设有气缸，气缸侧壁设有排气口、位置传感器，气缸内设有活塞，活塞与输出轴相连。本发明制造成本低、时间短、难度低，发动机小型轻量化，噪音小。并且不会排放出尾气对环境造成污染。过程温和，发动机寿命长。
文档编号F01K7/00GK103216280SQ201310128030
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者许沧粟, 谢阳 申请人:浙江大学