一种内热蒸汽增效发动机的制作方法

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种内热蒸汽增效发动机。

背景技术：

当今世界以石化燃料为动力的发动机，无论是航空喷气发动机、船用柴油发动机以及各种车用发动机普遍存在热效率低、燃料消耗高和空气污染排放高的问题，此外有些发动机内部工作温度高，造成发动机部件易损，影响发动机寿命和工作的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种内热蒸汽增效发动机，用以解决现有的发动机存在热效率低、燃料消耗高、空气污染排放高和发动机寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种内热蒸汽增效发动机，所述内热蒸汽增效发动机包括发动机本体、预热水循环系统、高压注水泵、若干水雾喷嘴和喷水控制装置，所述喷水控制装置与所述高压注水泵电连接，所述水雾喷嘴固定安装在所述发动机本体燃烧室的内壁上，所述预热水循环系统的进水口与所述高压注水泵的输出端连接，所述预热水循环系统的出水口与所述水雾喷嘴连接，所述预热水循环系统用于吸收发动机燃烧室壳体及排气管中的热量使预热水循环系统内的水加热至沸腾，并通过水雾喷嘴将其喷入发动机本体的燃烧室中。

优选的，所述预热水循环系统包括设置在所述发动机本体燃烧室壳体中的空腔，所述空腔的出水口与所述水雾喷嘴连接，所述空腔的进水口与所述高压注水泵的输出端连接。

优选的，所述预热水循环系统还包括热交换管，所述热交换管的进水口与所述高压注水泵的输出端连接，所述热交换管的出水口与所述空腔的进水口连接。

优选的，所述空腔内安装有导流隔板。

优选的，所述发动机本体为内燃机发动机、喷气机发动机、涡轮机发动机、冲压机发动机或火箭发动机。

优选的，所述发动机本体外部设置有保温层。

优选的，所述水雾喷嘴是在发动机本体的燃烧室中点火之后将预热后的沸水喷入发动机本体的燃烧室中。

本发明具有如下优点：本发明的内热蒸汽增效发动机通过向发动机的燃烧室内喷入预热后的沸水，通过燃烧室内的火焰对水雾再次加热，沸水受热后变成高压高温水蒸气，体积大大增加，进而增大燃烧室内的压力，提高了发动机的热效率。本发明的内热蒸汽增效发动机具有热效率高、燃料消耗低、空气污染排放低和发动机寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1中喷气发动机的剖面结构示意图。

图2为图1的喷气发动机壳体的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例2中内燃机发动机活塞运动至上止点的剖面结构示意图。

图4为本发明实施例2中内燃机发动机活塞运动至下止点的剖面结构示意图。

图5为本发明实施例2中凸轮的换向原理结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1和2所示，该内热蒸汽增效发动机包括发动机本体1、预热水循环系统2、高压注水泵3、若干水雾喷嘴4和喷水控制装置5，发动机本体1在本实施例中为喷气发动机，预热水循环系统2为设置在喷气发动机的火焰筒壳体14中的空腔21，空腔21呈螺旋状设置在火焰筒壳体14中，为了防止空腔21内出现水流死角，导致部分水流无法畅通流动，空腔21内安装有导流隔板23，通过设置导流隔板23，空腔21内的水流只能沿着导流隔板23设置好的路线流动，既提高了预热水循环系统2对水流预热效率，又防止空腔21内水流死角的出现。空腔21的进水口设置在火焰筒壳体14上靠近喷口处，空腔21的进水口与高压注水泵3的输出端连接，空腔21的出水口与水雾喷嘴4连接。喷水控制装置5与高压注水泵3电连接，喷水控制装置5用于根据喷气发动机输出效率调节高压注水泵3的转速，进而调节水雾喷嘴4喷出的水量，水雾喷嘴4固定安装在喷气发动机火焰筒壳体14的内壁上。

喷气发动机起动后高压燃油经燃油喷嘴喷出，在燃烧室15燃烧产生的高温高压火焰向后喷射，产生推力推动飞机前进，燃烧室15火焰温度高达2000℃左右，由于喷气发动机的火焰筒壳体14靠近喷气发动机尾部的温度相对较低，高压注水泵3通过进水口向空腔21内注入需要预热的水在喷气发动机尾部进行初步预热，空腔21内的水在导流隔板23的作用下，从发动机尾部流向燃烧室15的前端，由于燃烧室15前端的温度较高，水的温度得到进一步的提高，加热后的水再流回到喷气发动机尾部并从水雾喷嘴4喷入燃烧室15尾部，此时，预热后的水已经达到或超过沸点，高压喷出的水雾在燃烧室15尾部高温火焰作用下，进一步加热成高温高压水蒸气，体积大大增加，进而增大燃烧室15尾部内的压力，使得发动机喷出的气体压力增大，提高了发动机的热效率，此时，由于适量经预热的水雾变为水蒸气并未消耗燃烧室15内太多的热量，燃烧室15气体的体积只是稍有减小，水蒸气体积却比水雾中的水在预热前增加近1000倍，水蒸汽与喷气发动机燃油产生的高温气体一同从喷气发动机的尾部喷出，因此，喷气发动机产生的推力将有大幅增加，既节省燃料又增加推力还节能环保一举多得，又降低喷气发动机机体温度，达到水冷降温的效果。

实施例2

如图3、4、5所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中的发动机本体1为内燃机发动机，水雾喷嘴4固定安装在内燃机发动机气缸16的顶部，预热水循环系统2包括若干设置在气缸壳体中的空腔21，此外，本实施例中的预热水循环系统2还包括热交换管22，热交换管22固定安装在内燃机发动机的排气管上，热交换管22的进水口与高压注水泵3的输出端连接，热交换管22的出水口与空腔21的进水口连接。高压注水泵3泵入的水在热交换管22中，热交换管22利用排气管中的热量对水进行初步预热，预热后的水再进入空腔21中进行二次预热，最终使得水达到沸点。进一步的，为了防止内燃机发动机的热量散失，提高预热水循环系统2对水的加热效率，内燃机发动机的外部设置有保温层。空腔21中的水既提高了内燃机发动机的热效率，又对内燃发动机的部件进行降温，相对于传统的风冷，水冷的冷却效果更好，延长了内燃机发动机的使用寿命。

内燃机发动机的活塞11运动时，活塞11顶离曲轴中心最大距离时的位置称为上止点，活塞顶离曲轴中心最小距离时的位置称为下止点。内燃机发动机启动后，当活塞11从下至点向上止点运动过程中，凸轮12转动至上止点前10-12度时，汽油发动机火花塞13在正时齿轮的控制下点火(柴油发动机高压燃油在正时齿轮的控制下经燃油喷嘴喷出)，正时齿轮控制火花塞13点火为现有技术，在此不在详细介绍。气缸16内燃烧产生的高温高压气体推动活塞11向下运动，并带动曲轴旋转产生动力，此时气缸16内火焰温度高达2000℃左右，同时，高压注水泵3泵入的水在热交换管22中进行初步预热，预热后的水再进入空腔21中进行二次预热，在气缸16内的高温气体和热交换管22的共同作用下，最终使得水达到沸点并在活塞11向下运动过程中通过水雾喷嘴4喷出，为了准确控制水雾喷嘴4喷出水雾的时间，水雾喷嘴4的喷雾时间可由喷雾凸轮17控制，喷雾凸轮17转动地安装在曲轴上，当喷雾凸轮17转动到上止点后5-10度时，喷雾凸轮17控制水雾喷嘴4喷出水雾，喷雾凸轮17控制水雾喷嘴4工作原理与正时齿轮控制火花塞13点火原理相同，不再详细介绍。高压喷出的水雾在气缸16内高温火焰的作用下，加热成高温水蒸气，体积大大增加，进而增大气缸16内的压力，提高了内燃机发动机的热效率。此时，由于适量经预热的高温水雾变为水蒸气未消耗气缸16内太多的热量，气缸16内高温气体的体积只是减小很少一部分，水蒸气体积却比水雾中的水在预热前增加近1000倍，水蒸气和高温气体一同推动内燃机发动机的活塞向下推动曲轴做功，然后经排气管排出，因此，内燃机发动机产生的推力将有大幅增加，越是大型发动机效率提高越大，既节省燃料又增加推力还节能环保一举多得。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。