一种非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机的制作方法

本发明属于无污染发动机技术领域，具体涉及一种非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机。

背景技术：

普通的发动机是利用动力室中活塞的往复运动经连杆曲轴变成旋转运动，在动力室中总将定量的空气压缩后加燃料点燃，在燃气膨胀的有效阶段收集能量。目前，内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有 35％～40％用于实际汽车行驶。人们尝试着各种办法来提高发动机的燃烧效率并降低其污染物排放量，以达到节省能源和保护环境的目的。

目前能用来提高汽车发动机燃烧效率或起到节油作用的产品大致有以下几种：磁性材料节油器、远红外线材料节油器、石英斑岩陶瓷技术节油装置、稀土类矿石技术节油装置、可旋转式涡轮节油装置、以及燃油添加剂等。这些产品在使用当中，或多或少都存在着一些问题或不足。传统的火花塞点火不能对进入燃燃烧室里的可燃混合气进行持续助燃，在稀燃下限附近的混合气很容易出现熄火现象，这是由于火花塞只产生一个点火源即火核，然后形成火焰锋面向四周的混合气传播，直至火焰布满整个燃烧室。这种由一点向周围扩展的火焰传播过程相对较慢，不仅影响了燃烧速率，延长了燃烧持续时间，而且容易引起不稳定的燃烧。最主要的是发动机的尾气污染严重，尤其是汽车尾气，成为大气污染、温室效应及雾霾的主要源头。

等离子态是物质的第四态，宇宙中几乎99﹪的物质（不包括尚未确认的暗物质）都处于等离子态。等离子体其温度分布范围则从10 K的低温到核聚变等离子体的10亿K超高温并拥有一系列独特性质，使等离子体在纳米材料生产、新材料合成、热加工制造、冶炼、钻探、煤化工、垃圾废物处理、材料表面处理、电子、新能源、军事、航空航天等领域获得广泛应用。

近几十年来，等离子体发生器的研制及等离子诊断技术的开发均取得了巨大的进展，并且等离子体研制与开发的重点已不再局限与航天航空方面的应用，而是更多地转向机械、化工、冶金、环保等工业部门的应用，特别是在材料加工与新材料研制方面的应用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种非转移弧等离子多功能无污染发动机，通过配置等离子介质可实现发动机高洁净或强动力的特性；高洁净特性原料是水，生成物也是水，完全洁净无污染，还能提高大气湿度，优化大气环境，非但没有污染环境，还能够保护环境；甚至可以采用污水，对污水实现免费净化及再利用。当采用强动力特性时，该特性若只采用酒精、氧气跟水，生成物完全是水和二氧化碳，没有其他污染物。即便采用天然气为原料，由于形成了等离子体，能够与氧气进行充分燃烧反应，其生成物也比现有天然气发动机技术更洁净。本发明还可以采用地沟油为原料，能够实现地沟油变废为宝。本发明还可以采用其他燃气燃料以利用其中的化学能。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种非转移弧等离子多功能清洁无污染动力装置，包括：

排气门和进料门，分别位于所述动力装置的动力室的两侧，并分别与凸轮轴连接；

非转移弧等离子发生器，位于所述动力室上部；以及

活塞，设置于所述动力室内部。

进一步的，所述等离子发生器的介质包括气体和液体，其中，

所述气体包括：空气、天然气、氩气和氮气；

所述液体包括：水、酒精、地沟油、汽油。

进一步的，还包括气门顶杆和料门顶杆，其中，

所述排气门通过所述气门顶杆与所述凸轮轴连接，所述进料门通过所述料门顶杆与所述凸轮轴连接；通过改变凸轮轴的曲线，分别调整排气门和进料门的开启、关闭的时间。

进一步的，所述动力室外围设有冷却腔，所述冷却腔内容纳有冷却水。

进一步的，还包括：连杆和曲轴，所述活塞通过所述连杆与所述曲轴连接。

进一步的，还包括：齿轮，所述齿轮设置于所述曲轴上，将动力输出到使用端。

进一步的，还包括：下皮带轮、皮带和上皮带轮，其中

所述下皮带轮设置于所述曲轴上，所述上皮带轮设置于所述凸轮轴上；

所述皮带设置于所述上皮带轮和所述下皮带轮上，下皮带轮带动上皮带轮转动，配合传动比，保证动力室进料、排气的准确。

进一步的，所述非转移弧等离子发生器与所述动力室间设有密封装置。

进一步的，还包括润滑油，其容纳于所述曲轴所在的腔室内。

进一步的，经所述进料门进入的物料包括：空气、水、液态燃料和气态燃料。

本发明的有益效果在于：

（1）通过配置等离子介质可实现发动机高洁净或强动力的特性；高洁净特性原料是水，生成物也是水，完全洁净无污染，还能提高大气湿度，优化大气环境，非但没有污染环境，还能够保护环境，可以采用污水，对污水实现免费净化及再利用。

（2）当采用强动力特性时，该特性若只采用酒精、氧气跟水，生成物完全是水和二氧化碳，没有其他污染物，即便采用天然气为原料，由于形成了等离子体，能够与氧气进行充分燃烧反应，其生成物也比现有天然气发动机技术更洁净。

（3）本发明还可以采用地沟油为原料，能够实现地沟油变废为宝，或采用其他燃气燃料以利用其中的化学能。

附图说明

图1为本发明非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机示意图。

图2为本发明非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机侧视图。

其中，1、凸轮轴 2、非转移弧等离子发生器 3、进料门 4、冷却水 5、活塞 6、连杆 7、排气门 8、非转移等离子弧 9、动力室 10、曲轴 11、润滑油 12、齿轮 13、上皮带轮 14、皮带 15、下皮带轮。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机，图1为本发明非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机示意图，如图1所示, 主要包括：排气门和进料门，非转移弧等离子发生器以及活塞。

根据本发明的具体实施例，非转移弧等离子发生器插入发动机的动力室内的上部，二者之间设有密封装置，非转移等离子弧为非转移弧等离子枪产生的高温气氛，其温度可高达10000°C，能够将动力室维持在一个高温的环境中。本发明的非转移弧等离子发生器，可以采用液体为等离子介质，也可以采用气体为等离子介质，通过喷出的高温等离子体，在发动机动力室内部形成一个高温空间，以推动活塞运动。

相应的，如图1所示，动力室外围设有冷却腔，冷却腔内容纳有循环流动的冷却水，作用是为动力室降温，进而对发动机进行冷却。

根据本发明的具体实施例，所述等离子发生器的介质包括气体和液体，其中，所述气体包括：空气、天然气、氩气和氮气等；所述液体包括：水、酒精、汽油或者地沟油等对人体有害的油类物质。其中的水可以为经过初步净化的污水及废水，可以实现污水和废水的再利用。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，活塞设置于所述动力室的内部，具体的，活塞位于动力室的下部，活塞的材料优选为硅铝合金，本发明对此不作特别限制，活塞与进料门、排气门以及动力室的壳体组成动力室，活塞承受动力室内产生的高温高压并进行上下往复运动。与活塞相连的连杆将活塞的上下往复运动转化成曲轴的连续转动，曲轴转动将带动一系列部件运动。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，连杆的材料优选为经模锻或辊锻的中碳钢或合金钢，本发明对于连杆材料的具体要求无特别限制，只要满足其传递动力所需的刚力即可，本发明中连杆与曲轴连接，作用是传递活塞与曲轴间的作用力，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动，连杆应保证足够的强度和刚度。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，润滑油或机油容纳于活塞下方的、曲轴所处的腔室中，润滑油或者机油不断的供给到各运动件的摩擦表面，使润滑油或机油起到润滑、冷却、清洗、密封、减振、防锈蚀的作用。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，所述曲轴上设有齿轮，齿轮将动力输出到使用端。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，所述下皮带轮设置于所述曲轴上，所述上皮带轮设置于所述凸轮轴上；所述皮带设置于所述上皮带轮和所述下皮带轮的凹槽内，下皮带轮带动上皮带轮转动，配合传动比，保证动力室进料、排气的准确。凸轮轴的材料为优选为球墨铸铁，本发明对此不作特别限制，其作用是通过凸轮轴的不断旋转，推动气门顶杆和料门顶杆上下运动，进而控制排气门与进料门的开启与关闭。通过改变凸轮轴的曲线，可精确调整排气门和进料门的开启、关闭时间，进料门周期性地打开与闭合，当进料门打开时，物料从进料门中进入动力室，物料可以是空气、水、液体燃料或者气体燃料。

根据本发明的具体实施例，排气门和进料门，位于所述发动机动力室的两侧，分别与凸轮轴连接。

根据本发明的具体实施例，本发明的动力装置具有高洁净的特性，等离子发生器的介质采用空气或水，经进料门进入的物料为水，高温非转移等离子弧将动力室加热至高温状态，水从进料门中进入动力室，由于动力室9内的温度极高，水进入其中后就会瞬间蒸发膨胀，进而推动活塞往复运动；此原理类似于蒸汽机，但比蒸汽机提供的动力要大许多；通过控制非转移弧等离子的电流及进入动力室的水的量能够控制动力室提供的动力。

根据本发明的具体实施例，本发明的动力装置具有强动力的特性，等离子发生器的介质采用酒精，酒精在产生非转移等离子弧的过程中会释放自身的化学能，进而提供更多的热量，经进料门输入空气跟水，也可以是氧气跟水，氧气与酒精等离子生成的还原性气氛进行充分燃烧反应，为动力室提供强大的动力，水对动力室具有一定的冷却保护作用，还能形成大量水蒸气为动力室提供动能。

根据本发明的具体实施例，实现本发明动力装置的强动力特性还可以采用天然气为等离子发生器的介质，天然气在形成等离子体后也会释放大量的化学能，经进料口进入的可以为水和空气或者水和氧气，氧气与还原气氛进行燃烧反应，水进行气化膨胀为动力室提供动力。在实现本发明动力装置的强动力特性时，经进料门进入的物料还可以采用其他液态或气态燃料，液态燃料如汽油、柴油等，气态燃料如氢气、煤气、乙炔等。

根据本发明的具体实施例，为了转废为宝，可以采用地沟油等对食用有害的油做等离子发生器的介质，地沟油具有较大的化学能，产生等离子体后能够释放较大的热量，经进料门输入空气及水，空气中的氧气与等离子体形成的还原气氛充分燃烧反应，水在高温下气化膨胀以提供动力。

在实际的使用过程中，基于环保考虑，可以采用水作为等离子发生器的介质，保证高洁净；为了实现动力装置的强动力，可以使用采用酒精、空气、水作为介质；为了转废为宝，实现资源有效利用，可以采用地沟油为等离子介质。

总而言之，若以高洁净为目标，可以完全采用水为原料，若以强动力为目标，可类似于现有发动机一样采用汽油跟天然气，利用汽油跟天然气，本发明由于形成了等离子体，能够实现充分燃烧，既提供了更为强大的动力，有减少了污染物的排放；本发明还可以采用地沟油为原料，实现了变废为宝。

综上所述，本发明的非转移弧等离子多功能清洁无污染发动机，通过配置等离子介质可实现发动机高洁净或强动力的特性；高洁净特性原料是水，生成物也是水，完全洁净无污染，还能提高大气湿度，优化大气环境，非但没有污染环境，还能够保护环境；甚至可以采用污水，对污水实现免费净化及再利用。当采用强动力特性时，该特性若只采用酒精、氧气跟水，生成物完全是水和二氧化碳，没有其他污染物。即便采用天然气为原料，由于形成了等离子体，能够与氧气进行充分燃烧反应，其生成物也比现有天然气发动机技术更洁净。本发明还可以采用地沟油为原料，能够实现地沟油变废为宝。本发明还可以采用其他燃气燃料以利用其中的化学能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。