专利名称：发动机蒸汽发生器及使用蒸汽的设备的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机废热利用技术领域。
发动机排出的废气一般温度都比较高，其余热很难加以利用，浪费了能源，特别是废气中含有燃烧不完全物质，既浪费了能源，又污染了环境，虽然，目前，有一些利用发动机废气余热的方法，如1988年1月13日中国专利CN87200999V公告了一篇“发动机燃烧雾化系统”专利申请，该申请中介绍了利用发动机排气时的余热把燃油进行加热雾化的系统，这种利用余热的装置，虽然有一定的节能效果，但余热的利用率低(仅用来加热燃油)，而且这种装置对燃油的雾化仍不够理想，系统构造又比较复杂。
本发明的目的，是要充分利用发动机废气的余热，既要将余热用以雾化燃油，提高雾化效果和燃烧效率，又要将余热用于方便生活，并改善废气对环境的污染。
本发明的目的是用以下方式实现的，在发动机旁安装蒸汽发生器，或者将蒸汽发生器与发动机设计成一体，让废气通过蒸汽发生器，充分利用废气余热生产蒸汽，再利用生产的蒸汽雾化燃油，提高燃油雾化效果，还可将蒸汽通入炊具设备里，用来冲开水、蒸饭、烤食品等，并可用蒸汽为家庭住宅或汽车车厢、驾驶室供暖气等，方便人们的生活。本发明的蒸汽发生器由蒸汽发生室、热交换室、蒸汽输出口所组成，蒸汽发生室与热交换室由蒸汽发生室底隔开，热交换室的废气入口与发动机出气管连接，废气排出口与排气管连接，蒸汽发生室上部有进水口，蒸汽输出口在蒸汽发生室的上部，通过输汽管与蒸汽使用设备连通。本发明使用蒸汽的设备为汽油发动机的蒸汽雾化燃油的设备，柴油发动机的蒸汽加热燃油、雾化燃油设备，使用蒸汽的炊具设备和供暖设备。汽油发动机的蒸汽雾化燃油的设备是在化油器大喉管处，化油器下部外壳与喇叭口朝下的内衬之间有蒸汽环套层，化油器下部外壳有喷汽喷咀，与蒸汽环套层相通，内衬上有朝下倾斜的蒸汽混合喷孔，蒸汽喷咀与蒸汽发生器连通;柴油发动机的蒸汽加热燃油，并对燃油进行雾化的设备是在柴油发动机的柴油滤清器外壳环绕蒸汽加热管，柴油滤清器外壳可改装成双层复合式外壳，将加热管安装在复合层中，将柴油加热，降低柴油粘度，有利柴油在油管里的流动和在燃烧室里的雾化效果，达到节油目的，这尤其在冰冻寒冷季节，节能效果更加明显，蒸汽雾化喷入口设置在空气滤清器与柴油发动机进气管之间的颈管上，在此处，喷入的蒸汽与空气混合，将助燃空气预热，然后喷入燃烧室，将燃油进一步雾化并混合。炊具设备为炊具柜、由柜箱、柜门、蒸汽输入口所组成，蒸汽供暖设备为蒸汽输送管和散热取暖器组成。下面结合附图对本发明进一步描述。
图1蒸汽发生器的主视图;
图2蒸汽发生器右侧视图;
图3蒸汽发生器俯视图;
图4是本发明在汽车上实施的示意图;
图5喷汽喷油同步器结构放大图(图中节油门与同步器活塞处于高速全开状态);
图6为图5的左侧视图(图中节油门与同步器处于慢速关闭状态);
图7为图4中蒸汽稳压储气罐(49)结构放大图;
图8柴油发动机空气滤清器处蒸汽喷入口示意图;
图9带有蒸汽加热管的柴油滤清器结构图;
图10蒸汽取暖器示意图。
图中1-发动机，2-化油器，3-内衬，4-化油器下部外壳，5-喷汽喷咀，6-复合外壳，7-蒸汽输入口，8-蒸汽输出管，9-发动机进气管，10-发动机出气管，11-蒸汽发生器，12-储水箱盖，13-储水箱，14-净水过滤器，15-进水管，16、17、48、64-输汽管，18-蒸汽分配调节阀，19-蒸汽输送总管，20-蒸汽分配调节阀，21-阀门支架，22-开水箱，23-汤菜箱，24-蒸饭箱，25-烤箱，26-食品储藏箱，27-调味品箱，28-餐具箱，29-仪表电线，30-仪表盘，31-汽车方向盘，32-排气管，33-空气滤清器，35-进水口，36-蒸汽输出口，37-废气入口，38-废气阻流道盖板，39-废气排出口，40-放水开关，41-热交换室，42-可调换丝扣安位座，43-蒸汽混合喷孔，44-驾驶室仪表板，45-蒸汽发生室，46、47-蒸汽输送调节开关，49-稳压储汽罐，50-蒸汽输入口，51-排水限压装置，52-蒸汽过滤丝网，53-喷汽喷油同步器，54-活塞缸，55-蒸汽入口，56-活塞，57-蒸汽出口，58-缸盖，59-活塞杆弹簧，60-联动同步杆，61-平衡压力弹簧，62-节油门联动轴，63-节油门，65-活塞杆封圈，66-活塞连杆，67-过滤蒸汽输出口，68-柴油发动机，69-进气管，70-蒸汽喷入口，71-空气滤清器，72-中间连杆，73-定位销，74-连杆，75-连杆连接孔，76-分隔板，77-进水阀三角针座，78-活动式三角针，79-框架，80-支承板，81-平衡弹簧，82-浮子，83-进水孔，84-蒸汽环套层，85-环套，86-蒸汽加热管，87-脚油门连杆，88-传动连杆，89-外壳，90-连杆连接孔，91-定位销固定板，92-蒸汽取暖器，93-蛇形管，94-蒸汽输入口，95、96-暖气出口窗，97-蒸汽出口，98-支承架，99-鼓风扇，100-同步器固定安装孔，101-同步器固定板。
为了增加废气在换热室(41)中的滞溜时间，和增加废气在热交换室(41)中的流程、产生阻流，可在热交换室(41)中安装分隔板(76)，使废气在热交换室(41)中回转后排出，蒸汽发生室(45)的进水口(35)安装自动控制进水装置，该装置由浮子(82)，进水阀三角针座(77)、活动式三角针(78)、框架(79)、支承板(80)、平衡弹簧(81)、进水管(15)组成，浮子(82)与支承板(80)紧固连接，支承板(80)与框架(79)铰连，平衡弹簧(81)安装在框架(79)上，支承板(80)由平衡弹簧(81)支承连接，活动式三角针(78)下部可与支承板(80)接触，安装在带有进水孔(83)的进水阀三角针座(77)里，进水阀三角针座(77)和框架(79)固定在蒸汽发生室(45)壁上，进水管(15)与贮水箱(13)连通，当蒸汽发生室(45)里的水位低于规定的水位时，浮子(82)向下运动，活动式三角针(78)也向下运动，打开进水口(35)，水进水孔(83)进入蒸气发生室(45)，水位上升，浮子(82)上升，带动支承板(80)将活动式三角针(78)向上推，到规定水位，针顶自动顶住进水;当车行驶在凸凹不平道路上时，依靠弹簧缓冲作用，避免进水口开启的频繁，保证蒸汽正常生产，为使蒸汽发生器(11)生产的在蒸汽发生室(45)上部的蒸汽低于规定的压力，可在蒸汽输出口(36)旁安装限压阀，蒸汽输出口(36)通过输气管(48)与蒸汽使用设备连通。为使蒸汽压力稳定，将输汽管(48)与蒸汽稳压罐(49)连接，再通过输汽管(16)与蒸汽分配调节阀(18)连通，蒸汽稳压储汽罐(49)下部有排水限压装置(51)，蒸汽过滤丝网(52)罩在过滤蒸汽输出口(67)，蒸汽分配调节阀(18)是一个小蒸汽分配器，其上连接有输送调节开关(46、47)、蒸汽分配调节阀(18)与蒸汽使用设备连通。
用蒸汽发生器(11)里生产的蒸汽雾化燃油，对于汽油发动机，用蒸汽雾化燃油的设备是在化油器(2)下部的大喉管处，化油器下部外壳(4)与喇叭中朝下的内衬(3)之间有蒸汽环套层(84)，化油器下部外壳(4)有喷汽喷咀(5)与蒸汽环套层(84)相通，内衬(3)上有朝下倾斜的蒸汽混合喷孔(43)，喷孔(43)的直径约1毫米，向下倾斜的角度α＝30°-70°，孔数约200-400个，均匀布满，便于蒸汽在大喉管处顺汽油喷射方向向下喷射，使汽油温度升高，得以充分雾化，两者混合均匀，喷汽喷咀(5)与输入蒸汽的输汽管连接。为了使蒸汽的喷入量与汽油的喷入量成固定的比例关系即在节油门开大汽油喷入量多时，蒸汽喷入量多，节油门开小汽油喷入燃烧室的量少，蒸汽喷入量也少，因此在蒸汽喷咀(5)与蒸汽发生器(11)之间连接喷汽喷油同步器(53)，它由活塞缸(54)、活塞(56)、活塞杆弹簧(59)，联动同步板(60)、压力平衡弹簧(61)和活动连杆机构(72、73、74、75)所组成，活塞缸(54)有与输汽管(17)连接的蒸汽入口(55)、与蒸汽喷咀(5)连通的蒸汽出口(57)，蒸汽出口(57)可采用两通或三通接头，活塞缸(54)上部有缸盖(58)，活塞杆弹簧(59)固定在缸盖(58)上，弹簧中间有与活塞连接的活塞连杆(66)，活塞(56)中部为环形凹槽，凹槽与活塞缸(54)壁形成环套(85)，活塞连杆(66)与中间连杆(72)铰连接，中间连杆(72)中部用定位销(73)固定，连杆(74)一端活动连接在与节油门旋转轴(62)固定为一体的联动同步板(60)上，另一端与中间连杆(72)铰连。操作杆铰连在联动同步板(60)的连杆连接孔(75)处，拉动操作杆，联动同步板(60)产生约60°左右的园周运动，使化油器节油门(63)改变开度，同时使连杆(74)上下运动，带动中间连杆(72)运动，致使活塞连杆(66)上下运动，使活塞(56)在活塞缸(54)内运动，并改变环套(85)与蒸汽出口(57)的相对位置，从而达到调节进入蒸汽喷咀(5)的蒸汽量，使喷油量的调节与蒸汽喷入量的调节同步，即将一定比例的蒸汽喷入燃烧室雾化作功，怠速时无蒸汽喷入燃烧室。
对于柴油发动机(68)，雾化燃油的设备是在柴油发动机(68)的柴油滤清器(6)外壳环绕蒸汽加热管(86)，蒸汽喷入口(70)设置在空气滤清器(71)与进气管(69)之间的颈管上，蒸汽与助燃空气预混，混合气在燃烧室雾化燃油。为使柴油喷入量与喷汽喷入量同步，象汽油发动机一样，连接喷汽喷油同步器(53)，使喷入蒸汽量与高压油泵的喷油量同步(成固定比例关系)。蒸汽喷入口(70)与喷汽喷油同步器(53)的蒸汽出口(57)连接，喷油喷汽同步器(53)的蒸汽入口(55)与输汽管连通，喷汽喷油同步器(53)的连杆(74)与高压油泵的供油操作杆铰连。
蒸汽发生器(11)生产的蒸汽，可通入蒸汽炊具设备中，用来冲开水，蒸饭、烤食品等，该炊具设备是炊具柜，是一种高压组合式，炊具柜里的柜箱分隔成开水箱(22)、汤菜箱(23)、蒸饭箱(24)、烤箱(25)、蒸汽输入总管(19)与蒸汽分配调节阀(20)连通，再由蒸汽分配调节阀(20)通过输汽管道分别与开水箱(22)、汤菜箱(23)、蒸饭箱(24)、烤箱(25)等连通，控制蒸汽往各箱的输送，在炊具柜里安装测温测压装置，通过仪表电线(29)与仪表板(30)上的显示仪表电连接，便于掌握炊具柜里的温度和压力。
蒸汽发生器(11)生产的蒸汽，可用来供暖，只要把蒸汽通过输汽管送往安装有散热取暖器的住宅、机动车车厢或驾驶室即可，为便于安装在车厢、驾驶室、取暖器(92)可做成箱式结构，它由外壳(89)、安装在外壳(89)内并由支承架(98)支承的蛇形管(93)，暖气出口窗(95、96)，蒸汽输入口(94)、蒸汽出口(97)组成，蒸汽输入口(94)与蒸汽分配调节阀(18)连通，蛇形管(93)一端与蒸汽输入口(94)连接，另一端与蒸汽出口(97)连接，在取暖器(92)里还安装有鼓风扇，最好是可调速的，将取暖器(92)里的暖气从暖气出口窗(95、96)吹出，暖气出口窗(95)采用百页式，能够调节暖气吹出的方向，侧面的暖气出口窗(96)为球形窗。
图4是本发明在汽车中的实施例，储水箱(13)安装在车厢顶，蒸汽发生器(11)安装在汽油发动机(1)的废气排出口处，稳压储气罐(49)也安装在车头里(发动机旁)，蒸汽分配调节阀(18)、仪表盘(30)都安装在驾驶室仪表板(44)上，便于驾驶员操作，喷汽喷油同步器(53)安装在化油器(2)旁，连杆(74)通过连杆连接孔(75)与联动同步板(60)铰连，通过脚油门连杆(87)操作联动同步板(60)，使喷汽喷油同步器(53)与节油门(63)同步工作，炊具柜安装在货车的车厢下靠近驾驶室处，旅行车可安装在车厢里，并安装橱柜(包括食品储藏箱26、调味品箱27、餐具箱28)，蒸汽取暖器(92)安装在驾驶室内和车厢内，当发动机水箱水温升到80℃时，蒸汽发生器(11)里水温达到沸点，就有蒸汽源源不断地输出，用以雾化燃油，提高燃烧效率、达到节油、减少环境污染，蒸汽用来冲开水，蒸饭、在冬天往驾驶室和车厢里提供暖气。
用本发明实施在已运行30万公里的东风140大货车上在2-4级公路上作1千公里满载试验，经测试证明，节油率达到10%以上，而尾气排染(污)在国标一半以下，发动机噪声降低。炊具柜采用高压双层外壳组合式柜，冲开水6kg只需15分钟，蒸饭1kg8分钟，10kg米蒸熟20分钟以内，由于蒸汽输送开关在驾驶室内，并有温度压力仪表显示，驾驶员可不影响正常行驶和发动机工作的情况下，对使用蒸汽的设备进行操作即往使用蒸汽的设备输送所需的蒸汽量，真正实现节省能源，减少污染，方便生活，操作简单的目的，适合于一切汽、柴油发动机系列，特别是能为长途汽车、旅游车提供极大的生活方便。
权利要求
1.一种利用废气的发动机蒸气发生器，其特征在于该蒸气发生器(11)是由产生蒸汽的蒸汽发生室(45)、热交换室(41)、蒸汽输出口(36)组成，蒸汽发生室(45)与热交换室(41)由蒸汽发生室底隔开，热交换室(41)的废气入口(37)与发动机出气管(10)连接；废气排出口(39)与排气管(32)连接，蒸汽发生室(45)上部有进水口(35)，蒸汽输出口(36)在蒸汽发生室(45)的上部，通过输汽管(48)与蒸汽使用设备连通。
2.根据权利要求1所述的发动机蒸汽发生器，其特征在于蒸汽发生室(45)的进水口(35)安装自动控制进水装置，该装置由浮子(82)、进水阀三角针座(77)、活动式三角针(78)、框架(79)、支承板(80)、平衡弹簧(81)、进水管(15)组成，浮子(82)与支承板(80)紧固连接，支承板(80)与框架(79)铰连，平衡弹簧(81)安装在框架(79)上，支承板(80)由平衡弹簧(81)支承连接，活动式三角针(78)下部可与支承板(80)接触，安装在带有进水孔(83)的进水阀三角针座里，进水阀三角针座(77)和框架(79)固定在蒸汽发生室(45)壁上，进水管(15)与贮水箱(13)连通。
3.根据权利要求1或2所述的发动机蒸汽发生器，其特征在于热交换室(41)有使废气产生阻流，增加流程的分隔板(76)。
4.根据权利要求1或2或3所述的发动机蒸汽发生器，其特征在于输汽管(48)与蒸汽稳压储汽罐(49)连接，再通过输汽管(16)与蒸汽分配调节阀(18)连通，蒸汽稳压储汽罐(49)下部有排水限压装置(51)，蒸汽过滤丝网(52)罩在过滤蒸汽输出口(67)，蒸汽分配调节阀(18)是一个小蒸汽分配器，其上连接有蒸汽输出管，每个输出管有控制蒸汽输送调节开关(46、47)，蒸汽分配调节阀(18)与蒸汽使用设备连通。
5.一种使用汽油发动机废气所生产的蒸汽雾化燃油的设备，其特征在于在化油器(2)下部的大喉管处，化油器下部外壳(4)与内衬(3)之间有蒸汽环套层(84)，化油器下部外壳(4)有喷汽喷咀(5)与蒸汽环套层(84)相通，内衬(3)上有朝下倾斜的蒸汽混合喷孔(43)，蒸汽喷咀(5)与输汽管连接。
6.根据权利要求5所述的使用蒸汽雾化燃油的设备，其特征在于在蒸汽喷咀(5)与蒸汽发生器(11)之间连接喷汽喷油同步器(53)，它由活塞缸(54)、活塞(56)、活塞杆弹簧(59)、联动同步板(60)、压力平衡弹簧(61)和活动连杆机构(72、73、74、75)所组成，活塞缸(54)有与输汽管(17)连接的蒸汽入口(55)、与蒸汽喷咀(5)连通的蒸汽出口(57)、活塞缸(54)上部有缸盖(58)，活塞杆弹簧(59)固定在缸盖(58)上，弹簧中间有与活塞连接的活塞连杆(66)，活塞(56)中部为环形凹槽，凹槽与活塞缸(54)壁形成环套(85)，活塞连杆(66)与中间连杆(72)铰连接，中间连杆(72)中部用定位销(73)固定，连杆(74)一端活动连接在与节油门旋转轴(62)固定为一体的联动同步板(60)上，另一端与中间连杆(72)铰连。
7.一种使用柴油发动机废气生产的蒸汽加热燃油并对燃油进行雾化的设备，其特征在于在柴油发动机(68)的柴油滤清器(6)外壳环绕与输气管连接的蒸汽加热管(86)，蒸汽喷入口(70)设置在空气滤清器(71)与进气管(69)之间的颈管上，蒸汽喷入口(70)与喷汽喷油同步器(53)的蒸汽出口(57)连接，喷汽喷油同步器(53)的蒸汽入口(55)与输汽管连通，喷汽喷油同步器(53)的连杆(74)与高压油泵的供油操作杆铰连。
8.一种使用发动机废气所生产的蒸汽的炊具设备，其特征是该炊具设备为炊具柜、由柜箱、柜门、蒸汽输入口所组成。
9.根据权利要求8所述的使用蒸汽的炊具设备，其特征在于炊具柜为高压组合式，分隔成开水箱(22)、汤菜箱(23)、蒸饭箱(24)、烤箱(25)，蒸汽输入总管(19)与蒸汽分配调节阀(20)连通，再由蒸汽分配调节阀(20)通过输汽管道分别与开水箱(22)、汤菜箱(23)、蒸饭箱(24)、烤箱(25)连通。
10.一种使用发动机废气生产的蒸汽的供暖设备，其特征在于输汽管与散热取暖器连接，输汽管与蒸汽发生器(11)连通。
11.根据权利要求10所述的蒸汽供暖设备，其特征在于该供暖设备为蒸汽取暖器(92)，它由外壳(89)、蛇形管(93)、鼓风扇(99)、支承架(98)、暖气出口窗(95、96)、蒸汽输入口(94)、蒸汽出口(97)组成，蒸汽输入口(94)与蒸汽分配调节阀(18)连通，蛇形管(93)一端与蒸汽输入口(94)连接，另一端与蒸汽出口(97)连接。
全文摘要
本发明属于发动机废热利用技术领域，是利用汽、柴油发动机废气生产蒸汽，再利用蒸汽雾化燃油和作为生活用蒸汽，还可用蒸汽供暖。回收废热能的设备为蒸汽发生器，使用蒸汽的设备为雾化燃油设备，炊具柜，供暖设备，炊具柜由开水箱、汤菜箱、蒸饭箱、烤箱等组成，本发明充分利用废气余热，节油10％以上，降低废气中的有害物含量和降低发动机噪声，并为人们的生活提供方便。
文档编号F02B3/06GK1046369SQ8910570
公开日1990年10月24日 申请日期1989年4月14日 优先权日1989年4月14日
发明者王石腾 申请人:王石腾