專利名稱：蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)。
本發(fā)明是按中國發(fā)明專利申請公開說明書第86100914號公開的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。
在公知的轉(zhuǎn)輪活塞式發(fā)動機(jī)中，雖然也能利用回?zé)崞鱽砘厥张艢庵械牟糠譄崃?，但為使被預(yù)熱了的氣體能進(jìn)入轉(zhuǎn)輪上的燃燒室凹坑內(nèi)，還要設(shè)置所需的循環(huán)泵，這使裝置的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外，由于預(yù)熱后的氣體在把燃燒室凹坑內(nèi)的冷空氣向外換出后才能進(jìn)入其中，這會損失一定所回收的排氣熱量。
本發(fā)明的目的是通過在轉(zhuǎn)輪裝置的殼體上設(shè)置注汽口，讓余熱鍋爐的過熱器與注氣口相連通，在排氣加熱作用下使所產(chǎn)生的過熱蒸汽能直接進(jìn)入轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑內(nèi)，從而簡化了裝置的結(jié)構(gòu)。同時，也有利于對排氣熱量更充分的回收。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的基本結(jié)構(gòu)如權(quán)利要求1中所給出的特征，是在殼體的壓縮空氣進(jìn)口之后設(shè)置注氣口，該注氣口與余熱鍋爐的過熱器聯(lián)通，余熱鍋爐和過熱器置于與殼體的上排氣口和汽缸的下排氣口相聯(lián)通的排氣管道中，以便利用排氣熱量產(chǎn)生過熱蒸汽，并讓其充入轉(zhuǎn)輪上的燃燒室凹坑中。權(quán)利要求2-4的特征部分規(guī)定了殼體上的注汽口與壓縮空氣進(jìn)口和通氣口之間的角度位置關(guān)系。權(quán)利要求5的特征使燃燒室凹坑內(nèi)的氣體不會進(jìn)入過熱器中。權(quán)利要求6-10的特征部分是本發(fā)明所采用的不同廢氣渦輪增壓布置方案。
下面根據(jù)
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)及各實施例。
圖1、蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的剖視圖及渦輪增壓系統(tǒng)。
圖2、轉(zhuǎn)輪和殼體的剖視圖。
圖3、蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的第二種渦輪增壓系統(tǒng)布置圖。
圖4、蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的第三種渦輪增壓系統(tǒng)布置圖。
圖5(1)～(8)、蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的工作過程圖。
圖1、圖2中的實施例描述了蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)及渦輪增壓系統(tǒng)的布置。這種內(nèi)燃機(jī)包括轉(zhuǎn)輪裝置(1)、汽缸體(20)、曲軸箱(33)、活塞(35)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)(34)和所增設(shè)的余熱鍋爐(15)及過熱器(14)等。通常，這種內(nèi)燃機(jī)還同時采用渦輪增壓器(41)來增加充氣量。轉(zhuǎn)輪裝置(1)由轉(zhuǎn)輪(2)、殼體(6)和兩端蓋等構(gòu)成，固定在汽缸體(20)上面。轉(zhuǎn)輪(2)裝在殼體(6)中，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)(圖中末畫)，被曲軸(39)按箭頭5所示的方向旋轉(zhuǎn)，因轉(zhuǎn)輪上設(shè)了三個燃燒室凹坑(4)，轉(zhuǎn)輪與曲軸的轉(zhuǎn)速比為1∶3。殼體(6)是一個設(shè)有不同氣孔的部件，在殼體下面開有向外擴(kuò)展并與汽缸體的汽缸(21)相通的通氣口(7)，在通氣口之后依次設(shè)有上排氣口(8)、壓縮空氣進(jìn)口(10)和注汽口(11)，在殼體的注汽口與通氣口之間裝有噴油器(18)和火花塞(19)。所增設(shè)的注汽口(11)設(shè)在壓縮空氣進(jìn)口(10)之后，為回收排氣熱量，該注汽口與能被排氣加熱的余熱鍋爐(15)的過熱器(14)聯(lián)通。在內(nèi)燃機(jī)工作過程中，為防止燃燒室凹坑(4)內(nèi)的氣體經(jīng)注汽口(11)向過熱器和余熱鍋爐中倒流，在注汽口(11)與過熱器(14)之間的管道(13)內(nèi)設(shè)有單向閥(12)，該單向閥靠近注汽口(11)，以阻止燃燒室凹坑中的氣體進(jìn)入過熱器(14)。
由于轉(zhuǎn)輪與殼體是配合工作的，在這里，轉(zhuǎn)輪(2)與殼體(6)的相互角度位置關(guān)系如圖2所示。其中，在轉(zhuǎn)輪(2)的圓周面(3)上所設(shè)的三個燃燒室凹坑(4)具有相同的尺寸和形狀，彼此間隔的角度也相等，燃燒室凹坑的開口角(a)可等于或稍大于兩凹坑之間相隔部分的輪葉角(b)。在殼體(6)上，殼體下面的通氣口(7)所占的角度(e)略小于轉(zhuǎn)輪(2)的輪葉角(b)，這樣，在轉(zhuǎn)輪燃燒室凹坑(4)與通氣口(7)剛接通時(參看圖2)，使轉(zhuǎn)到的輪葉部分與通氣口另一側(cè)邊緣相重合，以形成一定的密封距離。這時，在保證密封條件下，所形成的密封距離所占角度應(yīng)較小一些，以延長汽缸(21)中活塞上行時的排氣時間。通氣口(7)與上排氣口(8)之間的相隔部分角度(d)小于燃燒室凹坑(4)的開口角(a)三分之一，從而有利于形成較大的排氣流通截面。上排氣口(8)所占的角度(e)約為燃燒室凹坑開口角(a)的三分之一。壓縮空氣進(jìn)口(10)與上排氣口(8)之間的相隔部分角(f)大于轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑開口角(a)，以防止充入燃燒室凹坑內(nèi)的壓縮空氣從上排氣口漏出。壓縮空氣進(jìn)口(10)與注汽口(11)之間的角度(g)大于轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑開口角(a)，以阻止兩個不同區(qū)域內(nèi)的氣體竄氣。注汽口(11)與通氣口(7)之間的角度(h)較大于轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑開口角(a)，在(h)角范圍內(nèi)包括與注汽口(11)相鄰的間隔角(i)和與通氣口(7)相鄰的燃燒區(qū)域角(j)。其中，燃燒區(qū)域角(j)減轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑開口角(a)之差為定容區(qū)域角(k)。在燃燒區(qū)域角(j)范圍內(nèi)設(shè)有安裝噴油器(18)和火花塞(19)所需的凹坑(17)，該凹坑所占的角度(l)小于轉(zhuǎn)輪(2)的輪葉角(b)，不能把轉(zhuǎn)輪的相鄰兩個燃燒室凹坑溝通。在轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒室凹坑(4)轉(zhuǎn)到燃燒區(qū)域角(j)范圍后，殼體上的噴油器(18)便向燃燒室凹坑中噴入燃油，所形成的燃油混合氣可被火花塞(19)點(diǎn)燃，以產(chǎn)生作功所需的高溫高壓燃?xì)?。燃燒室凹?4)轉(zhuǎn)到燃燒區(qū)域角(j)范圍后是處于密封的定容狀態(tài)，所占的定容區(qū)域角(k)至少為10°(一般不超過20°)，這相當(dāng)于超過30°的曲軸轉(zhuǎn)角。
汽缸體(20)處在轉(zhuǎn)輪裝置的殼體(6)下面，汽缸體中設(shè)有直列排列的汽缸(21)。在汽缸(21)中部的下止點(diǎn)位置上設(shè)有下排氣口(22)，汽缸底部安裝有閥板(25)，閥板上分別裝有出氣閥(29)和進(jìn)氣閥(28)，出氣閥(29)的出氣管道(30)經(jīng)中間冷卻器(31)與殼體(6)上的壓縮空氣進(jìn)口(10)相連通。在汽缸體(20)下部設(shè)有曲軸箱(33)，其中裝有曲軸(39)，閥板(25)把汽缸(21)與下面的曲軸箱(33)分隔開?；钊?35)裝在汽缸(21)中，活塞上部的凸出形狀與相對應(yīng)的殼體(6)底部的通氣口(7)形狀是相吻合的，以便在活塞移到上止點(diǎn)位置時，與汽缸之間所形成的余隙容積最小，同時不與殼體底部相接觸?；钊?35)下部經(jīng)穿過閥板(25)的活塞桿(36)、十字頭(37)和連桿(38)與曲軸(39)相連接，以便把活塞的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并把動力經(jīng)曲軸向外輸出。由于汽缸下部裝有閥板(25)，這使活塞下部與汽缸形成一種汽泵結(jié)構(gòu)，從而能為這種內(nèi)燃機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)提供壓縮空氣。
為回收排氣中的熱量，所增設(shè)的余熱鍋爐(15)和過熱器(14)被置于與殼體的上排氣口(8)和汽缸的下排氣口(22)相聯(lián)通的排氣管道中，以便用汽缸排出的廢氣加熱余熱鍋爐和過熱器，使余熱鍋爐中的水(16)通過余熱鍋爐和過熱器變成過熱蒸汽。因這種轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)是利用活塞下部做為氣泵來提供壓縮空氣的，在活塞桿占用一部分空間和進(jìn)氣效率等因素的影響下，活塞下部汽缸的充氣量會相應(yīng)減少，為了補(bǔ)充這部分減少的充氣量和為提高功率而進(jìn)一步增加充氣量，對這種內(nèi)燃機(jī)必須進(jìn)行增壓。根據(jù)只利用下排氣口或同時也利用上排氣口的排氣進(jìn)行渦輪增壓的不同，也相應(yīng)有不同的渦輪增壓系統(tǒng)的布置方案。
圖1中實施例的增壓方式是采用一臺渦輪增壓器，只利用從下排氣口(22)排出的廢汽進(jìn)行增壓。由圖可見，余熱鍋爐(15)和過熱器(14)置于連接在上排氣口(8)的排氣管道(9)中，與汽缸下排氣口(22)聯(lián)通的排氣管(23)經(jīng)渦輪增壓器(41)的渦輪(44)后，連接在余熱鍋爐之前的排氣管道(9)上。如出渦輪(44)后的排氣溫度降低很少，也可把出渦輪后的排氣管(23)連接在過熱器(14)之前的排氣管道(9)上。對于進(jìn)氣管的布置，進(jìn)氣管(27)出渦輪增壓器(41)的壓氣機(jī)(42)后，經(jīng)中間冷卻器(43)通向汽缸下面的閥板(25)的進(jìn)氣閥(28)。這一實施例只采用了一臺壓氣機(jī)進(jìn)行增壓，而在實際中，為進(jìn)一步增大進(jìn)氣量，還可以在渦輪增壓器的壓氣機(jī)(42)之后再串聯(lián)一臺機(jī)械增壓式壓氣機(jī)和相應(yīng)的中間冷卻器。
在圖3的實施例中，采用的是二級渦輪增壓布置方式。這種內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排氣管路布置如圖3所示，過熱器(14)和余熱鍋爐(15)置于連接在上排氣口(8)的排氣管道(9)中，該排氣管道經(jīng)過熱器和余熱鍋爐后通向一級渦輪增壓器(46)的渦輪(49)。汽缸下排氣口(22)的排氣管(23)經(jīng)二級渦輪增壓器(51)的渦輪(54)后與余熱鍋爐(15)之前(或與過熱器14之前)的排氣管(9)相聯(lián)通。進(jìn)氣管(27)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的壓氣機(jī)(47)和中間冷卻器(48)后通向二級渦輪增壓器(51)的壓氣機(jī)(52)，再經(jīng)中間冷卻器(53)通向汽缸下面閥板(25)的進(jìn)氣閥(28)。
圖4實施例中采用的也是二級渦輪增壓系統(tǒng)布置方案。如圖所示，在這種增壓系統(tǒng)中，與上排氣口(8)聯(lián)通的排氣管(9)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的渦輪(49)后把過熱器(14)和余熱鍋爐(15)置于其中，汽缸下排氣口(22)的排氣管(23)經(jīng)二級渦輪增壓器(51)的渦輪(54)后與一級渦輪增壓器(46)的渦輪(49)前(或渦輪后)的排氣管(9)相聯(lián)通。進(jìn)氣管(27)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的壓氣機(jī)(47)和中間冷卻器(48)后通向二級渦輪增壓器的壓氣機(jī)(52)，再經(jīng)中間冷卻器(53)通向汽缸下面閥板(25)的進(jìn)氣閥(28)。
在上述不同增壓系統(tǒng)布置中，圖1實施例中的增壓系統(tǒng)在布置上比較簡單但增壓壓力較低，除非再串聯(lián)一臺機(jī)械增壓的壓氣機(jī)。圖3實施例中的增壓系統(tǒng)有助于讓汽缸排出的廢氣保持較高的溫度流經(jīng)過熱器和余熱鍋爐，而圖4實施例中的增壓系統(tǒng)則對提高一級和二級渦輪增壓器的渦輪進(jìn)氣壓力較為有利。
本發(fā)明的蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)工作過程如圖5(1)～(8)所示。
第一，進(jìn)氣過程。這一過程如圖5(1)所示，活塞(35)離開下止點(diǎn)向上運(yùn)動，因活塞下側(cè)的汽缸容積內(nèi)氣壓降低，空氣便經(jīng)進(jìn)氣閥(28)進(jìn)入活塞下側(cè)的汽缸(21)中，如箭頭(56)所示?；钊频缴现裹c(diǎn)后，進(jìn)氣閥(28)關(guān)閉，進(jìn)氣過程結(jié)束。
第二，壓縮排出過程。如圖5(2)所示，活塞(35)從上止點(diǎn)向下移動，壓縮下部吸進(jìn)來的空氣，空氣被壓縮到一定程度后，出氣閥(29)開啟，壓縮空氣在活塞的壓縮作用下，經(jīng)出氣閥沿箭頭(57)方向進(jìn)入冷卻器(31)中。活塞(35)移到下止點(diǎn)后，出氣閥(29)關(guān)閉，壓縮排出過程結(jié)束。
上述的進(jìn)氣和壓縮排出過程是按往復(fù)式壓氣機(jī)特征工作的，通常，活塞下部汽泵的最大增壓比不超過10∶1。如果渦輪增壓時采用較高的增壓壓力，就可使總的增壓比超過10。
第三，中間冷卻過程。冷卻過程是通過冷卻器(31)來實現(xiàn)的，如圖5(3)所示，被排出汽缸(21)的壓縮空氣進(jìn)到冷卻器(31)中后，空氣的壓縮熱便被冷卻器傳到外界，形成低溫壓縮空氣。當(dāng)轉(zhuǎn)輪(2)上的燃燒室凹坑(4)與殼體的壓縮空氣進(jìn)口(10)接通后，冷卻器(31)內(nèi)的低溫壓縮空氣便沿箭頭(58)方向從壓縮空氣進(jìn)口進(jìn)入燃燒室凹坑(4)內(nèi)。
由于采用中間冷卻過程，上述的壓縮排出過程是在接近等溫狀態(tài)下進(jìn)行的。在這種狀態(tài)下，活塞所消耗的壓縮功較少，整個循環(huán)溫度和壓力降低，有利于減少排氣損失和散熱損失。轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行渦輪增壓和采用中間冷卻器后，所選用的壓縮比數(shù)值能達(dá)到10，相當(dāng)于普通汽油機(jī)。進(jìn)行是中間冷卻過程后，冷卻器至少能把壓縮空氣的溫度降低300℃～400℃，因此而使熱效率提高15%以上，這使轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的熱效率在只使用冷卻器的條件下便可望達(dá)到或超過現(xiàn)有的柴油機(jī)。
第四，蒸汽回注過程。當(dāng)轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒室凹坑(4)轉(zhuǎn)到殼體(6)的注氣口(11)位置時(參看圖5(4))，在汽缸排出的廢氣加熱作用下，余熱鍋爐(15)和過熱器(14)產(chǎn)生的過熱蒸汽便沿箭頭(59)方向經(jīng)注氣口進(jìn)入燃燒室凹坑(4)內(nèi)，完成蒸汽回注過程。
在蒸汽回注過程中，用汽缸排氣使余熱鍋爐和過熱器產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入轉(zhuǎn)輪上的燃燒室凹坑以后，向其內(nèi)的低溫壓縮空氣加入了一定的熱量，這部分熱量將在作功過程中直接轉(zhuǎn)化為功率向外輸出。轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)所進(jìn)行的蒸汽回注過程，可使熱效率在進(jìn)行中間冷卻過程的效率基礎(chǔ)之上再提高15%，這樣，就可望使這種內(nèi)燃機(jī)的熱效率達(dá)到或超過60%。
第五，定容燃燒過程。這一過程如圖5(5)所示，當(dāng)轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒室凹坑(4)轉(zhuǎn)到殼體(6)的燃燒區(qū)域角(j)范圍后，噴油器(18)開始向燃燒室凹坑內(nèi)噴入燃油，所形成的燃油空氣(含部分過熱蒸汽)混合汽經(jīng)火花塞(19)點(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生出作功所需的高溫高壓燃?xì)狻?br>
在燃燒過程中，燃燒室凹坑處于密封的定容狀態(tài)時間可達(dá)到相當(dāng)于60°的曲軸轉(zhuǎn)角。不過，因燃燒室凹坑中的燃?xì)鈺?jīng)密封片向外泄漏，定容燃燒時間也不宜過長。
第六，膨脹作功過程。在這一過程中，當(dāng)活塞(35)移到上止點(diǎn)后(參看圖2)，轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒室凹坑(4)也轉(zhuǎn)到通氣口(7)的位置，與下面的汽缸(21)溝通。燃燒室凹坑與汽缸的接通標(biāo)志著作功過程的開始。燃燒室凹坑(4)與汽缸(21)溝通后，凹坑內(nèi)的高溫高壓燃?xì)饬⒓催M(jìn)到汽缸中，如箭頭60所示，推動活塞(35)向下移動，所產(chǎn)生的動力經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)被曲軸輸出。隨著燃燒室凹坑與通氣口的開啟角度增大和活塞的下移，汽缸內(nèi)的氣體溫度和壓力也相應(yīng)降低。當(dāng)活塞(35)接近下止點(diǎn)，把汽缸上的下排氣口(22)開啟時，作功過程結(jié)束。
第七，排氣過程。由于殼體和汽缸上分別設(shè)有排氣口，汽缸內(nèi)的廢氣是分兩步從下排氣口(22)和上排氣口(8)排到外界的。
1、下排氣口排氣。這一過程如圖5(7)所示，活塞(35)接近下止點(diǎn)把下排氣口(22)開啟后，因汽缸內(nèi)作功后的廢氣壓力較高，一部分廢氣便經(jīng)下排氣口沿箭頭61方向沖出氣缸，經(jīng)排氣管(23)流向余熱鍋爐(15)和過熱器(14)。
由于下排氣口排出的廢氣壓力較高，為利用這部分廢氣進(jìn)行渦輪增壓，可讓下排氣口(22)排出的廢氣先經(jīng)渦輪增壓器的渦輪，然后再流向余熱鍋爐和過熱器(參看圖1)。
2、上排氣口排氣。這一過程如圖5(8)所示，當(dāng)活塞(35)向上移動將要關(guān)閉下排氣口(22)時，轉(zhuǎn)輪上的燃燒室凹坑(4)也把通氣口(7)與上排氣口(8)溝通，讓上排氣口開始排氣。隨著活塞繼續(xù)上移，汽缸(21)中的廢氣便經(jīng)所形成的排氣通道向外排出(如箭頭62所示)，沿排氣管(9)流向余熱鍋爐(15)和過熱器(14)，與從下排氣口(22)排出的廢氣一起流向余熱鍋爐和過熱器。把余熱鍋爐中的水(16)加熱成過熱蒸汽，并將轉(zhuǎn)化成功率向外輸出，使排氣中的熱量得到部分回收。
上排氣口(8)排氣時，活塞是不能把廢氣全部排出汽缸的，由于作功過程中密封的需要，轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑(4)要提前關(guān)閉通氣口(7)，以形成一定的密封距離，剩下的一小部分廢氣被活塞壓縮到與汽缸形成的余隙容積內(nèi)。
對上述所進(jìn)行的工作過程是分別描述的，實際上，由于轉(zhuǎn)輪與活塞的配合運(yùn)轉(zhuǎn)，上述的工作過程都是在二行程中完成的。在活塞往復(fù)運(yùn)動的過程中，活塞上部進(jìn)行的是膨脹作功和排氣過程，活塞下部進(jìn)行的是進(jìn)氣和壓縮排出過程，而中間冷卻、蒸汽回注和定容燃燒過程則是在轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑與相對應(yīng)的不同系統(tǒng)中所進(jìn)行。這種轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的活塞每往復(fù)運(yùn)動一次，曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，都有一次膨脹作功過程。
至此，已經(jīng)說明了蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、不同的渦輪增壓方案和它的工作過程。對于轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)所必需的一些輔助系統(tǒng)和裝置，已經(jīng)是該領(lǐng)域能很好解決的技術(shù)問題，不會影響本發(fā)明的具體實施。與現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)相比，這種蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)在提高熱效率上具有很大的潛力，它適合制成較大的功率，把它作為船舶、車輛、電站和動力源等方面的動力裝置是很適合的。
權(quán)利要求
1.蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括轉(zhuǎn)輪裝置(1)、汽缸體(20)、曲軸箱(33)、活塞(35)和曲柄連桿機(jī)構(gòu)(34)，轉(zhuǎn)輪裝置由轉(zhuǎn)輪(2)、殼體(6)及兩個端蓋組成，安裝在汽缸體(20)上面，轉(zhuǎn)輪(2)經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)被曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲軸(39)帶動，兩者的轉(zhuǎn)速比為1∶3，轉(zhuǎn)輪的圓周面(3)上有三個形狀尺寸相同、彼此間隔角度相等的燃燒室凹抗(4)，在殼體(6)的下部設(shè)有向外擴(kuò)展并直接與汽缸體(20)中汽缸(21)相通的通氣口(7)，在殼體的通氣口之后依次設(shè)有上排氣口(8)和壓縮空氣進(jìn)口(10)，殼體上還裝有噴油器(18)和火花塞(19)，在汽缸(21)中部的下止點(diǎn)位置上設(shè)有下排氣口(22)，在汽缸底部安裝有閥板(25)，閥板上分別裝有出氣閥(29)和進(jìn)氣閥(28)，出氣閥(29)的出氣管(30)經(jīng)中間冷卻器(31)與殼體(6)上的壓縮空氣進(jìn)口(10)相連通，活塞(35)裝在汽缸(21)中，并經(jīng)穿過閥板(25)的活塞桿(36)等傳動件與曲軸箱(33)中的曲軸(39)相連接，本發(fā)明的特征是在殼體(6)的壓縮空氣進(jìn)口(10)之后設(shè)有注氣口(10)，該注氣口與余熱鍋爐(15)的過熱器(14)聯(lián)通，余熱鍋爐和過熱器則置于與殼體(6)的上排氣口(8)和汽缸(21)的下排氣口(22)相聯(lián)通的排氣通道中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)，其特征是注汽口(11)與壓縮空氣進(jìn)口(10)之間的角度(g)大于轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒室凹坑開口角(a)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的內(nèi)燃機(jī)，其特征是注汽口(11)與通氣口(7)之間的角度(h)較大于轉(zhuǎn)輪(2)的燃燒凹坑開口角(a)，在(h)角范圍內(nèi)包括與注汽口(11)相鄰的間隔角(i)和與通氣口(7)相鄰的燃燒區(qū)域角(j)，其中燃燒區(qū)域角(j)減轉(zhuǎn)輪的燃燒室凹坑開口角(a)之差為定容區(qū)域角(k)，此角至少為10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)，其特征是在殼體(6)上的燃燒區(qū)域角(j)范圍內(nèi)，為安裝噴油器和火花塞設(shè)有凹坑(17)，該凹坑所占角度(1)小于轉(zhuǎn)輪(2)的輪葉角(b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)燃機(jī)，其特征是在注汽口(11)與過熱器(14)之間的管道(13)內(nèi)設(shè)有單向閥(12)，該單向閥靠近注汽口，能阻止燃燒室凹坑內(nèi)的氣體進(jìn)入過熱器(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5的內(nèi)燃機(jī)，其特征是過熱器(14)和余熱鍋爐(15)置于連接在上排氣口(8)的排氣管(9)中，與汽缸下排氣口(22)連通的排氣管(23)經(jīng)渦輪增壓器(41)的渦輪(44)后連接在過熱器(14)或余熱鍋爐(15)之前的排氣管(9)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和5的內(nèi)燃機(jī)，其特征是過熱器(14)和余熱鍋爐(15)置于連接在上排氣口(8)的排氣管(9)中，排氣管(9)經(jīng)過熱器和余熱鍋爐后通向一級渦輪增壓器(46)的渦輪(49)，與汽缸(21)下排氣口(22)連通的排氣管(23)經(jīng)二級渦輪增壓器(51)的渦輪(54)后連接在余熱鍋爐(15)或過熱器(14)之前的排氣管(9)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的內(nèi)燃機(jī)，其特征是進(jìn)氣管(27)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的壓氣機(jī)(47)和中間冷卻器(48)后通向二級渦輪增壓器(51)的壓氣機(jī)(52)，再經(jīng)中間冷卻器(53)通向閥板(25)的進(jìn)氣閥(28)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4和5的內(nèi)燃機(jī)，其特征是與上排氣口(8)聯(lián)通的排氣管(9)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的渦輪(49)后，把過熱器(14)和余熱鍋爐(15)置于其中，汽缸下排氣口(22)的排氣管(23)經(jīng)二級渦輪增壓器(51)的渦輪(54)后，與一渦輪增壓器(46)的渦輪(49)之前或之后的排氣管(9)連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的內(nèi)燃機(jī)，其特征是進(jìn)氣管(27)經(jīng)一級渦輪增壓器(46)的壓氣機(jī)(47)和中間冷卻器(48)后通向二級渦輪增壓器(51)的壓氣機(jī)(52)，再經(jīng)中間冷卻器(53)通向閥板(25)的進(jìn)氣管(28)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是蒸汽回注型轉(zhuǎn)輪活塞式內(nèi)燃機(jī)。這種內(nèi)燃機(jī)采用轉(zhuǎn)輪裝置與曲柄連桿機(jī)構(gòu)相組合的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置余熱鍋爐和過熱器，讓汽缸排出的高溫廢氣把余熱鍋爐中的水加熱成過熱蒸汽。當(dāng)轉(zhuǎn)輪上的燃燒室凹坑與注汽口溝通時，所產(chǎn)生的過熱蒸汽便經(jīng)注汽口進(jìn)入燃燒室凹坑內(nèi)，并在作功過程中轉(zhuǎn)化為功率向外輸出，這樣，使排氣中的部分熱量得到回收，熱效率進(jìn)一步提高。
文檔編號F02B75/40GK1091496SQ9310138
公開日1994年8月31日 申請日期1993年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月13日
發(fā)明者韓培洲 申請人:韓培洲