專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)，特別是涉及一種能夠提高工作效率和延長(zhǎng) 使用壽命的內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，內(nèi)燃機(jī)的工作原理是利用燃料(例如，汽油或柴油)在氣缸內(nèi)燃燒 產(chǎn)生的熱能，該熱能使氣缸內(nèi)的氣體受熱膨脹推動(dòng)活塞移動(dòng)，再經(jīng)過連桿傳遞到曲軸使其旋轉(zhuǎn)做功。然而，根據(jù)資料顯示燃料燃燒產(chǎn)生的熱能僅有1/3 通過氣體受熱膨脹而轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊膭?dòng)能，而剩余的2/3則通過廢氣流失或者 傳導(dǎo)至氣缸等機(jī)械部件上。傳導(dǎo)至氣缸等部件上的熱能占到燃燒產(chǎn)生的總熱 能的30%左右，這不僅使得內(nèi)燃機(jī)的工作效率降低，而且使得氣缸等部件的 溫度急劇上升而降低了內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。為了延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)使用壽命，就需 要為該內(nèi)燃機(jī)配備大量的散熱裝置來進(jìn)行散熱。有人考慮開發(fā)陶瓷內(nèi)燃機(jī)，以減少熱傳導(dǎo)造成的能量損失，并且降低對(duì) 內(nèi)燃機(jī)散熱的要求。然而，這種陶瓷內(nèi)燃機(jī)大都在750。C環(huán)境下運(yùn)行，故對(duì) 其制造材料要求較高。另外，為了保證陶瓷內(nèi)燃機(jī)在高溫環(huán)境下平穩(wěn)運(yùn)行， 需要采用高性能潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，這使得陶瓷內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行成本極高。但是，以上措施只考慮到了如何降低熱傳導(dǎo)對(duì)內(nèi)燃機(jī)本身的影響，以提 高內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，卻并沒有考慮到將提高內(nèi)燃機(jī)使用壽命和提高內(nèi)燃機(jī) 工作效率結(jié)合起來?；谶@一點(diǎn)，本實(shí)用新型的發(fā)明人提出了一種新型內(nèi)燃 機(jī)，以在提高內(nèi)燃機(jī)的工作效率的同時(shí)延長(zhǎng)其使用壽命。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)，以解決上述問題。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種內(nèi)燃機(jī)，其包括具有燃 燒室的氣缸、活塞和環(huán)繞該氣缸外側(cè)以對(duì)該內(nèi)燃才幾散熱的水套，其中該水套 上設(shè)置有蒸汽出口，該氣缸上設(shè)置有蒸汽噴射閥，該蒸汽出口和蒸汽噴射閥之間設(shè)置有蒸汽管道，以在該蒸汽噴射閥的控制下將該水套中產(chǎn)生的蒸汽在該內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程中輸送至該氣缸的燃燒室；該蒸汽管道內(nèi)豎直地設(shè)置有浮動(dòng)球閥，該浮動(dòng)球閥包括閥體和設(shè)置于閥體內(nèi)的浮動(dòng)球，其中該閥體的內(nèi) 徑大于蒸汽管道的內(nèi)徑并且其內(nèi)壁與蒸汽管道的內(nèi)壁形成平滑過渡，該浮動(dòng) 球的直徑小于該閥體的內(nèi)徑，而大于該蒸汽管道的內(nèi)徑。該浮動(dòng)球可以為空心球，并且可以由金屬(例如，銅或鎂鋁合金等金屬) 或陶瓷制成。另外，該蒸汽噴射閥可以為電磁閥?；蛘?，該蒸汽噴射閥可以包括閥芯和蒸汽出口，該致動(dòng)裝置可以包括張力彈簧，其將該閥芯壓靠在該蒸汽出 口上，以阻止蒸汽進(jìn)入該燃燒室；支點(diǎn)；杠桿，其一端樞轉(zhuǎn)地連接于該閥芯， 而另一端樞轉(zhuǎn)地連接于該支點(diǎn)；以及凸輪，其設(shè)置成靠近該杠桿并通過旋轉(zhuǎn) 來驅(qū)動(dòng)該杠桿繞該支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)該閥芯對(duì)該蒸汽出口進(jìn)行開啟或閉合。另外，該內(nèi)燃^/i還可以包括補(bǔ)水箱，該補(bǔ)水箱向該水套補(bǔ)充冷卻水。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)還可以包括熱交換裝置，其連接于該氣缸的排氣閥和 該補(bǔ)水箱，以使從該氣缸排出的廢氣與該補(bǔ)水箱輸出的冷卻水在該熱交換裝 置中進(jìn)行熱交換，并將受加熱的冷卻水補(bǔ)充至該水套中。此外，該內(nèi)燃機(jī)還可以包括廢氣渦輪，設(shè)置于該排氣閥和該熱交換裝 置之間，以利用廢氣排出產(chǎn)生的動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作；鮮風(fēng)渦輪，其設(shè)置為由該廢 氣渦輪輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；以及渦輪增壓器，其由該鮮風(fēng)渦輪驅(qū)動(dòng)以向該氣缸 輸入其增壓后的空氣。該內(nèi)燃機(jī)還可以包括鮮風(fēng)過濾器，其對(duì)輸入該渦輪增 壓器的空氣進(jìn)行過濾。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)還可以包括過濾器，該過濾器將該熱交換裝置從該廢 氣中回收的水過濾之后補(bǔ)充至該補(bǔ)水箱中。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)還可以包括高壓水泵和溫度傳感器，該高壓水泵設(shè)置 于熱交換裝置和該水套之間高壓水泵，以將從該熱交換裝置輸出的冷卻水補(bǔ) 充至該水套，該溫度傳感器設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)頂部，以檢測(cè)該內(nèi)燃機(jī)的溫度，該 高壓水泵按照以下方式根據(jù)該溫度傳感器檢測(cè)到的溫度進(jìn)行操作，即，當(dāng)所 斗企測(cè)到的溫度為第 一溫度或更高，該高壓水泵開啟以向該水套補(bǔ)充冷卻水； 當(dāng)所檢測(cè)到的溫度為第二溫度或更低，該高壓水泵關(guān)閉以阻止向該水套補(bǔ)充 冷卻水。另一方面，該內(nèi)燃機(jī)還可以包括膨脹閥和溫度傳感器，該膨脹閥設(shè)置在熱交換裝置和水套之間，以控制向該水套補(bǔ)充冷卻水的流量；該溫度傳感器 設(shè)置在該內(nèi)燃機(jī)頂部，以檢測(cè)該內(nèi)燃機(jī)的溫度，該膨脹閥按照以下方式根據(jù) 該溫度傳感器檢測(cè)到的溫度進(jìn)行操作，即，當(dāng)該檢測(cè)到的溫度為第一溫度或更高，該膨脹閥全開以向該水套補(bǔ)充冷卻水；當(dāng)該檢測(cè)的溫度為第二溫度或 更低，該膨脹閥全關(guān)以阻止向該水套補(bǔ)充冷卻水；當(dāng)所檢測(cè)到的溫度在第一 溫度和第二溫度之間升高或降低時(shí)，該膨脹閥的開度相應(yīng)地增大或減小。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)還可包括真空泵，其設(shè)置于蒸汽管道和蒸汽噴射閥之 間，以使該水套內(nèi)部變成低壓環(huán)境而降低該水套內(nèi)的冷卻水蒸發(fā)所需溫度。該氣缸的數(shù)目可以為兩個(gè)或者更多且共用一條蒸汽管道。另外，相鄰的 氣缸可以共用一臺(tái)真空泵。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，其內(nèi)燃才幾不^旦可以回收由于內(nèi)燃才幾冷卻而造成 的能量損失，而且可以回收由于廢氣排放而造成的能量損失。借助本實(shí)用新 型，內(nèi)燃機(jī)的效率可以從未使用本實(shí)用新型的38.5%提高至大致60.5%,效 率提高大約22%。另外，本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)由于受到噴入的蒸汽的冷卻， 故可以在大致200。C的環(huán)境下運(yùn)行，從而可以延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。


下面參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型，其中圖1是本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第一實(shí)施方式的示意圖；圖2是圖1所示內(nèi)燃機(jī)的氣缸的各個(gè)閥門及相應(yīng)閥門的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖3是圖1所示內(nèi)燃機(jī)的多缸設(shè)計(jì)中各個(gè)閥門的布局示意圖； 圖4是本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第二實(shí)施方式的示意圖； 圖5是本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第三實(shí)施方式的示意圖；以及 圖6是圖5所示內(nèi)燃機(jī)的多缸設(shè)計(jì)中各個(gè)閥門的布局示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)附圖中所示的本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖1示出了本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第一實(shí)施方式。如圖1所示，本實(shí)用新 型的內(nèi)燃機(jī)1主要包括氣缸2、活塞3以及環(huán)繞氣缸外側(cè)以對(duì)內(nèi)燃機(jī)散熱的 水套4，這些部件是本領(lǐng)域所公知的，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)用新型的主要目的在于將水套4中的冷卻水對(duì)氣缸、活塞等部件散熱的過程中產(chǎn)生的蒸 汽在內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程中導(dǎo)入內(nèi)燃機(jī)的燃燒室10中，增加燃燒室內(nèi)氣體的 膨脹率，以進(jìn)一步推動(dòng)活塞3運(yùn)動(dòng)而提高內(nèi)燃機(jī)1的工作效率。同時(shí)，由于 噴入燃燒室內(nèi)的蒸汽溫度低于氣缸、活塞等部件的溫度，從而該蒸汽可以對(duì)內(nèi)燃機(jī)降溫，使得內(nèi)燃機(jī)相關(guān)配件的溫度保持在200。C左右，以達(dá)到提高內(nèi) 燃機(jī)使用壽命的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，該水套4上部設(shè)置有蒸汽出口 5， 而氣缸2上設(shè)置有蒸汽噴射閥11。該蒸汽出口 5和蒸汽噴射閥11之間設(shè)置 有蒸汽管道6，以連通水套4和燃燒室10。為了防止水套4中的冷卻水通過蒸汽管道6直接進(jìn)入燃燒室10內(nèi)，可 以在蒸汽管道6中豎直地設(shè)置浮動(dòng)球閥7。該浮動(dòng)球閥7包括閥體8和浮動(dòng) 球9。閥體8的內(nèi)徑大于該蒸汽管道6的內(nèi)徑，并且其內(nèi)壁與蒸汽管道6的 內(nèi)壁形成平滑過渡，例如形成錐形或弧形過渡。該浮動(dòng)球9可以是空心球， 并且可以由金屬(例如銅、鎂鋁合金等)或者陶瓷制成。浮動(dòng)球9的直徑略小 于閥體8的內(nèi)徑且大于蒸汽管道6的內(nèi)徑。通常情況下，浮動(dòng)球9在重力的 作用下抵靠在蒸汽管道6上，從而阻止水套4中的水通過。當(dāng)水套4中產(chǎn)生 的蒸汽增加而達(dá)到一定的蒸汽壓力，即該蒸汽壓力足以克服浮動(dòng)球9的重力 而向上托起浮動(dòng)球9，蒸汽就通過浮動(dòng)球9和閥體8之間的空隙流通。通過 該浮動(dòng)球閥7的控制，只有水套4中產(chǎn)生的蒸汽才能進(jìn)入燃燒室10內(nèi)，而 水套4中的水卻不能直接涌入燃燒室而造成積水，進(jìn)而影響點(diǎn)火甚至使內(nèi)燃 才幾停頓。另外，為了避免由于蒸汽的噴入而影響膨脹沖程中對(duì)燃料進(jìn)行點(diǎn)火，需 要對(duì)噴入蒸汽的時(shí)機(jī)進(jìn)行控制。從而，需要對(duì)蒸汽噴射閥11的開啟和閉合 的時(shí)機(jī)進(jìn)行控制。例如，在膨脹沖程的1/3時(shí)刻開始開啟該蒸汽噴射閥11 以向燃燒室10中噴射蒸汽，而在膨脹沖程的2/3時(shí)刻或結(jié)束時(shí)刻完全關(guān)閉蒸 汽噴射閥11以阻止蒸汽的噴入。該蒸汽噴射閥11可以按照本領(lǐng)域所公知的 方式進(jìn)行控制。例如，可以將該蒸汽噴射閥11設(shè)置為本領(lǐng)域所公知的電磁 閥，同時(shí)利用可編程控制器等對(duì)其開合進(jìn)行控制。為了增加蒸汽噴射閥ll在開啟時(shí)的開度，本實(shí)用新型提出了如圖1所 示的蒸汽噴射閥的致動(dòng)機(jī)構(gòu)。該致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括張力彈簧14,其將閥芯13 壓靠在蒸汽出口 12上，以阻止蒸汽進(jìn)入燃燒室10;支點(diǎn)15;杠桿16，其一 端樞轉(zhuǎn)地連接在閥芯13上，而另一端樞轉(zhuǎn)地連接于支點(diǎn)15上；以及凸輪17,其設(shè)置成靠近杠桿16并通過旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)杠桿16繞支點(diǎn)15樞轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)該閥芯13對(duì)蒸汽出口 12進(jìn)行開啟或閉合。該凸輪17設(shè)置成其凸起部位在內(nèi) 燃機(jī)膨脹沖程的1/3時(shí)刻旋轉(zhuǎn)至開始與杠桿16接觸，以使該杠桿16開始順 時(shí)針樞轉(zhuǎn)，以克服該張力彈簧14的張力而提升閥芯13，從而打開蒸汽出口 12向燃燒室IO噴入蒸汽。隨后，在內(nèi)燃機(jī)膨脹沖程的2/3時(shí)刻，該凸輪17 的凸起部位旋轉(zhuǎn)至完全脫離杠桿16,以使杠桿16逆時(shí)針樞轉(zhuǎn)至初始位置， 從而閥芯13在張力彈簧14張力的作用下關(guān)閉蒸汽出口 12，以阻止蒸汽噴入 燃燒室10。水套4中產(chǎn)生的蒸汽被導(dǎo)入燃燒室10必然導(dǎo)致水套4中冷卻水減少， 為了補(bǔ)充蒸發(fā)掉的冷卻水，優(yōu)選地，可以設(shè)置補(bǔ)水箱18。該補(bǔ)水箱18中的 水經(jīng)由輸水管21、高壓水泵22和入水管24,并通過水套4的入水口 25補(bǔ) 充至水套4中。另外，為了自動(dòng)控制高壓水泵22，可以在內(nèi)燃機(jī)頂部設(shè)置溫 度傳感器(圖中未示出)，并根據(jù)該溫度傳感器檢測(cè)到的內(nèi)燃機(jī)溫度對(duì)該高壓 水泵22的操作進(jìn)行控制。例如，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到內(nèi)燃機(jī)的溫度為200°C 或者更高時(shí)，開啟高壓水泵22，以向水套4中補(bǔ)充冷卻水；而當(dāng)溫度傳感器 檢測(cè)到內(nèi)燃機(jī)的溫度為120。C或者更低時(shí)，關(guān)閉該高壓水泵22，以停止向水 套4供水。此外，為了避免向水套4輸入過量的冷卻水，造成水套4的內(nèi)壓過大， 可以在輸水管21和入水管24之間設(shè)置上壓控制安全閥23，以控制水壓。同 時(shí)，為了保持水套4中的冷卻水量，可以在輸水管21和/或入水管23中設(shè)置 單向閥，以只允許補(bǔ)水箱18中的水進(jìn)入水套4中，而不允許水套4中的水 回流至補(bǔ)水箱18中。另夕卜，為了對(duì)補(bǔ)充至水套4中的冷卻水進(jìn)行預(yù)熱以保證水套4中的冷卻 水保持足夠高的溫度而產(chǎn)生足夠的蒸汽，同時(shí)為了回收廢氣中帶走的熱量， 可以設(shè)置熱交換裝置20。該熱交換裝置20可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的 任何形式。內(nèi)燃機(jī)1產(chǎn)生的廢氣通過連接于內(nèi)燃機(jī)排氣閥28(見圖2)的排氣 管道19輸入熱交換裝置20,同時(shí)將補(bǔ)水箱18輸出的冷卻水輸入熱交換裝置 20中，以利用該廢氣對(duì)冷卻水進(jìn)行加熱，并且將加熱后的冷卻水經(jīng)由輸水管 21、高壓水泵22和入水管24輸入水套4中。在車載內(nèi)燃機(jī)上實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，需要盡可能減小補(bǔ)水箱的體積，從 而可以考慮利用上述熱交換裝置20回收廢氣中的水分，并通過過濾器26將9回收的水補(bǔ)充至補(bǔ)水箱18中。圖2示出了本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)氣缸的各個(gè)閥門的布局以及其中的蒸汽噴 射閥和排氣閥的致動(dòng)才幾構(gòu)。如圖2中所示，該氣缸包括四個(gè)閥門，即，兩個(gè)吸氣閥27、蒸汽噴射閥11和排氣閥28，其中蒸汽噴射閥27已經(jīng)在上文中 進(jìn)行了詳細(xì)介紹，而吸氣閥27和排氣閥28為本領(lǐng)域所公知的，在此不再進(jìn) 行贅述。類似地，為了增加排氣閥28開啟時(shí)的開度，可以為排氣閥28設(shè)置 杠桿凸輪致動(dòng)機(jī)構(gòu)。同樣，該排氣闊28的致動(dòng)機(jī)構(gòu)可以包括張力彈簧(圖中 未示出)、支點(diǎn)29、杠桿30和凸輪31，排氣闊的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作與蒸汽噴 射閥的致動(dòng)機(jī)構(gòu)的操作類似，在此不再重復(fù)。為了簡(jiǎn)化凸輪17和31的驅(qū)動(dòng)裝置，可以將凸輪17和31固定于連桿32， 從而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)連桿32時(shí)就可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)凸輪17和31。凸輪17和31隨著連 桿32旋轉(zhuǎn)的時(shí)序確定為凸輪17的凸起部位在內(nèi)燃機(jī)膨脹沖程的1/3時(shí)刻 隨著連桿32旋轉(zhuǎn)至開始與杠桿16接觸，以使該杠桿16開始順時(shí)針樞轉(zhuǎn)； 而在內(nèi)燃機(jī)膨脹沖程的2/3時(shí)刻，該凸輪17的凸起部位隨著連桿32旋轉(zhuǎn)至 完全脫離杠桿16,以使杠桿16逆時(shí)針樞轉(zhuǎn)至初始位置；凸輪31的凸起部位 在內(nèi)燃機(jī)排氣沖程開始時(shí)刻隨著連桿32旋轉(zhuǎn)至開始與杠桿30接觸，以使杠 桿30開始順時(shí)針樞轉(zhuǎn)；而在內(nèi)燃機(jī)排氣沖程結(jié)束時(shí)刻，該凸輪31的凸起部 位隨著連桿32旋轉(zhuǎn)至完全脫離杠桿30,以使杠桿30逆時(shí)針樞轉(zhuǎn)至初始位置。圖3示出了本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的多缸設(shè)計(jì)中各個(gè)閥門的布局示意圖。如 圖3中所示，本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)氣缸上分別設(shè)置有吸氣閥27、蒸汽噴 射閥11和排氣閥28。水套4中產(chǎn)生的蒸汽穿過浮動(dòng)球閥7，并經(jīng)由公共的 蒸汽管道6傳輸至各個(gè)氣缸。圖4示出了本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第二實(shí)施方式。該第二實(shí)施方式在結(jié)構(gòu) 和工作原理方面與上述第一實(shí)施方式基本相同，不同之處僅在于，該內(nèi)燃機(jī) 的第二實(shí)施方式還包括廢氣渦輪33，其設(shè)置于排氣閥28和排氣管道19 之間，以利用廢氣排出產(chǎn)生的動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作；鮮風(fēng)渦輪34，其設(shè)置為由廢氣 渦輪33輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；渦輪增壓器35,其由鮮風(fēng)渦輪34驅(qū)動(dòng)以向內(nèi)燃機(jī) 的各個(gè)氣缸輸入由其增壓后的空氣。另外，在渦輪增壓器35的進(jìn)氣口可以 設(shè)置有鮮風(fēng)過濾器36,以對(duì)進(jìn)入渦輪增壓器35的空氣進(jìn)行過濾。圖5示出了本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第三實(shí)施方式。該內(nèi)燃機(jī)第三實(shí)施方式 的氣缸2、活塞3、水套4、浮動(dòng)球閥7、蒸汽噴射閥ll及其致動(dòng)機(jī)構(gòu)、補(bǔ)水箱18、熱交換裝置20等部件與上述第一實(shí)施方式相同，在此不再進(jìn)行贅迷。與第一實(shí)施方式不同的是，該第三實(shí)施方式中取消第一實(shí)施方式中的高壓水泵22,輸水管21將經(jīng)過熱交換裝置20的冷卻水直接通過水套4的入水 口 25補(bǔ)充至水套4中。另外，為了根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的溫度來控制向水套4補(bǔ)充冷卻水的流量，可以 在輸水管21中設(shè)置膨脹閥123，并在內(nèi)燃機(jī)頂部設(shè)置溫度傳感器124。該膨 脹閥123的開度可以根據(jù)溫度傳感器124檢測(cè)到的內(nèi)燃機(jī)溫度來控制。例如， 當(dāng)溫度傳感器124檢測(cè)到內(nèi)燃機(jī)的溫度為200。C或者更高時(shí)，就使膨脹閥123 的開度為全開，以更快地向水套4補(bǔ)充冷卻水；而當(dāng)溫度傳感器124檢測(cè)到 內(nèi)燃機(jī)的溫度為80。C或者更低時(shí)，就使膨脹閥123的開度為全關(guān)，以停止向 水套4供水。當(dāng)所檢測(cè)到的內(nèi)燃機(jī)的溫度在200。C和80。C之間升高或降低時(shí)， 可以相應(yīng)地使膨脹閥123的開度增大或者減小。為了降低水套4中的冷卻水產(chǎn)生蒸汽所需溫度，可以在蒸汽管道6和蒸 汽噴射閥ll之間設(shè)置真空泵122，即，水套4產(chǎn)生的蒸汽先經(jīng)由蒸汽管道6 輸送至真空泵122中，然后由真空泵122經(jīng)由蒸汽噴射閥11噴入燃燒室10 中。由此，該真空泵122可以使得水套4內(nèi)部變成低壓環(huán)境，在此低壓環(huán)境 下，冷卻水可以在更低的溫度(例如，80。C)下蒸發(fā)。此時(shí)，例如，可以將膨 脹閥123設(shè)定當(dāng)溫度傳感器124檢測(cè)到的溫度為9CTC或者更高時(shí)，就使膨 脹閥123的開度為全開；而當(dāng)溫度傳感器124檢測(cè)到的溫度為60。C或者更低 時(shí)，就使膨脹閥123的開度為全關(guān)；并且當(dāng)所檢測(cè)到的內(nèi)燃機(jī)的溫度在9(TC 和60。C之間升高或降低時(shí)，可以相應(yīng)地使膨脹鬧123的開度增大或者減小。圖6是本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的第三實(shí)施方式的多氣缸設(shè)計(jì)中各個(gè)閥門的布 局示意圖。如圖6中所示，本實(shí)用新型內(nèi)燃機(jī)的各個(gè)氣缸上分別設(shè)置有吸氣 閥27、蒸汽噴射閥11和排氣閥28,并且每?jī)蓚€(gè)氣缸共用一組真空泵122。 水套4中產(chǎn)生的蒸汽穿過浮動(dòng)球閥7,并經(jīng)由公共的蒸汽管道6分別輸送至 各個(gè)真空泵122。然后，輸入各個(gè)真空泵122的蒸汽經(jīng)由各個(gè)氣缸的蒸汽噴 射閥11噴入相應(yīng)的燃燒室中。同樣，與第二實(shí)施方式類似的，本實(shí)用新型第三實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)上也 可以設(shè)置廢氣渦輪、鮮風(fēng)渦輪、渦輪增壓器以及鮮風(fēng)過濾器，以對(duì)吸入燃燒 室的空氣進(jìn)行增壓。而且可以回收由于廢氣排放而造成的能量損失。借助本實(shí)用新型，內(nèi)燃機(jī)的效率可以從未使用本實(shí)用新型的38.5%提高至大致60.5%，效率提高大約 22%。另外，本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)由于受到噴入的蒸汽的冷卻，故可以在大 致200°C的環(huán)境下運(yùn)行，從而可以延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。以上針對(duì)本實(shí)施方式的多個(gè)具體實(shí)施方式
進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神的范圍的前提下，可以在本發(fā) 明的部件、單元及構(gòu)造方面進(jìn)行各種改變、替換和變形。由于在此示出和描 述的具體實(shí)施方式
僅是示例性的，從而本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)限定于這些實(shí)施 方式中，而應(yīng)當(dāng)涵蓋所附權(quán)利要求及其等同物。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃機(jī)，包括具有燃燒室的氣缸、活塞和環(huán)繞所述氣缸外側(cè)以對(duì)該內(nèi)燃機(jī)散熱的水套，其特征在于，所述水套上設(shè)置有蒸汽出口，所述氣缸上設(shè)置有蒸汽噴射閥，所述蒸汽出口和蒸汽噴射閥之間設(shè)置有蒸汽管道，以在所述蒸汽噴射閥的控制下將所述水套中產(chǎn)生的蒸汽在該內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程中輸送至所述氣缸的燃燒室；所述蒸汽管道內(nèi)豎直地設(shè)置有浮動(dòng)球閥，所述浮動(dòng)球閥包括閥體和設(shè)置于閥體內(nèi)的浮動(dòng)球，其中該閥體的內(nèi)徑大于該蒸汽管道的內(nèi)徑并且其內(nèi)壁與該蒸汽管道的內(nèi)壁形成平滑過渡，該浮動(dòng)球的直徑小于所述閥體的內(nèi)徑，而大于所述蒸汽管道的內(nèi)徑。
2. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述浮動(dòng)球?yàn)榭招那颉?br> 3. 如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述浮動(dòng)球由金屬或陶瓷 制成。
4. 如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述浮動(dòng)球由銅或鎂鋁合 金制成。
5. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述蒸汽噴射閥為電磁閥。
6. 如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述蒸汽噴射閥包括閥芯 和蒸汽出口，所述致動(dòng)裝置包括張力彈簧，其將所述閥芯壓靠在所述蒸汽 出口上，以阻止蒸汽進(jìn)入所述燃燒室；支點(diǎn)；杠桿，其一端樞轉(zhuǎn)地連接于所 述閥芯，而另一端樞轉(zhuǎn)地連接于所述支點(diǎn)；以及凸輪，其設(shè)置成靠近所述杠 桿并通過旋轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)所述杠桿繞所述支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)所述閥芯對(duì)所述蒸汽 出口進(jìn)行開啟或閉合。
7. 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還 包括補(bǔ)水箱，所述補(bǔ)水箱向所述水套補(bǔ)充冷卻水。
8. 如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括熱交換 裝置，其連接于所述氣缸的排氣閥和所述補(bǔ)水箱，以使從所述氣缸排出的廢 氣與所述補(bǔ)水箱輸出的冷卻水在該熱交換裝置中進(jìn)行熱交換，并將受加熱的 冷卻水補(bǔ)充至所述水套中。
9. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括廢氣 渦輪，設(shè)置于所述排氣閥和所述熱交換裝置之間，以利用廢氣排出產(chǎn)生的動(dòng) 力進(jìn)行運(yùn)作；鮮風(fēng)渦輪，其設(shè)置為由所述廢氣渦輪輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；以及渦輪增壓器，其由所述鮮風(fēng)渦輪驅(qū)動(dòng)以向所述氣缸輸入其增壓后的空氣。
10. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括鮮風(fēng) 過濾器，其對(duì)輸入所述渦輪增壓器的空氣進(jìn)行過濾。
11. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括過濾器，所述過濾器將該熱交換裝置從所述廢氣中回收的水過濾之后補(bǔ)充至所述 補(bǔ)水箱中。
12. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括高壓 水泵和溫度傳感器，所述高壓水泵設(shè)置于所述熱交換裝置和所述水套之間， 以將從所述熱交換裝置輸出的冷卻水補(bǔ)充至所述水套；所述溫度傳感器設(shè)置 于所述內(nèi)燃機(jī)頂部，以檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的溫度；所述高壓水泵按照以下方式 根據(jù)所述溫度傳感器檢測(cè)到的溫度進(jìn)行操作，即，當(dāng)所檢測(cè)到的溫度為第一 溫度或更高，所述高壓水泵開啟以向所述水套補(bǔ)充冷卻水；當(dāng)所;險(xiǎn)測(cè)到的溫 度為第二溫度或更低，所述高壓水泵關(guān)閉以阻止向所述水套補(bǔ)充冷卻水。
13. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括膨脹 閥和溫度傳感器，所述膨脹閥設(shè)置在所述熱交換裝置和所述水套之間，以控 制向所述水套補(bǔ)充冷卻水的流量；所述溫度傳感器設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)頂部， 以檢測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的溫度；所述膨脹閥按照以下方式根據(jù)所述溫度傳感器檢 測(cè)到的溫度進(jìn)行操作，即當(dāng)所述檢測(cè)到的溫度為第一溫度或更高，所述膨脹 閥全開以向所述水套補(bǔ)充冷卻水；當(dāng)所述檢測(cè)的溫度為第二溫度或更低，所 述膨脹閥全關(guān)以阻止向所述水套補(bǔ)充冷卻水；當(dāng)所檢測(cè)到的溫度在第一溫度 和第二溫度之間升高或降低時(shí)，所述膨脹閥的開度相應(yīng)地增大或減小。
14. 如權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括真空 泵，其設(shè)置于所述蒸汽管道和蒸汽噴射閥之間，以使所述水套內(nèi)部變成低壓 環(huán)境而降低所述水套內(nèi)的冷卻水蒸發(fā)所需溫度。
15. 如權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述氣缸的數(shù)目為兩個(gè) 或者更多且共用一條所述蒸汽管道，并且相鄰的氣缸共用一臺(tái)所述真空泵。
16. 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述氣缸的 數(shù)目為兩個(gè)或者更多且共用 一條所述蒸汽管道。
17. 如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī) 還包括廢氣渦輪，設(shè)置于所述排氣閥和所述熱交換裝置之間，以利用廢氣 排出產(chǎn)生的動(dòng)力進(jìn)行運(yùn)作；鮮風(fēng)渦輪，其設(shè)置為由所述廢氣渦輪輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)；以及渦輪增壓器，其由所述鮮風(fēng)渦輪驅(qū)動(dòng)以向所述氣缸輸入其增壓后 的空氣。
18.如權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)還包括鮮風(fēng) 過濾器，其對(duì)輸入所述渦輪增壓器的空氣進(jìn)行過濾。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種內(nèi)燃機(jī)，包括具有燃燒室的氣缸、活塞和環(huán)繞氣缸外側(cè)以對(duì)該內(nèi)燃機(jī)散熱的水套，其中水套上設(shè)置有蒸汽出口，氣缸上設(shè)置有蒸汽噴射閥，蒸汽出口和蒸汽噴射閥之間設(shè)置有蒸汽管道，以在蒸汽噴射閥的控制下將水套中產(chǎn)生的蒸汽在內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程中輸送至氣缸的燃燒室；蒸汽管道內(nèi)豎直地設(shè)置有浮動(dòng)球閥，浮動(dòng)球閥包括閥體和設(shè)置于閥體內(nèi)的浮動(dòng)球，其中閥體的內(nèi)徑大于蒸汽管道的內(nèi)徑并且其內(nèi)壁與蒸汽管道內(nèi)壁形成平滑過渡，浮動(dòng)球的直徑小于閥體的內(nèi)徑，而大于蒸汽管道的內(nèi)徑。本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)不但可以回收由于內(nèi)燃機(jī)冷卻而造成的能量損失，而且可以回收由于廢氣排放而造成的能量損失，同時(shí)可以延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。
文檔編號(hào)F01P7/16GK201141331SQ20082000122
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者韓 陳 申請(qǐng)人:韓 陳