[发明专利]一种利用废气能量的直列型活塞式发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用废气能量的直列型活塞式发动机，具体指一种对直列型活塞式发动机废气从气缸内排出时，所产生反冲力利用的发动机，尤其是一种适用于军、民两用的直列型活塞式发动机。

背景技术

在现行的汽车、舰船，螺旋桨推进的飞机上的发动机，多有采用二冲程或四冲程，直列型单缸或多缸的活塞式发动机，利用燃料在气缸内燃烧产生高温高压燃气，推动活塞，再通过连杆、曲轴获得转动而推动机车。如现在汽车上使用的发动机，汽油机燃烧产生的能量中最多只有30％的能量转化为机械能，柴油机也只有40％的能量转化为机械能，燃油燃烧所产生的能量中，还有很大一部分能量通过废气排放，散失到大气之中。

这类发动机在做功冲程结束后，废气从气缸经气门排出，进入排气歧管内，散热降温，体积增大后，压强有3～5个大气压，温度达600℃～700℃，可见仍含有较多能量，此能量就是现行废气涡轮增压利用的能量源，且这些废气的所含的能量还具有温度高，压强大，流速快的特点。由此可以反推，废气在从气缸内排出时具有的能量温度更高，压强更大，流速更快。

现行的直列型活塞式发动机的废气都是斜向上喷出的，喷出时产生的反冲力，则是斜向下的，此反冲力不但未能利用来推动机车，反而成了引起发动机的振动(低转速时)或扭动(高转速时)的力量。

发明内容

一是利用废气从气缸内排出时获得反冲力直接推动机车。

二是将直列型活塞式发动机废气排出时，引起的发动机振动和扭动的反冲力，变为机车前进的推力，从而减小整个机车的振动。

三是发动机变成水平放置，降低了机车的重心，提高机车的行驶稳度。

技术实施方案如下

本发明设计的一种利用废气能量的直列型活塞式发动机，由拉瓦尔喷管(1)，排气门控制总成(2)，火花塞(或喷油嘴)(3)，进气门(4)，进气道(5)，气缸盖(6)，气缸体(7)，活塞(8)，连杆(9)组成，所述的活塞(8)设置在气缸体(7)内，气缸体(7)与气缸盖(6)连接，气缸盖(6)与拉瓦尔喷管(1)连接。

所述的气缸盖上设置有排气门，进气门，火花塞(或喷油嘴)，其中排气门居中，进气门和火花塞(或喷油嘴)分居两侧。

所述的排气门控制总成设置于拉瓦尔喷管内，排气门控制总成通过外壳密闭，且外壳与拉瓦尔喷管内壁连接固定，并置于拉瓦尔喷管内中间。

本发明一种利用废气能量的直列型活塞式发动机具有以下有益效果：

一是将气缸水平放置，排气门向后，利用废气从气缸内经排气门向后喷出时，如同气球的反冲力，枪炮发射时产生的后坐力一样，产生反冲力，推动机车向前运动，获得一个不需要中间传动环节的高品位推动力，在不增大发动机排气背压，不损失发动机功率的前提下，获得推力，提高效率。

二是能有效兼容现行直列型活塞式发动机，只需要对发动机的缸盖、油底壳、固定支座、进排气门道等进行改进即可，且改进成本低。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是排气门控制总成右视图。

其中：1为拉瓦尔喷管，2为排气门控制总成，3为火花塞(或喷油嘴)，4为进气门，5为进气道，6为气缸盖，7为气缸体，8为活塞，9为连杆。

201为拉瓦尔喷管，202为排气门控制总成外壳，203为凸轮轴。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明的结构原理作进一步的详细描述：

内燃机在做功冲程中，其中汽油机燃气压强可达到30-50个大气压，温度达2000-2500℃；柴油机的燃气压强可达50-100个大气压，温度达1700-2000℃，紧接着的排气冲程中，排出的废气具有的能量，形式上表现为温度高，压强大，流速快。就在废气从附图1所示中的气缸内喷出时，必然要对活塞产生一个反冲力，此反冲力会经连杆传递给曲轴，曲轴再传给支撑它的发动机外壳，再传递给机车，从而直接推动机车前进。

此反冲力的产生与火箭产生反冲推力的原理相同，根据火箭推力计算公式：

推力＝推进剂流量×喷气速度+(喷管出口压力-外界压力)×喷管出口面积

废气喷出时产生的这个反冲力，与从轮胎获得的推力形成同方向的合力，共同推动机车，如同汽车开动时，有人拉或推一样。而且这个反冲力，对于推动机车来说，是直接的，没有中间传动环节损耗的，高品位的推动力量。

对于直列型活塞式多缸发动机，其中的每个气缸在排气冲程时都要产生一个反冲力，推动机车前进。

上述内容，仅为本发明的一个实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域技术人员根据本发明的构思，所作出的适当变通或修改，都应在本发明的保护范围之内。