[发明专利]一种内燃蒸汽发动机

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种内燃蒸汽发动机。

背景技术

氢气作为一种高效、清洁的能源，被认为是解决21世纪人类社会能源危机的清洁能源之一。特别随着燃料电池、新能源活塞式发动机的发展，对氢的需求逐渐增大。目前通常采用的制备方法以化石燃料重整、水电解和乙醇等低碳醇水蒸气重整制氢为主。

传统的氢气燃料发动机以液氢储存、金属氢化物储存、有机液态储存等为氢气来源，通过化学反应生成氢气后在内燃机内点火燃烧产生动力，而传统的氢燃料发动机的动力来源完全是氢气，对氢气需求量较大，所以续航成了亟待解决的问题。

为解决氢燃料发动机续航问题，提供一种对氢燃料利用率更高的内燃式发动机，申请人研究如何将蒸汽式发动机和氢燃料发动机结合起来，利用蒸汽辅助提供动力，降低氢燃料的消耗。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种内燃蒸汽发动机。

所述内燃蒸汽发动机，包括：发动机、氢混合燃气喷射器、混合仓、氢混合燃气冷却储存器、热裂解反应器、空气滤清器、涡轮增压器、水燃料箱、冷却器、压缩机、喷雾器、流量控制阀、水燃料泵和消声器，水燃料泵安装在水燃料箱内，水燃料泵的排液管分为三条支管，分别与热裂解反应器、氢混合燃气冷却储存器和喷雾器相连，热裂解反应器与冷却器相连，经过压缩机后与冷却储存器相连，冷却储存器分别与氢混合燃气喷射器与喷雾器相连，喷雾器、氢混合燃料喷射器分别与活塞式发动机的混合仓相连，混合仓还通过涡轮增压器与空气滤清器相连，活塞式发动机的排气管与热裂解反应器相连，热裂解反应器与消声器连接。

所述的热裂解反应器包括，加热腔和热裂解反应管，加热腔套在热裂解反应管的外部，加热腔的进气管与活塞式发动机的排气管相连，加热腔的排气管与消声器相连，热裂解反应管的一端与流量控制阀相连，另一端与冷却器相连。

所述的发动机混合仓内含有1缸以上的活塞，直列型或V型排列，活塞数量与氢混合燃气喷射器的喷射口相同，氢混合燃气喷射器的喷射口的孔径为10mm-15mm，喷射口与混合仓相连。

所述氢混合燃气喷射器有1个以上的喷射口与混合仓相连。

所述的流量控制阀选用带流量显示功能的流量控制阀。

所述内燃蒸汽活塞式发动机的各主要部件功能介绍如下：

发动机，利用氢混合燃料爆炸产生的能量转换成为机械能，并对外做功。

水燃料箱，装有水或可用于制氢的甲醇或乙醇水溶液。

压缩机，向热裂解反应器中制得的氢混合燃气加压，减小气体体积，增加气体压强，使气体具有推动活塞运动的能力。

热裂解反应器，利用活塞式发动机产生的高温尾气热裂解水燃料制备氢混合燃气。

氢混合燃气喷射器，将加压后的氢混合燃气通过喷射口喷入混合仓，推动活塞运动。

空气滤清器，用于过滤外来空气中的大颗粒粉尘或污染物质。

涡轮增压器，用于给过滤后的空气增压，使空气具有推动活塞运动的能力。

喷雾器，将水燃料泵抽出的液态水燃料和请混合燃气冷却储存器中冷却后产生的液态水燃料汇合雾化后喷入混合仓。

氢混合燃气冷却储存器，用于储存加压冷却后的氢混合燃气和部分因为冷凝产生的液态水燃料。

工作原理：

本申请是利用活塞式发动机内的火花塞点燃氢气时产生的爆炸将水雾闪蒸变成蒸汽，由于水雾变成蒸汽后体积迅速膨胀，从而推动活塞运动。当活塞式发动机内的活塞开始吸气时，氢混合燃气喷射器将预先储存在氢混合燃气冷却储存器中的加压氢混合燃气喷入活塞式发动机的混合仓，同时喷雾器把液态的水燃料雾化喷射进活塞式发动机的混合仓，空气经过空气滤清器过滤后，由涡轮增压器加压，加压后的空气进入活塞式发动机混合仓，混合仓内的加压氢混合燃料、雾化的水燃料和过滤后的空气混合，推动活塞上行至上止点，此时火花塞点火，混合气中的氢气迅速点燃发生爆炸产生高温，将水雾闪蒸变成蒸汽，体积迅速膨胀，推动活塞下行，活塞式发动机对外输出功率，活塞式发动机尾气通过排气管进入热裂解反应器的加热腔，对热裂解反应管进行加热，尾气最后经过消声器后排出。

与此同时，水燃料箱中的水燃料泵工作，将水燃料抽出，水燃料沿管道分别进入热裂解反应器和喷雾器，进入热裂解反应器的水燃料变成氢混合燃气，经过冷凝器后，形成部分液态水燃料，氢混合燃气经过压缩机加压后进入氢混合燃气冷却储存器备用，部分液态水燃料通过管道进入喷雾器，依次循环。

本发明的显著有益效果是：