[发明专利]一种内燃发动机及其高温废气的利用方法

说明书

本发明公开了一种内燃发动机及其高温废气的利用方法：是将一个在内部设置有两个可封闭空间的新汽缸盖，取代了内燃发动机的旧汽缸盖，新汽缸盖在紧靠汽缸一侧的空间为燃烧室，第二个空间是蒸汽发生室，活塞位于汽缸内，并分别在汽缸与燃烧室、燃烧室与蒸汽发生室之间、依次设有燃烧室进气门、燃烧室废气排气门；在蒸汽发生室设有高压蒸汽喷出口气门，在新汽缸盖接近汽缸的侧壁上设有汽缸进气门，燃烧室的喷油嘴或火花塞，从新汽缸的外侧做插入设置，蒸汽发生室和燃烧室分别设有高压喷水嘴；用蒸汽发生室和燃烧室产生的高压蒸汽，驱动涡轮机或涡扇机带动发电机发电，并将发电机发出的电，经整流器输入蓄电池备用，从而实现废气的转换利用。

技术领域：

本发明涉及内燃发动机，尤其是涉及内燃发动机的缸盖，本发明还涉及内燃发动机高温废气的利用方法。

背景技术：

由于现有技术的内燃发动机，在燃烧做功后的高温废气直接排空，导致能量转换利用率低，即浪费大量燃油，又造成环境污染，虽然有六冲程发动机和八冲程发动机的发明问世，但都是采用向气缸内喷水，会造成汽缸腐蚀，严重影响使用寿命；还有人主张采用陶瓷汽缸或向汽缸内喷甲烷的废气回收利用技术方案，但都会带来成本的大幅提高，因此，不利推广。

发明内容：

本发明就是要提供一种既可以实现内燃发动机的废热再利用，也不用陶瓷汽缸，又不用喷甲烷，就可以避免汽缸腐蚀的技术方案，其主要思路是：在现有技术的内燃发动机基础上，更换一种全新设计的汽缸盖，其汽缸盖内部轴向地排列有两个空间，在紧靠汽缸一侧的空间为燃烧室，第二空间是蒸汽发生室，活塞位于气缸内，并分别在所述的汽缸与燃烧室、燃烧室与蒸汽发生室之间，依次设有燃烧室进气门、燃烧室废气排气门。另外，在蒸汽发生室设有联通涡轮机或涡扇机带动发电机的高压蒸汽喷出口气门，在汽缸盖接近汽缸的侧壁上设有汽缸进气门，所述燃烧室的喷油嘴或火花塞，从所述汽缸盖的外侧插入，所述蒸汽发生室和燃烧室分别设有高压喷水嘴。所述内燃发动机的工作机制是：当活塞处于下止点位置，向上止点方向运动进入压缩冲程；压缩开始时，燃烧室进气门打开、燃烧室废气排气门关闭，汽缸进气门关闭，当压缩冲程结束，活塞处于上止点位置，继而向下止点方向运动进入爆发冲程；爆发开始时，喷油嘴或火花塞开始工作点火爆发，爆发结束，活塞处于下止点位置，在旋转飞轮的作用下，继而向上止点方向运动，进入排气冲程；排气开始时，燃烧室废气排气门打开，同时将联通涡轮机或涡扇机带动发电机的蒸气发生室高压蒸气喷出口气门关闭，排气结束，活塞处于上止点位置，继而向下止点方向运动，进入吸气冲程；吸气开始时，汽缸进气门打开，燃烧室进气门关闭，随后，高压喷水嘴工作，喷出被预热的水，在燃烧室和蒸汽发生室产生高压蒸汽，同时将联通涡轮机或涡扇机带动发电机的蒸气发生室高压蒸气喷出口气门打开；高压蒸汽气流驱动涡轮机或涡扇机带动发电机发电，并将发出的电经整流器输入蓄电池，实现废气转换利用；同时，活塞也在旋转飞轮的作用下，到达下止点位置，完成吸气冲程；继而向上止点方向运动，开始四冲程内燃发动机的第二循环缩冲程，周而复始，以此类推。

在本发明当中，所述燃烧室进气门、燃烧室废气排气门、高压蒸汽喷出口气门、汽缸进气门均采用的是‘插装式圆锥芯型回转阀门’，所述锥芯型回转阀门的阀芯，是由前部的锥斜面和后部的圆柱体构成，并在所述阀芯的锥斜面上开出气体过流槽口。并使所述阀门受缸体和缸盖外部设置的机械机构或电磁机构控制与驱动，实现与所述活塞的协调工作。

在本发明当中，所述锥芯型回转阀门的阀芯在安装时，应当在后端加设预压弹簧，以增加该阀芯的磨损补偿密封作用。

在本发明当中，所述的预热水来源于对汽缸或汽缸外部的热量吸收，使喷入蒸汽发生室的水提前预热，以增加蒸汽喷水量和提高废气热能的利用率。

在本发明当中，为了优化结构，可将所述活塞的受力端端面显示为凸球面状，所述缸盖制成凹球面与活塞的受力端端面相适应；以利于气体流动；还可以将燃烧室和蒸汽发生室设计成‘蛋状’椭圆形，以提高向外型的内压承受力。 (汽缸盖的制作，可制作成二层或三层的组装型缸盖。也可以用其它方法制作)。