[发明专利]吸热回能式内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机的冷却回能装置，具体是一种利用余热回收进行膨 胀做功的改进的内燃机装置，属于内燃机技术领域。

背景技术

现有的内燃机约有30％的热能通过废气排出，约35％的热能通过冷却系统 的水带走，总计约近70％的热能是不能做功的，因此热能的转换效率是很低的。 目前对于提高内燃机的热能的转换效率的研究很多，但已知的各种技术都较复 杂，成本也较高，如何简单方便地利用这些热能来做功是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种吸热回能式内燃机，其结构较简单， 制造成本较低，可吸收内燃机气缸壁和废气中的热量，实现节能的目的，内燃 机的热效率可大幅提高。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：该内燃机在现有的燃气内燃机的 基础上进行改进，将原来的内燃机单一缸体变为直列式三个气缸构成，即燃气 气缸套在同轴向的高压气气缸内，同轴向的压缩气气缸反向设置在燃气气缸下 方，并且压缩气气缸的活塞连杆和燃气气缸套的活塞连杆互成180°共同装在曲 轴上，燃气气缸套的活塞及连杆与高压气气缸的活塞及连杆连成一体，压缩气 气缸的排气口通过高压储气管连接到高压气气缸的进气口。

在所述的燃气气缸与高压气气缸之间，安装了螺旋热气管，该管与燃气气 缸的排气口连通，成为排气管。燃烧后的废气进入螺旋热气管内，经过高压气 气缸后穿过缸壁将热气排出至大气，因此高压的冷空气可在高压气气缸得到来 自燃气气缸壁和燃烧废气的热能，与燃气气缸中的燃气一起做功。

与传统的气缸原理相似，本装置的高压气气缸的进气口处也设置有高压进 气阀，而排气口处设置有排气阀；在压缩气气缸的排气口处设置有压气单向阀， 而在进气口处设置有进气单向阀。

本发明上述的高压储气管采用一系列平行的金属管连接成，并且压缩气气 缸的压气总量体积与高压储气管总的空腔体积之比≥4，即空压比在4以上，因 此可获得合适的热能回收效率。

所述的高压气气缸与压缩气气缸之间由机体外壳连接，机体外壳上设置有 通气孔，可使本装置的结构更加紧凑，并且又可使高压气气缸和压缩气气缸的 活塞运动阻力减小。本回能装置的压缩气气缸的缸壁上装有一系列散热片，可 尽量使其产生的高压空气温度降低，从而提高高压气气缸的工作效率。燃气气 缸套的活塞连杆与高压气气缸的活塞连杆采用同一根连杆，且用活塞销铰接在 燃气做功活塞与高压气做功活塞相连的位置，使本装置结构紧凑，受力更佳。

为了增加高压气的冷却效果，本方案中内燃机主轴与安装正对高压储气管 位置的风扇传动连接。

本发明的有益效果是：采用高压冷空气进行吸热膨胀做功来吸收内燃机气 缸壁和废气中的热量，实现节能的目的。内燃机的热效率可以大幅提高，同时 可不再使用水冷系统。降低生产成本。

附图说明

图1为本发明内燃机运动到上止点的结构示意图；

图2为本发明内燃机做功状态示意图；

图3为本发明内燃机运动到下止点的状态示意图。

图1中各标号依次表示：1、进气口，2、进气门，3、排气门，4、排气口， 5、排气管接头，6、排气阀，7、高压储气管，8、高压进气阀，9、高压进气管， 10、螺旋热气管，11、燃气做功活塞，12、活塞销，13、热气排气口，14、高 压气做功活塞，15、做功活塞连杆，16、机体外壳，17、通气孔，18、曲轴， 19、压气活塞连杆，20、压气活塞，21、散热片，22、压气活塞销，23、压气 单向阀，24、高压进气管，25、进气单向阀，26、高压气气缸，27、燃气气缸， 28、压缩气气缸，29、风扇。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

该内燃机在现有的内燃机的基础上进行改进，由单一的燃气气缸28变为直 列式三个气缸构成，即燃气气缸27、高压气气缸26和压缩气气缸28。通过四 个冲程的进行，可以将气缸壁和燃气剩余的热量大部分回收掉。