[发明专利]一种蒸汽内燃机

说明书

技术领域

本发明属于内燃机车领域，具体地说涉及一种蒸汽内燃机。

背景技术

在过去的一百年，内燃机一直是机动车的主要动力源，典型的内燃机由一个 以上的活塞-汽缸组构成。在进气冲程中，空气-燃料混合物被压进气缸、压缩、 随后点燃并产生高压形成动能及废热。由于此过程产生大量的废热，内燃机的效 率比较低，普遍是在20％左右。

曾经有过许多把此废热转变成机械能的尝试，这些例子包括六冲程内燃机， 它把水喷入燃烧室以增加一次做功冲程，然而，喷水的动力效果却非常有限，同 时，独立的喷水工作循环所产生的马力远比燃料燃烧工作循环所产生的要小，因 而在动力系统中产生不稳定不均衡的冲程；还有其它的尝试，就是用数个并列汽 缸或涡轮机回用废热，但成果也是有限，而且还会因为新增的装置和重量反而会 降低机车的整体效率。

其它普通的方式和装置尝试还包括在压缩冲程中喷水的方式，然而这需要水 泵产生近乎不可能的巨大压力，同时由于燃料燃烧和水蒸发共同产生的压力过大 过促，使活塞和动力系统没有足够的时间吸收而产生爆震；还有的甚至尝试冷机 喷水，然而却导致低效燃烧，结果差强人意。为了把注水方法变为实用，在应用 此技术时还需要考虑其它条件，如缺水或结冰时的还原对策等。

汽车行业最近有人尝试把其它动力源如电动机添加至汽车，称混合动力车。 此类汽车把刹车或减速时所做的功转换成电，用于随后的驱动。它提高了所谓的 每加仑市区行驶公里数，然而，却没有直面内燃机废热利用的根本问题，因此可 以说，混合动力汽车完全没有提高内燃机的实际效率。

在美国7,367,306号专利中，侯顿(Holden)介绍了用于内燃机的燃料-水混 合喷射器，但它需要对原有的燃料喷射器这一车内关键且昂贵的部件进行重大改 装；同时，由于喷射器本身空间狭小，通常难以重新组装回目前的汽车，另外， 它还缺少一回馈机制以调节喷水量，因此未能充分提高发动机的效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种蒸汽内燃机，以提高内燃机的效率。

本发明还有一个目的在于，提供一种把调控定量的水注入内燃机燃烧室的注 水系统。

本发明还有一个目的在于，提供一种向内燃机燃烧室注水的控制方法。

本发明提供的蒸汽内燃机包括至少一个汽缸装置，改汽缸装置包括一个燃烧 室、一个往复活塞、一个进气管、一个排气管、一个燃料喷射器和一个注水火花 塞和一套控制装置，注水火花塞用于点燃燃料-空气混合气并把水喷入燃烧室，控 制装置在火花塞点火瞬间，根据汽缸装置特定部分的温度计算和决定喷水量。

本申请中通过对现有内燃机进行的有益的改动，达到了以下目的：(1)减少 一半燃油注入，(2)在燃烧周期中喷洒小量水并在热废气中蒸发，以产生额外压 力推动活塞运行。

本发明提供的注水系统由包括：一个注水器，所述注水器部分或全部置入燃 烧室内，用于向燃烧室喷水；和一个控制器，用于根据燃烧室内燃料点火时限和 /或燃烧室一部分的温度调控注水器注入燃烧室的水量、频率和/或时长。

本发明提供的向内燃机燃烧室注水的控制方法包含以下步骤：监测内燃机燃 烧室的运行状况；向内燃机燃烧室注水；根据其运行状况调控向燃烧室的注水。

在本发明提供的上述蒸汽内燃机中，使用的水源是可自生的，即是通过收集 汽油燃烧的废气、喷水后产生的雾汽和空调系统的凝结水而来，同时装有加热供 水箱，内存的热水在向燃烧室内喷洒时会使蒸发更迅速，同时可以解决寒冬时水 结冰的问题。

同时，由于发动机在低得多的温度下运转，传统的降温系统可大为精简，甚 至很有可能可以摘除，同时，尾气循环系统(EGR)也可以简化甚至摘除。

使用本发明提供的蒸汽内燃机，除了可以把普通汽车改换成蒸汽内燃机车， 通过有效利用排放的废热把水变成蒸汽，产生额外的有用功，减少燃油的消耗和 排放量，还可用于如发电机、剪草机等内部的任何奥托循环(Otto Cycle)内燃机。

附图说明

图1是用于改装现有普通内燃发动机的蒸汽内燃机的单个汽缸平面结构示意 图。

图2是用于改装新型发动机的蒸汽内燃机的单个汽缸平面结构示意图。

图3是普通内燃机与本申请的蒸汽内燃机的汽缸压力曲线对比图，其中ICE 和SCE分别指的是普通内燃机和本申请所述的蒸汽内燃机。