[实用新型]一种集束管外燃发动机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可利用多种热能做功的发动机，属于发动机领域。

背景技术

现有技术中，汽车发动机属于一种很成熟的技术。通常主要包括机体，气缸，活塞，曲轴，连杆，气门机构，燃油系统等。燃油经喷嘴喷入气缸内，与经过压缩的空气混合燃烧后产生热气，气体膨胀推动活塞在气缸中运动作功，并通过连杆、曲轴对外输出动力。由于不同燃料的燃烧条件不同，这种发动机通常只能对应一种气体或液体燃料才能最好地工作，这就对所使用的燃料要求苛刻，不能在同一发动机中使用多种燃料。另一方面，气缸头及燃烧室的温度比外界高出约2000度左右（燃烧时），导致热量大量流失（气缸头内和燃烧室的外围都有冷却物质，将废热带走），从而使得热能利用效率有限。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种热能利用率高、可以同一发动机上使用多种燃料的高效节能的发动机。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种集束管外燃发动机，包括燃烧系统及动力转换装置，所述燃烧系统包括燃烧室、连接在所述燃烧室上的燃料管、进气管、点火器、排气道、连接在所述燃料管末端的喷油器；所述动力转换装置包括气缸、设置在所述气缸内的活塞、连接在所述活塞下端部的曲轴，所述燃烧室下端部与所述气缸上端部相连接，所述燃烧室与所述气缸间设有隔离壁，所述燃烧室内设置有集束管，所述集束管位于燃烧室内的一端密封、另一端设有开口，所述集束管开口与所述气缸连通，所述气缸上端部一侧设置有水喷头、另一侧设置有排气门。

上述技术方案中，活塞将低温、低压的空气和水汽全部强行压入集束管内，燃烧室内燃料燃烧后，空气和水汽在集束管内吸收热量升温、升压，当活塞上升过上止点时，升压的空气和水汽从集束管内反喷出来，进入气缸上部，膨胀并推动活塞在气缸中向下运动做功。由于燃料在气缸外部燃烧，并使用集束管采集热量，所以可使用多种燃料。

排气门除了排除气缸内多余的气体的功能外，另一个功能是当发动机停机且完全冷却后，气缸内产生负压时利用大气压力自动打开。使空气进去缸内，以便启动时气缸内有可用来工作的工质气体。

水喷头的作用是向气缸内喷射水雾，降低压缩冲程时气缸内气体的温度和压力，以便能从集束管中吸收更多的热量，从而提升有效功率，做更多有用功。喷水量得根据燃烧室内的温度增加后减少，达到用量适中，以避免在气缸内形成积水。

喷油器的作用是向燃烧室内喷射燃油，通过调节喷油器喷入量的多少就可控制燃烧室和集束管的温度高低，从而调整此发动机输出功率的大小。温度高输出功率则变大，温度低则功率变小。可用电控，气动或机械对其进行调控。

集束管是指一组或多组并行布置的管构成的管束，可以是竖直设置在燃烧室底部的直管束，例如一端封闭的细钢管或毛细管，也可以是其它形状的管束，例如一端封闭的U形管束、环状，矩形，三角形等，只要同时具有小的空间，大的表面积，能够快速吸热，传热的均可。集束管是本实用新型的核心部件，可使用2520#、3103#不锈钢无缝钢管。它的作用是进行热交换，把从外界（如燃烧室）吸收到的热量传递给集束管内部的压缩气体或水汽混合物，使压缩气体迅速吸热，升温升压后推动活塞向下运动并做功。温度越高则压力越高，推力就越大，从而做的功就越多。集束管的数量可从几根至几千根（根据缸径决定）。

此外，集束管还可以为带单向阀的，管的两头都与气缸连通，但一头只允许进而另一头只允许出气。还可以把细管子的两端集中在一起，只需要设置一个进气阀和一个出气阀就。管内空间与气缸容积比大约在1:5～1:30。还可将集束管做成可变空间的形式，主要针对双向集束管，可将管子的尾端全部连通并把尾端弯向下方，再将流动金属锡压入或排除就可以改变集束管空间大小了。

燃烧室还可以用其它发动机的燃烧室外壁和尾气来替代。只要有400度以上的温度的任何热源都可以使本发动机正常工作。

集束管外燃发动机的燃料除了使用液体之外，还可以是气体、固体、核能、太阳光，并能提供一定温度（400度）的都可以，只需要相对应的另设燃烧及传热方式就可以了。其热能传递方式可直接用燃气加热集束管，也可以在燃气管道与集束管之间用低熔点导热快的金属填充，利用低熔点金属（如：锡，水银，和铜，等）传热。

活塞的活塞面可以是适合于此种发动机的任何形状，如平面的，凹面的或凸起的等。

做功工质还可以使用其他的气体或液体，如二氧化碳等。