一种两冲程内燃蒸汽机的制作方法

1.本发明专利涉及一种以水升温汽化产生高温高压蒸汽，推动活塞往复运动对外做功的能源机械，具体涉及一种两冲程内燃蒸汽机。


背景技术：

2.当今社会，主流的能源机械是内燃机和电动机，前者以石化燃料如汽油、柴油、航空煤油为工质，将内能转化为机械能，实现功率输出的目的；后者以磁场对电流受力的作用推动电动机转子转动，将电能转化为机械能，实现功率输出的目的。
3.但是，内燃机因需要对工质进行散热以提升混合气体内能总量所增加的散热系统会带走很大一部分内能转化而成的热量，加上排气阶段排放的高温高压气体，造成热效率较低且瓶颈极难突破，而且排放的废气对环境造成破坏，现代大气污染中：2/3的氮的氧化物、超过80%的人为源一氧化碳等主要污染物都是由内燃机排放的，此外还有大量的铅、碳氢化合物、pm2.5固体微粒、苯、甲苯等有害物质。
4.至于电动机，在近两百年的发展过程中，电动机输出功率随蓄电池电量衰减而衰退的关键问题始终是悬在电动机头上挥之不去的阴影，加上电池技术的发展缓慢，造成如今的很大一部分所谓纯电动汽车在续航里程、时速等方面甚至与1900年代的贝克电气汽车相差无几，此外，电动机的做功方式也决定了它载荷能力低下的短板是极难跨越的。


技术实现要素：

5.在国家大力发展新能源的大政方针指引下，具有排放污染低、功率输出强且结构简单的能源机械技术是具有极大前景的。
6.本发明所涉及的一种两冲程内燃蒸汽机，是一种以水为工质，通过电热元件使进入汽缸的液态水汽化后产生的高温高压蒸汽推动活塞往复运动的能源机械，排出的高温高压蒸汽通过储水箱时对储水箱内水体进行预加热，经过干燥元件干燥，最终排放物为少量水蒸气与空气的混合物，降低对空气的污染；而水从液态转化为气态具有的高膨胀比能保证强大的输出功率，且随海拔升高、气压降低，输出功率呈现上升趋势；本发明所涉及的一种两冲程内燃蒸汽机，其结构与活塞内燃机大体一致，结构较为简单。
7.下面，结合说明书附图对本发明所涉及的一种两冲程内燃蒸汽机进行详细说明：图1为活塞汽缸示意图，图2为单向进水阀示意图，图3为一种两冲程内燃蒸汽机工作流程图。
8.一种两冲程内燃蒸汽机，主要由活塞汽缸、进水系统、排气系统、加热元件、储存系统构成；其工作方式与传统两冲程内燃机相同，即汽缸内高温高压气体推动活塞做功的做功冲程、排出气体的排气冲程，每两个冲程完成一次做功，活塞通过连杆将机械能传递给曲轴。
9.当活塞由下止点向上止点运行到接近上止点时，曲轴带动增压泵将液态水经过增压泵区加压后沿进水管
②
通过单向进水阀阀门
⑥
后，从出水嘴
⑦
流出，接触加热元件
③
的
导热板，吸收热量后变成高温高压蒸汽，使汽缸内压力增大，推动活塞由下止点向上止点运动，通过活塞连杆带动曲轴转动，完成内能向机械能的转化过程。
10.当活塞由下止点向上止点运行时，曲轴带动排气门开启，高温高压蒸汽被活塞压出汽缸，沿导气管进入储水箱下部，依照热力学第二定律将热量传递给储水箱内温度较低的液态水，使储水箱内水温上升，同时降低排气压力与温度，最终经过干燥元件干燥后的低温低压气体由排气管排出。
11.加热元件
③
由电路、电热器和导热板组成，电路连接蓄电池和电热器，通路后电热器快速升温至工况要求，电热器与单向进水阀出水嘴一侧有抗高压、高温且膨胀系数低、高温高压下难与水发生反应的高导热率材料制成的导热板进行密封隔件，电热器产生的高温通过导热板与液态水发生接触，液态水迅速汽化，汽缸内压力增大，水蒸气持续吸热增温，使气缸内压力持续增大，推动活塞由上止点运动到下止点，完成做功冲程。
12.储存系统由储存水的储水箱和储存电的蓄电池组成，通过加水口可向储水箱加注液态水，蓄电池可通过充电口外接电源进行充电，也可以通过曲轴转动带动的发电机进行充电，由于能量守恒原因，依靠本机械无法完成机械能-内能-电能相互之间无损耗转化，所以用于外接电源充电的充电口必须予以保留。
13.当前，为了保证单向进水阀的密封性，有必要在汽缸盖上增设密封固件
⑤
。
14.下面，通过实用案例对本发明进行具体解释：实用案例一：大气压力随海拔的升高而降低，气压的降低造成传统内燃机散热系统工质沸点降低，造成散热不良，使汽缸内可燃混合气体压缩比降低，而本发明所涉及的一种两冲程内燃蒸汽机采用水的液气物态转化需要吸收大量热量完成做功的原理，去除了散热系统，在高海拔地区能更快将储水箱中的液态水升温至沸点，有助于减少在汽缸内汽化时所需的能量，因此在高海拔地区，将比传统内燃机爆发出更强大的功率。
15.实用案例二：随着功能陶瓷科技的发展进步，高导热、高升温率的陶瓷应用于本发明的可能性大大增加，降低耗电量的一种两冲程内燃蒸汽机将能够大大提升续航能力，并彻底避免纯电动车输出功率随电量降低而衰减的缺点，且能保证较大的输出扭矩，保障了高负载要求下的使用。
16.实用案例三：随着核工业科技的发展进步，超微型反应堆可以作为一种两冲程内燃蒸汽机的加热元件，持续地提供理想的超高温，使续航里程及响应时间更加理想。
17.实用案例四：在排气系统与储水箱或外界低温环境之间设置温感发电系统，可以为蓄电池进行充电，增加续航里程。
18.以上实用案例仅为了表达本发明所涉及的一种两冲程内燃蒸汽机的适用范围及未来改进空间，相关研究人员应当能充分理解本发明在应用场景上的多样性，而非对本发明保护范围的局限，相关研究人员也应当能充分理解本发明的改进空间，相应的改进应当属于本发明保护的范围。


技术特征：
1.一种两冲程内燃蒸汽机，主要由活塞汽缸、进水系统、排气系统、加热元件、储存系统构成。2.根据权利要求1所述的一种两冲程内燃蒸汽机的活塞汽缸，特征在于：汽缸盖上分别设置有单向进水阀和加热元件和排气口，当活塞由下止点运行至接近上止点时，液态水通过单向进水阀出水嘴接触到加热元件后吸热汽化，高温高压水蒸汽推动活塞从上止点向下止点运动，达到对外输出机械能的目的。3.根据权利要求1、2所述的一种两冲程内燃蒸汽机的进水系统，特征在于：由进水管、增压泵区与单向进水阀共同组成，当活塞由下止点向上止点运行至接近上止点时，曲轴带动增压泵区的增压泵，将进水管内的液态水加压后推动单向进水阀阀门，进入汽缸内的出水嘴，与汽缸内的加热元件接触后，吸热汽化，连续行驶时间越长，储水箱中的水体经过导气管预热后的温度就越高，进入汽缸后达到汽化温度所需能量就越少。4.根据权利要求1、2所述的一种两冲程内燃蒸汽机的排气系统，特征在于：由设置于活塞气缸盖上的带排气门的排气口、穿过储水箱底部的导气管和加装干燥元件的排气管共同组成，当活塞运动到下止点时，曲轴带动排气门开启，活塞向上止点运动，排出汽缸内高温高压蒸汽，由导气管引导穿过储水箱底部，将蒸汽的内能传递给储水箱中的液态水，对储水箱的液态水进行预热后的低温低压气体在经过干燥元件的干燥后，从排气管排出。5.根据权利要求1、2所述的一种两冲程内燃蒸汽机的加热元件，特征在于：由电路、电热器和导热板共同组成，电热元件采用能快速升温的材料制成，导热板安置于电热器朝向单向进水阀出水嘴一侧，采用高导热率、在高温高压下难与水反应的材料制成，加热元件通电后极短时间内导热板温度即可达到工况要求，液态水接触导热板后迅速吸热汽化，电热器在运行期间保障导热板温度能满足工况要求。6.根据权利要求1、2所述的一种两冲程内燃蒸汽机的储存系统，特征在于：由储存水的储水箱及储存电的蓄电池组成。

技术总结
本发明专利涉及一种以水升温汽化产生高温高压蒸汽，推动活塞往复运动对外做功的能源机械，具体涉及一种两冲程内燃蒸汽机。具体涉及一种两冲程内燃蒸汽机。具体涉及一种两冲程内燃蒸汽机。


技术研发人员：段宇峰
受保护的技术使用者：段宇峰
技术研发日：2020.08.12
技术公布日：2022/2/23