CN102777247A

CN102777247A - 储热燃烧式发动机

Info

Publication number: CN102777247A
Application number: CN2012102874595A
Authority: CN
Inventors: 张英华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-04
Filing date: 2012-08-04
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开一种储热燃烧式发动机，它由传统的发动机改造而来。空气压缩机压出的压缩空与经过单向阀后讲入压缩空气储气罐。压缩空气储气罐内装有电加热器，压缩空气储气罐外包有发动机废气加热器。从压缩空气储气罐出来的压缩空气管道经过一个压缩空气出气电磁阀后，接到讲气门与讲气电磁阀之间的管道上。汽缸内的活塞底部装有平面合金网或者汽缸盖上装有半球面合金网，合金网上喷涂有催化剂。启动前先用电加热器加热压缩空气，启动时吸入热压缩空气，使喷入的燃油更容易被点燃。在做功冲程中，汽缸内的燃油被点燃后加热活塞底部的平面合金网或者汽缸盖上的半球面合金网；合金网吸收少量的热量，温度就会升的很高。烧红的合金网可点燃汽缸内的烃和碳微粒等可燃物。

Description

储热燃烧式发动机

技术领域：

本发明涉及一种储热燃烧式发动机。

背景技术：

目前，很多公交车多节能环保的燃气客车。但是，燃气成本高，加气困难；一罐燃气驱动汽车行驶的里程，远没有一箱燃油驱动汽车行驶的里程长，而且燃油汽车的驱动力大。燃油公交车的污染大，每一次停靠在车站后再开走时，排气管就会冒出一串黑烟，熏的在车站等车的乘客只捂鼻子。为了让燃油充分燃烧，有人采用分层燃烧、汽油直喷、进气加热等技术对发动机进行改造。柴油分层燃烧和汽油直喷，都是在燃烧冲程中把燃油分成几个批次喷入汽缸内，控制起来非常困难。进气加热是指，对吸入汽缸前的空气进行加热；由于空气瞬间被吸气汽缸，把进入汽缸前的空气加热到很高的温度是非常困难的。然而，上述两种方法并没有解决燃油公交车冒黑烟的问题。汽油汽车启动或者加速时冒白烟，柴油汽车启动或者加速时冒黑烟，是很难解决的污染问题。

发明内容：

本发明可以解决现有发动机启动或者加速时冒白烟或者黑烟的问题。

本发明储热燃烧式发动机，它由传统的发动机改造而来。其结构主要包括：曲轴箱、曲轴、曲柄、活塞、汽缸、汽缸套、汽缸盖、进气门、排气门、排气管、空气过滤器、喷油嘴、燃油电磁阀、汽油发动机装有电子火花塞。曲轴箱内有机油润滑，汽缸套内有冷却液冷却汽缸。压缩空气储气罐上装有单向阀、气压开关和温度传感器，空气压缩机压出的压缩空气经过单向阀后进入压缩空气储气罐。压缩空气储气罐内装有电加热器，压缩空气储气罐外包有发动机废气加热器。空气经过空气过滤器后再经过一个进气电磁阀后，才能进入进气门；从压缩空气储气罐出来的压缩空气管道经过一个压缩空气出气电磁阀后，接到进气门与进气电磁阀之间的管道上。汽缸内的活塞底部装有平面合金网或者汽缸盖内装有半球面合金网，平面合金网或者半球面合金网上喷涂有催化剂，平面合金网或者半球面合金网由耐高温、耐腐蚀、强度高、比热小的合金材料制成。平面合金网或者半球面合金网可以是蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网，蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网由波浪状合金条制成，中间合金条的波峰与上合金条的波谷碰焊在一起，中间合金条的波谷与下合金条的波峰碰焊在一起，其结构像聚能燃气灶上的蜂窝合金网。

采用这种结构的本发明储热燃烧式发动机，启动前先用空气压缩机给压缩空气储气罐充气，气压达到设定值时气压开关动作、关停空气压缩机，单向阀可以防止压缩空气储气罐内的压缩空气压入空气压缩机内；然后给压缩空气储气罐内的电加热器通电加热压缩空气，达到设定温度时停电加热器的电。启动发动机：首先关闭进气电磁阀、关闭了经过空气过滤器进入进气门的进气通道，然后打开压缩空气电磁阀，再用启动电机带动发动机启动；吸气冲程时进气门打开，热的压缩空气进入汽缸内；压缩冲程时关闭进气门，活塞下行压缩汽缸内的热空气，使汽缸内的空气压缩后温度急剧升高、达到设定温度；做功冲程时燃油电磁阀通电打开，燃油喷入汽缸内；喷入的柴油被超过柴油燃点的压缩空气点燃，喷入的汽油被电子火花塞打出的火花点燃。汽缸的温度升高到某设定时，再关闭压缩空气电磁阀、同时打开进气电磁阀，发动机进入正常运行。发动机加速时的过程与发动机启动过程相似，只不过是不用启动电机带动发动机转动和用发动机废气加热器来加热压缩空气储气罐内的压缩空气。由于本发明储热燃烧式发动机启动时，进入汽缸内的空气温度高、且量多，所以能够点燃喷入汽缸内的柴油，并让柴油或者汽油在汽缸内充分燃烧。我们知道，在常温下我们无法用火柴直接把煤油点燃；但是我们可以用火柴直接点燃煤油灯，煤油灯的棉纱灯芯被点着后，点燃的棉纱灯芯再去点燃从棉纱渗出的煤油。从棉纱灯芯渗出的煤油燃烧后，棉纱灯芯的顶端只是被碳化、然后烧红；这碳化且烧红的棉纱灯芯顶端不再燃烧损耗，它只负责点燃从棉纱灯芯渗出后被加热汽化的煤油。我们知道发动机活塞的底部有一个向上凹进去的坑，汽缸盖内有凹下去的坑，本发明中的平面合金网就覆盖在活塞底部凹进去的坑上或者半球面合金网罩在汽缸盖内凹下去的坑上；发动机在压缩冲程中，也会加热装在活塞底部的平面合金网或者加热装在汽缸盖上的半球面合金网。启动传统的发动机，在做功冲程中汽缸内的压缩空气温度偏低和增速时喷入汽缸的燃油偏多，燃油在汽缸内的燃烧速度太慢，没有充分燃烧完就被排出汽缸、形成白烟或者黑烟；这是因为被点燃的少部分燃油产生的热量，没有把附近的压缩空气和未燃烧的燃油加热到足够高的温度，让未燃烧的燃油被点燃后快速燃烧，而是被加热后分解成小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒；启动发动机时，喷出的燃油还没有充分燃烧，就已经喷射到温度稍低的活塞底部凹进去的坑表面；这些喷射到活塞底部凹进去的坑表面的燃油，只能是被加热分解和碳化在活塞底部凹进去的坑表面上及产生大量的烟雾，而不会燃烧。我们知道引燃物的温度只要超过可燃物的燃点，就可以引燃可燃物；引燃物的温度越高，可燃物被引燃的数量就越多；可燃物被引燃的数量越多产生的热量也越多，使燃烧的可燃物产生更高的燃烧火焰、点燃更多的未燃烧的可燃物和把周围的空气温度加热的更高，这样火就会越烧越旺。在本发明储热燃烧式发动机的做功冲程中，喷入汽缸内的柴油被高温压缩空气点燃或者喷入汽缸中的汽油被火花塞点燃，加热活塞底部的平面合金网或者加热汽缸盖上的半球面合金网；由于本发明储热燃烧式发动机活塞底部所装的平面合金网或者汽缸盖上所装的半球面合金网比附近的压缩空气的比热小，平面合金网或者半球面合金网吸收少量的热量温度就会升的很高，温度很高的平面合金网或者半球面合金网像煤油灯的棉纱灯芯那样具有低气温下把燃油点燃的功能，而且还能点燃汽缸中燃油加热后分解出来的碳微粒。我们知道煤矿瓦斯爆炸后，有时紧接着就是煤尘爆炸。瓦斯的燃点很低，煤尘的燃点很高；瓦斯爆炸后把空气和煤尘加热到很高的温度后才能被点燃。传统的发动机在做功冲程中产生的碳微粒，是很难被点燃的；所以，柴油汽车在正常情况下也是冒淡蓝色的烟。本发明储热燃烧式发动机在做功冲程中，燃油燃烧产生的涡流把未燃烧的燃油以及燃油加热分解出的小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒送到高温的平面合金网或者半球面合金网旁被点燃；由于平面合金网或者半球面合金网的表面是喷涂有催化剂，在排气冲程中产生的涡流把剩余的小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒氧化成二氧化碳和水。由于本发明中的平面合金网或者半球面合金网没有像活塞那样被机油冷却或者像汽缸那样被水冷却，在发动机运行时的排气冲程和吸气冲程中平面合金网或者半球面合金网的温度仍然很高。由于平面合金网或者半球面合金网的阻拦，做功冲程中喷入汽缸中的燃油不会喷射到活塞底部凹进去坑表面上；而喷射到平面合金网或者半球面合金网上的燃油，会被高温的平面合金网或者半球面合金网点燃；即使燃油喷在低温时的平面合金网或者半球面合金网上分解碳化，当平面合金网或者半球面合金网被加热到高温时，积碳也会被点燃。本发明使用的蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网具有储热功能，可燃物在蜂窝孔中燃烧使蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网更容易储存热量，而且蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网的比热很小；这样蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网被加热后温度升得更快更高，更容易点燃可燃物。本发明中的蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网还有很高的机械强度，可以承受做功冲程中对蜂窝状平面合金网或者蜂窝状半球面合金网的冲击。所以本发明节能环保、消除污染的特性。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更具体详细的说明。

图1是本发明的结构原理图。

图2是本发明中平面合金网的俯视图。

具体实施方式；

图1所示，本发明储热燃烧式发动机，它由传统的发动机改造而来。其结构主要包括：曲轴箱1、曲轴2、曲柄3、活塞4、汽缸5、汽缸套6、汽缸盖7、进气门12、排气门20、排气管22、空气过滤器14、喷油嘴10、燃油电磁阀11、汽油发动机装有电子火花塞9。曲轴箱1内有机油润滑，汽缸套6内有冷却液冷却汽缸5。压缩空气储气罐17上装有单向阀18、气压开关和温度传感器，空气压缩机19压出的压缩空气经过单向阀18后进入压缩空气储气罐17。压缩空气储气罐17内装有电加热器16，压缩空气储气罐17外包有发动机废气加热器21。空气经过空气过滤器14后再经过一个进气电磁阀13后，才能进入进气门12；从压缩空气储气罐17出来的压缩空气管道经过一个压缩空气出气电磁阀15后，接到进气门12与进气电磁阀13之间的管道上。图2所示，汽缸5内的活塞4底部装有平面合金网8或者汽缸盖7内装有半球面合金网8’，平面合金网8或者半球面合金网8’上喷涂有催化剂，平面合金网8或者半球面合金网8’由耐高温、耐腐蚀、强度高、比热小的合金材料制成。平面合金网8或者半球面合金网8’可以是蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’，蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’由波浪状合金条制成，中间合金条的波峰与上合金条的波谷碰焊在一起，中间合金条的波谷与下合金条的波峰碰焊在一起，其结构像聚能燃气灶上的蜂窝合金网。平面合金网8或者半球面合金网8’可以由铂铑合金制成。

图1、图2所示，采用这种结构的本发明储热燃烧式发动机，启动前先用空气压缩机19给压缩空气储气罐17充气，气压达到设定值时气压开关动作、关停空气压缩机19，单向阀18可以防止压缩空气储气罐17内的压缩空气压入空气压缩机19内；然后给压缩空气储气罐17内的电加热器16通电加热压缩空气，达到设定温度(例如150℃)时停电加热器16的电。启动发动机：首先关闭进气电磁阀13、关闭了经过空气过滤器14进入进气门12的进气通道，然后打开压缩空气电磁阀15，再用启动电机带动发动机启动；吸气冲程时进气门12打开，热的压缩空气进入汽缸5内；压缩冲程时关闭进气门12，活塞4下行压缩汽缸5内的热空气，使汽缸5内的空气压缩后温度急剧升高、达到设定温度；做功冲程时燃油电磁阀11通电打开，燃油喷入汽缸5内；喷入的柴油被超过柴油燃点的压缩空气点燃，喷入的汽油被电子火花塞9打出的火花点燃。汽缸5的温度升高到某设定时，再关闭压缩空气电磁阀15、同时打开进气电磁阀13，发动机进入正常运行。发动机加速时的过程与发动机启动过程相似，只不过是不用启动电机带动发动机转动和用发动机废气加热器21来加热压缩空气储气罐17内的压缩空气。由于本发明储热燃烧式发动机启动时，进入汽缸5内的空气温度高、且量多，所以能够点燃喷入汽缸5内的柴油，并让柴油或者汽油在汽缸内充分燃烧。我们知道，在常温下我们无法用火柴直接把煤油点燃；但是我们可以用火柴直接点燃煤油灯，煤油灯的棉纱灯芯被点着后，点燃的棉纱灯芯再去点燃从棉纱渗出的煤油。从棉纱灯芯渗出的煤油燃烧后，棉纱灯芯的顶端只是被碳化、然后烧红；这碳化且烧红的棉纱灯芯顶端不再燃烧损耗，它只负责点燃从棉纱灯芯渗出后被加热汽化的煤油。我们知道发动机活塞4的底部有一个向上凹进去的坑，汽缸盖7上有凹下去的坑，本发明中的平面合金网8就覆盖在活塞4底部凹进去的坑上或者半球面合金网8’罩在汽缸盖7上凹下去的坑上；发动机在压缩冲程中，也会加热装在活塞4底部的平面合金网8或者加热装在汽缸盖7上的半球面合金网8’。启动传统的发动机，在做功冲程中汽缸5内的压缩空气温度偏低和增速时喷入汽缸5的燃油偏多，燃油在汽缸5内的燃烧速度太慢，没有充分燃烧完就被排出汽缸5、形成白烟或者黑烟；这是因为被点燃的少部分燃油产生的热量，没有把附近的压缩空气和未燃烧的燃油加热到足够高的温度，让未燃烧的燃油被点燃后快速燃烧，而是被加热后分解成小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒；启动发动机时，喷出的燃油还没有充分燃烧，就已经喷射到温度稍低的活塞4底部凹进去的坑表面；这些喷射到活塞4底部凹进去的坑表面的燃油，只能是被加热分解和碳化在活塞4底部凹进去的坑表面上及产生大量的烟雾，而不会燃烧。我们知道引燃物的温度只要超过可燃物的燃点，就可以引燃可燃物；引燃物的温度越高，可燃物被引燃的数量就越多；可燃物被引燃的数量越多产生的热量也越多，使燃烧的可燃物产生更高的燃烧火焰、点燃更多的未燃烧的可燃物和把周围的空气温度加热的更高，这样火就会越烧越旺。在本发明储热燃烧式发动机的做功冲程中，喷入汽缸5内的柴油被高温压缩空气点燃或者喷入汽缸中的汽油被火花塞点燃，加热活塞4底部的平面合金网8或者加热汽缸盖7上的半球面合金网8’；由于本发明储热燃烧式发动机活塞4底部所装的平面合金网8或者汽缸盖7上所装的半球面合金网8’比附近的压缩空气的比热小，平面合金网8或者半球面合金网8’吸收少量的热量温度就会升的很高，温度很高的平面合金网8或者半球面合金网8’像煤油灯的棉纱灯芯那样具有低气温下把燃油点燃的功能，而且还能点燃汽缸5中燃油加热后分解出来的碳微粒。我们知道煤矿瓦斯爆炸后，有时紧接着就是煤尘爆炸。瓦斯的燃点很低，煤尘的燃点很高；瓦斯爆炸后把空气和煤尘加热到很高的温度后才能被点燃。传统的发动机在做功冲程中产生的碳微粒，是很难被点燃的；所以，柴油汽车在正常情况下也是冒淡蓝色的烟。本发明储热燃烧式发动机在做功冲程中，燃油燃烧产生的涡流把未燃烧的燃油以及燃油加热分解出的小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒送到高温的平面合金网8或者半球面合金网8’旁被点燃；由于平面合金网8或者半球面合金网8’的表面是喷涂有催化剂，在排气冲程中产生的涡流把剩余的小分子碳氢化合物、一氧化碳和碳微粒氧化成二氧化碳和水，这很像传统汽车后气管22上装的三元催化合金网处理汽车排出的废气。由于本发明中的平面合金网8或者半球面合金网8’没有像活塞4那样被机油冷却或者像汽缸5那样被水冷却，在发动机运行时的排气冲程和吸气冲程中平面合金网8或者半球面合金网8’的温度仍然很高。由于平面合金网8或者半球面合金网8’的阻拦，做功冲程中喷入汽缸中的燃油不会喷射到活塞4底部凹进去坑表面上；而喷射到平面合金网8或者半球面合金网8’上的燃油，会被高温的平面合金网8或者半球面合金网8’点燃；即使燃油喷在低温时的平面合金网8或者半球面合金网8’上分解碳化，当平面合金网8或者半球面合金网8’被加热到高温时，积碳也会被点燃。本发明使用的蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’具有储热功能，可燃物在蜂窝孔中燃烧使蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’更容易储存热量，而且蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’的比热很小；这样蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’被加热后温度升得更快更高，更容易点燃可燃物。本发明中的蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’还有很高的机械强度，可以承受做功冲程中对蜂窝状平面合金网8或者蜂窝状半球面合金网8’的冲击。所以本发明节能环保、消除污染的特性。含硫高的柴油或者汽油燃烧产生的二氧化硫会腐蚀平面合金网8或者半球面合金网8’。

Claims

1.一种储热燃烧式发动机，它由传统的发动机改造而来，其结构主要包括：曲轴箱、曲轴、曲柄、活塞、汽缸、汽缸套、汽缸盖、进气门、排气门、排气管、空气过滤器、喷油嘴、燃油电磁阀、汽油发动机装有电子火花塞；曲轴箱内有机油润滑，汽缸套内有冷却液冷却汽缸；其特征在于：压缩空气储气罐(17)上装有单向阀(18)、气压开关和温度传感器，空气压缩机(19)压出的压缩空气经过单向阀(18)后进入压缩空气储气罐(17)；压缩空气储气罐(17)内装有电加热器(16)，压缩空气储气罐(17)外包有发动机废气加热器(21)；空气经过所述空气过滤器(14)后再经过一个进气电磁阀(13)后才能进入所述进气门(12)，从压缩空气储气罐(17)出来的压缩空气管道经过一个压缩空气出气电磁阀(15)后接到所述进气门(12)与进气电磁阀(13)之间的管道上；所述汽缸(5)内的活塞(4)底部装有平面合金网(8)或者所述汽缸盖(7)内装有半球面合金网(8’)，平面合金网(8)或者半球面合金网(8’)上喷涂有催化剂，平面合金网(8)或者半球面合金网(8’)由耐高温、耐腐蚀、强度高、比热小的合金材料制成。

2.根据权利要求1所述储热燃烧式发动机，其特征在于：所述平面合金网(8)或者半球面合金网(8’)是蜂窝状平面合金网(8)或者蜂窝状半球面合金网(8’)，蜂窝状所述平面合金网(8)或者蜂窝状所述半球面合金网(8’)由波浪状合金条制成，中间合金条的波峰与上合金条的波谷碰焊在一起，中间合金条的波谷与下合金条的波峰碰焊在一起。