CN1851252A - 新型内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型内燃发动机，所述发动机机体上设有可对无矿质水进行加热的加热装置、发动机曲轴驱动的高压泵、以及设置在发动机燃烧室内的喷嘴，所述加热装置、高压泵和喷嘴依次连通。本发明它能够提高发动机的热功转换率，降低发动机的能源消耗。

Description

新型内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种发动机的技术领域，尤其是涉及一种新型内燃发动机。

背景技术

发动机作为运输工具或发电设备等的主要动力，在人们的日常生活和工矿企业中应用的非常广泛。当前的内燃发动机的工作介质多为是燃烧混合产物，即可燃性的混合气在气缸内点燃燃烧爆发推动活塞作功。并且其作功过程基本上是活塞运行到上止点位置时点火，可燃混合气燃烧爆发膨胀，推动发动机活塞带动曲轴运转作功，这时，发动机气缸内燃烧混合产物气体的空间体积最小，只有燃烧室的空间，因此发动机气缸内部拥有最大的作功压力，并且同时也拥有最高温度，可达2000摄氏度以上高温；但是当活塞作功向下运行移动了一段距离后，发动机气缸内活塞顶部的燃烧混合产物的体积也由于活塞的下移而增大，从而导致发动机气缸内用于作功的压力变小，当活塞下移至下止点时，发动机气缸内燃烧混合产物的压强下降较大，此时，发动机将可燃混合物燃烧作功后产生的高温废气排出，带走了大量的热量。发动机在工作循环中遵从的是理想热机的工作原理，热功转换率取决于其压缩比，但是由其实际工作来看，它们的工作效率却低于理想热机的工作效率，这是因为燃烧混合产物的膨胀率受到不同发动机机械压缩产生的压缩比的限制，所以，其热功转换率值不是很高(柴油机是45％、汽油机是35％)，这在一定程度上影响了发动机的效率，增加了能源的消耗。并且发动机在点火工作时除了产生作功的压力外，还不可避免地产生热能散失，因实际的工作循环不是理想的绝热循环，在内燃式发动机中所利用的只是可燃混合物燃烧膨胀后产生的压力，而对散失的热能则没有得到有效的利用，很大一部分热能被汽缸盖、汽缸壁、活塞等触热部件吸收散失和随着燃烧产生的废气排出发动机体外，这不仅增大了发动机的能源无效消耗，还污染了环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种新型内燃发动机，它能够在一定程度上提高发动机的热功转换效率，降低发动机每单位功率的能源消耗。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述内燃发动机采用无矿质水作为辅助工作介质，所述发动机机体上设有可对无矿质水进行加热的加热装置、由发动机曲轴驱动的高压泵、以及设置在发动机燃烧室内的喷嘴，所述加热装置、高压泵和喷嘴依次连通。

作为一种改进，所述加热装置包括可与发动机机体上高温部件进行热交换的热交换器和以发动机排放的废气所含热能为热源的加热器。

作为进一步的改进，所述的热交换器和加热器之间设有一级加压泵。

作为进一步改进，所述无矿质水中加有酒精以防止环境温度过低时的结冰现象。

采用上述结构的新型内燃发动机，由于是采用在发动机的机体上辅助设有了辅助工作介质—无矿质水的加热喷射系统，通过高压泵将加热后的水加压成过热状态，并在燃烧室内的可燃混合物燃烧爆发后，喷入发动机的燃烧室内，喷入的过热水吸收可燃混合物燃烧产生的部分热量，瞬时爆沸汽化膨胀作功并降低发动机最高工作温度和排出废气携带热能的损耗，其作功原理与普通内燃式发动机工作介质—燃烧混合产物是一样的，不同的是水汽化的相对膨胀比远大于普通内燃发动机燃烧混合产物的膨胀比，所以，在一定程度上，使工作介质的相对膨胀比大于压缩比，故加入了无矿质水的内燃发动机的热功转换率要远远大于普通内燃机的热功转换率。并且同时降低了发动机气缸内壁的温度，降低摩擦损耗，延长发动机的寿命。采用以发动机的废气所含热能为热源的加热器和与发动机上高温部件进行热交换的热交换器对无矿质水进行加热，可以充分的利用发动机无效散失和废气携带排放的热能，减少了发动机的最终热能排放量，进一步提高了内燃发动机的热功转换率，并通过一级加压器的初步加压，使无矿质水吸收余热达到120～130摄氏度的过热状态。通过实际的燃烧测试，如果燃烧最高温度控制在1000℃左右时，采用本装置的新型内燃发动机的热功转换率可以达到60％以上。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

附图是本发明的新型内燃发动机的工作流程结构图。

具体实施方式

参照附图，本发明的一种新型内燃发动机为：发动机的机体上设有燃料供给喷射系统，在发动机的燃烧室内设有喷油嘴(或是火花塞)，该内燃发动机采用无矿质水作为辅助工作介质，在发动机机体上还设有可对无矿质水进行加热的加热装置1，高压泵2，在发动机燃烧室内设有喷嘴3，如为多缸内燃机则各燃烧室内均设有喷嘴3；加热装置1、高压泵2和喷嘴3通过导管依次连通。通过加热装置1对无矿质水进行加热，而加热装置1采用设置在发动机机体上可与发动机机体上高温部件进行热交换的热交换器11和以发动机排放的废气所含热能为热源的加热器12来为无矿质水进行加热，并在热交换器11和加热器12之间设有一级加压泵13，通过一级加压泵13对无矿质水的初步加压、热交换器11和加热器12对无矿质水的加热，可以得到温度可达120～130摄氏度的过热无矿质水，充分的利用了发动机散失和排放的热能，减少了发动机的最终热能排放量，进一步提高了内燃发动机的热功转换率；而高压泵2则同柴油发动机的高压油泵一样采用发动机的曲轴来驱动，连同发动机的供油系统通过曲轴同步驱动，即每个气缸的喷水都置后喷油或点火一定曲轴转角角度。

如附图所示，本新型内燃发动机在工作的时候，通过附设的水箱为发动机供应无矿质水，无矿质水经热交换器11与发动机机体上高温部件如气缸壁、发动机的冷却水管壁等进行热交换加热后，可以获得90～100摄氏度左右的高温无矿质水，再经过一级加压泵13对其进行初步加压，之后带有一定压力的高温无矿质水进入到加热器12内，利用发动机排放的高温废气对无矿质水进行进一步的加热，获得温度达120～130摄氏度的过热状态的无矿质水，然后经高压泵2进行加压，在发动机曲轴的驱动下，可以获得40kg/cm²的压力，并经过设于发动机燃烧室内的喷嘴3以水雾状喷射于刚爆发燃烧的燃烧室内，其喷射时刻，可以控制在活塞上止点后5度左右，而喷射量可以随负荷同油门协同控制，这样，喷射于燃烧室内的无矿质过热水吸收燃烧室内爆发燃烧的混合气产生的热量后，会在瞬时间内爆沸汽化膨胀，产生高压，同燃烧混合产物一样，推动活塞带动曲轴运转作功，由于过热水从液态转化为汽态的相对膨胀比要远远大于燃烧混合产物的膨胀比，因此，加入无矿质水后其吸热汽化膨胀获得推动活塞作功的热功转换率要大于普通内燃机燃烧混合产物膨胀作功的热功转换率，从而大大提高了发动机的工作效率；并且同时又吸收发动机燃烧混合物燃烧作功后的大部分余热重新用于发动机的有效作功中，降低了每单位功率的燃油损耗。

Claims (4)

1、新型内燃发动机，其特征是：所述内燃发动机采用无矿质水作为辅助工作介质，所述机体上设有可对无矿质水进行加热的加热装置(1)、由发动机曲轴驱动的高压泵(2)、以及设置在发动机燃烧室内的喷嘴(3)，所述加热装置(1)、高压泵(2)和喷嘴(3)依次连通。

2、根据权利要求1所述的新型内燃发动机，其特征是：所述加热装置(1)包括可与发动机机体上高温部件进行热交换的热交换器(11)和以发动机排放的废气所含热能为热源的加热器(12)。

3、根据权利要求1或2所述的新型内燃发动机，其特征是：所述的热交换器(11)和加热器(12)之间设有一级加压泵(13)。

4、根据权利要求3所述的新型内燃发动机，其特征是：所述无矿质水中加有酒精以防止环境温度过低时的结冰现象。