專利名稱：內(nèi)燃機(jī)高壓水霧噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的活塞式內(nèi)燃機(jī)的高壓水霧噴射系統(tǒng)。
現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)是依靠燃料在氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的熱燃?xì)猓瑏硗苿?dòng)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)的。這種作功過程，常使氣缸的燃燒室、工作室散發(fā)出相當(dāng)一部分熱量，通過部件的熱傳導(dǎo)和廢氣排放中散失，所以真正用于作功的能量，約占其總發(fā)熱量的30-40%，使能源造成很大的浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的是要提供一種用于內(nèi)燃機(jī)的高壓水霧噴射系統(tǒng)，使內(nèi)燃機(jī)在燃料燃燒生成的燃?xì)膺^程結(jié)束時(shí)，可對(duì)氣缸內(nèi)噴水霧，以產(chǎn)生蒸汽壓力，輔同燃?xì)鈮毫κ箽飧谆钊耐苿?dòng)力大為提高，從而提高了作功效率，使其熱效率提高至70%，達(dá)到了節(jié)能之目的。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明在內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)中增設(shè)一高壓水霧噴射系統(tǒng)，當(dāng)燃料在氣缸內(nèi)燃燒剛結(jié)束時(shí)，即通過高壓水霧噴射系統(tǒng)噴入一定量的水霧，此水霧在氣缸內(nèi)大量吸收熱燃?xì)馑臒崃亢笃瑫r(shí)產(chǎn)生熱微爆炸，從而使氣缸內(nèi)由燃?xì)馀c水蒸汽、熱微爆炸所產(chǎn)生的壓力同時(shí)推動(dòng)氣缸活塞運(yùn)動(dòng)，從而提高了作功效率。因水霧汽化是吸收氣缸內(nèi)的熱燃?xì)獾臒崃?，所以降低了氣缸壁的受熱，使?nèi)燃機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的熱負(fù)荷大為降低，從而延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)本身的使用壽命;又因水霧可以吸附一部分有毒氣體，所以減少了廢氣中的有毒成分。此外因有了噴霧系統(tǒng)，則可以取消原有的內(nèi)燃機(jī)的冷卻設(shè)備，起到節(jié)省設(shè)備投資和降低維修費(fèi)用的作用。
本發(fā)明的高壓水霧噴射系統(tǒng)由水箱、水泵、過濾器、凸輪軸、凸輪、頂頭、頂頭螺釘、高壓水泵(柱塞泵)、高壓水管、噴水器(液力啟閉式)來組成的。
其工作過程是這樣的水箱中的水，經(jīng)過過濾器到輸水泵后分兩路，一路經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的換熱器，使水溫升至50°-70℃，通過輸水管到達(dá)高壓水泵;另一路是從輸水泵直接進(jìn)入高壓水泵。高壓水泵上裝有水量調(diào)節(jié)齒條，此調(diào)節(jié)齒條與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置相接，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以最低轉(zhuǎn)速或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可將高壓水泵的噴水量調(diào)整至零位，此時(shí)若啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，不會(huì)使高壓水泵噴水。在發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，調(diào)速器拉動(dòng)高壓水泵的調(diào)節(jié)齒條，使水泵柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷來調(diào)整噴水量。當(dāng)燃料在氣缸中燃燒結(jié)束后，凸輪帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過頂頭與頂頭螺釘使柱塞上移，使充滿柱塞套筒里的水被擠壓，此水通過排水閥進(jìn)入高壓水管到噴水器;在水壓超過噴水器的針閥啟閉壓力時(shí)，針閥克服彈簧的壓力，使高壓水進(jìn)入噴水孔，在氣缸內(nèi)高速霧化，水霧與高溫的燃?xì)饨佑|后即吸熱汽化，同時(shí)發(fā)生微爆炸，此時(shí)燃?xì)獾臏囟认陆?，氣缸?nèi)的壓力升高，起到缸內(nèi)熱燃?xì)獾膬?nèi)冷作用，又增大了氣缸活塞的推動(dòng)力。這個(gè)過程由于氣缸內(nèi)燃?xì)膺^程剛結(jié)束，所產(chǎn)生的熱量大部分未向氣缸四周作熱傳導(dǎo)，就被水霧吸收，使水汽化，燃?xì)獾臍鉁丶纯滔陆?，所以未給氣缸的金屬部件帶來因溫差變化而形成的熱應(yīng)力，使氣缸可在較低的溫度下工作，從而延長(zhǎng)了機(jī)件的使用壽命。
正確地調(diào)節(jié)噴水量將會(huì)有效地控制氣缸內(nèi)的溫度和排氣溫度，從而使內(nèi)燃機(jī)的受熱部件能控制在最佳工作溫度范圍內(nèi)，降低排氣溫度，又能最大限度地提高熱效率。因此操作時(shí)，向氣缸噴水的時(shí)刻應(yīng)選擇燃料燃燒剛結(jié)束時(shí)為最佳，此時(shí)內(nèi)燃機(jī)曲柄轉(zhuǎn)角為上死點(diǎn)后20°-40°;其噴水量為加油量的2-3倍為最佳。采用本系統(tǒng)后，內(nèi)燃機(jī)的熱效率可提高達(dá)70%。
燃燒后排出的廢氣以NOx為主，一般以NO形式出現(xiàn)。NO的生成量與燃燒室內(nèi)的氮、氧濃度，燃燒室的溫度以及高溫持續(xù)時(shí)間有關(guān)，一般是燃燒溫度越高，高溫持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則廢氣中NOx含量就高。而在噴水之后，縮短了燃燒室內(nèi)的高溫持續(xù)時(shí)間，所以也降低了NOx的含量，加以水蒸汽的過濾、吸附作用，使排出廢氣中的有害成分大為減少。
為了防止噴水設(shè)備的銹蝕，可在水中加入防銹劑或用不銹耐酸鋼制作柱塞、針閥以及其它與水接觸的部件。
以下結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1、是本發(fā)明的高壓噴霧系統(tǒng)示意圖。
一種內(nèi)燃機(jī)高壓噴霧系統(tǒng)的水箱(1)中的水，經(jīng)過濾網(wǎng)(2)進(jìn)入輸水泵(3)通過控制閥(4、4′)分成兩路，一路由閥(4)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)(6)的機(jī)油換熱器(5)，再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，可使水溫提高到50°-70℃后進(jìn)入高壓水泵(9);另一路由閥(4′)直接進(jìn)入高壓水泵(9)。高壓水泵(9)上有一水量調(diào)節(jié)齒條(10)，此齒條(10)與發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置(8)相接，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以低速或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可將高壓水泵(10)的噴水量調(diào)整至零位。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)，調(diào)速裝置(8)拉動(dòng)調(diào)節(jié)齒條(10)，使高壓水泵(9)的柱塞(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷來調(diào)整噴水量。當(dāng)燃料在氣缸中燃燒過程將結(jié)束后，此時(shí)內(nèi)燃機(jī)曲柄轉(zhuǎn)角為上死點(diǎn)后20°-40°。同時(shí)凸輪軸(11)帶動(dòng)凸輪(12)、使?jié)L輪(13)上升并轉(zhuǎn)動(dòng)，并使柱塞(14)上升，使充滿套筒(14′)里的水被柱塞(14)擠壓而通過排水閥(15)，進(jìn)入高壓水管(16)，再進(jìn)入噴水器(17)。當(dāng)壓力超過噴水器(17)的針閥(20)啟閉壓力時(shí)，針閥(20)克服彈簧(18)的壓力，針閥(20)抬起，使高壓水進(jìn)入噴水孔(21)，則高壓水即成霧化狀態(tài)進(jìn)入氣缸(在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi))之中，此水量為燃油加入量的2-3倍。由于水霧進(jìn)入缸體后即吸收燃?xì)庵械臒崃浚纬伤羝?，又因同時(shí)發(fā)生的微爆炸現(xiàn)象，使氣缸中的氣壓增大，而溫度下降，達(dá)到了缸內(nèi)熱燃?xì)獾膬?nèi)冷增壓的目的。這樣推動(dòng)活塞作出了比單純?nèi)細(xì)鈺r(shí)作出更大的功，此時(shí)內(nèi)燃機(jī)的熱效率達(dá)70%。同時(shí)因缸內(nèi)溫度的降低，相應(yīng)使缸體金屬部件受熱應(yīng)力的影響減小，從而延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)的使用壽命。又因氣缸的溫度降低和水蒸汽的吸附過濾作用，使內(nèi)燃機(jī)排出廢氣的有害成分有很大的降低。
噴水系統(tǒng)的各種與水接觸的部件，為了防止銹蝕，可以用不銹耐酸鋼加工;也可以在水中加入防銹劑。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)高壓水霧噴射系統(tǒng)，其特征在于此系統(tǒng)包括水箱(1)、濾網(wǎng)(2)、輸水泵(3)、控制閥(4、4′)，凸輪軸(11)、凸輪(12)、高壓水泵(8)、高壓水管(16)、和噴水器(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水霧噴射系統(tǒng)，其特征在于其高壓水泵(9)是由調(diào)節(jié)齒條(10)、凸輪軸(11)、凸輪(12)、滾輪(13)、柱塞(14)、排水閥(15)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水霧噴射系統(tǒng)，其特征在于其高壓水霧噴系統(tǒng)的噴水器(17)是由彈簧(18)、針閥(20)、噴水孔(21)構(gòu)成，此噴水器(17)是裝在氣缸蓋(19)上的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的高壓水霧噴射系統(tǒng)的操作，其特征在于向氣缸噴水的最佳時(shí)刻應(yīng)選擇燃料燃燒剛結(jié)束時(shí)，此時(shí)氣缸的曲柄轉(zhuǎn)角為上死點(diǎn)后20°-40°，噴水量應(yīng)是燃油加入量的2-3倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的高壓水霧噴射系統(tǒng)，其特征在于一些與水接觸的部件，如柱塞(14)、針閥(20)可用不銹耐酸鋼制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的活塞式內(nèi)燃機(jī)的高壓水霧噴射系統(tǒng)。它提供一種用于內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)噴水的裝置，以產(chǎn)生蒸汽，輔同燃料燃燒后所產(chǎn)生的壓力，增大了氣缸活塞的作功能力。同時(shí)因?qū)飧變?nèi)噴水，使氣缸內(nèi)熱燃?xì)獾母邷匚聪騼?nèi)燃機(jī)各部件傳導(dǎo)時(shí)，即被水吸收，所以使內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)部件的熱負(fù)荷大為下降，從而延長(zhǎng)了內(nèi)燃機(jī)的使用壽命，又因氣缸內(nèi)溫度的下降，加以蒸汽又能過濾、吸附一部分有害氣體，則使用本系統(tǒng)能使內(nèi)燃機(jī)的廢氣中所含的有害成分大大降低。它是由水箱、輸水泵、過濾器、高壓水泵、噴水器構(gòu)成的。
文檔編號(hào)F04B17/06GK1048431SQ9010570
公開日1991年1月9日 申請(qǐng)日期1990年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月23日
發(fā)明者王建雪 申請(qǐng)人:王建雪