内燃机高压水雾喷射系统的制作方法

专利名称：内燃机高压水雾喷射系统的制作方法技术领域：本发明涉及一种改进的活塞式内燃机的高压水雾喷射系统。现有的内燃机是依靠燃料在气缸中燃烧，产生高温高压的热燃气，来推动气缸活塞运动的。这种作功过程，常使气缸的燃烧室、工作室散发出相当一部分热量，通过部件的热传导和废气排放中散失，所以真正用于作功的能量，约占其总发热量的30-40%，使能源造成很大的浪费。本发明的目的是要提供一种用于内燃机的高压水雾喷射系统，使内燃机在燃料燃烧生成的燃气过程结束时，可对气缸内喷水雾，以产生蒸汽压力，辅同燃气压力使气缸活塞的推动力大为提高，从而提高了作功效率，使其热效率提高至70%，达到了节能之目的。本发明是这样实现的本发明在内燃机的机械系统中增设一高压水雾喷射系统，当燃料在气缸内燃烧刚结束时，即通过高压水雾喷射系统喷入一定量的水雾，此水雾在气缸内大量吸收热燃气所含的热量后汽化，同时产生热微爆炸，从而使气缸内由燃气与水蒸汽、热微爆炸所产生的压力同时推动气缸活塞运动，从而提高了作功效率。因水雾汽化是吸收气缸内的热燃气的热量，所以降低了气缸壁的受热，使内燃机的机械系统的热负荷大为降低，从而延长了内燃机本身的使用寿命;又因水雾可以吸附一部分有毒气体，所以减少了废气中的有毒成分。此外因有了喷雾系统，则可以取消原有的内燃机的冷却设备，起到节省设备投资和降低维修费用的作用。本发明的高压水雾喷射系统由水箱、水泵、过滤器、凸轮轴、凸轮、顶头、顶头螺钉、高压水泵(柱塞泵)、高压水管、喷水器(液力启闭式)来组成的。其工作过程是这样的水箱中的水，经过过滤器到输水泵后分两路，一路经发动机内的换热器，使水温升至50°-70℃，通过输水管到达高压水泵;另一路是从输水泵直接进入高压水泵。高压水泵上装有水量调节齿条，此调节齿条与发动机的调速装置相接，当发动机以最低转速或怠速运转时，可将高压水泵的喷水量调整至零位，此时若启动发动机，不会使高压水泵喷水。在发动机加速时，调速器拉动高压水泵的调节齿条，使水泵柱塞转动，根据发动机的负荷来调整喷水量。当燃料在气缸中燃烧结束后，凸轮带动滚轮转动，又通过顶头与顶头螺钉使柱塞上移，使充满柱塞套筒里的水被挤压，此水通过排水阀进入高压水管到喷水器;在水压超过喷水器的针阀启闭压力时，针阀克服弹簧的压力，使高压水进入喷水孔，在气缸内高速雾化，水雾与高温的燃气接触后即吸热汽化，同时发生微爆炸，此时燃气的温度下降，气缸内的压力升高，起到缸内热燃气的内冷作用，又增大了气缸活塞的推动力。这个过程由于气缸内燃气过程刚结束，所产生的热量大部分未向气缸四周作热传导，就被水雾吸收，使水汽化，燃气的气温即刻下降，所以未给气缸的金属部件带来因温差变化而形成的热应力，使气缸可在较低的温度下工作，从而延长了机件的使用寿命。正确地调节喷水量将会有效地控制气缸内的温度和排气温度，从而使内燃机的受热部件能控制在最佳工作温度范围内，降低排气温度，又能最大限度地提高热效率。因此操作时，向气缸喷水的时刻应选择燃料燃烧刚结束时为最佳，此时内燃机曲柄转角为上死点后20°-40°;其喷水量为加油量的2-3倍为最佳。采用本系统后，内燃机的热效率可提高达70%。燃烧后排出的废气以NOx为主，一般以NO形式出现。NO的生成量与燃烧室内的氮、氧浓度，燃烧室的温度以及高温持续时间有关，一般是燃烧温度越高，高温持续时间越长，则废气中NOx含量就高。而在喷水之后，缩短了燃烧室内的高温持续时间，所以也降低了NOx的含量，加以水蒸汽的过滤、吸附作用，使排出废气中的有害成分大为减少。为了防止喷水设备的锈蚀，可在水中加入防锈剂或用不锈耐酸钢制作柱塞、针阀以及其它与水接触的部件。以下结合附图对发明作进一步的详细描述。图1、是本发明的高压喷雾系统示意图。一种内燃机高压喷雾系统的水箱(1)中的水，经过滤网(2)进入输水泵(3)通过控制阀(4、4′)分成两路，一路由阀(4)进入发动机(6)的机油换热器(5)，再进入发动机机体，可使水温提高到50°-70℃后进入高压水泵(9);另一路由阀(4′)直接进入高压水泵(9)。高压水泵(9)上有一水量调节齿条(10)，此齿条(10)与发动机的调速装置(8)相接，当发动机以低速或怠速运转时，可将高压水泵(10)的喷水量调整至零位。当发动机加速时，调速装置(8)拉动调节齿条(10)，使高压水泵(9)的柱塞(14)转动，此时可根据发动机的负荷来调整喷水量。当燃料在气缸中燃烧过程将结束后，此时内燃机曲柄转角为上死点后20°-40°。同时凸轮轴(11)带动凸轮(12)、使滚轮(13)上升并转动，并使柱塞(14)上升，使充满套筒(14′)里的水被柱塞(14)挤压而通过排水阀(15)，进入高压水管(16)，再进入喷水器(17)。当压力超过喷水器(17)的针阀(20)启闭压力时，针阀(20)克服弹簧(18)的压力，针阀(20)抬起，使高压水进入喷水孔(21)，则高压水即成雾化状态进入气缸(在发动机内)之中，此水量为燃油加入量的2-3倍。由于水雾进入缸体后即吸收燃气中的热量，形成水蒸汽，又因同时发生的微爆炸现象，使气缸中的气压增大，而温度下降，达到了缸内热燃气的内冷增压的目的。这样推动活塞作出了比单纯燃气时作出更大的功，此时内燃机的热效率达70%。同时因缸内温度的降低，相应使缸体金属部件受热应力的影响减小，从而延长了内燃机的使用寿命。又因气缸的温度降低和水蒸汽的吸附过滤作用，使内燃机排出废气的有害成分有很大的降低。喷水系统的各种与水接触的部件，为了防止锈蚀，可以用不锈耐酸钢加工;也可以在水中加入防锈剂。权利要求1.一种内燃机高压水雾喷射系统，其特征在于此系统包括水箱(1)、滤网(2)、输水泵(3)、控制阀(4、4′)，凸轮轴(11)、凸轮(12)、高压水泵(8)、高压水管(16)、和喷水器(17)。2.根据权利要求1所述的高压水雾喷射系统，其特征在于其高压水泵(9)是由调节齿条(10)、凸轮轴(11)、凸轮(12)、滚轮(13)、柱塞(14)、排水阀(15)构成。3.根据权利要求1所述的高压水雾喷射系统，其特征在于其高压水雾喷系统的喷水器(17)是由弹簧(18)、针阀(20)、喷水孔(21)构成，此喷水器(17)是装在气缸盖(19)上的。4.根据权利要求1-3所述的高压水雾喷射系统的操作，其特征在于向气缸喷水的最佳时刻应选择燃料燃烧刚结束时，此时气缸的曲柄转角为上死点后20°-40°，喷水量应是燃油加入量的2-3倍。5.根据权利要求1-3所述的高压水雾喷射系统，其特征在于一些与水接触的部件，如柱塞(14)、针阀(20)可用不锈耐酸钢制作。全文摘要本发明涉及一种改进的活塞式内燃机的高压水雾喷射系统。它提供一种用于内燃机气缸内喷水的装置，以产生蒸汽，辅同燃料燃烧后所产生的压力，增大了气缸活塞的作功能力。同时因对气缸内喷水，使气缸内热燃气的高温未向内燃机各部件传导时，即被水吸收，所以使内燃机的有关部件的热负荷大为下降，从而延长了内燃机的使用寿命，又因气缸内温度的下降，加以蒸汽又能过滤、吸附一部分有害气体，则使用本系统能使内燃机的废气中所含的有害成分大大降低。它是由水箱、输水泵、过滤器、高压水泵、喷水器构成的。文档编号F04B17/06GK1048431SQ9010570公开日1991年1月9日 申请日期1990年7月23日 优先权日1990年7月23日发明者王建雪 申请人:王建雪