CN107476900A - 一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置及其工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置及其工艺方法，特征是连杆、气缸内腔是下气室、上气室，气缸内腔有活塞，上气室顶面有气缸盖，气缸盖安装有排气阀、进气阀，气缸盖安装有喷油嘴、喷水嘴，气缸盖两侧有进气管、排气管，气缸顶上是气缸盖，喷油嘴接通上气室，喷油嘴接通高压油泵，高压油泵接通油箱，喷水嘴接通上气室，喷水嘴接通高压水泵，高压水泵接通储水箱。优点是：在柴油或汽油燃烧过程中添加廉价的水，水油混合燃烧，达到节能降耗，降低成本，降低对大气污染，同时水蒸气可以吸收噪音,设置巧秒，设备简单，制作容易，使用方便，安全可靠。节能效果明显，节能达到40%以上。

Description

一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置及其工艺方法

技术领域

本发明属于内燃发动机类，尤其是涉及一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置及其工艺方法。

背景技术

油水作为混合燃烧达到节能效果，这是多年来人们一个美好的梦。为此，发明人想了不少方法，所发明的装置千种百样，但效果均不理想。现有技术对比文件1，申请号：CN200810028699，发明名称：内燃机油水混合燃烧装置，包括高压油泵总成，高压油泵总成的输出、输入端分别连通燃烧气缸及进油管，一外置的供水装置，其包括通往进油管的供水管，供水管上设有流量调节阀，内燃机在工作时，在进油管中加入少量的水，油与水混合成乳白色的混合物，当这种混合物被喷嘴雾化喷入燃烧室时，由于水的主要组成为氢和氧，水在此高温高压的环境中产生剧烈的膨胀气体，不仅增加了对发动机活塞的推动力，提高内燃机的输出功率，同时还与燃烧室内残余的碳发生反应，减少尾气的排放。对比文件2，申请号：CN200620079381，发明名称：内燃机油水混合燃烧装置，包括气体开关、喷嘴、蒸汽发生器。蒸汽发生器装置在内燃机排气支管内，与进水管调节阀、水泵相连，另一端与蒸汽管、喷嘴相接。喷嘴接入化油器底座，与内燃机进汽管相连，与进汽歧管内燃机混合汽混合，进入燃烧室燃烧。上述对比文件的结构特征与本专利申请不相同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对现有的汽车发动机耗油高，温度高，污染大等方面因素，发明了这款利用燃油柴油和水一起工作的发动机，它大大的减少油耗和污染。结构简单，制作容易，安装使用方便，节能效果显著，成本低。包括喷水嘴、 喷油嘴、进气阀、排气阀、进气管、排气管、气缸、连杆、气缸盖、活塞、上气室、下气室、高压水泵、储水箱、高压油泵和油箱。第二种是汽油内燃机油水混合装置，包括:喷水嘴,火花塞,排气阀,进气阀,进气管,排气管,缸体,连杆,缸盖,活塞,燃烧室, 上气室、下气室 ,高压水泵,储水箱 , 高压油泵，油箱等组成。如:附图的一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置。

本发明的技术解决方案是这样的：一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置，包括喷水嘴、 喷油嘴、进气阀、排气阀、进气管、排气管、气缸、连杆、气缸盖、活塞、上气室、下气室、高压水泵、储水箱、高压油泵和油箱，其特征在于连杆8、气缸7内腔是下气室12、上气室11，气缸7内腔有活塞10，上气室11顶面有气缸盖9，气缸盖9安装有排气阀4、进气阀3，气 缸盖9安装有喷油嘴2、喷水嘴1，气缸盖9两侧有进气管5、排气管6，气缸7顶上是气缸盖9，喷油嘴2接通上气室11，喷油嘴2接通高压油泵15，高压油泵15接通油箱16，喷水嘴1接通上气室11，喷水嘴1接通高压水泵13，高压水泵13接通储水箱14。

进气管5与上气室11之间有进气阀3。

排气管6与上气室11之间有排气阀4。

上气室11与下气室12之间有活塞10。

其工作流程和工艺步骤是：

步骤1，排气阀4关闭，进气阀3打开，当进气冲程开始工作时，活塞10位于上止点向下运行，气缸7内活塞10上面上气室11的容积逐渐增大，造成气缸7内的空气压力低于进气管5内的压力，因此，外面空气就不断地充入气缸7；

步骤2，压缩冲程：压缩时排气阀4关闭，进气阀3关闭，活塞10从下止点向上止点运动，活塞10上行至喷嘴角度时，柴油从油箱16输油到高压油泵15，再由高压油泵15把高压的柴油经喷油嘴1向气缸7喷出雾状的柴油，喷入气缸7的柴油不是立即点火，而是经过物理化学反应变化之后才着火，这段时间大约有0.001~0.005秒，称之为发火延迟期，因此，要在曲轴转至上止点前10~35°曲轴转角时开始将雾化的柴油喷入气缸7，并使活塞10在上止点后5~10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞10向下运动；

步骤3，燃烧作功冲程：活塞10在高温高压气体作用下向下运动，并通过连杆9驱使曲轴转动，对外作功，为工作冲程；

步骤4，第二次汽化作功冲程：在活塞10到了上止点后柴油燃烧，产生大量的热量，活塞10在高温高压气体作用下向下运动，当活塞10在上止点后5~10°时，高压水泵13把储水箱14的水泵出加压后，经喷水嘴1喷射入上气室11，喷射入气缸7的上气室11的水成雾状，水雾便吸收大量的热量化作水蒸气，在水雾化作水蒸气后，再次使气缸7内的压力继续膨胀加大，直到活塞10达到下止点，排气阀4打开，由水化作水蒸气后吸收柴油燃烧后的有害气体和物质,达到净化空气的效果；

步骤5，排气冲程：排气阀4打开，具有一定压力的气体就立即冲出上气室11外，气缸7内压力迅速下降，则当活塞10向上运动时，上气室11内的废气依靠活塞10上行排出，为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀4在上止点以后才关闭。

本发明适合于四冲程发动机使用的柴油和/或汽油作燃料。

本发明的优点是：在柴油或汽油燃烧过程中添加廉价的水，水油混合燃烧，达到节能降耗，降低成本，降低对大气污染，同时水蒸气可以吸收噪音,设置巧秒，设备简单，制作容易，使用方便，安全可靠。节能效果明显，节能达到40%以上。

附图说明

图1为本发明的整体结构装配主视剖视示意图。

图2为本发明的整体结构装配俯视示意图。

图3为本发明的整体结构处于吸气冲程工作时的主视示意图。

图4为本发明的整体结构处于压缩冲程工作时的主视示意图。

图5为本发明的整体结构处于第三冲程燃烧作功冲程工作时的主视示意图。

图6为本发明的整体结构处于第二次汽化作功冲程工作时的主视示意图。

图7为本发明的整体结构处于排气工程工作时的主视示意图。

附图标记:喷水嘴1、 喷油嘴2、进气阀3、排气阀4、进气管5、排气管6、气缸7、连杆8、气 缸盖9、活塞10、上气室11、下气室12、高压水泵13、储水箱14、高压油泵15、油箱16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1，以柴油内燃机为例，在传统的柴油内燃机在工作时有四个冲程: 吸气冲程，压缩冲程，作功冲程，排气冲程，而本发明有五个冲程: 吸气冲程，压缩冲程，第一次作功冲程，第二次汽化作功冲程，排气冲程。

工作原理:

1、吸气冲程：与传统内燃机一样它的任务是使气缸内充满新鲜空气。排气阀4关闭，进气阀3打开。当进气冲程开始时，活塞10位于上止点向下运行，气缸7内活塞10上面上气室11的容积逐渐增大，造成气缸7内的空气压力低于进气管5内的压力，因此，外面空气就不断地充入气缸7。(如图3所示)。

2、压缩冲程：压缩时排气阀4关闭，进气阀3关闭。活塞10从下止点向上止点运动，这个冲程的功用有二：一是提高空气的温度，为柴油自行发火作准备；二是为气体膨胀作功创造条件。当活塞10上行，进气阀3关闭以后，气缸3内的空气受到压缩，随着上气室11容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，活塞10上行至喷油角度时，柴油在油箱16经过输油到高压油泵15，再由高压油泵15把高压的柴油经喷油嘴1向气缸7喷出雾状的柴油，喷入气缸7的柴油并不是立即发火的，而是经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001~0.005秒，称为发火延迟期。因此，要在曲轴转至上止点前10~35°曲轴转角时开始将雾化的柴油喷入气7，并使活塞10在上止点后5~10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞10向下运动(如图4所示)。

3、第三冲程：燃烧作功冲程。在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的柴油都燃烧了。燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞10在高温高压气体作用下向下运动，并通过连杆9驱使曲轴转动，对外作功。所以这一冲程又叫作功或工作冲程。(如图5所示)。

4、第二次汽化作功冲程：在活塞10到了上止点后柴油燃烧，产生大量的热量，活塞10在高温高压气体作用下向下运动，当活塞10在上止点后5~10°时，高压水泵13把储水箱14的水泵出，加压后经喷水嘴1喷射入上气室11，喷射入上气室11的水成雾状，(此时气缸内的温度是最高的)水雾便吸收大量的热量化作水蒸气，在水雾化作水蒸气后，再次使气缸7内的压力继续膨胀加大，直到活塞10达到下止点，排气阀4打开。(在水化作水蒸气后可以吸收柴油燃烧后的有害物质,达到净化空气的效果。(如图6所示)。

5、排气冲程：排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。排气阀4一打开，具有一定压力的气体就立即冲出上气室11外，缸内压力迅速下降，这样当活塞10向上运动时，上气室11内的废气依靠活塞10上行排出去。为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀4在上止点以后才关闭。(如图7所示)。

实施例2，以汽油内燃机为例，本发明的汽油内燃机工作原理和上述柴油内燃机基本上是一致的。不同的是柴油发动机用喷油嘴喷油高压点火,汽油发动机用火花塞点火。

本发明特点：传统四冲程发动机工作时产生大量的热量，这热量没有被利用反而要用水或者用风散热，白白浪费掉这热量，还对气候有着不可估量的影响。在工作时，还释放出大量的废气污染环境。而本发明是有五个冲程，其中有两个是有用冲程（燃烧作功冲程，汽化作功冲程），这个汽化作功冲程，是在燃烧冲程完成后才开始工作，它把燃烧冲程产生大量的热量吸收掉化为自己的能量——膨胀，推动活塞作功，使得发动机的功率大大地得到提升，起到节省能源的作用。同时，在汽化冲程中产生大量的水蒸气，而水蒸气可以吸附在燃烧冲程中产生的废气上，起到净化发动机废气的作用,水蒸气还可以吸收一部分的噪音,起到降低噪音的效果。由此可见本发明对四冲程发动机不但可以节约燃油，增加动力，还可以起到降废降噪保护环境的作用。

Claims (6)

1.一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置，包括喷水嘴、 喷油嘴、进气阀、排气阀、进气管、排气管、气缸、连杆、气缸盖、活塞、上气室、下气室、高压水泵、储水箱、高压油泵和油箱，其特征在于连杆8、气缸7内腔是下气室12、上气室11，气缸7内腔有活塞10，上气室11顶面有气缸盖9，气缸盖9安装有排气阀4、进气阀3，气 缸盖9安装有喷油嘴2、喷水嘴1，气缸盖9两侧有进气管5、排气管6，气缸7顶上是气缸盖9，喷油嘴2接通上气室11，喷油嘴2接通高压油泵15，高压油泵15接通油箱16，喷水嘴1接通上气室11，喷水嘴1接通高压水泵13，高压水泵13接通储水箱14。

2.按照权利要求1所述的一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置，其特征在于进气管5与上气室11之间有进气阀3。

3.按照权利要求1所述的一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置，其特征在于排气管6与上气室11之间有排气阀4。

4.按照权利要求1所述的一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置，其特征在于上气室11与下气室12之间有活塞10。

5.一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置的工艺方法，其特征在于其工作流程和工艺步骤是：

步骤1，吸气冲程：排气阀4关闭，进气阀3打开，当进气冲程开始工作时，活塞10位于上止点向下运行，气缸7内活塞10上面上气室11的容积逐渐增大，造成气缸7内的空气压力低于进气管5内的压力，因此，外面空气就不断地充入气缸7；

步骤2，压缩冲程：压缩时排气阀4关闭，进气阀3关闭，活塞10从下止点向上止点运动，活塞10上行至喷嘴角度时，柴油从油箱16输油到高压油泵15，再由高压油泵15把高压的柴油经喷油嘴1向气缸7喷出雾状的柴油，喷入气缸7的柴油不是立即点火，而是经过物理化学反应变化之后才着火，这段时间大约有0.001~0.005秒，称之为发火延迟期，因此，要在曲轴转至上止点前10~35°曲轴转角时开始将雾化的柴油喷入气缸7，并使活塞10在上止点后5~10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞10向下运动；

步骤3，燃烧作功冲程：活塞10在高温高压气体作用下向下运动，并通过连杆9驱使曲轴转动，对外作功，为工作冲程；

步骤4，第二次汽化作功冲程：在活塞10到了上止点后柴油燃烧，产生大量的热量，活塞10在高温高压气体作用下向下运动，当活塞10在上止点后5~10°时，高压水泵13把储水箱14的水泵出加压后，经喷水嘴1喷射入上气室11，喷射入气缸7的上气室11的水成雾状，水雾便吸收大量的热量化作水蒸气，在水雾化作水蒸气后，再次使气缸7内的压力继续膨胀加大，直到活塞10达到下止点，排气阀4打开，由水化作水蒸气后吸收柴油燃烧后的有害气体和物质,达到净化空气的效果；

步骤5，排气冲程：排气阀4打开，具有一定压力的气体就立即冲出上气室11外，气缸7内压力迅速下降，则当活塞10向上运动时，上气室11内的废气依靠活塞10上行排出，为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀4在上止点以后才关闭。

6.按照权利要求5所述的一种柴油内燃发动机油水混合燃烧装置的工艺方法，其特征在于本发明适合于四冲程发动机使用的柴油和/或汽油作燃料。