一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)，具體涉及一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)，屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)作為目前運(yùn)用最普遍的動(dòng)力形式，其排放的尾氣是造成溫室效應(yīng)和大氣污染的重要原因之一。其中，廣泛應(yīng)用于卡車(chē)、客車(chē)、船舶、拖拉機(jī)和鐵路機(jī)車(chē)的柴油機(jī)因日常使用中效率較低、排放不達(dá)標(biāo)而被公眾視為霧霾的“幫兇”。同時(shí)，與日倶增的石油消費(fèi)需求在加重我國(guó)環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時(shí)也增加了維持石油貿(mào)易的國(guó)際政治、軍事壓力。因此，提高柴油機(jī)的效率、降低油耗與尾氣排放的任務(wù)迫在眉睫。
[0003]眾所周知，內(nèi)燃機(jī)燃料燃燒的熱量除了有限的部分轉(zhuǎn)化為有用的機(jī)械能外，其余大部分的熱量都在機(jī)構(gòu)的降溫、摩擦、傳遞和排氣中損失。對(duì)柴油機(jī)而言，轉(zhuǎn)化為有效功的熱量?jī)H占30%_40%，被冷卻介質(zhì)帶走的熱占到15%_35%。而目前很多研究都是基于汽車(chē)尾氣的余熱利用，比較成熟的有渦輪增壓技術(shù)、尾氣采暖技術(shù)、廢氣再循環(huán)利用技術(shù)和尾氣制冷技術(shù)，但由于尾氣的能量密度比較低，能量品位不高，上述技術(shù)的能量利用率一直不高?；趦?nèi)燃機(jī)的冷卻液的余熱利用技術(shù)也有不少，包含余熱吸收式空調(diào)、燃料改良、溫差發(fā)電、機(jī)械式發(fā)電等技術(shù)，但是由于冷卻液的溫度較低，一般都在90°C附近，能量品位很低，直接利用熱能的利用率不高，目前也還沒(méi)有十分高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，故整體上對(duì)于汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的余熱廢熱利用效果都不理想。這樣，冷卻液和尾氣的廢熱都直接排向環(huán)境而白白浪費(fèi)，使得進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)效率面臨很大的困難。
[0004]反觀超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，由于高超聲速推進(jìn)系統(tǒng)極高的熱負(fù)荷，因此需要耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料的同時(shí)，還要依靠燃料在燃燒前完成部件的冷卻任務(wù)，構(gòu)成再生冷卻系統(tǒng)。航空煤油先在冷卻通道中裂解，然后再?lài)娚溥M(jìn)入燃燒室，裂解后產(chǎn)生部分氣態(tài)小分子產(chǎn)物，使得燃燒效率有進(jìn)一步的提升。這樣，燃料既做冷卻劑又做推進(jìn)劑，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻問(wèn)題的同時(shí)提高了效率、降低了油耗?；谠偕鋮s式超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，提出了一種化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)，在保證氣缸壁面冷卻的前提下，提高燃料的利用率，進(jìn)而降低油耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有柴油機(jī)效率較低、油耗較高的問(wèn)題，進(jìn)而提出一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)。
[0006]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括增壓栗、流量調(diào)節(jié)閥、柴油-尾氣換熱器、廢氣渦輪、油箱、氣態(tài)燃料噴嘴、進(jìn)氣管、中冷器、增壓器、切換閥、排氣管、液態(tài)燃料噴嘴、氣缸、冷卻通道、活塞和陶瓷隔熱層，油箱的出油口通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與增壓栗連接，增壓栗與中冷器連接，中冷器通過(guò)進(jìn)氣管與氣缸連接，活塞設(shè)置在氣缸內(nèi)，冷卻通道設(shè)置在氣缸的外側(cè)壁上，陶瓷隔熱層套裝在冷卻通道上，中冷器與柴油-尾氣換熱器連接，氣缸通過(guò)排氣管與廢氣渦輪連接，廢氣渦輪與柴油-尾氣換熱器連接，氣缸與切換閥連接，切換閥通過(guò)氣態(tài)燃料噴嘴和液態(tài)燃料噴嘴與氣缸連接，增壓器與中冷器連接。
[0007]進(jìn)一步的，油箱通過(guò)過(guò)濾器與流量調(diào)節(jié)閥連接。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明利用化學(xué)回?zé)岬姆绞綔p少了發(fā)動(dòng)機(jī)散熱，提高了柴油機(jī)的效率;2、本發(fā)明利用中冷器和柴油-尾氣換熱器對(duì)柴油進(jìn)行預(yù)熱，能夠充分利用低品位余熱，提高系統(tǒng)的能量利用率;3、本發(fā)明將大分子柴油裂解成部分小分子氣態(tài)產(chǎn)物，能夠提高燃燒效率，降低尾氣中固體顆粒物的含量;4、本發(fā)明利用柴油作為冷卻液，解決了高寒地區(qū)冷卻液凝固問(wèn)題;5、本發(fā)明的冷卻通道外部的陶瓷隔熱層能夠減少高溫柴油裂解氣的散熱，進(jìn)一步提高能量利用率。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)包括增壓栗1、流量調(diào)節(jié)閥2、柴油-尾氣換熱器4、廢氣渦輪5、油箱6、氣態(tài)燃料噴嘴7、進(jìn)氣管8、中冷器9、增壓器1、切換閥11、排氣管12、液態(tài)燃料噴嘴13、氣缸14、冷卻通道15、活塞16和陶瓷隔熱層17，油箱6的出油口通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥2與增壓栗I連接，增壓栗I與中冷器9連接，中冷器9通過(guò)進(jìn)氣管8與氣缸14連接，活塞16設(shè)置在氣缸14內(nèi)，冷卻通道15設(shè)置在氣缸14的外側(cè)壁上，陶瓷隔熱層17套裝在冷卻通道15上，中冷器9與柴油-尾氣換熱器4連接，氣缸14通過(guò)排氣管12與廢氣渦輪5連接，廢氣渦輪5與柴油-尾氣換熱器4連接，氣缸14與切換閥11連接，切換閥11通過(guò)氣態(tài)燃料噴嘴7和液態(tài)燃料噴嘴13與氣缸14連接，增壓器10與中冷器9連接。中冷器9用于冷卻增壓器10增壓后的高溫空氣，同時(shí)預(yù)熱冷態(tài)下的柴油；柴油-尾氣換熱器4利用尾氣的余熱對(duì)柴油進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)熱;切換閥11用于冷態(tài)燃料與熱態(tài)燃料之間的切換。本實(shí)施方式中所使用的柴油通過(guò)添加催化劑提高裂解率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一比一閉環(huán)冷卻，同時(shí)大大降低結(jié)焦碳發(fā)生的可能性。
[0011]本實(shí)施方式中柴油不再僅僅作為燃料去燃燒，而是同時(shí)充當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的冷卻劑，完成化學(xué)回?zé)徇^(guò)程后再?lài)娙霘飧?4燃燒。柴油經(jīng)過(guò)增壓栗I增壓后首先通過(guò)以柴油作為冷卻工質(zhì)的中冷器9和柴油-尾氣換熱器4進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入氣缸壁面冷卻通道15中被加熱到更高的溫度而發(fā)生化學(xué)裂解，裂解后的高壓小分子氣態(tài)產(chǎn)物以及未裂解的高溫柴油蒸汽進(jìn)入氣缸14燃燒并推動(dòng)活塞16做功，同時(shí)加熱氣缸14壁面冷卻通道15內(nèi)的柴油。這樣，通過(guò)能量回注減少了發(fā)動(dòng)機(jī)散熱損失和排氣熱損失。此外，生成的小分子氣態(tài)產(chǎn)物有利于提高燃燒效率，降低柴油機(jī)尾氣中固體顆粒物的排放。
[0012]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)還包括過(guò)濾器3，油箱6通過(guò)過(guò)濾器3與流量調(diào)節(jié)閥2連接。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0013]工作原理
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，柴油由油箱6流出經(jīng)過(guò)過(guò)濾器3，過(guò)濾器3對(duì)柴油進(jìn)行過(guò)濾后經(jīng)由流量調(diào)節(jié)閥2的調(diào)節(jié)后由增壓栗I進(jìn)行增壓，高壓冷態(tài)柴油首先通入中冷器9內(nèi)冷卻增壓后的高溫空氣，然后進(jìn)入柴油-尾氣換熱器4進(jìn)一步吸收尾氣的余熱;完成預(yù)熱的柴油流入冷卻通道15中吸收燃燒散入氣缸14壁面的熱量發(fā)生化學(xué)裂解，生成部分氣態(tài)小分子產(chǎn)物，高溫裂解氣和未裂解的柴油蒸汽經(jīng)由切換閥11進(jìn)入氣態(tài)燃料噴嘴7，然后噴入氣缸14內(nèi)燃燒;發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于溫度場(chǎng)還未建立，柴油進(jìn)入氣缸14前仍然為液態(tài)，由切換閥11切換至冷態(tài)油路，由液態(tài)燃料噴嘴13霧化后噴入氣缸14。
[0015]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)，其特征在于:所述一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)包括增壓栗(I)、流量調(diào)節(jié)閥(2)、柴油-尾氣換熱器(4)、廢氣渦輪(5)、油箱(6)、氣態(tài)燃料噴嘴(7)、進(jìn)氣管(8)、中冷器(9)、增壓器(10)、切換閥(11)、排氣管(12)、液態(tài)燃料噴嘴(13)、氣缸(14)、冷卻通道(15)、活塞(16)和陶瓷隔熱層(17)，油箱(6)的出油口通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥(2)與增壓栗(I)連接，增壓栗(I)與中冷器(9)連接，中冷器(9)通過(guò)進(jìn)氣管(8)與氣缸(14)連接，活塞(16)設(shè)置在氣缸(14)內(nèi)，冷卻通道(15)設(shè)置在氣缸(14)的外側(cè)壁上，陶瓷隔熱層(17)套裝在冷卻通道(15)上，中冷器(9)與柴油-尾氣換熱器(4)連接，氣缸(14)通過(guò)排氣管(12)與廢氣渦輪(5)連接，廢氣渦輪(5)與柴油-尾氣換熱器(4)連接，氣缸(14)與切換閥(I I)連接，切換閥(11)通過(guò)氣態(tài)燃料噴嘴(7)和液態(tài)燃料噴嘴(I 3)與氣缸(14)連接，增壓器(10)與中冷器(9)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)，其特征在于:所述一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)還包括過(guò)濾器(3)，油箱(6)通過(guò)過(guò)濾器(3)與流量調(diào)節(jié)閥(2)連接。
【專(zhuān)利摘要】一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)，它涉及一種柴油機(jī)，具體涉及一種預(yù)熱型化學(xué)回?zé)崾讲裼蜋C(jī)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有柴油機(jī)效率較低、油耗較高的問(wèn)題。本發(fā)明的油箱的出油口通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥與增壓泵連接，增壓泵與中冷器連接，中冷器通過(guò)進(jìn)氣管與氣缸連接，活塞設(shè)置在氣缸內(nèi)，冷卻通道設(shè)置在氣缸的外側(cè)壁上，陶瓷隔熱層套裝在冷卻通道上，中冷器與柴油-尾氣換熱器連接，氣缸通過(guò)排氣管與廢氣渦輪連接，廢氣渦輪與柴油-尾氣換熱器連接，氣缸與切換閥連接，切換閥通過(guò)氣態(tài)燃料噴嘴和液態(tài)燃料噴嘴與氣缸連接，增壓器與中冷器連接。屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】F02M27/00, F02M31/16, F02B69/04, F02M37/00, F02M31/14
【公開(kāi)號(hào)】CN105604694
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610060525
【發(fā)明人】秦江, 程昆林, 鮑文, 張鐸
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日