一种清洁多燃料内燃机.pdf

本发明涉及一种清洁多燃料内燃机，属于内燃机技术领域。内燃机包括气缸、活塞、连杆、曲轴、进气道、进气门、排气道、排气门以及喷油器或点火器，还包括喷射器，内燃机的喷射器置于进气道的侧壁上，喷射器与进气道相连通。本发明提出的清洁多燃料内燃机，在内燃机的进气通道上，安装一个或多个喷射器，根据不同的目的，利用喷射器向进气道中喷射水、甲醇或乙醇。可以大大降低柴油机的有害气体排放，使用多种燃料，提高热效率，获得节油效果。对于汽油机来讲可以采用较大的过量空气和较高的压缩比。

1、  一种清洁多燃料内燃机，其特征在于该内燃机包括气缸、活塞、连杆、曲轴、进气道、进气门、排气道、排气门以及喷油器或点火器，其特征在于还包括喷射器；所述的活塞置于气缸体中，所述的连杆的一端通过活塞销与活塞联动，连杆的另一端通过曲轴销和曲柄与曲轴联动；所述的进气道、排气道以及喷油器或点火器置于气缸顶部，进气道通过进气门与气缸相连通，排气道通过排气门与气缸相连通，喷油器或点火器置于气缸顶部，并与气缸相连通，所述的喷射器置于进气道的侧壁上，喷射器与进气道相连通。

一种清洁多燃料内燃机
技术领域
本发明涉及一种清洁多燃料内燃机，属于内燃机技术领域。
背景技术
在柴油机的燃烧废气中，主要有害气体是氮氧化物，而氮氧化物是由于柴油机为了节油采用高增压，提高喷油压力和喷油速度，使柴油在汽缸内迅速燃烧导致瞬间温度过高所致。现在的柴油机要减少氮氧化物排放就得牺牲掉一些热效率，从而又导致了油耗增加，所以对现在的柴油机技术来讲，节油和减少氮氧化物的排放就形成了一对不好解决的矛盾。
现在的汽油机其热效率低，油耗高、一氧化碳排放高的主要原因是不能采取高压缩比和较大的过量空气系数。因压缩比过高会导致未到压缩终了或点火时，由于混合气的温度过高而自燃，即会产生爆燃，汽油机一旦产生爆燃，不但油耗会显著增加，甚至会损坏机器，使之不能正常工作。另外，由于汽油机的过量空气系数低，所以会导致燃烧不充分，其废气中含一氧化碳较高。
发明内容
本发明的目的是提出一种清洁多燃料内燃机，改变已有内燃机的结构，在现有内燃机基础上增加喷射装置，在内燃机的进气中喷入水或者甲醇、乙醇，以使内燃机可使用多种燃料，而且省油，并减少有害气体的排放。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，内燃机包括气缸、活塞、连杆、曲轴、进气道、进气门、排气道、排气门以及喷油器或点火器，还包括喷射器；所述的活塞置于气缸体中，所述的连杆的一端通过活塞销与活塞联动，连杆的另一端通过曲轴销和曲柄与曲轴联动；所述的进气道、排气道以及喷油器或点火器置于气缸顶部，进气道通过进气门与气缸相连通，排气道通过排气门与气缸相连通，喷油器或点火器置于气缸顶部，并与气缸相连通，所述的喷射器置于进气道的侧壁上，喷射器与进气道相连通。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，其特点和优点是，在内燃机的进气通道上，安装一个或多个喷射器，根据不同的目的，利用喷射器向进气道中喷射水、甲醇或乙醇。当向进气道中喷射水时，可以大大降低柴油机的有害气体排放，并可获得节油效果。当向进气道中喷射甲醇时，柴油机就可以使用廉价且排放洁净的甲醇燃料，此时仅用少量的柴油起到点火作用。针对汽油机而言，将汽油机的压缩比提高到11-22后通过喷射器向进气道中喷水，可以达到提高汽油机的热效率、省油和减少有害气体排放的目的。提高压缩比后的汽油机，如果向进气道中喷射甲醇或乙醇，不用汽油也可以使汽油机正常工作并使有害气体排放比使用纯汽油时为少。而且有较高的热效率。
附图说明
图1是本发明提出的清洁多燃料内燃机的结构示意图。
图1中，1是喷射器，2是曲柄，3是进气通道，4是进气门，5是喷油器或点火器，6是排气门，7是活塞，8是活塞销，9是连杆，10是曲轴，11是曲轴旋转轨迹，12是曲轴销，13是冷却水管，14是排气道，15是气缸。
具体实施方式
本发明提出的清洁多燃料内燃机，其结构如图1所示，包括气缸15、活塞7、连杆9、曲轴10、进气道3、进气门4、排气道14、排气门6以及喷油器或点火器5，还包括喷射器1。活塞7置于气缸15中，连杆9的一端通过活塞销8与活塞7相连，连杆9的另一端通过曲轴销12和曲柄2与曲轴10联动。进气道3、排气道14以及喷油器或点火器5置于气缸顶部，进气道3通过进气门4与气缸15相连通，排气道14通过排气门6与气缸15相连通，喷油器或点火器5置于气缸15的顶部，并与气缸相连通。喷射器1置于进气道的3侧壁上，喷射器1与进气道3相连通。
本发明的与已有内燃机的不同之处在于在内燃机的进气通道上(可以是进气总管或进气支管)安装一个或者多个喷射器。如图1中所示。喷射器可以用现有的电喷汽油机上使用的喷射器，也可以称作汽油喷嘴。如美国德尔福公司生产的用于电喷汽油机的喷油嘴。也可以利用现有电喷汽油机的供油泵，如美国德尔福公司生产的用于电喷汽油机的油泵向喷射器提供喷射剂。如水、甲醇或乙醇。喷射量的控制可根据内燃机的负荷采用电喷汽油机的电控方法进行控制。由于甲醇对塑料、橡胶件等有腐蚀作用，因此可以将原汽油喷嘴、供油泵及与喷射剂相接触的管件、密封件等更换为可耐甲醇腐蚀的材料。如用水作为喷射剂时，可将与水接触的零件及管道所用材料更换为不易被水锈蚀的材质。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，针对柴油机而言，是通过喷射器向进气道中喷水，以降低进气温度。由于进气温度的降低，提高了进气密度和进气量。同时由于柴油机在额定负荷及重负荷下，其燃烧温度超过1400度，该温度可以使水气化分解。由于水的吸热作用，可降低压缩终了的气体温度，最终减少了柴油机的压缩功。同时在燃烧的前期和中期，由于水被气化，水分解时的吸热作用又可降低最高燃烧温度。在燃烧的中期和后期，由于水吸热后的气化、分解，不但增大了气体体积即增加了作功的气体压力，水分解所产生的氢、氧又可进一步促进燃烧。而这时活塞顶上面的气体压力较现有柴油机相比有所增加，因而提高了柴油机的扭矩和功率。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，针对汽油机而言，可采用较大的过量空气和较高的压缩比。通过本发明的喷射器，向进气道中喷入水，利用水的吸热作用可以把汽油机的压缩比提高到11-24，这样当压缩终了或者说在点火之前由于水的蒸发吸热作用，可保证混合气不发生自燃或者说爆燃。当点燃混合气使之燃烧后，水在气化和分解后又可参与燃烧，提高了压缩比，因此可采用较大过量的空气，使之燃烧更加充分，同时由于水的气化分解及燃烧更充分，其作用于活塞顶部的压力会提高，因此最终提高了汽油机的动力，而且节油，减少有害气体的排放。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，针对柴油机，可以利用喷射器1向进气道内喷入甲醇或乙醇，通过喷油器或点火器5喷入的柴油，主要用作点火，或在重负荷情况下，适当多喷入些柴油以增加动力。这样就实现了本发明提出的使用多种燃料的目的。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，针对汽油机，将汽油机的压缩比提高到11-24(最佳值为12.5-16)后，再通过喷射器1向进气道中喷入甲醇或乙醇，不用汽油也可以使汽油机正常工作，并使有害气体的排放比使用纯汽油时减少。而且有较高的热效率。
本发明提出的清洁多燃料内燃机，可以在柴油机或汽油机的进气道上安装一个或多个喷射器。可用于单缸机和多缸机。可以是卧式、立式、直列、V型、水平对置或星型的汽缸布置形式。其中的喷射器可以安装在进气总管上，也可以安装在进气支管上。
对于增压中冷柴油机，由于在进气道中喷水或者甲醇、乙醇，可以吸收进气中的热量，降低进气温度用的冷却器。对用于向进气中喷射甲醇、乙醇燃料的清洁多燃料内燃机讲，为防止燃烧废气点燃进气道内空气与燃料的混合气，其进气门开启的提前角应小于曲轴转角的40度角度。用于汽油机时，可以将汽油机的压缩比提到11-24.(最佳值为12.5-16)。当把现在汽油机的压缩比提高到11-24(最佳值为12.5-16)时向进气道喷射甲醇或乙醇，不用汽油也可以使内燃机正常工作，这时可以把该内燃机称为甲醇发动机或乙醇发动机。对增压内燃机也可以把喷射器安装在增压器的进气管道上。
本发明的一个实施例中，对一台6110增压中冷柴油机按本发明的结构进行了改造，改造前该机的排放只能达到欧I排放标准，改造后其排放指标为：HC+NO_X0.28％，一氧化碳0.3，已经优于欧IV排放标准。