内燃机的一种节能途径.pdf

本发明涉及内燃机的节能，用同时向内燃机气缸中注水和燃料的办法来实现。
    内燃机是一种热机，它是用燃料燃烧时放出的热能转化为机械能的装置，因此在内燃机中燃料的燃烧状况和热能到机械能转换状况的好坏是直接关系到内燃机能量利用的好坏，在目前使用的内燃机中能转变为有效功的能量占总的燃料热能的20-40%，其余的热能都没有得到有效地利用，被各种因素消耗掉了，如被冷却介质带走的热量为20-30%，废气带走的热量为30-40%。根据试验表明通过气缸壁面的传热而引起的热量损失为10%左右（其中在燃烧和膨胀行程中损失为70-80%，排气行程中损失为15-22%，压缩行程中损失为5-8%），另外还存在燃烧品质不好造成的损失（包括后燃和不完全燃烧）。由于冷却介质和排气带走的热量品质较低，能够转变成机械功的数量很少。

    本发明的目的就是把不易被利用的热能损失利用起来，为内燃机的节能开辟一条新的途径。

    本发明是通过在内燃机内设置一个水系统使之与气缸相联，当燃料系统向气缸注入燃料时，水系统也向气缸注入水，水的注入量为注入燃料量的1-100%（重量）。

    在通常使用的内燃机气缸中，膨胀冲程时燃料燃烧产生大量热，使缸内气体压力、温度急升，最高温度达1800-2300K，最高压力达50×105Pa-100×105Pa，这样高温高压的燃气推动活塞移动（做功冲程），终了压力为3×105Pa，温度为1000-1200K。到排气冲程结束时，压力为1.05×105Pa-1.2×105Pa，温度为700-900K。如果在气缸内注入了部分水，可将没有利用的热能利用一部分。众所周知，汽油燃烧热为40000kJ/kg以上，水的汽化热为2256.9kJ/kg，573K饱和蒸汽的热焓为73kJ/kg，因此一公斤573K饱和水蒸气的总的热能为2329.9kJ/kg，这仅是一公斤汽油燃烧热的很小一部分，所以在气缸中可以加一定量的水，吸收燃料的热能使之汽化得到蒸汽，573K饱和水蒸汽的压力为85.8×105Pa，这样大的压力完全可以用它来推动活塞辅助做功。

    从上所述，在气缸中可以加入适量的水，吸收一部分燃料放出的燃烧热，使水汽化达到饱和蒸汽状态，用它产生的压力作为推动活塞做功的一部分动力，这样就可以达到用一部分水来代替相应的燃料，达到节能的目的。当内燃机工作时，如不利加入水（如冬天发动机启动时），可把水系统关闭。

    本发明的实施例可用附图表示。附图为具有水和燃料两个系统的内燃机的示意图。图中（1）为排气门，（2）为火花塞，（3）为进水门，（4）为进燃料门，（5）为喷水泵，（6）为水质过滤器，（7）为储水箱，（8）为燃料滤清器，（9）为喷油泵，（10）为储油箱（燃料箱），（11）为气缸活塞，（12）为连杆，（13）为气缸曲轴。

    本发明的内燃机具有下列优点：（1）节约能源，用水代替部分燃料，减少了燃料的使用量。（2）减少环境污染，因为燃料的使用量减少了，排放出去的废气量也减少了，有利于环境保护。（3）气缸中有一部分热量被水吸收，因而降低了气缸的温度，有利于对气缸的保护。