本實用新型涉及內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種能夠有效利用內(nèi)燃機余熱和減少廢熱廢氣排放污染的節(jié)油環(huán)保型內(nèi)燃機。

背景技術(shù)：

蒸汽機的功能，是利用煤的熱能，將水由液態(tài)物質(zhì)汽化成蒸汽，推動活塞的往復(fù)運動而做功的熱力發(fā)動機。在世界的工業(yè)革命中，蒸汽機對人類作了一百多年的貢獻。內(nèi)燃機則是利用油料作為燃燒工質(zhì)，使活塞產(chǎn)生往復(fù)運動而做功的。而現(xiàn)有的高、中、低速內(nèi)燃機的排溫過高，還采用冷卻水降溫的方法，排除不該過熱的地方余熱；內(nèi)燃機的廢氣和冷卻介質(zhì)帶走了燃料總發(fā)熱量中50%左右的熱量?？傊瑑?nèi)燃機的熱量損耗太大，對其燃燒工質(zhì)熱效率的利用率太低，而對大氣的污染又太高。目前內(nèi)燃機的節(jié)油方法和形式各種各樣（包括廢氣渦輪增壓法），但至今還沒有哪一種方法能減少對大氣的污染。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種能夠有效利用內(nèi)燃機余熱和減少廢熱廢氣排放污染的節(jié)油環(huán)保型內(nèi)燃機。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種節(jié)油環(huán)保型內(nèi)燃機，包括機體，其特征在于：在機體的水箱上部設(shè)有余熱水管與高壓高溫罐的上部相連接，高壓高溫罐的下部設(shè)有正對氣缸內(nèi)腔的高壓高溫水管與機體的下部相連接；余熱水管通過噴水嘴將余熱水噴入高壓高溫罐內(nèi)進行加壓加熱，高壓高溫水管通過高壓噴嘴將高壓高溫水噴入氣缸內(nèi)腔中使得氣缸在燃油做功后利用噴入的高壓高溫水二次膨脹做功。

所述的余熱水管、輸油管和高壓高溫水管上分別設(shè)有聯(lián)動的電噴控制器。

所述的輸油管上的噴油嘴將燃油噴入氣缸內(nèi)腔中使得活塞在氣缸內(nèi)做功；所述的高壓噴嘴在電噴控制器的控制下待燃油爆發(fā)后且活塞運轉(zhuǎn)到上止點后的18°～60°時噴入高壓高溫水。

所述的機體內(nèi)的水箱中設(shè)有低溫探頭且低溫探頭與設(shè)置在機體上的低溫觀測表相連接；所述機體的水箱中還設(shè)有低溫加熱器且低溫加熱器上帶有低溫溫控器使得水箱中的水溫能夠控制在98℃-99.5℃。

所述余熱水的熱量來源于燃燒室外的熱量、氣缸外的熱量、排氣管外的熱量和低溫加熱器的加熱。

所述的高壓高溫罐內(nèi)設(shè)有高溫探頭且高溫探頭與設(shè)置在高壓高溫罐上的高溫觀測表相連接；所述的高壓高溫罐內(nèi)還設(shè)有高溫加熱器且高溫加熱器上帶有高溫溫控器使得高壓高溫罐中的水壓能夠控制在15MPa以上、水溫能夠控制在300℃以上。

所述機體的底部通過管道與初始水箱相連接，且初始水箱上設(shè)有加水口，初始水箱向機體內(nèi)提供含有防腐劑、潤滑劑的純凈水作為余熱水的水源。

所述的高壓噴嘴噴入氣缸內(nèi)腔內(nèi)的高壓高溫水為經(jīng)過乳化的、防腐的、霧狀的淡水。

所述的氣缸上分別設(shè)有伸出機體外的進氣管和排氣管。

所述的高壓高溫罐采用不銹鋼制成。

本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點：

本實用新型的內(nèi)燃機利用正常情況下水受熱膨脹做功的物理特性，利用燃燒室外余熱、缸體外的余熱和排氣管的熱量，再加上電加熱器進行做功水的加熱和加壓，最后噴入氣缸內(nèi)腔內(nèi)進行二次膨脹做功，即把內(nèi)燃機的做功和蒸汽機的做功合二為一，耗同等數(shù)量的燃料，在內(nèi)燃機的一個循環(huán)內(nèi)做二次的功；該內(nèi)燃機的熱量利用率高，具有高效率、低油耗、低排放、低污染的特點，能夠有效利用內(nèi)燃機的余熱和減少廢熱廢氣的排放污染并起到節(jié)油的作用。

本實用新型利用內(nèi)燃機目前采用的用冷卻水降溫方法和排放廢氣而去除的余熱，以此為熱源來代替燒煤而將水由液態(tài)變?yōu)檎羝ネ苿踊钊耐鶑?fù)運動而做功，再加上內(nèi)燃機的本身做功，即可達到合二為一的做功目的；該技術(shù)無論是增壓機還是非增壓機，在不改變進氣閥、排氣閥開啟和關(guān)閉的時間，不改變缸徑和行程，不影響換氣，不改變壓縮比的基礎(chǔ)上，添置了高壓高溫噴水設(shè)施一套，增加了做功的壓力和做功的力度；且沸前水的使用，極大程度上減少了水由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)的吸熱降溫；在做同等功的情況下，在很大程度上減少了廢氣及廢熱的排放，對減少大氣污染和熱能利用上，其社會效益都是相當可觀的。

本實用新型的內(nèi)燃機的燃油有效熱效率可達0.5～0.7，在做同等功的情況下可節(jié)油20%～40%；充分利用內(nèi)燃機的余熱進行做功水的加熱和二次膨脹做功，減少內(nèi)燃機的熱量損耗；燃燒室部件承受的熱負荷減小，延長燃燒室部件和相關(guān)部件的使用壽命；減少內(nèi)燃機的爆震和共震；減少廢氣和余熱的排放，減少碳排放及對大氣的污染，對環(huán)保工作的貢獻巨大；內(nèi)燃機重量輕、功率范圍大、能源利用率高、使用范圍廣且經(jīng)濟效益好、社會效益巨大。

附圖說明

附圖1為本實用新型的二次膨脹供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1—低溫探頭；2—低溫觀測表；3—低溫加熱器；4—低溫溫控器；5—機體；6—噴水嘴；7—高溫探頭；8—高溫觀測表；9—高溫加熱器；10—高溫溫控器；11—高壓高溫水；12—余熱水；13—進氣管；14—氣缸；15—活塞；16—氣缸內(nèi)腔；17—排氣管；18—高壓噴嘴；19—噴油嘴；20—電噴控制器；21—高壓高溫罐；22—加水口；23—初始水箱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示：一種節(jié)油環(huán)保型內(nèi)燃機，包括機體5、氣缸14和采用不銹鋼制成的高壓高溫罐21，機體5的底部通過管道與初始水箱23相連接初始水箱23上設(shè)有加水口22，初始水箱23向機體5內(nèi)提供含有防腐劑、潤滑劑的純凈水作為余熱水12的水源，機體5的上部水箱和下部氣缸14之間設(shè)有隔板，位于機體5上部的水箱中設(shè)有低溫探頭1且低溫探頭1與設(shè)置在機體5上的低溫觀測表2相連接；所述機體5的水箱中還設(shè)有低溫加熱器3且低溫加熱器3上帶有低溫溫控器4使得水箱中的水溫能夠控制在98℃-99.5℃，水箱中的余熱水12的熱量來源于燃燒室外的熱量、氣缸14外的熱量、排氣管17外的熱量和低溫加熱器3的加熱；氣缸14上分別設(shè)有伸出機體5外的進氣管13和排氣管17；高壓高溫罐21內(nèi)設(shè)有高溫探頭7且高溫探頭7與設(shè)置在高壓高溫罐21上的高溫觀測表8相連接；高壓高溫罐21內(nèi)還設(shè)有高溫加熱器9且高溫加熱器9上帶有高溫溫控器10使得高壓高溫罐21中的水壓能夠控制在15MPa以上、水溫能夠控制在300℃以上。在機體5的水箱上部設(shè)有余熱水管與高壓高溫罐21的上部相連接，高壓高溫罐21的下部設(shè)有正對氣缸內(nèi)腔16的高壓高溫水管與機體5的下部相連接；余熱水管通過噴水嘴6將余熱水12噴入高壓高溫罐21內(nèi)進行加壓加熱，高壓高溫水管通過高壓噴嘴18將高壓高溫水11噴入氣缸內(nèi)腔16中使得氣缸14在燃油做功后利用噴入的高壓高溫水11二次膨脹做功。在二次膨脹做功的時機上，首先由輸油管上的噴油嘴19將燃油噴入氣缸內(nèi)腔16中使得活塞15在氣缸14內(nèi)做功，余熱水管、輸油管和高壓高溫水管上分別設(shè)有聯(lián)動的電噴控制器20；高壓噴嘴18在電噴控制器20的控制下待燃油爆發(fā)后且活塞15運轉(zhuǎn)到上止點后的18°～60°時噴入高壓高溫水11，高壓噴嘴18噴入氣缸內(nèi)腔16內(nèi)的高壓高溫水11為經(jīng)過乳化的、防腐的、霧狀的淡水。

下面通過具體實施例來進一步說明本實用新型提供的節(jié)油環(huán)保型內(nèi)燃機。

本實施例就以四沖程中速及低速柴油機為例加以說明（二沖程船用低速柴油機其效果更為突出）。

常規(guī)柴油機是一種壓縮發(fā)火的往復(fù)式內(nèi)燃機，其燃燒工質(zhì)為柴油，其點火方式為壓縮自行燃燒，其壓縮比為12～22，其有效熱效率的利用為0.30～0.35.

四沖程柴油機在第一行程被吸入新鮮空氣，經(jīng)壓縮后壓力增加到3～6MPa，溫度升至600～700℃（柴油的自燃溫度為210～270℃），活塞剛過上止點時，噴入霧狀燃油，由于燃油的猛烈燃燒，使氣缸內(nèi)的壓力和溫度急劇上升，壓力達5～8MPa，甚至13MPa以上，溫度為1400～1800℃或更高些，柴油機在高溫高壓的作用下而進行做功運動，排溫為450～550℃。

本實用新型把依靠燃燒室外的無用熱、氣缸14外的無用熱、排氣管17外的無用熱和低溫加熱器3得來的98℃-99.5℃熱水噴入高壓高溫罐21內(nèi)，經(jīng)高壓高溫罐21再次加熱后再噴入氣缸14內(nèi)，而此時的氣缸14內(nèi)正值燃油爆發(fā)后在氣缸14內(nèi)壓力和溫度急劇上升時，即活塞運轉(zhuǎn)至上止點后的18°～60°，燃油做功后、排氣前（此時氣缸內(nèi)的溫度較高），噴入經(jīng)過乳化的、防腐的、霧狀的、水溫不低于300℃的純凈水，使其噴入的水在氣缸14內(nèi)二次急速膨脹做功（起到熱力發(fā)動機的作用，純凈水汽化時瞬間膨脹1200多倍，其噴水量視動力的需要而定）。此時的水是做功的介質(zhì)，而燃燒室外和燃燒室內(nèi)的余溫，則是二次膨脹做功的熱動力源。使得內(nèi)燃機的燃油有效熱效率可達0.5～0.7，在做同等功的情況下可節(jié)油20%～40%。

本實用新型的內(nèi)燃機利用正常情況下水受熱膨脹做功的物理特性，利用燃燒室外余熱、缸體外的余熱和排氣管的熱量，再加上電加熱器進行做功水的加熱和加壓，最后噴入氣缸內(nèi)腔16內(nèi)進行二次膨脹做功，即把內(nèi)燃機的做功和蒸汽機的做功合二為一，耗同等數(shù)量的燃料，在內(nèi)燃機的一個循環(huán)內(nèi)做二次的功；該內(nèi)燃機的熱量利用率高，具有高效率、低油耗、低排放、低污染的特點，能夠有效利用內(nèi)燃機的余熱和減少廢熱廢氣的排放污染并起到節(jié)油的作用。

本實用新型利用內(nèi)燃機目前采用的用冷卻水降溫方法和排放廢氣而去除的余熱，以此為熱源來代替燒煤而將水由液態(tài)變?yōu)檎羝ネ苿踊钊耐鶑?fù)運動而做功，再加上內(nèi)燃機的本身做功，即可達到合二為一的做功目的；該技術(shù)無論是增壓機還是非增壓機，在不改變進氣閥、排氣閥開啟和關(guān)閉的時間，不改變缸徑和行程，不影響換氣，不改變壓縮比的基礎(chǔ)上，添置了高壓高溫噴水設(shè)施一套，增加了做功的壓力和做功的力度；且沸前水的使用，極大程度上減少了水由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)的吸熱降溫；在做同等功的情況下，在很大程度上減少了廢氣及廢熱的排放，對減少大氣污染和熱能利用上，其社會效益都是相當可觀的。

本實用新型充分利用內(nèi)燃機的余熱進行做功水的加熱和二次膨脹做功，減少內(nèi)燃機的熱量損耗；燃燒室部件承受的熱負荷減小，延長燃燒室部件和相關(guān)部件的使用壽命；減少內(nèi)燃機的爆震和共震；減少廢氣和余熱的排放，減少碳排放及對大氣的污染，對環(huán)保工作的貢獻巨大；內(nèi)燃機重量輕、功率范圍大、能源利用率高、使用范圍廣且經(jīng)濟效益好、社會效益巨大。

以上實施例僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內(nèi)；本實用新型未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。