[發(fā)明專利]一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的噴水冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410020453.0
• 申請日: 2014-01-07
• 公開（公告）號: CN103883386A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖光宇
• 申請（專利權(quán)）人: 肖光宇
• 主分類號: F01P9/02
• 分類號: F01P9/02;F02B29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，具體涉及一種活塞往復(fù)內(nèi)燃機(jī)的冷卻技術(shù)。?

背景技術(shù)

現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)冷卻技術(shù)方案，造成了約30％的燃料熱效率損失和大量不良污染物及二氧化碳向大氣中排放，然而，由于傳統(tǒng)認(rèn)知和理念的束縛，且在理論上對現(xiàn)有冷卻造成的大量的熱效率損失從本質(zhì)上給予否定，致使長期以來習(xí)以為然、熟視無睹。此缺陷和不足之處，相對于用途最廣、用量最大，其燃油耗用量約占全球燃油耗用量80％的常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，尤其面臨當(dāng)今燃油資源緊缺時而引起國際爭端，大量不良燃燒污染物和二氧化碳向大氣中排放，嚴(yán)重地威脅著人類身體健康、破壞著人類生存氣候環(huán)境日趨嚴(yán)峻的形勢，是一個必須重新深入認(rèn)知和論證并作出克服的課題，因此，下面用較長的篇幅作出闡述。?

現(xiàn)有常規(guī)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)冷卻與熱效率關(guān)系認(rèn)知上的缺陷和不足之處?

為了清楚方便地表述現(xiàn)有冷卻與熱效率關(guān)系認(rèn)知上的缺陷和不足之處，在此舉出“特種發(fā)動機(jī)原理與結(jié)構(gòu)”(朱仙鼎編著，上海科技出版社出版)一書中第125面具有代表性的論述進(jìn)行闡述，其論述如下：?

“長期以來，往往只從能的量上衡量發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，熱效率和熱流圖就是傳統(tǒng)的熱平衡分析法所采用的，它表示燃料燃燒釋放出的熱量在數(shù)量上的分配關(guān)系，(如圖3a)所示一臺船用柴油機(jī)7RND90型的熱流圖，熱量損失主要由冷卻水和排氣產(chǎn)生，占總熱量的56.62％。但從能的質(zhì)上來同時衡量發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，就要采用可用功率和“火用”流圖(圖3b)，它表示了燃料“火用”的分配關(guān)系，大量損失是由于燃料在缸內(nèi)燃燒、傳熱和膨脹做功中的不可逆損失造成的，占燃料“火用”值的46.52％，而冷卻水帶走的較低溫度的熱量雖然數(shù)量較大，但其品位較低，只占燃料“火用”值的3.54％，其動力利用價值不高，較高溫度排氣帶走的熱量品質(zhì)也較高，占燃料“火用”值的10.19％，所以充分利用排氣余能是有價值的，合理的。這樣的分析為我們改善發(fā)動機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率指明了方向，是值得我們重視的”。?

圖3左右兩圖是同一臺柴油機(jī)以燃料熱量分配和以燃料“火用”[注：此“火用”為一字，因無法打印以此代替]值分配兩種方法得出的熱效率分配對比圖。左圖以燃料熱量分配得出，冷卻損失的熱效率為30.57％；右圖以燃料“火用”值(作功能力)分配得出，冷卻損?失的熱效率為3.54％，發(fā)動缸內(nèi)通過燃燒和傳熱轉(zhuǎn)換損失的熱效率達(dá)46.52％；兩圖示出的有效功(即有效熱效率)同為39.75％，各示出的從排氣中回收的熱效率分別用于增壓，未計入有效熱效率。?

兩圖對比的數(shù)據(jù)表明，從能的質(zhì)上分析，就要采用可用功率和“火用”流圖(右圖)，它表示了以燃料“火用”值(作功能力)分配得出，大量熱效率的損失是由于燃料在發(fā)動缸內(nèi)燃燒、傳熱和膨脹做功等不可逆損失造成的，占燃料“火用”值(作功能力)的46.52％；而冷卻水帶走溫度較低的30.57％的熱量雖大，但其品位低，只占燃料“火用”值(作功能力)的3.54％(即從燃料“火用”值上分析，只損失了3.54％的燃料熱效率)，其動力利用價值不高；較高溫度排氣帶走熱量的品質(zhì)也較高，占燃料“火用”值的10.19％。以上僅以冷卻介質(zhì)與排氣中攜帶熱量品位的對比以及對兩種熱回收利用的角度分析，充分利用排氣余能當(dāng)然是有價值的、合理的。?

上例分析舉出的數(shù)據(jù)和改善發(fā)動機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率的方向，在現(xiàn)有的認(rèn)知和技術(shù)條件下無疑是正確的，但在冷卻方式與發(fā)動機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率關(guān)系上的認(rèn)知是不夠深入的、欠缺的。這種認(rèn)知上的偏頗，在理論上牢固地占領(lǐng)著指導(dǎo)地位。為此，對現(xiàn)有的冷卻方式與熱效率關(guān)系的認(rèn)知及采用的技術(shù)手段重新研究和探討如下：?

對發(fā)動裝置的冷卻與熱效率關(guān)系認(rèn)知的探討?

上面用燃料熱量和燃料“火用”值分配兩種科學(xué)方法，得出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)是勿容置疑的，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深入的探討如下。?

同一臺發(fā)動機(jī)上，只能允許一個有效功。?

前例所述的同一臺柴油機(jī)中，以燃料熱量分配和以燃料“火用”值分配得出的有效功(有效熱效率)相同，但必須也必定相同，否則，在同一臺發(fā)動機(jī)上就會有兩個不同數(shù)值的有效功(有效熱效率)，那么，究竟應(yīng)該認(rèn)可哪個數(shù)值的有效功(有效熱效率)呢？即哪種分析方法才是科學(xué)的正確的呢？既然兩種方法必定得出同一個數(shù)值的有效功(有效熱效率)，則只有上述兩種分析熱效率的方法都是科學(xué)的正確的，而且必定有著內(nèi)在的辨證的不可分割的相互關(guān)聯(lián)。?

絕熱條件下以燃料熱量分配和以燃料“火用”值分配的有效熱效率相同。?