[其他]冷卻內(nèi)燃機的方法及其裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85104160
• 申請日: 1985-05-31
• 公開（公告）號: CN85104160A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 瓊·W·埃文斯
• 申請（專利權(quán)）人: 瓊·W·埃文斯
• 主分類號: F01P3/22
• 分類號: F01P3/22;F01P3/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉征,孫屬宗

本發(fā)明與冷卻內(nèi)燃機的方法及實現(xiàn)這一方法的裝置有關(guān)。

液體循環(huán)冷卻系統(tǒng)：

目前在世界上運行的絕大多數(shù)各類變?nèi)菔絻?nèi)燃機均使用冷卻液來冷卻，這些冷卻滾以水為主，并由泵驅(qū)動使其在一封閉的回路中流動，回路中包括有環(huán)繞燃燒室的冷卻套及熱交換器（輻射器）。一些發(fā)動機，特別是小功率發(fā)動機及一些航空發(fā)動機是用空氣冷卻的。但風(fēng)冷方法難以適用于大型固定式及地面車輛發(fā)動機，因為它不能在變化的環(huán)境、負荷條件下保持適當?shù)姆€(wěn)定溫度，而這溫度卻是發(fā)動機的長久壽命和良好運轉(zhuǎn)性能所需要的。

事實上，所有的液冷式發(fā)動機都用水或含有抗凝劑的水溶液做冷卻劑，例如使用乙二醇的水溶液。水做冷卻劑有許多優(yōu)點，例如：水作為自然資源大量地存在于世界上的大部分地區(qū);它不會著火;并有很好的傳熱性。它的有利之處遠勝過它能引起腐蝕和雜質(zhì)沉集的不利之處。上述不利之處能在任何情況下用添加抗凝劑的方法來克服。大約在過去的二十年中，特別是在近幾年中，為了減小排熱率，并提高發(fā)動機效率，發(fā)動機冷卻系的工作溫度有了一些提高，這是通過增加冷卻系的壓力及使用高溫?zé)釀娱_關(guān)來實現(xiàn)的。較高的冷卻劑溫度能提高效率，其原因是：它不僅能使熱循環(huán)中有更多的熱功率輸出和較少的廢熱排出，而且能保持燃燒室的壁溫較高，使熄火現(xiàn)象減少。另一方面，冷卻系中的溫度和壓力較高也引起了一些維護方面的問題，例如管道和接頭的滲漏及失效。同時也引起了一些運行方面的問題，諸如：使發(fā)動機過熱的嚴重趨勢;發(fā)動機爆震;不希望的油溫過高和氮氧化物（NO_x）的排放增加。

盡管液體循環(huán)冷卻有公認的效用，但它也有一些公認的不足。它必須提供足夠大的冷卻劑容積及足以應(yīng)付系統(tǒng)所可能會遇到的最大熱負荷的熱交換器，否則發(fā)動機就會時時過熱，并可能被嚴重地損壞。這就增加了系統(tǒng)的重量和費用。冷卻劑從冷卻套的上部開始循環(huán)，經(jīng)熱交換器，返回冷卻套的下部。這會引起溫度沿氣缸壁的急劇變化，至使氣缸直徑由頂?shù)降子兴煌钊h(huán)將不得不膨脹和收縮，引起環(huán)與環(huán)座的磨損。氣缸壁下部的溫度經(jīng)常低于那里水蒸汽的露點溫度，水蒸汽凝結(jié)后若混入發(fā)動機潤滑油，會使油污染，并形成酸和沉渣。

在關(guān)于高溫液體冷卻劑的早期實驗的技術(shù)文獻中有一些報告。這些液體，例如乙二醇和苯胺，用于被泵驅(qū)動的液流系統(tǒng)。（參見Gibson.A.H.所著“航空發(fā)動機的效率”，Tiansactions????of????tha????Royal????Aeionautical????Societn.NO.3，1920）〔皇家航空協(xié)會會刊，1920年第3期〕;Fiank，G.W.的“高溫液體冷卻”，SAE????Journal，VOL.2S.Octolei.1929.PP.329-340〔汽車工程學(xué)會學(xué)報，第25卷，1929年10月，第329頁到340頁〕;和Wood.H.“液體冷卻航空發(fā)動機”，SAE????Journal.VOL.39，July，1936，PP.267-287）。這些報告中論述的一些問題有：缸蓋運行溫度超高理想值的情況;變形;局部過熱點;冷卻劑的滲漏。

Young于1948年在“高溫冷卻系統(tǒng)”一文中（詳見后面介紹的刊物第635頁）討論了將汽車發(fā)動機的冷卻劑溫度從當時技術(shù)狀態(tài)下的60°至82°再提高一些的問題。他謹慎地提出：未經(jīng)壓縮的乙二醇能被用作冷卻劑，它能在高于水的沸點的溫度下工作，但他隨后又說到（635頁）：散熱量會減少，而且在一般的發(fā)動機中可能出現(xiàn)過熱點。Young最后提出在加壓的液體系統(tǒng)中使用含有抗凝劑的水溶液作冷卻劑。目前這方面的技術(shù)狀態(tài)與Young的建議是一致的。

Bailey在英國專利No.480，461（1938）中提出了一個用于航空發(fā)動機的加壓水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)增加了一個用于收集在反常高負荷下生成的蒸汽的冷凝器，以使蒸汽凝結(jié)，并貯存凝結(jié)物。在發(fā)動機未停車并冷卻下來之前，一個閥門系統(tǒng)阻止凝結(jié)物返回。蒸汽被從冷卻套中帶出，并混到泵過的液流中，然后用一個“頂箱”將蒸汽與液體分離開。因從冷卻套帶出的蒸汽量與冷卻液流的速率有關(guān)，所以如果產(chǎn)生蒸汽的比率較大，而冷卻液流率不足，那么在冷卻套的主要部位中，特別是在燃燒和排氣區(qū)域附近的冷卻套中，就要充滿蒸汽。