[发明专利]一种设有介质注入冲程的热缓冲内燃机

说明书

本发明属属机械及热力学工程领域，确切的讲公开了一种增设介质注入冲程 的内燃机，较传统4冲程工作模式来说本内燃机为多冲程方式。

现有的4冲程成熟技术的效率多为：25％-30％效率；30％以上散热；40％以上 尾气排热。1个世纪以来，人们一直在改善内燃机效率，水(介质注入)的各种 方案也有数10年的发展历史；如：乳化油技术，绝热技术，进气口加水技术， 排气冲程之后的注水法(高压蒸汽)做功技术等。少量的乳化水对效率的贡献甚 少，而水量的增加将会干扰燃烧，增加了C-H化合物排放，一定程度上抵消了水 蒸气的增加压力的作用，因而后者(增加)独立的高压蒸汽做功(冲程)技术将 不会干扰燃烧，是一种有前途的思路。

本发明的特点是一种在独立高压蒸汽冲程思路的基础之上，发展起的更适合 于客观热力学过程的多冲程方案。

本发明的目的是解决目前的绝热方案及高压蒸汽思路放案上的热力学方面 的理论及技术缺陷：比如绝热技术一直受限于燃烧室温度始终过热，无法建立可 持续的高效循环，绝热方式下，汽缸在吸气冲程无法回到200-300度的低温要求， 这是个20年来无法解决的问题，在进年来所增加单一注水冲程的思路中，如何 能保持可持续支持蒸气高温高压的热源供给问题是不充分的(仅靠室壁的残热是 不足以支持大于2％的净功输出的，不大于8％的增加是无实际意义的)；另外尾 气热源40％损耗的有效利用问题及热力学循环理论方面的问题等，都需要得以解 决，这样才能制造出符合热力学理论的多循环的高效内燃机。

本发明的技术关键为：

结构部分所涉及的主要部分结构：由(1)气缸、(2)气缸盖、(3)活塞体、 (6)火花塞、(7)喷油口、(8)喷介质口、(9)进气门、(10)排气门、(11)绝 热层、(12)及(21)热平衡材料构件(燃烧室内)、凸轮轴及介质回收及冷凝 降噪器等组成；具体工作过程(以6冲程方式为例)为：按工作流程；工作流程 为：吸气---压缩---(燃气)做功---不完全排气冲程(不排或排部分气体)--- 介质注入及做功冲程共6个冲程(也可以再重复1次或更多次的不完全排气冲程 ---介质注入及做功冲程，这样一来即可以是8冲程，10冲程方式·····)；具 体的作功输出方式，除了(燃气做功冲程之外介质注入及做功冲程才是一个重要 做功过程，该过程是通过喷介质口向气缸内注入流体介质，流体介质吸收高温混 合气体的热量的同时也更多地吸收热平衡材料构件(有时不一定要放置热平衡材 料构件)等附近构件的热量，在增压(同时也较大的燃烧室降温)并做功，对外 界输出净功.

其主要技术特征在于4个方面：1首先相对于现有4冲程工作模式来说：增 设了介质注入冲程的内燃机在完成作(燃气)做功冲程后的排气冲程被改变为不 完全排气冲程(也就是说，在执行不完全排气冲程的过程中，排气门可以是完全 关闭(此时等校于一个高压压缩冲程，伴随强烈的升温)，也可以是排气门(在 该排气冲程中)只开启短暂的时间(此时只排放少量气体，仍保持气缸内有较大 压力))；2其次在不完全排气冲程基本完成之时，也就是活塞运动到上止点附 近时，高压液泵将通过喷介质口向气缸内注入流体介质(液体吸热气化，增压并 推动活塞完成主要作功的一个冲程)；因而整体的热循环将是：吸气---压缩--- (点燃燃气)做功---不完全排气冲程(通过压缩，外界对燃烧室混合气作功， 增加内能，尤其存储在各个热平衡材料构件中)---介质注入及做功冲程(主要 的输出功过程)---不完全排气冲程---介质注入及做功冲程····6冲程及8····) 冲程；3再其次为增进效率，气缸、气缸盖及活塞即可以保持常规的水冷循环的 自然的以传导为主的散热状态，也可以对燃烧室的周围器件(所暴露的表面部分) 进行绝热化处理(也可以将燃烧室周围所涉及的部件用耐高温并隔热良好的材料 (可以使非金属)制作：如气缸，活塞，气缸盖，气门部分)；4最后为更大增 进效率，可将燃烧室空间的内表面处理成常规方式(以水冷及风冷冷却方式的均 一金属材质的汽缸及缸盖)，也可在(金属)的汽缸及缸盖以及气门部件的(暴 露在燃烧室)表面部分覆有隔热及耐热覆层；也可以用废金属材料制作绝热化处 理的汽缸及气缸盖；也可在燃烧室不阻碍活塞运动的空间内安装有热平衡材料构 件，以限制温度峰值及存储缓冲热能。