[发明专利]一种往复活塞式柴油机缸内高温水供给系统

说明书

本发明涉及一种往复活塞式柴油机缸内高温水供给系统，该系统用于向柴油机主体内供给高温水，系统包括水箱、与水箱相连通的加热水共轨以及分别与加热水共轨、柴油机主体内部相连通的喷水器，水箱内的常温水经加热水共轨加热后，成为高温水，并由喷水器喷入柴油机主体内。与现有技术相比，本发明通过向燃烧室内喷入高温水，能够利用高温水吸收燃烧室内的热量并膨胀做功，降低了缸内温度，实现了压缩负功的降低及膨胀正功的增加，通过压缩负功与膨胀正功的耦合作用，显著提高柴油机的工作效率，将柴油机热效率提升8‑20％，同时，缸内温度的降低还有助于减少柴油机燃烧过程中氮氧化物及颗粒物的生成，促进柴油机的节能减排。

技术领域

本发明属于柴油发动机技术领域，涉及一种往复活塞式柴油机缸内高温水供给系统。

背景技术

柴油发动机即柴油机，作为内燃机的一种，具有扭矩大等优点，同时其压缩比高，燃油消耗平均比汽油机低30％左右，因此其燃油经济性较好。但正因为柴油发动机具有较高的压缩比，为了保证燃烧过程中产生的高爆发压力不至于损坏柴油机机体，目前的柴油机普遍采用铸铁材质，且其安全系数与汽油机相比更加保守，使其整体重量较大，导致其转速较低，加速较慢。柴油机热效率的提高主要受限于压缩比，压缩比的提高会导致缸内燃烧压力及温度显著增加，从而导致燃烧过程中产生的氮氧化物(NOx)及颗粒物排放显著增加，对环境造成了严重污染，因而对柴油机排放后处理装置的全范围效率及成本提出了较高要求。

随着能源与环境问题的日益严峻，柴油发动机的污染排放问题也越来越紧迫，节能减排成为了柴油发动机的研究方向之一。目前，常使用颗粒物捕集器或选择性催化还原装置等进行柴油发动机的尾气后处理。此类方法虽然能够在一定程度上减少柴油发动机的污染物排放，但由于增加了复杂的废气处理装置及额外的催化物质，导致其成本大大提高。同时，由于尾气端排气背压的提高，造成缸内燃烧过程中残余废气率提升，对缸内高效燃烧产生了较为显著的抑制作用，造成柴油发动机油耗表现劣化，限制了柴油发动机的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够提高柴油机热效率且节能环保的往复活塞式柴油机缸内高温水供给系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种往复活塞式柴油机缸内高温水供给系统，该系统用于向柴油机主体内供给高温水，所述的系统包括水箱、与水箱相连通的加热水共轨以及分别与加热水共轨、柴油机主体内部相连通的喷水器，所述的水箱内的常温水经加热水共轨加热后，成为高温水，并由喷水器喷入柴油机主体内。水箱内的水在加热水共轨内加热至预设温度后，经喷水器喷入柴油机主体内。柴油机主体内喷入的高温水不仅能够吸收缸内燃料燃烧产生的热量，降低缸内温度，进而降低柴油机工作过程的压缩负功，同时由于高温水吸收缸内燃烧产生的热量后迅速蒸发膨胀，作为额外做功工质，推动活塞做功，增加了柴油机工作过程的膨胀正功，进而显著提高了柴油机热效率。

作为优选的技术方案，所述的水箱内的常温水为蒸馏水。

所述的水箱与加热水共轨之间设有高压水泵。高压水泵能够将水箱中的常温水加压至喷水器的喷射压力，之后输送至加热水共轨中。

所述的高压水泵与柴油机主体传动连接。可利用柴油机主体中曲轴或凸轮轴的转动，为高压水泵提供驱动力，带动高压水泵工作。

所述的柴油机主体包括柴油机机体、设置在柴油机机体上的气缸、移动设置在气缸内的活塞以及与活塞传动连接的曲轴，所述的气缸内设有燃烧室，所述的喷水器与燃烧室相连通。曲轴带动活塞在气缸内往复运动。喷水器将高温水直接喷入燃烧室内，吸收燃烧室内柴油燃烧产生的热量。

所述的活塞与曲轴之间设有连杆，并通过连杆与曲轴传动连接。

所述的柴油机主体还包括与燃烧室相连通的柴油喷油器。柴油喷油器将柴油直接喷入燃烧室内。