CN204113450U - 一种预燃预热式水煤气节能发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预燃预热式水煤气节能发动机，在燃油滤清器与油泵之间设有燃油热交换管，低压水煤气管与水煤气电控阀之间设有水煤气热交换管，所述燃油热交换管和水煤气热交换管设置在热交换介质中，且燃油热交换管、水煤气热交换管和热交换介质仪器组成热交换器；还包括与喷油嘴、喷水嘴和高压水煤气管连接的预燃室，所述预燃室与燃烧室之间设有保压阀体，保压阀体内设有连通预燃室和燃烧室的预燃室进气道，且预燃室进气道与预燃室之间设有保压气门，预燃室进气道与燃烧室之间设有预燃室进气门。本实用新型结构新颖且效果高，更加节能环保。

Description

一种预燃预热式水煤气节能发动机

技术领域

    本实用新型涉及一种发动机，具体是一种预燃预热式水煤气节能发动机。

背景技术

当前的活塞式发动机按照燃油的种类分为汽油发动机和柴油发动机，汽油发动机和柴油发动机都采用缸内直接燃烧方式，汽油发动机由于汽油油品的限制不能采用压燃式燃烧方式，压缩比不能太高所以汽油机的热效率低一般在25%-30%，柴油发动机采用压燃式燃烧方式采用大压缩比，热效率高可以达40%，但对油品的要求严格，柴油机燃烧室分为直接喷射式燃烧室和分开式燃烧室，直接喷射式燃烧室对油品要求高，低速时发动机冒黑烟排放不达标，分开式燃烧室对油品要求不高但热效率低，不管是汽油发动机还是柴油发动机对喷油嘴和喷油泵都有非常高的要求，为了提高燃烧效率要尽可能地提高燃油雾化效果，这就要求燃油泵要提供非常高的压力，喷油嘴的喷嘴孔径要加工得非常细小，这些都会增加发动机的成本也会增加发动机的隐患；往汽缸内喷水可以提高发动机的热效率，类似的喷水发动机的专利很多，但水会导致发动机锈蚀严重影响发动机的寿命，现有的喷水发动机专利存在致命缺陷不被各大汽车厂采用；发动机废气带走大部分热能，约占燃油能量的40%以上，这就是传统形式的发动机热效率一直不高的原因所在。

另外，现有的发动机燃油系统，燃油从油箱经过燃油滤清器和油泵进入发动机主机，在发动机主机内燃烧做功，燃油燃烧产生的热量转化为机械能，受能量转化效率的影响，有一部分燃烧产生的热量无法转化为机械能，而是传递给了发动机主机，使得发动机主机的温度升高，当发动机主机温度过高时，会影响到发动机主机的性能，所以设有散热装置给发动机主机散热；进入到发动机主机内的燃油，点燃前的温度，在不发生气阻的前提下，越高越好，不仅利于燃烧做功，还利于能量的有效利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种预燃预热式水煤气节能发动机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种预燃预热式水煤气节能发动机，包括依次连接的燃油进口、燃油滤清器、油泵和喷油嘴，依次连接的水箱、水泵、水管和喷水嘴，依次连接的高压水煤气管、减压阀、低压水煤气管、水煤气电控阀、节气门和进气管，以及与进气管和排气管连接的燃烧室，且燃烧室与进气管之间设有进气门，燃烧室与排气管之间设有排气门，所述高压水煤气管上设有压力传感器、温度传感器和氧传感器；所述燃油滤清器与油泵之间设有燃油热交换管，低压水煤气管与水煤气电控阀之间设有水煤气热交换管，所述燃油热交换管和水煤气热交换管设置在热交换介质中，且燃油热交换管、水煤气热交换管和热交换介质仪器组成热交换器；还包括与喷油嘴、喷水嘴和高压水煤气管连接的预燃室，所述预燃室与燃烧室之间设有保压阀体，保压阀体内设有连通预燃室和燃烧室的预燃室进气道，且预燃室进气道与预燃室之间设有保压气门，预燃室进气道与燃烧室之间设有预燃室进气门；所述排气管上设有驱动发电机的涡轮马达，且涡轮马达与燃烧室之间的排气管上设有与水管连接的副喷水嘴。

作为本实用新型进一步的方案：所述水箱为发动机散热水箱；所述保压气门安装在保压阀体上，并通过弹簧使保压气门处于密封状态，气体只能单向进入预燃室；所述减压阀、水煤气电控阀、喷油嘴与节气门相关联，节气门开度增加，则减压阀、水煤气电控阀、喷油嘴的开度也随之增加，反之则减小。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过预燃制备水煤气，然后水煤气经过冷却从发动机进气管进入发动机汽缸进行燃烧做功，且冷却的热量传递给燃油，提高燃油进入预燃室的温度；另外，水煤气燃烧做功采用压燃式燃烧方式，水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳，可以采用大压缩比且不易产生爆震，燃烧速度快，热效率高，尾气有害物质少可以大幅度提高发动机环保指标，对油品、喷油嘴和喷油泵的要求不高，目前几乎所有的燃油都可以满足本发动机的使用要求且燃烧稳定不会产生爆震，对喷油嘴喷嘴孔径不需要特别细小，喷油压力也不需要特别高，降低了零部件的成本提高了发动机的稳定性，消除了油品问题导致的喷油嘴使用故障，往预燃室内喷水而不是直接将水喷入发动机汽缸内，对发动机使用寿命不会产生影响。

附图说明

图1为预燃预热式水煤气节能发动机的结构示意图；

图中：1-燃油进口、2-燃油滤清器、3-热交换器、31-燃油热交换管、32-水煤气热交换管、33-热交换介质、4-低压水煤气管、5-减压阀、6-压力传感器、7-温度传感器、8-氧传感器、9-高压水煤气管、10-水管、11-水泵、12-发动机散热水箱、13-水煤气电控阀、14-节气门、15-进气管、16-进气门、17-预燃室、18-喷油嘴、19-油泵、20-喷水嘴、21-保压气门、22-保压阀体、23-预燃室进气道、24-预燃室进气门、25-排气门、26-副喷水嘴、27-排气管、28-涡轮马达、29-发电机、30-燃烧室。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1，一种预燃预热式水煤气节能发动机，包括依次连接的燃油进口1、燃油滤清器2、油泵19和喷油嘴18，依次连接的水箱12、水泵11、水管10和喷水嘴20，依次连接的高压水煤气管9、减压阀5、低压水煤气管4、水煤气电控阀13、节气门14和进气管15，以及与进气管15和排气管27连接的燃烧室30，且燃烧室30与进气管15之间设有进气门16，燃烧室30与排气管27之间设有排气门25，所述高压水煤气管9上设有压力传感器6、温度传感器7和氧传感器8；所述燃油滤清器2与油泵19之间设有燃油热交换管31，低压水煤气管4与水煤气电控阀13之间设有水煤气热交换管32，所述燃油热交换管31和水煤气热交换管32设置在热交换介质33中，且燃油热交换管31、水煤气热交换管32和热交换介质33仪器组成热交换器3；还包括与喷油嘴18、喷水嘴20和高压水煤气管9连接的预燃室17，所述预燃室17与燃烧室30之间设有保压阀体22，保压阀体22内设有连通预燃室17和燃烧室30的预燃室进气道23，且预燃室进气道23与预燃室17之间设有保压气门21，预燃室进气道23与燃烧室30之间设有预燃室进气门24；所述排气管27上设有驱动发电机29的涡轮马达28，且涡轮马达28与燃烧室30之间的排气管27上设有与水管10连接的副喷水嘴26；水雾化吸收废气的能量膨胀使排气管中的压力增加推动涡轮马达28转动做功，涡轮马达28带动发电机29发电，将发动机废气的能量转化成电能为汽车做功提高发动机的热效率。

所述水箱12为发动机散热水箱；用于帮助发动机散热，同时提高温水，进而提高水煤气的能量。所述保压气门21安装在保压阀体22上，并通过弹簧使保压气门21处于密封状态，气体只能单向进入预燃室17。

本实用新型的工作原理是：在做功冲程或排气冲程的某个时刻预燃室进气门24被打开，燃烧室30中的高温高压的废气通过预燃室进气道23推开保压气门21进入预燃室17，此时喷油嘴18喷油，燃油与高温高压的废气在预燃室17内燃烧烧掉所有的氧气并使温度和压力进一步升高，然后喷水嘴20往预燃室17内喷水，水马上雾化成水蒸气并与初步燃烧过的燃油发生水煤气反应，然后气体通过预燃室17上方的小孔进入高压水煤气管9继续进行水煤气反应，使水煤气反应更加彻底，减压阀5设定在一定的开度使高压水煤气管9内保持适当的压力，保证水煤气反应更加彻底，在高压水煤气9的管壁上装配的压力传感器6、温度传感器7和氧传感器8监控水煤气反应的压力、温度及氧气的含量，如果检测到温度、压力偏低发动机控制器会自动增加喷油量，反之会减少喷油量，如果检测到高压水煤气管内氧气浓度超过指标就会增加喷油量烧掉多余的氧气，氧气一定要控制在一定指标以内不然氧气会在高压水煤气管内与可燃气体发生氧化反应生成二氧化碳降低燃油的热效率，经过彻底水煤气反应的气体通过减压阀进入低压水煤气管4，水煤气经过热交换器3的冷却到燃点以下后经由节气门14进入燃烧室30内，同时热交换器3吸收的热量用于预热燃油；所述减压阀5、水煤气电控阀13、喷油嘴20与节气门14相关联，节气门14开度增加，则减压阀5、水煤气电控阀13、喷油嘴20的开度也随之增加，反之则减小；在发动机停止后，水煤气电控阀13关闭，避免水煤气泄漏到空气中造成污染。本实用新型预燃喷水式发动机的其它结构如汽缸、活塞、连杆及曲轴等等结构，以及发动机四冲程工作方式吸气、压缩、做功、排气与传统发动机相同，不再相信阐述。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种预燃预热式水煤气节能发动机，包括依次连接的燃油进口（1）、燃油滤清器（2）、油泵（19）和喷油嘴（18），依次连接的水箱（12）、水泵（11）、水管（10）和喷水嘴（20），依次连接的高压水煤气管（9）、减压阀（5）、低压水煤气管（4）、水煤气电控阀（13）、节气门（14）和进气管（15），以及与进气管（15）和排气管（27）连接的燃烧室（30），且燃烧室（30）与进气管（15）之间设有进气门（16），燃烧室（30）与排气管（27）之间设有排气门（25），所述高压水煤气管（9）上设有压力传感器（6）、温度传感器（7）和氧传感器（8）；其特征在于，所述燃油滤清器（2）与油泵（19）之间设有燃油热交换管（31），低压水煤气管（4）与水煤气电控阀（13）之间设有水煤气热交换管（32），所述燃油热交换管（31）和水煤气热交换管（32）设置在热交换介质（33）中，且燃油热交换管（31）、水煤气热交换管（32）和热交换介质（33）仪器组成热交换器（3）；还包括与喷油嘴（18）、喷水嘴（20）和高压水煤气管（9）连接的预燃室（17），所述预燃室（17）与燃烧室（30）之间设有保压阀体（22），保压阀体（22）内设有连通预燃室（17）和燃烧室（30）的预燃室进气道（23），且预燃室进气道（23）与预燃室（17）之间设有保压气门（21），预燃室进气道（23）与燃烧室（30）之间设有预燃室进气门（24）；所述排气管（27）上设有驱动发电机（29）的涡轮马达（28），且涡轮马达（28）与燃烧室（30）之间的排气管（27）上设有与水管（10）连接的副喷水嘴（26）。

2.根据权利要求1所述的预燃预热式水煤气节能发动机，其特征在于，所述水箱（12）为发动机散热水箱。

3.根据权利要求1所述的预燃预热式水煤气节能发动机，其特征在于，所述保压气门（21）安装在保压阀体（22）上，并通过弹簧使保压气门（21）处于密封状态，气体只能单向进入预燃室（17）。

4.根据权利要求1所述的预燃预热式水煤气节能发动机，其特征在于，所述减压阀（5）、水煤气电控阀（13）、喷油嘴（20）与节气门（14）相关联，节气门（14）开度增加，则减压阀（5）、水煤气电控阀（13）、喷油嘴（20）的开度也随之增加，反之则减小。