專利名稱：曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機。
根據(jù)法國SEMT12VPC-4型柴油機熱平衡圖，有效功的熱量占42.5％，冷卻水及潤滑油的熱損失占27％，廢氣損失熱為40％，其中又分為兩部分，一部分被廢氣渦輪增壓器所回收，占10.5％，另外29.5％自渦輪后的排氣中流入大氣。而廢氣渦輪吸收的10.5％熱量中，又有絕大部分(即10％熱量)在空氣冷卻器的冷卻水中損失掉，只有0.5％的熱量隨進缸空氣又回到氣缸中。由此可見，用兩級廢氣渦輪回收熱量可達10％。如果取消增壓壓氣機，把此功率傳輸給曲軸，則可提柴油機功率，降低耗油率。
隨著社會的進步，對降低汽車排放的要求越來越高。在柴油機中曾試驗過噴水冷卻降低燃燒最高溫度從而降低有毒氣體的排放量(參見劉穎主編，柴油機原理，華中理工大學出版社，1984年3月第1版，第65頁)。在六十年初，我國對柴油滲水進行過大量的研究和實踐，當時的目的在于節(jié)約燃料。噴水冷卻可明顯降低燃燒噪音。過去把柴油滲水稱為以水代油，這種說法不對。水不能代油，但噴水降低燃料消耗被過去的實踐已證實。所以噴水冷卻是內(nèi)燃機既降低排放又能節(jié)約燃料的措施。為此，本發(fā)明人1999年4月8日提出了一項應用于柴油機噴水冷卻的發(fā)明專利技術，稱為柴油與防銹水在噴嘴密封錐滲混二次噴水雙液噴射系統(tǒng)(專利申請?zhí)枮?9103773.1)，使用該項噴水技術的柴油機主機結構不必作任何修改，這項噴水技術也可以應用于改進汽油機的技術性能。汽油機的燃油經(jīng)濟性不如柴油機，原因是汽油機壓縮比不高及不能取消節(jié)氣門工作。提高汽油機壓縮比和采用增壓提高動力指標，所遇到的困難是提高壓縮比后汽油機會發(fā)生爆震燃燒。產(chǎn)生爆震燃燒的原因是混合氣自燃。汽油機在壓縮沖程壓縮比達到適當?shù)臅r刻(壓縮比6-10)向氣缸進行第一次噴射防銹水，目的是降低壓縮沖程后期高壓縮比(壓縮比10-16)狀態(tài)下氣缸內(nèi)混合氣溫度，防止混合氣自燃及爆震燃燒。向氣缸第二次噴射防銹水是在燃燒結束后進行。汽油機第一次噴水與柴油機第一次噴水的區(qū)別是噴水時間不同。在燃燒結束后進行第二次噴水的作用是降低自渦輪后排出的廢氣溫度(此項熱損失在不噴水內(nèi)燃機中占29.5％)。第二次噴水另一個作用還可降低外循環(huán)冷卻水及潤滑油的熱損失(此項熱損失在不噴水內(nèi)燃機中占27％)以及增加廢氣密度(加大廢氣回收能量的動能部分)。關于解決汽油機取消節(jié)氣門調(diào)節(jié)或部分取消節(jié)氣門調(diào)節(jié)的技術問題另行申請專利，這里不作介紹。
噴水冷卻的關鍵問題是解決內(nèi)燃機防銹問題。本發(fā)明提出的噴水是指噴防銹水。防銹水的配方很多(參見黃志強、許棟強主編，1990年3月第一版，1998年7月第9次印刷，第479頁)，價格便宜的配方是水中加入3-5％亞硝酸鈉和0.5-0.6％無水碳酸鈉。另外，可采用在內(nèi)燃機停止運轉時提前0.5-2分鐘停止噴水，排除機內(nèi)水蒸汽存留。
本發(fā)明的目的為提高汽油機壓縮比和降低內(nèi)燃機的油耗及排放而提供一種曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機。
以下將結合附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的途徑作一詳細描述。


圖1是曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機局部剖視簡圖。
圖2是曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷汽油機局部剖視簡圖。
圖3是汽油機使用的柱塞式二次噴水泵結構原理剖視圖。
參照圖1，飛輪箱體(5)與齒輪箱體(3)在中間傳動軸(4)的中心線分界；飛輪(6)與曲軸(7)用螺釘連接。齒輪箱體(3)前側安裝前軸承座(2)和第一級徑流式渦輪(1)。齒輪箱體(3)后側安裝后軸承座(14)和第二級徑流式渦輪(13)。從起動齒圈(8)到渦輪軸(12)經(jīng)中間傳動軸小齒輪(9)，中間傳動軸大齒輪(10)及渦輪軸小齒輪(11)等兩級或三級齒輪增速傳動。如果采用三級廢氣渦輪方案，則在第二級徑流式渦輪(13)排氣側增加第三級軸流式渦輪即可。第一級徑流式渦輪(1)進氣與內(nèi)燃機排氣總管連接，第二級徑流式渦輪(13)進氣與第一級徑流式渦輪(1)的排氣連接。由于飛輪(6)前側要有一定空間安裝中間傳動軸大齒輪(10)，故飛輪(6)的軸向尺寸需增大。這是對內(nèi)燃機主機結構的較大更改。如果利用原機飛輪做樣機試驗，可以在曲軸(7)與飛輪(6)之間加墊塊解決。若用三級齒輪增速傳動，不存在這個問題。
噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機要解決噴射系統(tǒng)及安裝問題，對于柴油機采用柴油與防銹水在噴嘴密封錐滲混二次噴水雙液噴射系統(tǒng)(見專利申請?zhí)?9103773.1)，柴油機主機結構不必作任何修改。對于汽油機要解決設計二次噴水系統(tǒng)及其安裝問題。
參照圖2，曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷汽油機由半分開式燃燒室直噴柴油機(例如6105型柴油機)的主機結構加以改造而成，進排氣道改為汽油機進排氣道布置，柴油噴射系統(tǒng)改為二次噴水系統(tǒng)。配氣凸輪軸宜用頂置式，凸輪軸傳動宜用齒形皮帶型式或用交叉連桿傳動機構(見專利申請?zhí)?9103773.1)。為方便火花塞與多孔噴水器安裝和解決氣門鼻梁區(qū)冷卻問題，在氣門室罩(15)與氣缸蓋(19)之間增設氣缸蓋頂蓋(16)，根據(jù)氣門鼻梁區(qū)冷卻要求確定氣缸蓋頂蓋(16)設置或不設置縱向分水水套(17)，并確定與之相配合的在氣缸蓋(19)設置或不設置氣門鼻梁區(qū)噴水管(18)。碗型燃燒室(21)設在活塞(22)的頂部?；鸹ㄈ惭b孔(20)與多孔噴水器安裝孔(24)分居氣門中心線(23)兩側傾斜設置在氣缸蓋(19)。多孔噴水器安裝孔(24)盡量靠近碗型燃燒室(21)中心線。汽油機壓縮比采用開式燃燒室柴油機壓縮比，一般為12-16。汽油機二次噴水系統(tǒng)由半分開式燃燒室直噴柴油機燃油噴射系統(tǒng)改造而成，多孔噴油器可直接用作多孔噴水器，而柱塞式噴油泵要加以改造成為柱塞式二次噴水泵。參照圖3，泵水柱塞(25)為原柱塞式噴油泵的泵油柱塞。泵水柱塞(25)上端柱塞斜槽采用上下布置的雙斜槽形式。凸輪(26)輪廓線升程段AD采用兩端切線(如圖3中AB段和CD段)及中間為園孤線(如圖3中BC段)的型線。AB升程段產(chǎn)生第一次噴水，CD升程段產(chǎn)生第二次噴水。第一次噴水在壓縮沖程壓縮比為6-10時段，第二次噴水在燃燒結束后。
本發(fā)明用6105型柴油機和奧迪100汽車汽油機做試驗。
本發(fā)明曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機與現(xiàn)有內(nèi)燃機相比，其優(yōu)點是低油耗(熱效率提高10-15％)，低排放，低噪音。對汽油機節(jié)油更為明顯。
權利要求
1.具有低油耗低排放的曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是曲軸(7)與渦輪軸(12)連接傳動采用由起動齒圈(8)，組成的二級或三級齒輪增速傳動及增設二次噴水系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是在齒輪箱(3)一側安裝第一級徑流式渦輪(1)而另一側安裝第二級徑流式渦輪(13)。
3.根據(jù)權利要求1所述曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是柴油機的噴水系統(tǒng)采用柴油與防銹水在噴嘴密封錐滲混二次噴水雙液噴射系統(tǒng)(見專利申請?zhí)?9103773.1)及汽油機的噴水系統(tǒng)由直噴柴油機燃油噴射系統(tǒng)改造成為二次噴水系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是汽油機使用的柱塞式二次噴水泵的泵水柱塞(25)上端柱塞斜槽采用上下布置的雙斜槽型式。
5.根據(jù)權利要求1所述曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是汽油機使用的柱塞式二次噴水泵的凸輪(26)輪廓線升程段AD采用兩端切線(如圖3中AB段和CD段)及中間為園孤線(如圖3中BC段)的型線。
6.根據(jù)權利要求1所述曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機，其特征是汽油機的火花塞安裝孔(20)與多孔噴水器安裝孔(24)分居氣門中心線(23)兩側傾斜布置在氣缸蓋(19)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低油耗低排放的內(nèi)燃機,稱為曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內(nèi)冷內(nèi)燃機。該機曲軸與渦輪軸連接傳動采用由起動齒圈組成的二級或三級齒輪增速傳動以及增設二次噴水系統(tǒng)。柴油機的噴水系統(tǒng)采用柴油與防銹水在噴嘴密封錐滲混二次噴水雙液噴射系統(tǒng)(見專利申請?zhí)?9103773.1)。汽油機的噴水系統(tǒng)由直噴柴油機燃油噴射系統(tǒng)改造成為二次噴水系統(tǒng)。與現(xiàn)有內(nèi)燃機相比,其優(yōu)點是低油耗(熱效率提高10—15%),低排放,低噪音。對于汽油機節(jié)油更為明顯。
文檔編號F02M25/00GK1273322SQ9910449
公開日2000年11月15日 申請日期1999年5月11日 優(yōu)先權日1999年5月11日
發(fā)明者梁剛, 梁劍鋒 申請人:梁劍銳