內燃機低溫進氣方法及發動機技術

本發明專利技術公開了一種內燃機低溫進氣方法及發動機，包括氣缸活塞機構，所述氣缸活塞機構的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元，所述制冷單元用來冷卻所述氣缸活塞機構的進氣道中的進氣。本發明專利技術的余能制冷低溫發動機使用排氣的余能做功降低了氣缸活塞機構的進氣溫度，提高了發動機的效率。

【技術實現步驟摘要】
內燃機低溫進氣方法及發動機
本專利技術涉及熱能與動力領域，尤其是一種內燃機低溫進氣方法及發動機。
技術介紹
熱力學上的冷源溫度T2的降低會對熱機的效率有明顯的提高。內燃機是熱機的一種，但是對于內燃機來說，熱力學上的冷源溫度T2究竟是進氣溫度、環境溫度還是做功沖程終了時工質的溫度，對此，有許多種說法，但是本專利技術人認為對于內燃機來說，熱力學冷源溫度T2既不是進氣溫度，也不是環境溫度，還不是做功沖程終了時工質的溫度，而是壓縮沖程即將開始時工質的溫度和做功沖程終了時工質的溫度的組合。降低壓縮沖程即將開始時工質的溫度會提高內燃機的效率，降低做功沖程終了時工質的溫度也會提高發動機的效率。雖然有通過增壓中冷等形式對內燃機進氣進行降溫的技術方案，但是這些技術方案中均是以環境為冷源，因此對進氣的降溫程度有限，也就不能有效地對內燃機進氣進行降溫以實現對內燃機效率的大幅提高，因此，需要專利技術一種實現內燃機低溫進氣的方法及實現該方法的內燃機，從而提高內燃機的效率，并降低內燃機的污染排放。同時，目前人們就如何有效提高發動機的熱效率，研發并提出許多解決方案。然而由于燃料在氣缸中燃燒程度是與進氣量相關的，在進氣過量時會燃燒較充分，從而產生更多熱量；而在氣缸容積不變情況下降低進氣溫度，相應會增加進氣量。于是在降低進氣溫度上，人們相應研發了一系列裝置來達到該目的，如在進氣道上添加冷卻器或其它吸熱裝置，雖然能降低進氣溫度，但需消耗其它功或低溫物質，增加了發動機制造成本或降低了其效率。另外發動機的排氣帶有大量的熱能并沒有有效利用，而直接排放出去，也相應降低了熱效率。因此需要專利技術一種利用排氣余能來降低內燃機的進氣溫度。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術提出的技術方案如下：方案1：一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構，所述氣缸活塞機構的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元，所述制冷單元用來冷卻所述氣缸活塞機構的進氣道中的進氣。方案2：在方案1的基礎上，所述的制冷單元為壓縮膨脹制冷單元A，所述壓縮膨脹制冷單元A包括依次連通的渦輪動力機構A、葉輪壓氣機A、渦輪動力機構B和熱交換器A；所述渦輪動力機構A的工質出口和所述葉輪壓氣機A工質入口之間的連通通道上設有降溫器A，所述渦輪動力機構A和所述葉輪壓氣機A為共軸設置；所述氣缸活塞機構的排氣道與所述渦輪動力機構A的工質入口連通，所述渦輪動力機構B的工質出口與所述熱交換器A的被加熱流體入口連通；所述熱交換器A的被冷卻流體出口與所述氣缸活塞機構的進氣道連通，在所述葉輪壓氣機A的工質出口與所述渦輪動力機構B工質入口之間的連通通道上設降溫器B。方案3：在方案1的基礎上，所述的制冷單元為壓縮膨脹制冷單元B，所述壓縮膨脹制冷單元B包括依次連通的葉輪壓氣機B、熱交換器B、渦輪動力機構C、渦輪動力機構D和熱交換器C，所述葉輪壓氣機B與所述渦輪動力機構C為共軸設置；所述葉輪壓氣機B的工質出口與所述熱交換器B的被加熱流體入口連通，所述渦輪動力機構C的工質入口與所述熱交換器B的被加熱流體出口連通；所述氣缸活塞機構的排氣道與所述熱交換器B的被冷卻流體入口連通；所述渦輪動力機構D的工質出口與所述熱交換器C的被加熱流體入口連通，所述熱交換器C的被冷卻流體出口與所述氣缸活塞機構的進氣道連通。方案4：在方案3的基礎上，在所述渦輪動力機構C的工質出口與所述渦輪動力機構D的工質入口之間的連通通道上設降溫器C。方案5：在方案1的基礎上，所述的制冷單元為吸附式制冷單元，所述吸附式制冷單元包括解吸器、吸附器和蒸發器，所述解吸器的上部與所述吸附器相互連通，所述蒸發器的蒸汽出口設在所述吸附器中的上部；所述解吸器下部的加熱流體入口與所述氣缸活塞機構的排氣道連通，所述蒸發器被冷卻流體出口與所述氣缸活塞機構的進氣道連通。方案6：在方案1的基礎上，所述的制冷單元為蒸汽動力制冷單元，所述蒸汽動力制冷單元包括汽化器、射流泵、冷凝冷卻分離器、液體泵和熱交換器D；所述汽化器的高溫工質入口與所述氣缸活塞機構的排氣道連通；所述汽化器的被汽化流體通道的出口與所述射流泵的動力流體噴射口連通，所述射流泵的流體出口與所述冷凝冷卻分離器的被冷卻流體入口連通，所述冷凝冷卻分離器的液體出口經所述液體泵與所述汽化器的液體入口連通；所述冷凝冷卻器分離器的氣體出口與所述射流泵的低壓流體入口之間的連通通道設為所述熱交換器D的被加熱流體通道，所述氣缸活塞機構的進氣道設為所述熱交換器D的被冷卻流體通道。方案7：在方案1至6任一方案的基礎上，所述進氣道和/或所述進氣道的進氣門由隔熱材料制成。方案8：一種實現內燃機低溫進氣的方法，以內燃機排氣能量為推動力進行制冷，將所述內燃機進氣冷卻到40℃以下。方案9：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為30℃以下。方案10：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為20℃以下。方案11：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為10℃以下。方案12：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為0℃以下。方案13：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為負10℃以下。方案14：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為負20℃以下。方案15：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為負30℃以下。方案16：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為負40℃以下。方案17：在方案8的基礎上，所述內燃機進氣溫度為負50℃以下。方案18：一種實現上述方法的內燃機，包括內燃機和制冷單元，所述內燃機的排氣道與所述制冷單元的推動力流體入口連通，所述內燃機的進氣道與所述制冷單元的被冷卻流體通道連通。方案19：在方案18的基礎上，所述內燃機設為活塞式內燃機，所述活塞式內燃機的進氣道、進氣支管、缸蓋內進氣通道和進氣門中全部或部分設有隔熱結構。方案20：在方案18的基礎上，所述內燃機的排氣道、排氣支管、缸蓋內排氣通道和排氣門中全部或部分設有隔熱結構。方案21：在方案18的基礎上，所述制冷單元設為吸附式制冷單元或設為吸收式制冷單元。方案22：在方案18的基礎上，所述制冷單元設為熱動壓縮制冷單元，所述熱動壓縮制冷單元包括透平、冷卻器、壓氣機、附屬冷卻器、附屬透平和進氣冷卻器，所述內燃機的排氣道與所述透平的工質入口連通，所述透平的工質出口與所述冷卻器的被冷卻流體入口連通，所述冷卻器的被冷卻流體出口與所述壓氣機的入口連通，所述壓氣機的出口與所述附屬冷卻器的被冷卻流體入口連通，所述附屬冷卻器的被冷卻流體出口與所述附屬透平的工質入口連通，所述附屬透平的工質出口與所述進氣冷卻器連通，所述進氣冷卻器的被冷卻流體通道與所述內燃機的進氣道連通。方案23：在方案18的基礎上，所述制冷單元設為熱動氣體渦流制冷單元，所述熱動氣體渦流制冷單元包括設有進氣管、噴嘴、渦流室、孔板、冷端管子、熱端管子、流量控制閥的渦流管、進氣冷卻器和以內燃機排氣熱能為推動力產生壓縮氣體的壓縮氣體單元，所述壓縮氣體單元的壓縮氣體出口與所述進氣管連通，所述冷端管子與所述進氣冷卻器連通，所述進氣冷卻器的被冷卻流體通道與所述內燃機的進氣道連通。方案24：在方案22的基礎上，所述內燃機設為增壓內燃機，所述進氣冷卻器設為所述增壓內燃機的中冷器。方案25：在方案23的基礎上，所述內燃機設為增壓內燃機，所述進氣冷卻器設為所述增壓內燃機的中冷器。本專利技術中，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構（1），其特征在于：所述氣缸活塞機構（1）的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元（1100），所述制冷單元（1100）用來冷卻所述氣缸活塞機構（1）的進氣道中的進氣。

【技術特征摘要】
2012.01.04 CN 201210001322.9;2012.01.27 CN 2012101.一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構(1)，其特征在于：所述氣缸活塞機構(1)的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元(1100)，所述制冷單元(1100)用來冷卻所述氣缸活塞機構(1)的進氣道中的進氣，所述的制冷單元(1100)為壓縮膨脹制冷單元A(130)，所述壓縮膨脹制冷單元A(130)包括依次連通的渦輪動力機構A(20)、葉輪壓氣機A(30)、渦輪動力機構B(21)和熱交換器A(40)；所述渦輪動力機構A(20)的工質出口和所述葉輪壓氣機A(30)工質入口之間的連通通道上設有降溫器A(50)，所述渦輪動力機構A(20)和所述葉輪壓氣機A(30)為共軸設置；所述氣缸活塞機構(1)的排氣道與所述渦輪動力機構A(20)的工質入口連通，所述渦輪動力機構B(21)的工質出口與所述熱交換器A(40)的被加熱流體入口連通；所述熱交換器A(40)的被冷卻流體出口與所述氣缸活塞機構(1)的進氣道連通，在所述葉輪壓氣機A(30)的工質出口與所述渦輪動力機構B(21)工質入口之間的連通通道上設降溫器B(51)。2.一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構(1)，其特征在于：所述氣缸活塞機構(1)的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元(1100)，所述制冷單元(1100)用來冷卻所述氣缸活塞機構(1)的進氣道中的進氣，所述的制冷單元(1100)為壓縮膨脹制冷單元B(131)，所述壓縮膨脹制冷單元B(131)包括依次連通的葉輪壓氣機B(31)、熱交換器B(41)、渦輪動力機構C(22)、渦輪動力機構D(23)和熱交換器C(42)，所述葉輪壓氣機B(31)與所述渦輪動力機構C(22)為共軸設置；所述葉輪壓氣機B(31)的工質出口與所述熱交換器B(41)的被加熱流體入口連通，所述渦輪動力機構C(22)的工質入口與所述熱交換器B(41)的被加熱流體出口連通；所述氣缸活塞機構(1)的排氣道與所述熱交換器B(41)的被冷卻流體入口連通；所述渦輪動力機構D(23)的工質出口與所述熱交換器C(42)的被加熱流體入口連通，所述熱交換器C(42)的被冷卻流體出口與所述氣缸活塞機構(1)的進氣道連通。3.如權利要求2所述余能制冷低溫發動機，其特征在于：在所述渦輪動力機構C(22)的工質出口與所述渦輪動力機構D(23)的工質入口之間的連通通道上設降溫器C(52)。4.一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構(1)，其特征在于：所述氣缸活塞機構(1)的排氣道上設有以排氣余能為推動力的制冷單元(1100)，所述制冷單元(1100)用來冷卻所述氣缸活塞機構(1)的進氣道中的進氣，所述的制冷單元(1100)為吸附式制冷單元(132)，所述吸附式制冷單元(132)包括解吸器(6)、吸附器(7)和蒸發器(8)，所述解吸器(6)的上部與所述吸附器(7)相互連通，所述蒸發器(8)的蒸汽出口(801)設在所述吸附器(7)中的上部；所述解吸器(6)下部的加熱流體入口(601)與所述氣缸活塞機構(1)的排氣道連通，所述蒸發器(8)被冷卻流體出口(802)與所述氣缸活塞機構(1)的進氣道連通。5.一種余能制冷低溫發動機，包括氣缸活塞機構(1)，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：靳北彪，
申請(專利權)人：摩爾動力北京技術股份有限公司，
類型：發明
國別省市：