专利名称：一种新型热力循环内燃机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内燃机。
背景技术：
内燃机理论热力循环原理先后经历了"爆发，，式发动机、二沖程无压缩 电火花点火的煤气机、等容燃烧的四冲程循环原理发动才几、奥托循环原理的四 冲程内燃机、狄塞尔循环原理的柴油机等原理发展。
实践证明，奥托循环原理的四冲程内燃机、狄塞尔循环原理的柴油机是目 前为止热效率最高的发动机，即能量利用率最高的发动机。奥托循环原理、狄 塞尔循环原理是目前为止最先进，也是所有常规发动机所采用的热力循环原 理。
然而，上述奧托循环原理的四冲程内燃机、狄塞尔循环原理的柴油机具有 以下不足
1. 热效率不够高。目前使用的奥托原理内燃机和传统的狄塞尔循环内燃机 都采用了压缩行程，它虽然取得了一定的压缩比，使热效率提高了一些，但能 够利用的压缩比很有限，通常不超过20,故并不能使热效率提高很多，并且 在压缩过程中会消耗一部分能量，使热效率下降，因此它直接影响了内燃机的 经济性。它们的理论热效率都不够高，只能达到约50%~65%不等；若考虑实 际循环的各种损失，实际热效率只能达到约30°/ ~50%不等，最终转化为有效 功的有效效率只有25% ~ 37%不等。
2. 排出有害废气污染大气环境。传统内燃机燃烧过程中参入燃烧的氧化 剂是从空气中得来的的氧气(02)，而空气中除了有21%的氧气(02)外，还有 78 %的氮气。当氮气在高温高压情况下被氧化后^f更生成了复杂的氧化氮(N0x )， 氧化氮的排出将污染大气环境。发明内容
为克服现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种利用纯氧做燃 烧剂的新型热力循环内燃机，该内燃机能够大幅提高热效率，并从根本上消除 排放中氮氧化合物污染大气环境的不足。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为 一种新型热力循环内燃 机，包括进气系统；这里，进气系统包括依次由管道连通的纯氧气源装置、氧 气喷射控制单元和安装在所述的气缸上的氧气喷嘴。
进一步的，上述的进气系统还包括安全阀设置于所述的纯氧气源装置的出 口处的管道上。
进一步的，上述的进气系统的管道上还设置有氧气预热系统。 进一步的，在上述的进气系统的管道上还设置有恒压器。 更进一步的，在所述的上述的进气系统的管道上设置有可自动控制的气阀。 本实用新型技术方案在现有技术的1^出上。对内燃机的进气系统进行了改 造，由现有技术中通过进气歧管、空气滤清器和进气管道将环境中的空气通往 内燃机的燃烧室中，改变为本方案的使用依次由管道连通的纯氧气源装置、氧 气喷射控制单元和安装在所述的气缸上的氧气喷嘴将纯氧气喷入燃烧室中的 方式。对内燃机的燃料供应系统和排气系统以及点火系统不作变化。本方案中 通过氧气供应系统向内燃机供给氧气，以此取代内燃机从大气中吸入空气，因 而构成"无氮，， 一一即不让氮气参与内燃机燃烧过程一一的特点。从根本上杜 绝了产生有毒有害气体排放(N0x)的可能。同时，氧气供应系统可以根据发 动机不同工况以合适的压力将氧气引入气缸，因而不需要现有内燃机所必须的 将空气压缩的过程，形成了 "无压缩"的特征，降低压缩能量消耗，提高热效 率。对本技术方案进行进一步的改进可以使氧气供应系统能实现自动控制的基 础上，根据需要对内燃机的供氧系统进行控制，进一步地提高汽油的热效率。 保证氧气从纯氧气源装置内通过管道顺利、安全、节约、可控地进入内燃机的 燃烧室中。以下将结合附图，对本实用新型的各较佳实施例进行较为详细的说明。
图l是本实用新型实施例燃料供应系统、点火系统、氧气供应系统和气缸
活塞系统的连接示意图2是本实用新型热力循环原理与普通奥托循环原理所对应的热力学P-V图。
图中1、燃料箱，2、点火系统，3、纯氧供应装置，4、第一气阀，5、 安全阀，6、预热系统，7、第二气阀，8、恒压器，9、点火控制单元，10、 氧气喷射控制单元，11、燃料喷射控制单元，12、氧气喷嘴，13、燃料喷嘴， 14、火花塞，15、排气门，16、冷却水套，17、气缸，18、活塞具体实施方式
如图1所示 一种新型热力循环内燃机，为一汽油发动机，包括作为燃料 供应系统的汽油供应装置、点火系统、进气系统、排气系统等四大系统和气缸 17以及活塞18等其它系统(图中未画出)；气缸17在活塞18内做上下反复 运动通过曲轴和连杆(图中示画出)对外输出功率。而内燃机的功率或者说能 量最初的来源是由于燃料在其气缸17的燃烧室内燃烧而由化学能转化成热能 继而转换成气缸17在活塞18内做上下反复运动的机械能。为了保证内燃机稳 定的工作，在气缸17外设置有冷却水套15。
为了能保证燃料在燃烧室源源不断地燃烧，本实施例中的燃料是汽油，燃 料供应系统与现有技术中汽油机中汽油供应系统没有区另'J，也是包括装有汽油 的燃料箱l,通过输油管将汽油输送到内燃机的燃烧室内的，在输油管上有燃 料喷射控制单元11对进入燃烧室的汽油进行控制。汽油最后是通过燃料喷嘴 13进入到燃烧室的。由于是汽油机，对汽油燃烧还有点火系统2控制火花塞 14对燃烧室内的汽油和氧气的混合物进行点火。燃烧完后的废气由排气门15 排出。以上部分与现有技术中的汽油机相同。本实施例的内燃机在现有技术的 ^出上只对进气系统进行了改造。本实施例中，进气系统利用纯氧气源为内燃机提供氧气，包括依次由管道连通的作为纯氧气源装置3的氧气瓶、由发动机 控制单元(ECU)控制的氧气喷射控制单元10和安装在所述的气缸17上的氧 气喷嘴12。为保证氧气从氧气瓶内通过管道顺利、安全、节约、可控地进入 内燃机的燃烧室中，在所述的进气系统上还包括安全阀5设置于所述的纯氧气 源装置3的出口处的管道上。安全阀5之后安装第一气阀4，在第一气阀4以 后设置氧气预热系统6。本实施例的氧气预热系统6为环绕在进系统的管道上 的电热器。在氧气预热系统6后设置第二气阀7。在第二气阀7后设置恒压器 8。氧气瓶里的氧气通过恒压器8后，即进入到由发动机控制单元控制(ECU) 的氧气喷射控制单元IO。
本实施例中纯氧供应装置3为储存有压缩的纯氧气的氧气瓶，其通过第一 气阀4和第二气阀7实现管路的通断，保证氧气的供给和中止；这里第一气阀 4和第二气阀7可以由ECU进行自动控制。经过安全阀5的调整，纯氧气流入 到氧气预热系统6进行加热；在经过第二气阀7后进入恒压器8， 4吏之保持一 个稳定的压力；纯氧气通过氧气喷射控制单元10的控制，由氧气喷嘴12喷入 到发动机气缸17内。然而，纯氧供应装置3有许多种类，氧气瓶只是其中的 一种，还有比如利用化学反应或者物理变化产生氧气的装置。
本实施例的点火系统2，通过点火控制单元9的控制，由火花塞14点火点 燃喷入到气缸17内的燃油和纯氧气的可燃混合物。燃料通过燃烧膨胀^t功， 推动活塞18上下运动，实现动力的输出。
本实施例的排气门15是将燃烧完成产生的废气排出的出口；冷却水套16 中有冷却水，4t^动机气缸17及时降温。
综上所述可知，本实施例具有下列显著功效
1、 能够显著提升热效率，减少燃油消耗量，提高内燃机经济性；从而节约 石油资源，延长内燃机寿命。
2、 从根本上消除内燃机排放物氮氧化合物的污染，保护环境。 为了进一步分析本实施例的节能效率，下面对本实施例的热力循环原理与普通奥托循环原理热力学进行分析。如图2所示
A-B，-C-D-E-A是普通奥托循环原理的内燃机热力循环过程P-V图，其理论 热力循环是A-B，是活塞上行压缩工质的过程，即上面背景技术中介绍的压 缩行程；B，-C是活塞到达上止点时点火燃烧的过程，即压缩后点燃升压过程； C - D是等压加热的过程，D - E是膨胀做功的过程，E-A是定容放热过程。其 理论热效率通常以A-B，-C-D-E-A所围面积表征。
A-B-C-D-E-A是本实施例所使用的新型热力循环原理的热力循环过程P-V 图，其理论热力循环是A-B是活塞上行推出废气的过程，B-C是活塞到达 上止点时喷入纯氧气和燃料后，点火燃烧的过程，C-D是等压加热的过程，D -E是膨胀做功的过程，E-A是定容放热过程。其理论热效率通常以 A-B-C-D-E-A所围面积表征。由于利用采用纯氧估支氧化剂，当汽油雾与纯氧混 合物要充分燃烧时不需要进行压缩，因此这里A - B是一个等压过程。
显然，相同条件下，l-2-3-4-5-l所围面积比l-2，-3_4-5-l所围面积大; 即本实施例中的新型热力循环原理的内燃;f几热效率比普通奥托循环原理的内 燃机热效率提高了很多。
另外，在本实施例的新型热力循环原理过程中，B-C是活塞到达上止点时 喷入纯氧气和燃料后，点火燃烧的过程；也就是说参加燃烧的氧化剂是纯净的 氧气，不含氮元素，因此，从根本上杜绝了排放中氮氧化合物的产生。
权利要求1、一种新型热力循环内燃机，包括进气系统；其特征在于所述的进气系统包括依次由管道连通的纯氧气源装置(3)、氧气喷射控制单元(10)和安装在内燃机气缸(17)上的氧气喷嘴(12)。
2、 根据权利要求l所述的新型热力循环内燃机，其特征在于所述的进气 系统还包括安全阀(5)设置于所述的纯氧气源装置(3)的出口处的管道上。
3、 根据权利要求1所述的新型热力循环内燃机，其特征在于所述的进气 系统的管道上还设置有氧气预热系统(6)。
4、 根据权利要求3所述的新型热力循环内燃机，其特征在于所述的氧气 预热系统(6)为环绕在所述的进气系统的管道上的电热器。
5、 根据权利要求l所述的新型热力循环内燃机，其特征在于在所述的进 气系统的管道上还设置有恒压器(8)。
6、 根据权利要求1所述的新型热力循环内燃机，其特征在于所述的纯氧 气源装置为氧气瓶。
7、 根据权利要求1至6所述的任一新型热力循环内燃机，其特征在于在 所述的进气系统的管道上设置有可自动控制的气阀。
专利摘要本实用新型所充分公开的是一种新型热力循环内燃机，包括进气系统；这里，进气系统包括依次由管道连通的纯氧气源装置、氧气喷射控制单元和安装在所述的气缸上的氧气喷嘴。本方案中通过氧气供应系统向内燃机供给纯氧气，以此取代内燃机从大气中吸入空气，因而构成“无氮”，从根本上杜绝了产生有毒有害气体排放(NOx)的可能。同时，氧气供应系统不需要现有内燃机所必须的将空气压缩的过程，形成了“无压缩”的特征，降低压缩能量消耗，提高热效率。
文档编号F02M25/10GK201301765SQ20082021395
公开日2009年9月2日 申请日期2008年11月27日 优先权日2008年11月27日
发明者刘少康, 勇 张, 威 金 申请人:奇瑞汽车股份有限公司