一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法，包括氧气供应部、燃料供应部、雾化水供应部、发动机本体及自动控制系统；氧气供应部包括氧气储罐及氧气进气管，燃料供应部包括燃料储罐及燃料管路，雾化水供应部包括储水箱及与雾化水管路，发动机本体包括气缸、活塞、连杆、曲轴、排气支管、排气总管、尾气排放管及与氧气管路、燃料管路、雾化水管路相连接的喷嘴；燃料供应部包括燃料流量传感器、燃料压力传感器、燃料流量控制阀、燃料安全切断阀及燃料阻火器。其具有结构设计合理、噪音低、震动小，和四冲程发动机相比提高了发动机效率，与两冲程内燃发动机结构相比结构简单燃烧完全效率提高。全效率提高。全效率提高。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法


[0001]本专利技术涉及车用内燃机、船用内燃机、发电内燃机
，尤其涉及一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法。

技术介绍

[0002]自内燃机专利技术以来，人们对提高发动机工作效率而进行着不懈努力，但受到结构和原理的限制，发动机燃烧效率一直无法得到有效提高，本专利技术正是基于上述研究背景而提出，旨在研究一种能够从根本上解决内燃机燃烧效率，增大功率，大幅节约燃料，对现有内燃发动机结构及燃烧方式具有颠覆性研究意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：克服现有技术中内燃发动机存在的燃烧效率低下，提供一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法，其具有结构设计合理、噪音低、震动小，对提高发动机功率和热效率产生了质的飞越，颠覆现有内燃机的燃烧方式，有效节省发动机燃料等优点。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：
[0005]一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机，所述纯氧燃烧内燃发动机包括氧气供应部、燃料供应部、雾化水供应部、发动机本体及自动控制系统；其中，所述氧气供应部包括氧气储罐及与其相连的氧气进气管、所述燃料供应部包括燃料储罐及与其相连的燃料管路，所述雾化水供应部包括储水箱及与其相连的雾化水管路，所述发动机本体包括气缸、活塞、连杆、曲轴、排气支管、排气总管、尾气排放管及与所述氧气管路、燃料管路、雾化水管路相连接的喷嘴；所述气缸上设有火花塞，所述喷嘴设置在气缸的燃料/氧气/雾化水入口端；所述活塞通过连杆与曲轴连接；所述气缸上还设置有排气门，所述排气门与排气支管的一端连接，排气支管的另一端与排气总管相连接；所述尾气排放管与排气总管相连接；所述氧气供应部还包括设置在氧气进气管上的氧气流量传感器、氧气压力传感器、氧气流量控制阀、氧气安全切断阀；所述燃料供应部还包括设置在燃料管路上的燃料流量传感器、燃料压力传感器、燃料流量控制阀、燃料安全切断阀及燃料阻火器；所述雾化水供应部还包括设置在雾化水管路上的雾化水流量传感器、雾化水流量控制阀、输送泵；所述雾化水供应部的储水箱内还设有水位传感器及排水阀；排气总管上还设置有冷凝器及与雾化水储水箱相连的冷凝水回收管路；排气支管上还设有温度传感器；所述尾气排放管上还设有氧气/一氧化碳传感器；所述自动控制系统包括控制器，所述控制器与所述氧气流量传感器、氧气压力传感器、氧气流量控制阀、氧气安全切断阀、燃料流量传感器、燃料压力传感器、燃料流量控制阀、燃料安全切断阀及燃料阻火器、雾化水流量传感器、雾化水流量控制阀、水位传感器、温度传感器、氧气/一氧化碳传感器数据信号连接；所述控制器还与输送泵、冷凝器相连接。
[0006]作为上述方案的进一步优化，燃料与氧气的体积比范围为1:0.5
‑
5；当燃料为柴油时：1公斤柴油完全燃烧需要2
‑
2.5立方米的氧气；当燃料为天然气时，1立方米天然气完全
燃烧需要2.0立方米的氧气；所述雾化水与燃料的体积比范围为1:0.01
‑
1；雾化水在气缸内汽化成蒸汽压力范围0.1
‑
30兆帕，温度范围100
‑
500℃。
[0007]作为上述方案的进一步优化，该燃料与纯氧燃烧内燃发动机使用的雾化水包括尾气冷凝水、纯净水、蒸馏水或者离子水；燃料与纯氧燃烧内燃发动机能够使用的气态燃料包括天然气、液化石油气或氢气，或者能够使用的液态燃料包括汽油、柴油、煤油、重油、甲醇或者酒精。
[0008]作为上述方案的进一步优化，该燃料与纯氧燃烧内燃发动机采用了氧气与燃料流量及雾化水流量自动配比控制，控制器根据燃料流量传感器数据信号调整氧气供应量，并根据氧气量自动实现燃料、雾化水燃烧配比调整；雾化水比例根据气缸容积与工作压力设定。
[0009]作为上述方案的进一步优化，该燃料与纯氧燃烧内燃发动机采用了燃料、氧气、雾化水与排气支管温度自动控制，控制器根据排气支管温度传感器数据信号自动调整燃料、氧气、雾化水供应量，使发动机达到最佳状态。
[0010]作为上述方案的进一步优化，该燃料与纯氧燃烧内燃发动机控制器根据氧气/燃料传感器反馈的数据信号，通过控制氧气控制阀实现氧气微调，达到最佳发动机工况；所述氧气流量传感器、燃料流量传感器、雾化水流量传感器均采用车用仪表或船用仪表；所述控制器为PLC可编程控制器或电脑芯片；所述储水箱还设置有溢流口。
[0011]本专利技术所述的一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机的应用，该燃料与纯氧燃烧内燃发动机能够应用在车用内燃机、船用内燃机或者发电内燃机。
[0012]本专利技术所述的一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机的使用方法包括如下步骤：
[0013]1)启动发动机，控制器打开氧气流量控制阀及燃料流量控制阀引入启动用的氧气及燃料，同时控制器自动打开雾化水流量控制阀将氧气、燃料及雾化水依次喷入气缸内，燃料与氧气点火燃烧使雾化水汽化推动活塞进而带动连杆与曲轴往复运动做功，发动机进入怠速运行状态；燃烧后形成的尾气经过设置在所述排气门和排气支管经排气总管排放，上述在启动过程中，氧气、燃料、雾化水同时打开；
[0014]2)在上述步骤1)后，控制器根据燃料流量传感器、氧气流量传感器实时检测的数据信号的反馈值，逐步打开氧气、燃料及雾化水流量控制阀，此时进入起步运行阶段；
[0015]3)在上述步骤2)后，控制器根据气缸组件的运行工况氧气流量传感器、燃料流量传感器、雾化水流量传感器、氧气/一氧化碳传感器实时检测的数据信号、尾气温度传感器实时检测的数据信号反馈值自动控制各个控制阀，调整氧气、燃料及雾化水流量，使发动机工作在稳定工况，其中将燃料流量变化为主参数，氧气流量根据预先设定好的比例值自动跟随燃料流量；雾化水流量根据排气支管温度以及气缸工作压力按预先设定好的参数自动调节；
[0016]4)在上述步骤3)后，发动机气缸中的循环介质按照1)、2)、3)步骤不断循环，纯氧燃烧内燃发动机不断调整喷嘴燃料喷入量实现运行过程中低速负载大时扭矩大、高速负载小时扭矩小，控制器根据气缸组件的运行工况下排气支管上的温度传感器数据信号的反馈值，实时调整雾化水喷入量，保证发动机运行稳定。
[0017]作为上述方案的进一步优化，所述纯氧燃烧内燃发动机在运行过程中，通过在氧气及燃料管路上设置有压力传感器，当氧气及燃料压力低于设定值时发出报警信号，提醒
补充氧气及燃料；通过在储水箱上设有排水阀及水位传感器，当储水箱内水位低于设定值时，及时报警通知补充水位；通过在燃料管路及氧气管路上设有紧急切断阀和惯性开关及压力低限联锁报警装置，在排气管路上设置有温度高限联锁报警装置，当氧气燃料压力低于设定值、发生碰撞及纯氧燃烧内燃发动机起火的紧急工况下及时切断燃料及氧气供应，保证了发动机安全工作。
[0018]采用本专利技术的纯氧燃烧内燃发动机及其使用方法具有如下有益效果：
[0019](1)该燃料与纯氧燃烧内燃发动机采用氧气/燃料/雾化水缸内直喷技术，燃料与氧气喷入气缸后燃烧产生热量，雾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机，其特征在于：所述纯氧燃烧内燃发动机包括氧气供应部、燃料供应部、雾化水供应部、发动机本体及自动控制系统；其中，所述氧气供应部包括氧气储罐(1)及与其相连的氧气进气管路(2)；所述燃料供应部包括燃料储罐(3)及与其相连的燃料管路(4)，所述雾化水供应部包括储水箱(5)及与其相连的雾化水管路(6)，所述发动机本体包括气缸(7)、活塞(8)、连杆(9)、曲轴(10)、排气支管(11)、排气总管(12)、尾气排放管(13)及与所述氧气管路、燃料管路、雾化水管路相连接的喷嘴(14)；气缸上设有火花塞(35)，所述喷嘴设置在气缸的燃料/氧气/雾化水入口端；所述活塞通过连杆与曲轴连接；所述气缸上还设置有排气门，所述排气门与排气支管的一端连接，排气支管的另一端与排气总管相连接；所述尾气排放管与排气总管相连接；所述氧气供应部还包括设置在氧气进气管上的氧气流量传感器(15)、氧气压力传感器(16)、氧气流量控制阀(17)及氧气安全切断阀(18)；所述燃料供应部还包括设置在燃料管路上的燃料流量传感器(19)、燃料压力传感器(20)、燃料流量控制阀(21)、燃料安全切断阀(22)及燃料阻火器(23)；所述雾化水供应部还包括设置在雾化水管路上的雾化水流量传感器(24)、雾化水流量控制阀(25)、输送泵(26)；所述雾化水供应部的储水箱内还设有水位传感器(27)及排水阀(28)；排气总管上还设置有冷凝器(29)及与雾化水储水箱相连的冷凝水回收管路(30)；排气支管上还设有温度传感器(31)；所述自动控制系统包括控制器(32)，所述尾气排放管上还设有氧气/一氧化碳传感器(38)；所述控制器与所述氧气流量传感器、氧气压力传感器、氧气流量控制阀及氧气安全切断阀、燃料流量传感器、燃料压力传感器、燃料流量控制阀、燃料安全切断阀及燃料阻火器、雾化水流量传感器、雾化水流量控制阀、水位传感器、温度传感器、氧气/一氧化碳传感器数据信号连接；所述控制器还与输送泵、冷凝器相连接。2.根据权利要求1所述的一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机，其特征在于：燃料与氧气的体积比范围为1:0.5
‑
5；当燃料为柴油时：1公斤柴油完全燃烧需要2
‑
2.5立方米的氧气；当燃料为天然气时，1立方米天然气完全燃烧需要2.0立方米的氧气；所述雾化水与燃料的体积比范围为1:0.01
‑
1；雾化水在气缸内汽化成蒸汽压力范围0.1
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30兆帕，温度范围100
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500℃。3.根据权利要求2所述的一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机，其特征在于：该燃料与纯氧燃烧内燃发动机使用的雾化水包括尾气冷凝水、纯净水、蒸馏水或者离子水；燃料与纯氧燃烧内燃发动机能够使用的气态燃料包括天然气、液化石油气或氢气，或者能够使用的液态燃料包括汽油、柴油、煤油、重油、甲醇或者酒精。4.根据权利要求3所述的一种燃料与纯氧燃烧内燃发动机，其特征在于：该燃料与纯氧燃烧内燃发动机采用了氧气与燃料流量及雾化水流量自动配比控制，控制器根据燃料流量传感器数据信号调整氧气供应量，并根据氧气量自动实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立臣，
申请(专利权)人：王立臣，
类型：发明
国别省市：