内燃机低温进气方法及发动机技术

本发明专利技术公开了一种内燃机低温进气方法及发动机，包括气缸活塞机构，所述气缸活塞机构的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元，所述制冷单元用来冷却所述气缸活塞机构的进气道中的进气。本发明专利技术的余能制冷低温发动机使用排气的余能做功降低了气缸活塞机构的进气温度，提高了发动机的效率。

【技术实现步骤摘要】
内燃机低温进气方法及发动机
本专利技术涉及热能与动力领域，尤其是一种内燃机低温进气方法及发动机。
技术介绍
热力学上的冷源温度T2的降低会对热机的效率有明显的提高。内燃机是热机的一种，但是对于内燃机来说，热力学上的冷源温度T2究竟是进气温度、环境温度还是做功冲程终了时工质的温度，对此，有许多种说法，但是本专利技术人认为对于内燃机来说，热力学冷源温度T2既不是进气温度，也不是环境温度，还不是做功冲程终了时工质的温度，而是压缩冲程即将开始时工质的温度和做功冲程终了时工质的温度的组合。降低压缩冲程即将开始时工质的温度会提高内燃机的效率，降低做功冲程终了时工质的温度也会提高发动机的效率。虽然有通过增压中冷等形式对内燃机进气进行降温的技术方案，但是这些技术方案中均是以环境为冷源，因此对进气的降温程度有限，也就不能有效地对内燃机进气进行降温以实现对内燃机效率的大幅提高，因此，需要专利技术一种实现内燃机低温进气的方法及实现该方法的内燃机，从而提高内燃机的效率，并降低内燃机的污染排放。同时，目前人们就如何有效提高发动机的热效率，研发并提出许多解决方案。然而由于燃料在气缸中燃烧程度是与进气量相关的，在进气过量时会燃烧较充分，从而产生更多热量；而在气缸容积不变情况下降低进气温度，相应会增加进气量。于是在降低进气温度上，人们相应研发了一系列装置来达到该目的，如在进气道上添加冷却器或其它吸热装置，虽然能降低进气温度，但需消耗其它功或低温物质，增加了发动机制造成本或降低了其效率。另外发动机的排气带有大量的热能并没有有效利用，而直接排放出去，也相应降低了热效率。因此需要专利技术一种利用排气余能来降低内燃机的进气温度。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下：方案1：一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构，所述气缸活塞机构的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元，所述制冷单元用来冷却所述气缸活塞机构的进气道中的进气。方案2：在方案1的基础上，所述的制冷单元为压缩膨胀制冷单元A，所述压缩膨胀制冷单元A包括依次连通的涡轮动力机构A、叶轮压气机A、涡轮动力机构B和热交换器A；所述涡轮动力机构A的工质出口和所述叶轮压气机A工质入口之间的连通通道上设有降温器A，所述涡轮动力机构A和所述叶轮压气机A为共轴设置；所述气缸活塞机构的排气道与所述涡轮动力机构A的工质入口连通，所述涡轮动力机构B的工质出口与所述热交换器A的被加热流体入口连通；所述热交换器A的被冷却流体出口与所述气缸活塞机构的进气道连通，在所述叶轮压气机A的工质出口与所述涡轮动力机构B工质入口之间的连通通道上设降温器B。方案3：在方案1的基础上，所述的制冷单元为压缩膨胀制冷单元B，所述压缩膨胀制冷单元B包括依次连通的叶轮压气机B、热交换器B、涡轮动力机构C、涡轮动力机构D和热交换器C，所述叶轮压气机B与所述涡轮动力机构C为共轴设置；所述叶轮压气机B的工质出口与所述热交换器B的被加热流体入口连通，所述涡轮动力机构C的工质入口与所述热交换器B的被加热流体出口连通；所述气缸活塞机构的排气道与所述热交换器B的被冷却流体入口连通；所述涡轮动力机构D的工质出口与所述热交换器C的被加热流体入口连通，所述热交换器C的被冷却流体出口与所述气缸活塞机构的进气道连通。方案4：在方案3的基础上，在所述涡轮动力机构C的工质出口与所述涡轮动力机构D的工质入口之间的连通通道上设降温器C。方案5：在方案1的基础上，所述的制冷单元为吸附式制冷单元，所述吸附式制冷单元包括解吸器、吸附器和蒸发器，所述解吸器的上部与所述吸附器相互连通，所述蒸发器的蒸汽出口设在所述吸附器中的上部；所述解吸器下部的加热流体入口与所述气缸活塞机构的排气道连通，所述蒸发器被冷却流体出口与所述气缸活塞机构的进气道连通。方案6：在方案1的基础上，所述的制冷单元为蒸汽动力制冷单元，所述蒸汽动力制冷单元包括汽化器、射流泵、冷凝冷却分离器、液体泵和热交换器D；所述汽化器的高温工质入口与所述气缸活塞机构的排气道连通；所述汽化器的被汽化流体通道的出口与所述射流泵的动力流体喷射口连通，所述射流泵的流体出口与所述冷凝冷却分离器的被冷却流体入口连通，所述冷凝冷却分离器的液体出口经所述液体泵与所述汽化器的液体入口连通；所述冷凝冷却器分离器的气体出口与所述射流泵的低压流体入口之间的连通通道设为所述热交换器D的被加热流体通道，所述气缸活塞机构的进气道设为所述热交换器D的被冷却流体通道。方案7：在方案1至6任一方案的基础上，所述进气道和/或所述进气道的进气门由隔热材料制成。方案8：一种实现内燃机低温进气的方法，以内燃机排气能量为推动力进行制冷，将所述内燃机进气冷却到40℃以下。方案9：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为30℃以下。方案10：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为20℃以下。方案11：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为10℃以下。方案12：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为0℃以下。方案13：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为负10℃以下。方案14：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为负20℃以下。方案15：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为负30℃以下。方案16：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为负40℃以下。方案17：在方案8的基础上，所述内燃机进气温度为负50℃以下。方案18：一种实现上述方法的内燃机，包括内燃机和制冷单元，所述内燃机的排气道与所述制冷单元的推动力流体入口连通，所述内燃机的进气道与所述制冷单元的被冷却流体通道连通。方案19：在方案18的基础上，所述内燃机设为活塞式内燃机，所述活塞式内燃机的进气道、进气支管、缸盖内进气通道和进气门中全部或部分设有隔热结构。方案20：在方案18的基础上，所述内燃机的排气道、排气支管、缸盖内排气通道和排气门中全部或部分设有隔热结构。方案21：在方案18的基础上，所述制冷单元设为吸附式制冷单元或设为吸收式制冷单元。方案22：在方案18的基础上，所述制冷单元设为热动压缩制冷单元，所述热动压缩制冷单元包括透平、冷却器、压气机、附属冷却器、附属透平和进气冷却器，所述内燃机的排气道与所述透平的工质入口连通，所述透平的工质出口与所述冷却器的被冷却流体入口连通，所述冷却器的被冷却流体出口与所述压气机的入口连通，所述压气机的出口与所述附属冷却器的被冷却流体入口连通，所述附属冷却器的被冷却流体出口与所述附属透平的工质入口连通，所述附属透平的工质出口与所述进气冷却器连通，所述进气冷却器的被冷却流体通道与所述内燃机的进气道连通。方案23：在方案18的基础上，所述制冷单元设为热动气体涡流制冷单元，所述热动气体涡流制冷单元包括设有进气管、喷嘴、涡流室、孔板、冷端管子、热端管子、流量控制阀的涡流管、进气冷却器和以内燃机排气热能为推动力产生压缩气体的压缩气体单元，所述压缩气体单元的压缩气体出口与所述进气管连通，所述冷端管子与所述进气冷却器连通，所述进气冷却器的被冷却流体通道与所述内燃机的进气道连通。方案24：在方案22的基础上，所述内燃机设为增压内燃机，所述进气冷却器设为所述增压内燃机的中冷器。方案25：在方案23的基础上，所述内燃机设为增压内燃机，所述进气冷却器设为所述增压内燃机的中冷器。本专利技术中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构（1），其特征在于：所述气缸活塞机构（1）的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元（1100），所述制冷单元（1100）用来冷却所述气缸活塞机构（1）的进气道中的进气。

【技术特征摘要】
2012.01.04 CN 201210001322.9;2012.01.27 CN 2012101.一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构(1)，其特征在于：所述气缸活塞机构(1)的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元(1100)，所述制冷单元(1100)用来冷却所述气缸活塞机构(1)的进气道中的进气，所述的制冷单元(1100)为压缩膨胀制冷单元A(130)，所述压缩膨胀制冷单元A(130)包括依次连通的涡轮动力机构A(20)、叶轮压气机A(30)、涡轮动力机构B(21)和热交换器A(40)；所述涡轮动力机构A(20)的工质出口和所述叶轮压气机A(30)工质入口之间的连通通道上设有降温器A(50)，所述涡轮动力机构A(20)和所述叶轮压气机A(30)为共轴设置；所述气缸活塞机构(1)的排气道与所述涡轮动力机构A(20)的工质入口连通，所述涡轮动力机构B(21)的工质出口与所述热交换器A(40)的被加热流体入口连通；所述热交换器A(40)的被冷却流体出口与所述气缸活塞机构(1)的进气道连通，在所述叶轮压气机A(30)的工质出口与所述涡轮动力机构B(21)工质入口之间的连通通道上设降温器B(51)。2.一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构(1)，其特征在于：所述气缸活塞机构(1)的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元(1100)，所述制冷单元(1100)用来冷却所述气缸活塞机构(1)的进气道中的进气，所述的制冷单元(1100)为压缩膨胀制冷单元B(131)，所述压缩膨胀制冷单元B(131)包括依次连通的叶轮压气机B(31)、热交换器B(41)、涡轮动力机构C(22)、涡轮动力机构D(23)和热交换器C(42)，所述叶轮压气机B(31)与所述涡轮动力机构C(22)为共轴设置；所述叶轮压气机B(31)的工质出口与所述热交换器B(41)的被加热流体入口连通，所述涡轮动力机构C(22)的工质入口与所述热交换器B(41)的被加热流体出口连通；所述气缸活塞机构(1)的排气道与所述热交换器B(41)的被冷却流体入口连通；所述涡轮动力机构D(23)的工质出口与所述热交换器C(42)的被加热流体入口连通，所述热交换器C(42)的被冷却流体出口与所述气缸活塞机构(1)的进气道连通。3.如权利要求2所述余能制冷低温发动机，其特征在于：在所述涡轮动力机构C(22)的工质出口与所述涡轮动力机构D(23)的工质入口之间的连通通道上设降温器C(52)。4.一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构(1)，其特征在于：所述气缸活塞机构(1)的排气道上设有以排气余能为推动力的制冷单元(1100)，所述制冷单元(1100)用来冷却所述气缸活塞机构(1)的进气道中的进气，所述的制冷单元(1100)为吸附式制冷单元(132)，所述吸附式制冷单元(132)包括解吸器(6)、吸附器(7)和蒸发器(8)，所述解吸器(6)的上部与所述吸附器(7)相互连通，所述蒸发器(8)的蒸汽出口(801)设在所述吸附器(7)中的上部；所述解吸器(6)下部的加热流体入口(601)与所述气缸活塞机构(1)的排气道连通，所述蒸发器(8)被冷却流体出口(802)与所述气缸活塞机构(1)的进气道连通。5.一种余能制冷低温发动机，包括气缸活塞机构(1)，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳北彪，
申请(专利权)人：摩尔动力北京技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：