一种预热型化学回热式柴油机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种柴油机，具体涉及一种预热型化学回热式柴油机，属于内燃机领域。
【背景技术】
[0002]内燃机作为目前运用最普遍的动力形式，其排放的尾气是造成温室效应和大气污染的重要原因之一。其中，广泛应用于卡车、客车、船舶、拖拉机和铁路机车的柴油机因日常使用中效率较低、排放不达标而被公众视为雾霾的“帮凶”。同时，与日倶增的石油消费需求在加重我国环境负担的同时也增加了维持石油贸易的国际政治、军事压力。因此，提高柴油机的效率、降低油耗与尾气排放的任务迫在眉睫。
[0003]众所周知，内燃机燃料燃烧的热量除了有限的部分转化为有用的机械能外，其余大部分的热量都在机构的降温、摩擦、传递和排气中损失。对柴油机而言，转化为有效功的热量仅占30%_40%，被冷却介质带走的热占到15%_35%。而目前很多研究都是基于汽车尾气的余热利用，比较成熟的有涡轮增压技术、尾气采暖技术、废气再循环利用技术和尾气制冷技术，但由于尾气的能量密度比较低，能量品位不高，上述技术的能量利用率一直不高。基于内燃机的冷却液的余热利用技术也有不少，包含余热吸收式空调、燃料改良、温差发电、机械式发电等技术，但是由于冷却液的温度较低，一般都在90°C附近，能量品位很低，直接利用热能的利用率不高，目前也还没有十分高效的能量转换装置，故整体上对于汽车内燃机的余热废热利用效果都不理想。这样，冷却液和尾气的废热都直接排向环境而白白浪费，使得进一步提高内燃机效率面临很大的困难。
[0004]反观超燃冲压发动机，由于高超声速推进系统极高的热负荷，因此需要耐高温的陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料的同时，还要依靠燃料在燃烧前完成部件的冷却任务，构成再生冷却系统。航空煤油先在冷却通道中裂解，然后再喷射进入燃烧室，裂解后产生部分气态小分子产物，使得燃烧效率有进一步的提升。这样，燃料既做冷却剂又做推进剂，解决了发动机的冷却问题的同时提高了效率、降低了油耗。基于再生冷却式超燃冲压发动机，提出了一种化学回热式柴油机，在保证气缸壁面冷却的前提下，提高燃料的利用率，进而降低油耗，实现节能减排。
【发明内容】
[0005]本发明为解决现有柴油机效率较低、油耗较高的问题，进而提出一种预热型化学回热式柴油机。
[0006]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:本发明包括增压栗、流量调节阀、柴油-尾气换热器、废气涡轮、油箱、气态燃料喷嘴、进气管、中冷器、增压器、切换阀、排气管、液态燃料喷嘴、气缸、冷却通道、活塞和陶瓷隔热层，油箱的出油口通过流量调节阀与增压栗连接，增压栗与中冷器连接，中冷器通过进气管与气缸连接，活塞设置在气缸内，冷却通道设置在气缸的外侧壁上，陶瓷隔热层套装在冷却通道上，中冷器与柴油-尾气换热器连接，气缸通过排气管与废气涡轮连接，废气涡轮与柴油-尾气换热器连接，气缸与切换阀连接，切换阀通过气态燃料喷嘴和液态燃料喷嘴与气缸连接，增压器与中冷器连接。
[0007]进一步的，油箱通过过滤器与流量调节阀连接。
[0008]本发明的有益效果是:1、本发明利用化学回热的方式减少了发动机散热，提高了柴油机的效率;2、本发明利用中冷器和柴油-尾气换热器对柴油进行预热，能够充分利用低品位余热，提高系统的能量利用率;3、本发明将大分子柴油裂解成部分小分子气态产物，能够提高燃烧效率，降低尾气中固体颗粒物的含量;4、本发明利用柴油作为冷却液，解决了高寒地区冷却液凝固问题;5、本发明的冷却通道外部的陶瓷隔热层能够减少高温柴油裂解气的散热，进一步提高能量利用率。
【附图说明】
[0009]图1是本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种预热型化学回热式柴油机包括增压栗1、流量调节阀2、柴油-尾气换热器4、废气涡轮5、油箱6、气态燃料喷嘴7、进气管8、中冷器9、增压器1、切换阀11、排气管12、液态燃料喷嘴13、气缸14、冷却通道15、活塞16和陶瓷隔热层17，油箱6的出油口通过流量调节阀2与增压栗I连接，增压栗I与中冷器9连接，中冷器9通过进气管8与气缸14连接，活塞16设置在气缸14内，冷却通道15设置在气缸14的外侧壁上，陶瓷隔热层17套装在冷却通道15上，中冷器9与柴油-尾气换热器4连接，气缸14通过排气管12与废气涡轮5连接，废气涡轮5与柴油-尾气换热器4连接，气缸14与切换阀11连接，切换阀11通过气态燃料喷嘴7和液态燃料喷嘴13与气缸14连接，增压器10与中冷器9连接。中冷器9用于冷却增压器10增压后的高温空气，同时预热冷态下的柴油；柴油-尾气换热器4利用尾气的余热对柴油进行进一步预热;切换阀11用于冷态燃料与热态燃料之间的切换。本实施方式中所使用的柴油通过添加催化剂提高裂解率，进而实现一比一闭环冷却，同时大大降低结焦碳发生的可能性。
[0011]本实施方式中柴油不再仅仅作为燃料去燃烧，而是同时充当发动机气缸的冷却剂，完成化学回热过程后再喷入气缸14燃烧。柴油经过增压栗I增压后首先通过以柴油作为冷却工质的中冷器9和柴油-尾气换热器4进行预热，然后进入气缸壁面冷却通道15中被加热到更高的温度而发生化学裂解，裂解后的高压小分子气态产物以及未裂解的高温柴油蒸汽进入气缸14燃烧并推动活塞16做功，同时加热气缸14壁面冷却通道15内的柴油。这样，通过能量回注减少了发动机散热损失和排气热损失。此外，生成的小分子气态产物有利于提高燃烧效率，降低柴油机尾气中固体颗粒物的排放。
[0012]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种预热型化学回热式柴油机还包括过滤器3，油箱6通过过滤器3与流量调节阀2连接。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0013]工作原理
[0014]发动机运行时，柴油由油箱6流出经过过滤器3，过滤器3对柴油进行过滤后经由流量调节阀2的调节后由增压栗I进行增压，高压冷态柴油首先通入中冷器9内冷却增压后的高温空气，然后进入柴油-尾气换热器4进一步吸收尾气的余热;完成预热的柴油流入冷却通道15中吸收燃烧散入气缸14壁面的热量发生化学裂解，生成部分气态小分子产物，高温裂解气和未裂解的柴油蒸汽经由切换阀11进入气态燃料喷嘴7，然后喷入气缸14内燃烧;发动机启动时，由于温度场还未建立，柴油进入气缸14前仍然为液态，由切换阀11切换至冷态油路，由液态燃料喷嘴13雾化后喷入气缸14。
[0015]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种预热型化学回热式柴油机，其特征在于:所述一种预热型化学回热式柴油机包括增压栗(I)、流量调节阀(2)、柴油-尾气换热器(4)、废气涡轮(5)、油箱(6)、气态燃料喷嘴(7)、进气管(8)、中冷器(9)、增压器(10)、切换阀(11)、排气管(12)、液态燃料喷嘴(13)、气缸(14)、冷却通道(15)、活塞(16)和陶瓷隔热层(17)，油箱(6)的出油口通过流量调节阀(2)与增压栗(I)连接，增压栗(I)与中冷器(9)连接，中冷器(9)通过进气管(8)与气缸(14)连接，活塞(16)设置在气缸(14)内，冷却通道(15)设置在气缸(14)的外侧壁上，陶瓷隔热层(17)套装在冷却通道(15)上，中冷器(9)与柴油-尾气换热器(4)连接，气缸(14)通过排气管(12)与废气涡轮(5)连接，废气涡轮(5)与柴油-尾气换热器(4)连接，气缸(14)与切换阀(I I)连接，切换阀(11)通过气态燃料喷嘴(7)和液态燃料喷嘴(I 3)与气缸(14)连接，增压器(10)与中冷器(9)连接。2.根据权利要求1所述一种预热型化学回热式柴油机，其特征在于:所述一种预热型化学回热式柴油机还包括过滤器(3)，油箱(6)通过过滤器(3)与流量调节阀(2)连接。
【专利摘要】一种预热型化学回热式柴油机，它涉及一种柴油机，具体涉及一种预热型化学回热式柴油机。本发明为了解决现有柴油机效率较低、油耗较高的问题。本发明的油箱的出油口通过流量调节阀与增压泵连接，增压泵与中冷器连接，中冷器通过进气管与气缸连接，活塞设置在气缸内，冷却通道设置在气缸的外侧壁上，陶瓷隔热层套装在冷却通道上，中冷器与柴油-尾气换热器连接，气缸通过排气管与废气涡轮连接，废气涡轮与柴油-尾气换热器连接，气缸与切换阀连接，切换阀通过气态燃料喷嘴和液态燃料喷嘴与气缸连接，增压器与中冷器连接。属于内燃机领域。
【IPC分类】F02M27/00, F02M31/16, F02B69/04, F02M37/00, F02M31/14
【公开号】CN105604694
【申请号】CN201610060525
【发明人】秦江, 程昆林, 鲍文, 张铎
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月28日