[其他]冷卻內燃機的方法及其裝置

無效

• 申請號: 85104160
• 申請日: 1985-05-31
• 公開（公告）號: CN85104160A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發明（設計）人: 瓊·W·埃文斯
• 申請（專利權）人: 瓊·W·埃文斯
• 主分類號: F01P3/22
• 分類號: F01P3/22;F01P3/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉征,孫屬宗

本發明與冷卻內燃機的方法及實現這一方法的裝置有關。

液體循環冷卻系統：

目前在世界上運行的絕大多數各類變容式內燃機均使用冷卻液來冷卻，這些冷卻滾以水為主，并由泵驅動使其在一封閉的回路中流動，回路中包括有環繞燃燒室的冷卻套及熱交換器（輻射器）。一些發動機，特別是小功率發動機及一些航空發動機是用空氣冷卻的。但風冷方法難以適用于大型固定式及地面車輛發動機，因為它不能在變化的環境、負荷條件下保持適當的穩定溫度，而這溫度卻是發動機的長久壽命和良好運轉性能所需要的。

事實上，所有的液冷式發動機都用水或含有抗凝劑的水溶液做冷卻劑，例如使用乙二醇的水溶液。水做冷卻劑有許多優點，例如：水作為自然資源大量地存在于世界上的大部分地區;它不會著火;并有很好的傳熱性。它的有利之處遠勝過它能引起腐蝕和雜質沉集的不利之處。上述不利之處能在任何情況下用添加抗凝劑的方法來克服。大約在過去的二十年中，特別是在近幾年中，為了減小排熱率，并提高發動機效率，發動機冷卻系的工作溫度有了一些提高，這是通過增加冷卻系的壓力及使用高溫熱動開關來實現的。較高的冷卻劑溫度能提高效率，其原因是：它不僅能使熱循環中有更多的熱功率輸出和較少的廢熱排出，而且能保持燃燒室的壁溫較高，使熄火現象減少。另一方面，冷卻系中的溫度和壓力較高也引起了一些維護方面的問題，例如管道和接頭的滲漏及失效。同時也引起了一些運行方面的問題，諸如：使發動機過熱的嚴重趨勢;發動機爆震;不希望的油溫過高和氮氧化物（NO_x）的排放增加。

盡管液體循環冷卻有公認的效用，但它也有一些公認的不足。它必須提供足夠大的冷卻劑容積及足以應付系統所可能會遇到的最大熱負荷的熱交換器，否則發動機就會時時過熱，并可能被嚴重地損壞。這就增加了系統的重量和費用。冷卻劑從冷卻套的上部開始循環，經熱交換器，返回冷卻套的下部。這會引起溫度沿氣缸壁的急劇變化，至使氣缸直徑由頂到底有所不同，活塞環將不得不膨脹和收縮，引起環與環座的磨損。氣缸壁下部的溫度經常低于那里水蒸汽的露點溫度，水蒸汽凝結后若混入發動機潤滑油，會使油污染，并形成酸和沉渣。

在關于高溫液體冷卻劑的早期實驗的技術文獻中有一些報告。這些液體，例如乙二醇和苯胺，用于被泵驅動的液流系統。（參見Gibson.A.H.所著“航空發動機的效率”，Tiansactions????of????tha????Royal????Aeionautical????Societn.NO.3，1920）〔皇家航空協會會刊，1920年第3期〕;Fiank，G.W.的“高溫液體冷卻”，SAE????Journal，VOL.2S.Octolei.1929.PP.329-340〔汽車工程學會學報，第25卷，1929年10月，第329頁到340頁〕;和Wood.H.“液體冷卻航空發動機”，SAE????Journal.VOL.39，July，1936，PP.267-287）。這些報告中論述的一些問題有：缸蓋運行溫度超高理想值的情況;變形;局部過熱點;冷卻劑的滲漏。

Young于1948年在“高溫冷卻系統”一文中（詳見后面介紹的刊物第635頁）討論了將汽車發動機的冷卻劑溫度從當時技術狀態下的60°至82°再提高一些的問題。他謹慎地提出：未經壓縮的乙二醇能被用作冷卻劑，它能在高于水的沸點的溫度下工作，但他隨后又說到（635頁）：散熱量會減少，而且在一般的發動機中可能出現過熱點。Young最后提出在加壓的液體系統中使用含有抗凝劑的水溶液作冷卻劑。目前這方面的技術狀態與Young的建議是一致的。

Bailey在英國專利No.480，461（1938）中提出了一個用于航空發動機的加壓水循環冷卻系統，該系統增加了一個用于收集在反常高負荷下生成的蒸汽的冷凝器，以使蒸汽凝結，并貯存凝結物。在發動機未停車并冷卻下來之前，一個閥門系統阻止凝結物返回。蒸汽被從冷卻套中帶出，并混到泵過的液流中，然后用一個“頂箱”將蒸汽與液體分離開。因從冷卻套帶出的蒸汽量與冷卻液流的速率有關，所以如果產生蒸汽的比率較大，而冷卻液流率不足，那么在冷卻套的主要部位中，特別是在燃燒和排氣區域附近的冷卻套中，就要充滿蒸汽。