技術領域

本發明屬內燃發動機，具體涉及一種活塞往復內燃機的冷卻技術。?

背景技術

現有常規內燃發動機冷卻技術方案，造成了約30％的燃料熱效率損失和大量不良污染物及二氧化碳向大氣中排放，然而，由于傳統認知和理念的束縛，且在理論上對現有冷卻造成的大量的熱效率損失從本質上給予否定，致使長期以來習以為然、熟視無睹。此缺陷和不足之處，相對于用途最廣、用量最大，其燃油耗用量約占全球燃油耗用量80％的常規內燃發動機，尤其面臨當今燃油資源緊缺時而引起國際爭端，大量不良燃燒污染物和二氧化碳向大氣中排放，嚴重地威脅著人類身體健康、破壞著人類生存氣候環境日趨嚴峻的形勢，是一個必須重新深入認知和論證并作出克服的課題，因此，下面用較長的篇幅作出闡述。?

現有常規內燃發動機冷卻與熱效率關系認知上的缺陷和不足之處?

為了清楚方便地表述現有冷卻與熱效率關系認知上的缺陷和不足之處，在此舉出“特種發動機原理與結構”(朱仙鼎編著，上海科技出版社出版)一書中第125面具有代表性的論述進行闡述，其論述如下：?

“長期以來，往往只從能的量上衡量發動機的經濟性，熱效率和熱流圖就是傳統的熱平衡分析法所采用的，它表示燃料燃燒釋放出的熱量在數量上的分配關系，(如圖3a)所示一臺船用柴油機7RND90型的熱流圖，熱量損失主要由冷卻水和排氣產生，占總熱量的56.62％。但從能的質上來同時衡量發動機的經濟性，就要采用可用功率和“火用”流圖(圖3b)，它表示了燃料“火用”的分配關系，大量損失是由于燃料在缸內燃燒、傳熱和膨脹做功中的不可逆損失造成的，占燃料“火用”值的46.52％，而冷卻水帶走的較低溫度的熱量雖然數量較大，但其品位較低，只占燃料“火用”值的3.54％，其動力利用價值不高，較高溫度排氣帶走的熱量品質也較高，占燃料“火用”值的10.19％，所以充分利用排氣余能是有價值的，合理的。這樣的分析為我們改善發動機能量轉換效率指明了方向，是值得我們重視的”。?

圖3左右兩圖是同一臺柴油機以燃料熱量分配和以燃料“火用”[注：此“火用”為一字，因無法打印以此代替]值分配兩種方法得出的熱效率分配對比圖。左圖以燃料熱量分配得出，冷卻損失的熱效率為30.57％；右圖以燃料“火用”值(作功能力)分配得出，冷卻損?失的熱效率為3.54％，發動缸內通過燃燒和傳熱轉換損失的熱效率達46.52％；兩圖示出的有效功(即有效熱效率)同為39.75％，各示出的從排氣中回收的熱效率分別用于增壓，未計入有效熱效率。?

兩圖對比的數據表明，從能的質上分析，就要采用可用功率和“火用”流圖(右圖)，它表示了以燃料“火用”值(作功能力)分配得出，大量熱效率的損失是由于燃料在發動缸內燃燒、傳熱和膨脹做功等不可逆損失造成的，占燃料“火用”值(作功能力)的46.52％；而冷卻水帶走溫度較低的30.57％的熱量雖大，但其品位低，只占燃料“火用”值(作功能力)的3.54％(即從燃料“火用”值上分析，只損失了3.54％的燃料熱效率)，其動力利用價值不高；較高溫度排氣帶走熱量的品質也較高，占燃料“火用”值的10.19％。以上僅以冷卻介質與排氣中攜帶熱量品位的對比以及對兩種熱回收利用的角度分析，充分利用排氣余能當然是有價值的、合理的。?

上例分析舉出的數據和改善發動機能量轉換效率的方向，在現有的認知和技術條件下無疑是正確的，但在冷卻方式與發動機能量轉換效率關系上的認知是不夠深入的、欠缺的。這種認知上的偏頗，在理論上牢固地占領著指導地位。為此，對現有的冷卻方式與熱效率關系的認知及采用的技術手段重新研究和探討如下：?

對發動裝置的冷卻與熱效率關系認知的探討?

上面用燃料熱量和燃料“火用”值分配兩種科學方法，得出的各項數據是勿容置疑的，在此基礎上，進一步深入的探討如下。?

同一臺發動機上，只能允許一個有效功。?

前例所述的同一臺柴油機中，以燃料熱量分配和以燃料“火用”值分配得出的有效功(有效熱效率)相同，但必須也必定相同，否則，在同一臺發動機上就會有兩個不同數值的有效功(有效熱效率)，那么，究竟應該認可哪個數值的有效功(有效熱效率)呢？即哪種分析方法才是科學的正確的呢？既然兩種方法必定得出同一個數值的有效功(有效熱效率)，則只有上述兩種分析熱效率的方法都是科學的正確的，而且必定有著內在的辨證的不可分割的相互關聯。?

絕熱條件下以燃料熱量分配和以燃料“火用”值分配的有效熱效率相同。?