利用高氧空氣助燃的乙醇發動機的製作方法

2023-04-30 19:58:21 2

專利名稱：利用高氧空氣助燃的乙醇發動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機動力發生裝置，具體地說，涉及一種完全利用乙醇作為燃料，輔以高氧空氣助燃的新型發動機。
背景技術：
目前，所有的發動機都是以汽油或柴油為動力的。就是有乙醇汽油，也僅僅是向汽 油裡兌了 10% -20%的乙醇。不能完全使用乙醇為燃料的原因是乙醇的熱值低，為3000000k j/kg，是汽油的65 %，由於熱值低，造成了發動機的動 力不足，所以，如完全使用乙醇作燃料，理論上就必須加大乙醇的供給量，使和汽油的熱值 相同，才能和汽油發動機一樣做功。但發動機汽缸是定容燃燒的，加大了汽缸裡乙醇的使用 量，就會減少汽缸內空氣的量，空氣少了，乙醇就不能充分燃燒，其熱值更低，發動機的動力 也減少。其二，發動機工作時，汽缸溫度升高，進氣溫度達到400度，而進入發動機汽缸裡 的空氣就會遇熱膨脹，稱汽缸膨脹空氣，發動機做功時，汽缸裡就只會充滿膨脹後的空氣。根據理想氣體方程pl*Vl/Tl = P2*V2/T2P1 = P2汽缸壓力相同Vl汽缸進氣體積V2汽缸膨脹空氣體積T熱力學溫度，(攝氏溫度+273. 15) 汽缸進氣溫度是400度V2 = (T2/T1)V1 = (400+273. 15/273. 15) Vl = 2. 46V1由此得知汽缸溫度升高了 400度，汽缸內空氣膨脹了 2. 46倍。根據物質密度公式P = M/V P密度M質量V體積空氣的密度是1.29空氣的含氧量是21%1立方米的空氣重量1000升29 = 1290克1立方米空氣的含氧量1290*21%= 270. 9克由於汽缸裡空氣膨脹了 2. 46倍，1立方米的空氣體積=2. 46立方米，空氣膨脹了 質量不變，2. 46立方米的膨脹空氣還是1290克；而1立方米的膨脹空氣重量是1290/2. 46 =524. 4克，1立方米膨脹空氣的含氧量是524. 4*21 % = 110克，1立方米的汽缸膨脹空 氣裡的氧氣含量只有110克。另外發動機每次排氣終止時，由於排氣阻力等原因汽缸的 氣體壓力高於大氣壓約110MP。大約有10%的廢氣殘留在汽缸內，殘餘空氣是不含氧的。 汽缸每次進氣終止時，汽缸裡的空氣就是10%的殘餘廢氣加進入的膨脹空氣之和。汽缸 裡1立方膨脹空氣是524. 4克-52. 4克=472.克，472/21 = 99. 1克氧氣，汽油的燃燒 比14.7 1汽缸的膨脹空氣只能燃燒472克/14.7 = 32.1,1立方米空氣燃燒的汽油 所做的功46000000*87. 75/1000 = 403650焦耳，但實際上發動機裡燃燒汽油所做的功 46000000*32. 1/1000 = 147660焦耳。也就是說任何排量的發動機在單位時間內燃燒的燃 油做的功達到147660焦耳就能使發動機正常運轉。

實用新型內容本實用新型的目的在於針對現有發動機無法完全採用乙醇作為燃料，不能更好實現節能減排效果的不足，提供一種完全利用乙醇作為燃料，同時輔以富氧空氣助燃的新型發動機。由於乙醇的空燃比是9 1，1290/9 = 143. 33克，1立方米的空氣能燃燒 143. 33克乙醇約等於143克，乙醇的熱值是3000000Kj/kg，1立方空氣所燃燒的乙醇熱 值3000000*143/1000 = 429000焦耳，而一立方米的汽缸膨脹空氣只能燃燒52. 4克乙醇 472/9 = 52. 4克，1克乙醇完全燃燒需要1. 89克氧氣，270. 9/143. 33 = 1. 89，達到147660 焦耳就需49. 2克乙醇。147660*1000/3000000 = 49. 2克，而1立方汽缸膨脹空氣能燃燒 52. 4克乙醇。乙醇的密度是0.8。混合氣下限著火濃度的過量空氣是1.4，上限著火濃度 的過量空氣是0.4。乙醇的下限著火過量空氣比1. 4*9 = 12. 6 1，上限的空氣比0. 4*9 =3. 6 1，52. 4/0. 8 = 65. 5，52. 4克乙醇在汽缸空氣體積裡，就太稀薄。1立方米/65. 5 =15. 2，是15. 2 1。超過了混合氣的下限著火濃度。乙醇不能燃燒。如在1立方汽缸膨 脹空氣用143. 33克乙醇理論空燃比，472/143. 3 = 3. 3。是3. 3 1。混合氣裡乙醇濃度又 太濃，超過了混合氣上限著火濃度，乙醇混合氣還不能燃燒。如要乙醇燃燒，乙醇用量選用 9 1的體積混合氣比例。1立方/9 = 111*0. 8 = 88. 8克，空燃比是472/88. 8 = 5. 3，是 5. 3 1，是可以燃燒的。而88. 8克乙醇所做的功是3000000*88. 8/1000 = 266400焦耳， 完全能滿足發動機使用功率的需要。而88. 8克乙醇燃燒就需要167. 8克氧氣，88. 8*1. 89 =167. 8。每立方米汽缸膨脹空氣就要加88. 7克氧氣187. 8-99. 1 = 88. 7和36. 4克乙醇 88. 8-52. 4 = 36. 4。就能滿足發動機所需的動力。這樣制氧機只要生產含36%富氧空氣， 472*36%= 169. 9克氧氣，供發動機燃燒使用。本實用新型的技術方案為一種利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，所述的發動機 包括一個氧氣發生裝置，與氧氣發生裝置相連通的儲氧裝置，以及一個將氧氣與乙醇進行 混合的燃料混氧裝置，混氧裝置與發動機氣缸相連通。優選的是，所述的燃料混氧裝置為化油器。優選的是，所述的氧氣發生裝置與儲氧裝置之間設置有單向流量閥。優選的是，在氧氣發生裝置上設置由發動機自身動力帶動的、並向氧氣發生裝置 輸送壓縮空氣的鼓風機。本實用新型的有益效果為本實用新型利用直接向發動機內增加富氧空氣的方 式，滿足了發動機在各種負荷下乙醇燃燒的需要，達到了使用再生能源的目的，而且燃燒充 分的乙醇所排出的氣體中包含的影響空氣品質廢氣也大大降低，其環保效果也極為明顯。 乙醇的汽化潛熱比較高，在常規汽缸裡燃燒時，著火比較慢，造成發動機啟動點火困難，但 由於給發動機汽缸裡加注了氧氣，利用了氧氣的助燃性，加快了乙醇的燃燒速度。乙醇的沸 點低，在普通的自吸式發動機，可能產生氣阻，但在本發明的增氧助燃裝置裡的富氧空氣是 有壓力的，氧氣壓力會衝破沸點低形成的氣阻。乙醇的辛烷值比較高，可以提高汽缸的壓縮 比，增加發動機的動力。所以，在化油器的發動機上，用增氧助燃的方法，是完全成功的。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示的本實用新型的具體實施例，一種利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，包括鼓風機1、氧氣發生裝置2，以及連接管路6，管路6按富氧空氣流動的方向依此連接單 向閥3、儲氧裝置4、和發動機化油器5。鼓風機1的傳動力由發動機的曲軸供給。 工作時，發動機啟動馬達啟動發動機，發動機轉動帶動鼓風機1運轉，壓縮空氣沿 管路6進入到制氧器裡2，富氧空氣流出，富氧空氣頂開單向閥3進入到儲氧灌4，經過儲氧 罐4，流進發動機的化油器5裡，和供 油油箱7輸送的乙醇混合，被發動機吸入氣缸內，燃燒 做功。每次啟動發動機時，儲氧灌裡都有儲存的富氧空氣，供發動機啟動時使用。
權利要求一種利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，其特徵在於所述的發動機包括一個氧氣發生裝置，與氧氣發生裝置相連通的儲氧裝置，以及一個將氧氣與乙醇進行混合和氣化的燃料混氧裝置，混氧裝置與發動機氣缸相連通。
2.如權利要求1所述的利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，其特徵在於所述的燃料混 氧裝置為化油器。
3.如權利要求1所述的利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，其特徵在於所述的氧氣發 生裝置與儲氧裝置之間設置有單向流量閥。
4.如權利要求1所述的利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，其特徵在於在氧氣發生裝 置上設置由發動機自身動力帶動的、並向氧氣發生裝置輸送壓縮空氣的鼓風機。
專利摘要本實用新型涉及一種利用高氧空氣助燃的乙醇發動機，所述的發動機包括一個氧氣發生裝置，與氧氣發生裝置相連通的儲氧裝置，以及一個將氧氣與乙醇進行混合的化油器，混氧裝置與發動機氣缸相連通。氧氣發生裝置上設置的鼓風機由發動機自身動力帶動，並向氧氣發生裝置輸送壓縮空氣。通過氧氣發生裝置制出的富氧空氣輸入儲氧裝置裡，使罐內富氧空氣含有壓力，並通過輸送管送到發動機化油器裡與乙醇混合，形成可燃燒的乙醇混合氣，由發動機的自吸吸入汽缸，以提高乙醇混合氣體裡氧氣的比例，補充因汽缸溫度升高，汽缸內膨脹空氣和殘餘廢氣裡所缺少的氧氣，再利用氧氣助燃的特性，加快乙醇燃燒的速度，讓發動機裡的乙醇充分燃燒，使發動機工作。
文檔編號F02M25/12GK201574848SQ20092027865
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者朱本川 申請人:朱本川