汽油機進氣增氧技術的製作方法

2023-11-04 16:44:52 1

專利名稱：汽油機進氣增氧技術的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於汽油機的進氣增氧技術。
隨著汽車工業的發展，人們採取了各種先進技術提高汽油機的性能。如優化氣缸結構，可燃混合氣催化、預熱、增壓、分段燃燒等技術措施，以及利用自動控制系統控制燃油霧化、可燃混合氣配比、點火時間等。但是這些技術措施和控制系統並不能圓滿地解決可燃混合氣高功率(動力性)和高效率(經濟性)的矛盾。即當過量空氣係數α=0.85～0.95時汽油機有最大的有效功率，而此時由於汽油燃燒不完全不僅燃料消耗增加18％，而且使排氣中有害廢氣如一氧化碳(CO)、未燃的碳氫化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)(在紫外線照射下HC和(NOx)進行光化學反應形成有毒的光化學煙霧)等增加；當過量空氣係數α=1.05～1.15時汽油機的經濟性最好，但有效功率下降許多。
本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提出一項能夠同時提高汽油機的有效功率和有效效率，並且減少大氣汙染的汽油機進氣增氧技術。
本發明的實現根據下述原理。
根據內燃機理論當汽油機的物理結構(指汽油機燃燒室形狀結構、進氣量、壓縮比等)確定後，影響汽油機性能(動力性和經濟性)的因素主要是①可燃混合氣的燃燒過程、②可燃混合氣的(低)熱值和，③可燃混合氣燃燒後的摩爾變更係數等三個方面。
汽油機對燃燒過程的基本要求是完全、及時、正確，這樣不但提高了動力性(評價指標為平均有效壓力和有效功率)，而且提高了經濟性(評價指標為有效燃料消耗率和有效效率)。
汽油機內產生的可燃混合氣的(低)熱值越高，工作過程熱力強度越大，發動機單位工作容積發出的有效功率也越大，並使熱效率有所改善。
同時，可燃混合氣的摩爾變更係數越大則平均有效壓力越大，工質對活塞作功也越大。
可見，同時滿足以上三個方面的指標就能在保證汽油機經濟性的前提下達到最大有效效率。根據化學理論，以上三方面的優劣主要是由可燃混合氣的性質及組成決定的，其次還有濃度、反應溫度、壓強等影響化學反應的外部因素。所以，可燃混合氣的性質及組成情況對汽油機的性能至關重要。
基於上述理論，本發明提出對可燃混合氣組成和性質改變的方案空氣主要由氧氣和氮氣組成，體積百分比分別為20.99％、78.03％(其他氣體和微塵約佔1％)。在放電、熱、紫外光等條件下，支持燃燒的氧(O2)可轉化成它的同素異形體臭氧(O3)，其相互轉化的熱化學方程式為(g)在通常狀況下,臭氧是一種具有刺激性嗅味的淡藍色氣體，其密度是O2密度的1.658倍,即O2轉化成O3後體積減小39.7％。O3比O2化學性質更活潑，氧化性更強。在參與燃燒時，反應速率(比O2)更快，放出的熱量更多(其中包括O2轉化成O3寸吸收的能量)。O3與C、H進行燃燒反應的熱化學方程式為
依據電化學理論，O2的離解能小於和N2的離解能，可以通過在空氣中輝光放電或強紫外光照射的方式使空氣中的O2生成O3。
根據上述原理本發明的目的這樣實現在汽油機的空氣濾清器之後，化油器之前，裝設一個「臭氧發生裝置」；該「臭氧發生裝置」採用輝光放電方式(或紫外光照射方式)。即通過空氣濾清器的乾燥清潔空氣，在進入化油器的混合室而形成可燃混合氣之前，先經過「臭氧發生裝置」。「臭氧發生裝置」根據汽油機在各種負荷和不同工況下的需要，啟動工作，按所需的臭氧濃度，將空氣中的氧氣部分轉化成臭氧；含有一定量臭氧的空氣再進入化油器形成可燃混合氣。這種含有臭氧的可燃混合氣；化學性質更活潑並且相當於含氧量提高，能夠明顯地改善燃燒過程，並且(低)熱值和摩爾變更係數均增加，這樣，既提高了汽油機的有效功率，又提高了有效效率。
本發明與現有技術相比，具有下列明顯的優越性
(1)．明顯地改善了可燃混合氣的燃燒過程。設「臭氧發生裝置」的V升空氣中(O2佔20.99％)有X％的O2轉化成O3，則為了保持氣體壓強平衡，會有0.08X％V體積的空氣補充進來，這時O3的體積百分比濃度為0.13X％；這種含有O3的空氣形成的可燃混合氣，相當於在進氣量不變的前提下含氧量提高0.08X％。因為O3比O2化學性質更活潑，所以含有O3的可燃混合氣比普通的可燃混合氣火焰傳播速度和燃燒速率更快，又由於O2轉化成O3時吸收熱量並且體積減小，因此燃燒過程中溫度更高壓強更大，反過來加快燃燒速度，這樣形成良性循環，使可燃混合氣燃燒更加及時。因為含氧量提高且燃燒溫度高，所以可燃混合氣燃燒更加完全。因為燃燒更加完全而使積炭減少，加之火焰傳播速度更快，所以對表面點火和爆燃等不正常燃燒也有所克服。這樣，燃燒過程的改善，既提高了汽油機的動力性又提高了經濟性。
(2)．提高了可燃混合氣的(低)熱值。因為可燃混合氣中含氧量提高0.08X％，使燃燒更完全，所以在濃可燃混合氣的情況下，可燃混合氣的(低)熱值提高約0.08X％。又由於可燃混合氣中(液體燃料的體積忽略)含O3的體積百分比濃度為0.13X％，因此可燃混合氣的(低)熱值又增加(0.13X％÷22.4)×(69÷2)=0.002X(千卡/升)。這樣，使汽油機的有效功率提高，並減少了燃料消耗率。
(3)．增加了可燃混合氣的摩爾變更係數。因為含有O3的可燃混合氣中相當於增加0.08X％的空氣量，所以與普通可燃混合氣相比，α＞1時，βo增加0.0008X；α＜1時，βo增加(1-20.99％)×0.08X％≈0.0006X。這樣，使汽油機的有效功率有所提高，並使熱效率也有所改善。
(4)．對排氣淨化起到了較好的作用。由於燃燒過程的改善，有效功率的提高，使得汽油機在各種負荷各種工況下，廢氣中CO和HC產物減少。
綜合上述四點可見，本發明的技術方案，使可燃混合氣成分(濃度)在較大的變化範圍內(即在等效原氣缸吸入空氣時α接近於1時)，能夠同時達到高功率和高效率的要求，較圓滿地統一了汽油機存在的動力性和經濟性的矛盾，並且減少了大氣汙染。
下面結合附圖以本發明的最佳實施例詳述本發明。


圖1為本發明實施例的聯接示意圖。圖2為本實施例的臭氧發生裝置組成示意圖。圖3為輝光放電室的結構示意圖。
如圖1所示，臭氧發生裝置1聯接在空氣濾清器2與化油器3之間。即外界空氣經過空氣濾清器後成為清潔空氣，再通過臭氧發生裝置成為含臭氧的空氣，然後進入化油器形成含臭氧的可燃混合氣。
如圖2所示，本實施例的臭氧發生裝置1由四部分組成，分別是輝光放電室4、高壓供電器5、控制器6、傳感器7。輝光放電室是產生輝光放電將電極間空氣中的氧氣部分轉化成臭氧的裝置；高壓供電器的功能是在控制器的控制下產生所需高電壓，供給輝光放電室工作；控制器的功能是根據傳感器送出的信號，按預先人工設定的邏輯控制高壓供電器工作；傳感器的功能是將汽油機的工作狀況轉化成電信號，作為控制器的工作依據。
如圖3所示，輝光放電室4由陽極8、陰極9、外殼10和進氣口11、出氣口12構成，其氣體容積約為汽油機排氣量的1.5～3倍。陽極8包括圓筒電極13、14和圓柱電極18，陰極9包括圓筒電極15、16、17；五個圓筒電極同軸於圓柱電極，相臨的兩個電極間的距離為1～1.5釐米。外殼10由絕緣隔熱的非金屬材料製成。
權利要求
1．一種汽油機進氣增氧技術，其技術特徵是在汽油機的進氣系統中，裝設一個「臭氧發生裝置」，該裝置根據汽油機各種負荷和工況的需要，將空氣中的氧氣部分轉化成臭氧，使得可燃混合氣中含有一定濃度的臭氧。
2．根據權利要求1所述的「臭氧發生裝置」，其技術特徵是「臭氧發生裝置」最好採用大氣壓下穩定的輝光放電的方式或紫外光照射方式，將空氣中的氧氣轉化成臭氧。
全文摘要
本發明涉及一種汽油機進氣增氧技術。在汽油機的進氣系統中,裝設一個「臭氧發生裝置」。該裝置將空氣中的氧氣部分轉化成臭氧,含有一定量臭氧的空氣再進入化油器形成可燃混合氣。這種含有臭氧的可燃混合氣,化學性質更活潑且相當於含氧量提高。能夠明顯地改善燃燒過程;提高可燃混合氣的(低)熱值;增加可燃混合氣的摩爾變更係數。該技術較圓滿地統一了汽油機存在的動力性和經濟性的矛盾,並減少了大氣汙染。
文檔編號F02B47/04GK1213741SQ97116970
公開日1999年4月14日 申請日期1997年10月6日 優先權日1997年10月6日
發明者劉洪強 申請人:劉洪強, 常迎春