專利名稱：汽油機(jī)進(jìn)氣增氧技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽油機(jī)的進(jìn)氣增氧技術(shù)。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人們采取了各種先進(jìn)技術(shù)提高汽油機(jī)的性能。如優(yōu)化氣缸結(jié)構(gòu)，可燃混合氣催化、預(yù)熱、增壓、分段燃燒等技術(shù)措施，以及利用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制燃油霧化、可燃混合氣配比、點(diǎn)火時(shí)間等。但是這些技術(shù)措施和控制系統(tǒng)并不能圓滿地解決可燃混合氣高功率(動(dòng)力性)和高效率(經(jīng)濟(jì)性)的矛盾。即當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)α=0.85～0.95時(shí)汽油機(jī)有最大的有效功率，而此時(shí)由于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?xì)浠衔?HC)和氮氧化合物(NOx)(在紫外線照射下HC和(NOx)進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)形成有毒的光化學(xué)煙霧)等增加；當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)α=1.05～1.15時(shí)汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性最好，但有效功率下降許多。
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一項(xiàng)能夠同時(shí)提高汽油機(jī)的有效功率和有效效率，并且減少大氣污染的汽油機(jī)進(jìn)氣增氧技術(shù)。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)根據(jù)下述原理。
根據(jù)內(nèi)燃機(jī)理論當(dāng)汽油機(jī)的物理結(jié)構(gòu)(指汽油機(jī)燃燒室形狀結(jié)構(gòu)、進(jìn)氣量、壓縮比等)確定后，影響汽油機(jī)性能(動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性)的因素主要是①可燃混合氣的燃燒過(guò)程、②可燃混合氣的(低)熱值和，③可燃混合氣燃燒后的摩爾變更系數(shù)等三個(gè)方面。
汽油機(jī)對(duì)燃燒過(guò)程的基本要求是完全、及時(shí)、正確，這樣不但提高了動(dòng)力性(評(píng)價(jià)指標(biāo)為平均有效壓力和有效功率)，而且提高了經(jīng)濟(jì)性(評(píng)價(jià)指標(biāo)為有效燃料消耗率和有效效率)。
汽油機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的可燃混合氣的(低)熱值越高，工作過(guò)程熱力強(qiáng)度越大，發(fā)動(dòng)機(jī)單位工作容積發(fā)出的有效功率也越大，并使熱效率有所改善。
同時(shí)，可燃混合氣的摩爾變更系數(shù)越大則平均有效壓力越大，工質(zhì)對(duì)活塞作功也越大。
可見(jiàn)，同時(shí)滿足以上三個(gè)方面的指標(biāo)就能在保證汽油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的前提下達(dá)到最大有效效率。根據(jù)化學(xué)理論，以上三方面的優(yōu)劣主要是由可燃混合氣的性質(zhì)及組成決定的，其次還有濃度、反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)等影響化學(xué)反應(yīng)的外部因素。所以，可燃混合氣的性質(zhì)及組成情況對(duì)汽油機(jī)的性能至關(guān)重要。
基于上述理論，本發(fā)明提出對(duì)可燃混合氣組成和性質(zhì)改變的方案空氣主要由氧氣和氮?dú)饨M成，體積百分比分別為20.99％、78.03％(其他氣體和微塵約占1％)。在放電、熱、紫外光等條件下，支持燃燒的氧(O2)可轉(zhuǎn)化成它的同素異形體臭氧(O3)，其相互轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)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(lán)色氣體，其密度是O2密度的1.658倍,即O2轉(zhuǎn)化成O3后體積減小39.7％。O3比O2化學(xué)性質(zhì)更活潑，氧化性更強(qiáng)。在參與燃燒時(shí)，反應(yīng)速率(比O2)更快，放出的熱量更多(其中包括O2轉(zhuǎn)化成O3寸吸收的能量)。O3與C、H進(jìn)行燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為
依據(jù)電化學(xué)理論，O2的離解能小于和N2的離解能，可以通過(guò)在空氣中輝光放電或強(qiáng)紫外光照射的方式使空氣中的O2生成O3。
根據(jù)上述原理本發(fā)明的目的這樣實(shí)現(xiàn)在汽油機(jī)的空氣濾清器之后，化油器之前，裝設(shè)一個(gè)“臭氧發(fā)生裝置”；該“臭氧發(fā)生裝置”采用輝光放電方式(或紫外光照射方式)。即通過(guò)空氣濾清器的干燥清潔空氣，在進(jìn)入化油器的混合室而形成可燃混合氣之前，先經(jīng)過(guò)“臭氧發(fā)生裝置”?！俺粞醢l(fā)生裝置”根據(jù)汽油機(jī)在各種負(fù)荷和不同工況下的需要，啟動(dòng)工作，按所需的臭氧濃度，將空氣中的氧氣部分轉(zhuǎn)化成臭氧；含有一定量臭氧的空氣再進(jìn)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(xué)性質(zhì)更活潑并且相當(dāng)于含氧量提高，能夠明顯地改善燃燒過(guò)程，并且(低)熱值和摩爾變更系數(shù)均增加，這樣，既提高了汽油機(jī)的有效功率，又提高了有效效率。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列明顯的優(yōu)越性
(1)．明顯地改善了可燃混合氣的燃燒過(guò)程。設(shè)“臭氧發(fā)生裝置”的V升空氣中(O2占20.99％)有X％的O2轉(zhuǎn)化成O3，則為了保持氣體壓強(qiáng)平衡，會(huì)有0.08X％V體積的空氣補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，這時(shí)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(dāng)于在進(jìn)氣量不變的前提下含氧量提高0.08X％。因?yàn)镺3比O2化學(xué)性質(zhì)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?zhèn)鞑ニ俣群腿紵俾矢?，又由于O2轉(zhuǎn)化成O3時(shí)吸收熱量并且體積減小，因此燃燒過(guò)程中溫度更高壓強(qiáng)更大，反過(guò)來(lái)加快燃燒速度，這樣形成良性循環(huán)，使可燃混合氣燃燒更加及時(shí)。因?yàn)楹趿刻岣咔胰紵郎囟雀?，所以可燃混合氣燃燒更加完全。因?yàn)槿紵油耆狗e炭減少，加之火焰?zhèn)鞑ニ俣雀?，所以?duì)表面點(diǎn)火和爆燃等不正常燃燒也有所克服。這樣，燃燒過(guò)程的改善，既提高了汽油機(jī)的動(dòng)力性又提高了經(jīng)濟(jì)性。
(2)．提高了可燃混合氣的(低)熱值。因?yàn)榭扇蓟旌蠚庵泻趿刻岣?.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％。又由于可燃混合氣中(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(jī)的有效功率提高，并減少了燃料消耗率。
(3)．增加了可燃混合氣的摩爾變更系數(shù)。因?yàn)楹蠴3的可燃混合氣中相當(dāng)于增加0.08X％的空氣量，所以與普通可燃混合氣相比，α＞1時(shí)，βo增加0.0008X；α＜1時(shí)，βo增加(1-20.99％)×0.08X％≈0.0006X。這樣，使汽油機(jī)的有效功率有所提高，并使熱效率也有所改善。
(4)．對(duì)排氣凈化起到了較好的作用。由于燃燒過(guò)程的改善，有效功率的提高，使得汽油機(jī)在各種負(fù)荷各種工況下，廢氣中CO和HC產(chǎn)物減少。
綜合上述四點(diǎn)可見(jiàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案，使可燃混合氣成分(濃度)在較大的變化范圍內(nèi)(即在等效原氣缸吸入空氣時(shí)α接近于1時(shí))，能夠同時(shí)達(dá)到高功率和高效率的要求，較圓滿地統(tǒng)一了汽油機(jī)存在的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的矛盾，并且減少了大氣污染。
下面結(jié)合附圖以本發(fā)明的最佳實(shí)施例詳述本發(fā)明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的聯(lián)接示意圖。圖2為本實(shí)施例的臭氧發(fā)生裝置組成示意圖。圖3為輝光放電室的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，臭氧發(fā)生裝置1聯(lián)接在空氣濾清器2與化油器3之間。即外界空氣經(jīng)過(guò)空氣濾清器后成為清潔空氣，再通過(guò)臭氧發(fā)生裝置成為含臭氧的空氣，然后進(jìn)入化油器形成含臭氧的可燃混合氣。
如圖2所示，本實(shí)施例的臭氧發(fā)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(chǎn)生輝光放電將電極間空氣中的氧氣部分轉(zhuǎn)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(chǎn)生所需高電壓，供給輝光放電室工作；控制器的功能是根據(jù)傳感器送出的信號(hào)，按預(yù)先人工設(shè)定的邏輯控制高壓供電器工作；傳感器的功能是將汽油機(jī)的工作狀況轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，作為控制器的工作依據(jù)。
如圖3所示，輝光放電室4由陽(yáng)極8、陰極9、外殼10和進(jìn)氣口11、出氣口12構(gòu)成，其氣體容積約為汽油機(jī)排氣量的1.5～3倍。陽(yáng)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(gè)圓筒電極同軸于圓柱電極，相臨的兩個(gè)電極間的距離為1～1.5厘米。外殼10由絕緣隔熱的非金屬材料制成。
權(quán)利要求
1．一種汽油機(jī)進(jìn)氣增氧技術(shù)，其技術(shù)特征是在汽油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中，裝設(shè)一個(gè)“臭氧發(fā)生裝置”，該裝置根據(jù)汽油機(jī)各種負(fù)荷和工況的需要，將空氣中的氧氣部分轉(zhuǎn)化成臭氧，使得可燃混合氣中含有一定濃度的臭氧。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的“臭氧發(fā)生裝置”，其技術(shù)特征是“臭氧發(fā)生裝置”最好采用大氣壓下穩(wěn)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(zhuǎn)化成臭氧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽油機(jī)進(jìn)氣增氧技術(shù)。在汽油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中,裝設(shè)一個(gè)“臭氧發(fā)生裝置”。該裝置將空氣中的氧氣部分轉(zhuǎn)化成臭氧,含有一定量臭氧的空氣再進(jìn)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(xué)性質(zhì)更活潑且相當(dāng)于含氧量提高。能夠明顯地改善燃燒過(guò)程;提高可燃混合氣的(低)熱值;增加可燃混合氣的摩爾變更系數(shù)。該技術(shù)較圓滿地統(tǒng)一了汽油機(jī)存在的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的矛盾,并減少了大氣污染。
文檔編號(hào)F02B47/04GK1213741SQ97116970
公開(kāi)日1999年4月14日 申請(qǐng)日期1997年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月6日
發(fā)明者劉洪強(qiáng) 申請(qǐng)人:劉洪強(qiáng), 常迎春