專利名稱：改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)，更具體地說(shuō)，是涉及一種通過(guò)改善內(nèi)燃機(jī)的油料燃燒以減少尾氣排放污染的技術(shù)。
背景技術(shù)：
汽車(chē)是一種熱能動(dòng)力機(jī)械，為人類社會(huì)的繁榮進(jìn)步做出了極大貢獻(xiàn)，隨著人類社會(huì)的繁榮進(jìn)步，汽車(chē)本身也得到了高速發(fā)展。這一點(diǎn)在中國(guó)得到了充分體現(xiàn)。改革開(kāi)放以來(lái)，經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，帶來(lái)了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)與汽車(chē)擁有量突飛猛進(jìn)，汽車(chē)已走進(jìn)了很多家庭。汽車(chē)在給人們的交通運(yùn)輸帶來(lái)方便的同時(shí)，也帶來(lái)了污染，汽車(chē)尾氣已是當(dāng)今城市污染最為主要的污染源，是人們污染治理的主要治理對(duì)象。汽車(chē)尾氣污染是由于燃料燃燒不完全產(chǎn)生的，其排放的污染有害成分，不僅有氣相，還有液相與固相，其中氣相主要有CO、NOX、HC，液相主要是由不能及時(shí)燃燒的燃料聚合成的稠環(huán)芳烴及其焦油，固相主要有炭黑(C)和作為抗震劑的四乙基鉛(C2H5)4Pb燃燒后的鉛化物，以及隨尾氣排放的O、N、S有機(jī)化合物的混凝物等。汽車(chē)尾氣排放的污染已嚴(yán)重地危及到人們的健康，致使很多疑難雜病大量地出現(xiàn)，且呈上升趨勢(shì)。為此，汽車(chē)節(jié)能治污已成為國(guó)際國(guó)內(nèi)人們所關(guān)注的主要對(duì)象，也是各國(guó)政府下決心要解決的課題。
導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃料燃燒不完全與污染這種因果共存的主要原因，從理論上講，空燃比(空氣與燃料之比)的過(guò)剩系數(shù)λ≥1時(shí)，可使油料完全燃燒形成CO2和H2O，但實(shí)際上由于下述原因，內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的油料燃燒很難做到完全燃燒1、在車(chē)速要求的1％秒瞬間，要在狹小的燃燒室內(nèi)完成空氣與高粘度的燃料(如柴油)均勻混合、升溫燃燒反應(yīng)完全等過(guò)程是非常困難的，必然會(huì)產(chǎn)生由于其不能及時(shí)燃燒而產(chǎn)生新的碳?xì)浠衔?HC)；2、在高壓低溫的水夾套氣缸壁區(qū)域，十分有利于高粘度油料焦油聚合；3、在超齡失修的車(chē)輛中，粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃油的潤(rùn)滑油會(huì)由曲軸帶入氣缸，這時(shí)空氣呈現(xiàn)嚴(yán)重不足的條件下，更有利于其焦化成焦油和炭黑(C)；4、汽油中的抗震劑-四乙基鉛(C2H5)4Pb，燃燒后生成的鉛化物隨尾氣排放是系統(tǒng)不可避免產(chǎn)生的污染物。
為了改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的燃燒，提高熱功效率，消除或減少尾氣排放污染，人們作了不懈的努力，探索了各種不同的方法與措施，以解決汽車(chē)尾氣排放污染這一問(wèn)題。這些方法與措施概括起來(lái)有以下幾個(gè)方面1、在排氣管內(nèi)以單組分鉑或多組分的其他催化劑催化燃燒。中國(guó)當(dāng)前推廣使用的催化燃燒采用的是歐洲推行的三元催化燃燒技術(shù)，使未燃燒完全的燃料在低溫下進(jìn)一步燃燒，以減少尾氣中的有害成分。但實(shí)踐證明該技術(shù)易于失活，不易于再生，且易于造成堵塞。專利號(hào)為00244825.4，名稱為汽車(chē)尾氣洗滌凈化裝置的中國(guó)實(shí)用新型專利，為了解決燃燒造成的堵塞，公開(kāi)了通過(guò)堿液對(duì)尾氣污染物洗滌的技術(shù)，該專利技術(shù)雖然能消除尾氣污染物，但并沒(méi)有使燃燒室內(nèi)的燃燒得到改善。
2、以公開(kāi)號(hào)為CN1094791A、CN1299925為代表的專利技術(shù)，采用分子篩變壓吸附法提供富氧，或采用臭氧發(fā)生器提供臭氧，以達(dá)到減氮增氧，改善內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒，減少尾氣中的有害成分。
3、以公開(kāi)號(hào)為CN1125816A的中國(guó)發(fā)明專利為代表的專利技術(shù)，通過(guò)在液相油料中加入低分子醇或水進(jìn)行乳化，改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)后注入燃燒室改善內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒，以減少汽車(chē)尾氣中的有害成分。
以上這些技術(shù)的實(shí)施都存在著實(shí)施設(shè)置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣等不易實(shí)施推廣的缺陷。
4、公開(kāi)號(hào)為CN1025232C的發(fā)明專利揭示了一種通過(guò)在氣相加入多組分過(guò)氧化氫組合液來(lái)改變?nèi)加徒M成，以減少汽車(chē)排放尾氣中的有害成分。其具體做法是，將過(guò)氧化氫組合液在進(jìn)排氣沖程的重疊期轉(zhuǎn)變時(shí)噴入燃燒室，改變?nèi)紵覂?nèi)外的燃燒，從而達(dá)到減少汽車(chē)尾氣中有害成分的目的。組合液由90％的低炭脂肪醇與10％的過(guò)氧化氫(H2O2)水溶液組成，而水溶液又是由7％的過(guò)氧化氫(H2O2)與93％的水組成，組合液的用量為油料的百分之幾十到百分之一百。在該專利技術(shù)揭示的技術(shù)中，過(guò)氧化氫(H2O2)僅是組合液中的一個(gè)組分，且不是最為主要的成分。其實(shí)際上是用低發(fā)熱值的低炭脂肪醇取代高發(fā)熱值的脂肪烴(C9))，即含炭量達(dá)84.4％的汽油，或取代高發(fā)熱值的脂肪烴(C16)，，即含炭量達(dá)85～86％的柴油，通過(guò)改變?nèi)剂系慕M成來(lái)達(dá)到減少尾氣排放污染。雖然該技術(shù)可以減少尾氣污染排放，但熱功效率沒(méi)有得到提高，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)其既增能又減污的雙重效果目的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種能有效提高燃燒效率與減少尾氣中有害成分，且不改變?cè)腥加徒M成，實(shí)施設(shè)置與操作簡(jiǎn)單的改善內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒的方法。
本發(fā)明改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法是在空氣進(jìn)入燃燒室的同時(shí)，由空氣霧化的過(guò)氧化氫水溶液與空氣同步進(jìn)入燃燒室，所述過(guò)氧化氫水溶液為水與過(guò)氧化氫(H2O2)的混合水溶液，H2O2的重量濃度為0.1～30％，過(guò)氧化氫水溶液的加入量為燃油用量的4～8％。
過(guò)氧化氫水溶液中的過(guò)氧化氫(H2O2)的重量濃度，對(duì)于不同的燃油內(nèi)燃機(jī)其重量濃度是不同的，用于汽油內(nèi)燃機(jī)的過(guò)氧化氫水溶液，其H2O2的重量濃度一般為0.1～3％，用于柴油內(nèi)燃機(jī)的過(guò)氧化氫水溶液，其H2O2的重量濃度一般為3～30％。過(guò)氧化氫水溶液由空氣霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室，在活塞吸氣沖程運(yùn)行中，由出口端設(shè)置在空氣進(jìn)氣管內(nèi)且位于空氣進(jìn)氣管出口前5mm范圍內(nèi)的進(jìn)液管進(jìn)入空氣流，在空氣氣流的射流沖擊下霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室。過(guò)氧化氫水溶液的加入的量，一般為燃油用量的4～8％。在實(shí)際的實(shí)施過(guò)程中，還可以根據(jù)車(chē)型和運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)整，使內(nèi)燃機(jī)的熱功效率達(dá)到最大。過(guò)氧化氫水溶液的用量可通過(guò)設(shè)置在溶液進(jìn)入管上的控制閥來(lái)進(jìn)行調(diào)整。過(guò)氧化氫水溶液進(jìn)入空氣流的具體方式通常是由溶液儲(chǔ)罐經(jīng)進(jìn)液管進(jìn)入空氣流，由空氣流霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室。過(guò)氧化氫水溶液與空氣的配比，由端口位于進(jìn)氣管空氣調(diào)節(jié)閥之后，另一端與溶液儲(chǔ)罐相聯(lián)結(jié)的氣液平衡管以及空氣進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥與溶液閥控制平衡。
本發(fā)明揭示的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，過(guò)氧化氫水溶液與空氣同步進(jìn)入燃燒室后，在活塞運(yùn)行中受熱升溫至700℃左右氣化進(jìn)而分解，燃燒室內(nèi)的過(guò)氧化物自由基含量增加，擴(kuò)大燃油噴入燃燒前期斷鏈水煤氣反應(yīng)，加速后期的氧化反應(yīng)，使有序的爆燃時(shí)間縮短，燃燒室內(nèi)的燃燒得到改善。這不僅減輕了缸體的熱負(fù)荷，也避免了上述液相乳化法已有技術(shù)中存在的，溶液進(jìn)入燃燒區(qū)對(duì)高溫燃燒所產(chǎn)生的耗熱負(fù)面影響。所述溶液為由過(guò)氧化氫(H2O2)與水組成的混合水溶液，在燃燒過(guò)程中只產(chǎn)生助燃作用，且其最終產(chǎn)物仍是水，不會(huì)帶來(lái)新的污染，對(duì)尾氣還有洗滌作用，減少了尾氣有害成分。本發(fā)明揭示的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其實(shí)施設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)捷，十分易于實(shí)施推廣。
四

附圖1是本發(fā)明的方法實(shí)施設(shè)施結(jié)構(gòu)示意圖。
在附圖中，1活塞；2缸體；3氣缸；4氣缸蓋；5燃燒室；6排氣管；7排氣閥；8進(jìn)氣閥；9溶液閥；10進(jìn)液管；11溶液；12溶液儲(chǔ)罐；13氣液平衡管；14進(jìn)氣管；15空氣調(diào)節(jié)閥。
五具體實(shí)施例方式
以改善柴油內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的燃燒為例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以商品過(guò)氧化氫(H2O2)與水配制成過(guò)氧化氫重量濃度為5％左右的過(guò)氧化氫水溶液，裝入溶液儲(chǔ)罐12達(dá)儲(chǔ)罐80％的容積。溶液儲(chǔ)罐內(nèi)的溶液11由出口端設(shè)置在空氣進(jìn)氣管14內(nèi)且位于空氣進(jìn)氣管出口前約5mm處的進(jìn)液管10進(jìn)入空氣流，在空氣氣流的射流沖擊下霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室5。過(guò)氧化氫水溶液與空氣，由進(jìn)氣管14上的空氣調(diào)節(jié)閥15、氣液平衡管13和進(jìn)液管上的溶液閥9控制平衡，氣液平衡管13一端口位于進(jìn)氣管14空氣調(diào)節(jié)閥15后緊靠著調(diào)節(jié)閥處，另一端與溶液儲(chǔ)罐氣室相聯(lián)結(jié)。溶液的加入量約為燃油的6％。由進(jìn)液管10出口出來(lái)的過(guò)氧化氫水溶液，在空氣氣流的射流沖擊作用下被分散霧化，與空氣同步噴入燃燒室，在活塞1運(yùn)行過(guò)程中受熱升溫至700℃左右氣化進(jìn)而分解，使燃燒室內(nèi)的氧含量增加，擴(kuò)大柴油噴入燃燒前期水煤氣斷鏈反應(yīng)，產(chǎn)生更多的過(guò)氧化物自由基，使后期爆燃反應(yīng)縮短。溶液儲(chǔ)罐12大小、形狀、放置位置都隨車(chē)型而選擇。
將本發(fā)明的方法用于汽車(chē)改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒時(shí)，須在汽車(chē)運(yùn)行中將低濃度的過(guò)氧化氫水溶液適量地隨同空氣與汽油混合噴入燃燒室，以使其不影響啟動(dòng)。這是因?yàn)榈蜐舛鹊倪^(guò)氧化氫水溶液在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的壓縮過(guò)程中不會(huì)提前爆燃，且更有利于其后期反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其特征在于在空氣進(jìn)入燃燒室的同時(shí)，過(guò)氧化氫水溶液經(jīng)由空氣霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室，所述過(guò)氧化氫水溶液為水與過(guò)氧化氫的混合溶液，過(guò)氧化氫的重量濃度為0.1～30％，過(guò)氧化氫水溶液的加入量為燃油用量的4～8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其特征在于內(nèi)燃機(jī)為汽油內(nèi)燃機(jī)時(shí)，過(guò)氧化氫水溶液中的過(guò)氧化氫重量濃度為0.1～3％。
3.根據(jù)利要求1所述的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其特征在于內(nèi)燃機(jī)為柴油內(nèi)燃機(jī)時(shí)，過(guò)氧化氫水溶液中的過(guò)氧化氫重量濃度為3～30％。
4.根據(jù)利要求1或2或3所述的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其特征在于輸送過(guò)氧化氫水溶液的進(jìn)液管出口設(shè)置在空氣進(jìn)氣管(14)內(nèi)且位于空氣進(jìn)氣管出口前5mm范圍內(nèi)，過(guò)氧化氫水溶液由進(jìn)液管進(jìn)入空氣流，在空氣氣流的沖擊下霧化后與空氣同步進(jìn)入燃燒室。
5.根據(jù)利要求4所述的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其特征在于過(guò)氧化氫水溶液由溶液儲(chǔ)罐(12)經(jīng)進(jìn)液管(10)進(jìn)入空氣流，過(guò)氧化氫水溶液與空氣由端口位于進(jìn)氣管(14)空氣調(diào)節(jié)閥(15)之后，另一端與溶液儲(chǔ)罐氣室相聯(lián)結(jié)的氣液平衡管(13)、空氣調(diào)節(jié)閥(15)和溶液閥(9)調(diào)節(jié)平衡。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其主要內(nèi)容是在空氣進(jìn)入燃燒室的同時(shí)，由空氣霧化后的過(guò)氧化氫水溶液與空氣同步進(jìn)入燃燒室，在隨活塞運(yùn)行的過(guò)程中受熱升溫氣化分解，增加氧的自由基含量，擴(kuò)大前期燃燒斷鏈水煤氣反應(yīng)，加速后期氧化反應(yīng)，縮短爆燃時(shí)間，使燃燒室內(nèi)的燃燒得到改善。本發(fā)明揭示的改善內(nèi)燃機(jī)燃燒的方法，其實(shí)施設(shè)施結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)捷，十分易于實(shí)施推廣。
文檔編號(hào)F02B47/06GK1828037SQ200610020560
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2006年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日
發(fā)明者寇承平 申請(qǐng)人:寇承平