專利名稱：油氣混合燃料及其專用制造設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內燃機或其他燃油設備的油氣混合燃料，特別是涉及一種在液體燃料中加壓混合溶解有適當比例非活性氣體的油氣混合燃料。
迄今為止，對于使用汽油、柴油、煤油或A級重油等液體燃料的內燃機或其他燃油設備，采取了一系列旨在降低燃燒油耗和燃燒尾氣中CO、NOx等氣體含量的措施，例如在排氣系統(tǒng)中安裝三元觸煤凈化裝置。這些凈化裝置雖然對凈化尾氣有一定的效果，但隨著時間的推移，其凈化性能將不可避免地劣化，燃燒設備的熱效率將受到影響，熱負荷也將受到限制。
在燃燒設備的給氣方式方面，現(xiàn)有的燃油設備多采用均一混合給氣方式和層狀給氣方式。一般來說，均一混合給氣方式是一種主室式稀薄燃燒方式，它通過適合于空氣流動的燃燒室形狀設計和強化點火裝置，可實現(xiàn)稀薄混合氣的燃燒，但不能充分降低失火界限(即不完全燃燒界限)。層狀給氣方式則是向點火裝置附近噴射較濃混合氣，而向燃燒室其他空間供給較稀薄混合氣體，因此可將失火界限向稀薄方向延伸，但在燃燒室內將氣化燃料壓縮需要很大的動力，因此其使用范圍受到一定的限制。
本發(fā)明的目的即在于提供一種油氣混合燃料，使之在一定壓力下送入燃燒室點火燃燒時可呈超霧化狀態(tài)，從而實現(xiàn)超稀薄狀態(tài)下的穩(wěn)定燃燒，進而顯著降低燃燒油耗和燃燒尾氣中CO、NOx等氣體的含量。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用氣體溶解罐和氣體溶解噴頭向液體燃料中加壓混合溶解適當比例的非活性氣體，從而形成一種油氣混合燃料。這種油氣混合燃料在一定的壓力下送入燃燒室點火燃燒時，在通常的機械霧化的同時，加壓溶解于液體燃料中的非活性氣體將由于燃燒室內的壓力差而膨脹和再分裂并使油氣混合燃料呈超霧化狀態(tài)。與通常的霧化燃料相比，超霧化狀態(tài)下的燃燒粒子的表面積與體積之比將大幅度提高，其燃燒性能顯著改善，可實現(xiàn)超稀薄狀態(tài)下的穩(wěn)定燃燒，因而可顯著降低燃油設備的燃燒油耗和尾氣中CO、NOx等氣體的含量。
以下結合具體實施例對本發(fā)明油氣混合燃料及其專用制造設備的技術特征做進一步的詳細說明。


圖1為本發(fā)明中油氣混合燃料專用制造設備的示意圖；圖2為集束式氣體溶解噴頭的結構示意圖；圖3為本發(fā)明中各種液體燃料的空氣溶解量測定值坐標圖；圖4為本發(fā)明中油氣混合燃料氣體壓力變化過程圖。
參考附圖1，本發(fā)明中的油氣混合燃料是利用氣體溶解罐1和氣體溶解噴頭5在液體燃料中加壓混合溶解適當比例的非活性氣體制成。液體燃料可以是汽油、柴油、煤油或A級重油等，由液體燃料供給源3經液體燃料供給閥4送人氣體溶解罐1內。非活性氣體通常采用空氣，也可以采用氮氣等其他非活性氣體或空氣與其他非活性氣體的混合氣體，由帶有壓力調節(jié)閥7的壓縮氣體源6經壓縮氣體進氣閥13和安裝在氣體溶解罐1內的氣體溶解噴頭5噴人液體燃料中。制成的油氣混合燃料經加壓泵14加壓后由混合燃料輸出閥15送入混合燃料噴嘴2，并經混合燃料噴嘴2噴入燃燒室點火燃燒試驗表明，各種液體燃料的非活性氣體溶解量與非活性氣體的壓力密切相關并且決定了混合燃料的霧化程度和燃燒性能。一般來說，當非活性氣體與液體燃料的混合溶解容積比為0.5-16.0時，所制得的油氣混合燃料均具有良好的燃燒性能，可實現(xiàn)穩(wěn)定的超稀薄燃燒。
參考圖3，本發(fā)明中非活性氣體與液體燃料的混合溶解容積比，可由預先測定的各種液體燃料的氣體溶解量曲線確定并利用非活性氣體壓力加以控制。圖3分別列出了柴油、煤油和A級重油三種液體燃料的空氣溶解曲線，試驗表明，當空氣壓力為5-9Kg/cm2時，空氣與柴油，煤油和A級重油的混合溶解容積比將大于或等于1，燃燒油耗和尾氣中CO、NOx含量將明顯降低；當空氣壓力達到9Kg/cm2以上時，空氣與柴油、煤油和A級重油的混合溶解容積比將大于或等于1.5，燃燒油耗和尾氣中CO、NOx含量還可進一步降低。
參考圖4可見，采用油泵等方式向氣體溶解罐1內供給液體燃料時，將使來自壓縮氣體源6的壓縮氣體的壓力P1上升△P；設置在噴嘴2管路上的加壓泵14將使噴嘴2的壓力上升至P2(通常在100-200Kg/cm2)；從噴嘴2以機械方式向燃燒室噴霧時，最初的自我分裂霧化將使壓縮氣體壓力下降，自我分裂霧化后的燃燒粒子中溶解氣體將由于燃燒室內的壓力差而膨脹并進一步泡沫分裂霧化，其壓力降至1Kg/cm2左右，此時點火即開始燃燒過程。
在經過自我分裂和泡沫分裂后，油氣混合燃料呈超霧化狀態(tài)，其燃燒粒子的粒度僅為數(shù)μ，與通常的霧化燃料相比，其表面積與體積之比大幅增加，燃燒性能亦隨之提高，可在超稀薄狀態(tài)下實現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒，因此可明顯降低燃燒油耗和燃燒尾氣中CO、NOx含量。
參考圖1所示，本發(fā)明中制備油氣混合燃料的專用設備主要包括氣體溶解罐和氣體溶解噴頭。氣體溶解罐1為一壓力容器，罐體上設有可連通液體燃料供給源3的液體燃料供給閥4、可連通壓縮氣體源6的壓縮氣體進氣閥13和可連通混合燃料噴嘴2的混合燃料輸出閥15以及壓力安全閥8、壓力計9、泄漏閥10和液位計11。氣體溶解噴頭5安裝在氣體溶解罐1內并與壓縮氣體進氣閥13連通。
參考圖2，氣體溶解噴頭5可由集束于同一外管5b中的多個微細噴管5a構成，為使壓縮氣體能迅速溶解于液體燃料中，各噴管5a的噴口方位應互不相同。必要時，還可在氣體溶解罐1內設置多個氣體溶解噴頭5。此外，氣體溶解噴頭5也可采用網膜透析式噴頭、多孔金屬透析式噴頭或多孔陶瓷透析式噴頭。
綜上所述可知，本發(fā)明油氣混合燃料制備方便并具有良好的燃燒性能，可實現(xiàn)超稀薄狀態(tài)下的穩(wěn)定燃燒，故可顯著降低燃油設備的燃燒油耗和尾氣中CO、NOx含量，除特別適用于汽車內燃機外，還可廣泛用于其他燃油設備。
權利要求
1.一種油氣混合燃料，其特征是在液體燃料中加壓混合溶解有適當比例的空氣或其他非活性氣體或空氣與其他非活性氣體的混合氣體。
2.根據(jù)權利要求1所述的油氣混合燃料，其特征在于所述空氣或其他非活性氣體或空氣與其他非活性氣體的混合氣體與液體燃料的混合溶解容積比為0.5-16.0。
3.根據(jù)權利要求1所述油氣混合燃料，其特征是存柴油、煤油或A級重油中加壓混合溶解有空氣，空氣壓力為5-9Kg/cm2，空氣與柴油、煤油或A級重油的混合溶解容積比大于或等于1。
4.根據(jù)權利要求1所述的油氣混合燃料，其特征是在柴油、煤油或A級重油中加壓混合溶解有空氣，空氣壓力大于9Kg/cm2，空氣與柴油、煤油或A級重油的混合溶解容積比大于1.5。
5.一種制造權利要求1所述油氣混合燃料的專用設備，其特征在于包括氣體溶解罐和氣體溶解噴頭；所述氣體溶解罐為壓力容器，罐體上設有液體燃料供給閥、壓縮氣體進氣閥和混合燃料輸出閥；所述氣體溶解噴頭安裝在氣體溶解罐內并與壓縮氣體進氣閥連通。
6.根據(jù)權利要求5所述的專用設備，其特征在于所述氣體溶解噴頭由集束于同一外管中的多個微細噴管構成，各噴管的噴口方位互異。
7.根據(jù)權利要求5所述的專用設備，其特征在于所述氣體溶解噴頭為網膜透析式噴頭。
8.根據(jù)權利要求5所述的專用設備，其特征在于所述氣體溶解噴頭為多孔金屬透析式噴頭。
9.根據(jù)權利要求5所述的專用設備，其特征在于所述氣體溶解噴頭為多孔陶瓷透析式噴頭。
全文摘要
油氣混合燃料及其專用制造設備涉及一種用于內燃機或其他燃油設備的油氣混合燃料。利用氣體溶解罐和氣體溶解噴頭在液體燃料中加壓混合溶解適當比例的非活性氣體制成。所制成的油氣混合燃料在一定壓力下送入燃燒室后,除通常的霧化外,溶解于液體燃料中的氣體將由于壓力差而膨脹再分裂并使油氣混合燃料呈超霧化狀態(tài),燃料粒子表面積與體積之比大幅增加,可實現(xiàn)超稀薄狀態(tài)下的穩(wěn)定燃燒,明顯降低燃燒油耗和尾氣中CO、NO
文檔編號F23K5/02GK1296151SQ0012990
公開日2001年5月23日 申請日期2000年10月16日 優(yōu)先權日2000年10月16日
發(fā)明者吉田安志, 熊倉敏雄, 郝一生 申請人:郝一生, 吉田安志, 熊倉敏雄