專利名稱：柴油機液體增壓劑及專用汽化器的制作方法
技術領域：

本發(fā)明涉及柴油發(fā)動機技術領域，特別是應用于活塞壓燃式柴油機液體增壓劑以及加入該增壓劑的專用汽化器裝置。
背景技術：
隨著大中型柴油車輛保有量的持續(xù)增長，以及在用柴油車輛的高齡化，不僅加快了不可再生能源石油燃料的消耗速度，也因柴油車輛高碳廢氣排放量不斷增加，日益加重了對大氣環(huán)境造成的惡性污染。因此在柴油內(nèi)燃機領域開發(fā)應用綠色環(huán)保的、可再生的、生物質(zhì)能燃料——乙醇，勢在必行。由于乙醇(特別是含水乙醇)與柴油的屬性不同，難以互溶，乙醇柴油受合成技術、工藝、成本等諸多因素的制約，至今仍未能在柴油機供油系統(tǒng)得到使用。另外，柴油車輛因為一直沿用單純空氣的氣體壓縮方式，所以無法彌補壓縮氣體含氧量不足的缺陷，既不能達到日趨嚴格的低碳環(huán)保排放要求，又難以解決提高節(jié)省燃油的效率問題。還有，由于柴油機與汽油機的進氣和供油特性截然不同，汽油機常規(guī)乙醇汽油汽化器的空氣節(jié)流閥與乙醇汽油噴嘴設計在同一氣道中，這種結構在柴油機上根本不適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種用于活塞壓燃式柴油機液體增壓劑以及為加入該增壓劑所設計的專用汽化器裝置；采用該技術能夠在柴油機燃油熱能轉化為機械能的效率大幅提高的同時，使燃油耗量下降，既滿足了柴油機低碳環(huán)保的排放要求，又達到節(jié)油降耗之功效。本發(fā)明液體增壓劑以液態(tài)的氫、氧成分，從柴油機進氣汽化與空氣混合，具有較大的汽化潛熱比，柴油機運轉過程中，吸入汽缸中混合氣體的進氣溫度可控制在攝氏35°C以下的最佳狀態(tài)，進氣氣流保持體積不變，而質(zhì)量和密度大大增加。在柴油機工作循環(huán)中，這種新的高密度混合汽氣體吸入汽缸被壓縮升溫后，被霧化的增壓劑迅速蒸發(fā)，形成氣態(tài)，壓縮比增加。當氣體隨著體積的縮小壓力增大，溫度迅速上升，當增溫超過特定的攝氏140°C以上時，乙醇、過氧化氫汽團受熱快速裂解，混合氣形成乙醚、氫、氧混合氣團(C2H50C2H5+H2丨+O2丨+H2O2),已經(jīng)完全具備極其易燃和強力增壓功能，這時氣體壓縮終了時的密度，超過單純空氣被壓縮后的密度，壓力也超過單純空氣被壓縮后形成的(50kg/Cm2)壓力；溫度更相對高于單純空氣在汽缸中被壓縮的溫度，高壓霧化燃油噴入這種新型高溫、高壓、高密度混合氣體的特定環(huán)境中,起火迅速擴散的同時引爆增壓劑中大量的氫氣成分，隨即引發(fā)增壓效應燃燒室熱能反應空前強烈，(無滯燃期)產(chǎn)生強力爆炸而形成的熱氣體膨脹時間比單純的空氣/燃油爆發(fā)時熱氣體膨脹時間大大縮短，一能量釋放速度快而集中(速燃期縮短)，因而對活塞產(chǎn)生的壓力劇增，相繼轉化動能的時間短而且推力大一曲軸飛輪的機械能立即增加的同時，轉速隨之上升，反饋至燃油泵調(diào)速機構離心力增大，使燃油泵自動下調(diào)柱塞供油轉角，柱塞付供油自動向減小油量的方向轉移一在下一個工作循環(huán)里，產(chǎn)生節(jié)油效應柱塞副出油量減小，柴油機燃油熱能轉化機械能的效率大大提高的同時，燃油耗量下降。
為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明提出如下技術方案一種柴油機液體增壓劑，其特征是它是由以下原料配制的液體，該增壓劑的體積配比為燃料乙醇 70% 85%過氧化氫 1% 3%水9% 28%0. 2%過碳酸鈉(2Na2C03 3H202)水溶液 1% 5% (W/V)增壓劑液體PH值為6 7。柴油機液體增壓劑的性質(zhì)可燃性無色透明液體；有淡淡的酒精氣味；無毒；常壓下沸點 > 80°c,< 100°C;常溫下性能穩(wěn)定。環(huán)境溫度增加時，揮發(fā)性稍有增加；常溫下比重0. 83 0. 85 ;儲存和使用環(huán)境±50°C;無自燃性、無爆炸性；儲藏、運輸比汽、柴油相對安全；本增壓劑在生產(chǎn)調(diào)配過程中，不產(chǎn)生三廢排放；本增壓劑液體PH為中性，即使柴油機吸入氣缸的液體增壓劑汽化量達到最大，含水所占比例也遠遠小于在暴雨中行車時發(fā)動機吸入氣缸內(nèi)的空氣含水量，所以對發(fā)動機無副作用，發(fā)明人用舊發(fā)動機實驗過程中，經(jīng)過500小時運行后，拆開發(fā)動機做技術檢驗，燃燒室、活塞頂部、噴油嘴、氣門、氣門座、活塞環(huán)槽無積碳、氣缸缸壁無氧化、無燒蝕。本發(fā)明提出的增壓劑專用汽化器，是為解決在柴油機進氣端的液體增壓劑供給部件配套問題，而專門設計的雙氣道分壓式液體增壓劑汽化器裝置。該汽化器的具體設計結構是一種柴油機液體增壓劑專用汽化器，包括設置在管體中的內(nèi)氣道、外氣道，推桿、杠桿及揉索聯(lián)動機構和增壓劑自動控制機構，其特征是在與柴油機進氣口連通的該汽化器空氣進氣管體中設有內(nèi)、外雙氣道結構，內(nèi)氣道設計為截面呈雙曲面喉管形，在內(nèi)氣道的喉管一側曲面處裝有增壓劑噴嘴；管體內(nèi)壁與喉管外壁形成的環(huán)狀空間為外氣道，在喉管端面的外氣道進氣端設置呈流線曲面的環(huán)狀空氣節(jié)流閥；空氣節(jié)流閥連接推桿，使空氣節(jié)流閥沿外氣道管體內(nèi)壁前后移動，推桿頂端設置與揉索控制端相聯(lián)動的杠桿，揉索的操縱端與柴油機燃油泵油門控制拉桿相連接。在增壓劑噴嘴連接通向管體外裝有液池殼體，位于液池殼體內(nèi)的噴嘴液體通道端部裝有半可調(diào)針閥，并且該端部連通液池；液池頂部依次裝有密封橡膠膜與保護蓋，橡膠膜與保護蓋固定在液池殼體上，承動件的一端固定在橡膠膜的中心，承動件的另一端與繞中間軸轉動的杠桿的一端相連，承動件底部的彈簧置于下方凹槽內(nèi)，杠桿另一端連接針閥的尾端，針閥前端與增壓劑管道相連通。本增壓劑經(jīng)過雙氣道分壓式汽化器汽化的柴油機吸氣過程，其實質(zhì)是人為地從柴油機配氣預置尾氣低碳環(huán)保成分的過程。本增壓劑汽化同空氣吸入汽缸后，人為地補充了混合氣體的含氧量，壓縮氣體含氫、氧成分比單純的空氣高得多，大大滿足了噴入氣缸的乙醇和燃油完全燃燒時對氧成分的需求，壓縮沖程終了，高壓、高密度的氣體分子之間，猛烈碰撞更加劇烈，水分子在鈉離子(Na+)的電離催化作用下生成的氫氧根離子(H0_)，在壓縮瞬間高溫(> 140°C以上)環(huán)境中，迅速裂解成氫氣(H2)和氧氣(O2)，具有對作功物質(zhì)的氣體增壓功能，使噴油后的爆炸力更強，爆發(fā)時間更短，速度更快。這時的爆發(fā)沖程，其實質(zhì)，已經(jīng)從原有意義上的柴油燃料在單純的壓縮空氣中起火燃燒過程，演變?yōu)檎嬲饬x上的環(huán)保作功物質(zhì)發(fā)生瞬間爆炸，相繼產(chǎn)生環(huán)保鏈鎖效應即缸內(nèi)柴油/氫氣、氧氣濃度比值相對改變以后，衍生物質(zhì)結構也發(fā)生根本性改變，爆發(fā)過程生成的新型無害氣體，徹底消除了一氧化碳碳煙顆粒，在排氣沖程，可燃、半可燃物質(zhì)不復存在，在排氣門開啟之前，燃燒早已完全結束，環(huán)保的尾氣已經(jīng)全部形成。這種有害物質(zhì)濃度大幅度降低的人工處理尾氣，其環(huán)保質(zhì)量優(yōu)于柴油與單純空氣爆發(fā)作功而產(chǎn)生的尾氣質(zhì)量，相對更加符合低碳環(huán)保排放要求。
本發(fā)明柴油機液體增壓劑是從柴油機進氣道以液體汽化增壓方式，使爆發(fā)作功的壓縮氣體中氫、氧成分大大增加，與柴油燃料形成優(yōu)勢互補，彌補了以往單純空氣壓縮氣體參與爆發(fā)做功時氧含量不足的問題，更有效地發(fā)揮了柴油機的機械潛能，提高燃油熱能/機械能的轉化效率。增壓劑以其特殊新穎的液體增壓方式，使活塞壓燃系列柴油機具有更顯著的節(jié)油、增效、環(huán)保減排一體化的功能。解決了乙醇(特別是含水乙醇)因不能與柴油互溶，而不能在柴油機上得到應用的難題，既滿足了日趨嚴格的柴油機低碳環(huán)保排放要求，又達到了節(jié)油的高效率。本發(fā)明采用柴油機專用雙氣道分壓式液體增壓劑汽化器，將柴油機液體增壓劑應用于活塞壓燃式柴油機后，尾氣排放清澈，消除了對人有刺激作用的柴油尾氣氣味，動力性能以及節(jié)油等指標，都優(yōu)于純乙醇在壓燃系列柴油機上應用的效果。優(yōu)化和改善了柴油機動力性能，發(fā)動機容易啟動，加、減速動態(tài)響應得到提升，爆發(fā)產(chǎn)生的爆震減輕，運轉更加平穩(wěn)，發(fā)動機燃油\機械能轉換效率相對得到提高，尾氣低碳排放更加環(huán)保，燃油用量大幅度下降。城市的柴油公交、貨運、柴油工程機械，鐵路柴油內(nèi)燃機車以及剛出廠的新柴油機，都完全適合使用本液體增壓劑。特別是車齡較高，或大修后，油泵柱塞付及油嘴已更換、經(jīng)調(diào)整后壓力稍有偏差、耗油量過大、冒黑煙的在用柴油車輛，滿足了柴油機的經(jīng)濟性、動力性和尾氣低碳排放的環(huán)保要求。下面通過具體實施方式
對本發(fā)明作進一步描述。一、增壓劑配制配方I :配制I升增壓劑的原料用量為90%燃料乙醇790毫升；15%過氧化氫195毫升；0. 2%過碳酸鈉水溶液15毫升；配制的增壓劑其中含水約260毫升；用PH試紙測定增壓劑液體PH值6 7。配方2 :配制I升增壓劑的原料用量為90%燃料乙醇910毫升；30%過氧化氫80毫升；0. 2%過碳酸鈉水溶液10毫升；配制的增壓劑其中含水約157毫升；用PH試紙測定增壓劑液體PH值6 7。配方3 :配制I升增壓劑的原料用量為95%燃料乙醇890毫升；15%過氧化氫95毫升；0. 2%過碳酸鈉水溶液15毫升；配制的增壓劑其中含水約140毫升；用PH試紙測定增壓劑液體PH值6 7。二、柴油機液體增壓劑行車實驗及概算標準數(shù)據(jù)提取實驗路段101國道遼西丘陵朝陽區(qū)段百公里山路段實驗卡車(車牌號遼N66353)車齡6年柴油機型485，額定功率42KW，額定轉速3200轉/分
卡車實驗時速40 50公里單純柴油燃料行駛百公里凈耗零號柴油10. 4升將柴油機安裝本發(fā)明設計的雙氣道分壓式液體增壓劑汽化器，在環(huán)境和條件相同情況下，進行柴油機液體增壓劑應用對比實驗卡車實驗時速40 50公里在原百公里路段本次實驗消耗柴油機液體增壓劑3. 3升；同時凈耗零號柴油7. 4升，柴油機液體增壓劑/燃油應用比例為3. 3/7. 4 = 1/2. 24百公里節(jié)省油10. 4-7. 4 = 3 (升)節(jié)省油3升本次實驗節(jié)油率為3 + 10. 4X100%= 28. 8%消耗增壓劑/節(jié)省柴油體積比柴油機液體增壓劑3. 3升/燃油3升=I. 1/1質(zhì)量當量柴油機液體增壓劑3. 3升X 0. 83 (密度)=2. 74Kg節(jié)省柴油3升X 0. 9 (密度)=2. 7Kg柴油機液體增壓劑/零號柴油質(zhì)量比柴油機液體增壓劑2. 74Kg/燃油2. 7Kg =
I.01/1作功能量當量柴油機液體增壓劑I. Olkg = Ikg零號柴油上述實驗結果表明I、使用柴油機液體增壓劑節(jié)油率達到28. 8% ；2、一公斤增壓劑液體的能量當量相當于一公斤零號柴油的能量當量。使用本增壓劑時，節(jié)油率設定在15% 30%之間，燃油節(jié)油率同本液體增壓劑使用量相應成正比。柴油發(fā)動機在液體增壓劑耗盡暫無補充時，仍可繼續(xù)照常工作，其動力性能、燃油量以及尾氣成分還原至使用本液體增壓劑之前狀態(tài)。


圖I是本發(fā)明汽化器外形結構示意圖。圖2是本發(fā)明汽化器左視圖。圖3是沿圖I中A-A向剖面結構示意圖。
具體實施方式
(汽化器)參見圖I 圖3，本發(fā)明增壓劑專用汽化器，主要由設置在管體中的內(nèi)氣道3、外氣道2，推桿7、杠桿9及揉索11聯(lián)動機構和增壓劑自動控制機構組成，在與柴油機進氣口連通的該汽化器空氣進氣管體5中設有內(nèi)、外雙氣道結構，空氣節(jié)流閥6與液體增壓劑噴嘴4分別設計在兩個氣道中。內(nèi)氣道3與柴油機汽缸分支進氣道截面相近，外氣道2截面與空氣濾清器和發(fā)動機之間的連接管截面相同。內(nèi)氣道3設計為截面呈雙曲面喉管形，在內(nèi)氣道3的喉管一側的曲面處裝有增壓劑噴嘴4 ;管體5內(nèi)壁與喉管外壁的環(huán)狀空間為外氣道2，在喉管端面的外氣道進氣端設置呈流線曲面的環(huán)狀空氣節(jié)流閥6 ;節(jié)流閥6連接推桿7，使空氣節(jié)流閥6沿外氣道管體5內(nèi)壁前后移動，推桿7頂端設置與揉索11的一端(控制端)相聯(lián)動的杠桿9，揉索11的另一端(操縱端)與柴油機燃油泵控制拉桿相連接。管體5的連接法蘭23端連通柴油機進氣口法蘭，管體5的另一端通過管接I連接濾清器進口。環(huán)狀空氣節(jié)流閥6與推桿7是連接為不可拆卸的整體，鋼絞芯揉索11與杠桿9聯(lián)動，推桿7使空氣節(jié)流閥6沿外氣道管體5內(nèi)壁前后移動，來變動外氣道2管口閉度大小，使流經(jīng)外氣道的氣流流量可變即可改變內(nèi)氣道3喉管的分壓氣流對液體增壓劑噴嘴4虹吸吸力大小，使液體增壓劑汽化量隨喉管分壓氣流的流量變化而變化；又能使吸入汽缸的空氣，等于分別流過兩氣道的氣流流量之和，以保持柴油機原有的進氣總量不變。
鋼絞芯揉索11的另一端(操縱端)與油門拉桿相連，在柴油機運轉中，操縱油門，增加供油量的同時，也同步拉動揉索11聯(lián)動控制杠桿9推動推桿7，控制空氣節(jié)流閥6向縮小外氣道氣道管口方向移動，外氣道2中的分壓氣流流量隨之減小，氣流經(jīng)內(nèi)氣道3喉管的氣流流量增加，流速加快，產(chǎn)生的負壓虹吸吸力加大，從噴嘴4吸出液體增壓劑的汽化量隨之增大，霧化后與空氣混合進入汽缸。反之，當油門減小時，對揉索11的拉力也同時減小，杠桿9聯(lián)動，靠彈簧10的彈力推動推桿7，同步控制外氣道2中的節(jié)流閥6滑向開大進氣空間方向，因為雙氣道氣壓差的存在，使外氣道分壓氣流流量增大，喉管中的氣流流量減小，負壓虹吸吸力減小，液體增壓劑汽化噴量也相應變小，既液體增壓劑汽化量與內(nèi)氣道3喉管的分壓氣流流量成正比，以實現(xiàn)液體增壓劑汽化量同供油同步。參見圖3，在增壓劑噴嘴4連接通向管體5外裝有液池殼體13，位于液池殼體13內(nèi)的噴嘴4端部裝有螺紋式半可調(diào)針閥22，并且該端部連通液池20 ;液池20頂部依次裝有橡膠膜17與保護蓋21，橡膠膜17與保護蓋21用螺釘15固定在液池殼體13上，固定在橡膠膜17中心的承動件18連接帶動繞中間軸轉動的杠桿16，承動件18底部的彈簧置于下方凹槽內(nèi)，杠桿16連接針閥14的尾端，針閥14前端通過增壓劑管接12與增壓劑管道相連通。液體增壓劑經(jīng)過輸送管的管接12到達液面控制針閥14針孔，耐油橡膠膜17為I毫米厚度，用以封閉液池20，在流經(jīng)內(nèi)氣道3喉管的氣流流量發(fā)生變化時，由于大氣壓力作用，橡膠膜17受內(nèi)氣道喉管形成的負壓差驅(qū)動，固定在橡膠膜17中心的組件18帶動可繞中間軸轉動的杠桿16，使液面控制針閥14受控，相應地開啟和關閉針孔，維持液池20的液面，以補充喉管噴嘴4的液體增壓劑噴量需要。當發(fā)動機停轉，內(nèi)氣道3氣流為零時，橡膠膜17靜止，針閥14靠彈簧19的彈力，停在關閉針孔位置，切斷增壓劑進入液池的通道。橡膠膜外面用保護蓋21保護，并用螺釘15緊固在液池殼體13上，以防止橡膠膜17損壞失靈。半可調(diào)針閥22為節(jié)油范圍比例調(diào)節(jié)旋轉半可調(diào)針閥22，左旋使液體增壓劑濃度與空氣的比例增加，節(jié)油量加大，反之減小。本汽化器的安裝規(guī)格，均以柴油機進氣管口的直徑劃分Φ 50mm Φ 60mm、Φ70ι πι Φ 80mm、Φ 100mm、乃至ΦΝ mm,形成本汽化器系列，在各種新、老不同型號和功率
的活塞壓燃系列柴油機上，不論汽缸數(shù)目多少，也不論其排量大小，都可安裝使用。作為規(guī)格選擇參考，只要柴油機進氣口直徑與本汽化器外氣道2末端的管口直徑相等，對應選取相應口徑，將本汽化器連接法蘭23和管接I的兩端，分別與柴油機空氣濾清器，至發(fā)動機進氣管口之間連接固定；鋼絞芯揉索11的控制端與發(fā)動機油門拉桿相連、控制油門的同時，調(diào)整汽化器聯(lián)動受控，聯(lián)動同步后，將隨機配備的液體增壓劑箱固定在發(fā)動機上方，注入液體增壓劑，啟動柴油機，調(diào)整半可調(diào)針閥22確定節(jié)油范圍，安裝即告完成，調(diào)整與操作控制簡捷方便，柴油機不必再作任何改動。
權利要求
1.一種柴油機液體增壓劑，其特征是；它是由以下原料配制的液體，該增壓劑的體積配比為 燃料乙醇70% 85% 過氧化氫 水9% 28% O.2%過碳酸鈉水溶液1% 5% (W/V) 增壓劑液體PH值為 6 7。
2 按照權利要求I所述的柴油機液體增壓劑專用汽化器，包括設置在管體中的內(nèi)氣道、外氣道，推桿、杠桿及揉索聯(lián)動機構和增壓劑自動控制機構，其特征是在與柴油機進氣口連通的該汽化器空氣進氣管體中設有內(nèi)、外雙氣道結構，內(nèi)氣道設計為截面呈雙曲面喉管形，在內(nèi)氣道的喉管一側曲面處裝有增壓劑噴嘴；管體內(nèi)壁與喉管外壁形成的環(huán)狀空間為外氣道，在喉管端面的外氣道進氣端設置呈流線曲面的環(huán)狀空氣節(jié)流閥；空氣節(jié)流閥連接推桿，使空氣節(jié)流閥沿外氣道管體內(nèi)壁前后移動，推桿頂端設置與揉索控制端相聯(lián)動的杠桿，揉索的操縱端與柴油機燃油泵油門控制拉桿相連接。
3.按照權利要求2所述的柴油機液體增壓劑專用汽化器，其特征是在增壓劑噴嘴連接通向管體外裝有液池殼體，位于液池殼體內(nèi)的噴嘴液體通道端部裝有半可調(diào)針閥，并且該端部連通液池；液池頂部依次裝有密封橡膠膜與保護蓋，橡膠膜與保護蓋固定在液池殼體上，承動件的一端固定在橡膠膜的中心，承動件的另一端與繞中間軸轉動的杠桿的一端相連，承動件底部的彈簧置于下方凹槽內(nèi)，杠桿另一端連接針閥的尾端，針閥前端與增壓劑管道相連通。
全文摘要
本發(fā)明公開一種柴油機液體增壓劑及專用汽化器裝置，該增壓劑是燃料乙醇、過氧化氫和過碳酸鈉組成的水溶液，pH值為6～7。增壓劑設備是采用雙氣道分壓式汽化器裝置，在與柴油機進氣口連通的汽化器空氣進氣管體中設有內(nèi)、外雙氣道結構，內(nèi)氣道截面呈雙曲面喉管形，在內(nèi)氣道的喉管一側曲面處裝有增壓劑噴嘴；管體內(nèi)壁與喉管外壁形成的環(huán)狀空間為外氣道，在喉管端面的外氣道進氣端設置呈流線曲面的環(huán)狀空氣節(jié)流閥；連接推桿的節(jié)流閥沿外氣道管體內(nèi)壁前后移動，推桿頂端設置與揉索控制端相聯(lián)動的杠桿，揉索的操縱端與柴油機油門控制拉桿連接。采用該技術能夠使燃油節(jié)油率達到28.8％，既滿足了柴油機低碳環(huán)保的排放要求，又達到節(jié)油降耗之功效。
文檔編號C10L1/12GK102618334SQ201210031768
公開日2012年8月1日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權日2012年2月9日
發(fā)明者白東旭, 白玉堂 申請人:白東旭, 白玉堂