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，是涉及一種通過改善內(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，汽車本身也得到了高速發(fā)展。這一點(diǎn)在中國得到了充分體現(xiàn)。改革開放以來，經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，帶來了汽車產(chǎn)業(yè)與汽車擁有量突飛猛進(jìn)，汽車已走進(jìn)了很多家庭。汽車在給人們的交通運(yùn)輸帶來方便的同時(shí)，也帶來了污染，汽車尾氣已是當(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象。汽車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。為此，汽車節(jié)能治污已成為國際國內(nèi)人們所關(guān)注的主要對象，也是各國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、在超齡失修的車輛中，粘度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃油的潤滑油會(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，以解決汽車尾氣排放污染這一問題。這些方法與措施概括起來有以下幾個(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，名稱為汽車尾氣洗滌凈化裝置的中國實(shí)用新型專利，為了解決燃燒造成的堵塞，公開了通過堿液對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，但并沒有使燃燒室內(nèi)的燃燒得到改善。
2、以公開號(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、以公開號(hào)為CN1125816A的中國發(fā)明專利為代表的專利技術(shù)，通過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、公開號(hào)為CN1025232C的發(fā)明專利揭示了一種通過在氣相加入多組分過氧化氫組合液來改變?nèi)加徒M成，以減少汽車排放尾氣中的有害成分。其具體做法是，將過氧化氫組合液在進(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％的過氧化氫(H2O2)水溶液組成，而水溶液又是由7％的過氧化氫(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，通過改變?nèi)剂系慕M成來達(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，但熱功效率沒有得到提高，沒有實(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，且不改變原有燃油組成，實(shí)施設(shè)置與操作簡單的改善內(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)，由空氣霧化的過氧化氫水溶液與空氣同步進(jìn)入燃燒室，所述過氧化氫水溶液為水與過氧化氫(H2O2)的混合水溶液，H2O2的重量濃度為0.1～30％，過氧化氫水溶液的加入量為燃油用量的4～8％。
過氧化氫水溶液中的過氧化氫(H2O2)的重量濃度，對于不同的燃油內(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)的過氧化氫水溶液，其H2O2的重量濃度一般為3～30％。過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)施過程中，還可以根據(jù)車型和運(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。過氧化氫水溶液的用量可通過設(shè)置在溶液進(jìn)入管上的控制閥來進(jìn)行調(diào)整。過氧化氫水溶液進(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)對高溫燃燒所產(chǎn)生的耗熱負(fù)面影響。所述溶液為由過氧化氫(H2O2)與水組成的混合水溶液，在燃燒過程中只產(chǎn)生助燃作用，且其最終產(chǎn)物仍是水，不會(huì)帶來新的污染，對尾氣還有洗滌作用，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)簡單，方法簡捷，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)汽車的燃燒為例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。以商品過氧化氫(H2O2)與水配制成過氧化氫重量濃度為5％左右的過氧化氫水溶液，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出口出來的過氧化氫水溶液，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、放置位置都隨車型而選擇。
將本發(fā)明的方法用于汽車改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒時(shí)，須在汽車運(yùn)行中將低濃度的過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^氧化氫水溶液在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行的壓縮過程中不會(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，所述過氧化氫水溶液為水與過氧化氫的混合溶液，過氧化氫的重量濃度為0.1～30％，過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)，過氧化氫水溶液中的過氧化氫重量濃度為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)，過氧化氫水溶液中的過氧化氫重量濃度為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)簡單，方法簡捷，十分易于實(shí)施推廣。
文檔編號(hào)F02B47/06GK1828037SQ200610020560
公開日2006年9月6日 申請日期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 申請人:寇承平