新型納米汽車尾氣減排裝置及其在大氣霧霾領(lǐng)域應用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型汽車尾氣減排裝置及其在大氣霧霾領(lǐng)域的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)汽車發(fā)動機增效的原理。根據(jù)汽柴油發(fā)動機傳統(tǒng)的燃燒理論中，燃油霧化越好，發(fā)動機的效率就越高。根據(jù)“單位體積越小=相對表面積越大”的道理，要想燃料在發(fā)動機的氣缸里快速燃燒并充分燃燒，為發(fā)動機所供應的燃油就必須是顆粒度很小的油霧；為了達到盡可能小顆粒度的霧化效果。傳統(tǒng)的方法是不斷地改進發(fā)動機的燃油霧化效果，以期達到最佳的霧化效果。目前，常用的汽車發(fā)動機燃油霧化主要通過兩種設備實現(xiàn)，汽車化油器和電噴發(fā)動機。
傳統(tǒng)汽車發(fā)動機增效的方法一:汽車化油器(Carburetor)法。汽車化油器是在發(fā)動機工作產(chǎn)生的真空作用下，將一定比例的汽油與空氣混合的機械裝置。化油器作為一種精密的機械裝置，它對發(fā)動機的重要作用可以稱之為發(fā)動機的“心臟”?；推鲿鶕?jù)發(fā)動機的不同工作狀態(tài)需求，自動配比出相應的濃度，輸出相應的量的混合氣，為了使配出的混合氣混合的比較均勻，化油器還具備使燃油霧化的效果，以供機器正常運行?；推鞯撵F化效果越好，發(fā)動機的燃燒效率就越高。傳統(tǒng)的化油器發(fā)動機，雖然可以滿足汽車各個工況下的燃料供給，但控制不可能達到精確，不但造成了燃料的浪費，也影響了尾氣排放的成分。因此，在世界發(fā)達國家，早已嚴禁化油器車的制造和使用。
[0003]傳統(tǒng)汽車發(fā)動機增效的方法二:電控燃油噴射系統(tǒng)方法。電控燃油噴射系統(tǒng)，簡稱電噴系統(tǒng)。汽車電噴式發(fā)動機比化油器式發(fā)動機的先進之處在于，以計算機系統(tǒng)為控制核心，電噴裝置起到自動控制燃料與空氣混合比的作用。針對汽車在啟動、怠速、加速、制動等不同行駛狀態(tài)，由傳感器和電腦的配合來確定相應的噴油量、噴油最佳時刻，并能適時及時地切斷供油。使發(fā)動機在各種工作情況下都能獲得最佳混合氣，產(chǎn)生最大動力輸出。它使汽油燃燒得更充分、更徹底，能提高發(fā)動機輸出功率約5%，節(jié)省燃油5%到20%，并能使有害氣體的排放量得到有效控制。
[0004]以上兩個系統(tǒng)的油霧產(chǎn)生由噴油嘴完成。噴油嘴在以上兩種系統(tǒng)中對燃油霧化效果起著決定性作用。噴油嘴其實就是個簡單的電磁閥，當電磁線圈通電時，產(chǎn)生吸力，針閥被吸起，打開噴孔，燃油經(jīng)針閥頭部的軸針與噴孔之間的環(huán)形間隙高速噴出，形成霧狀，利于燃燒充分。目前，較好的噴油嘴的霧化粒度目前可達6微米左右。
[0005]汽車的尾氣是非常復雜的物質(zhì)混合物，其中有許多有害的成分，比如:固體懸浮顆粒、未燃燒或燃燒不完全的碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)、二氧化硫(S02)、硫化氫(H2S)以及微量的醛、酚、過氧化物、有機酸和含鉛、磷汽油所形成的鉛、磷污染等。汽車尾氣不僅氣味怪異，而且會導致人頭昏、惡心，影響人的身體健康。在車輛不多的情況下，大氣的自凈能力尚能化解汽車排出的“毒氣”。但隨著汽車數(shù)量的急劇增加，交通擁堵成了家常便飯，汽車本應具備的便捷、舒適、高效的優(yōu)勢逐漸被過多的車輛所抵消，由此帶來的汽車尾氣更是害人不淺。在很多地方產(chǎn)生的大氣霧霾現(xiàn)象和汽車的尾氣廢氣排放有直接的原因。因此，盡可能的減少汽車尾氣排放是大勢所趨。
[0006]傳統(tǒng)汽車尾氣廢氣減排的方法之一:催化轉(zhuǎn)換器法。催化轉(zhuǎn)換器(又稱觸媒轉(zhuǎn)化器，觸媒轉(zhuǎn)換器)是利用催化劑的作用將排氣中的C0、HC和NOx (在發(fā)動機中高溫熱量的作用下，空氣中的氮氣與氧氣結(jié)合而成)轉(zhuǎn)換為對人體無害的氣體的一種排氣凈化裝置，也稱作催化凈化轉(zhuǎn)換器。理論上，催化劑有助于將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，以及將碳氫化合物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。另外，它還可以將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣。金屬鉬、鈀或銠均可作催化劑。在化學反應過程中，催化劑只促進反應的進行，不是反應物的一部分。目前該方法已經(jīng)被汽車工業(yè)廣泛采用。該方法的缺點是催化轉(zhuǎn)化器中的催化劑只有在高溫下才會有反應。汽車在所產(chǎn)生的尾氣廢氣把催化轉(zhuǎn)換器加熱到工作溫度之前，廢氣問題仍然很嚴重，尤其是當?shù)叵峦＼噲霭l(fā)動汽車時問題更大。作為彌補，有些車輛的催化轉(zhuǎn)換器里面放置電熱系統(tǒng)預熱，以減少發(fā)動時的尾氣廢氣，但是實際上很少車輛使用預熱系統(tǒng)。
[0007]傳統(tǒng)汽車尾氣廢氣減排的其他方法。目前對于尾氣減排也有一些其他的方法，但是都因為效果有限，不能形成規(guī)?；瘧?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的核心是依據(jù)本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)的混合氣體燃燒的競爭燃燒理論以及據(jù)此研究出的納米汽車發(fā)動機尾氣減排裝置。其基本原理為:首先，通過發(fā)動機外部的特殊裝置，產(chǎn)生可燃的氣體，該氣體可以是一種氣體，也可以是幾種氣體的混合。然后，將該可燃氣體同發(fā)動機噴油嘴噴出的霧化燃油混合，油滴在發(fā)動機中的速度為十幾米/秒?？扇細怏w在發(fā)動機中的隨機運動的速度為數(shù)百米/秒。在發(fā)動機電火花塞點燃后，瞬間產(chǎn)生鏈式燃燒反應。可燃氣體首先迅速燃燒爆炸，擊碎霧化燃油顆粒，使之通常情況下為微米尺度的霧化燃油霧滴瞬間一定比例達到納米量級。由于霧化效果的瞬間大幅度提高，從而使得霧化燃油在發(fā)動機中的燃燒更加充分，燃燒效率大幅度提高，熱功轉(zhuǎn)化效率提高，從而使得CO和HC得到充分燃燒，產(chǎn)生C02等無毒害氣體。同時，由于在發(fā)動機燃燒室中的氧氣是有限的。在氧氣和燃油充分燃燒和消耗以后，就杜絕的氧氣和氮氣等氣體的反應。從而很大程度上減少了尾氣中氮氧化物的產(chǎn)生。其次，在另一方面，當汽車在霧霾天氣時，呼入大量的有毒害氣體，這種有毒害氣體可能含有碳氫化合物CH，一氧化碳CO，氮氧化物NOx時。該毒害氣體可以在發(fā)動機中實現(xiàn)再燃燒，化學分子間實現(xiàn)組合。根據(jù)以上的競爭燃燒原理，有毒氣體部分或者全部化解都無毒氣體二氧化碳C02，氮氣N2和水汽。
[0009]混合氣體是可以是氧氣、氫氣、氮氣、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、丁炔等中的一種或者幾種的混合。
[0010]氣體來源可以是通過儲罐釋放，也可以是一些特殊裝置產(chǎn)生后釋放。
[0011]該發(fā)明將為燃油發(fā)動機提高燃油效率提供了一個新的方法和思路。該裝置也在一定意義上實現(xiàn)納米霧化效果，納米級霧化燃油比例應在在5% -100%之間。并且實現(xiàn)了燃油效率的大幅提高和尾氣排放大幅度的降低。
[0012]該發(fā)明裝置經(jīng)過安裝在汽車上實測結(jié)果表明可以大幅度降低汽車尾氣中的HC，C0和NOx，和標準限值比較，汽車尾氣排放值僅為其值的30%以下。尾氣減排效果極其明顯。
[0013]為此，該發(fā)明的應用將大幅度的增加汽車的燃油效率，同時大幅度的降低汽