CN100362227C - 改善内燃机燃烧的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种改善内燃机燃烧的方法，其主要内容是在空气进入燃烧室的同时，过氧化氢水溶液由溶液储罐(12)经进液管(10)进入空气流，由空气雾化后与空气同步进入燃烧室，过氧化氢水溶液与空气由端口位于进气管(14)空气调节阀(15)之后另一端与溶液储罐气室相联结的气液平衡管(13)、空气调节阀(15)和溶液阀(9)调节平衡，所述过氧化氢水溶液为水与过氧化氢的混合溶液，过氧化氢的重量浓度为0.1～30%，过氧化氢水溶液的加入量为燃油用量的4～8%。本发明揭示的改善内燃机燃烧的方法，其实施设施结构简单，方法简捷，十分易于实施推广。

Description

改善内燃机燃烧的方法
一、技术领域
本发明涉及内燃机燃烧技术，更具体地说，是涉及一种通过改善内燃机的油料燃烧以减少尾气排放污染的技术。
二、背景技术
汽车是一种热能动力机械，为人类社会的繁荣进步做出了极大贡献，随着人类社会的繁荣进步，汽车本身也得到了高速发展。这一点在中国得到了充分体现。改革开放以来，经济持续高速发展，带来了汽车产业与汽车拥有量突飞猛进，汽车已走进了很多家庭。汽车在给人们的交通运输带来方便的同时，也带来了污染，汽车尾气已是当今城市污染最为主要的污染源，是人们污染治理的主要治理对象。汽车尾气污染是由于燃料燃烧不完全产生的，其排放的污染有害成分，不仅有气相，还有液相与固相，其中气相主要有CO、NOx、HC，液相主要是由不能及时燃烧的燃料聚合成的稠环芳烃及其焦油，固相主要有炭黑(C)和作为抗震剂的四乙基铅(C2H5)4Pb燃烧后的铅化物，以及随尾气排放的O、N、S有机化合物的混凝物等。汽车尾气排放的污染已严重地危及到人们的健康，致使很多疑难杂病大量地出现，且呈上升趋势。为此，汽车节能治污已成为国际国内人们所关注的主要对象，也是各国政府下决心要解决的课题。
导致内燃机内燃料燃烧不完全与污染这种因果共存的主要原因，从理论上讲，空燃比(空气与燃料之比)的过剩系数λ≥1时，可使油料完全燃烧形成CO2和H2O，但实际上由于下述原因，内燃机内的油料燃烧很难做到完全燃烧：
1、在车速要求的1％秒瞬间，要在狭小的燃烧室内完成空气与高粘度的燃料(如柴油)均匀混合、升温燃烧反应完全等过程是非常困难的，必然会产生由于其不能及时燃烧而产生新的碳氢化合物(HC)；
2、在高压低温的水夹套气缸壁区域，十分有利于高粘度油料焦油聚合；
3、在超龄失修的车辆中，粘度远远大于燃油的润滑油会由曲轴带入气缸，这时空气呈现严重不足的条件下，更有利于其焦化成焦油和炭黑(C)；
4、汽油中的抗震剂-四乙基铅(C2H5)4Pb，燃烧后生成的铅化物随尾气排放是系统不可避免产生的污染物。
为了改进内燃机的燃烧，提高热功效率，消除或减少尾气排放污染，人们作了不懈的努力，探索了各种不同的方法与措施，以解决汽车尾气排放污染这一问题。这些方法与措施概括起来有以下几个方面：
1、在排气管内以单组分铂或多组分的其他催化剂催化燃烧。中国当前推广使用的催化燃烧采用的是欧洲推行的三元催化燃烧技术，使未燃烧完全的燃料在低温下进一步燃烧，以减少尾气中的有害成分。但实践证明该技术易于失活，不易于再生，且易于造成堵塞。专利号为00244825.4，名称为汽车尾气洗涤净化装置的中国实用新型专利，为了解决燃烧造成的堵塞，公开了通过碱液对尾气污染物洗涤的技术，该专利技术虽然能消除尾气污染物，但并没有使燃烧室内的燃烧得到改善。
2、以公开号为CN1094791A、CN1299925为代表的专利技术，采用分子筛变压吸附法提供富氧，或采用臭氧发生器提供臭氧，以达到减氮增氧，改善内燃机内的燃烧，减少尾气中的有害成分。
3、以公开号为CN1125816A的中国发明专利为代表的专利技术，通过在液相油料中加入低分子醇或水进行乳化，改变燃料结构后注入燃烧室改善内燃机内的燃烧，以减少汽车尾气中的有害成分。
以上这些技术的实施都存在着实施设置结构复杂，操作繁琐等不易实施推广的缺陷。
4、公开号为CN1025232C的发明专利揭示了一种通过在气相加入多组分过氧化氢组合液来改变燃油组成，以减少汽车排放尾气中的有害成分。其具体做法是，将过氧化氢组合液在进排气冲程的重叠期转变时喷入燃烧室，改变燃烧室内外的燃烧，从而达到减少汽车尾气中有害成分的目的。组合液由90％的低炭脂肪醇与10％的过氧化氢(H2O2)水溶液组成，而水溶液又是由7％的过氧化氢(H2O2)与93％的水组成，组合液的用量为油料的百分之几十到百分之一百。在该专利技术揭示的技术中，过氧化氢(H2O2)仅是组合液中的一个组分，且不是最为主要的成分。其实际上是用低发热值的低炭脂肪醇取代高发热值的脂肪烃(C9))，即含炭量达84.4％的汽油，或取代高发热值的脂肪烃(C16).，即含炭量达85～86％的柴油，通过改变燃料的组成来达到减少尾气排放污染。虽然该技术可以减少尾气污染排放，但热功效率没有得到提高，没有实现其既增能又减污的双重效果目的。
三、发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的旨在提供一种能有效提高燃烧效率与减少尾气中有害成分，且不改变原有燃油组成，实施设置与操作简单的改善内燃机内燃烧的方法。
本发明改善内燃机燃烧的方法是在空气进入燃烧室的同时，过氧化氢水溶液由溶液储罐经进液管进入空气流，由空气雾化后与空气同步进入燃烧室，且过氧化氢水溶液与空气由端口位于进气管空气调节阀之后另一端与溶液储罐气室相联结的气液平衡管、空气调节阀和溶液阀调节平衡，在过氧化氢水溶液中，过氧化氢的重量浓度为0.1～30％，过氧化氢水溶液的加入量为燃油用量的4～8％。
过氧化氢水溶液中的过氧化氢(H2O2)的重量浓度，对于不同的燃油内燃机其重量浓度是不同的，用于汽油内燃机的过氧化氢水溶液，其H2O2的重量浓度一般为0.1～3％，用于柴油内燃机的过氧化氢水溶液，其H2O2的重量浓度一般为3～30％。过氧化氢水溶液由空气雾化后与空气同步进入燃烧室，在活塞吸气冲程运行中，由出口端设置在空气进气管内且位于空气进气管出口前5mm范围内的进液管进入空气流，在空气气流的射流冲击下雾化后与空气同步进入燃烧室。过氧化氢水溶液的加入的量，一般为燃油用量的4～8％。在实际的实施过程中，还可以根据车型和运行状况进行调整，使内燃机的热功效率达到最大。过氧化氢水溶液的用量可通过设置在溶液进入管上的控制阀来进行调整。过氧化氢水溶液与空气的配比，由端口位于进气管空气调节阀之后的另一端与溶液储罐相联结的气液平衡管以及空气进气调节阀与溶液阀调节平衡控制。
本发明揭示的改善内燃机燃烧的方法，过氧化氢水溶液与空气同步进入燃烧室后，在活塞运行中受热升温至700℃左右气化进而分解，燃烧室内的过氧化物自由基含量增加，扩大燃油喷入燃烧前期断链水煤气反应，加速后期的氧化反应，使有序的爆燃时间缩短，燃烧室内的燃烧得到改善。这不仅减轻了缸体的热负荷，也避免了上述液相乳化法已有技术中存在的，溶液进入燃烧区对高温燃烧所产生的耗热负面影响。所述溶液为由过氧化氢(H2O2)与水组成的混合水溶液，在燃烧过程中只产生助燃作用，且其最终产物仍是水，不会带来新的污染，对尾气还有洗涤作用，减少了尾气有害成分。本发明揭示的改善内燃机燃烧的方法，其实施设施结构简单，方法简捷，十分易于实施推广。
四、附图说明
附图1是本发明的方法实施设施结构示意图。
在附图中，1活塞；2缸体；3气缸；4气缸盖；5燃烧室；6排气管；7排气阀；8进气阀；9溶液阀；10进液管；11溶液；12溶液储罐；13气液平衡管；14进气管；15空气调节阀。
五、具体实施方式
以改善柴油内燃机汽车的燃烧为例，对本发明的具体实施方式进行详细说明。以商品过氧化氢(H2O2)与水配制成过氧化氢重量浓度为5％左右的过氧化氢水溶液，装入溶液储罐12达储罐80％的容积。溶液储罐内的溶液11由出口端设置在空气进气管14内且位于空气进气管出口前约5mm处的进液管10进入空气流，在空气气流的射流冲击下雾化后与空气同步进入燃烧室5。过氧化氢水溶液与空气，由进气管14上的空气调节阀15、气液平衡管13和进液管上的溶液阀9控制平衡，气液平衡管13一端口位于进气管14空气调节阀15后紧靠着调节阀处，另一端与溶液储罐气室相联结。溶液的加入量约为燃油的6％。由进液管10出口出来的过氧化氢水溶液，在空气气流的射流冲击作用下被分散雾化，与空气同步喷入燃烧室，在活塞1运行过程中受热升温至700℃左右气化进而分解，使燃烧室内的氧含量增加，扩大柴油喷入燃烧前期水煤气断链反应，产生更多的过氧化物自由基，使后期爆燃反应缩短。溶液储罐12大小、形状、放置位置都随车型而选择。
将本发明的方法用于汽车改善内燃机的燃烧时，须在汽车运行中将低浓度的过氧化氢水溶液适量地随同空气与汽油混合喷入燃烧室，以使其不影响启动。这是因为低浓度的过氧化氢水溶液在内燃机运行的压缩过程中不会提前爆燃，且更有利于其后期反应。

Claims (4)

1.一种改善内燃机燃烧的方法，在空气进入燃烧室的同时，过氧化氢水溶液由溶液储罐(12)经进液管(10)进入空气流，由空气雾化后与空气同步进入燃烧室，其特征在于过氧化氢水溶液与空气由端口位于进气管(14)空气调节阀(15)之后另一端与溶液储罐气室相联结的气液平衡管(13)、空气调节阀(15)和溶液阀(9)调节平衡，所述过氧化氢水溶液为水与过氧化氢的混合溶液，  过氧化氢的重量浓度为0.1～30％，过氧化氢水溶液的加入量为燃油用量的4～8％。
2.根据权利要求1所述的改善内燃机燃烧的方法，其特征在于内燃机为汽油内燃机时，过氧化氢水溶液中的过氧化氢重量浓度为0.1～3％。
3.根据利要求1所述的改善内燃机燃烧的方法，其特征在于内燃机为柴油内燃机时，过氧化氢水溶液中的过氧化氢重量浓度为3～30％。
4.根据利要求1或2或3所述的改善内燃机燃烧的方法，其特征在于输送过氧化氢水溶液的进液管出口设置在空气进气管(14)内且位于空气进气管出口前5mm范围内，过氧化氢水溶液由进液管进入空气流，在空气气流的冲击下雾化后与空气同步进入燃烧室。
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