CN101787943A

CN101787943A - 高效节能环保内燃机

Info

Publication number: CN101787943A
Application number: CN201010132605A
Authority: CN
Inventors: 冯耀宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-28
Filing date: 2010-02-28
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-02-28
Also published as: CN101787943B

Abstract

本发明高效节能环保内燃机主要涉及内燃机节油、环保装置，尤其是汽油机节油、环保装置。包括空气滤清器(1)，燃油空气混合装置(2)，以及连接所述空气滤清器(1)和燃油空气混合装置(2)的进气通道(12)，发动机(4)，以及连接所述发动机(4)与燃油空气混合装置(2)的进气通道(24)，进气谐振器(3)以及连通管(324)，排气管(5)，所述进气谐振器(3)为一密闭耐负压容器，其为层状壳体结构，该容器壳体包含部分弹性材料制做。以上结构，可以增强燃油、空气的混合，使大直径液滴高速雾化、汽化，成为有利于点燃并快速充分燃烧的混合气，增加了发动机的实用空燃比，最高燃烧温度下降，大大减少了氮氧化物生成量，节能环保，易于启动，增加最大功率。

Description

高效节能环保内燃机

技术领域

本发明高效节能环保内燃机主要涉及内燃机节油、环保装置，尤其是汽油机节油、环保装置。

背景技术

现有汽油机，燃油空气混合装置(化油器或电控燃油喷射系统等)对燃油的雾化不良，出口处还有大量不利于充分燃烧的大直径液滴。其进气通道没有运用流体力学优化气流运动模式的结构，燃油雾滴与空气基本为同步层状流动，相对速度很低，无法进一步雾化和汽化燃油。因此，现有汽油机燃烧难以充分，废气中一氧化碳、碳氢化合物含量较高。而且，由于进气雾化和汽化燃油不良，现有汽油机只能在空燃比接近或低于理论值的较狭窄范围内运转，燃烧温度较高，故此生成大量氮氧化物，污染环境。同时也造成了现有汽油机设计压缩比难以提升，热效率较低，油耗较高。

现有汽油机处理废气中一氧化碳、碳氢化合物含量较高的问题，是采取催化器来催化氧化。由于催化器结构中含有贵重稀有金属，故此使用成本很高，并且其使用寿命也较短，不利于推广应用。

发明内容

本发明提供了一种高效节能环保内燃机，其技术方案实施于汽油机时有利于汽油机的稀薄燃烧和强化燃烧、提高空燃比，降低燃烧温度，减少有害废气排放、提高设计压缩比，提高发动机部分负荷下的效率，节能环保，易于启动，增加最大功率。本发明应用于压燃式内燃机时，同样能够强化燃烧、提高充气系数，减少有害废气排放，提高实际压缩比，节能环保，易于启动，增加最大功率。

本发明的技术方案是高效节能环保内燃机，包括空气滤清器1，燃油空气混合装置2，以及连接所述空气滤清器1和燃油空气混合装置2的进气通道12，发动机4，以及连接所述发动机4与燃油空气混合装置2的进气通道24，进气谐振器3，以及连通管324，排气管5，其特征在于所述进气谐振器3为一密闭耐负压容器，其为层状壳体结构，该容器壳体包含部分弹性材料制做。

上述的高效节能环保内燃机，还包括多功能增压涡轮122。

上述的高效节能环保内燃机，所述进气通道12内安装有风扇形进气旋流装置121；在发动机4与排气管5之间安装有有补气阀8及旋风排气补燃室6。

上述的高效节能环保内燃机，所述谐振器3内固定有纤维制品。

上述的高效节能环保内燃机，所述进气谐振器3通过弹性支架7与发动机连接；所述连通管324有部分长度为软管。

上述的高效节能环保内燃机，所述进气通道24内固定有纤维制品242，在进气通道24内、发动机4进气门之前，安装有过滤网243。

上述的高效节能环保内燃机，所述连通管324轴线与进气通道24轴线不相交；连通管24轴线与进气谐振器3轴线不相交；所述连通管324上设有节流阀3244，节流阀3244可与发动机节气门联动。

上述的高效节能环保内燃机，所述连通管324包含一段由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管3241。

上述的高效节能环保内燃机，所述连通管324的内壁设有至少一道环形凹槽3242。

上述的高效节能环保内燃机，所述连通管324内设有声波振动簧片3243；所述进气通道24内设有弹性扰流片241，其一端固定贴附于进气通道24管壁上。

上述的高效节能环保内燃机，所述进气谐振器3内腔为旋转体形，其内腔容积是发动机工作容积的0.5-3倍，其设有管道31连通空气滤清器1，在所述管道31上有调节阀311。

上述的高效节能环保内燃机，所述进气谐振器3可以是发动机4及其附件内部腔体的一部分。

一种产生超声波的装置，其特征在于含有一段管道，管道包含一段由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管，管道内壁设有至少一道环形凹槽。当流体为液体时，环形凹槽位于由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管最小截面段。当流体为气体时，环形凹槽位于由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管段下游。

采用以上的结构，进气谐振器利用不同冲程的进气压力变化呼吸气流，从而增强燃油、空气的混合，使大直径液滴在离心力作用下附壁形成油膜，油膜在连续旋转气流冲刷下高速雾化，并吸收发动机进气道热量蒸发汽化，成为有利于点燃并快速充分燃烧的混合气，并提高空燃比，提高发动机部分负荷下的效率和输出扭矩，由于增加了发动机的实用空燃比，最高燃烧温度下降，大大减少了氮氧化物生成量，节能环保，易于启动，增加最大功率。

本发明应用于压燃式内燃机时，能够强化燃烧、提高充气系数，减少有害废气排放，提高实际压缩比，节能环保，易于启动，增加最大功率。

附图说明

图1是本发明高效节能环保内燃机工作示意图。

图2是图1所示进气谐振器、连通管、弹性支架、进气通道、扰流片装配关系示意图。

图3是本发明声波振动簧片结构主视图。

图4是图3右视图。

图5是风扇形进气旋流装置主视图。

图6是多功能增压涡轮主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述：

见图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，为本发明高效节能环保内燃机结构，包括空气滤清器1，燃油空气混合装置2，以及连接所述空气滤清器1和燃油空气混合装置2的进气通道12，此进气通道12是指燃油空气混合装置节气门与空气滤清器滤芯之间的气流通道，包含空气滤清器、进气总管、燃油空气混合装置的内部气流通道等连通部件的内腔；还包括进气谐振器3，以及用于连接所述进气谐振器3和所述进气通道24的连通管324。所述进气谐振器3为一密闭耐负压容器，容器壳体部分或者全部是弹性材料制作，最好形式是类似鼓状，两端为弹性材料，中部为刚性材料，其容积可随着进气通道压力的变化而改变，如此，谐振器利用不同冲程的进气压力变化呼吸气流，从而增强燃油、空气的混合，并提高空燃比，降低泵气损失，其自振频率应高于发动机最高转速下的进气频率；亦可在谐振器3内壁面固定纤维制品或进气谐振器3内腔填充纤维制品以扩大油膜面积强化气流冲刷汽化燃油效果。所述进气谐振器3可为单层或多层壳体结构，多层壳体时，各内层筒体为多孔筛板状，增加燃油挥发面积，各层之间的气流流动强化气流冲刷汽化燃油效果。所述进气谐振器3通过支架7与发动机连接，最好的方式支架7为弹性支架，其沿长度方向的截面积为渐变，与发动机4连接一端的截面积较大，如此可以放大发动机的振动幅度，使进气谐振器3的壁面与发动机4同步大幅度振动，可以促使燃油雾化汽化，支架7也可以是连通管，此时连通管充当了支架以固定进气谐振器。所述进气谐振器3内腔最好为旋转体形，其内腔容积是发动机工作容积的0.5-3倍，其设有管道31连通空气滤清器1，在所述管道31上有调节阀311，如此可以引入新鲜空气，进一步提高空燃比，降低油耗，也可在连通管以三通管接管道和调节阀，连通空气滤清器引入新鲜空气。对于自然风冷和强制风冷发动机，进气谐振器布置于被发动机加热后的空气流下游，对于液冷发动机，进气谐振器布置于被发动机散热器加热后的空气流下游，位于发动机散热区域内，以利于燃油雾化汽化。

进一步的形式，所述进气谐振器3也可以是发动机4及其附件内部腔体的一部分，此种情况下就不需要支架了。

所述连通管324可以是刚性直管，也可以全部或有部分长度为软管，当连通管324为软管时，其抗弯弹性系数低于上述弹性支架7；所述连通管324轴线与进气通道24轴线不相交，以获得进气旋流效果，连通管324轴线与进气谐振器3轴线不相交，最好是连通管324边缘与进气通道24内壁面、进气谐振器3相切时，可以获得最佳的进气旋流效果，以达到气流旋流冲刷壁面汽化燃油目的；所述连通管324上设有节流阀3244，节流阀3244可与发动机节气门联动；所述连通管324包含一段由逐渐收缩段——最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管3241，以提高气流速度；所述连通管324的内壁设有至少一道环形凹槽3242，环形凹槽可在双向气流吹动下产生(超)声波；最好的方式是环形凹槽3242位于所述加速管3241的下游；(超)声波在连通管、进气通道、化油器、谐振器、汽缸等连通部件内部传播和反射，促使燃油雾化汽化、增强燃油与空气的混合和燃烧。环形凹槽3242可由连通管本体加工形成，也可外加套管形成。连通管324两端出口位于进气通道截面和进气谐振器截面的最低处或其轴线指向相应部件最低处，以便气流冲刷，防止积油。所述连通管324内设有(超)声波振动簧片3243，可以是双向的或两个反向安装的(超)声波振动簧片，或一个振动端向谐振器的(超)声波振动簧片，(超)声波振动簧片3243可在双向气流吹动下振动产生(超)声波，(超)声波在连通管、进气通道、化油器、谐振器、汽缸等连通部件内部传播和反射，促使燃油雾化汽化、增强燃油与空气的混合和燃烧。所述连通管324可以是一个或多个，多个连通管时，各连通管轴线与进气通道轴线偏向应一致；各连通管轴线与谐振器轴线偏向应一致，以形成同一转向的旋流；并与风扇形进气旋流装置121、多功能增压涡轮122所产生的旋流方向一致；它们在进气通道内共同形成进气冲程的螺旋形气流，非进气冲程的连续旋转气流，使大直径液滴在离心力作用下附壁形成油膜，油膜在连续旋转气流冲刷下高速雾化，并吸收发动机进气道热量蒸发汽化，成为有利于点燃并快速充分燃烧的混合气，进气流的高速旋转状态保持至发动机的进气、压缩、燃烧、做功、排气全过程，旋流、紊流混合和燃烧使气缸内火焰传播更快速，燃烧更完全，因此可以提高空燃比和设计压缩比，提高发动机部分负荷下的效率和输出扭矩，节能环保，易于启动，增加最大功率。

所述连通管324内设有隔板式防回火器3245，把连通管324分隔成为两个以上的独立通道。当发动机为多缸发动机时，进气谐振器和连通管可以连接于进气总管，或多个进气谐振器和连通管分别连接各汽缸的进气歧管。

本发明内燃机还可以在进气通道12内安装有风扇形进气旋流装置121和多功能增压涡轮122，风扇形进气旋流装置121其叶片固定并可带有弯度，弯曲凹面向空气滤清器1方向，叶片数量高于2片，具体形状结构可为任意公知轴流风扇叶片或螺旋桨形式；多功能增压涡轮122的结构是公知设有转速传感器的轴流电风扇，电风扇叶片可带有弯度，弯曲凹面向空气滤清器方向，轴流电风扇筒形外壳与进气通道12内壁密封连接，电风扇在不通电状态下是惯性涡轮，在进气冲程由气流吹动，吸收部分曲轴功率提高转速，在非进气冲程依靠惯性转动，提高进气通道压力，增加充气系数，在发动机转速较低时，进气流速低，气流作用于风扇叶片的转矩低于风扇轴系阻尼转矩时，风扇不转动，成为旋流叶片，使气流旋转，强化燃油、空气的混合和燃烧，电风扇可在需要时通电转动，成为电动增压涡轮，其转速可控，增加进气量，电风扇的转速传感器输出发动机进气量讯号，可用作仪表显示、电控燃油喷射系统油量控制等。

本发明内燃机还包括发动机4，以及连接所述发动机4与燃油空气混合装置2的进气通道24，此进气通道24是指燃油空气混合装置节气门与发动机进气门之间的气流通道，包含发动机进气道、进气歧管、进气总管、燃油空气混合装置的内部气流通道等连通部件的内腔；在所述进气通道24内设有弹性扰流片241，其一端固定贴附于进气通道24管壁上，另一端为自由端，自由端位于气流中心通道内，其为可自由振动的斜向弹性扰流片，扰流片241在气流吹动下振动产生(超)声波，(超)声波在连通管324、进气通道24、燃油空气混合装置2、谐振器3、汽缸等连通部件内部传播和反射，促使燃油雾化汽化、增强燃油与空气的混合和燃烧，并对主要分布在油雾气流中心的大液滴进行收集，通过振动和气流冲击二次雾化，扰流片241形状可为平直或弯曲，在所述扰流片241上可密布通孔，通孔直径优选范围是0.05-0.5毫米；在进气通道24内壁面固定纤维制品242或进气通道内腔填充纤维制品以扩大油膜面积强化气流冲刷汽化燃油效果，同时在进气通道24内、发动机4进气门之前固定有过滤网243以防止纤维进入气缸4。

本发明还包括排气管5，以及在发动机4与排气管5之间安装的补气阀8及旋风排气补燃室6。所述旋风排气补燃室6的结构为金属外壳内有保温材料衬里，优选形状为旋转体，发动机4排出的废气与补气阀8进入的空气混合后沿圆周壁面切线方向进入，在其内部高温旋流补充燃烧，再由圆周壁面切线方向排出，由于反应时间比气缸内大大延长，所以氧化充分，可以降低CO、碳氢化合物含量，与现有废气催化器相比可以大大降低成本，提高可靠性，延长寿命。本旋风排气补燃室6可作为排气消声器的前段，并与排气消声器做成整体。

本发明汽油机经过在多种型号的摩托车上不完全实施本发明测试，综合油耗降低20％以上，最大功率提高20％以上，并能在-20度气温下顺利启动；排气中一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物含量下降70％以上，二氧化碳含量下降20％以上。其中CG125型摩托车最低等速油耗达1.2升/百公里，优于国家标准规定值50％。

一种产生(超)声波的装置，如图1所示，包括连通管324以及连通的由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段组成的的加速管3241，在所述连通管324内有流动的气体，在所述连通管324内、由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段组成的的加速管3241后面有环形凹槽3242。当气流经过由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段组成的的加速管3241流出时，气流的速度因喷截面积的变化而变化，使气流从亚音速到音速，直至加速至超音速，当高速的气体流过并冲击环形凹槽3242时，气流与环形凹槽所确定的腔体内气体产生共振，就会在连通管324内产生(超)声波，起到强化物理变化、化学反应、生命活动等过程的效果。若当所述连通管324内有流动的液体时，环形凹槽位于由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段组成的的加速管最小截面段即窄喉处，亦会产生上述效果。

Claims

1.高效节能环保内燃机，包括空气滤清器(1)，燃油空气混合装置(2)，以及连接所述空气滤清器(1)和燃油空气混合装置(2)的进气通道(12)，发动机(4)，以及连接所述发动机(4)与燃油空气混合装置(2)的进气通道(24)，进气谐振器(3)，以及连通管(324)，排气管(5)，其特征在于所述进气谐振器(3)为一密闭耐负压容器，其为层状壳体结构，该容器壳体包含部分弹性材料制做。

2.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于还包括多功能增压涡轮(122)。

3.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述谐振器(3)内固定有纤维制品。

4.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气谐振器(3)通过支架(7)与发动机连接。

5.根据权利要求4所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述支架(7)为弹性支架，所述连通管(324)部分长度为软管。

6.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气通道(24)内固定有纤维制品(242)，在进气通道(24)内、发动机(4)进气门之前，安装有过滤网(243)。

7.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于连通管(324)轴线与进气通道(24)轴线不相交；连通管(324)轴线与进气谐振器(3)轴线不相交。

8.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述连通管(324)上设有节流阀(3244)，该节流阀(3244)与发动机节气门联动。

9.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述连通管(324)包含一段由逐渐收缩段-最小截面段---逐渐扩张段组成的加速管(3241)。

10.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述连通管(324)的内壁设有至少一道环形凹槽(3242)。

11.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述连通管(324)内设有声波振动簧片(3243)。

12.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气通道(24)内设有弹性扰流片(241)，其一端固定贴附于进气通道(24)管壁上。

13.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气谐振器(3)内腔为旋转体形，其设有管道(31)连通空气滤清器(1)，在所述管道(31)上有调节阀(311)。

14.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气谐振器(3)可以是发动机(4)及其附件内部腔体的一部分。

15.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于所述进气通道(12)内安装有风扇形进气旋流装置(121)。

16.根据权利要求1所述的高效节能环保内燃机，其特征在于在发动机(4)与排气管(5)之间安装有补气阀(8)及旋风排气补燃室(6)。

17.一种产生超声波的装置，包括连通管(324)以及连通的由逐渐收缩段--最小截面段---逐渐扩张段构成的加速管(3241)，在所述连通管(324)内流动气体，其特征在于在所述加速管(3241)下游有环形凹槽(3242)。