CN1036217C - 燃油供给方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油的供给方法和装置。该装置采用单独喷油量控制器，保证了空气燃料混合比始终在最佳值；燃料进入混气器前已在催化堆中气化与裂解；混气器中的高压极板膜浓缩和激发了空气中的氧气。保证了燃料的充分燃烧，使燃烧播发速度提高了约二倍，减小了汽缸的散热损失，致使发动机热效从30%提高到38%。无须改变汽车其它结构，只以《取代装置》代替化油器，可使汽车节油30%以上，排污小于30ppm。汽车在-40℃也能立即启动。

Description

燃油供给方法及装置

本发明涉及发动机的燃油供给方法及装置。

现代汽车发动机热效低，其中一个重要原因是燃料燃烧不完全，而导致燃料燃烧不完全的关键所在是现代汽车上所用化油器，其雾化程度不高，也不能在任何车速下都保证最佳的空气燃料混合比。

本发明的目的是提供一种发动机的燃油供给方法及装置，能实现燃料进入混气器之前已经气化与裂解，并在混气器中设置特殊器件以激发和浓缩空气中的氧气。这样两种气体混合能保证燃料充分燃烧，提高燃料的利用率，达到使现代汽车提高功率、节油和消除污染三者合一的目的。

为此本发明提供一种燃料的供给方法，一定量的燃油经雾化、裂解催化和与空气混合，随后可经节气门供入发动机中，该方法的特征在于：所述的定量燃油先流经一个燃油雾化部分，在雾化部分燃油因吸收压电陶瓷片的机械能和热能而雾化；然后燃油再经过流过一个带有催化堆的裂解催化部分，在该裂解催化部分，雾化燃油在交直流高压电的作用下裂解催化，使其中的大分子团裂解为小分子团、离子团和游离基团；最后这些燃油流入到混合器部分中，与流经电极的空气相互混合，所述的电极上的电压和其上的膜可使流经的空气中的氧气得以激发和浓缩。

本发明还提供了一种利用上述供油方法的燃料供给装置，它包括油量调节部分、雾化部分、混合器部分和节气门，其特征在于：油量调节部分包括一个油量调节杆、一个喷油腔和一个位于喷油腔下游的喷嘴，在油量调节杆运动时，其与喷油腔之间的空隙面积随之改变，以调节喷油量；雾化部分包括压电陶瓷片和反射罩，所述的反射罩具有两个片，它们分别放置在压电陶瓷片的两侧；裂解催化部分包括由裂解催化材料构成的催化堆和设置在该催化堆四个包络面上的两对高压电极，在所述的高压电极中，一对为直流高压电极，另一对为交变高压电极；混合器部分包括流过经裂解催化的燃油的燃油孔道，以及分设在该孔道中心线两侧的两个电极对，所述的两个电极对彼此间具有可调的间距；所述的油量调节、电极对间距和节气门位置由一个联动装置共同调节。

本发明所述的燃料包括加添加物或不加添加物的汽油、柴油、甲醇、乙醇及其混合物等，文件中只以汽油为例来阐述供油装置的原理。

图1是本发明装置的结构示意图。

下面将参照附图1详细说明本发明的供油装置及供油方法。如图所示，本发明的供油装置由以下几部分组成：

1.喷油量调节部分：由电磁油路开关1、梯形或锥形的喷油腔2、梯形或锥形的油量调节杆3、压杆4、弹簧5、油封6及喷嘴7组成。其中电磁油路开关1的作用是汽车不工作时封闭油路，工作时打开油路，电磁油路开关1通过支点8来控制油路，电磁油路开关1的油路进口与浮子室油路出口连接，电磁油路开关的油路出口与喷油腔连接，油量调节杆3与喷油腔2之间有油封6用以防止燃料外泄，在油封下面的油量调节杆3表面装有弹簧5，它与压杆4一同起调节喷油量的作用。压杆下压使调节杆下行，此时调节杆与喷油腔之间的空隙面积减小，使喷油量减少。当压杆抬起时，调节杆上行，使调节杆与喷油腔之间的空隙面积增大，使喷油量增大。该部分是利用改变喷油腔空隙面积来实现喷油量自由控制，并可实现喷油量的连续调节。

2.雾化室9：由压电陶瓷片与反射罩组成，平板形反射罩的两个片分放在平板形压电陶瓷片(其最大平面平行于图示平面)的两边成喇叭形，压电陶瓷片与两片反射罩之间留有进燃料间隙，进油口间隙面积小，但比喷油口面积大，出油口间隙面积大于进油口间隙面积。燃料经过压电陶瓷片(可用钛酸钡、钛酸铅、偏铌酸铅、变性钛酸铋或其它的铁电性物质制作)两个最大的平面时，由外界供给电能的压电陶瓷片发生高频机械振荡，同时也使片产生热量，由这样两种能量将燃料雾化。反射罩(可用胶木板或塑料制成)帮助将雾化物向前推进。

3.裂解催化部分：该部分是由裂解燃料催化片(其最大平面平行于图示平面)叠成一定间隙(10μm～100μm)的催化堆，其四个包络平面上(其中一对平行于图示平面，另一对垂直于图示平面)的两对高压电极10所构成，然后密封在外壳11里。一对(如平行于图示平面的一对)加直流高压(1KV～20KV)，另一对加交变高压(1KV～20KV)。催化堆也可采用多孔的催化棒代替。催化片可用氧化硅或氧化铝或压电陶瓷物质为载体，片的空隙与表面涂敷以氧化锆、硫化钼、氢化锆、镍、氯化镍、硅酸铝、氧化铁等部分或全部接任何比例混合的物质烧结而成。比如：以二氧化硅为载体，上面涂敷以混料(60％氧化锆、20％镍粉、20％氧化铁或60％氧化铁、20％氧化锆、20％镍粉—重量比)烧结而成的片，裂解燃料效果无明显差异。催化堆可有一个到数个，催化堆可制成具有综合性裂解的性能。如以氧化铝为载体，上面涂以氯化镍和镍粉的烧结体，对甲醇及乙醇具有高选择性裂解作用，而以二氧化硅为载体，上面涂以氧化锆、硅酸铝、氧化铁混合物的烧结体对汽油、柴油具有高选择性裂解作用。上述载体均采用压电陶瓷取得的效果更大。同一装置的数个催化室可安装相同的催化堆，也可安装不同的催化堆，催化堆所处封闭装置的空间称为裂解催化室(12)，多个裂解催化室可进行次序编号。

4.混气器13部分：外壳14(仿原化油器外壳)，壳上开有进燃料孔道15，在进燃料孔道15的内壁两侧镶有半圆柱形电绝缘箱，混气器13进燃料孔道15的两边(即在混气器中心线的两边)一般安装两个电极对16：-+中空-+，这两个电极对贴在半圆柱形电绝缘箱的内壁上，在极板上贴有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯(参考比例为1∶1∶1)的混合物加少量(占总量0.5％)的氧化锆、氯化镍、二氧化钛、钼粉(参考比例为1∶1∶1)混合物制成0.1～0.5mm厚的膜，电极板上施加直流高压(当然也可施加交变高压)，以保证在任何情况下不会击穿绝缘层为准则，电压可在1KV～30KV之间。混气器中心线两边的电极对之间的空间截面积≥原化油器喉管面积，远离中心电极板16各安装一个拉杆17，拉杆穿过混气器外壳16，在外壳14与拉杆17之间安装一个拉簧18，以调整两极板16间距，汽车怠速运转时，保证远离中心线的极板(活动的)与近中心线的极板(固定的)合拢。汽车在高速运转时，拉开两极板16使之远离中心线的一对极板距离达到最大，两边极板拉开的最大距离小于近中心线极板对间距的一半。

为保证空气燃料混合比始终在最佳值，如空气汽油混合比在17∶1～20∶1，须安装三连动装置，在喷油量调节部分的压杆柄端点与喷油腔外壳之间安装一撑簧19，保持起始喷油量为最小，然后在压杆柄端点接一钢丝20穿过喷油腔外壳上的小滑轮21。拉伸钢丝时，撑簧受压缩，压杆上行，喷油量增大。在节气门22扭杆23端点接一钢丝24，这里的节气门与普通阀门相类似，但用弹簧25保持最小开度为6°～8°。在混气器中调节电极板间距的拉杆17接一钢丝26。将以上三根钢丝通过滑轮接到汽车脚踏板的拉杆上。当踏板下行时，喷油量增大，进气量增大，极板间距增大，车速加快，反之亦然。以上四部分按图示顺序组成一个整体，就构成了供油装置的全部。

下面将结合该供油装置详细说明本发明的供油方法。

当汽车司机用钥匙打开汽车电路开关，供油装置的电磁阀门打开，整个装置进入工作状态。在浮子室油面与装置上表面小的静压差的推动下，汽油通过喷油量自由调节器进入雾化室，在吸收了压电陶瓷片高频机械振荡(由外部供给电能)能量和压电陶瓷片所散失的热量而雾化，不完全雾化的汽油进入裂解催化室，又受到三种作用，第一是由压电陶瓷物质做成的载体上涂催化剂烧制成有空隙的催化堆所起的裂解作用，第二种是由催化堆(或多孔催化棒)延伸方向四个面两对电极中的一对高直流电压(1KV～20KV)的极化作用，第三种是由交变高压(1KV～20KV)引起催化堆高频机械微振荡的作用。这三种同时起作用的因素，不仅使汽油气化，而且使油分子在常温常压下发生裂解。为了增强裂解效果，电压以高为好，但以不击穿催化堆为准。从裂解催化室喷出来的燃料粒子，已从大分子团变为小分子团，而且是一个复杂的混合燃气体：有未完全裂解的燃料粒子、有轻油粒子、有烷烃气体分子、有烯烃分子、有离子团(A∶B→A⁺+∶B^-)、有游离基团(A∶B→A.+.B)等，这种裂解后复杂的混合燃气粒子与空气中氧气具有很强的亲和力，而且与空气中氧气的接触面积比原化油器喷射的微油珠与空气中氧气的接触面积扩大数千倍至万余倍。从而提高了发动机的热效率。促进油分子的裂解，所消耗的电功率≤10W。为了提高燃气的裂解深度，催化室可由一个增至数个。

当司机启动发动机时，在混气器喉管与外界大气压差的推动下，将浮子室的汽油压入供油装置，并迫使已裂解的燃气进入混气器。

混气器是燃料与空气混合的容器，空气从混气器中的高压电极间通过时，一方面是高电压的极化作用，另一方面是极板上合成膜的作用，使空气中的氧气处于激发状态(氧气与氮气的极化率比为1∶0.77)，少量电离为20^-，又由于极板上的膜对氮气有阻滞作用，相对浓缩了氧气，空气与燃料在两极板之间混合，由此在正极板附近形成带有少量负电荷的混气流，在负极板附近形成有少量正电荷的混气流，两气流从进气管到汽缸迅即混合均匀，因为燃料的气化与裂解大大提高了辛烷度，可从70提高到120，混气进入汽缸经压缩，在电火花的作用下立即燃烧，从火花点开始，火焰以60米～70米/秒(使用原化油器火焰的播发速度仅为20米～30米/秒)的速度向外播发，发动机进入了工作状态。火焰播发速度提高的结果，显著地减少了汽缸的散热损失。在汽车处于怠速运转时，混气量少，燃料孔道两边的电极板是合拢的。当汽车处于高速运转时，多个电极板全部拉开，增加空气流的接触面积，使之增大空气中氧气的激发量及增大浓缩氧气的程度，同时也提高了进气效率。调节喷油量的调节杆、节气门调节杆及混合器中的电极板间的距离调节杆进行连动调节，通过台架试验定位，保持汽车发动机从怠速到最高速，空气燃料混合比始终在最佳值，如空气汽油混合比保持在17∶1～20∶1。

供油装置使汽车发动机的热效率从目前的30％提高到38％。这样的装置可保证汽车在-40℃的条件下也能立即启动，并使汽车在任何条件下工作都很满意，调速响应迅速。供油装置可使现代汽车节油30％以上，提高功率10％，排放无烟尘，能保证汽车排污＜30ppm(国际最高标准)。

Claims (7)

1、一种燃料的供给方法，一定量的燃油经雾化、裂解催化和与空气混合，随后可经节气门供入发动机中，该方法的特征在于：所述的定量燃油先流经一个燃油雾化部分，在雾化部分燃油因吸收压电陶瓷片的机械能和热能而雾化；然后燃油再经过流过一个带有催化堆的裂解催化部分，在该裂解催化部分，雾化燃油在交直流高压电的作用下裂解催化，使其中的大分子团裂解为小分子团、离子团和游离基团；最后这些燃油流入到混合器部分中，与流经电极的空气相互混合，所述的电极上的电压和其上的膜可使流经的空气中的氧气得以激发和浓缩。

2、一种利用权利要求1所述方法的燃料供给装置，它包括油量调节部分、雾化部分、混合器部分和节气门，其特征在于：

油量调节部分包括一个油量调节杆(3)、一个喷油腔(2)和一个位于喷油腔下游的喷嘴(7)，在油量调节杆运动时，其与喷油腔之间的空隙面积随之改变，以调节喷油量；

雾化部分包括压电陶瓷片和反射罩，所述的反射罩具有两个片，它们分别放置在压电陶瓷片的两侧；

裂解催化部分包括由裂解催化材料构成的催化堆和设置在该催化堆四个包络面上的两对高压电极(10)，在所述的高压电极中，一对为直流高压电极，另一对为交变高压电极；

混合器部分包括流过经裂解催化的燃油的燃油孔道，以及分设在该孔道中心线两侧的两个电极对，所述的两个电极对彼此间具有可调的间距；

所述的油量调节、电极对间距和节气门位置由一个联动装置共同调节。

3、如权利要求2所述的装置，其特征在于：在所述的压电陶瓷片与位于其两侧的反射片之间的间隙中，进油口处的间隙面积小于出油口处的间隙面积，但大于喷嘴(7)的喷油口面积。

4、如权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述的裂解催化部分的催化堆由催化片构成，该催化片以氧化硅或氧化铝或压电陶瓷物质为载体，片的孔隙与表面涂敷以氧化锆、硫化钼、氢化锆、镍、氯化镍、硅酸铝、氧化铁等部分或全部按任何比例混合的物质烧结而成。

5、如权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述的裂解催化部分的催化堆由催化棒构成，该催化棒以氧化硅或氧化铝或压电陶瓷物质为载体，棒的孔隙与表面涂敷以氧化锆、硫化钼、氢化锆、镍、氯化镍、硅酸铝、氧化铁等部分或全部按任何比例混合的物质烧结而成。

6、如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述的混合器部分的电极上贴有含少量氧化锆、氯化镍、二氧化钛、钼粉的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯混合物制成的膜。

7、如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的混合器部分的电极上贴有含少量氧化锆、氯化镍、二氧化钛、钼粉的聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯混合物制成的膜。