CN105443276A

CN105443276A - 燃油发动机高效传质装置

Info

Publication number: CN105443276A
Application number: CN201410442918.1A
Authority: CN
Inventors: 王淼; 王绍文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-03-30

Abstract

本发明是燃油发动机高效传质装置，它是连接在进气干管上。壳体1用法兰盘2连接在发动机进气干管上，有进气管路4、燃油喷嘴5、圆平板扩散盘(或圆锥面扩散盘)6、网格组(或栅条组)7、壳体内外压差传感器8、压差传感器9，辅助系统等组成。辅助系统包括气路排空装置系统、油路回流装置系统，并把燃油雾化器装于此油路系统上。该装置能使喷雾后油雾与空气进行充分的宏观传质与细部传质。使每一个油雾的分子团和每一个分子都能与空气中的氧分子接触，进入汽缸中充分燃烧。不仅大幅度地节省了燃油用量，也大幅度地减少了尾气污染，特别是PM2.5的污染。

Description

燃油发动机高效传质装置

技术领域：一种新型燃油发动机传质装置。

本发明是油气高效传质装置。其作用是使喷雾后的油雾迅速高效的与空气充分混合，进入气缸充分燃烧，大幅度提高发动机效率，大幅度消减尾气污染，特别是pm2.5的污染。

工作原理：

喷雾汽油在气缸中充分燃烧的先决条件是每一个汽油分子或分子团都要与空气中的氧分子充分接触。有研究表明普通汽车燃油三分之一没有燃烧，白白的浪费掉，其原因是宏观传质、细部传质都不充分，没有做到每一个汽油分子或分子团都与空气中的氧分子充分接触。传统理论人们把传质分为层流传质与紊流传质。层流传质速率极慢。紊流传质速率很快，是紊流的涡旋带动作用造成的。实际工程上，油气传质首先是宏观传质。科学的宏观传质是在极短的时间内使油雾与空气进行迅速、充分混合，达到在各个宏观部位油气都是均匀的，促进油雾气化。然后进行细部传质，即油气与空气在极邻近部位进行传质。对于燃油发动机来说这两种传质的难度都是很大的。本发明采用的基本方法就是在油气流动中制造紊流，并且控制涡旋的数量和大小，使汽油分子与氧气分子接触得越充分越好。

首先，因为从油喷嘴到进入气缸时间很短，如果不采用科学传质手段，宏观传质很难充分完成，很多的油雾不能与空气充分接触。宏观传质可用下面方法来实现。将汽油的喷嘴4对准圆锥面扩散盘(或圆盘扩散盘)6的中心(见图1、的4与5)，喷雾后的油雾从中心沿扩散盘6向周边流动，形成一层薄薄的油雾层。因扩散盘6壁面的限制油雾垂直于壁面方向的脉动，其流态近似于层流，与外层的空气流基本不发生掺混。当达到扩散盘的边缘时，油雾和空气流与扩散盘6脱体，并沿扩散盘6的周边产生一系列涡旋，在扩散盘之后是一个涡旋区，由于涡旋的带动作用，油雾与空气迅速完成了宏观传质，即所有的宏观部位其油雾与空气的浓度基本是均匀的。

细部传质是在极邻近部位的传质。在紊流运动中极邻近两点间的流态是层流，故此其传质速率极低、传质难度极大。而流体中微小涡旋的离心惯性效应可以大大的加大了油雾与空气沿涡旋径向产生的速度差，大大提高了油雾与空气的接触速率。让油雾与空气流经多层网格，流体流过网格格条时在格条的两侧产生一系列的小涡旋。两个小涡旋汇合产生更多更小的涡旋，这些更小的涡旋再汇合产生的涡旋尺度更小，涡旋数量更多，因此在每片网格后都产生高比例的微涡旋，他们的离心惯性效应大大地加大了油雾与空气细部传质速率，迅速完成细部传质，使油雾每一个分子或分子团都能充分与氧气分子混合接触，进入气缸后充分燃烧。这不仅能大量节省油的用量，更能大幅度减少尾气污染，特别是pm2.5的污染。

实施方式：

本燃油发动机高效传质装置安装在发动机气缸之前进气干管上，本装置由壳体1、连接法兰盘2、布气网3、进气管路4、燃油喷嘴5、圆平板扩散盘(或圆锥面扩散盘)6、网格组(或栅条组)7、壳体内外压差传感器8、压差传感器9等组成。其辅助设备有气、油两个系统。变频气泵27、进气管路4、电动蝶阀24、排空管路26、排空蝶阀25是气系统。变频油泵28、输油管路29、燃油雾化器33、电动蝶阀30、回油管路32、电动蝶阀31、油箱34组成油系统。10是发动机进气支管，11是燃油发动机。油泵28、气泵27、电动蝶阀24、26、30、31，压差传感器8、9等的电路都与电子控制单元(ECU)相连。

发动机的供油量是根据发动机驱动轴的转数决定的，由变频油泵28供给。空气的供给量是由科学油气比决定的，由变频气泵27供给。为了使供油、供气与气缸阀门开启与关闭相协调，其控制程序如下：当压差传感器9的压差低于某一额定值以下时，同时关闭与变频油泵28相接的供油管29的阀门30与变频气泵27的进气管4的电动蝶阀24。并同时开启变频油泵回油管路32的阀门31与变频气泵排空管路26的放空阀25。使变频油泵抽出的油自动返回油箱。使变频气泵流出的气体由排空管26排空。当壳体1、内外压差传感器8的压强差负值(真空值)超过某一额定值时，则进行上述过程的相反程序，即关闭电动蝶阀25，开启电动蝶阀24，关闭电动蝶阀31，开启电动蝶阀30，使油雾与空气流入壳体1内。这样就能保证当气缸门开启时有喷雾燃油与新鲜空气流入，而且能保证其所需的流动速度，保证了油、气高效传质的流动条件。

网格组7可以为固定网格组(栅条组)或活动可调节的网格组。固定网格组用多片孔眼为矩形、多边形、圆形网格组成，见图2。活动可调节的网格组可以为翼片转动网格组，它是由多片固定格条12和转动翼片17构成的开启度随气流量变化的网格组，其推动结构在托板滑道20上，由弹簧12推动的横杆23构成；活动网格组是孔眼大小可调控的网格组，其传动机制可随应用发动机和油路的结构不同灵活多样。本发明首例推出转动翼片网格组，是由多片开度可变的网格及其附属设备组成。每片网格是多根固定格条12用连接件13连接成整体。多条转轴14由固定在网格最上、最下横格条12背面上的顶套15支撑固定。翼片17一侧连接在转轴14上，另一侧有多个与翼片17垂直的小翼翅18，构成转动翼片网格。见图3、4、7。进气干管断面有矩形、圆形两种，因此本发明装置的外壳也相应的有矩形和圆形两种。圆形外壳的固定网格是圆形的，见图2，a、b、c。当进气干管为圆管，本装置的外壳为圆管时，转动翼片网格为内接正方形，见图5。其周边有四个不通气的半弧形挡板21。转动翼片网格组7的每片网格与连成一体的挡板21相接，而挡板21与外壳2内壁相接(见图5)。限制翼片开启度的的横杆19连接在弹簧22上，弹簧22连接在弹簧竖向支撑23上，其下部是托板滑道20。托板滑道20与网格横条12、弹簧竖向支撑件23相连接(见图6)。

上述这些部件一起构成转动翼片网格组7。连接件16与各片网格最上、最下固定横格条12、弹簧竖向支撑件23上下端连接，把转动翼片网格组连成一体。

发动机处于正常速度运行时，上述两种网格组都能很好地完成细部传质，达到节油和减少尾气污染作用。汽车发动机在低速运行时，由于油雾与空气的流量过低，流过固定网格组时流速低，微涡旋离心惯性效应过小，细部传质完成的极不充分，节油和降低尾气污染效果明显变差，因此传统汽车发动机在低速运行时尾气污染最大，特别是pm2.5的污染最大。而转动翼片网格组则可以大大改观上述情况。当没有油雾和空气流动时，转动翼片17被弹簧22推动的横杆19挤压，其开启度最小，即使汽车速度很低时，也能保证油雾与空气流过时产生较高流动速度，保证细部传质能很好地进行。随着车速的提高，油雾和空气的压力增大，翼片17被推动向后转动，翼片网格开启度逐渐增大，当汽车达到最高速时，翼片网格开启度也达到最大。可变开启度翼片网格组能保证汽车低速运转时油雾与空气的细部传质，进入气缸充分燃烧，大幅度提高发动机效率，大幅度消减尾气污染，特别是pm2.5的污染。

本发明装置的特征：

油喷嘴5位于本装置外壳2(延伸供气干管)的中心，正对准圆锥面扩散盘或圆平板扩散盘6的中心，其后设网格组7。

网格组7有两种形式，其一是孔眼大小固定的固定网格组、形状为矩形、多边形或圆形的网格组成；其二是孔眼大小可自动调节的。孔眼(网格)大小调节的传动结构可以因发动机和油路结构的变化灵活多样，都是由油气流的推动自动调节的。

本发明例出多片有转动翼片17与固定格条12正交组成的开启度可变的转动翼片网格组。

本装置两个辅助设备：1、进气管路4设有电动蝶阀24，在其下旁接一条放空管路26，并设电动蝶阀25。

2、供油管路29接燃油雾化器33，其上接电动蝶阀30。燃油雾化器33下接一燃油回流管32与油箱34接通，其上设电动蝶阀31。

附图说明

图1是本装置结构剖视图。

图2是本装置的外壳为圆形，网格组为固定网格时，网格立面图。

图3是转动翼片网格组的立面图。

图4转动翼片网格组的侧视图。

图5转动翼片网格组的A-A剖视图。

图6是转动翼片网格在圆形外壳中的立面图

图7转动翼片的结构图.a、转动翼片的立面图；b、转动翼片的俯视图；c、转动翼片的侧视图。

Claims

1.一种燃油发动机高效传质装置，壳体1用法兰盘2连接在发动机进气干管上，有进气管路4、燃油喷嘴5、圆平板扩散盘(或圆锥面扩散盘)6、网格组(或栅条组)7、壳体内外压差传感器8、压差传感器9，辅助系统等组成。辅助系统包括气路排空装置系统、油路回流装置系统，并把燃油雾化器装于此油路系统上。

2.根据权利要求1所述的燃油发动机高效传质装置，其特征在于：网格组7可以为固定网格组或活动可调节的网格组；固定网格组用多片孔眼为矩形、多边形、圆形网格组成；活动可调节的网格组可以为翼片转动网格组，它是由多片固定格条12和转动翼片17构成的开启度随气流量变化的网格组，其推动结构在托板滑道20上，由弹簧12推动的横杆23构成；当进气干管为圆管，本装置的外壳为圆管时，转动翼片网格为内接正方形，其周边为不通气的四个半弧形的挡板21。

3.根据权利要求1所述的燃油发动机高效传质装置，其特征在于：变频气泵27、网格组7、，壳体外压差传感器8、压差传感器9、油泵28、气泵27、电动蝶阀24、26、30、31等的电路都与电子控制单元(ECU)相连。

4.根据权利要求1所述的燃油发动机高效传质装置，其具有两个辅助设备即气、油两个系统

(1)、变频气泵27接进气管路4，进气管路4上设有电动蝶阀24，在其下旁接一条放空管路26，并设电动蝶阀25。

(2)、变频油泵28接供油管路29，供油管路29接燃油雾化器33，其上接电动蝶阀30。燃油雾化器33下接一燃油回流管32与油箱34接通，其上设电动蝶阀31。