CN105804895A

CN105804895A - 燃油/燃气发动机节能环保装置及方法

Info

Publication number: CN105804895A
Application number: CN201410835890.8A
Authority: CN
Inventors: 曲贵辰; 潘志宏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-07-27

Abstract

本发明涉及燃油/燃气发动机节能环保装置，包括能量转换器、电源控制系统、水泵和水箱；所述电源控制系统与外部电源连接，并与水泵、水箱顺序连接；能量转换器与发动机连接，并与电源控制系统、水泵连接。方法包括：在发动机启动的同时启动电源控制系统，电源控制系统给能量转换器供电；达到设定时间后，电源控制系统控制水泵导通，水箱内的水经水泵流入能量转换器；能量转换器将水转换为气体输出至发动机。本发明专利结构简单，安装方便快捷，产品一致性好，工作安全可靠，自身保护功能齐全。

Description

燃油/燃气发动机节能环保装置及方法

技术领域

本发明专利涉及一种节能环保装置及方法，具体地说是一种安装在燃油/燃气发动机械上的节能环保装置及方法。

背景技术

1、发明创造的动机

近年来我国大气中PM2.5含量严重超标，雾霾天气越来越多，已严重的威胁着国人的生存环境和身体健康。由于能源需求不断增加，世界范围内的能源危机已是大势所趋。我国现有燃油(燃气)发动机械普遍存在着高耗能高排放，且还有使用中容易结碳而导致寿命缩短的缺陷。因此，节约能源及降低燃油(燃气)发动机有害物质排放这一目标，已经成为科技界的一个重要的科研课题。

排气污染物控制对策分为优化和改善发动机燃烧过程为主的机内净化措施和以三效催化为主的机外净化措施。前者把改善发动机的燃烧过程作为主体，采用排气再循环(EGR)技术降低NOx，或采取排气管二次空气喷射技术，提供过量的氧气，使HC和CO再燃烧。

排气再循环(EGR)是目前常用于控制内燃机NOx排放的有效措施之一。它把一定数量的排气引入发动机的进气系统，使得发动机混合气中惰性气体(H₂O、N₂、CO₂等)的比例增加。由于这些惰性气体具有较高的比热容，经排气稀释的混合气的比热容增高，使发动机最高燃烧温度下降。而排气对新混合气的稀释又降低了混合气体中氧的浓度。因而排气的导入恶化了NOx生成条件，从而有效地抑制了NOx的生成。然而，EGR量过大，将会使燃烧速率下降，燃烧稳定性恶化从而影响发动机的动力性。”

提高发动机本身的燃油经济性，从热力学的角度来看，有几条途径可循：提高过量空气系数(提高热效率)；提高压缩比(提高热效率)；提高进气管压力(减少泵气损失)；优化燃油喷射(使燃烧更加完全)；优化汽油机点火定时或柴油机喷射定时(提高热效率)；减少热损失(提高热效率)；降低摩擦损失(提高机械效率)。本发明专利正是结合以上的条件综合考虑，既要较大幅度的降低燃油消耗，又要明显减少现有燃油(燃气)发动机械排污严重的问题，特别是降低大气中PM2.5的含量对空气造成的严重污染而研发的。

2、节油器技术的现状：

由于世界范围内的燃油(燃气)价格不断升高，空气污染日益严重，世界各大汽车生产国都投入大量的资金和人力，研究开发节能减排产品来改变现状。虽然产品不少，但是真正能解决问题的产品却是很少。

市场上同类节能减排产品的比较：

(1)、磁性节油器、纳米节油器、节油贴、远红外线节油器、燃油添加剂等等。这些节油器均没有明显的节油效果。

(2)、稀土增氧器或磁化空气(包括从汽车尾气接入发动机进气歧管类)，此类产品声称能够改变进入发动机空气的化学结构，增加空气中的氧气、氢气含量，提高燃烧效率，提升发动机功率。但是，未见有可用的产品面世。

(3)、机油添加剂类，本类产品能够提高发动机机械部分的润滑，减少摩擦造成的能量损失，提高发动机的热效率,但是节油效果非常有限。

(4)、被动式涡轮增压，在空气滤清器和发动机进气管之间安装涡轮，利用发动机自然吸气带动涡轮旋转，依靠旋转惯性为发动机提供增压空气，提高发动机压缩比，实现稀薄燃烧，大幅度提升发动机动力。可节油百分之几至十几。

(5)、主动式涡轮增压，在空气滤清器和发动机进气管之间安装涡轮，利用汽车尾气排放的高速气流或者外接电机等方法提供动力，推动涡轮高速旋转，为发动机提供增压空气，提高发动机压缩比，实现稀薄燃烧，大幅度提升发动机动力。节油效果同。

(6)、机械式滑行器，对变速箱进行改装，收回油门时可将变速箱输出轴与驱动轮脱开，发动机立即恢复怠速工作状态，充分利用了潜在的动力，延长了滑行距离，从而达到节油的目的。但效果有限。

发明内容

本发明专利的目的旨在为解决上述问题，提供了在所有燃油/燃气发动机械上均可安装的一揽子解决方案，一种节能环保装置及方法。它非常明显地提高了燃油/燃气发动机械的能量转换效率，克服了传统发动机节能装置的结构复杂，需要改动燃油/燃气发动机械的某些部件来安装，只适用于零星改装，而不适宜大批量工业化生产，且使用环境受到限制，效果不稳定，易产生故障及没有安全保障性等弊端。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：燃油/燃气发动机节能环保装置，包括能量转换器、电源控制系统、水泵和水箱；所述电源控制系统与外部电源连接，并与水泵、水箱顺序连接；能量转换器与发动机连接，并与电源控制系统、水泵连接；

所述电源控制系统用于将外部电压转换成能量转换器所需电压，并用于控制水泵的通断以及能量转换器内温度的闭环控制；

能量转换器用于将来自水泵的水转换成气体，输出至发动机。

所述能量转换器结构如下：外壳内设有内壳，内壳内置有内套，内套内设有腔体和进水管，腔体设有入口和出口，入口与进水管的一端连接，进水管的另一端通过水管与水泵连接，出口通过出气管与发动机的进气歧管连接。

所述进水管为螺旋状钛合金管。

所述腔体内装有催化剂。

所述内壳为圆柱状壳体。

所述内套外表面裹有保温材料。

所述保温材料外缠绕有加热绕组，加热绕组的两端与电源控制系统连接。

所述外壳内设有温度传感器，温度传感器与电源控制系统连接。

所述电源控制系统包括互相连接的电源转换器和控制器；所述电源转换器输入端与外部电源连接，输出端与线圈的两端相连接，所述控制器与水泵、温度传感器连接。

燃油/燃气发动机节能环保控制方法，包括以下步骤：

在发动机启动的同时启动电源控制系统，电源控制系统给能量转换器供电；

达到设定时间后，电源控制系统控制水泵导通，水箱内的水经水泵流入能量转换器；能量转换器将水转换为气体输出至发动机。

本发明具有以下有益效果及优点：

1、本发明可适当提高发动机的输出功率，减少油耗20﹪以上，同时可使燃油/燃气发动机污染物减排效果非常明显，还节约了运营成本。

2、本发明专利结构简单，安装方便快捷，产品一致性好，工作安全可靠，自身保护功能齐全。

3、本发明不但适用于生产企业选用安装，也适用于已购车辆的升级改造。并且可在很短时间内收回投资成本。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明的能量转换器结构示意图；

图3本发明的内套内部结构示意图；

其中，1能量转换器，2电源控制系统，3水泵，4水箱，5发动机，6进水管，7腔体，8出气管，9加热绕组，10温度传感器，11外壳，12保温材料，13催化剂，14内壳，15水管，16内套。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

这种安装在燃油/燃气发动机械上的节能环保装置包括能量转换器1、电源控制系统2、水泵3和水箱4；所述电源控制系统2的电源输入端与外部电源连接，输出端与能量转换器1连接，控制输入端与能量转换器中的温度传感器10连接，控制输出端与水泵3连接，水箱4出口连接的水管15上设有水泵3，水管15末端与能量转换器1连接；能量转换器1与发动机5连接，

a、在所述的能量转换器内腔14中装有内套16，内套16中设有可通水并绕成螺旋状的钛合金管及腔体7。内套16为管状金属壳体，内部设有圆柱状金属封闭腔体7；螺旋状钛合金管的一端通过水管15经水泵3与水箱4的出口相连接，螺旋状钛合金管的另一端与腔体7的入口相连接，腔体7的出口与发动机进气歧管相连接。如图3所示。

b、在内置螺旋状钛合金管和腔体7的外套16外裹有一层保温材料12(即保温层，如陶瓷纤维)。

c、在保温材料12外饶有一层加热绕组9。在保温材料12和绕组9外套有内壳14，内壳两端设有出入口，分别用于接入螺旋状钛合金管和接出出气管8。

d、在环氧玻璃丝材质的内壳14外装有不锈钢管外壳11，并且将钢管的两端封闭,两端面也分别设有出入口用于接管，作用同上。

e、在所述能量转换器1的腔体7内装有催化剂，催化剂为负载型催化剂，活性组分担载在载体上，所述载体为活性炭、氧化铝、氧化硅、碳化硅、氧化锆、氧化锌、二氧化钛一种或二种以上的复合载体；催化剂的活性成分为镍、氧化镍或镍与其它金属的合金中的一种或二种以上，其它金属铁、钴、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或二种以上，合金中镍的质量含量在5-95wt％，活性组分金属于催化剂上的含量在0.05-50wt％。

f、能量转换器的外壳11内、内腔14外还装有测试温度用的传感器10。

所述能量转换器1的出气口安装于发动机进气歧管处，进水口输入的液体必须是水(H₂O)，或水(H₂O)占总质量60﹪以上、其它为甲醇或乙醇的液体。

所述的水泵3、电源控制系统2的输入电源由发动机供电电源供给，经电源控制系统2变换成能量转换器1所需要的电源后，输出到能量转换器1的加热绕组9。

所述电源控制系统2可采用由PWM、SPWM或其它开关电源方式组成的电源变换系统，也可以采用由发动机供电电源直接供给方式；电源控制系统可以采用由单片机、集成电路或分离元件构成的控制执行机构，对系统进行总体控制。

电源控制系统2对能量转换器的工作环境温度进行检测及保护。同时对工作步骤进行控制，以及对整个节能环保装置进行保护。

如图1，2所示，所述水箱4、电源控制系统2安装在驾驶室中。所述能量转换器1用螺栓固定在发动机上。所述水箱出口的水管15连接到能量转换器1的进水管6端口处。所述电源控制系统2的电源引出线联接到能量转换器1的加热绕组9上。所述电源控制系统2的控制线与能量转换器1的温度传感器10相联接。所述电源控制系统2的电源进线端与发动机的启动电源相联接。

本发明专利的工作原理为：

发动机启动之时，同时也启动了电源控制系统2，系统自动进行自检，自检完成后，给能量转换器1中的加热绕组9加电，同时通过温度传感器10监控能量转换器1内的温度。约15～20分钟后，能量转换器内达到设定温度(如300℃～700℃)时，电源控制系统2发出启动水泵3的指令，水泵3开始工作，水由输水管路输送到达能量转换器1的进水端口，经过螺旋状钛合金管后进入腔体7，经催化剂催化，转换为含有H₂、O₂的水蒸气，由腔体7出口经过出气管8，再通过发动机进气歧管进入发动机，与通过空气滤清器进来的空气相混合后，通过气缸进气阀进入气缸工作。

在第一次启动或间隔一个小时以上再次启动本装置之时，须延时15～20分钟后，本装置方可进入正常的工作状态。

Claims

1.燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于：包括能量转换器(1)、电源控制系统(2)、水泵(3)和水箱(4)；所述电源控制系统(2)与外部电源连接，并与水泵(3)、水箱(4)顺序连接；能量转换器(1)与发动机(5)连接，并与电源控制系统(2)、水泵(3)连接；

所述电源控制系统(2)用于将外部电压转换成能量转换器所需电压，并用于控制水泵(3)的通断以及能量转换器(1)内温度的闭环控制；

能量转换器(1)用于将来自水泵(3)的水转换成气体，输出至发动机(5)。

2.根据权利要求1所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述能量转换器(1)结构如下：外壳(11)内设有内壳(14)，内壳(14)内置有内套(16)，内套(16)内设有腔体(7)和进水管(6)，腔体(7)设有入口和出口，入口与进水管(6)的一端连接，进水管(6)的另一端通过水管(15)与水泵(3)连接，出口通过出气管(8)与发动机(5)的进气歧管连接。

3.根据权利要求2所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述进水管(6)为螺旋状钛合金管。

4.根据权利要求1所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述腔体(7)内装有催化剂。

5.根据权利要求2所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述内壳(14)为圆柱状壳体。

6.根据权利要求2所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述内套(16)外表面裹有保温材料(12)。

7.根据权利要求6所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述保温材料(12)外缠绕有加热绕组(9)，加热绕组(9)的两端与电源控制系统(2)连接。

8.根据权利要求2所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述外壳(11)内设有温度传感器(10)，温度传感器(10)与电源控制系统(2)连接。

9.根据权利要求1所述的燃油/燃气发动机节能环保装置，其特征在于所述电源控制系统(2)包括互相连接的电源转换器和控制器；所述电源转换器输入端与外部电源连接，输出端与线圈的两端相连接，所述控制器与水泵(3)、温度传感器(10)连接。

10.燃油/燃气发动机节能环保控制方法，其特征在于包括以下步骤：

在发动机(5)启动的同时启动电源控制系统(2)，电源控制系统(2)给能量转换器(1)供电；

达到设定时间后，电源控制系统(2)控制水泵(3)导通，水箱(4)内的水经水泵(3)流入能量转换器(1)；能量转换器(1)将水转换为气体输出至发动机(5)。