CN106567781B - 内燃机积碳清除方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃机积碳清除方法，适用于清除一个内燃机中的积碳，并包含：步骤A：提供包含水合氢离子的水合氢离子气，以及氢气。步骤B：持续怠速运转该内燃机并将该水合氢离子气及氢气持续导入该内燃机中，使该水合氢离子气及该氢气与该积碳反应。步骤C：等待反应后的物质排出。本发明实施时无须拆解引擎。水合氢离子气能软化积碳，并与积碳反应产生水煤气而能与氢气一起燃烧消耗积碳。水合氢离子气能避免爆燃现象的产生，不会有伤害引擎的疑虑。此外，本发明所使用的水合氢离子气与氢气与积碳反应后产生的物质皆不具毒性，相当环保。

Description

内燃机积碳清除方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机的处理方法，特别是涉及一种内燃机积碳清除方法。
背景技术
内燃机是热机的一种，能将燃料的化学能转化为机械能。日常生活中人们所熟知的例子即为汽车的引擎。引擎的作用原理是将石油或柴油等燃料点燃引爆，进而推动活塞，以将燃料的化学能转换成传动的机械能。
由于石油或柴油等石化燃料为成分不固定的碳氢化合物的混合物，并包含其他如胶质等的杂质，故石油或柴油在内燃机中燃烧时会因燃烧性质不均一而燃烧不完全，并残留在内燃机中。内燃机在持续运转的过程中，燃烧不完全的物质将无法随着运转过程正常排出，而于内燃机中形成积碳。所述的积碳将为内燃机带来如进气效率差、动力明显损失、引擎爆震、冷车难以启动、怠速时不稳定，以及异常耗油等不良影响。如汽车出现前述情况时，清除积碳被认为是最快且最佳的处理方法之一。
所述的积碳并非为单纯含碳的物质，通常会包含因石油杂质所形成的胶质，以及包含在胶质中不易被燃烧的碳物质。石油是由古代动植物所变化而来，因此除前述的胶质成分外，会有因蛋白质所具有的硫的成分存在。含有硫的石化燃料在燃烧后会产生能溶于酸中的二氧化硫及硫化氢等成分。早期清除积碳即是利用积碳含有二氧化硫及硫化氢等酸性物质的原理，将引擎拆解后，再将引擎各部位浸泡入如酸液等的除碳液中，使积碳因胶质及硫化物溶解于酸液中软化、松动而能被清除。然而以此种方法清除积碳，除使用的除碳液对环境或人体具有毒性而不环保外，更由于须拆卸组装引擎而相当费力费时。
最近，则有利用将氢气及氧气导入引擎中，使氢气与氧气在引擎中爆燃来震解积碳。此法虽不必拆解引擎，但以高浓度氧气与氢气混合爆燃时所产生的高温及强烈震波，会有损伤引擎的疑虑。再者，众所皆知，将氢气与氧气混合本身就是一件危险的事情，如操作过程或储存氢气及氧气不当，将相当容易造成严重的工安问题，故还必须提高整体安全维护的技术及设施，既不安全又增加操作成本，有待改善。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种内燃机积碳清除方法，能在不拆卸引擎的情况下清除积碳，除相当环保外，更不会有伤害引擎的疑虑，也相当安全。
本发明内燃机积碳清除方法，适用于清除一个内燃机中的积碳，该内燃机积碳清除方法包含：步骤A：提供包含水合氢离子的水合氢离子气，以及氢气；步骤B：持续怠速运转该内燃机并将该水合氢离子气及氢气持续导入该内燃机中，使该水合氢离子气及该氢气与该积碳反应；步骤C：等待反应后的物质排出。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，在该步骤A中，是以8～10伏特的直流电电解有机酸液，以产生该水合氢离子气。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，在该步骤B中，该水合氢离子气的流量为该氢气的流量的4至8倍。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，在该步骤B中，每1000毫升排气量的内燃机，是以每分钟5～8升的流量，将该水合氢离子气持续地导入该内燃机中。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，在该步骤A中，是先将该有机酸液电解成水合氢离子混合液，再将该水合氢离子混合液喷向一个细化干扰板，使该水合氢离子混合液液气分离产生该水合氢离子气。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，该水合氢离子混合液是以每秒0.4～0.6m的流速被喷向该细化干扰板。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，该细化干扰板每单位平方厘米具有数个直径分别为0.5mm～1.5mm的干扰孔。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，该水合氢离子气是先分两阶段地被细化成微米尺寸后，再被导入该内燃机中。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，在该步骤A中，该水合氢离子气为1μm～100μm的水合氢离子气。
本发明所述的内燃机积碳清除方法，该水合氢离子气是先被过滤细化为300μm～500μm的水合氢离子气，再被过滤细化为1μm～100μm的水合氢离子气。
在该步骤A中，所使用的水合氢离子，是由氢离子与水分子结合所形成。水分子的氧原子与两个氢原子键结后，仍残留两个孤电子对，且由于氧原子的电负度大，使得氧原子带部分的负电性，而能吸引带正电的氢离子，形成水合氢离子。由于氧原子与氢离子间的键结为正负电吸引的弱键结，不如共价键来得强烈，故与氧原子键结的氢离子能与该氧原子分离，再度解离成为氢离子，也因此水合氢离子实际上具有类似酸的特性，其酸性约莫介于硫酸与亚硫酸间。
本发明使用包含水合氢离子的水合氢离子气的好处在于：水合氢离子具有酸的特质，但是没有如硝酸根(NO3 -)、硫酸根(SO4 2-)或醋酸根(CH3COO-)等其他酸根的存在，故在清洁完毕后不会有产生额外物质残留在内燃机中的问题，较为清洁。
水合氢离子的制造方式能有很多种，例如使水先电离产生氢离子，再与水结合成水合氢离子，又或者直接以电解液电解生成水合氢离子。在本案中，是以8～10伏特的直流电，在50～60℃的环境下直接电解有机酸液，以制得所述的水合氢离子。在电解的过程中，如电压太低或太高，均无法有效地产生的水合氢离子，也就是水合氢离子的产量或浓度会太低或太高。所述的有机酸液，举例来说能为醋酸等具有羧酸基团的有机酸。
所述的电解液被电解后，会产生包含水合氢离子的水合氢离子混合液。所述的水合氢离子混合液会被以每秒0.4m～0.6m的流速喷向一个细化干扰板，使水合氢离子混合液气液分离，并产生尺寸较小的水合氢离子气。喷向该细化干扰板的流速，如小于每秒0.4m，则细化的效果不佳，如大于每秒0.6m，则因反作用力大，也会导致细化的效果不佳。所述的细化干扰板每单位平方厘米具有数个直径分别为0.5mm～1.5mm的干扰孔。所述的干扰，是指能使水合氢离子混合液气液分离，所述的细化，是指所产生的水合氢离子气的分子团的尺寸较水合氢离子混合液的分子团的尺寸为小。
因细化干扰所产生的水合氢离子气，将进一步地被细化成微米等级，以取得更佳的积碳清除效果，其中，以分成两阶段地细化至微米等级的效果最佳。例如能先用一个初级过滤膜，将该水合氢离子气细化至300μm～500μm，再利用一个微米过滤膜进一步将该水合氢离子气细化至1μm～100μm。所述的初级过滤膜具有数个尺寸分别为300μm～500μm的初级过滤孔。所述的微米过滤膜具有数个尺寸分别为1μm～100μm的微米过滤孔。
经该微米过滤膜处理后的该水合氢离子气，因分子团的尺寸较小而表面积大故反应性佳，用来与积碳反应时能取得较佳的效果，但应注意的是，如水合氢离子气细化至小于微米等级，也就是细化至1μm以下，虽然移动性较好，但会有水合氢离子气有尚未与积碳反应即已失去活性的疑虑，又如水合氢离子气如未经细化至微米等级，除水合氢离子气的移动性不佳外，也有部分的水合氢离子气会容易变回液态的水合氢离子液，成为一般的酸液，并因只剩较少部分的水合氢离子气能作用，而清除积碳的效率没那么好。
无法被该细化干扰板细化的水合氢离子混合液，及被该初级过滤膜与该微米过滤膜所挡下的水合氢离子气，在凝聚回收后，会与水合氢离子混合液混合，而再次地被喷向该细化干扰板。此种回收再处理机制，能有效降低生产该水合氢离子混合液的成本。
在该步骤B中，是发动该内燃机，使该内燃机处于怠速状态下持续运转。每1000毫升排气量的内燃机，是以每分钟5～8升的流量，将该水合氢离子气导入该内燃机中。当导入的水合氢离子气的流量太大，则内燃机中的湿度会偏高，由于内燃机仅怠速运转，会有熄火的疑虑，导致重新开机而延长清除积碳所需的时间。当导入的水合氢离子气的流量太小，能与积碳反应的水合氢离子气的量又太少，清除积碳的效率较低，同样必须增加清除积碳所需的时间。本发明水合氢离子气能够限定在较少的每分钟5～8升的流量，主要是因雾化且细致处理后的水合氢离子气，具有较佳的移动性与反应性，故其使用量不用太多，能在避免内燃机因过湿停机的同时有效地清除积碳。
在该步骤C中，所述的水合氢离子气在前一步骤中释放出氢离子后，会变成无毒无害的水气。(H3O+→H2O+H+)该氢气与该积碳燃烧后也仅是产生水气与二氧化碳。因此，本发明在操作时，仅排出不具毒性的二氧化碳与水气，非常的环保。
接着，将分阶段说明水合氢离子气及氢气，在内燃机时的作用情形：
进气阶段(歧管部分)：雾化后的水合氢离子气包裹氢气进入进气管，具有酸性特质的水合氢离子气，会润湿节流阀、喷油嘴、进气歧管及进气门的积碳所含有的胶质，使积碳中的碳物质裸露出来，并使软化松动后的积碳随着水合氢离子气与氢气，一起进入燃烧室。水合氢离子气包裹氢气的特性，能避免氢气对前述管件或油封零件造成影响，不会使管件或油封零件氢脆质变。
进气阶段(燃烧室部分)：水合氢离子气进入燃烧室后，会迅速依附积碳表层，同样软化、溶解燃烧室中积碳所含的胶质，并使碳物质裸露出来。
压缩阶段：活塞压缩上至死点，温度骤升至约526℃，水合氢离子气所带有的水气，与积碳中的碳物质于高温下反应形成水煤气。所述的水煤气包含一氧化碳与氢气，其燃烧速度是汽油的7.5倍，且抗爆性良好。所述的水煤气搭配氢气具有良好的燃烧性，能使不易燃烧的各种物质，在下一阶段彻底被反应消耗。
爆炸阶段：当活塞压缩终止，火星塞点火瞬间，水煤气与氢气爆炸，将已经软化松动的积碳，所包含的胶质与碳物质完全燃烧，并使较为底层的积碳能够裸露出来。所裸露出来的积碳又将会被后续进入的水合氢离子气软化松动，再被水煤气与氢气燃烧清除，如此反复循环。整个反复循环清除积碳的过程，约需耗时1至2小时。
在实施上，较佳地，该水合氢离子气的流量为该氢气的流量的4至8倍。换算下来，每1000毫升排气量的内燃机，是以每分钟0.625～2升的流量，将该氢气持续地输入该内燃机中。水合氢离子气的流量如低于4倍，也就是氢气的比例过高，水合氢离子气软化松动积碳的效果较差，且在进气时，该水合氢离子气无法有效包裹氢气。水合氢离子气的流量如高于8倍，也就是水合氢离子气的比例过高，除会提高该内燃机停机的机率外，较少的氢气也无法使内燃机中被软化裸露的积碳彻底燃烧。
本案虽提供氢气，但是并未提供大量、高浓度的氧气。进入内燃机中的氧气，仅有内燃机正常运作时会带入的氧气。由于进入的氧气并未超出原本内燃机既定的工作条件，且氧气同时会被内燃机怠速运转时所输入的油气消耗，故本案不会如以往技术般产生剧烈的氢氧爆炸。
综上所述，本发明的有益效果在于：操作过程中无须拆解引擎，所述的水合氢离子气能保护氢气，软化积碳的胶质并使碳物质裸露，与碳物质反应后生成的水煤气具有良好的燃烧特性与抗爆性质，能将积碳完全燃烧消耗并只产生环保无污染的水气与二氧化碳。由于内燃机只需在怠速状态下运转且水煤气的抗暴性质良好，故本发明操作时不会产生爆燃故不会伤害引擎，且本案没有将氢气与大量氧气混合的爆炸安全疑虑。
附图说明
本发明其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是本发明内燃机积碳清除方法的一个实施例的一个步骤流程图。
具体实施方式
参阅图1，本发明内燃机积碳清除方法的一实施例，用于清除一个排气量为3000cc的内燃机中的积碳，并包含一个提供水合氢离子气与氢气步骤11、一个导入反应步骤12，以及一个排放步骤13。
在该提供水合氢离子气与氢气步骤11，是以9伏特的直流电，在55℃的环境下电解醋酸水溶液。所述的醋酸水溶液在电解后会产生水合氢离子混合液。所述的水合氢离子混合液会以每秒0.5m的流速被喷向一个细化干扰板，以使该水合氢离子混合液气液分离并产生尺寸较小的水合氢离子气。所述的细化干扰板每单位平方厘米面积中，具有数个直径分别为1mm的干扰孔。
所述的水合氢离子气会先经过一个初级过滤膜过滤并被细化成尺寸为400μm的水合氢离子气。该初级过滤膜具有数个尺寸分别为400μm的初级过滤孔。接着，经该初级过滤膜处理后的水合氢离子气，会再经过一个微米过滤膜并被细化成尺寸为50μm的水合氢离子气。所述的微米过滤膜具有数个尺寸分别为50μm的微米过滤孔。无法被该细化干扰板细化的水合氢离子混合液，及被该初级过滤膜与该微米过滤膜所挡下的水合氢离子气，凝聚后会被回收，并再与水合氢离子混合液混合，然后喷向该细化干扰板。
所述的氢气能直接自市面上购买现成的氢气使用，无需另外制备。
在该导入反应步骤12中，是发动该内燃机，使该内燃机处于怠速状态下持续运转，并将微米化后的水合氢离子气以每分钟19.5升的流量且将该氢气以每分钟3.25升的流量持续导入该内燃机中，过程需持续1.5小时。在持续导入水合氢离子气及氢气的过程中，积碳中的胶质会被水合氢离子气软化。积碳中的碳物质则会与因引擎加热后的水合氢离子气反应形成水煤气。所述的水煤气与通入的氢气，会在该内燃机怠速运转的过程中，与积碳燃烧成易排放的二氧化碳及水气。
在该排放步骤13中，于该导入反应步骤中所产生的二氧化碳及水气会随着内燃机运转而被排出。
综上所述，本发明内燃机积碳清除方法，操作过程中无须拆解引擎，所述的水合氢离子气能保护氢气、软化积碳的胶质并使碳物质裸露，与碳物质反应后生成的水煤气具有良好的燃烧特性，能将积碳完全燃烧消耗并只产生环保无污染的水气与二氧化碳。由于内燃机只需在怠速状态下运转且水煤气的抗暴性质良好，故无爆燃而不会伤害引擎。此外，本案并没有将氢气与氧气大量混合的需求，故不会有产生工安意外的疑虑，相当安全。
以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (9)

1.一种内燃机积碳清除方法，适用于清除一个内燃机中的积碳，其特征在于：该内燃机积碳清除方法包含：步骤A：提供包含水合氢离子的水合氢离子气，以及氢气；步骤B：持续怠速运转该内燃机并将该水合氢离子气及氢气持续导入该内燃机中，使该水合氢离子气及该氢气与该积碳反应，且该水合氢离子气的流量为该氢气的流量的4至8倍；步骤C：等待反应后的物质排出。
2.根据权利要求1所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：在该步骤A中，是以8～10伏特的直流电电解有机酸液，以产生该水合氢离子气。
3.根据权利要求1所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：在该步骤B中，每1000毫升排气量的内燃机，是以每分钟5～8升的流量，将该水合氢离子气持续地导入该内燃机中。
4.根据权利要求2所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：在该步骤A中，是先将该有机酸液电解成水合氢离子混合液，再将该水合氢离子混合液喷向一个细化干扰板，使该水合氢离子混合液液气分离产生该水合氢离子气。
5.根据权利要求4所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：该水合氢离子混合液是以每秒0.4～0.6m的流速被喷向该细化干扰板。
6.根据权利要求4所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：该细化干扰板每单位平方厘米具有数个直径分别为0.5mm～1.5mm的干扰孔。
7.根据权利要求1所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：该水合氢离子气是先分两阶段地被细化成微米尺寸后，再被导入该内燃机中。
8.根据权利要求1所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：在该步骤A中，该水合氢离子气为1μm～100μm的水合氢离子气。
9.根据权利要求8所述的内燃机积碳清除方法，其特征在于：该水合氢离子气是先被过滤细化为300μm～500μm的水合氢离子气，再被过滤细化为1μm～100μm的水合氢离子气。
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