CN204663716U - 内燃机 - Google Patents

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刘君平
陈立刚
戴建军
梁东
俞乃修
张涛
蔡万祥
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Abstract

本实用新型涉及机车动力技术领域，特别涉及一种内燃机，包括进气口，所述的进气口处设置有臭氧发生单元，空气经过臭氧发生单元电离后产生臭氧，臭氧自进气口进入内燃机的燃烧室中；还包括电源单元、升压单元，电源单元输出的电压经过升压单元升压后驱动臭氧发生单元工作。通过设置臭氧发生单元，使臭氧参与内燃机中燃油的燃烧，改善内燃机燃料的燃烧条件，保证充分燃烧、减少积碳，降低排放废气中的有害气体的含量，起到降低燃油率和减轻环境污染的双重效果。

Description

内燃机
技术领域
本实用新型涉及机车动力技术领域，特别涉及一种内燃机。
背景技术
内燃机工作时，尚有一部分燃油不能充分燃烧变为废气被排出，既增加了燃油的消耗，又污染了空气，想要充分的利用燃油的化学能，首先要解决燃油充分燃烧的问题。随着人们生活水平的提高，汽车的保有量越来越多，汽车的尾气已然成为一个很大的污染源。
与汽车发动机相比，我国铁路运输的主型内燃机车也是一种不容忽视的耗油排废大户，其主要原因有二：其一，油耗大，我国铁路现有内燃机车万余台，每年仅消耗轻柴油就达数百万吨；其二，满负荷运转时间少，据统计，内燃机车按装车功率满负荷运转时间只占5—10％，而60—80％额定功率的部分功况占到50—60％，空转时间占30％，在非满负荷运转情况下，污染更为严重。以柴油机为例，柴油机在低速运转时因燃油的燃烧条件恶化，不仅使耗油率增大，更导致废气中一氧化碳、二氧化硫、氮氢化合物质等有害气体成倍增加，例如16V240ZJB型柴油机的燃油率在1000r/min时的耗油率为217g/KW·H，在430r/min时的耗油率就增加到了285g/KW·H。基于以上两点，如何解决内燃机的充分燃烧问题是很迫切的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种内燃机，能够提高内燃机的燃烧效率。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种内燃机，包括进气口，所述的进气口处设置有臭氧发生单元，空气经过臭氧发生单元电离后产生臭氧，臭氧自进气口进入内燃机的燃烧室中；还包括电源单元、升压单元，电源单元输出的电压经过升压单元升压后驱动臭氧发生单元工作。
与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：通过设置臭氧发生单元，使臭氧参与内燃机中燃油的燃烧，改善内燃机燃料的燃烧条件，保证充分燃烧、减少积碳，降低排放废气中的有害气体的含量，起到降低燃油率和减轻环境污染的双重效果。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型的电路图。
具体实施方式
下面结合图1至图2，对本实用新型做进一步详细叙述。
参阅图1，一种内燃机，包括进气口，所述的进气口处设置有臭氧发生单元40，空气经过臭氧发生单元40电离后产生臭氧，臭氧自进气口进入内燃机的燃烧室中；还包括电源单元10、升压单元30，电源单元10输出的电压经过升压单元30升压后驱动臭氧发生单元40工作。通过在内燃机的进气口处设置臭氧发生单元40，使得进入内燃机燃烧室的不仅仅是空气，而是臭氧或者臭氧与空气的混合气体。臭氧是氧气的同素异形体，与氧气相比，它的化学性质更活泼，内能更大，氧化反应速度更快。以柴油机为例，标准柴油是由下十六烷和a-甲基荼按不同比例混合而成的，在柴油机处于燃烧状态时，一个十六烷分子完全氧化需要24.5个氧分子，如果是臭氧分子的话，只需要17个。所以，用臭氧参与燃烧，提高了空气的利用率，使燃烧氧化更充分。
优选地，为了避免电网的波动对电路造成影响，所述的电源单元10和升压单元30之间设置有滤波单元20，滤波单元20用于滤除电源单元10输出电压中的杂波，保证升压单元30工作的稳定性。
当前常用的臭氧发生器件有尖端放电式臭氧发生器、玻璃管式臭氧发生器和片状臭氧发生器三种类型，为了适应内燃机车大剂量和恶劣环境的要求，本实施例中优选地，所述的臭氧发生单元40由多个片状臭氧发生器41并联而成，并联后的臭氧发生器41通过环氧树脂密封固定。
作为本实用新型的优选方案，所述臭氧发生单元40产生的臭氧通过气泵加压后自进气口进入内燃机的燃烧室中，加压后有利于臭氧进入燃烧室中参与燃烧反应。
升压单元30的具体电路有很多种，这里提供一种较为优选的实施方式：所述的升压单元30包括变压器、VMOS功率管、电解电容C1；电解电容C1的正极与二极管D1的负极相连，二极管D1的正极、电解电容C1的负极分别作为升压单元30输入端正、负极与滤波单元20相连，电解电容C1的正、负极分别与VMOS功率管Q1的漏极、VMOS功率管Q2的源极相连；电阻R1、电容C2并联后的一端与电解电容C1的负极相连，另一端通过电阻R2与电解电容C1的正极相连；VMOS功率管Q1的源极与VMOS功率管Q2的漏极相连；VMOS功率管Q1的栅极依次通过电容C4、电阻R6、初级绕组N1后与VMOS功率管Q1的源极相连，VMOS功率管Q1的栅极和源极间还并联有电阻R4以及稳压管D6，稳压管D6的正极与VMOS功率管Q1的源极相连，VMOS功率管Q1的源极与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极与VMOS功率管Q1的漏极相连；VMOS功率管Q2的栅极依次通过电容C3、电阻R5、初级绕组N2后与VMOS功率管Q2的源极相连，VMOS功率管Q2的栅极和源极间还并联有电阻R3以及稳压管D5，稳压管D5的正极与VMOS功率管Q2的源极相连，VMOS功率管Q2的源极与二极管D3的正极相连，二极管D3的负极与VMOS功率管Q2的漏极相连；电阻R1、R2之间引出一条支路经过双向可控硅D2与VMOS功率管Q2的栅极相连；VMOS功率管Q1的漏极依次经过电容C6、C5后与VMOS功率管Q2的源极相连，电容C5、C6之间引出一条支路与变压器的初级绕组N3的一端相连，初级绕组N3的另一端与VMOS功率管Q1的源极相连；变压器次级绕组N4的两端作为升压单元30的输出端与臭氧发生单元40相连；初级绕组N1、N2互为反向，初级绕组N1、N3同相。
这里的电源单元10可以由机车辅助电源进行供电，升压单元30主要由高反压功率场效应管作高速开关变换、小体积变压器作隔离升压输出。本实施例中，主变换开关件采用了快速低驱动要求的VMOS功率管，并且管芯内附有反向峰压吸收阻尼二极管，栅极也加入了稳压管，使得开关管的安全工作区得到保证，电路有较高的使用效率和可靠性，能满足机车上长时间连续的工作要求。隔离升压变压器是升压电路30的重点，磁芯的参数决定传输的功率，初、次级绕组的匝数比确定输出的电压。本实施例中使用专用的铁氧体磁芯，为了确保本装置在恶劣环境下能可靠工作，对升压变压器的制作有较高的工艺要求，变压器采用六槽骨架分格绕，次级绕组N4分五槽绕制。变压器须经真空浸漆烘干后，再用环氧树脂固化在塑料盒内使它具有很好的高频绝缘和防潮性能。

Claims (5)

1.一种内燃机，包括进气口，其特征在于：所述的进气口处设置有臭氧发生单元(40)，空气经过臭氧发生单元(40)电离后产生臭氧，臭氧自进气口进入内燃机的燃烧室中；还包括电源单元(10)、升压单元(30)，电源单元(10)输出的电压经过升压单元(30)升压后驱动臭氧发生单元(40)工作。
2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述的电源单元(10)和升压单元(30)之间设置有滤波单元(20)，滤波单元(20)用于滤除电源单元(10)输出电压中的杂波。
3.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述的臭氧发生单元(40)由多个片状臭氧发生器(41)并联而成，并联后的臭氧发生器(41)通过环氧树脂密封固定。
4.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于：所述臭氧发生单元(40)产生的臭氧通过气泵加压后自进气口进入内燃机的燃烧室中。
5.如权利要求2所述的内燃机，其特征在于：所述的升压单元(30)包括变压器、VMOS功率管、电解电容C1；电解电容C1的正极与二极管D1的负极相连，二极管D1的正极、电解电容C1的负极分别作为升压单元(30)输入端正、负极与滤波单元(20)相连，电解电容C1的正、负极分别与VMOS功率管Q1的漏极、VMOS功率管Q2的源极相连；电阻R1、电容C2并联后的一端与电解电容C1的负极相连，另一端通过电阻R2与电解电容C1的正极相连；VMOS功率管Q1的源极与VMOS功率管Q2的漏极相连；VMOS功率管Q1的栅极依次通过电容C4、电阻R6、初级绕组N1后与VMOS功率管Q1的源极相连，VMOS功率管Q1的栅极和源极间还并联有电阻R4以及稳压管D6，稳压管D6的正极与VMOS功率管Q1的源极相连，VMOS功率管Q1的源极与二极管D4的正极相连，二极管D4的负极与VMOS功率管Q1的漏极相连；VMOS功率管Q2的栅极依次通过电容C3、电阻R5、初级绕组N2后与VMOS功率管Q2的源极相连，VMOS功率管Q2的栅极和源极间还并联有电阻R3以及稳压管D5，稳压管D5的正极与VMOS功率管Q2的源极相连，VMOS功率管Q2的源极与二极管D3的正极相连，二极管D3的负极与VMOS功率管Q2的漏极相连；电阻R1、R2之间引出一条支路经过双向可控硅D2与VMOS功率管Q2的栅极相连；VMOS功率管Q1的漏极依次经过电容C6、C5后与VMOS功率管Q2的源极相连，电容C5、C6之间引出一条支路与变压器的初级绕组N3的一端相连，初级绕组N3的另一端与VMOS功率管Q1的源极相连；变压器次级绕组N4的两端作为升压单元(30)的输出端与臭氧发生单元(40)相连；初级绕组N1、N2互为反向，初级绕组N1、N3同相。
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