CN207989152U - 一种汽油机助燃节油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽油机助燃节油装置，包括设有栅型进风结构的进风滤网，固定在进风滤网上、用于该进风滤网加固并且呈十字形结构的加固支撑杆，固定在进风滤网上并且与汽油机的蓄电池连接的控制器，沿汽油机进气方向依次连接的进风管、第一减震波纹管、空气滤清器、第二减震波纹管、臭氧发生器和进气总管，设置在进气总管内壁并且与控制器连接的MQ系列的臭氧传感器，以及与控制器连接、用于检测尾气中一氧化碳含量的MQ系列的一氧化碳传感器。通过上述方案，本实用新型具有结构简单、控制简便、节能减排效果优异等优点，在汽油机助燃研发技术具有很高的实用价值和推广价值。

Description

一种汽油机助燃节油装置

技术领域

本实用新型涉及汽油机助燃研发技术领域，尤其是一种汽油机助燃节油装置。

背景技术

随着“十一五”节能减排的提出，大力倡导建设资源节约型、环境友好型的社会，降低污染物的排放，实现经济可持续发展。在污染物排放中，汽车尾气污染已经成为我国空气污染的重要来源。具不完全统计，截止2016年底，我们机动车保有量达到2.95亿辆，汽车排放污染物初步核算为4472.5万吨，其中，一氧化碳超过汽车排放总量的80％，产生一氧化碳的主要原因是燃油燃烧不充分。汽油机包括活塞油缸、进气系统、排气系统、蓄电池、连杆机构、配气系统、润滑系统和点火系统等。目前，以汽油为燃料的汽车按进气方式分为自然吸气和涡轮增压，其中，自然吸气是在不通过任何增压器的情况下，大气压将空气压入燃烧室的一种形式，自然吸气发动机其优点在于动力输出平顺、响应直接，但是燃油经济性明显不如涡轮增压的发动机，并且燃油燃烧比较低，相同体积的燃料产生的一氧化碳较涡轮增压高。另外，涡轮增加是一种利用内燃机运转产生的排气驱动空气压缩机的技术，其主要作用是提高发动机进气量，从而提高发动机的功率和扭矩。在相同排量情况下，涡轮增压发动机提升最大功率40％以上，但是，涡轮增压的发动机增设了涡轮增压部件，增加了汽车生产、维护成本，并且汽车涡轮增压器在低速时处于停止运行状态，当汽车达到一定速度时，涡轮增压才工作。在拥堵的城市道路行驶，汽车车速一般较低，涡轮增压绝大多数时间并未工作，涡轮增压的发动机也无法起到真正的减排作用。

因此，急需对现有的汽油机进行改进，在降低汽车生产、维护成本的同时，大大降低一氧化碳排放量，使汽油机燃烧更充分，与此同时，也能提高汽油机输出功率，并且也能适用于低速行驶的情况。

实用新型内容

针对上述不足之处，本实用新型的目的在于提供一种汽油机助燃节油装置，主要解决现有技术中存在不能同时兼顾生产、维护成本和一氧化碳排放的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种汽油机助燃节油装置，包括设有栅型进风结构的进风滤网，固定在进风滤网上、用于该进风滤网加固并且呈十字形结构的加固支撑杆，固定在进风滤网上并且与汽油机的蓄电池连接的控制器，沿汽油机进气方向依次连接的进风管、第一减震波纹管、空气滤清器、第二减震波纹管、臭氧发生器和进气总管，设置在进气总管内壁并且与控制器连接的MQ系列的臭氧传感器，以及与控制器连接、用于检测尾气中一氧化碳含量的MQ系列的一氧化碳传感器；所述进风管的进口与进风滤网连接并且出口与第一减震波纹管连接；所述空气滤清器为相对双桶滤网结构；所述臭氧发生器的正极电源输入与汽油机的蓄电池连接并且负极电源输入与控制器连接。

具体地，所述空气滤清器包括与第一减震波纹管连接的第一桶型滤网，与第二减震波纹管连接的第二桶型滤网，以及设置在第一桶型滤网与第二桶型滤网之间且呈圆柱形状的滤网片。

优选地，所述一氧化碳传感器的型号为MQ-7，臭氧传感器的型号为MQ-131。

进一步地，所述控制器包括分别与一氧化碳传感器和臭氧传感器连接的8位增强型8051的单片机，分别与单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接的直流电源转换电路，以及均与单片机连接的报警电路、臭氧发生驱动电路和时钟晶振电路；所述一氧化碳传感器的负极电源输入端接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R2，所述限流电路R2一端与一氧化碳传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机串行口P1.1连接；所述臭氧传感器的接地端GND接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R3，所述限流电阻R3的一端与臭氧传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机的串行口P1.5连接；所述臭氧发生驱动电路与臭氧发生器连接；所述单片机的外部中断口P3.4连接有用于接收汽油机点火信号的限流电阻R4。

进一步地，所述报警电路包括一端与单片机串行口P0.3连接的限流电阻R5，基极与限流电阻R5另一端连接并且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管VT1集电极连接并且另一端与直流电源转换电路输出连接的蜂鸣器LS1。

更进一步地，所述臭氧发生驱动电路包括栅极与单片机的串行口P2.6连接、漏极与臭氧发生器的负极电源输入连接并且源极接地的场效应管VT2，以及连接在场效应管VT2的栅极和源极之间的分压电阻R6。

进一步地，所述直流电源转换电路包括电源输入端Vin与汽油机的蓄电池连接并且接地端GND接地的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin与接地端GND之间的充电电容C1和充电电容C2，以及并联后连接在电源转换芯片U1的输出端Vout与接地端GND之间的充电电容C3、充电电容C4和稳压电阻R1；所述电源转换芯片U1的输出端Vout分别与蜂鸣器LS1、单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接。

进一步地，所述时钟晶振电路包括连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与反向振荡输出XTAL2之间的晶振Y1，一端连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C6，以及一端连接在单片机的反向振荡输出XTAL2与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C5。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型巧妙的栅形状结构的进风滤网，并且进风滤网上设置加固的支撑杆，既保证了进风的风量和杂物防护，使进风滤网更牢靠，也可作为控制器的固定基础，以此同时，通过进风带走控制器运行时产生的热量，进而省去控制器散热部件。另外，通过设置双桶滤网结构的空气滤清器，减少汽油机混合气体中的杂质，并且降低杂质对臭氧传感器的干扰，使检测更准确。不仅如此，通过增设臭氧发生器，将空气中的氧气转换成臭氧，在相同体积的空气中，氧含量明显增加，提高了汽油燃烧比，使汽油得到充分的燃烧。如此一来，既不需要汽油机增压设备，也能保证汽油机的输出功率，降低尾气中的一氧化碳的含量。

(2)本实用新型通过设置直流电源转换电路，将汽油机蓄电池的直流电转换成正5V，用于供一氧化碳传感器、臭氧传感器、单片机和蜂鸣器使用，无需新增供电的蓄电池，从而节约了设备投入成本。另外，通过设置场效应管驱动臭氧发生器，由于场效应管的载流能力强，工作电压可达几千伏，在驱动臭氧发生器时，满足工作电压、载流要求。与此同时，本实用新型增设的设备价格低廉，节能减排效果明显，并且能达到良好的燃油经济性。

(3)不仅如此，本实用新型将汽油机点火信号接入控制器，并作为单片机的外部中断信号，当且仅当，汽油机点火时才执行控制流程，如此一来，在停车时控制器处于休眠状态，进而降低蓄电池的能耗。由于汽车在着车后需要充分热车1～2分钟，此时，汽车燃油转换效率较低，启动臭氧发生器进行助燃效果不明显，因此设定一氧化碳采集的时间，以获得较为准确的一氧化碳排放量，单片机根据采集的一氧化碳含量进行启动臭氧发生器，并采集经臭氧发生器后的空气中的臭氧含量，当臭氧产生的量较少时，予以报警提示。通过上述方案，无需检测汽车行驶的车速，在低速状态时，也能提高燃烧效率，减少一氧化碳的排放。综上所述，本实用新型能实现可靠、实时的控制监管，保证助燃节油装置可靠运行，并且还能彻底解决传统涡轮增压发动机低速无法工作和维护成本高等问题，使汽油机实现真正的节能减排、提高燃油经济性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的进风滤网结构示意图。

图3为臭氧发生器的陶瓷臭氧发生片展开图。

图4为本实用新型的控制器原理图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-进风滤网，2-进风管，3-第一减震波纹管，4-空气滤清器，5-第二减震波纹管，6-控制器，7-臭氧发生器，8-进气总管，9-臭氧传感器，10-加固支撑杆，11-栅状口，41-第一桶型滤网，42-滤网片，43-第二桶型滤网，71-陶瓷臭氧发生片，72-陶瓷基座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图4所示，本实施提供了一种汽油机助燃节油装置，既能降低一氧化碳排放量，实现节能减排，又能节省涡轮增压设备投入、维护的成本。该助燃节油装置包括设有栅状口11进风形式的进风滤网1，固定在进风滤网1上、用于该进风滤网加固并且呈十字形结构的加固支撑杆10，固定在进风滤网1上并且与汽油机的蓄电池连接的控制器6，一端与进风滤网1连接并且呈漏斗形状的进气管2，一端与进气管2另一端连接的第一减震波纹管3，与第一减震波纹管3连接并且呈相对双桶滤网结构的空气滤清器4，与空气滤清器4输出连接的第二减震波纹管5，与第二减震波纹管5连接、用于将空气中的氧气转换成臭氧以提高汽油机燃烧比的臭氧发生器7，设置在臭氧发生器7出口的进气总管8，设置在进气总管8内壁、用于检测转换后的空气中臭氧含量并且与控制器6连接的MQ-131臭氧传感器9，以及与控制器6连接、用于检测尾气中一氧化碳含量的MQ-7的一氧化碳传感器，另外，所述臭氧发生器7的正极电源输入与汽油机的蓄电池连接并且负极电压输入与控制器连接。其中，该空气滤清器4又包括与第一减震波纹管3连接的第一桶型滤网41，与第二减震波纹管5连接的第二桶型滤网43，以及设置在第一桶型滤网41与第二桶型滤网43之间且呈圆柱形状的滤网片42。通过设置三重过滤，减少空气中的杂质，提高臭氧转换效率。

在本实施中，控制器6包括分别与一氧化碳传感器和臭氧传感器连接的8位增强型8051的单片机，分别与单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接的直流电源转换电路，以及均与单片机连接的报警电路、臭氧发生驱动电路和时钟晶振电路。所述一氧化碳传感器的负极电源输入端接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R2，所述限流电路R2一端与一氧化碳传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机串行口P1.1连接。所述臭氧传感器的接地端GND接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R3，所述限流电阻R3的一端与臭氧传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机的串行口P1.5连接。所述单片机的外部中断口P3.4连接有用于接收汽油机点火信号的限流电阻R4。

与此同时，为了获得臭氧转换的检测提醒信号，所述报警电路包括一端与单片机串行口P0.3连接的限流电阻R5，基极与限流电阻R5另一端连接并且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管VT1集电极连接并且另一端与直流电源转换电路输出连接的蜂鸣器LS1。另外，在本实施中，所述臭氧发生驱动电路包括栅极与单片机的串行口P2.6连接、漏极与臭氧发生器的负极电源输入连接并且源极接地的场效应管VT2，以及连接在场效应管VT2的栅极和源极之间的分压电阻R6。

为了降低助燃节油装置投入成本，减少后期维护工作量，通过设置直流电源转换电路，将汽油机自带的36V或48V蓄电池的电压转换成5V。该直流电源转换电路包括电源输入端Vin与汽油机的蓄电池连接并且接地端GND接地的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin与接地端GND之间的充电电容C1和充电电容C2，以及并联后连接在电源转换芯片U1的输出端Vout与接地端GND之间的充电电容C3、充电电容C4和稳压电阻R1。所述电源转换芯片U1的输出端Vout分别与蜂鸣器LS1、单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接。另外，所述时钟晶振电路包括连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与反向振荡输出XTAL2之间的晶振Y1，一端连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C6，以及一端连接在单片机的反向振荡输出XTAL2与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C5。

简要说明汽油机助燃节油装置的控制流程：

首先，单片机通过外部中断口P3.4采集汽油机的点火信号，并等待时间120s后执行一氧化碳含量采集。其次，单片机通过一氧化碳传感器采集尾气中一氧化碳的含量，该传感器输出的信号包括模拟信号和数字信号，在此，模拟输出端悬空，将数字信号传输至单片机，通过单片机判定此时一氧化碳含量是否超过启动臭氧发生器的预设值，若超过预设值，则单片机向串行口P2.6下发高电平，驱动IRF3205S的场效应管导通VT2，臭氧发生器正常工作，实现助燃功能。若果说，一氧化碳采集的信号并未超过预设值，那那单片机继续执行一氧化碳含量采集过程，如此，便能形成尾气一氧化碳实时检测的闭环。最后，臭氧发生器启动，并且单片机通过臭氧传感器采集臭氧含量，用于判定臭氧发生器工作情况，当臭氧发生器故障时，单片机向串行口P0.3下发高电平，驱动三极管VT1导通，实现蜂鸣提醒功能。

本实用新型巧妙的设置了臭氧发生器，将空气中的氧气转换成臭氧，增加相同体积内养的含量，使汽油机燃烧更充分，并且无需增设涡轮增压设备，免去涡轮增压设备的投入和维护成本，同样地，也无需检测汽车行驶速度，该助燃节油装置在拥堵的城市道路中效果最为明显。综上所述，本实用新型具有结构简单、控制简便、节能减排效果优异等优点，在汽油机助燃研发技术具有很高的实用价值和推广价值。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽油机助燃节油装置，其特征在于，包括设有栅型进风结构的进风滤网(1)，固定在进风滤网(1)上、用于该进风滤网加固并且呈十字形结构的加固支撑杆(10)，固定在进风滤网(1)上并且与汽油机的蓄电池连接的控制器(6)，沿汽油机进气方向依次连接的进风管(2)、第一减震波纹管(3)、空气滤清器(4)、第二减震波纹管(5)、臭氧发生器(7)和进气总管(8)，设置在进气总管(8)内壁并且与控制器(6)连接的MQ系列的臭氧传感器(9)，以及与控制器(6)连接、用于检测尾气中一氧化碳含量的MQ系列的一氧化碳传感器；所述进风管(2)的进口与进风滤网(1)连接并且出口与第一减震波纹管(3)连接；所述空气滤清器(4)为相对双桶滤网结构；所述臭氧发生器(7)的正极电源输入与汽油机的蓄电池连接并且负极电源输入与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述空气滤清器(4)包括与第一减震波纹管(3)连接的第一桶型滤网(41)，与第二减震波纹管(5)连接的第二桶型滤网(43)，以及设置在第一桶型滤网(41)与第二桶型滤网(43)之间且呈圆柱形状的滤网片(42)。

3.根据权利要求1所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述一氧化碳传感器的型号为MQ-7，臭氧传感器(9)的型号为MQ-131。

4.根据权利要求3所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述控制器(6)包括分别与一氧化碳传感器和臭氧传感器连接的8位增强型8051的单片机，分别与单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接的直流电源转换电路，以及均与单片机连接的报警电路、臭氧发生驱动电路和时钟晶振电路；所述一氧化碳传感器的负极电源输入端接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R2，所述限流电路R2一端与一氧化碳传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机串行口P1.1连接；所述臭氧传感器的接地端GND接地并且数字信号输入端Do接有一限流电阻R3，所述限流电阻R3的一端与臭氧传感器的数字信号输入端Do连接并且另一端与单片机的串行口P1.5连接；所述臭氧发生驱动电路与臭氧发生器(7)连接；所述单片机的外部中断口P3.4连接有用于接收汽油机点火信号的限流电阻R4。

5.根据权利要求4所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述报警电路包括一端与单片机串行口P0.3连接的限流电阻R5，基极与限流电阻R5另一端连接并且发射极接地的三极管VT1，以及一端与三极管VT1集电极连接并且另一端与直流电源转换电路输出连接的蜂鸣器LS1。

6.根据权利要求5所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述臭氧发生驱动电路包括栅极与单片机的串行口P2.6连接、漏极与臭氧发生器的负极电源输入连接并且源极接地的场效应管VT2，以及连接在场效应管VT2的栅极和源极之间的分压电阻R6。

7.根据权利要求6所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述直流电源转换电路包括电源输入端Vin与汽油机的蓄电池连接并且接地端GND接地的电源转换芯片U1，并联后连接在电源转换芯片U1的电源输入端Vin与接地端GND之间的充电电容C1和充电电容C2，以及并联后连接在电源转换芯片U1的输出端Vout与接地端GND之间的充电电容C3、充电电容C4和稳压电阻R1；所述电源转换芯片U1的输出端Vout分别与蜂鸣器LS1、单片机电源输入端VCC、一氧化碳传感器的正极电源输入端V+和臭氧传感器的电源输入端Vin连接。

8.根据权利要求4所述的汽油机助燃节油装置，其特征在于，所述时钟晶振电路包括连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与反向振荡输出XTAL2之间的晶振Y1，一端连接在单片机的反向振荡放大输入XTAL1与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C6，以及一端连接在单片机的反向振荡输出XTAL2与晶振Y1之间并且另一端接地的充电电容C5。