燃油發動機高效傳質裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:一種新型燃油發動機傳質裝置。
[0002]本發明是油氣高效傳質裝置。其作用是使噴霧后的油霧迅速高效的與空氣充分混合，進入氣缸充分燃燒，大幅度提高發動機效率，大幅度消減尾氣污染，特別是pm2.5的污染。
[0003]工作原理:
[0004]噴霧汽油在氣缸中充分燃燒的先決條件是每一個汽油分子或分子團都要與空氣中的氧分子充分接觸。有研究表明普通汽車燃油三分之一沒有燃燒，白白的浪費掉，其原因是宏觀傳質、細部傳質都不充分，沒有做到每一個汽油分子或分子團都與空氣中的氧分子充分接觸。傳統理論人們把傳質分為層流傳質與紊流傳質。層流傳質速率極慢。紊流傳質速率很快，是紊流的渦旋帶動作用造成的。實際工程上，油氣傳質首先是宏觀傳質。科學的宏觀傳質是在極短的時間內使油霧與空氣進行迅速、充分混合，達到在各個宏觀部位油氣都是均勻的，促進油霧氣化。然后進行細部傳質，即油氣與空氣在極鄰近部位進行傳質。對于燃油發動機來說這兩種傳質的難度都是很大的。本發明采用的基本方法就是在油氣流動中制造紊流，并且控制渦旋的數量和大小，使汽油分子與氧氣分子接觸得越充分越好。
[0005]首先，因為從油噴嘴到進入氣缸時間很短，如果不采用科學傳質手段，宏觀傳質很難充分完成，很多的油霧不能與空氣充分接觸。宏觀傳質可用下面方法來實現。將汽油的噴嘴4對準圓錐面擴散盤(或圓盤擴散盤)6的中心(見圖1、的4與5)，噴霧后的油霧從中心沿擴散盤6向周邊流動，形成一層薄薄的油霧層。因擴散盤6壁面的限制油霧垂直于壁面方向的脈動，其流態近似于層流，與外層的空氣流基本不發生摻混。當達到擴散盤的邊緣時，油霧和空氣流與擴散盤6脫體，并沿擴散盤6的周邊產生一系列渦旋，在擴散盤之后是一個渦旋區，由于渦旋的帶動作用，油霧與空氣迅速完成了宏觀傳質，即所有的宏觀部位其油霧與空氣的濃度基本是均勻的。
[0006]細部傳質是在極鄰近部位的傳質。在紊流運動中極鄰近兩點間的流態是層流，故此其傳質速率極低、傳質難度極大。而流體中微小渦旋的離心慣性效應可以大大的加大了油霧與空氣沿渦旋徑向產生的速度差，大大提高了油霧與空氣的接觸速率。讓油霧與空氣流經多層網格，流體流過網格格條時在格條的兩側產生一系列的小渦旋。兩個小渦旋匯合產生更多更小的渦旋，這些更小的渦旋再匯合產生的渦旋尺度更小，渦旋數量更多，因此在每片網格后都產生高比例的微渦旋，他們的離心慣性效應大大地加大了油霧與空氣細部傳質速率，迅速完成細部傳質，使油霧每一個分子或分子團都能充分與氧氣分子混合接觸，進入氣缸后充分燃燒。這不僅能大量節省油的用量，更能大幅度減少尾氣污染，特別是pm2.5的污染。
[0007]實施方式:
[0008]本燃油發動機高效傳質裝置安裝在發動機氣缸之前進氣干管上，本裝置由殼體1、連接法蘭盤2、布氣網3、進氣管路4、燃油噴嘴5、圓平板擴散盤(或圓錐面擴散盤)6、網格組(或柵條組)7、殼體內外壓差傳感器8、壓差傳感器9等組成。其輔助設備有氣、油兩個系統。變頻氣泵27、進氣管路4、電動蝶閥24、排空管路26、排空蝶閥25是氣系統。變頻油泵28、輸油管路29、燃油霧化器33、電動蝶閥30、回油管路32、電動蝶閥31、油箱34組成油系統。10是發動機進氣支管，11是燃油發動機。油泵28、氣泵27、電動蝶閥24、26、30、31，壓差傳感器8、9等的電路都與電子控制單元(ECU)相連。
[0009]發動機的供油量是根據發動機驅動軸的轉數決定的，由變頻油泵28供給。空氣的供給量是由科學油氣比決定的，由變頻氣泵27供給。為了使供油、供氣與氣缸閥門開啟與關閉相協調，其控制程序如下:當壓差傳感器9的壓差低于某一額定值以下時，同時關閉與變頻油泵28相接的供油管29的閥門30與變頻氣泵27的進氣管4的電動蝶閥24。并同時開啟變頻油泵回油管路32的閥門31與變頻氣泵排空管路26的放空閥25。使變頻油泵抽出的油自動返回油箱。使變頻氣泵流出的氣體由排空管26排空。當殼體1、內外壓差傳感器8的壓強差負值(真空值)超過某一額定值時，則進行上述過程的相反程序，即關閉電動蝶閥25，開啟電動蝶閥24，關閉電動蝶閥31，開啟電動蝶閥30，使油霧與空氣流入殼體1內。這樣就能保證當氣缸門開啟時有噴霧燃油與新鮮空氣流入，而且能保證其所需的流動速度，保證了油、氣高效傳質的流動條件。
[0010]網格組7可以為固定網格組(柵條組)或活動可調節的網格組。固定網格組用多片孔眼為矩形、多邊形、圓形網格組成，見圖2。活動可調節的網格組可以為翼片轉動網格組，它是由多片固定格條12和轉動翼片17構成的開啟度隨氣流量變化的網格組，其推動結構在托板滑道20上，由彈簧12推動的橫桿23構成；活動網格組是孔眼大小可調控的網格組，其傳動機制可隨應用發動機和油路的結構不同靈活多樣。本發明首例推出轉動翼片網格組，是由多片開度可變的網格及其附屬設備組成。每片網格是多根固定格條12用連接件13連接成整體。多條轉軸14由固定在網格最上、最下橫格條12背面上的頂套15支撐固定。翼片17 —側連接在轉軸14上，另一側有多個與翼片17垂直的小翼翅18，構成轉動翼片網格。見圖3、4、7。進氣干管斷面有矩形、圓形兩種，因此本發明裝置的外殼也相應的有矩形和圓形兩種。圓形外殼的固定網格是圓形的，見圖2，a、b、c。當進氣干管為圓管，本裝置的外殼為圓管時，轉動翼片網格為內接正方形，見圖5。其周邊有四個不通氣的半弧形擋板21。轉動翼片網格組7的每片網格與連成一體的擋板21相接，而擋板21與外殼2內壁相接(見圖5)。限制翼片開啟度的的橫桿19連接在彈簧22上，彈簧22連接在彈簧豎向支撐23上，其下部是托板滑道20。托板滑道20與網格橫條12、彈簧豎向支撐件23相連接(見圖6)。
[0011]上述這些部件一起構成轉動翼片網格組7。連接件16與各片網格最上、最下固定橫格條12、彈簧豎向支撐件23上下端連接，把轉動翼片網格組連成一體。
[0012]發動機處于正常速度運行時，上述兩種網格組都能很好地完成細部傳質，達到節油和減少尾氣污染作用。汽車發動機在低速運行時，由于油霧與空氣的流量過低，流過固定網格組時流速低，微渦旋離心慣性效應過小，細部傳質完成的極不充分，節油和降低尾氣污染效果明顯變差，因此傳統汽車發動機在低速運行時尾氣污染最大，特別是pm2.5的污染最大。而轉動翼片網格組則可以大大改觀上述情況。當沒有油霧和空氣流動時，轉動翼片17被彈簧22推動的橫桿19擠壓，其開啟度最小，即使汽車速度很低時，也能保證油霧與空氣流過時產生較高流動速度，保證細部傳質能很好地進行。隨著車速的提高，油霧和空氣的壓力增大，翼片17被推動向后轉動，翼片網格開啟度逐漸增大，當汽車達到最高速時，翼片網格開啟度也達到最大。可變開啟度翼片網格組能保證汽車低速運轉時油霧與空氣的細部傳質，進入氣缸充分燃燒，大幅度提高發動機效率，大幅度消減尾氣污染，特別是pm2.5的污染。
[0013]本發明裝置的特征:
[0014]油噴嘴5位于本裝置外殼2 (延伸供氣干管)的中心，正對準圓錐面擴散盤或圓平板擴散盤6的中心，其后設網格組7。
[0015]網格組7有兩種形式，其一是孔眼大小固定的固定網格組、形狀為矩形、多邊形或圓形的網格組成；其二是孔眼大小可自動調節的。孔眼(網格)大小調節的傳動結構可以因發動機和油路結構的變化靈活多樣，都是由油氣流的推動自動調節的。
[0016]本發明例出多片有轉動翼片17與固定格條12正交組成的開啟度可變的轉動翼片網格組。
[0017]本裝置兩個輔助設備:1、進氣管路4設有電動蝶閥24，在其下旁接一條放空管路26，并設電動蝶閥25。
[0018]2、供油管路29接燃油霧化器33，其上接電動蝶閥30。燃油霧化器33下接一燃油回流管32與油箱34接通，其上設電動蝶閥31。
【附圖說明】
[0019]圖1是本裝置結構剖視圖。
[0020]圖2是本裝置的外殼為圓形，網格組為固定網格時，網格立面圖。
[0021]圖3是轉動翼片網格組的立面圖。
[0022]圖4轉動翼片網格組的側視圖。
[0023]圖5轉動翼片網格組的A-A剖視圖。
[0024]圖6是轉動翼片網格在圓形外殼中的立面圖
[0025]圖7轉動翼片的結構圖.a、轉動翼片的立面圖；b、轉動翼片的俯視圖；c、轉動翼片的側視圖。
【主權項】
1.一種燃油發動機高效傳質裝置，殼體1用法蘭盤2連接在發動機進氣干管上，有進氣管路4、燃油噴嘴5、圓平板擴散盤(或圓錐面擴散盤)6、網格組(或柵條組)7、殼體內外壓差傳感器8、壓差傳感器9，輔助系統等組成。輔助系統包括氣路排空裝置系統、油路回流裝置系統，并把燃油霧化器裝于此油路系統上。2.根據權利要求1所述的燃油發動機高效傳質裝置，其特征在于:網格組7可以為固定網格組或活動可調節的網格組；固定網格組用多片孔眼為矩形、多邊形、圓形網格組成；活動可調節的網格組可以為翼片轉動網格組，它是由多片固定格條12和轉動翼片17構成的開啟度隨氣流量變化的網格組，其推動結構在托板滑道20上，由彈簧12推動的橫桿23構成；當進氣干管為圓管，本裝置的外殼為圓管時，轉動翼片網格為內接正方形，其周邊為不通氣的四個半弧形的擋板21。3.根據權利要求1所述的燃油發動機高效傳質裝置，其特征在于:變頻氣泵27、網格組7、，殼體外壓差傳感器8、壓差傳感器9、油泵28、氣泵27、電動蝶閥24、26、30、31等的電路都與電子控制單元(ECU)相連。4.根據權利要求1所述的燃油發動機高效傳質裝置，其具有兩個輔助設備即氣、油兩個系統 (1)、變頻氣泵27接進氣管路4，進氣管路4上設有電動蝶閥24，在其下旁接一條放空管路26，并設電動蝶閥25。 (2)、變頻油泵28接供油管路29，供油管路29接燃油霧化器33，其上接電動蝶閥30。燃油霧化器33下接一燃油回流管32與油箱34接通，其上設電動蝶閥31。
【專利摘要】本發明是燃油發動機高效傳質裝置，它是連接在進氣干管上。殼體1用法蘭盤2連接在發動機進氣干管上，有進氣管路4、燃油噴嘴5、圓平板擴散盤(或圓錐面擴散盤)6、網格組(或柵條組)7、殼體內外壓差傳感器8、壓差傳感器9，輔助系統等組成。輔助系統包括氣路排空裝置系統、油路回流裝置系統，并把燃油霧化器裝于此油路系統上。該裝置能使噴霧后油霧與空氣進行充分的宏觀傳質與細部傳質。使每一個油霧的分子團和每一個分子都能與空氣中的氧分子接觸，進入汽缸中充分燃燒。不僅大幅度地節省了燃油用量，也大幅度地減少了尾氣污染，特別是PM2.5的污染。
【IPC分類】F02M29/02, F02M61/14, F02M35/10, F02M29/04
【公開號】CN105443276
【申請號】CN201410442918
【發明人】王淼, 王紹文
【申請人】王淼, 王紹文
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月2日