发动机节能净化降噪装置 本发明属于发动机技术领域。
专利号为89216153.1的实用新型专利给出了一种名称为“汽油发动机节能净化装置”的专利技术。该技术是在发动机的化油器节气门下装有混合器，混合器上装有空燃比调节器；有窜气导管，一端与曲轴箱相连通，另一端与混合器相连通，或通过空燃比调节器与混合器连通；窜气导管上还设有窜气支管，窜气支管接入化油器的上口；在排气管上装有加热器(环形腔式加热器)，加热器内的隔热板两旁分别装有空气导管和热气导管，空气导管与发动机的空气滤清器相连接，热气导管接入空燃比调节器上，通过空燃比调节器与混合器连通；在排气管上还装有由进气口呈锥形，并带有单向阀和调节螺钉的进气管，作为尾气二次燃烧装置。上述专利技术的节能净化原理是通过发动机气缸的往复运动吸力将空气滤清器中的洁净空气吸入加热器中，经排气管管壁高温加热后，通过空燃比调节器进入混合器内，与化油器而来的低温混合气混合，从而提高了混合气的温度，改善了燃油的雾化效果，使燃油燃烧的效果提高，以此，达到节能、有害气体排放减少之目的；对气缸工作中进入曲轴箱内的燃油窜气，通过窜气导管和窜气支管导入混合器内，在混合器内混合后，进入气缸重新燃烧，这样，既节约了能源，又减少了窜气直接排放引起的污染；对于未得到充分燃烧进入排气管中的碳氢化合物和一氧化碳，则通过安装在排气管上的二次燃烧装置进行燃烧，以减少有害气体地排放。上述装置的缺点是只局限于改善混合气的雾化效果和空燃比，对决定燃料燃烧效果的氧燃比无法进一步的提高，因为，空气中氧含量是一定的(约为21％)，故空燃比与氧然比成固定比例。上述装置的另一个缺点是发动机冷启动困难。因为，发动机冷起动时，其排气管还未被加热，从加热器中进入混合器内的气体是冷空气，不但不能提高混合气的温度，提高燃油雾化效果，反而使混合气中的燃油浓度不均匀，由此造成发动机点火困难。
本发明的目的是提出一种能提高发动机燃烧效率的氧燃比，且使发动机工作时得到混合气的混合度、温度、湿度、进排气驰豫过程等燃烧因素优化配置，使燃料充分燃烧，减少环境污染，以及不影响发动机冷起动的技术方案。
为达到上述目的，本发明在89216153.1专利的基础上作出如下改进：其技术方案是在加热器与散热器之间设置一个交换器7(见图1、5)交换器7是由壳体29、壳体内的集气腔37、集气腔上端的通气孔19、在壳体上设置的进气滤清器33和水气孔40组成；水气孔40通过导管8接入散热器10的回水管9上；通气孔19通过供气导管(原名空气导管)18与加热器15相连通。本技术的工作原理是：在发动机工作时，通过发动机气缸的吸力，在集气腔内形成负压，使空气通过滤清器33和散热器内的水气通过水气孔40进入集气腔37内混合后，再通过通气孔19和供气导管18进入加热器15内。
为调节水气流量，在导管8上可装置一个放水开关8’。
为使进入混合器3内的气体流量能够调节，本发明在交换器上设置有气体流量调节器(见图2)。气体流量调节器是由设置在壳体29的上部，且左端为通气孔19、右端与集气腔连通的调控腔25，以及调控腔内的空芯阀体21，套装在阀体21上的定位弹簧31组成；阀体21的一端为锥形，锥形端内设有小通气孔30，中部有大通气孔32，另一端带有弹簧座22，阀体21的锥端不与通气孔19相接触。这样，在发动机怠速时用气少时，节气门近于闭合，混合器3内的负压增大，阀体21被吸克服定位弹簧31的弹力向左移动，其锥端将通气孔19堵死，集气腔37内的气体只能从小通气孔30通过，使供气减小。在发动机非怠速时，发动机转速逐渐提高，混合器3内的负压减小，定位弹簧31也随之逐渐恢复原状，使阀体21的锥端与通气孔19脱离，大量气体从阀体21的大通气孔32进入调控腔25内，使供气增大，以满足发动机工作增大用气量的需要。
为稳定气体的压力，提高供气质量，在集气腔与调控腔之间设置有互相连通的供气腔27，在集气腔与供气腔之间装有交换网39和高磁铁28。交换网39最好是使用对气体中的未燃烃和热空气具有吸附、解附作用的材料制成，如活性碳等。
本发明的集气腔底面38最好采用凸起的四棱锥形面。
因各种发动机的怠速用气量不同，有的发动机在怠速状态下，仅凭阀体内的小通气孔30供气会发生供气不足之情况。为解决这一问题，其技术方案是在壳体29上设置一个带有倾斜角度的调节螺钉24，在弹簧座22上开有一U形环槽，调节螺钉24的底端可伸入U形环槽内。这样，调节螺钉24上、下移动，就能限定阀体21向左移动的距离，以调整阀体2 1锥端与通气孔19的闭合程度，达到进一步控制通气孔19的通气量之目的。
解决发动机冷启动的技术方案是在热气导管17中(或外面)装有电热元件48(见图6)，电热元件48的导线与发动机电源51的正负极分别相连接，其控制电路是由串联在加热电路中的发动机点火开关13和装置在热气导管17内的一个温控元件50组成。这样，在发动机启动时，由电热元件加热热气导管中的气体，使发动机易于点火发动。当热气导管中的温度达到设定值时，温控元件自动将电路断开。上述控制电路中的温控元件50也可用一个延时开关14(见图7)来取代，当电热元件工作到设定的时间时，延时开关14将加热电路断电。
本发明在窜气导管1中装有窜气调节阀2(见图8)，窜气调节阀是由壳体56与带有内孔53的阀座52，以及壳体内的空芯阀体54，套装在阀体上的定位弹簧61组成；阀体54左端呈锥形，内有小通气孔60，右部为柱形，中部侧面有大通气孔62；在正常情况下，阀体54左端的锥形面不与阀座内的通气孔53接触。在发动机怠速时，用气量小，混合器内的负压大，阀体54被吸往左端，将阀座的通气孔53堵住，这样，只有少量的窜气通过阀体内的小通气孔60进入混合器3内；当发动机转速增高，混合器内的负压减小，在弹簧的弹力下，阀体54恢复原状，大量的窜气则通过阀体侧面的大通气孔62进入混合器3内。窜气调节阀2可以直接与混合器3装配在一起。
为防止窜气调节阀工作时间长久后，小通气孔60中发生积碳堵塞，则在阀座52上，在与阀体小通气孔60相对的位置上设置有清理孔，清理孔平常用螺钉将其堵住。对小通气孔的清理也可采用自动化，即在小通气孔60的对面装置一个电磁阀57，电磁阀的阀芯58对准小通气孔，并带有清洗杆59，清洗杆59的直径小于小通气孔60的直径；电磁阀使用发动机上的电源，其导线与发动机点火开关和一个延时开关进行串联；每当发动机发动时，电磁阀上的清洗杆59就穿通小通气孔60几次，使小通气孔60中不能形成积碳。
为增加加热器15的加热效果，可在加热器内填充有金属丝网65(见图9)，这样，从供气导管18而来的洁净湿润气体进入加热器后与金属丝网65进行热交换而被迅速加热。采用上述技术后，可以缩小加热器的体积，或者将加热器作成孤形，用金属紧固件66安装在排气管16上或排气岐管11’上，使其安装拆卸方便。
本发明针对汽车行进的特点，对汽车发动机还设计有增压式空气滤清器(见图10、11)。增压式空气滤清器是沿空气滤清器5的切线方向设置1至2根进风管6，进风管6的管口呈喇叭形，安装在散热器10旁或散热风扇12后。为防止汽车行进中颗料异物随风吹入，可在喇叭口上装有过滤网69；为使增气量稳定，在进风管6中设置有稳压腔68。增压式空气滤清器可单独使用，但最好与本发明共同使用。
混合器3根据发动机的结构可以作成单腔式，如图12，也可为多腔式，见图13。图13中的混合器是带有付腔73’的双腔混合器，送气孔70是同时向二个混合腔送气。混合器3上装有由调节螺钉74、77组成的空燃比调节器，其中调节螺钉74是调节窜气的总量，77是调节热气总量。对燃油喷射式发动机(见图14)，这种发动机的化油器是被安装在进气岐管11中(包括安装在气缸进气门旁)的喷油咀79取代，节气门80是安装在空气滤清器5的送气管81中。考虑到这种结构的发动机在改装时，如在节气门80下安装混合器，要将送气管81割开加工，有困难，因此，可以把混合器3安装在空气滤清器5的送气管81之外，用安装在节气门80下的一根导管83与混合器3连通；采用本技术后，可将原机空气滤清器送气管81上的空气控制阀82去掉或关闭。对这种发动机，为了便于本装置的安装和降低成本，可以用一个能汇集热气导管17而来的热气体和窜气导管1而来的窜气的集气块78取代混合器3，将导管83与集气块78接通。集气块78可以作成管状或各种形状。在集气块上仍可安装窜气调节螺钉74和热气调节螺钉77。这样，从热气导管17而来的热气体和窜气导管1而来的窜气在混合块78中混合后，通过导管83进入节气门下，与空气滤清器而来的气体混合，进入进气岐管11后，再与进气岐管内的喷油器79喷出的油汽混合。
本发明，因进入交换器集气腔内的空气是含有一定水份和含有发动机周围存有少量未燃烃的热空气，这种混合气体在进入供气腔时，经交换网的置换作用和高磁铁磁化，变成带有一定湿度和能够助燃的气体。该气体经加热器加热后，进入混合器内，提高了可燃混合气的温度和雾化及混合效果，并且在发动机燃烧的瞬间高温，使混合气内的部分水分子分解成氢和氧，从而增加了可燃混合气中的含氧量，有助于燃烧。同时，水分子分解时，又可吸收部分热量，降低燃烧高温，减小噪声。另外增压式空气滤清器，可克服空气滤芯的进气阻力，改善发动机进、排气的驰豫过程，提高进气充量。
发动机节能、有害化合物的排放量和噪音的高低与燃料燃烧的效果有关；燃料燃烧的效果与混合气中燃料的雾化程度、氧燃比、混合度、温度、湿度和进排气的驰豫过程等因素有关。本发明的优点就是综合的解决了上述燃烧因素存在的问题，且使上述燃烧因素进行优化配置，通过使可燃混合气最大限度的燃烧，来达到使发动机节能、尾气有害化合物排放量极少和降噪的积极效果。而且本发明克服了原专利技术导致发动机冷启动困难的缺点，便于本节能净化降噪装置的推广使用。
本发明有如下附图：
图1、本发明的装配原理图。
图2、带有调控腔和供气腔的交换器剖视图。
图3、带有调控腔和供气腔的交换器俯视图。
图4、进气滤清器主视图(半剖)。
图5、交换器主视图(局部剖视)。
图6、热气导管加热装置原理图。
图7、热气导管加热装置电路图。
图8、窜气调节阀主视图(局部剖视)。
图9、加热器主视图(局部剖视)。
图10、增压式空气滤清器主视图(局部剖视)。
图11、进风管主视图(局部剖视)。
图12、单腔混合器主视图(局部剖视)。
图13、双腔混合器主视图(局部剖视)。
图14、集气块式供气装置主视图(局部剖视)。
图中：1为窜气导管；2为窜气调节阀；3为混合器；4为化油器；5为空滤清器；7为交换器；8为导管；8’为放水开关；9为散热器回水管；10为散热器；11为进气岐管；11’为排气岐管；12为散热风扇；13为发动机点火开关；14为延时开关；15为加热器；16为排气管；17为热气导管；18为供气导管；19为通气孔；20为阀座；21为阀体；22为弹簧座；23为螺母；24为调节螺钉；25为调控腔；26为螺杆连接件；27为供气腔；28为高磁铁；29为壳体；30为小通气孔；31为定位弹簧；32为大通气孔；33为进气滤清器；34为螺孔；35为通气孔；36为空芯托架；37为集气腔；38为集气腔底面；39为交换网；40为水气孔；41为调整柄；42为通气孔；43为外盖；44为弹簧；45为内套；46为进气口；47为过滤网；48为电热元件；49为外壳体；50为温控元件；51为电源；52为阀座；53为内孔；54为阀体；55为弹簧座；56为壳体；57为电磁阀；58为电磁阀阀芯；59为清洗杆；60为小通气孔；61为弹簧；62为大通气孔；63为内孔；64为加热器壳体；65为金属丝网；66为金属紧固件；67为螺钉连接件；68为稳压腔；69为过滤网；70为送气孔；71为混合盘；72为安装螺孔；73为混合腔；73’为付腔；74为窜气调节螺钉；75为螺钉堵头；76为通孔；77为热气调节螺钉；78为集气块；79为喷油咀；80为节气门；81为送气管；82为空气控制阀；83为导管。
图1、图2、图3、图4、图6、图8、图9、图10、图11、图12为本发明的一个实施例。现结合实施例，对本发明作出进一步的说明。图1为本实施例的装配原理图，图中的发动机为汽车发动机模拟图。图中可见，在化油器4的节下门下装有混合器3，排气管16上装有加热器15，加热器15上有供气导管18和热气导管17；供气导管18与交换器7相连通，交换器7的另一端通过导管8与散热器10上的回水管9相连通；导管8上装有放水开关8’；热气导管17与混合器3相连通；热气导管17中装有电加热装置；窜气导管1左端与曲轴箱连通，右端与混合器3连通，其上装有窜气调节阀2；在空气滤清器5的切线位置上装有二根进风管6(见图10)，进风管6的管口呈喇叭形(见图11)，进风管一根安装在散热器10的侧面，另一根安装在散热风扇12的后侧，每只进风管上均带有稳压腔68。
混合器的结构见图12，图中：71为混合盘，混合盘的中间为混合腔73，混合腔73与送气孔70呈切线连通配合，窜气调节阀2与热气导管17安装在送气孔70两侧，在混合器上安装有窜调节螺钉74和热气调节螺钉77。送气孔70的外端装有螺钉堵头75。
本实施例的加热器结构见图9，图中可见，加热器为半园弧形，一端与供气导管18相连接，金属丝网65装置在加热器壳体64内；加热器两端分别与热气导管17和供气导管18相连接；加热器是通过半园弧形金属紧固件66和螺钉连接件67，紧固在排气管16上。
交换器的结构见图2、图3和图4。图中：29为壳体，20为阀座，阀座与壳体用螺纹连接在一起；集气腔37位于交换器壳体的下部，集气腔底面38呈凸起的四棱锥形面；集气腔37左侧面装有进气滤清器33，进气滤清器是由外盖43、带调整柄41的内套45、套装在内套45和进气口46之间的回位弹簧44，以及装入内套的过滤网47所组成；外盖与内套的端面均带有若干个小通气孔42，转动调整柄41，使外盖43与内套45端面的小通气孔交错，以此来调节进入集气腔的空气进入量和水汽进入量。水气孔40设置在集气腔的右侧；集气腔与供气腔之间的交换网39和高磁铁28是通过空芯托架36和螺杆连接件26固定安装在壳体29上，空芯托架上设有若个通气孔35；阀体21安装在调控腔25内，其左端为锥形，内带有小通气孔30，中部有大通气孔32，右端带有弹簧座22，弹簧座22中带有U形环槽；31为定位弹簧，套装在阀体21上；24为倾斜调节螺钉，其下端伸入弹簧座上的U形环槽内；23为螺母，当调节螺钉调节好阀体的工作位置后，旋紧螺母23，将调节螺钉24紧固在壳体29上。34为螺孔，为安装交换器所用。
热气导管加热装置见图6。图中可见，本实施例的电热元件48是采用电阻丝，电阻丝缠在热气导管17上，外面有外壳体49进行保护。电阻丝的两端导线与发动机点火开关13和安装在热气导管内的温控元件50串联后接入发动机蓄电池电源51。
窜气调节阀见图8。图中：56为带有内孔63的壳体，52为阀座，壳体与阀座通过螺纹连接在一起；54为空芯阀体，安装在壳体内；阀体54左端为锥形，内有小通气孔60，中部有大通气孔62，右端有弹簧座55，弹簧61套装在阀体54上。在阀体小通气孔60的正对面装有电磁阀57，电磁阀57带有清洗杆59，清洗杆59的直径小于阀体的小通气孔60，在电磁阀工作时，能伸入小通气孔60中。本实施例的阀座52是通过螺纹直接安装在混合器3上。