本发明属于内燃机燃烧过程技术领域。 在内燃机工作过程中,燃烧过程是影响内燃机性能的主要因素。对燃烧过程的要求是:保证燃烧完全和及时。实际上,现有内燃机的燃烧效率ηr为0.65~0.9的范围。由于燃烧效率低,不仅影响内燃机动力性和经济性,还会造成环境污染等社会问题。
本发明的目的是:在不改变现有内燃机结构的前提下提高燃料燃烧效率。
本发明的方案是:向内燃机供给氧含量超过空气氧含量的混合气。
适用上述方法的装置为:包括干燥室、吸附室,吸附室内充填有碳分子筛,干燥室接吸附室进气口,上述干燥室和吸附室均为二个,构成独立工作的二组,且干燥室进气口和吸附室出气口设有截气阀,该截气阀受控制电路控制交替开闭。
由简化化学方程,假定1公斤液体燃料中C、H的重量分别为e、h公斤,其完全燃烧必需的进气量Fo则为
Ro= 22.4/(Ro) × (C)/12 (1+ (3h)/(c) ) 米3/公斤
中,Ro为氧气纯度
1+3h/c为液体燃料特性值
由上式可看出,Fo与Ro成反比。即向内燃机提供的气体氧含量越高,燃料完全燃烧所必需的进气量越少。
使燃料完全燃烧所需混合气中含氧量Ro可由下式确定(均按体积百分比,设空气中氧含量为21%)
Ro=0.21+(1-ηr)×0.21
其中ηr为现有发动机燃烧效率
如某柴油机在稳定工况下,其燃烧效率ηr=0.7,则Ro=0.21+0.3×0.21=0.273
即向该柴油机提供氧含量为27.3%的混合气可使之达到完全燃烧。
将本发明的装置的干燥室进气口接空气滤清器,吸附室出气口接内燃机进气口,该装置通过内燃机自身进气压力,空气经滤清器后,进入干燥室除去水份,再进入吸附室,由于空气中氧气和氮气分子直径及扩散速率差异较大的特性,以碳分子筛作为空气分离的吸附剂,在等温条件下自动进行加压吸附,减压释放解吸的循环过程,利用变压吸附法(PSA法),将空气中的氧、氮组分分离。干燥室及吸附室分为由交替开闭的截气阀控制的二组,可使该二组交替工作,向内燃机连续提供进气。
本发明可使内燃机节省能源15%-35%,(根据燃烧效率计算),增加功率5%-15%,(根据内燃机地热功转换计算)。减少大气环境污染。
图1为本发明的装置的结构示意图
图2为图1的E-E剖视图
图中1为空气滤清器,2、3、5为空气导流管,4、10为减压吹除阀,6为内燃机进气管,7、8、11、13为截气阀,9、12为电磁阀,14、16为干燥室,15、17为吸附室,18为碳分子筛。