一种发动机注水燃烧方法和装置.pdf

一种发动机燃烧方法和装置
    本发明涉及一种新的发动机燃烧方法和装置。特别是关于通过注入适量水来改善发动机的油耗和排放问题。

    现有发动机控制油耗和排放的主要方式是采用稀薄燃烧的方法，也即是通过注入过量的空气来提高空燃比，促进燃料的充分燃烧，从而这到节能和降低排放的要求，这种方法涉及到对发动机结构的改造，提高了发动机的造价，目前也仅使用于一些较为高档汽车内。

    本发明的目的在于克服上述缺点，从而提供一种更为简便易行的发动机节能和环保新方法。

    本发明的原理是：在发动机开始工作时，通过向发动机内注入适量的水，以促进燃料的充分燃烧。为了达到最佳效果，进入发动机的水必须经过雾化，这种雾化水进入燃烧室后与从喉管进入的可燃混合气混合，由于油轻于水，比重不一样，在不能溶合下，造成油吸附于雾化水珠的表面。而进入燃烧室的水微粒，在经过高温高压反应下，迅速膨胀爆炸，把附在外围的汽油层炸得更粉碎细微，使得汽油与氧的燃烧接触面更广阔；由于水中所含的氧还有助燃作用，燃料最终更能得到快速充分的燃烧，从而达到节约能源和降低排放的作用。

    以上方法通过一个简单的装置来实现，这一装置适合于采用化油器结构地发动机和燃油喷射的发动机，该装置由一个空气滤清器、二个控制阀，一个控制阀开关，一个水雾化系统和改进的怠速调节螺钉(该螺钉用于化油器系统)组成，当发动机开始工作并达到一定空转转速时，控制阀开关将控制阀打开，利用发动机内的真空将空气从滤清器处吸入，在通过水雾化系统的细腰管使水流加速并分离成雾状的微小水珠。在发动机加速、正常运转速度或减速期间雾化水被适量地吸入发动机内与可燃混合气混合，由于水的比重大于油，可燃混合气中的雾化油必然会吸附于每一滴雾化小水珠的表面，在燃烧室高温高压下，水微粒迅速膨胀爆炸，将吸附在其表面的燃料炸得更加细微，使油与氧的燃烧接触面积更大，燃烧更为完全，这样一方面可以节约燃料，另一方面也可降低排放。

    下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

    图1为双腔分动下吸式化油器横切面示意图；

    图2为改进后的怠速调整螺钉剖面图及与整个注水燃烧装置连结使用示意图；

    图3为水雾化系统示意图；

    图4为本发明所述注水燃烧装置中的控制阀结构示意图；

    图5为本发明在燃料喷射发动机中使用示意图。

    根据图1和图2所示，本发明在采用化油器发动机系统中的具体运用。图1为典型的双腔分动下吸式化油器，其工作原理是：在怠速状态下，节气门7处于闭合状态，节气门7下方的真空度大于上方的真空度，发动机工作所需燃油通过怠速喷口腔13输出，当发动机开始加速时节气门7慢慢打开，空气通过喉口3将燃油雾化由主腔5进入燃烧室，并随着节气门7的进一步开启带动副腔节气门8的开启，使主腔5和副腔6同时工作，满足发动机高速运行的需要。在这个过程中，怠速喷口腔13一直处在工作状态，即使在节气门5全开的情况下，仍有少量可燃混合气由此进入主腔5，调节怠速喷口腔13的是怠速调整螺钉10，它是一个实心的圆锥状长形螺钉，其前部为圆锥状12与怠速喷口腔13形状吻合，中间到尾部有螺纹，并配有一弹簧11，便于调整和固定，根据化油器的这一结构和工作特性，为实现本发明将现有怠速调整螺钉10改进如图2所示，在怠速调整螺钉10中间设计一贯通孔14，当此改进怠速调整螺钉17装入化油器时，改进的怠速调整螺钉17中间的贯通孔14的排放出口15设在怠速喷口腔13内正对通路9处，另外还可相对于排放出口15配置一辅助排放口16。而贯通孔的另端18联结于控制阀21。由空气滤清器19、控制阀20和水雾化系统23形成的雾化水通过控制阀21再经过贯通孔14从排放出口15进入主腔5，与可燃混合气混合后发生作用，该装置在大于发动机空转转速50～100r.p.m时运行，将达到最佳效果。在实施时，控制阀开关22联结在控制阀20、21与机动车转速计上，当发动机空转转速达到一定值时，控制阀开关22将控制阀20和21打开，由于化油器内部的真空将空气从空气滤清器19处吸入，通过水雾化系统23将水雾化，雾化水经过贯通孔14后在怠速喷口腔13处形成一个水气幕帘，将怠速喷口腔13的油路堵死，此时可燃混合气的比例是由经过主量孔1的空气流和通过怠速调整螺钉17进入的空气决定的，也就是说，在加速或减速过程中，由于化油器腔内气压的变化，将使得从喉口3进入的可燃混合气与从怠速调整螺钉17处进入的雾化水始终成一定比例，不会造成水被过量吸入。

    图3显示图2装置中的水雾化系统23，由一水箱24、一出水喷嘴25和一细腰管26组成，当水雾化系统23开始工作时，高速通过的空气，将使从出水喷嘴25流出的水，在经过细腰管26时被雾化。

    图4显示图2装置中控制阀20、21，它是由线圈和磁芯组成，当整个系统开启时，磁芯向下运行把出口打开，当系统关闭时，磁芯向上运行封闭出口。控制阀开关22是连结在控制阀20和21之上，并使控制阀20、21正常工作的感应开关，它的另一端可连结在转速计或发电机上，当转速适合时，将控制阀20、22开启或关闭。

    图5所示为注水燃烧装置在燃料喷射发动机中的实施例，它包括空气滤清器19，水雾化装置23和控制阀21，该装置设置在节气阀27和冷起动喷射器28之间，雾化水由空气带入气缸在气缸中与喷射器29喷出的油混合，在高温高压下，发生化学反应，将吸附在表面的油爆开，使油燃烧完全，达到节省燃料，降低排放的目的。