专利名称：：内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化燃烧技术的制作方法
技术领域：
：本发明是一种用于燃烧汽油、柴油、航空汽油、气体等碳氢化合物燃料，因燃烧不完全造成尾气污染和浪费能源，所有内燃机的缓氧化汽化燃烧技术。汽油汽车，柴油汽车、柴油火车、摩托车、气体燃烧汽车，只是其中的主要应用领域。也可用于轮船、军舰、坦克、装甲车、农业、工程及野外地质勘探等内燃机。还可用于航空汽油的喷气式内燃机和星形内燃机及燃气轮机。属于环保和节能领域的技术。据发明人所知国内外还没有这样使燃料在内燃机中，能一次性燃烧很完全来达到消除污染和节能的缓氧化汽化燃烧技术。本发明的目的是除保证四冲程，二冲程，燃气轮机和喷气式等内然机的功率、动力性能和加速性能的条件下，使燃料燃烧完全达到消除污染和节能外。还要降低内然机的运行费和维修费。特别是要满足移动式内燃机，如汽车、火车、摩托车、轮船、军舰、装甲车、坦克等动态工作情况，尾气排量变化很大，且成份和浓度也时刻变化，工作条件很苛刻的内燃机。在不改变现有的内燃机主体的条件下，只增加一套体积不大、不复杂、成本不高的内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化燃烧技术，就能达上述目的。自1895年柴油内燃机汽车发明105年来，人类在消除内燃机污染和节能方面做了很多工作，但还是没有很好的解决问题。柴油内燃机的热效率才由24％提高到35％左右，有55％左右的热量被废气和冷却介质带走而损失。汽油汽车经过80年左右的努力，才由初期25％左右的热效率提高到30％左右，有60％左右的热量被废气和冷却介质带走而损失。从现有的技术看，要使它们的热效率再提高3％左右已有很大的困难。在消除污染方面，虽有很大的减少，但还是不能满足人类的需要。本发明人自1964年来，为了解决内燃机尾气污染和浪费燃料，先后在依发120马力的柴油汽车，12马力的手扶拖拉机，济南轻骑摩托车，250型两轮摩托车，250型东风三轮摩托车，解放牌汽车，3马力的汽油发电机和TJ370Q天津大法微型厢式车上，前后经过长达36年的科学研究和试验，在总结自内燃机发明以来，前人在消除尾气污染和提高热效率方面的经验、教训和存在的问题，认识到必须研究突破现有内燃机的燃烧技术，在消除污染和节能方面才会有大的提高。本发明者经长期的科学研究和实验认为现有内燃机不能进一步消除污染和节约燃料，主要是由于燃料在内燃机中的燃烧时间只有千分之1．5～2秒左右造成的。但早在1867年来内燃机专家Ott和Langen就认识到这个问题，但至今未找到解决的好办法，两人曾合作研制了一台燃烧时间长，体积庞大的自由活塞式内燃机。因热效率只有12％，体积庞大，转速太低而失败后，科学家们研制成功，体积较小，燃烧时间较长，转速在500转／分左右的低速内燃机，但还因转速太低，不久就被1500～2000转／分左右的中速内燃机代替，虽然体积进一步缩小，转速进一步提高，但还满足不了要求，随后又被3500～4000转／分左右，燃烧时间只有千分之1．5～2秒左右的高速内燃机代替，又因燃烧时间太短，造成尾气污染和浪费燃料。到二十世纪初期，专家们为了消除因燃烧时间太短造成燃料燃烧不完全问题。研究和制造了与本发明技术相近似的热面歧管和热包歧管加热装置，使汽化器来的未汽化雾化好的大油珠，利用排气热汽化以后，再进入气缸燃烧的技术，这对消除污染和节约燃料起了好的作用，特别是寒冷的冬季。除因加热温度低，加热时间短，不能完全汽化或进行缓氧化外，还因混合燃气的温度升高，充气系数降低使内燃机功率下降。近20年来，科学家们为了不因充分系数降低，内燃机的功率减小，在内燃机的进气歧管中，加装有恒温系统，运用冷却水预热进气或电加热器预热进气或恒温式空气滤清器等多种办法来使燃料燃烧完全，消除污染和节约燃料，但也因受充气系数降低，内燃机功率下降的影响，不敢像本发明技术那样使燃料在高温的条件下汽化后，与空气中的氧进行缓氧化后再燃烧。本发明技术被许多内燃机专家认为是错误的和不可行的。但为了消除污染和节约燃料专家们研究成功不降低充气系数，燃烧稀燃混合气体的技术。此技术对消除污染和节约燃料有大的好处，但又存在燃烧稀燃混合气体而降低内燃机功率问题。为了克服此缺点，只好用增大内燃机的排量和体重使成本增高。现代的内燃机，为了增大功率，消除污染和节约燃料，研究成功的电喷燃烧技术，又有大的进步，但仍因高速内燃机燃烧时间太短，燃料燃烧不完全造成污染的问题没有很好解决。近十年来在没有其他办法的情况下，采用二次再燃烧的二元或三元催化净化技术。众所周知电喷加二次燃烧的催化净化技术，在试验室内燃机台架理想的条件下，在消除尾气污染和节约燃料，增大功率方面取得了很好的效果。但实际运行中，因汽车、火车、摩托车等移动式内燃机、尾气排放量变化很大，且成份和浓度也时刻变化，难满足催化净化二次燃烧技术条件很苛刻的要求。实际上电喷加二次燃烧催化净化技术，并未很好的解决尾气污染问题。这就是本技术的发明者用长达36年时间研究和试验内燃机消除污染和节能缓氧化汽化燃烧技术的原因。通过今年8月份前，在一台3马力的汽油内燃发电机和一台TJ370Q40马力天津大法微型厢式车上装有此技术的测试数据来看，内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化燃烧技术，很好的解决了使燃料在内燃机只有千分之1．5～2秒左右很短的时间内一次性燃烧完全，来达到保证内燃机的功率、动力性能和加速性能，除消除污染和节能外，还降低内燃汽车的运行费和维修费。本发明的依据和科学原理众所周知，不论是固体燃料、液体燃料和气体燃料，要使其燃烧完全，除有燃烧所需的温度，足够的空气和燃料与空气中的氧混合好外，还必须有足够的燃烧时间。难燃烧的固体燃料煤，在发电厂的煤粉炉中，因用很细的煤粉作燃料，在炉中有很高的温度、足够的空气、大的炉膛容积、足够长的燃烧时间，其煤粉的燃烧效率高达99．5％左右。但在内燃机中比煤粉更易燃烧完全的汽油和柴油，虽有燃烧所需的温度和足够的空气，但因内燃机的气缸容积太小，而造成燃烧时间只有千分之1．5～2秒左右，因燃烧不完全，其化学不完全燃烧在4％左右，燃料的燃烧效率只有96％左右，这是造成汽车尾气污染和浪费燃料的重要原因。但人们不可能像发电厂的煤粉炉那样，把移动式内燃机汽车、火车、摩托车等气缸设计得很大、很长，来延长燃料燃烧完全所需要的时间。就是人们可以设计和制造出来，由于多方面的原因，已被1895年内燃机专家Ott与Langen合作研制的燃烧时间长、笨重而庞大的自由活塞式内燃机，因热效率只有12％，转速太低而失败。本发明者经过长期的科学研究和试验，利用高温的尾气热能，使汽油和柴油汽化，变成气体燃料，气体燃料中的碳分子和氢分子与空气中的氧分子充分的混合接触，并进行适当的缓氧化缩短燃料的引燃期后，在不改变现有内燃机主体的条件下，使燃料燃烧完全。本发明技术的优点是在不改变内燃机主体的条件下，只在汽化器汽车或电喷汽车、柴油汽车、摩托车、气体燃料汽车内燃机上，加一套体积不大、不复杂、制造费、运行费和维修费都不高的内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化燃烧技术，就能做到不因充气系数有所降低，因实现低氧燃烧不降低内燃机的功率、动力性能和加速性能，在内燃机中一次性燃烧完全来达到消除尾气污染和节能，已被在四冲程不同排量的多台汽油汽车和二冲程多台不同排量的摩托车上试验的数据证实，可使尾气中的碳氢和一氧化碳分别比GB／T3845-93和GB／T3849-93标准减少80％左右和90％以上。已大大低于1998年7月1日执行的排放加严标准。因多种原因节油10％以上，而又使总排尾气量减少10％以上，尾气污染进一步减少。特别是通过能实现低氧燃烧使目前很难消除的氮氧化合物NOx减少。若再经进一步的改进和提高，在消除污染和节能方面，还会有更大的突破。本发明技术的形状、构造，主要部件有缓氧化汽化器、气体转换器、控温器、尾气调节器及联结管路。在缓氧化汽化器中有缓氧化汽化室和热交换室。主要核心部件缓氧化汽化器的形状有长圆管形、椭圆长管形、扁长圆角形、扁长椭圆形等。因同一排量的汽车、内燃机的形状及其管线路布置，不同厂生产的就有多种，很难用统一的对照附图来说明。故只能通过下几种主要实施例的系统原理图来说明。喷气式、燃气轮、星形和三角转子内燃机等，可参照下述实施例系统原理图、进行设计。下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明图1是本发明在汽化器汽车和摩托车上实施例原理系统图。图中(1)供汽油管(2)汽化器(3)气体转换器(4)进气歧管(5)汽油内燃机(6)排气歧管(7)排气管(8)进混合燃气管(9)缓氧化汽化器、(10)出混合燃气管、(11)控温器、(12)尾气调节器(13)进热尾气管(14)出热尾气管、(15)消声器(16)尾气排出管。图2是本发明在电喷汽车上实施例原理系统图。图中(1)供汽油管(2)单点喷射器(因本发明可使各气缸均匀供混合燃气不需多点电喷)(3)进混台燃气管、(4)缓氧化汽化器、(5)出混合燃气管(6)控温器(7)进气歧管(8)电喷内燃机(9)排气歧管(10)排气管(11)尾气调节器(12)进热尾气管(13)出热尾气管(14)消声器(15)尾气排出管。图3是本发明在现有柴油汽车、火车上实施例原理系统图。图中(1)供柴油管(2)高压供空气管(3)柴油空气喷射器(4)进混合燃气管(5)缓氧化汽化器(6)出混合燃气管(7)控温器(8)混合燃气分配管(9)各气缸喷燃气嘴(10)柴油内燃机(11)排气歧管(12)排气管(13)尾气调节器(14)进热尾气管(15)出热尾气管(16)消声器(17)尾气排出管。图4是本发明汽油在柴油式汽车、火车等上实施例原理系统图，为提高汽油在柴油式内燃机定压循环燃烧的热效率高，故下为在柴油式内燃机中燃烧汽油的实施例进一步说明。图中(1)供汽油管(2)供高压空气管(3)单点电喷射器(4)进混合燃气管(5)缓氧化汽化器(6)出混合燃气管(7)控温器(8)进各缸分配气管(9)各气缸喷射器(10)柴油式内燃机(11)排气歧管(12)排气管(13)尾气调节器(14)进热尾气管(15)出热尾气管(16)消声器(17)尾气排出管。图5是本发明在气体燃料汽车上的实施例原理系统图。图中(1)气体燃料供气管(2)燃气混合器(3)进混合燃气管(4)缓氧化器(5)出混合燃气管(6)控温器(7)进气歧管(8)气体燃料内燃机(9)排气歧管(10)排气管(11)尾气调节器(12)进热尾气管(13)出热尾气管(14)消声器(15)尾气排出管。自1895年柴油汽车发明以来，汽油汽车的热效率才由25％左右，提高到30％左右，最高达34％，每千瓦小时耗油，德国为272克，我国长安铃木为295(1+7％)克，一汽CA6440小客车为292克，沈阳华晨486Q的发动机为285克。尾气排放标准，轻型新车Co为3．5％，在用车为4．5％，HC新车为700PPM，在用车为900PPM。从1998年1月1日起实施机械工业局的加严限值要求Co减少66％，HC和NOX减少为43％。要求从2000年1月1日起实施GB1471-1999更严的标准。但实际到2000年8月尾气排放值仍执行1995年7月1日的GB／T3845-93，GB／T3846-93标准。我国天津夏利1公升闭环电喷车，配三元催化器，经北京检测，Co为0．62(g／km)，HC+NOx为0．03(g／km)已低于我国2000年1月1目起实行的限值标准Co的0．72(g／km)，HC+NOX的0．97(g／km)和此两项已分别低于欧州Ⅱ号2．2和0．05(g／km)的标准。根据这一新的结果，我国新轻型汽车尾气污染问题已得到较好的解决。为什么到2000年8月还要执行1995年7月1日的GB／T3845-93和GB／T3846-93落后的标准问题是在于上述北京检测夏利1公升的闭环电喷车是装有新的三元催化器在精心的操作条件下实测的结果。众所周知汽车在实际运行中尾气排量变化很大，且成份和浓度也时刻变化，很难满足三元化催化器中催化剂极奇苛刻条件的要求。正如印度首都新德里1996年由于汽车污染严重就夺去了近7500人的生命和使不少出生的婴儿畸形和早产。印度科学与环境中心的夏尔马说“像催化式排气净化器这样的东西绝对解决不了本市污染的实际问题”。在国内外前36年没有很好解决尾气污染和节能问题后，本人自1964年开始的36年来在济南轻骑和250两轮摩托车、250型三轮东风汽油车，解放牌汽车，AQ解放2．2KW的汽油发电机和TJ370Q型29．4KW的天津大发微型厢式车上的科学研究试验，我认为造成污染和浪费燃料的主要原因是除燃料在内燃机中只有千分之1．5-2秒左右的燃烧时间太短造成外，国内外专家们还忘记了早在1862年内燃机研究的前辈专家，Beau、De、Rochas提出改进内燃机的经济性四个条件。虽然早在1867年Otto和Langen就认识到内燃机燃烧时间太短，是造成燃料燃烧不完的主要原因，他们两人曾合作试制一台燃烧时间长的自由活塞式发动机，因热效率只有12％，转速太低，笨重庞大而失败后，从此无人再在燃烧时间长短的问题上进行研究，反而还把燃烧时间缩短到千分之1．5～2秒左右，我研究认为他们两人在有些方面违反了Bean、De、Rochasl862年提出改进内燃机经济性的四个重要条件。本人经过36年研究试验成功不改变内燃机主体的新型燃烧技术，在消除污染和节油方面早已被我1976～1977年在济南轻骑和250型两轮摩托车、250型东风三轮汽车和解放牌汽车上的科学试验和测定的数据所证实。我1957年大学毕业后，1960年开始研究固体燃料煤和液体燃料汽油、柴油、煤油燃烧消除污染和节能的研究。但由于我在内燃机科技界没有权威，得不到认可，从1977年至1998年又经21年的科学研究后，看到全世界实际上至今没有找到好的汽车消除污染和节能的办法，我用有限的退休金买了一台AQ解放2．2KW的汽油发电机和一台TJ370Q型29．4KW天津大发微型厢式汽车，继续进行了科学研究试验和测定，取得了表(一)、表(二)消除污染和节能的好效果。但至今还有不少同行不仅不相信，还认为我违反现有内燃机燃烧的原理。并说内燃机热效率再提高3％已不可能。我认为不违反100年来内燃机原理中的一部分燃烧理论能行吗但已被我的研究和试验证实，就不可能在内燃机消除污染和节能上有所突破。我相信实践是检验真理的唯一科学标准。如果到1999年在实际运行中，而不是在理想的条件下，已解决了尾气污染和节能问题，我决不会用有限的退休金继续买车和发电机进行科学研究试验。我们请求有关领导和同行能像否定水变油骗子那样前来石家庄市华强新技术应用研究所，在我安有此技术，能满足动力性能和加速性能的一台TJ370Q天津微型厢式车上，满载，按出厂说明45km／h百公里耗油，和高、低怠速的尾气检测，若证实我的数据没有大的出入，再进行详细的科学测定。附表(一)TJ370Q天津大发微型厢式车尾气测定数<tablesid="table1"num="001"><table>测试种数测次数HC(PPM)CO(％)说明低怠速1平均2061892082010．140．140．160．1461、燃烧90#汽油。2、车载重2人加300kg沙袋等物。3、柏油公路平均时速为45．26km／h。4．出厂说明时速为45km／h，百公里耗油6．5公斤。5、对比测定节油10％以上。高怠速11100．242870．14平均98．50．19</table></tables>6、此数据是请河北省省直机关汽车维修服务总公司用广东佛山分析仪器厂生产的日本HORIBA、CTD进行尾气分析仪测定的数据，HC和Co的平均测定数据已大大低于国家现行尾气排放指标。7、节油测定，在同一路面按汽车道路测试要求标准进行的测定。8、百公里耗油用一个容量为5公升的塑料筒和1000CC量筒，容积法计量油耗。9、实际测定节油比10％大的多。因再多更没有人相信，我们只能请第三者亲自测定后来回答。10、在TJ370Q天津大发微型厢式车上。用的是AQ解放2．2KW汽油发电机上的主体新型燃烧技术设备，若按TJ370Q29．4KW天津大发微型厢式车重新进行设计、制造，在消除污染和节能方面，可能比上表所列数据更好。11、预计此技术用在电喷汽油汽车上，可很好的解决了三元催化净化器不能解决的难题，因它能一次性燃烧完全。表(二)AQ解放2．2KW汽油发电机尾气测定结果<tablesid="table2"num="002"><table>测试种数测次数HC(PPM)CO(％)说明低怠速1平均45798469．330．650．410．280．4461、燃烧90#汽油2、转速按发电机额定转速1500转／分3、按额定电压220伏4、用2公升的塑料桶和量筒容积法计量油耗。高怠12156990．410．24速平均127．50．325</table></tables>5、此数据是请河北省省直机关汽车维修服务总公司用广东佛山分析仪器厂生产的日本HORIBA、CTD尾气分析仪测定的数据，HC和Co的平均测定数据已大大低于国家现行尾气排放指标。6、安有此技术的发电机，节气门未全开电压达220伏，未安此技术发电机节气门全开电压只达205伏，除电压低10．78％外，还节油9％。7、此台2．2KW的汽油发电机，是在1979年为解放军连队野外照明、通讯等用的，发电机太老旧，其对比节油效果比表(二)的9％还大，只好写小的节油率，否则更没有人相信。8、有关领导、有关单位、新闻界，若因没有通过权威性的鉴定和测定有困难，我只好另想办法。但早在1976～1977年有山西省太原工学院中国科学院山西燃料化学研究所、山西省科技局、山西省环境保护办公室、山西省煤管局等单位参加监测的科研报告数据可查。权利要求1.一种由汽化器或单点电喷器或柴油单点喷射混合器或气体燃料混合器，进气歧管、排气歧管、缓氧化汽化器，气体转换器，控温器、尾气调节器、联结管路组成的燃烧液体燃料和气体燃料的内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化技术，属于环保和节能的领域技术。汽化器、电喷器、柴油喷嘴只能使汽油、柴油雾化。相关的热面歧管或热包歧管加热装置，只能使汽化器未雾化好的大油滴部分汽化。现有汽化器和电喷汽车在进气歧管中加的进气预热装置，有用冷却水或电加热预热进气，恒温式空气滤清器是从排气管中搜集来的热空气进入到空气滤清器中，当进气温度超过70℃时，进气转换阀便关闭热空气通道，于是冷空气便从进气软管进入空气滤清器。不论热面歧管或热包歧管加热装置，冷却水、电加热、恒温式空气滤清器的预热进气装置。它们的目的是使汽油部分汽化，适当提高进气温度，改善燃烧状况，特别是寒冷的冬季，对消除污染和节能有好处。但因受进气加热温度太高后，内燃机充气系数降低，功率下降的影响，加热温度不高、加热时间不长。在电加热中，点火开关打开1分钟左右进气温度达60-80℃，3分钟内达175℃。恒温式空气滤清器只把进气温度加热到70℃。在柴油内然机汽车上，有利用废热或电加热预热柴油，主要是为了降低柴油的粘度，使通过喷油嘴的柴油雾化好。容易燃烧完全。内燃机消除污染和节能缓氧化汽化燃烧技术中的加热温度和缓氧化的时间要根据汽油、柴油、气体燃料，不同燃料的性质和内燃机的压缩比来确定。本发明技术的特征，是使液体燃料汽化成气体燃料，气体燃料中的碳分子和氢分子与空气中的氧分子进行物理和化学变化后，通过气体转换器，经进气歧管进入内燃机，一次性燃烧完全。柴油内燃机通过单点喷射器与部分高压空气混合后进入缓氧化汽化器汽化和缓氧化后，经喷油气嘴喷入气缸燃烧。气体燃料经燃气混合器进入缓氧化汽化器，只进行缓氧化后，进入内燃机气缸中燃烧。2.根据权利要求1中的内燃机消除污染和节能的缓氧化汽化技术，包括液体燃料完全汽化后进行缓氧化和部分燃料汽化进行缓氧化后再燃烧两种情况，根据不同燃料的性质决定用哪种。3.根据权利要求1中的所有内燃机，是指四冲程内燃机、二冲程的内燃机、喷气式内燃机、星形内燃机、燃气轮内燃机和三角活塞式转子内燃机。4.根据权利要求1中的燃烧液体燃料和气体燃料是指一切含碳氢化合物的液体燃料和气体燃料，如汽车汽油、航空汽油、柴油、天燃气、石油液化气、煤气等。5.根据权利要求1中的单点汽油喷射混合器，是指汽油汽化，缓氧化后通过新设计制造的喷油气嘴，喷入内燃机定压循环的燃烧技术，其目的是进一步提高汽油的热效率和消除污染。全文摘要用于汽油、柴油、气体燃料所有内燃机(汽车等)消除污染、节能、增大功率的缓氧化汽化燃烧技术是安在汽化器或电喷器或燃气混合器或柴油泵,喷油气嘴、气缸与进排气歧管之间的设备。是借排气热使汽油、柴油汽化与空气缓氧化,气体燃料只缓氧化后,经气体转换器进入气缸最快燃烧,产生最大的膨胀和最大膨胀速度及压力。有长圆管形、椭圆管形、扁长圆角形、扁长椭圆管形。此技术中有气体转换器,缓氧化汽化室、热交换室、控温器、尾气调节器。构造多种,节油10%以上,尾气达到欧洲标准。文档编号F02M31/08GK1281094SQ0012284公开日2001年1月24日申请日期2000年8月30日优先权日2000年8月30日发明者贺孟煜申请人:贺孟煜