专利名称：利用高氧空气助燃的乙醇发动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发动机动力发生装置，具体地说，涉及一种完全利用乙醇作为燃料，辅以高氧空气助燃的新型发动机。
背景技术：
目前，所有的发动机都是以汽油或柴油为动力的。就是有乙醇汽油，也仅仅是向汽 油里兑了 10% -20%的乙醇。不能完全使用乙醇为燃料的原因是乙醇的热值低，为3000000k j/kg，是汽油的65 %，由于热值低，造成了发动机的动 力不足，所以，如完全使用乙醇作燃料，理论上就必须加大乙醇的供给量，使和汽油的热值 相同，才能和汽油发动机一样做功。但发动机汽缸是定容燃烧的，加大了汽缸里乙醇的使用 量，就会减少汽缸内空气的量，空气少了，乙醇就不能充分燃烧，其热值更低，发动机的动力 也减少。其二，发动机工作时，汽缸温度升高，进气温度达到400度，而进入发动机汽缸里 的空气就会遇热膨胀，称汽缸膨胀空气，发动机做功时，汽缸里就只会充满膨胀后的空气。根据理想气体方程pl*Vl/Tl = P2*V2/T2P1 = P2汽缸压力相同Vl汽缸进气体积V2汽缸膨胀空气体积T热力学温度，(摄氏温度+273. 15) 汽缸进气温度是400度V2 = (T2/T1)V1 = (400+273. 15/273. 15) Vl = 2. 46V1由此得知汽缸温度升高了 400度，汽缸内空气膨胀了 2. 46倍。根据物质密度公式P = M/V P密度M质量V体积空气的密度是1.29空气的含氧量是21%1立方米的空气重量1000升29 = 1290克1立方米空气的含氧量1290*21%= 270. 9克由于汽缸里空气膨胀了 2. 46倍，1立方米的空气体积=2. 46立方米，空气膨胀了 质量不变，2. 46立方米的膨胀空气还是1290克；而1立方米的膨胀空气重量是1290/2. 46 =524. 4克，1立方米膨胀空气的含氧量是524. 4*21 % = 110克，1立方米的汽缸膨胀空 气里的氧气含量只有110克。另外发动机每次排气终止时，由于排气阻力等原因汽缸的 气体压力高于大气压约110MP。大约有10%的废气残留在汽缸内，残余空气是不含氧的。 汽缸每次进气终止时，汽缸里的空气就是10%的残余废气加进入的膨胀空气之和。汽缸 里1立方膨胀空气是524. 4克-52. 4克=472.克，472/21 = 99. 1克氧气，汽油的燃烧 比14.7 1汽缸的膨胀空气只能燃烧472克/14.7 = 32.1,1立方米空气燃烧的汽油 所做的功46000000*87. 75/1000 = 403650焦耳，但实际上发动机里燃烧汽油所做的功 46000000*32. 1/1000 = 147660焦耳。也就是说任何排量的发动机在单位时间内燃烧的燃 油做的功达到147660焦耳就能使发动机正常运转。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有发动机无法完全采用乙醇作为燃料，不能更好实现节能减排效果的不足，提供一种完全利用乙醇作为燃料，同时辅以富氧空气助燃的新型发动机。由于乙醇的空燃比是9 1，1290/9 = 143. 33克，1立方米的空气能燃烧 143. 33克乙醇约等于143克，乙醇的热值是3000000Kj/kg，1立方空气所燃烧的乙醇热 值3000000*143/1000 = 429000焦耳，而一立方米的汽缸膨胀空气只能燃烧52. 4克乙醇 472/9 = 52. 4克，1克乙醇完全燃烧需要1. 89克氧气，270. 9/143. 33 = 1. 89，达到147660 焦耳就需49. 2克乙醇。147660*1000/3000000 = 49. 2克，而1立方汽缸膨胀空气能燃烧 52. 4克乙醇。乙醇的密度是0.8。混合气下限着火浓度的过量空气是1.4，上限着火浓度 的过量空气是0.4。乙醇的下限着火过量空气比1. 4*9 = 12. 6 1，上限的空气比0. 4*9 =3. 6 1，52. 4/0. 8 = 65. 5，52. 4克乙醇在汽缸空气体积里，就太稀薄。1立方米/65. 5 =15. 2，是15. 2 1。超过了混合气的下限着火浓度。乙醇不能燃烧。如在1立方汽缸膨 胀空气用143. 33克乙醇理论空燃比，472/143. 3 = 3. 3。是3. 3 1。混合气里乙醇浓度又 太浓，超过了混合气上限着火浓度，乙醇混合气还不能燃烧。如要乙醇燃烧，乙醇用量选用 9 1的体积混合气比例。1立方/9 = 111*0. 8 = 88. 8克，空燃比是472/88. 8 = 5. 3，是 5. 3 1，是可以燃烧的。而88. 8克乙醇所做的功是3000000*88. 8/1000 = 266400焦耳， 完全能满足发动机使用功率的需要。而88. 8克乙醇燃烧就需要167. 8克氧气，88. 8*1. 89 =167. 8。每立方米汽缸膨胀空气就要加88. 7克氧气187. 8-99. 1 = 88. 7和36. 4克乙醇 88. 8-52. 4 = 36. 4。就能满足发动机所需的动力。这样制氧机只要生产含36%富氧空气， 472*36%= 169. 9克氧气，供发动机燃烧使用。本实用新型的技术方案为一种利用高氧空气助燃的乙醇发动机，所述的发动机 包括一个氧气发生装置，与氧气发生装置相连通的储氧装置，以及一个将氧气与乙醇进行 混合的燃料混氧装置，混氧装置与发动机气缸相连通。优选的是，所述的燃料混氧装置为化油器。优选的是，所述的氧气发生装置与储氧装置之间设置有单向流量阀。优选的是，在氧气发生装置上设置由发动机自身动力带动的、并向氧气发生装置 输送压缩空气的鼓风机。本实用新型的有益效果为本实用新型利用直接向发动机内增加富氧空气的方 式，满足了发动机在各种负荷下乙醇燃烧的需要，达到了使用再生能源的目的，而且燃烧充 分的乙醇所排出的气体中包含的影响空气质量废气也大大降低，其环保效果也极为明显。 乙醇的汽化潜热比较高，在常规汽缸里燃烧时，着火比较慢，造成发动机启动点火困难，但 由于给发动机汽缸里加注了氧气，利用了氧气的助燃性，加快了乙醇的燃烧速度。乙醇的沸 点低，在普通的自吸式发动机，可能产生气阻，但在本发明的增氧助燃装置里的富氧空气是 有压力的，氧气压力会冲破沸点低形成的气阻。乙醇的辛烷值比较高，可以提高汽缸的压缩 比，增加发动机的动力。所以，在化油器的发动机上，用增氧助燃的方法，是完全成功的。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的本实用新型的具体实施例，一种利用高氧空气助燃的乙醇发动机，包括鼓风机1、氧气发生装置2，以及连接管路6，管路6按富氧空气流动的方向依此连接单 向阀3、储氧装置4、和发动机化油器5。鼓风机1的传动力由发动机的曲轴供给。 工作时，发动机启动马达启动发动机，发动机转动带动鼓风机1运转，压缩空气沿 管路6进入到制氧器里2，富氧空气流出，富氧空气顶开单向阀3进入到储氧灌4，经过储氧 罐4，流进发动机的化油器5里，和供 油油箱7输送的乙醇混合，被发动机吸入气缸内，燃烧 做功。每次启动发动机时，储氧灌里都有储存的富氧空气，供发动机启动时使用。
权利要求一种利用高氧空气助燃的乙醇发动机，其特征在于所述的发动机包括一个氧气发生装置，与氧气发生装置相连通的储氧装置，以及一个将氧气与乙醇进行混合和气化的燃料混氧装置，混氧装置与发动机气缸相连通。
2.如权利要求1所述的利用高氧空气助燃的乙醇发动机，其特征在于所述的燃料混 氧装置为化油器。
3.如权利要求1所述的利用高氧空气助燃的乙醇发动机，其特征在于所述的氧气发 生装置与储氧装置之间设置有单向流量阀。
4.如权利要求1所述的利用高氧空气助燃的乙醇发动机，其特征在于在氧气发生装 置上设置由发动机自身动力带动的、并向氧气发生装置输送压缩空气的鼓风机。
专利摘要本实用新型涉及一种利用高氧空气助燃的乙醇发动机，所述的发动机包括一个氧气发生装置，与氧气发生装置相连通的储氧装置，以及一个将氧气与乙醇进行混合的化油器，混氧装置与发动机气缸相连通。氧气发生装置上设置的鼓风机由发动机自身动力带动，并向氧气发生装置输送压缩空气。通过氧气发生装置制出的富氧空气输入储氧装置里，使罐内富氧空气含有压力，并通过输送管送到发动机化油器里与乙醇混合，形成可燃烧的乙醇混合气，由发动机的自吸吸入汽缸，以提高乙醇混合气体里氧气的比例，补充因汽缸温度升高，汽缸内膨胀空气和残余废气里所缺少的氧气，再利用氧气助燃的特性，加快乙醇燃烧的速度，让发动机里的乙醇充分燃烧，使发动机工作。
文档编号F02M25/12GK201574848SQ20092027865
公开日2010年9月8日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者朱本川 申请人:朱本川