专利名称：汽油机进气增氧技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽油机的进气增氧技术。
随着汽车工业的发展，人们采取了各种先进技术提高汽油机的性能。如优化气缸结构，可燃混合气催化、预热、增压、分段燃烧等技术措施，以及利用自动控制系统控制燃油雾化、可燃混合气配比、点火时间等。但是这些技术措施和控制系统并不能圆满地解决可燃混合气高功率(动力性)和高效率(经济性)的矛盾。即当过量空气系数α=0.85～0.95时汽油机有最大的有效功率，而此时由于汽油燃烧不完全不仅燃料消耗增加18％，而且使排气中有害废气如一氧化碳(CO)、未燃的碳氢化合物(HC)和氮氧化合物(NOx)(在紫外线照射下HC和(NOx)进行光化学反应形成有毒的光化学烟雾)等增加；当过量空气系数α=1.05～1.15时汽油机的经济性最好，但有效功率下降许多。
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提出一项能够同时提高汽油机的有效功率和有效效率，并且减少大气污染的汽油机进气增氧技术。
本发明的实现根据下述原理。
根据内燃机理论当汽油机的物理结构(指汽油机燃烧室形状结构、进气量、压缩比等)确定后，影响汽油机性能(动力性和经济性)的因素主要是①可燃混合气的燃烧过程、②可燃混合气的(低)热值和，③可燃混合气燃烧后的摩尔变更系数等三个方面。
汽油机对燃烧过程的基本要求是完全、及时、正确，这样不但提高了动力性(评价指标为平均有效压力和有效功率)，而且提高了经济性(评价指标为有效燃料消耗率和有效效率)。
汽油机内产生的可燃混合气的(低)热值越高，工作过程热力强度越大，发动机单位工作容积发出的有效功率也越大，并使热效率有所改善。
同时，可燃混合气的摩尔变更系数越大则平均有效压力越大，工质对活塞作功也越大。
可见，同时满足以上三个方面的指标就能在保证汽油机经济性的前提下达到最大有效效率。根据化学理论，以上三方面的优劣主要是由可燃混合气的性质及组成决定的，其次还有浓度、反应温度、压强等影响化学反应的外部因素。所以，可燃混合气的性质及组成情况对汽油机的性能至关重要。
基于上述理论，本发明提出对可燃混合气组成和性质改变的方案空气主要由氧气和氮气组成，体积百分比分别为20.99％、78.03％(其他气体和微尘约占1％)。在放电、热、紫外光等条件下，支持燃烧的氧(O2)可转化成它的同素异形体臭氧(O3)，其相互转化的热化学方程式为(g)在通常状况下,臭氧是一种具有刺激性嗅味的淡蓝色气体，其密度是O2密度的1.658倍,即O2转化成O3后体积减小39.7％。O3比O2化学性质更活泼，氧化性更强。在参与燃烧时，反应速率(比O2)更快，放出的热量更多(其中包括O2转化成O3寸吸收的能量)。O3与C、H进行燃烧反应的热化学方程式为
依据电化学理论，O2的离解能小于和N2的离解能，可以通过在空气中辉光放电或强紫外光照射的方式使空气中的O2生成O3。
根据上述原理本发明的目的这样实现在汽油机的空气滤清器之后，化油器之前，装设一个“臭氧发生装置”；该“臭氧发生装置”采用辉光放电方式(或紫外光照射方式)。即通过空气滤清器的干燥清洁空气，在进入化油器的混合室而形成可燃混合气之前，先经过“臭氧发生装置”。“臭氧发生装置”根据汽油机在各种负荷和不同工况下的需要，启动工作，按所需的臭氧浓度，将空气中的氧气部分转化成臭氧；含有一定量臭氧的空气再进入化油器形成可燃混合气。这种含有臭氧的可燃混合气；化学性质更活泼并且相当于含氧量提高，能够明显地改善燃烧过程，并且(低)热值和摩尔变更系数均增加，这样，既提高了汽油机的有效功率，又提高了有效效率。
本发明与现有技术相比，具有下列明显的优越性
(1)．明显地改善了可燃混合气的燃烧过程。设“臭氧发生装置”的V升空气中(O2占20.99％)有X％的O2转化成O3，则为了保持气体压强平衡，会有0.08X％V体积的空气补充进来，这时O3的体积百分比浓度为0.13X％；这种含有O3的空气形成的可燃混合气，相当于在进气量不变的前提下含氧量提高0.08X％。因为O3比O2化学性质更活泼，所以含有O3的可燃混合气比普通的可燃混合气火焰传播速度和燃烧速率更快，又由于O2转化成O3时吸收热量并且体积减小，因此燃烧过程中温度更高压强更大，反过来加快燃烧速度，这样形成良性循环，使可燃混合气燃烧更加及时。因为含氧量提高且燃烧温度高，所以可燃混合气燃烧更加完全。因为燃烧更加完全而使积炭减少，加之火焰传播速度更快，所以对表面点火和爆燃等不正常燃烧也有所克服。这样，燃烧过程的改善，既提高了汽油机的动力性又提高了经济性。
(2)．提高了可燃混合气的(低)热值。因为可燃混合气中含氧量提高0.08X％，使燃烧更完全，所以在浓可燃混合气的情况下，可燃混合气的(低)热值提高约0.08X％。又由于可燃混合气中(液体燃料的体积忽略)含O3的体积百分比浓度为0.13X％，因此可燃混合气的(低)热值又增加(0.13X％÷22.4)×(69÷2)=0.002X(千卡/升)。这样，使汽油机的有效功率提高，并减少了燃料消耗率。
(3)．增加了可燃混合气的摩尔变更系数。因为含有O3的可燃混合气中相当于增加0.08X％的空气量，所以与普通可燃混合气相比，α＞1时，βo增加0.0008X；α＜1时，βo增加(1-20.99％)×0.08X％≈0.0006X。这样，使汽油机的有效功率有所提高，并使热效率也有所改善。
(4)．对排气净化起到了较好的作用。由于燃烧过程的改善，有效功率的提高，使得汽油机在各种负荷各种工况下，废气中CO和HC产物减少。
综合上述四点可见，本发明的技术方案，使可燃混合气成分(浓度)在较大的变化范围内(即在等效原气缸吸入空气时α接近于1时)，能够同时达到高功率和高效率的要求，较圆满地统一了汽油机存在的动力性和经济性的矛盾，并且减少了大气污染。
下面结合附图以本发明的最佳实施例详述本发明。
图1为本发明实施例的联接示意图。图2为本实施例的臭氧发生装置组成示意图。图3为辉光放电室的结构示意图。
如图1所示，臭氧发生装置1联接在空气滤清器2与化油器3之间。即外界空气经过空气滤清器后成为清洁空气，再通过臭氧发生装置成为含臭氧的空气，然后进入化油器形成含臭氧的可燃混合气。
如图2所示，本实施例的臭氧发生装置1由四部分组成，分别是辉光放电室4、高压供电器5、控制器6、传感器7。辉光放电室是产生辉光放电将电极间空气中的氧气部分转化成臭氧的装置；高压供电器的功能是在控制器的控制下产生所需高电压，供给辉光放电室工作；控制器的功能是根据传感器送出的信号，按预先人工设定的逻辑控制高压供电器工作；传感器的功能是将汽油机的工作状况转化成电信号，作为控制器的工作依据。
如图3所示，辉光放电室4由阳极8、阴极9、外壳10和进气口11、出气口12构成，其气体容积约为汽油机排气量的1.5～3倍。阳极8包括圆筒电极13、14和圆柱电极18，阴极9包括圆筒电极15、16、17；五个圆筒电极同轴于圆柱电极，相临的两个电极间的距离为1～1.5厘米。外壳10由绝缘隔热的非金属材料制成。
权利要求
1．一种汽油机进气增氧技术，其技术特征是在汽油机的进气系统中，装设一个“臭氧发生装置”，该装置根据汽油机各种负荷和工况的需要，将空气中的氧气部分转化成臭氧，使得可燃混合气中含有一定浓度的臭氧。
2．根据权利要求1所述的“臭氧发生装置”，其技术特征是“臭氧发生装置”最好采用大气压下稳定的辉光放电的方式或紫外光照射方式，将空气中的氧气转化成臭氧。
全文摘要
本发明涉及一种汽油机进气增氧技术。在汽油机的进气系统中,装设一个“臭氧发生装置”。该装置将空气中的氧气部分转化成臭氧,含有一定量臭氧的空气再进入化油器形成可燃混合气。这种含有臭氧的可燃混合气,化学性质更活泼且相当于含氧量提高。能够明显地改善燃烧过程;提高可燃混合气的(低)热值;增加可燃混合气的摩尔变更系数。该技术较圆满地统一了汽油机存在的动力性和经济性的矛盾,并减少了大气污染。
文档编号F02B47/04GK1213741SQ97116970
公开日1999年4月14日 申请日期1997年10月6日 优先权日1997年10月6日
发明者刘洪强 申请人:刘洪强, 常迎春