[发明专利]燃油发动机高效传质装置

说明书

技术领域：一种新型燃油发动机传质装置。

本发明是油气高效传质装置。其作用是使喷雾后的油雾迅速高效的与空气充分混合，进入气缸充分燃烧，大幅度提高发动机效率，大幅度消减尾气污染，特别是pm2.5的污染。

工作原理：

喷雾汽油在气缸中充分燃烧的先决条件是每一个汽油分子或分子团都要与空气中的氧分子充分接触。有研究表明普通汽车燃油三分之一没有燃烧，白白的浪费掉，其原因是宏观传质、细部传质都不充分，没有做到每一个汽油分子或分子团都与空气中的氧分子充分接触。传统理论人们把传质分为层流传质与紊流传质。层流传质速率极慢。紊流传质速率很快，是紊流的涡旋带动作用造成的。实际工程上，油气传质首先是宏观传质。科学的宏观传质是在极短的时间内使油雾与空气进行迅速、充分混合，达到在各个宏观部位油气都是均匀的，促进油雾气化。然后进行细部传质，即油气与空气在极邻近部位进行传质。对于燃油发动机来说这两种传质的难度都是很大的。本发明采用的基本方法就是在油气流动中制造紊流，并且控制涡旋的数量和大小，使汽油分子与氧气分子接触得越充分越好。

首先，因为从油喷嘴到进入气缸时间很短，如果不采用科学传质手段，宏观传质很难充分完成，很多的油雾不能与空气充分接触。宏观传质可用下面方法来实现。将汽油的喷嘴4对准圆锥面扩散盘(或圆盘扩散盘)6的中心(见图1、的4与5)，喷雾后的油雾从中心沿扩散盘6向周边流动，形成一层薄薄的油雾层。因扩散盘6壁面的限制油雾垂直于壁面方向的脉动，其流态近似于层流，与外层的空气流基本不发生掺混。当达到扩散盘的边缘时，油雾和空气流与扩散盘6脱体，并沿扩散盘6的周边产生一系列涡旋，在扩散盘之后是一个涡旋区，由于涡旋的带动作用，油雾与空气迅速完成了宏观传质，即所有的宏观部位其油雾与空气的浓度基本是均匀的。

细部传质是在极邻近部位的传质。在紊流运动中极邻近两点间的流态是层流，故此其传质速率极低、传质难度极大。而流体中微小涡旋的离心惯性效应可以大大的加大了油雾与空气沿涡旋径向产生的速度差，大大提高了油雾与空气的接触速率。让油雾与空气流经多层网格，流体流过网格格条时在格条的两侧产生一系列的小涡旋。两个小涡旋汇合产生更多更小的涡旋，这些更小的涡旋再汇合产生的涡旋尺度更小，涡旋数量更多，因此在每片网格后都产生高比例的微涡旋，他们的离心惯性效应大大地加大了油雾与空气细部传质速率，迅速完成细部传质，使油雾每一个分子或分子团都能充分与氧气分子混合接触，进入气缸后充分燃烧。这不仅能大量节省油的用量，更能大幅度减少尾气污染，特别是pm2.5的污染。

实施方法：

本燃油发动机高效传质装置是安装在发动机供气干管与发动机气缸之间。本装置由接口螺栓1、外壳2、环形孔板3、变频气泵供气管入口4、燃油喷嘴5、圆锥面扩散盘(或圆平板扩散盘)6、网格组7、压差流量传感器8、温度传感器9组成。其后10是发动机进气支管，11是燃油发动机。见图1。孔板空气流量传感器2、压差流量传感器8、温度传感器9都与电子控制单元(ECU)相连。网格组7分固定网格组与活动网格组两种结构。固定网格组是由孔眼大小不变，形状为矩形、多边形或圆形的多层网格组成。见图2。活动网格组是孔眼大小可调控的网格组，其传动机制可随应用发动机和油路的结构不同灵活多样。本发明首例推出转动翼片网格组，是由多片开度可变的网格及其附属设备组成。每片网格是多根固定横格条12用连接件13连接成整体。多条转轴14由固定在网格最上、最下横格条12背面上的顶套15支撑固定。翼片17一侧连接在转轴14上，另一侧有多个与翼片17垂直的小翼翅18，构成转动翼片网格。见图3、4、7。进气干管断面有矩形、圆形两种，因此本发明装置的外壳也相应的有矩形和圆形两种。圆形外壳的固定网格是圆形的，见图2，a、b、c。转动翼片网格是圆形外壳的内接正方形，见图5。其周边有四个不通气的半弧形挡板21。转动翼片网格组7的每片网格与连成一体的挡板21相接，而挡板21与外壳2内壁相接(见图5)。限制翼片开启度的的横杆19连接在弹簧22上，弹簧22连接在弹簧竖向支撑23上，其下部是托板滑道20。托板滑道20与网格横条12、弹簧竖向支撑件23相连接(见图6)。

上述这些部件一起构成转动翼片网格组7。连接件16与各片网格最上、最下固定横格条12、弹簧竖向支撑件23上下端连接，把转动翼片网格组连成一体。