[发明专利]富氧发动机

说明书

发动机制造工业

现代社会，大量发动机的广泛应用，给大气环境造成了严重污染。其主要原因是现有发动机在工作中燃料经济性和动力性之间存在着互相制约的矛盾。要保证燃料的经济性，混合气的浓度就要稀，但动力不足；要提高动力性，就必须加大混合气的浓度，但燃烧不完全，燃料经济性降低，CO和CH类的排放量加大，污染环境。

富氧发动机，采用空气分离法制氧技术，能使从空气中吸入的气体富氧(含氧量超过自然空气)，使发动机吸入气体总量不变而含氧量增加，以富足的氧气供给保证燃料浓度较大时仍能完全燃烧且使动力加大。从根本上解决了现有发动机燃料经济性与动力性之间相互制约的矛盾。动力性和燃料经济性同时得以提高。最终达到增加动力性、节约能源、减少发动机积炭而提高寿命、减少发动机CO和CH类的排放量而保护环境、还可减少相同功率下发动机的体积和重量等多重积极效果。

21现有发动机燃料经济性和动力性之间的矛盾

现有发动机都是以吸入自然空气与燃料(汽油、柴油燃气等)混合燃烧而产生动力。但受工况变化及海拔高度等因素的影响，现有发动机的动力性和燃料经济性之间存在矛盾。

以汽油机为例，由空气和汽油混合成的可燃混合气能否完全燃烧，主要取决于混合气体中汽油与空气的比例(浓度)。通常，将15千克空气与1千克汽油混合成的气体称为标准混合气。理论上，保证汽油迅速且完全燃烧的混合气是标准混合气。而实际上，由于多种原因，能完全燃烧的混合气要比标准混合气稍稀，能燃烧迅速且使发动机获得最大功率的混合气要比标准混合气浓。

混合气的浓度也可用空气过量系数α表示：理论上，对应于标准混合气的α值为1。实际上，若要使汽油能完全燃烧，就要保证有足够的空气与汽油混合，α应大于1。对不同的发动机，相应于最低油耗率的α值为1．05-1．15。但若要使发动机能迅速燃烧且能获得最大出力，混合气应浓一些。对于不同发动机，相应最大出力的α值为0．85-0．95。

发动机在五种不同工况下，对混合气浓度的要求各不相同。仅在中等负荷时，α值在0．9-1．11，燃烧较为完全。启动时α值为0．2-0．6。怠速时0．6-0．8。全负荷时0．8-0．9。加速时，还要强制性向混合室多喷油，使混合气变浓，保证加速所需的动力。后四种情况下，α值均小于1，发动机的燃烧均不完全。造成燃料浪费和环境污染。

α值过大或过小，即混合气过稀或过浓，都将导致发动机的动力性和经济性变环。过稀时，燃烧完全但功率降低；过浓时，能获得最大出力但耗油率激增。动力性和燃料经济性成了现有发动机相互制约的矛盾。

尽管现有发动机制造技术中已采用许多技术措施，如自动调节进气温度、电子控制汽油喷射、改进油化器的结构及层状燃烧法的应用等，提高了部分负荷下的热效率和燃油经济性，但未能从根本上解决问题。

参考资料：《汽车节能基础理论极其应用》边耀璋编

人民交通出版社出版

《汽车修理工技术考核问答》交通部公

路局机务处编人们交通出版社出版)。

本发明专利的目的就是要解决现有发动机所存在的燃料经济性和动力性之间相互制约的矛盾，促进完全燃烧且能加大动力，使燃料经济性和动力性同时得到提高，以达到节能和减少尾气中CO和CH类排放量而保护环境等多重目的。

2．2富氧发动机极其燃料经济性和动力性

无论何种燃料不能单独燃烧起来，必须有充足氧气助燃，发动机是靠空气中的氧气与燃料混合燃烧的。正常空气含氧气21％，含氮气79％，氮气对燃烧不起作用。发动机吸入气体一定，含氧量也一定。

所谓富氧发动机，采用空气分离法制氧技术，能使从空气中吸入的气体富氧(含氧量高于正常空气含氧量)，这是富氧发动机发明专利的主要技术特征。除吸气部分之外，其余部分的原理与现有发动机相同。富氧气体中富足的氧气可使燃料完全燃烧、加大动力，燃料的经济性和动力性同时得以提高。

仍以汽油机为例，进行如下分析。

2．2．1不改变现有发动机结构及参数的前提下，仅提高吸入气体的富氧量进行对照分析

汽油完全燃烧的化学方程式为：CH+12.5O--8CO+9HO     8.18  2      2  2汽油的分子量为114，氧气的分子量为32。方程式按重量单位计可写为：114CH+400O--352CO+162HO     8.18 2       2    2理论上，汽油和氧气均能完全燃烧时氧气和汽油的比例为：

400／114=3．51。