專利名稱：一種以水代油的內(nèi)燃機(jī)節(jié)油技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)節(jié)油技術(shù)，具體地說就是涉及一種以水代油的內(nèi)燃機(jī)節(jié)油技術(shù)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有100多年的歷史了，這期間經(jīng)過不斷地改進(jìn)，現(xiàn)在是 性能越來越完善、功率越來越大、類型越來越多。尤其是近幾年全世界普遍感到能源危機(jī)的 情況下，諸如四氣門、渦輪增壓、電噴等等各種節(jié)油措施均得到了充分的利用。那么，是否節(jié) 油技術(shù)已經(jīng)絕對(duì)完善了呢？當(dāng)然不是，本發(fā)明就公開了一種以水代油的節(jié)油技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
若干年前曾經(jīng)甚囂塵上的“水變油”鬧劇忽悠了不少人，但是這也充分證明了人們 的美好愿望如果真的能以水代油豈不是既省錢又減少污染的好事？國內(nèi)某大學(xué)的油料專 業(yè)在上世紀(jì)末就曾經(jīng)在燃油乳化方面做過深入地研討，據(jù)說后來也是不了 了之。我們從報(bào) 紙上零星透露出來的消息中得到了啟發(fā)，也初步明白了以水代油的基礎(chǔ)理論。這就是乳化 油是一種在極微小的水滴外包裹著極微小的油滴，當(dāng)油滴霧化燃燒時(shí)，水分子同時(shí)汽化。我 們知道純凈的水汽化后其體積就會(huì)膨漲1240倍，雖然不如燃油在被壓縮的工質(zhì)中燃燒所 產(chǎn)生的膨脹力度大，但是，因?yàn)槭钦嬲钠圆粫?huì)逆變成水。這樣也就達(dá)到了節(jié)油、減 排的目的。問題是，燃油乳化技術(shù)并不成熟，無論是采用超聲波方法還是采用添加催化劑方 法。于是有人就想法把水加熱成水蒸氣，然后通到化油器后的進(jìn)氣歧管，形成帶有水分子的 工質(zhì)，以圖借助水分子的進(jìn)一步汽化增加膨脹力度。不知此技術(shù)進(jìn)行到什么程度，不過，從 理論上就有點(diǎn)行不通，起碼節(jié)油效果不會(huì)理想。當(dāng)年曾有人分析說，水在汽缸內(nèi)會(huì)“爆炸”從 而分解成氧和氫，增加燃燒值。可是后來很多科學(xué)家經(jīng)過研究并不認(rèn)同這一說法，大家一致 認(rèn)為，即便在汽缸內(nèi)高溫、高壓的工作環(huán)境下，水也只能有極小一部分分解。所以，所謂的利 用分解后的氧與未充分燃燒的燃油進(jìn)一步促進(jìn)燃燒實(shí)際是不可能的，而充分利用水的升華 作用才是根本的出路。本發(fā)明是采用“后噴法”，即在內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程結(jié)束、燃油在緩燃過程中噴入達(dá)到 一定壓力的純凈水，這時(shí)，汽缸內(nèi)的壓力和溫度決定了噴入的水馬上汽化，從而參與做功。 達(dá)到了節(jié)油并且還能清潔缸內(nèi)積碳的目的。圖紙說明

圖1為柴油機(jī)混合器燃燒過程示意圖；圖2(1)是原柴油機(jī)供油凸輪形狀、(2)是 改造后的供油凸輪形狀；圖3(1)是原柴油機(jī)噴油器油道示意圖、(2)是改造后的油道示意 圖。圖中，1-泵油開始時(shí)間；2-噴油開始時(shí)間；3-燃燒開始時(shí)間；4-缸內(nèi)溫度最高時(shí) 間；5-缸內(nèi)壓力最高時(shí)間；6-噴油結(jié)束時(shí)間；7-噴水結(jié)束；8-活塞下止點(diǎn)；實(shí)線1是缸內(nèi)壓 力變化曲線；虛線①是缸內(nèi)溫度變化曲線；虛線②是改造后噴油時(shí)間與噴油量變化曲線；實(shí)線2是改造后噴水時(shí)間與噴水量變化曲線；3-1是原噴油器油道；3-2是原噴油器環(huán)道； 3-4是噴油器油腔；3-3噴油器環(huán)道改造為孔狀；3-5是改造后的水道。實(shí)施方案在這里以柴油機(jī)為例加以介紹。我們知道柴油機(jī)混合氣的燃燒過程是(參見附圖1)1.備燃期(AB)是指由噴油始點(diǎn)到燃燒始點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。在此期間，噴入氣 缸的霧狀柴油從氣缸內(nèi)的高溫空氣吸收熱量，逐漸蒸發(fā)、擴(kuò)散，與空氣混合，并進(jìn)行燃燒前 的化學(xué)準(zhǔn)備。備燃期不宜過長，否則會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。2.速燃期(BC)是指從燃燒始點(diǎn)到氣缸內(nèi)的最大壓力點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角。從燃燒 始點(diǎn)開始，火焰自火源迅速向各處傳播，使燃燒速度迅速增加，急劇放熱，導(dǎo)致燃燒室中溫 度和壓力迅速上升，直至壓力最大點(diǎn)為止。在此期間，早已噴入或燃燒開始后陸續(xù)噴入的柴 油在已燃?xì)怏w的高溫作用下，迅速蒸發(fā)、混合和燃燒。3.緩燃期(⑶)是從最高壓力點(diǎn)起到最高溫度點(diǎn)的曲軸轉(zhuǎn)角。在此階段，開始燃 燒很快，但由于氧氣減少，廢氣增多，燃燒條件不利，故燃燒越來越慢，但燃?xì)鉁囟葏s能繼續(xù) 升高到1973 2273K。緩燃期內(nèi)，通常噴油已結(jié)束。4.后燃期(DE)從最高溫度點(diǎn)起，燃燒在逐漸惡化的條件下于膨脹行程中緩慢進(jìn) 行直到停止。在此期間，壓力和溫度均降低。既然在緩燃期就“由于氧氣減少，廢氣增多，燃燒條件不利，故燃燒越來越慢”，那 么，我們?yōu)槭裁床豢梢栽琰c(diǎn)結(jié)束噴油呢？而且汽缸內(nèi)溫度高達(dá)1973K，那么我們就完全可以 在這個(gè)時(shí)候通過噴油頭往汽缸內(nèi)噴入高壓純凈水。根據(jù)水的特性，噴到汽缸內(nèi)的高壓水就 會(huì)立即升華成水氣(根據(jù)科學(xué)家證明，這時(shí)候的水的升華物已經(jīng)不是水蒸汽了)，雖然缸內(nèi) 的壓力高達(dá)50-60公斤/平方厘米，但是因?yàn)闇囟纫呀?jīng)達(dá)到1973K，所以，不可能逆轉(zhuǎn)為水 了。因?yàn)樗A為水氣時(shí)體積至少要膨脹1240倍，于是活塞受到新的壓力而繼續(xù)工作。而 且，進(jìn)入汽缸的高壓水是在極短的時(shí)間里升華的，就不是我們平時(shí)生活中那種加熱沸騰變 成水蒸氣的方式，而是近乎一種“爆炸”式地升華。在這種情況下，就會(huì)同時(shí)把剛剛附著在 缸內(nèi)的積碳炸掉。于是，也同時(shí)起到了清洗汽缸的作用?；谝陨侠碚摶A(chǔ)，我們?cè)O(shè)想過多 種節(jié)油方式，但是都因過于復(fù)雜而否定。最后，我們找到了一種最好的方式，姑且稱之為“后 續(xù)噴水法”就是利用兩個(gè)高壓油泵相繼通過同一個(gè)噴油頭往汽缸內(nèi)分別噴油和噴水。為了 達(dá)到這個(gè)目的，就要適當(dāng)?shù)母脑焱馆喓蛧娪推?，如附圖2和附圖3。附圖2(1)為原供油凸輪的形狀圖，這種凸輪可以保證噴油量迅速達(dá)到最大值，但 是我們不需要其原有的延遲期。這樣，我們就把凸輪改造成(2)所示的形狀，不難分析出， 這種形狀的凸輪，即保持了原有的迅速噴油的性質(zhì)，又縮短了噴油延遲期。而噴水泵倒是仍 然使用原有的凸輪，以確保噴入足量的純凈水，盡量增加推動(dòng)力。附圖3里的(1)是原噴 油器油道的解剖示意圖，(2)是改造后的示意圖。從圖中可以看出，原噴油器只有一條油道 (3-1)，那么我們當(dāng)然可以再增加一條水道(3-5)而且互不干涉。但是，原噴油器為了裝配 方便加工油環(huán)形油道(3-2)，改造時(shí)就要予以取消而改造成孔狀。為了保證進(jìn)入噴油器的高 壓油和高壓水能夠順利進(jìn)入油腔(3-4)，可以設(shè)置定位銷釘，這一點(diǎn)并不復(fù)雜。問題是，噴油結(jié)束后，噴油器油腔(3-4)中肯定留有殘油，這時(shí)噴入高壓水就完全 可能帶入一部分殘油，對(duì)于這一點(diǎn)不必?fù)?dān)心，即便帶入也僅僅是很少的一點(diǎn)，而且進(jìn)入汽缸后就會(huì)立即揮發(fā)燃燒，絕不會(huì)造成浪費(fèi)。我們從示意圖1可以大致看出，按照前面所舉4135 四沖程柴油機(jī)為例，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗是190克/每馬力小時(shí)，假設(shè)每馬力小時(shí)能節(jié)省15克柴 油，那么，80馬力小時(shí)就節(jié)省1200克。一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)如果每天工作8小時(shí)，那么就是非?？捎^ 的10公斤，大致相當(dāng)于13公升柴油呢。這種節(jié)油方法相對(duì)來說最適用于直噴式柴油機(jī)，分隔式燃燒室的柴油機(jī)由于高壓 水是噴到單獨(dú)的燃燒室內(nèi)，而這個(gè)時(shí)候活塞已經(jīng)開始下行，雖然噴入的高壓水能夠升華為 氣體，但是沒有足夠的擾動(dòng)氣流將其迅速、充分地帶出，所以效果就不理想。如果另外增加 一個(gè)直噴的噴油器來噴入高壓水的話就能解決問題了，當(dāng)然這樣一來也就就復(fù)雜了。還有一個(gè)問題就是汽油機(jī)，如果能另外增加噴油器噴水，當(dāng)然也沒有問題的。不過 相對(duì)來說就更復(fù)雜了。本發(fā)明也同樣適用于兩沖程汽油機(jī)或柴油機(jī)，因?yàn)槭窃诰徣计趪娙敫邏核?，所?絕對(duì)不會(huì)影響內(nèi)燃機(jī)的工作。很明顯，按照本發(fā)明改造后的內(nèi)燃機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)如果噴入高壓水的話就會(huì)影響其 啟動(dòng)性能，待到發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后才可以開始噴水。這就要求柴油機(jī)的兩個(gè)高壓油泵的柱塞調(diào) 節(jié)桿、汽油機(jī)的阻風(fēng)閥和高壓油泵的的柱塞調(diào)節(jié)桿不能完全聯(lián)動(dòng)。對(duì)于這一點(diǎn)，可以在油門 腳踏板上稍做改造，即高壓油泵或阻風(fēng)閥的踏板不關(guān)聯(lián)水泵的踏板，但是，水泵的踏板卻關(guān) 聯(lián)著油泵或阻風(fēng)閥的踏板。駕駛員在啟動(dòng)時(shí)拉緊高壓水泵的停車手柄，踏下高壓油泵或阻 風(fēng)閥的踏板，待內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)起來后，再松開高壓水泵的停車手柄，踏下高壓水泵的踏板就可 以了(如果是微電腦控制的話，那么只要在啟動(dòng)時(shí)讓微電腦發(fā)出指令命令水泵的停車電磁 閥工作從而吸住停車手柄就可以了)。前文所說的“純凈水”是指不含物理上和化學(xué)上的足以損壞供油系統(tǒng)精密偶件的 水。我們?cè)?jīng)試驗(yàn)過在煤爐內(nèi)噴加含有助燃劑的水，那是確實(shí)能夠提高燃燒效率的。那么， 如果在本發(fā)明中所噴入汽缸的水中相應(yīng)地增加合適的助燃劑，從理論上說，也應(yīng)該會(huì)提高 內(nèi)燃機(jī)的工作效率。再一種情況就是我國北方在冬天氣溫低于攝氏0度，那么，直接噴入高 壓乙醇也應(yīng)該沒有問題。但是，這種方法比之于在燃油中加入乙醇哪種方法更好就不知道 了。我們才疏學(xué)淺無力在這方面從事探討。顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以作出其他不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需、也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這 些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的、顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
一種采用“后噴法”的以水代油的內(nèi)燃機(jī)節(jié)油技術(shù)，其特征在于在內(nèi)燃機(jī)的“緩燃期”通過噴油器往汽缸內(nèi)噴入高壓純凈水，高壓純凈水噴入汽缸后立即升華為水氣，該水氣參與做功，當(dāng)然就可以節(jié)油了；同時(shí)，因?yàn)樗畾鉀]有任何殘留物，所以也就達(dá)到了減排的目的；而且水在升華的過程中產(chǎn)生的“爆炸”效果還能清除附著在汽缸內(nèi)諸如氣門、活塞頂部等處的積碳，取得一舉數(shù)得的效果。
全文摘要
“以水代油”是人們多年來夢寐以求的希望，并非是不可能，關(guān)鍵是曾經(jīng)探討過的乳化技術(shù)還沒成熟。那么，還有沒有其他途徑也可以達(dá)到這個(gè)目的呢？本發(fā)明就公開了一種以水代油的內(nèi)燃機(jī)節(jié)油技術(shù)。該技術(shù)合理、可靠，適用于各種內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明的關(guān)鍵就在于充分利用了內(nèi)燃機(jī)工作沖程時(shí)缸內(nèi)的壓力和溫度，把噴入的高壓純凈水迅即升華為氣體，從而增加了動(dòng)力；同時(shí)，因?yàn)樗畾獠缓泻ξ镔|(zhì)，所以，達(dá)到了減排的目的；而且，由于噴入汽缸內(nèi)的水是瞬間升華，所以帶有“爆炸”的特性，當(dāng)然也就把附著在汽缸內(nèi)的積碳“順便”給清理掉了。所以，可以說是一舉數(shù)得。
文檔編號(hào)F02M25/03GK101988444SQ20091001782
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者王浩然, 王肇泰, 翟顥 申請(qǐng)人:王肇泰