[发明专利]微排放内燃机燃烧方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域

背景技术

自从1860年内燃机问世以来，1876年四冲程的原型机投入运行，由于所具备的优越性能，内燃机得到了越来越广泛的应用，使用面不断扩大，数量迅速增加，尤其是轿车，已经成为大多数人不可或缺的交通工具。但是，随着内燃机数量的增加，它的危害性逐渐显现，内燃机排放的尾气已经威胁到了人类健康生存，内燃机把燃烧后的尾气到处随车排放，尾气里面含有的一氧化碳、氮氧化物，碳氢化物和PM2.5微粒等各种有害气体给大气造成了越来越大的污染。

汽车尾气是由汽车的内燃机燃烧做功时排放的燃烧产物，汽车尾气有害物主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)。据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物200-400kg，氮氧化合物50-150kg；美国洛杉矶市汽车等流动污染源排放的污染物已占大气污染物总量的90％。汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。

汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾。其对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起红眼病；刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯死，农作物大量减产；能降低大气的能见度，妨碍交通。

汽车尾气中一氧化碳的含量最高，它可经呼吸道进入肺泡，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液的载氧能力，削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。

汽车尾气中的氮氧化合物含量较少，但毒性很大，其毒性是含硫氧化物的3倍。氮氧化合物进入肺泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用，增加肺毛细管的通透性，最后造成肺气肿。亚硝酸盐则与血红蛋白结合，形成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。

汽车尾气中的碳氢化合物有200多种，其中C2H4在大气中的浓度达0.5ppm(十万分之一)时，能使一些植物发育异常。汽车尾气中还发现有32种多环芳烃，包括3，4-苯并芘等致癌物质。当苯并芘在空气中的浓度达到0.012ug/m3时，居民中得肺癌的人数会明显增加。离公路越近，公路上汽车流量越大，肺癌死亡率越高。

汽车尾气中的二氧化硫和悬浮颗粒物，会增加慢性呼吸道疾病的发病率，损害肺功能。二氧化硫在大气中含量过高时，会随降水形成“酸雨”。汽车尾气中的铅化合物可随呼吸进入血液，并迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细胞，引起贫血；损害神经系统，严重时损害脑细胞，引起脑损伤。当儿童血中铅浓度达0.6-0.8ppm时，会影响儿童的生长和智力发育，甚至出现痴呆症状。铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。

汽车尾气的毒害性在我国早期的驾驶员手册上就有说明，“在路堵的涵洞里，要熄火，要迅速离开涵洞，防止尾气中毒。”。汽车尾气达到一定浓度时会导致人员死亡。

内燃机是燃料在机器内部燃烧的热机，将燃料中的化学能转变为机械功的热力发动机。燃烧是一种伴随着发光发热的氧化反应，只要为内燃机提供燃料，氧气和点火，这种氧化反应就能发生。依据内燃机燃烧做功的原理，现有内燃机存在以下主要缺点：

1.气体利用率低

现有的内燃机都使用空气里的氧气作为燃烧用氧，空气中氧气含量约21％，78.5％是氮气，还有0.5％其他气体。有约79％与燃烧无关的其他气体被内燃机作为陪烧的惰性气体吸入了，内燃机只利用其中(18-19)％的氧气，其余全部污染排放，包括没有用完(2-3)％的氧气。气体的利用率只有19％。

2.制造有毒气体，污染大气.

汽车内燃机吸入的空气，把为吸入氧气而同时被迫吸入的与燃烧无关的3.7619倍的氮气等气体，与汽油一起混合燃烧，燃烧后它们中大部分变成为多种有害气体。例如：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒(某些重金属化合物、铅化合物、黑烟及油雾)、臭气(甲醛等)，对人体有剧毒的铅化合物。这些有毒、有害气体，都是内燃机的燃烧造成的，随意排放在我们身边大气，正在污染着我们赖以生存的空气。随着有害气体数量的增加，现在已经达到明显的影响人类生活的程度。