[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。

实施方式：

本燃油发动机高效传质装置安装在发动机气缸之前进气干管上，本装置由壳体1、连接法兰盘2、布气网3、进气管路4、燃油喷嘴5、圆平板扩散盘(或圆锥面扩散盘)6、网格组(或栅条组)7、壳体内外压差传感器8、压差传感器9等组成。其辅助设备有气、油两个系统。变频气泵27、进气管路4、电动蝶阀24、排空管路26、排空蝶阀25是气系统。变频油泵28、输油管路29、燃油雾化器33、电动蝶阀30、回油管路32、电动蝶阀31、油箱34组成油系统。10是发动机进气支管，11是燃油发动机。油泵28、气泵27、电动蝶阀24、26、30、31，压差传感器8、9等的电路都与电子控制单元(ECU)相连。

发动机的供油量是根据发动机驱动轴的转数决定的，由变频油泵28供给。空气的供给量是由科学油气比决定的，由变频气泵27供给。为了使供油、供气与气缸阀门开启与关闭相协调，其控制程序如下：当压差传感器9的压差低于某一额定值以下时，同时关闭与变频油泵28相接的供油管29的阀门30与变频气泵27的进气管4的电动蝶阀24。并同时开启变频油泵回油管路32的阀门31与变频气泵排空管路26的放空阀25。使变频油泵抽出的油自动返回油箱。使变频气泵流出的气体由排空管26排空。当壳体1、内外压差传感器8的压强差负值(真空值)超过某一额定值时，则进行上述过程的相反程序，即关闭电动蝶阀25，开启电动蝶阀24，关闭电动蝶阀31，开启电动蝶阀30，使油雾与空气流入壳体1内。这样就能保证当气缸门开启时有喷雾燃油与新鲜空气流入，而且能保证其所需的流动速度，保证了油、气高效传质的流动条件。