[发明专利]汽车发动机在线增氧助燃装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机技术领域，涉及增氧助燃方向，具体涉及一种汽车发动机在线增氧助燃装置及方法。

背景技术

发动机是将空气和燃油按比例混合，雾化成混合油气，混合油气被汽缸吸入，通过活塞运动，压缩燃烧，产生高压，推动活塞运动。因此，发动机汽缸的燃烧比，是发动机燃油使用量的关键。众所周知，所有内燃机的燃油利用率，只有1/3，有2/3的燃油被化作废气，最终通过尾气管道排出。以汽油机为例：汽车的空燃比是14.7/1，发动机是先设定好汽缸的容积，再利用油化器，将空气和汽油，按14.7/1的比例，雾化成混和油气，进入发动机里，供发动机燃烧。所以，设计发动机时，以最大程度的设定，供发动机做功。

发动机的燃油供给量是在常温和定好汽缸容积后，按燃油的空燃比14.7:1设定的。按1立方米空气计算：根据物质密度公式：ρ＝M/V，ρ为密度，M为质量，V为体积，空气密度为1.29kg/m³，1立方米的空气质量为1290g，汽油的空燃比是：14.7:1，1290g/14.7＝87.75g，也就是说，1立方米的空气能燃烧87.75g燃油，而1kg空气的含氧量是21％，因此，1立方米空气的含氧质量：(1290g*21％)/87.75g＝3.08g，也就是说3g氧气燃烧1g汽油。同时，汽油的热值是：4.6×10⁷J/kg，1立方米空气的燃油所做的功为4.04×10⁹焦耳。

实际上，空气的体积会受到不同压强和温度影响而变化的，进入发动机汽缸里的空气，体积会随着汽缸温度的升高而膨胀，发动机做功时，汽缸温度会升高，受气缸温度的影响，进入汽缸的空气，只能是膨胀后的空气，称膨胀空气。发动机做功时，根据理想气体状态方程：P₁*V₁/T₁＝P₂*V₂/T₂，P₁与P₂为汽缸压力，二者相等，V₁为汽缸气体体积，V₂为膨胀空气的体积，T为热力学温度T＝t+273.15，T1我们取273.15K，气缸的进气温度为400℃，V₂＝(T₂/T₁)*V₁＝2.46V₁。(T₁采用0摄氏度，即T₁＝273.15K，T₂采用气缸的进气温度为400℃，即T₂＝673.15K)

汽缸温度升高到400℃，由上式计算得出空气的体积膨胀了2.46倍，1立方米空气膨胀后的体积为2.46立方米，但是其质量不变，1立方米膨胀空气的质量为524.4g，含氧量为524.4g*21％＝110g，1立方米膨胀空气的燃烧比：524.4g/14.7＝35.67g，也就是说，1立方米膨胀后的空气只能燃烧35.67g燃油，但是发动机运转还是按照已设定的空燃比供油，仍供87.75g汽油，两者燃油之比35.67/87.75*100％＝40％，两者的氧气之比：110/270.9*100％＝40％，从以上得知，因发动机的温度升高，汽缸里的燃油会有60％因缺少氧气而浪费。

此外，由于发动机排气阻力等原因，每次排气终止时，汽缸的气体压力高于大气压约110MP，大约有10％的废气残留在气缸内，残余空气是不含氧的。汽缸每次进气终止时，汽缸内的空气就是10％的残余废气加进入的膨胀空气之和。故，汽缸内的膨胀空气是524.4－52.4＝472g，同时，燃烧比经过计算为32，1立方米汽缸的膨胀空气的汽油所做的功为4.6×10⁷*32/1000＝1.472×10⁶J，含氧量为99g，燃油量之比为：32g/87.75g*100％＝36％，功率之比为36％。

按每立方米空气比例，进入发动机汽缸里的燃油，只有36％的被利用做功，有64％的因为缺少氧气燃烧被浪费，不能燃烧的燃油化成废气被发动机排出，造成了尾气污染。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种汽车发动机在线增氧助燃装置及方法，通过生物酶催化反应在线产氧，从而提高发动机内混合油气的含氧比例，从而使发动机内燃油充分燃烧，从而提高机动车动力性，改善燃油经济性，同时实现节能减排，减少机动车尾气污染。