專利名稱：使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用回收廢熱、流場(chǎng)控制、外加電場(chǎng)、比例調(diào)節(jié)等方法來提高汽車內(nèi)燃機(jī)燃料利用率的方法和裝置，尤其是通過脫氫裂解反應(yīng)完成的變性燃燒方法與裝置。
汽車內(nèi)燃機(jī)因容易啟動(dòng)、速度高、輕便靈活、燃料貯存運(yùn)輸方便、行車距離長(zhǎng)、造價(jià)低等特點(diǎn)而成為各類汽車不可替代的裝置。但當(dāng)前汽車使用的內(nèi)燃機(jī)，也存在著兩方面的問題，其一是熱效率低、比油耗較大，燃料熱值的60％以上被廢氣和冷卻介質(zhì)帶走，壓縮比較低、混合氣的絕熱指數(shù)較?。黄涠桥欧诺膹U氣中一氧化碳、碳化氫、氮氧化物含量較高，污染空氣造成公害。
為了解決上述兩個(gè)問題，使內(nèi)燃機(jī)的燃料得到充分燃燒從而提高熱效率并大幅度減少排放的廢氣，中國專利申請(qǐng)93114929.0提出了化油器的一種取代裝置，它采用單獨(dú)噴油量控制器以使空氣燃料混合比始終保持在最佳值，使燃料分子在進(jìn)入催化堆時(shí)發(fā)生氣化與裂解，以保證燃料的充分燃燒。
上述構(gòu)思提出了提高內(nèi)燃機(jī)熱效率的誘人前景，但經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，認(rèn)為93114929.0的燃燒方法和裝置，仍然存在許多需要作重大改進(jìn)之處。主要是(1)燃料的脫氫裂解過程是一個(gè)強(qiáng)吸熱過程，根據(jù)試驗(yàn)，催化脫氫裂解室內(nèi)的催化堆，當(dāng)溫度≤150℃時(shí)，對(duì)燃料不起催化作用。93114929.0所述裝置僅采用催化堆壁加高壓電場(chǎng)的方法，而沒有使催化堆提高溫度的裝置，所以無法實(shí)現(xiàn)使進(jìn)入催化堆中的燃料變性以提高燃料熱值的提法，不能提高燃料的辛烷值和壓縮比，用電極加熱既不安全又耗費(fèi)電能，還浪費(fèi)了汽車內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中散發(fā)的廢熱。
(2)缺少變性燃料進(jìn)量與空氣進(jìn)量的雙向調(diào)節(jié)裝置，無法對(duì)燃料與空氣混合比進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，也無法在工作條件改變時(shí)靈活地調(diào)節(jié)混氣比。
(3)內(nèi)燃機(jī)在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，混合氣室在燃?xì)鈬娋滋幍呢?fù)壓減小，促使從催化脫氫裂解室進(jìn)入汽缸的變性燃料數(shù)量減少，混合氣不易保持理想的濃度，從而導(dǎo)致怠速時(shí)容易熄火，以及怠速時(shí)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是用廢熱回收箱回收的廢熱來對(duì)催化堆進(jìn)行加熱，用催化堆附加的外電場(chǎng)來增強(qiáng)催化效果，迅速完成對(duì)原始燃料的脫氫、裂解及異構(gòu)，將大分子團(tuán)原始燃料改變成化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)不同的小分子團(tuán)變性燃?xì)夂笤倥c空氣混合進(jìn)入汽缸進(jìn)行燃燒。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是設(shè)置保持恒定油壓的燃料輸出控制器來為燃料進(jìn)量調(diào)節(jié)油閥提供具有所需穩(wěn)定壓力的燃料，從而可提高燃料進(jìn)量的可控制程度和調(diào)節(jié)精度。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是同時(shí)調(diào)節(jié)油閥和空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器，這種雙向調(diào)節(jié)可精確地調(diào)節(jié)空氣與燃料的混合比。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是提出設(shè)置當(dāng)內(nèi)燃機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)補(bǔ)充進(jìn)入變性燃料的輔助燃?xì)鈱?dǎo)管，以保持理想的混合氣濃度，從而使怠速時(shí)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于將具有一定油壓的原始燃料通過燃料進(jìn)量控制裝置進(jìn)入四周密封的催化堆孔隙中，用其密封催化堆外的回收內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)以后的廢氣余熱及待冷卻水余熱裝置回收的熱量加給催化堆及其中的燃料而使其溫度不斷地升高，當(dāng)催化堆的溫度達(dá)到或超過原始燃料脫氫裂解異構(gòu)所需的活化能時(shí)，使進(jìn)入其中的原始燃料進(jìn)入變性反應(yīng)狀態(tài)，通過設(shè)置在催化堆壁的一對(duì)交流電極與一對(duì)直流電極所施加的電場(chǎng)使原始燃料的分子極化并震蕩，加速催化脫氫裂解反應(yīng)；可調(diào)節(jié)油壓與輸入量的原始燃料流經(jīng)具有相互垂直的交直流電場(chǎng)的催化堆孔隙過程中，在熱能和電能的輔助作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃匀細(xì)?，變性燃?xì)鈴拇呋殉隹谕ǖ肋M(jìn)入設(shè)置在通道出口并位于混合氣室的燃?xì)鈬娮炝飨蚧旌蠚馐?，在所述燃?xì)鈬娮焯幣c空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)裝置輸入的空氣按照設(shè)定燃?xì)獗韧秸{(diào)節(jié)混合后輸入汽缸燃燒。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于回收內(nèi)燃機(jī)廢氣余熱及待冷卻水余熱的廢熱回收箱在密封的催化堆外，并向催化脫氫裂解室中的催化堆及進(jìn)入其中的原始燃料加熱，使之達(dá)到或超過進(jìn)入催化堆孔隙中的原始燃料進(jìn)行脫氫裂解異構(gòu)所需要的活化能。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于一對(duì)交流電極與一對(duì)直流電極的組合方式為垂直設(shè)置在催化堆壁上，并與外電源連接。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于原始燃料的油壓在內(nèi)燃機(jī)馬達(dá)啟動(dòng)前調(diào)節(jié)，其輸入量通過與內(nèi)燃機(jī)油泵連通的錐體油閥的開口面積調(diào)節(jié)。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于用一對(duì)所夾空間與空氣濾清器連通的設(shè)置于燃?xì)鈬娋變蓚?cè)的可改變距離的矩形夾板的開合來控制空氣輸入量。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于原始燃料為碳?xì)浠衔?，即汽油、柴油、甲醇、乙醇等燃料?br> 如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于原始燃料為汽油時(shí)設(shè)定燃?xì)獗葹?0∶1～35∶1。
一種使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，包括可調(diào)節(jié)油壓與燃料輸入量的燃料輸出控制器、催化脫氫裂解室、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器、混合氣室、廢熱回收箱、比例同步調(diào)節(jié)器，其特征在于由六個(gè)分裝置組成一個(gè)整體。燃料輸出控制器的小型離心式油泵的吸油管和內(nèi)燃機(jī)油箱連通，而小型離心式油泵的送油管與油壓平衡油槽連通，形成由內(nèi)燃機(jī)油箱到油壓平衡油槽的送油通路。油壓平衡油槽通過油壓平衡油槽回油管與內(nèi)燃機(jī)油箱連通，形成由油壓平衡油槽到內(nèi)燃機(jī)油箱的回油通路。油壓平衡油槽兩端的回油管設(shè)置油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥和油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。油壓平衡油槽通過油壓平衡油槽出油管與錐體油閥連通，形成油壓平衡油槽到錐體油閥的出油通路。油壓平衡油槽出油管設(shè)置出油管電磁油路開關(guān)。錐體油閥的公錐桿與公錐拉桿鉸接，通過定滑輪組和連接于公錐拉桿的鋼絲拉線連接于比例同步調(diào)節(jié)器動(dòng)盤刻劃尺上的尺游標(biāo)，通過支架及回位彈簧調(diào)節(jié)錐體油閥的開度形成由錐體油閥調(diào)節(jié)原始燃料進(jìn)入催化脫氫裂解室的進(jìn)油量的供油裝置；催化脫氫裂解室的進(jìn)口發(fā)蘭盤與燃料輸出控制器的錐體油閥發(fā)蘭盤相連接。催化脫氫裂解室中的催化堆為附著有金屬及金屬氧化物為催化劑的催化劑載體物質(zhì)燒制而成的薄片疊合成一定間隙的堆，該催化堆盤旋于催化脫氫裂解室進(jìn)口與出口之間。除了進(jìn)口與出口外在與催化堆進(jìn)口與出口連線相平行的催化堆的四個(gè)壁面的薄層絕緣層上緊貼一對(duì)相向的交流電極和與交流電極相垂直的一對(duì)相向的直流電極，并從電極向催化脫氫裂解室外引出四根絕緣導(dǎo)線，一對(duì)接交流電源，另一對(duì)接直流電源。除了進(jìn)口與出口外的催化堆全部用電絕緣物質(zhì)密封于催化脫氫裂解室殼體內(nèi)，構(gòu)成可使原始燃料進(jìn)行脫氫裂解異構(gòu)的催化脫氫裂解室；催化脫氫裂解室的出口端發(fā)蘭盤與混合氣室進(jìn)口發(fā)蘭盤連接，從催化脫氫裂解室的出口噴出來的變性燃?xì)馔ㄟ^設(shè)置在混合氣室燃?xì)馔ǖ乐粱旌蠚馐业闹魅細(xì)鈬娋讎娤蚧旌蠚馐?，混合氣室與上部的空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器用同一上、下開孔的矩形外殼結(jié)為一體?？諝膺M(jìn)量調(diào)節(jié)器上端通過其外殼上的圓柱殼與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器相連接，在同一的上、下開孔的矩形外殼腔內(nèi)的上、下孔之間設(shè)置能夠左右移動(dòng)的一對(duì)平行的矩形夾板，并在矩形外殼內(nèi)的上、下孔處設(shè)置分別與左夾板和右夾板連為一體并垂直于矩形夾板的兩個(gè)矩形上孔擋板和兩個(gè)矩形下孔擋板?？諝膺M(jìn)量調(diào)節(jié)器的進(jìn)氣截面積隨著矩形夾板的左右移動(dòng)而改變，并將主燃?xì)鈬娋自O(shè)置于矩形夾板的中部，鋼絲拉線的一端與左夾板中下部連接，通過內(nèi)壁定滑輪及左夾板中上部孔道穿過兩矩形夾板之間的中心空間，連接并穿過右夾板中上部，最后通過殼壁外鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪連接于比例同步調(diào)節(jié)器刻劃尺尺游標(biāo)，上、下兩個(gè)夾板滑動(dòng)桿穿過矩形夾板的上部與下部并用滑動(dòng)桿端部的彈簧擋片將矩形夾板的四個(gè)回位彈簧限制在矩形夾板與彈簧擋片之間的滑動(dòng)桿上用以壓迫左夾板與右夾板并使之在怠速時(shí)恢復(fù)所夾通道截面積為最小。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)比例同步調(diào)節(jié)器的動(dòng)盤刻劃尺時(shí)，連接在尺游標(biāo)上的鋼絲拉線拉動(dòng)左右夾板外移使矩形外殼上孔進(jìn)氣截面積、矩形夾板之間的空氣通道截面積以及矩形外殼下孔出氣截面積同時(shí)增大。從空氣濾清器進(jìn)來的空氣流經(jīng)矩形外殼上孔、矩形夾板之間的上部空間，到混合氣室主燃?xì)鈬娋着c燃?xì)饣旌?，混合氣流又?jīng)矩形夾板下部空間、矩形外殼下孔，到節(jié)氣門內(nèi)腔，混合氣室的混合氣室出口發(fā)蘭盤與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)混合氣總導(dǎo)管發(fā)蘭盤相接。位于矩形外殼下孔到混合氣室出口發(fā)蘭盤之間的節(jié)氣門控制進(jìn)入汽缸的混合氣量。由主燃?xì)鈬娋字行木€以上至矩形外殼上與空氣濾清器連接的圓柱殼為空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器，主燃?xì)鈬娋字行木€以下至節(jié)氣門以下的混合氣室出口發(fā)蘭盤為混合氣室；由空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器中的矩形夾板的開合來精確調(diào)節(jié)進(jìn)入混合氣室的空氣量。同時(shí)，通過調(diào)節(jié)錐體油閥來精確地調(diào)節(jié)進(jìn)入催化脫氫裂解室的原始燃料，進(jìn)而達(dá)到精確地調(diào)節(jié)從主燃?xì)鈬娋讎娙牖旌蠚馐业娜細(xì)?。以此?gòu)成精確地調(diào)節(jié)進(jìn)入汽缸的空氣與燃?xì)獾幕鞖獗鹊目諝膺M(jìn)量調(diào)節(jié)器與燃料輸出控制器的雙向調(diào)節(jié)裝置；置于催化堆殼外的回收內(nèi)燃機(jī)廢熱氣余熱與待冷卻水余熱的廢熱回收箱，包括有緊貼于催化脫氫裂解室外殼的上水箱及下水箱以及盤旋于催化脫氫裂解室外殼的金屬導(dǎo)氣管及接口導(dǎo)管組合而成。整個(gè)的廢熱回收箱除了接口導(dǎo)管均是封閉的。金屬導(dǎo)氣管除了接口均封閉于上、下水箱之中。催化脫氫裂解室的進(jìn)口端與出口端露在封閉的廢熱回收箱之外。接于下水箱蓋的進(jìn)水管與內(nèi)燃機(jī)回水泵支管連接，接于上水箱蓋的排水管與內(nèi)燃機(jī)水箱進(jìn)水支管連接，通過催化脫氫裂解室非催化堆封閉層的導(dǎo)水孔將上、下水箱連通起來并形成待冷卻水循環(huán)通路，接于下水箱蓋的廢熱氣進(jìn)氣管與內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管連接，接于上水箱蓋的廢熱氣排氣管與內(nèi)燃機(jī)尾氣支管連接并形成廢熱氣通路。由此構(gòu)成利用回收內(nèi)燃機(jī)廢熱來為催化堆提供原始燃料進(jìn)行催化脫氫裂解異構(gòu)所需要活化能的廢熱回收裝置；與混合氣室進(jìn)口法蘭盤和主燃?xì)鈬娮爝M(jìn)口端之間輔助燃?xì)鈬娍走B通的輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管與輔助燃?xì)饪刂崎y連接，并與一端連接于輔助燃?xì)饪刂崎y而另一端與混合氣室節(jié)氣門內(nèi)腔連通的輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管連通，形成內(nèi)燃機(jī)低速工作時(shí)的補(bǔ)充燃?xì)庋b置；整體裝置各部分調(diào)節(jié)閥門，包括錐體油閥、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器中的矩形夾板、混合氣室的節(jié)氣門、輔助燃?xì)饪刂崎y等通過鋼絲拉線及定滑輪組與比例同步調(diào)節(jié)器刻劃尺上的尺游標(biāo)連接。移動(dòng)尺游標(biāo)并找到調(diào)節(jié)各相應(yīng)閥門在刻劃尺相應(yīng)的半徑位置而用螺絲將尺游標(biāo)固定，即構(gòu)成按比例同步調(diào)節(jié)各閥門的比例同步調(diào)節(jié)裝置。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于燃料輸出控制器由小型電動(dòng)機(jī)、小型離心式油泵、油壓平衡油槽、小型離心式油泵吸油管、油壓平衡油槽送油管、油壓平衡油槽回油管、油壓平衡油槽出油管、油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥、油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、出油管電磁油路開關(guān)、錐體油閥等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于催化脫氫裂解室由催化脫氫裂解室進(jìn)口發(fā)蘭盤、催化脫氫裂解室外殼、多孔隙催化堆、固設(shè)于催化堆壁的兩對(duì)相互垂直的電極、絕緣層、出殼導(dǎo)線、催化脫氫裂解室出口發(fā)蘭盤、催化脫氫裂解室密封層回收廢熱氣導(dǎo)氣孔、催化脫氫裂解室密封層回收待冷卻水導(dǎo)水孔等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器由上、下開孔的矩形外殼、設(shè)置于外殼上部與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器連通的圓柱殼、在矩形外殼內(nèi)腔的一對(duì)中間留可伸縮通道的平行矩形夾板、分別與左夾板和右夾板連為一體并垂直于矩形夾板的兩個(gè)矩形上孔擋板和兩個(gè)矩形下孔擋板、夾板滑動(dòng)桿、滑動(dòng)桿端部彈簧擋片、夾板回位彈簧、夾板鋼絲拉線、內(nèi)壁定滑輪、外壁鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于混合氣室由主燃?xì)鈬娋?、混合氣室進(jìn)口發(fā)蘭盤、混合氣室燃?xì)馔ǖ?、輔助燃?xì)鈬娍住⑤o助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管、輔助燃?xì)饪刂崎y、輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管、輔助燃?xì)忾y回位彈簧、混合氣室的節(jié)氣門、節(jié)氣門回位彈簧、鋼絲拉線、混合氣室出口發(fā)蘭盤等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于廢熱回收箱由廢熱氣回收盤旋管、廢熱氣回收控制閥、下水箱、上水箱、催化脫氫裂解室密封層回收廢熱氣導(dǎo)氣孔、催化脫氫裂解室密封層回收待冷卻水導(dǎo)水孔、與內(nèi)燃機(jī)回水泵支管連通的下壁水箱進(jìn)水管、與內(nèi)燃機(jī)水箱進(jìn)水支管連通的上水箱排水管、與內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管及廢熱氣回收控制閥連通的下水箱廢熱氣進(jìn)氣管、與內(nèi)燃機(jī)尾氣支管連通的排氣管等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于比例同步調(diào)節(jié)器由定盤、動(dòng)盤、量角盤、刻劃尺、尺游標(biāo)、回位彈簧動(dòng)盤固定桿、回位彈簧動(dòng)盤支撐桿、動(dòng)盤回位檔桿、回位彈簧定盤固定桿、回位彈簧等構(gòu)成。
如上所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于催化脫氫裂解室的催化堆是由多片以SiO2、Al2O3或SiC等為載體的物質(zhì)上涂鉑、鈀、K2O、Cr2O3、ThO2等催化劑燒制形成的有孔隙的疊層結(jié)構(gòu)；直流電極與交流電極的電壓為0.1～40KV，一對(duì)直流電極與一對(duì)交流電極的位置可以互換而不致影響催化脫氫裂解效果。
本發(fā)明具有下述特點(diǎn)(1)采用了催化脫氫裂解裝置，將高分子團(tuán)燃料脫氫裂解為低分子燃?xì)夂笤龠M(jìn)行燃燒，大幅度提高了燃料的辛烷值，也提高了在用燃料的絕對(duì)熱值。
(2)采用了廢熱回收箱回收內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣熱及待冷卻水熱，然后用此來為催化脫氫裂解室內(nèi)的催化堆提供燃料脫氫裂解反應(yīng)所需要的活化能以保證實(shí)現(xiàn)燃料的變性燃燒，從而提高了燃料的利用率。
(3)在催化堆四壁安裝兩對(duì)互相垂直的電極，然后一對(duì)電極施加直流電場(chǎng)，另一對(duì)電極施加交變電場(chǎng)，從而增強(qiáng)了催化裂解效果。
(4)目前汽車內(nèi)燃機(jī)使用化油器的空氣與燃料混合比的調(diào)節(jié)是靠噴油嘴處的空氣負(fù)壓被動(dòng)調(diào)節(jié)的，且在內(nèi)燃機(jī)怠速工作時(shí)，由于化油器霧化程度不高，導(dǎo)致燃料與空氣混合比在內(nèi)燃機(jī)工作全過程差異很大。如空氣、汽油混合比從8∶1-15∶1(最佳混合比15∶1)，燃料的浪費(fèi)比較大。本發(fā)明采用了燃料輸出控制器及空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器，對(duì)燃料及空氣實(shí)行了雙向調(diào)節(jié)，而燃料輸出控制器及空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器本身又可以進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，這種主動(dòng)自由調(diào)節(jié)可以精確地根據(jù)內(nèi)燃機(jī)功率與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)燃料與空氣的混合比例，保證內(nèi)燃機(jī)從怠速到高速工作全過程中混氣比的一致性，又可以隨著條件的變化靈活地調(diào)節(jié)混氣比。
(5)用比例同步調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料進(jìn)量控制閥、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器、混合氣節(jié)氣門、輔助燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的同步調(diào)節(jié)，使燃油量和空氣進(jìn)量按理想比例混合后進(jìn)入汽缸燃燒。
采用本發(fā)明方法生產(chǎn)的裝置與帶有汽化器的同類型內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，如表1汽化器與燃料變性燃燒裝置的對(duì)比試驗(yàn)


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝配剖面示意及工作狀態(tài)流程2燃料輸出控制器剖面示意3催化脫氫裂解室剖面示意4圖3的A-A剖面示意5交流與直流電極安裝位置示意6催化脫氫裂解室與廢熱回收箱組裝示意7廢熱回收箱俯視剖面示意8空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器與混合氣室結(jié)構(gòu)剖面示意9圖8的B-B剖面示意10混合氣進(jìn)入汽缸工作狀態(tài)示意11比例同步調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明的工作原理和方法原始燃料指汽油、柴油、甲醇、乙醇等燃料。燃料的變性燃燒裝置即運(yùn)用廢熱回收箱來對(duì)催化堆進(jìn)行加熱，用催化堆附加的外電場(chǎng)來增強(qiáng)催化效果，迅速完成對(duì)原始燃料的脫氫、裂解及結(jié)構(gòu)變異，將大分子團(tuán)燃料改變成化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)不同的小分子團(tuán)燃料后再與空氣混合，進(jìn)入汽缸進(jìn)行燃燒，本發(fā)明稱這種燃燒性狀的改變?yōu)椤白冃匀紵薄?br> 本發(fā)明裝置的理論依據(jù)為①由有機(jī)化學(xué)已知，將液態(tài)大分子團(tuán)燃料經(jīng)催化脫氫裂解變?yōu)闅鈶B(tài)小分子團(tuán)燃料再進(jìn)行燃燒時(shí)，可提高燃料的熱值如C6H14低熱值為10500千卡/公斤，C2H4的低熱值為11188千卡/公斤，C2H6的低熱值為11264千卡/公斤，H2的低熱值為28653千卡/公斤，C2H2的低熱值為11447千卡/公斤，C2H5OH的低熱值為6475千卡/公斤。當(dāng)將燃料C6H14催化脫氫裂解為3C2H4+H2時(shí)，再與空氣混合進(jìn)入汽缸燃燒，其熱值比直接燃燒C6H14提高10.4％；當(dāng)將燃料C2H4催化脫氫轉(zhuǎn)變?yōu)镃2H2+H2時(shí)，再與空氣混合進(jìn)入汽缸燃燒，其熱值比直接燃燒C2H4提高133％；當(dāng)燃料C2H5OH催化裂解為C2H6+O時(shí)，再與空氣混合進(jìn)入汽缸燃燒，其熱值要比直接燃燒C2H5OH提高13.5％。如果用高熱值計(jì)算，其結(jié)果也一樣，如C2H5OH高熱值為7105.14千卡/公斤，C2H2高熱值為11952.23千卡/公斤，H2高熱值為34173.84千卡/公斤，若將C2H5OH脫氫裂解為C2H4+H2+O2再與空氣混合進(jìn)入汽缸燃燒，比直接燃燒C2H5OH提高熱值10.6％；若將C2H5OH進(jìn)行深化裂解為C2H2+2H2+O再與空氣混合進(jìn)入汽缸燃燒，比直接燃燒C2H5OH提高熱值36.6％。②由內(nèi)燃機(jī)學(xué)已知，汽車內(nèi)燃機(jī)的熱效率與壓縮比的關(guān)系為ε＝1-1/rn-1，壓縮比r愈大熱效愈高，n為空氣燃料混合氣的絕熱指數(shù)，空氣n＝1.40，H2n＝1.41。在內(nèi)燃機(jī)怠速工作時(shí)，濃混合氣n＝1.2～1.3；高速工作，較稀混合氣n＝1.3～1.4。但壓縮比受燃料辛烷度的制約，一般汽油辛烷值在70～90，壓縮比r＝6-9；當(dāng)辛烷值提高到110～120時(shí)，r＝11～12。③由石油的催化科學(xué)已知a.低分子的烷烴和烯烴辛烷值可達(dá)110～120。b汽油中小于或等于7個(gè)碳原子的烷烴類，汽油辛烷值的增加可以認(rèn)為當(dāng)環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化為芳烴，線性烷烴轉(zhuǎn)化為支鏈烷烴甚至烯烴，轉(zhuǎn)化后燃料的辛烷值可達(dá)100以上。c.對(duì)于碳原子大于7的汽油，通過催化裂解，斷開C-H鍵及C-C鍵，使大分子團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?、乙烷、丙烷、丙烯及氫等氣態(tài)小分子團(tuán)，辛烷值也可達(dá)105～110。d.汽油的脫氫和裂解為小分子團(tuán)均是吸熱過程，則要向化合物提供反應(yīng)熱或稱活化能。在催化劑的作用下，從外部提供的反應(yīng)熱可大大減小。如正己烷的裂化，無催化作用時(shí)，反應(yīng)的活化能為55kcal/mol，在催化劑的作用下，反應(yīng)的活化能為18kcal/mol；如十二烷的脫氫，無催化作用時(shí)，反應(yīng)的活化能為52kcal/mol，在催化劑的作用下，反應(yīng)的活化能為16kcal/mol。e.極化電場(chǎng)可提高催化劑的催化效能。④由②及③得知，汽油、柴油、甲醇、乙醇等燃料經(jīng)催化作用，只要從廢熱中回收20～30％的熱量加給被催化的燃料，即可完成脫氫裂解為氣態(tài)小分子團(tuán)，可使變性后的燃燒熱值比在用燃料熱值提高20～30％，辛烷值也從在用燃料的70～99提高到110～120。⑤.由物理學(xué)已知各種物質(zhì)分子每厘米的破壞電壓分別為H213.9千伏/厘米，O223 1千伏/厘米，N227.0千伏/厘米，CH420.8千伏/厘米，C2H427.8千伏/厘米等等，用電場(chǎng)來提高催化劑的催化功能將起到特殊的作用。
現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明的方法與結(jié)構(gòu)參見圖1本發(fā)明包括燃料輸出控制器I、催化脫氫裂解室II、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III、混合氣室IV、廢熱回收箱V、比例同步調(diào)節(jié)器VI等六個(gè)組成部分。
整套裝置設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)油箱VII與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)混合氣總導(dǎo)管46之間。
參見圖1和圖2小型電動(dòng)機(jī)1連接與內(nèi)燃機(jī)油箱VII連通的離心式油泵2，油泵2通過油壓平衡油槽送油管4與油壓平衡油槽3連通，油壓平衡油槽回油管5與內(nèi)燃機(jī)油箱VII連通。在油壓平衡油槽3兩端的回油管5設(shè)置油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥6與油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7，油壓平衡油槽出油管8連通油壓平衡油槽3與錐體油閥10，在油壓平衡油槽出油管8中設(shè)置一個(gè)出油管電磁油路開關(guān)9。小型電動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)后，小型離心式油泵2通過小型離心式油泵吸油管201從內(nèi)燃機(jī)油箱VII抽出原始燃料，通過油壓平衡油槽送油管4進(jìn)入油壓平衡油槽3，用油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥6與油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7控制恒定的油壓。出油管電磁油路開關(guān)9打開后，通過油壓平衡油槽出油管8向錐體油閥10輸送原始燃料。
錐體油閥10一側(cè)連通油壓平衡油槽出油管8，底端通過中心有錐體空腔出口發(fā)蘭盤中心孔141的錐體油閥發(fā)蘭盤14與催化脫氫裂解室II連接。在錐體油閥空腔中放置一公錐102，公錐上端設(shè)置封閉塞與密封圈103，在公錐桿105上套入回位彈簧104，公錐移動(dòng)支架11一端固接在錐體外殼，另一端與公錐拉桿12鉸接，當(dāng)與比例同步調(diào)節(jié)器連接的鋼絲拉線13移動(dòng)時(shí)，公錐拉桿12隨著移動(dòng)，并帶動(dòng)公錐102移動(dòng)，通過調(diào)節(jié)錐體油閥10的開度來調(diào)節(jié)原始燃料在錐體空腔出口發(fā)蘭盤中心孔141的輸出量。
參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖9催化脫氫裂解室進(jìn)口發(fā)蘭盤15與錐體油閥發(fā)蘭盤14相連接，催化脫氫裂解室出口發(fā)蘭盤23與混合氣室進(jìn)口發(fā)蘭盤36相連接。催化脫氫裂解室II除了原始燃料進(jìn)油口151和催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹?31以外，是由催化脫氫裂解室外殼16包圍的全封閉結(jié)構(gòu)。催化堆17由多片以SiO2、Al2O3或SiC等為載體的物質(zhì)上涂鉑、鈀、K2O、Cr2O3、ThO2等催化劑燒制形成的有孔隙的疊層結(jié)構(gòu)，在催化堆17與催化脫氫裂解室外殼16中間設(shè)置絕緣層20，緊貼催化堆17的側(cè)壁設(shè)置一對(duì)直流電極19，并在垂直直流電極方向設(shè)置一對(duì)交流電極18，兩組電極用一對(duì)交流導(dǎo)線22和一對(duì)直流導(dǎo)線21引出。所述一對(duì)直流電極19與一對(duì)交流電極18的位置可以互換而不致影響催化脫氫裂解效果。
廢熱回收箱V設(shè)置于催化脫氫裂解室外殼16的上、下側(cè)，其上、下水箱用設(shè)置在催化脫氫裂解室II中催化脫氫裂解室密封層回收待冷卻水導(dǎo)水孔25連通，上水箱廢熱氣回收盤旋管482上側(cè)通過水箱排氣管54連接內(nèi)燃機(jī)尾氣支管58，下水箱廢熱氣回收盤旋管481通過下水箱廢熱氣進(jìn)氣管52連接內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管56，在內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管56設(shè)置廢熱氣回收控制閥49控制進(jìn)入廢熱回收箱V的廢氣量。上水箱51通過上水箱排水管55連通內(nèi)燃機(jī)水箱進(jìn)水支管59，下水箱50通過進(jìn)水管53連通內(nèi)燃機(jī)回水泵支管57。廢熱氣回收管與水箱互不相通?？蓪⒋呋疑?、下廢熱回收箱合為一體，除了將催化脫氫裂解室的原始燃料進(jìn)油口151和催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹?31露出以外，催化脫氫裂解室的主體支撐于廢熱回收箱V的中心部位，并密封于其中。廢熱回收箱可回收內(nèi)燃機(jī)的廢氣熱及待冷卻水熱。
由廢熱回收箱V向催化脫氫裂解室II提供原始燃料催化脫氫裂解所需的活化能，而使進(jìn)入催化堆17的原始燃料發(fā)生變性反應(yīng)，一般內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)后6～10分鐘即可向進(jìn)入催化堆的原始燃料連續(xù)提供脫氫裂解所需要的活化能，而使進(jìn)入催化堆17的原始燃料發(fā)生變性反應(yīng)。催化堆壁所加的一對(duì)直流電極19所形成的電場(chǎng)可以使燃料分子產(chǎn)生電偶極矩，在催化堆壁所加的一對(duì)交流電極18所施加的交變電場(chǎng)作用下，使極化的燃料分子發(fā)生震蕩，由此加速了原始燃料的脫氫裂解速度，增加了單位時(shí)間燃料的裂解量，從而提高了變性燃燒的應(yīng)用價(jià)值，向催化堆所加電壓的高低以不擊穿催化堆介質(zhì)為基準(zhǔn)。催化堆的體積隨著內(nèi)燃機(jī)最高功率的增加而增大，催化堆盤旋在催化室內(nèi)，以使裝置緊湊易安裝。當(dāng)燃料進(jìn)入催化堆時(shí)吸收熱量立即汽化，也增加了燃料分子觸媒的機(jī)會(huì)，當(dāng)活化能達(dá)到燃料分子變性反應(yīng)的閥值時(shí)，立刻發(fā)生脫氫裂解反應(yīng)，少部分變性的燃料發(fā)生劇烈的體積膨脹，壓力增大，迫使所有進(jìn)入催化脫氫裂解室的燃料分子快速觸及催化劑，進(jìn)一步增加脫氫裂解量，已變性的分子又加深裂解，燃?xì)庖焕烁哌^一浪地向前推進(jìn)，從催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹?31噴入混氣室的燃?xì)夥肿恿繙p小了，比如高分子量的汽油烷烴已變性為甲烷、乙烷、乙烯、丙稀、氫……，還有離子團(tuán)和自由基團(tuán)等，有的油分子可能發(fā)生結(jié)構(gòu)變異，由直鏈型轉(zhuǎn)變?yōu)橹ф溞?，提高了燃料的辛烷值，即使是未變性的油分子團(tuán)，也被高氣壓的燃?xì)饬鲹羲闉閹捉鼏畏肿訝顟B(tài)，容易使這樣的燃?xì)饣旌蠚庠谄字懈咚?、完全地燃燒?br> 參見圖1及圖8-10空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III包括上、下開孔的矩形外殼26、設(shè)置于外殼上部與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器連通的圓柱殼27、一對(duì)可沿著夾板滑動(dòng)桿29滑動(dòng)調(diào)節(jié)空氣進(jìn)量的矩形夾板28、滑動(dòng)桿上的夾板回位彈簧31、滑動(dòng)桿端部彈簧擋片30、內(nèi)壁定滑輪33及矩形外殼26外壁的鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪34，與比例同步調(diào)節(jié)器尺游標(biāo)341連接的鋼絲拉線32分別固定在左夾板283和右夾板284，左夾板283與右夾板284的移動(dòng)量，是通過比例同步調(diào)節(jié)器來控制的?；旌蠚馐襂V與上部的空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III用同一上、下開孔的矩形外殼26結(jié)為一體，空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III上端通過其外殼上的圓柱殼27與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器相連接，在同一的上、下開孔的矩形外殼26腔內(nèi)的上、下孔261和262之間設(shè)置能夠左右移動(dòng)的一對(duì)平行的矩形夾板28，并在矩形外殼26內(nèi)的上、下孔261和262處設(shè)置分別與左夾板283和右夾板284連為一體并垂直于矩形夾板28的兩個(gè)矩形上孔擋板281和兩個(gè)矩形下孔擋板282。
主燃?xì)鈬娋?5設(shè)置于調(diào)節(jié)空氣進(jìn)量的矩形夾板28的中部，該主燃?xì)鈬娋?5與催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹?31連通。
在主燃?xì)鈬娋?5中心線的上部為空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III，在主燃?xì)鈬娋?5中心線的下部為混合氣室IV。
空氣通過空氣濾清器從外殼上部與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器連通的圓柱殼27進(jìn)入矩形外殼上孔261，經(jīng)過調(diào)節(jié)空氣進(jìn)量的矩形夾板28所形成的可伸縮的矩形夾板通道285，流向矩形外殼下孔262。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)給定最大功率后，兩夾板283和284的最小間距所形成的混合氣室進(jìn)空氣橫截面積由內(nèi)燃機(jī)怠速工作需要所控制，兩夾板283和284的最大間距所形成的面積由內(nèi)燃機(jī)允許最高轉(zhuǎn)速確定。
從催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹?31噴出的變性燃?xì)馔ㄟ^混合氣室燃?xì)馔ǖ?7，并進(jìn)而到達(dá)主燃?xì)鈬娋?5處。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作在低速段時(shí)，混合氣室主燃?xì)鈬娋滋幍呢?fù)壓較小，因?yàn)榇呋训目障缎?，?duì)燃料的阻力比較大，從催化脫氫裂解室吸進(jìn)的燃料較少，反而使混合氣的濃度小于高速運(yùn)行時(shí)混合氣濃度，這樣相對(duì)減少了低速運(yùn)行時(shí)的功率輸出。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，利用節(jié)氣門附近空間的高負(fù)壓特點(diǎn)，在催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹谔庨_一輔助燃?xì)鈬娍?8，用輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管39及輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管41與混合氣室的節(jié)氣門內(nèi)腔433貫通起來，以增加低速時(shí)段對(duì)燃料的吸入量，采用裝入導(dǎo)管中間的有輔助燃?xì)忾y回位彈簧42的輔助燃?xì)饪刂崎y40來控制對(duì)燃料吸入的增加量，輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管39一端與輔助燃?xì)鈬娍?8相通，另一端接于輔助燃?xì)饪刂崎y40，輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管41與混合氣室的節(jié)氣門內(nèi)腔433連通，可以補(bǔ)充內(nèi)燃機(jī)低速工作時(shí)從主燃?xì)鈬娋?5噴出燃?xì)饬康牟蛔恪?br> 變性燃?xì)馀c經(jīng)過空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III調(diào)節(jié)的空氣在混合氣室IV混合后，從混合氣室IV經(jīng)過混合氣室的節(jié)氣門43進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)混合氣總導(dǎo)管46，然后進(jìn)入每一汽缸支管71，進(jìn)而進(jìn)入汽缸72內(nèi)燃燒。
參見圖1和圖11變性燃料的進(jìn)量與空氣進(jìn)量實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)節(jié)的比例同步調(diào)節(jié)器VI由動(dòng)盤61、定盤60、量角盤62、動(dòng)盤刻劃尺63、回位彈簧613等組成，定盤60與帶角度的量角盤62用螺釘固接，帶三向延伸臂桿的動(dòng)盤61與定盤60鉸接。動(dòng)盤回位檔桿601固定在定盤60上，用以為各調(diào)節(jié)閥門的初始位置定位?；匚粡椈啥ūP固定桿602通過回位彈簧613連接回位彈簧動(dòng)盤固定桿611和回位彈簧動(dòng)盤支撐桿612。比例同步調(diào)節(jié)器的尺游標(biāo)131通過鋼絲拉線13和定滑輪組連接錐體油閥拉桿12，調(diào)節(jié)錐體油閥的開度—截面積。比例同步調(diào)節(jié)器的尺游標(biāo)341連接鋼絲拉線32并通過空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器外壁鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪34及內(nèi)壁定滑輪33連接空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器中的矩形夾板并控制空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器中矩形夾板的開口空隙。故而轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)盤61即可同步調(diào)節(jié)要求達(dá)到的變性燃料與空氣的混合比。
本發(fā)明由原始燃料轉(zhuǎn)化為變性燃?xì)?，與空氣按照一定濃度混合，此時(shí)本發(fā)明所說的混氣比仍然是空氣量與原始燃料量的比值。工作過程為使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒裝置接于油箱VII及內(nèi)燃機(jī)混合氣總導(dǎo)管47之間，而向內(nèi)燃機(jī)提供一定濃度的原始燃料變性后的混合燃?xì)狻Ｈ剂陷敵隹刂破鱅可以自由地而又精確地調(diào)節(jié)供給內(nèi)燃機(jī)燃料的數(shù)量，其中由I中的1～7向催化室提供一定的油壓，并保持油壓平衡油槽3中油壓的穩(wěn)定性，當(dāng)油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥6開度減小時(shí)，油壓平衡油槽3中的油壓就升高，反之降低。穩(wěn)定油壓，是由小型電動(dòng)機(jī)1的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)及油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥7來實(shí)現(xiàn)的，一旦油壓調(diào)節(jié)完成后，就不能輕易再調(diào)節(jié)了。當(dāng)打開內(nèi)燃機(jī)電路時(shí)，雖然還未啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，新裝置已經(jīng)開始工作了。此時(shí)，出油管電磁油路開關(guān)9立即打開，燃油從錐體油閥10進(jìn)入催化脫氫裂解室，即可啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，提前供油是新裝置中存在催化堆結(jié)構(gòu)造成的，必須保持油位高于燃?xì)鈬娋祝駝t內(nèi)燃機(jī)將無法啟動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)后，噴油量的多少是由位于混合氣室內(nèi)的主燃?xì)鈬娋?5處空氣流所造成的負(fù)壓及錐體油閥10來控制的。當(dāng)錐體油閥開度一定時(shí)，主燃?xì)鈬娪途滋幍呢?fù)壓愈大噴油量愈多，負(fù)壓大小與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速密切相關(guān)，轉(zhuǎn)速愈高，負(fù)壓愈大。為了節(jié)省燃料，提高燃料的利用率，在保證內(nèi)燃機(jī)正常工作及獲得額定功率輸出的情況下，盡量向內(nèi)燃機(jī)提供較稀的混合氣，以保證充分燃燒。一定轉(zhuǎn)速下，主燃?xì)鈬娪途滋幍呢?fù)壓是一定的，所以噴油量的多少，主要由錐體油閥10的開度一出油面積來決定?？諝膺M(jìn)量是由空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器III中的調(diào)節(jié)空氣進(jìn)量的矩形夾板28來控制的，增大夾板距離，即增大進(jìn)氣截面積，空氣量增大，空氣燃料混合比正是由組件10及組件28的雙向調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的。在這種雙向調(diào)節(jié)的情況下，混合氣室的節(jié)氣門43的開度對(duì)混氣比也有一定影響。當(dāng)雙向調(diào)節(jié)閥門同時(shí)增大時(shí)，即使是節(jié)氣門閉死，主燃?xì)鈬娋?5處的負(fù)壓為0，因?yàn)橛臀桓哂趪娋?，燃油仍然不斷地噴向混氣室，所以混氣濃度愈來愈高。本裝置是將錐體油閥10、調(diào)節(jié)空氣進(jìn)量的矩形夾板28、混合氣室的節(jié)氣門43、輔助燃?xì)饪刂崎y40等的調(diào)節(jié)部分用鋼絲拉線13、32、431、401及定滑輪同裝于比例同步調(diào)節(jié)器的尺游標(biāo)131、341、432、402上，在機(jī)試中將四者調(diào)到最佳的比例位置，以同步調(diào)節(jié)來保證內(nèi)燃機(jī)工作不同轉(zhuǎn)速下時(shí)，既供應(yīng)相應(yīng)的混合氣量，又保持最佳的混合氣濃度。內(nèi)燃機(jī)以汽油為燃料進(jìn)行變性燃燒時(shí)，混合氣的比例，一般調(diào)在20∶1～25∶1，特殊需要可調(diào)到30∶1～35∶1。無論催化脫氫裂解室II內(nèi)的催化堆對(duì)燃料的裂解量有何不同，而燃?xì)獾膰姵隽窟€是取決于燃料的輸入量，所以混氣比是不受催化室制約的。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)停機(jī)時(shí)，電路關(guān)閉，燃料輸出控制器I停止工作，其中的出油管電磁油路開關(guān)9立即關(guān)閉，油壓平衡油槽3中的燃油再也不能進(jìn)入催化脫氫裂解室了。
本發(fā)明的催化堆在常壓下正常工作溫度≤150℃，燃?xì)獬隹跍囟取?0℃，因?yàn)榇呋瘎┕ぷ鳒囟容^低，不易中毒，工作壽命可達(dá)5-6年。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作在低速段時(shí)，混合氣室主燃?xì)鈬娋?5處的負(fù)壓較小，因?yàn)榇呋训目障缎?，?duì)燃料的阻力比較大，從催化脫氫裂解室吸進(jìn)的燃料較少，反而使混合氣的濃度小于高速運(yùn)行時(shí)混合氣的濃度，這樣相對(duì)減少了低速運(yùn)行時(shí)的功率輸出。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，利用節(jié)氣門附近空間的高負(fù)壓特點(diǎn)，在催化脫氫裂解室燃?xì)獬隹谔庨_一通道，用輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管39與節(jié)氣門所在位置的孔道貫通起來，以增加低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)段對(duì)燃料的吸入量，采用比例同步調(diào)節(jié)器VI上的尺游標(biāo)402連接的鋼絲拉線401控制裝入導(dǎo)管中間的輔助燃?xì)饪刂崎y40的開合，即可使混氣比例調(diào)至所需要的值。
實(shí)施例1催化脫氫裂解室的催化堆以SiO2為載體，以Fe2O3(25％)+Cr2O3(25％)+K2O(25％)+MnO3(25％)作為催化劑，對(duì)于200馬力的汽車內(nèi)燃機(jī)，催化堆截面積≤30mm×30mm，堆長(zhǎng)≥500mm，盤旋設(shè)置于催化脫氫裂解室外殼16中，一對(duì)直流電極電壓為2KV，一對(duì)交流電極的電壓為10KV，設(shè)定燃?xì)獗?0∶1，機(jī)械效率達(dá)到36％。
權(quán)利要求
1.一種使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于將具有一定油壓的原始燃料通過燃料進(jìn)量控制裝置進(jìn)入四周密封的催化堆孔隙中，用其密封催化堆外的回收內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)以后的廢氣余熱及待冷卻水余熱裝置回收的熱量加給催化堆及其中的燃料而使其溫度不斷地升高，當(dāng)催化堆的溫度達(dá)到或超過原始燃料脫氫裂解異構(gòu)所需的活化能時(shí)，使進(jìn)入其中的原始燃料進(jìn)入變性反應(yīng)狀態(tài)，通過設(shè)置在催化堆壁的一對(duì)交流電極與一對(duì)直流電極所施加的電場(chǎng)使原始燃料的分子極化并震蕩，加速催化脫氫裂解反應(yīng)；可調(diào)節(jié)油壓與輸入量的原始燃料流經(jīng)具有相互垂直的交直流電場(chǎng)的催化堆孔隙過程中，在熱能和電能的輔助作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃匀細(xì)猓冃匀細(xì)鈴拇呋殉隹谕ǖ肋M(jìn)入設(shè)置在通道出口并位于混合氣室的燃?xì)鈬娮炝飨蚧旌蠚馐?，在所述燃?xì)鈬娮焯幣c空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)裝置輸入的空氣按照設(shè)定燃?xì)獗韧秸{(diào)節(jié)混合后輸入汽缸燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于回收內(nèi)燃機(jī)廢氣余熱及待冷卻水余熱的廢熱回收箱在密封的催化堆外，并向催化脫氫裂解室中的催化堆及進(jìn)入其中的原始燃料加熱，使之達(dá)到或超過進(jìn)入催化堆孔隙中的原始燃料進(jìn)行脫氫裂解異構(gòu)所需要的活化能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于一對(duì)交流電極與一對(duì)直流電極的組合方式為垂直設(shè)置在催化堆壁上，并與外電源連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于原始燃料的油壓在內(nèi)燃機(jī)馬達(dá)啟動(dòng)前調(diào)節(jié)，其輸入量通過與內(nèi)燃機(jī)油泵連通的錐體油閥的開口面積調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于用一對(duì)所夾空間與空氣濾清器連通的設(shè)置于燃?xì)鈬娋變蓚?cè)的可改變距離的矩形夾板的開合來控制空氣輸入量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法，其特征在于原始燃料為碳?xì)浠衔?，即汽油、柴油、甲醇、乙醇等燃料?br> 7.一種使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，包括可調(diào)節(jié)油壓與燃料輸入量的燃料輸出控制器(I)、催化脫氫裂解室(II)、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)、混合氣室(IV)、廢熱回收箱(V)、比例同步調(diào)節(jié)器(VI)，其特征在于由六個(gè)分裝置組成一個(gè)整體；燃料輸出控制器(I)的小型離心式油泵的吸油管(201)和內(nèi)燃機(jī)油箱(VII)連通，而小型離心式油泵的送油管(4)與油壓平衡油槽(3)連通，形成由內(nèi)燃機(jī)油箱(VII)到油壓平衡油槽(3)的送油通路，油壓平衡油槽(3)通過油壓平衡油槽回油管(5)與內(nèi)燃機(jī)油箱(VII)連通，形成由油壓平衡油槽(3)到內(nèi)燃機(jī)油箱(VII)的回油通路，油壓平衡油槽兩端的回油管設(shè)置油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥(6)和油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(7)，油壓平衡油槽(3)通過油壓平衡油槽出油管(8)與錐體油閥(10)連通，形成油壓平衡油槽(3)到錐體油閥(10)的出油通路，油壓平衡油槽出油管(8)設(shè)置出油管電磁油路開關(guān)(9)，錐體油閥(10)的公錐桿(105)與公錐拉桿(12)鉸接，通過定滑輪組和連接于公錐拉桿(12)的鋼絲拉線(13)連接于比例同步調(diào)節(jié)器動(dòng)盤刻劃尺(63)上的尺游標(biāo)(131)，通過支架(11)及回位彈簧(104)調(diào)節(jié)錐體油閥的開度形成由錐體油閥(10)調(diào)節(jié)原始燃料進(jìn)入催化脫氫裂解室(II)的進(jìn)油量的供油裝置；催化脫氫裂解室(II)的進(jìn)口發(fā)蘭盤(15)與燃料輸出控制器(I)的錐體油閥發(fā)蘭盤(14)相連接，催化脫氫裂解室(II)中的催化堆(17)為附著有金屬及金屬氧化物為催化劑的催化劑載體物質(zhì)燒制而成的薄片疊合成一定間隙的堆，該催化堆(17)盤旋于催化脫氫裂解室進(jìn)口(151)與出口(231)之間，除了進(jìn)口(151)與出口(231)外，在與催化堆進(jìn)口與出口連線相平行的催化堆(17)的四個(gè)壁面的薄層絕緣層上緊貼一對(duì)相向的交流電極(18)和與交流電極(18)相垂直的一對(duì)相向的直流電極(19)，并從電極向催化脫氫裂解室外引出四根絕緣導(dǎo)線，一對(duì)(22)接交流電源，另一對(duì)(21)接直流電源，除了進(jìn)口(151)與出口(231)外的催化堆全部用電絕緣物質(zhì)密封于催化脫氫裂解室殼體內(nèi)，構(gòu)成可使原始燃料進(jìn)行脫氫裂解異構(gòu)的催化脫氫裂解室(II)；催化脫氫裂解室(II)的出口端發(fā)蘭盤(23)與混合氣室進(jìn)口發(fā)蘭盤(36)連接，從催化脫氫裂解室(II)的出口(231)噴出來的變性燃?xì)馔ㄟ^設(shè)置在混合氣室燃?xì)馔ǖ?37)至混合氣室(IV)的主燃?xì)鈬娋?35)噴向混合氣室(IV)，混合氣室(IV)與上部的空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)用同一上、下開孔的矩形外殼(26)結(jié)為一體，空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)上端通過其外殼上的圓柱殼(27)與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器相連接，在同一的上、下開孔的矩形外殼(26)腔內(nèi)的上、下孔(261、262)之間設(shè)置能夠左右移動(dòng)的一對(duì)平行的矩形夾板(28)，并在矩形外殼(26)內(nèi)的上、下孔(261、262)處設(shè)置分別與左夾板(283)和右夾板(284)連為一體并垂直于矩形夾板(28)的兩個(gè)矩形上孔擋板(281)和兩個(gè)矩形下孔擋板(282)，空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)的進(jìn)氣截面積隨著矩形夾板(28)的左右移動(dòng)而改變，并將主燃?xì)鈬娋?35)設(shè)置于矩形夾板(28)的中部，鋼絲拉線(32)的一端與左夾板(283)中下部連接，通過內(nèi)壁定滑輪(33)及左夾板中上部孔道穿過兩矩形夾板之間的中心空間，連接并穿過右夾板(284)中上部，最后通過殼壁外鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪(34)連接于比例同步調(diào)節(jié)器刻劃尺尺游標(biāo)(341)，上、下兩個(gè)夾板滑動(dòng)桿(29)穿過矩形夾板的上部與下部并用滑動(dòng)桿端部的彈簧擋片(30)將矩形夾板的四個(gè)回位彈簧(31)限制在矩形夾板(28)與彈簧擋片(30)之間的滑動(dòng)桿上用以壓迫左夾板(283)與右夾板(284)并使之在怠速時(shí)恢復(fù)所夾通道截面積為最小，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)比例同步調(diào)節(jié)器的動(dòng)盤刻劃尺(63)時(shí)，連接在尺游標(biāo)(341)上的鋼絲拉線(32)拉動(dòng)左右夾板外移使矩形外殼(26)上孔(261)進(jìn)氣截面積、矩形夾板(28)之間的空氣通道(285)截面積以及矩形外殼下孔(262)出氣截面積同時(shí)增大，從空氣濾清器進(jìn)來的空氣流經(jīng)矩形外殼上孔(261)、矩形夾板之間的上部空間，到混合氣室主燃?xì)鈬娋?35)與燃?xì)饣旌?，混合氣流又?jīng)矩形夾板下部空間、矩形外殼下孔(262)，到節(jié)氣門內(nèi)腔(433)，混合氣室(IV)的混合氣室出口發(fā)蘭盤(45)與內(nèi)燃機(jī)進(jìn)混合氣總導(dǎo)管發(fā)蘭盤(47)相接，位于矩形外殼下孔(262)到混合氣室出口發(fā)蘭盤(45)之間的節(jié)氣門(43)控制進(jìn)入汽缸的混合氣量，由主燃?xì)鈬娋?35)中心線以上至矩形外殼上與空氣濾清器連接的圓柱殼(27)為空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)，主燃?xì)鈬娋字行木€以下至節(jié)氣門以下的混合氣室出口發(fā)蘭盤(45)為混合氣室；由空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)中的矩形夾板的開合來精確調(diào)節(jié)進(jìn)入混合氣室的空氣量，同時(shí)，通過調(diào)節(jié)錐體油閥(10)來精確地調(diào)節(jié)進(jìn)入催化脫氫裂解室(II)的原始燃料，進(jìn)而達(dá)到精確地調(diào)節(jié)從主燃?xì)鈬娋?35)噴入混合氣室(IV)的燃?xì)?，以此?gòu)成精確地調(diào)節(jié)進(jìn)入汽缸的空氣與燃?xì)獾幕鞖獗鹊目諝膺M(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)與燃料輸出控制器(I)的雙向調(diào)節(jié)裝置；置于催化堆(17)殼外的回收內(nèi)燃機(jī)廢熱氣余熱與待冷卻水余熱的廢熱回收箱(V)，包括有緊貼于催化脫氫裂解室外殼(16)的上水箱(51)及下水箱(50)以及盤旋于催化脫氫裂解室外殼的金屬導(dǎo)氣管(481、482)及接口導(dǎo)管組合而成，整個(gè)的廢熱回收箱除了接口導(dǎo)管均是封閉的，金屬導(dǎo)氣管除了接口均封閉于上、下水箱之中，催化脫氫裂解室(III)的進(jìn)口端與出口端露在封閉的廢熱回收箱(V)之外，接于下水箱蓋的進(jìn)水管(53)與內(nèi)燃機(jī)回水泵支管(57)連接，接于上水箱蓋的排水管(55)與內(nèi)燃機(jī)水箱進(jìn)水支管(59)連接，通過催化脫氫裂解室(II)非催化堆封閉層的導(dǎo)水孔(24)將上、下水箱連通起來并形成待冷卻水循環(huán)通路，接于下水箱蓋的廢熱氣進(jìn)氣管(52)與內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管(56)連接，接于上水箱蓋的廢熱氣排氣管(54)與內(nèi)燃機(jī)尾氣支管(58)連接并形成廢熱氣通路，由此構(gòu)成利用回收內(nèi)燃機(jī)廢熱來為催化堆(17)提供原始燃料進(jìn)行催化脫氫裂解異構(gòu)所需要活化能的廢熱回收裝置；與混合氣室進(jìn)口法蘭盤(36)和主燃?xì)鈬娮?35)進(jìn)口端之間輔助燃?xì)鈬娍?38)連通的輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管(39)與輔助燃?xì)饪刂崎y(40)連接，并與一端連接于輔助燃?xì)饪刂崎y(40)而另一端與混合氣室節(jié)氣門內(nèi)腔(433)連通的輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管(41)連通，形成內(nèi)燃機(jī)低速工作時(shí)的補(bǔ)充燃?xì)庋b置；整體裝置各部分調(diào)節(jié)閥門，包括錐體油閥(10)、空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器中的矩形夾板(28)、混合氣室的節(jié)氣門(43)、輔助燃?xì)饪刂崎y(40)等通過鋼絲拉線及定滑輪組與比例同步調(diào)節(jié)器刻劃尺(63)上的尺游標(biāo)連接，移動(dòng)尺游標(biāo)并找到調(diào)節(jié)各相應(yīng)閥門在刻劃尺相應(yīng)的半徑位置而用螺絲將尺游標(biāo)固定，即構(gòu)成按比例同步調(diào)節(jié)各閥門的比例同步調(diào)節(jié)裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于燃料輸出控制器(I)由小型電動(dòng)機(jī)(1)、小型離心式油泵(2)、油壓平衡油槽(3)、小型離心式油泵吸油管(201)、油壓平衡油槽送油管(4)、油壓平衡油槽回油管(5)、油壓平衡油槽出油管(8)、油壓平衡油槽回油管截面調(diào)節(jié)閥(6)、油壓平衡油槽回油管自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(7)、出油管電磁油路開關(guān)(9)、錐體油閥(10)等構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于催化脫氫裂解室(II)由催化脫氫裂解室進(jìn)口發(fā)蘭盤(15)、催化脫氫裂解室外殼(16)、多孔隙催化堆(17)、固設(shè)于催化堆壁的兩對(duì)相互垂直的電極(18、19)、絕緣層(20)、出殼導(dǎo)線(21、22)、催化脫氫裂解室出口發(fā)蘭盤(23)、催化脫氫裂解室密封層回收廢熱氣導(dǎo)氣孔(24)、催化脫氫裂解室密封層回收待冷卻水導(dǎo)水孔(25)等構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于催化脫氫裂解室(II)的催化堆(17)是由多片以SiO2、Al2O3或SiC等為載體的物質(zhì)上涂鉑、鈀、K2O、Cr2O3、ThO2等催化劑燒制形成的有孔隙的疊層結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于直流電極(19)與交流電極(18)的電壓為0.1～40KV，一對(duì)直流電極(19)與一對(duì)交流電極(18)的位置可以互換而不致影響催化脫氫裂解效果。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于空氣進(jìn)量調(diào)節(jié)器(III)由上、下開孔(261)、262)的矩形外殼(26)、設(shè)置于外殼上部與內(nèi)燃機(jī)空氣濾清器連通的圓柱殼(27)、在矩形外殼(26)內(nèi)腔的一對(duì)中間留可伸縮通道(285)的平行矩形夾板(28)、分別與左夾板(283)和右夾板(284)連為一體并垂直于矩形夾板(28)的兩個(gè)矩形上孔擋板(281)和兩個(gè)矩形下孔擋板(282)、夾板滑動(dòng)桿(29)、滑動(dòng)桿端部彈簧擋片(30)、夾板回位彈簧(31)、夾板鋼絲拉線(32)、內(nèi)壁定滑輪(33)、外壁鋼絲拉線導(dǎo)向定滑輪(34)等構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于混合氣室(IV)由主燃?xì)鈬娋?35)、混合氣室進(jìn)口發(fā)蘭盤(36)、混合氣室燃?xì)馔ǖ?37)、輔助燃?xì)鈬娍?38)、輔助燃?xì)獬隹趯?dǎo)管(39)、輔助燃?xì)饪刂崎y(40)、鋼絲拉線(401)、輔助燃?xì)馊肟趯?dǎo)管(41)、輔助燃?xì)忾y回位彈簧(42)、混合氣室的節(jié)氣門(43)、節(jié)氣門回位彈簧(44)、混合氣室出口發(fā)蘭盤(45)等構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于廢熱回收箱(V)由廢熱氣回收盤旋管(481、482)廢熱氣回收控制閥(49)、下水箱(50)、上水箱(51)、與內(nèi)燃機(jī)回水泵支管(57)連通的下壁水箱進(jìn)水管(53)、與內(nèi)燃機(jī)水箱進(jìn)水支管(59)連通的上水箱排水管(55)、內(nèi)燃機(jī)排氣導(dǎo)管支管(56)、廢熱氣回收控制閥(49)、下水箱廢熱氣進(jìn)氣管(52)、與內(nèi)燃機(jī)尾氣支管(58)連通的排氣管(54)、催化脫氫裂解室密封層回收廢熱氣導(dǎo)氣孔(24)、催化脫氫裂解室密封層回收待冷卻水導(dǎo)水孔(25)等構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的裝置，其特征在于比例同步調(diào)節(jié)器(VI)由定盤(60)、動(dòng)盤(61)、量角盤(62)、刻劃尺(63)、尺游標(biāo)(131、341、402、432)、回位彈簧動(dòng)盤固定桿(611)、回位彈簧動(dòng)盤支撐桿(612)、動(dòng)盤回位檔桿(601)、回位彈簧定盤固定桿(602)、回位彈簧(613)等構(gòu)成。
全文摘要
一種使汽車內(nèi)燃機(jī)燃料變性燃燒的方法及裝置,將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣及冷卻水部分回收于催化脫氫裂解室上下壁處的廢熱回收箱內(nèi),并在催化堆壁設(shè)置一對(duì)交流電極和一對(duì)直流電極,使進(jìn)入催化堆的原始燃料轉(zhuǎn)化為變性燃?xì)?通過對(duì)原始燃料與空氣輸入量進(jìn)行同步雙向調(diào)節(jié),使變性燃料和空氣在混合氣室內(nèi)燃?xì)鈬娮焯幇丛O(shè)定燃?xì)獗然旌虾筝斎肫兹紵??？商岣邫C(jī)械效率40～55%,減少CO、HC、NO
文檔編號(hào)F02M27/02GK1170083SQ96106780
公開日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1996年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月10日
發(fā)明者黃詩炎 申請(qǐng)人:黃詩炎