專利名稱：使燃料消耗最佳和降低二氧化碳排放物的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地說，本發(fā)明特別涉及通過進(jìn)氣管道供應(yīng)附加空氣來提高容積和燃燒效率、同時降低活塞的工作和真空作用來最佳地降低燃料的消耗。所有這些允許同時減少燃料和顯著的增加功率。該系統(tǒng)適用于大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
1．術(shù)語定義A〕內(nèi)燃機(jī)總的關(guān)于用節(jié)氣門(throttle valve)控制和節(jié)流通過進(jìn)氣管道的氣流的自然吸氣的發(fā)動機(jī)，其中燃料不參與潤滑功能。
B〕任何燃料輸送系統(tǒng)例如，汽化器、節(jié)氣門段噴射連續(xù)噴射系統(tǒng)、多點噴射、燃料脈沖電噴射、空氣與天然氣或液體石油氣的混合配量器(mixerdosifier)、柴油機(jī)直接噴射。
C〕任何燃料主要指由點火器的火花引燃的燃料，例如，汽油、甲醇、乙醇、或酒精-汽油混合燃料、天然氣、液體石油氣。在任何提到柴油或燃料油的情況下，我們將特別涉及它們。
2．背景討論對于傳統(tǒng)的燃燒發(fā)動機(jī)，公共知識是，理想的燃燒應(yīng)由下面的關(guān)系來確定對于在空氣-燃料混合中存在的確切數(shù)量的氧氣用最少量的燃料產(chǎn)生最大量的能量，均勻分布在每一汽缸中使燃料全部燃燒，同時產(chǎn)生最少量的固體剩留物和污染排放物。該定義在燃燒過程中表示幾乎能達(dá)到100％效率。為達(dá)到最大效率和顯著降低內(nèi)燃機(jī)消耗的燃料，方便的做法是分清在燃燒過程中的主要因素以及發(fā)動機(jī)內(nèi)在的運(yùn)行結(jié)構(gòu)的問題和局限性，以及它是怎樣影響內(nèi)部燃燒和性能。
3．氧氣，基本因素為了燃燒燃料，使燃燒進(jìn)行，就必須有碳化劑。具體地說，碳化劑是氧氣，它是使燃燒進(jìn)行的不可缺少的元素。燃燒是一種氧化過程，在氧化反應(yīng)中碳和氫元素產(chǎn)生高能產(chǎn)生和無害副產(chǎn)物(二氧化碳和水)。
濃條件-如果我們用過量的燃料而氧氣不足來燃燒燃料，這將導(dǎo)致部分燃料沒有燃燒，由此在燃燒室中形成碳沉積物和較多的有害排放物，例如通過排放系統(tǒng)排放到環(huán)境中的殘余碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?。還有，發(fā)動機(jī)將消耗大量的無效燃料，在產(chǎn)生有害副產(chǎn)物中浪費(fèi)掉而不產(chǎn)生能量。
稀條件-由于用在內(nèi)燃機(jī)中的氧氣是由大氣提供的，不便的是，空氣只能提供約20％的氧氣和不想要的80％的氮氣，這可能提供過量空氣以燃燒進(jìn)入燃燒室的全部燃料。但問題是，過量的空氣產(chǎn)生較高的燃燒溫度，由此氮和氧元素組合起來形成有害副產(chǎn)物-氧化氮(NOx排放物)，它是煙霧的關(guān)鍵成份。與所需的清潔的空氣相比，兩種工作條件(濃和稀)產(chǎn)生促使煙霧形成的有害排放物。
理想配比對于當(dāng)今的發(fā)動機(jī)，日益強(qiáng)調(diào)節(jié)約燃料和降低排放物，空燃比(空氣與燃料之比)必須格外小心地控制。產(chǎn)生完全燃燒和在濃與稀之間最佳折衷的理想空燃比是14.7∶1，混合物既不濃也不稀，該比用質(zhì)量表示?，F(xiàn)代技術(shù)和汽車制造表明理想配比也可以用發(fā)動機(jī)的空氣需要量來描述，并稱這是‘過量空氣因素’或λ。在理想配比中，當(dāng)空氣量等于燃料完全燃燒所需的量，則沒有過量空氣，即λ=1。當(dāng)有過量空氣(空燃比稀于理想配比)，λ將大于1。當(dāng)空氣過少(濃于理想配比的空燃比)，λ將小于1。形成λ的這個概念(過量空氣因素)，是為了按照使用燃料電噴射而工作的發(fā)動機(jī)的空氣需要量來思考，在燃料電噴射中是測量吸入的空氣質(zhì)量流，計算機(jī)確定噴射相應(yīng)量的燃料。較早的汽化器系統(tǒng)趨向于濃于理想的空燃比運(yùn)行，那樣流過汽化器的氣流從喉管(venturis)中提取成比例的燃料。換句話講，每一次在本申請中出現(xiàn)術(shù)語“空氣”時，應(yīng)該要理解的是，哪種途徑、多少氧氣供應(yīng)給發(fā)動機(jī)，有害副產(chǎn)物可能影響排放物。
運(yùn)行結(jié)構(gòu)的局限性這涉及到有關(guān)對燃燒過程的“空氣”的適當(dāng)供應(yīng)有不利影響的發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的限制和不便方面，而這種不利影響形成不完全燃燒并影響了穩(wěn)定排放物。主要局限性-眾所周知，在汽化和節(jié)氣門段(throttle body)噴射(中央噴射)發(fā)動機(jī)中，燃料和空氣都是由燃料輸送系統(tǒng)供應(yīng)的，其中低壓真空是用來吸入和從環(huán)境(大氣壓力)中抽取而形成空氣流。這種吸入氣流將接納吸入的霧化燃料(從喉管或燃料噴射器)，以便把它與空氣流混合在一起經(jīng)過進(jìn)氣管道來傳送它，隨后在燃燒室內(nèi)點燃它。在多點燃燒噴射(噴口噴射(Ported Injection))中，燃料在很靠近進(jìn)氣閥的進(jìn)氣管道的噴口被噴射器霧化。在兩種情況下，即在較舊的和最近的燃料傳送系統(tǒng)中，主要局限性是節(jié)流唯一空氣供應(yīng)的節(jié)氣門控制。這種燃料供應(yīng)與節(jié)流空氣的結(jié)合在它們之間形成了一不便的相互依賴關(guān)系，這種關(guān)系最后表現(xiàn)為諸局限性不僅歸根于結(jié)構(gòu)而且歸根于發(fā)動機(jī)運(yùn)行方式和燃料傳送系統(tǒng)在不同節(jié)氣門位置和真空度改變的情況下的運(yùn)行方式，產(chǎn)生了諸如以下的問題不良汽化和液體燃料對彎頭、壁和進(jìn)氣管道噴口的粘結(jié)；空氣-燃料混合體對每一汽缸的不規(guī)則分配；在不同工況下的濃或稀混合體。所有這些問題表現(xiàn)為燃料的部分燃燒，導(dǎo)致部分未燃燒的燃料浪費(fèi)在產(chǎn)生有害副產(chǎn)物上。此外，對于汽化發(fā)動機(jī)，不可能在不同時提取和吸入附加量燃料的情況下增加通過燃料傳送系統(tǒng)吸入的氣流。因此，這說明了由空氣和燃料聯(lián)合供應(yīng)所帶來的不便的相互依賴關(guān)系，以及消除了通過正常的節(jié)流吸入來另外供應(yīng)空氣的可能性。另一方面，為了降低燃料消耗，很顯然是應(yīng)該減少燃料的供應(yīng)。為了做到這一點，我們必須縮小位于內(nèi)部零件(gillets、喉管或噴射器)的、燃料在燃料傳送系統(tǒng)中流過的通道直徑，或縮短脈沖時間(電噴射)。這種縮小或縮短能如此的顯著以致很容易找出節(jié)流空氣的合適量，與數(shù)量減少的燃料匹配并使燃料燃燒，同時產(chǎn)生最少量的剩留物和廢氣，但這也使迅速膨脹所產(chǎn)生的能量減少了，因此功率下降。根據(jù)以上說明，我們可以得出燃料本身的減少意味著犧牲了發(fā)動機(jī)的功率。剛剛所提到的這些問題和局限性需要修正和改進(jìn)，這是本發(fā)明的目的之一。
4．現(xiàn)有技術(shù)概述在最近幾年中，各種努力主要集中在研制降低汽油消耗并提高燃燒效率，同時降低污染環(huán)境的排放物和排放廢氣的方法上。已完成和研制了許多新技術(shù)和多種多樣的發(fā)明，以便修正汽化和中央噴射發(fā)動機(jī)的某些缺陷，諸如汽油的不完全汽化、對于不同驅(qū)動條件下的空氣與燃料的混合、汽缸中的燃料不規(guī)則分配、加速時缺乏空氣或氧氣不足。為了克服這些缺陷，已研制了各種裝置，以產(chǎn)生具有空氣的聲速微湍流、被汽化的熱空氣、由膜片、閥、活塞或具有窄開口的通道和小孔控制的空氣噴射。其他方法和裝置只噴射純氧氣或與空氣混合的氧氣。在詳細(xì)分析了上述每一個系統(tǒng)和裝置之后，就可觀察到它們中沒有一個被設(shè)計成減少進(jìn)入燃燒室的燃料自身的數(shù)量。盡管如此，我們觀察到，它們允許預(yù)先過濾的空氣在某些情況下間隔進(jìn)入，在其他情況下連續(xù)進(jìn)入，而在另外的情況下用壓力把環(huán)境空氣導(dǎo)入。它們中的大多數(shù)在燃料傳送系統(tǒng)下面通過P.V.C.閥連接或直接連接于進(jìn)氣管道。但是，所有這些通過中斷附加空氣必要容積的流動來進(jìn)行限制和節(jié)流。
為了理解通過諸裝置的空氣節(jié)流供應(yīng)，方便的做法是用絕對壓力來說明真空的含義。目前用英寸水銀柱(In.Hg)來說明管道真空?！?9.92英寸水銀柱”是海平面的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓與絕對真空之間的壓差。用大氣壓作為基本零線，任何較低的管道壓力表示為負(fù)值真空，這意味著空氣被強(qiáng)而突然抽出。另一方面，用絕對壓力作為參考點，吸入沖程的活塞在汽缸內(nèi)形成一接近于零絕對壓力或最大絕對真空的很低的壓力。在發(fā)動機(jī)的外面，大氣壓力總是為正值，它不斷地壓在把相對的兩個壓力分開和調(diào)節(jié)吸入氣流的節(jié)氣門上。吸入空氣與燃料配合產(chǎn)生功率和r.p.m.增量以替代失去的真空，由此發(fā)動機(jī)以一均衡方式工作。通過一另外的途徑(裝置)不加區(qū)別地供應(yīng)附加空氣會使真空(低絕對壓力)的負(fù)壓急劇下降，由于負(fù)壓的突然取消，伴隨著正大氣壓(高絕對壓力)使得兩種壓力突然補(bǔ)償(迅速相等)，而r.n.p.不上升，這引起發(fā)動機(jī)出故障和失去功效，直至熄火。
先進(jìn)的技術(shù)關(guān)于排放和節(jié)約燃料的國家標(biāo)準(zhǔn)對于節(jié)省燃料和凈化空氣以及保護(hù)地球環(huán)境越來越重要。在過去的三十年中，汽車制造商不斷工作以符合頒發(fā)的燃料節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)和90年代的嚴(yán)格的排放限制。計算機(jī)化的發(fā)動機(jī)控制和燃料噴射是滿足這些要求的唯一途徑。與汽化器相比，節(jié)氣門只能調(diào)節(jié)(節(jié)流)進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量，燃料噴射系統(tǒng)通過迫使燃料進(jìn)入吸入的空氣流來補(bǔ)給燃料。用空氣流量或空氣質(zhì)量傳感器來測量吸入的空氣，計算機(jī)接受的信號直接根據(jù)測量來決定補(bǔ)給燃料的精確量。多點系統(tǒng)在吸入閥附近的發(fā)動機(jī)進(jìn)口補(bǔ)給燃料。這意味著進(jìn)氣管道只補(bǔ)給空氣，與進(jìn)氣管道載有空氣-燃料混合體的汽化器或單點(中央)噴射系統(tǒng)不同。結(jié)果，這些系統(tǒng)提供了如下的優(yōu)點(1)減少了空氣-燃料之比的可變性；(2)燃料補(bǔ)給與特定的運(yùn)行要求匹配；(3)通過降低燃料從汽化器或節(jié)氣門段到進(jìn)口時發(fā)生的節(jié)氣門變化滯后來改進(jìn)驅(qū)動性；(4)避免液體燃料冷凝在進(jìn)氣管道的內(nèi)壁上(管道變濕)來節(jié)約燃料；(5)關(guān)上開關(guān)時，切斷發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，氧氣排放傳感器(λ傳感器)和控制模式(計算機(jī))形成通過改變?nèi)剂蠂娚涿}沖時間不斷調(diào)整混合體的空燃比閉環(huán)系(air-fuel ratio closed-loop system)。在正常的發(fā)熱運(yùn)行中，氧氣傳感器因混合體是濃的而產(chǎn)生一較高的電壓，所以控制模式降低脈沖時間使混合體變稀。氧氣傳感器電壓下降，則控制模式增加脈沖時間使混合體變濃。閉環(huán)空燃比控制快速而不斷地運(yùn)行，以使空燃比盡可能保持為理想配比，那是因為這種控制不能使空氣-燃料混合體保持在所需的范圍之內(nèi)。一三通催化轉(zhuǎn)換器(threeway catalytic converter)的良好運(yùn)行要求空燃比保持在λ=1。在這點上，所有三種污染物(NOx、CO和殘余HC)的排放下降到最低水平。由于嚴(yán)格的排放物的規(guī)定和三通催化劑的要求，事實上從1981年以來對國產(chǎn)的或進(jìn)口的燃料噴射或汽化的每輛汽車安裝一λ傳感器(排出氣體的氧氣傳感器)。催化轉(zhuǎn)換器控制排放物和降低發(fā)動機(jī)調(diào)準(zhǔn)(tuning)要求。此外，政府法規(guī)制定了一每加侖平均英里(mpg)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于每年由每個制造商提供的所有汽車。此外，mpg標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)逐年上升，開始在1978為18mpg，在90年代上升為27.5mpg。明顯的問題是理由是什么？上面已討論了部分燃燒控制下的有害排放物。下面將討論被控制的NOx無害排放物和二氧化碳(CO2-溫室效應(yīng))排放物。直至最近，一直認(rèn)為二氧化碳(CO2)是一種無害排放物。但現(xiàn)在必須考慮溫室效應(yīng)。最近的研究表面CO2集中在大氣的上層，幾乎和玻璃把熱量抑制在溫室里一樣抑制了地球熱量。大多數(shù)專家認(rèn)為地球僅僅變暖少量幾度也會導(dǎo)致世界范圍的災(zāi)難。
可能發(fā)生的結(jié)果是地球溫度上升、連續(xù)的熱浪波和冰山融化，這樣將使洋海平面上升，從而淹沒世界范圍的海濱財產(chǎn)。礦物燃料(甚至是被適當(dāng)燃燒過的)的任何燃燒產(chǎn)生二氧化碳。每一加侖被燃燒的燃料通過排放系統(tǒng)排放約750立方英尺的不可見CO2。不象其他的燃燒副產(chǎn)物(HC、CO、NOx)，CO2不能被處理以消除其有害作用。降低CO2就需要減少燃料燃燒量。這是本發(fā)明的一個目的，以把效率提高到其“較佳水平”。
提供一種無節(jié)流(nonrestrictive)裝置，這種裝置允許附加的空氣通過進(jìn)氣管道進(jìn)入，避免發(fā)動機(jī)的內(nèi)部非補(bǔ)償(internal decompensation)，但同時允許一種“自身”燃料-CO2減少，而不損失功率，這是本發(fā)明的另一個主要目的。
本發(fā)明的目的在過去的半個世紀(jì)中，一直到今天，使用了象真空泵一樣工作的內(nèi)燃機(jī)。在吸入沖程中向下移動的活塞在汽缸內(nèi)形成真空(低于大氣的壓力)。理論上，發(fā)動機(jī)吸入的空氣數(shù)量由位移和轉(zhuǎn)速(r.p.m.)決定。用來描述發(fā)動機(jī)如何好地吸入空氣和與理論上100％相比的實際值的術(shù)語是“容積效率”。實際上，有幾個因素降低了理論最大值(1)閥的定時(valvetiming)限制了在向下移動沖程時能吸入的空氣量或在排放沖程時泵出的空氣量。(2)容積效率因下面的因素在吸入側(cè)下降空氣過濾器、阻流式節(jié)氣門(choke throttle valve)(汽化器)、空氣流量傳感器(葉片式、和用于燃料噴射中的傳感器板)、節(jié)氣門和進(jìn)氣管道和孔口。它們阻礙空氣自由流入燃燒室。(3)容積效率因排放系統(tǒng)-排放管道、催化轉(zhuǎn)換器、消音器的限制而進(jìn)一步下降。更有甚者，當(dāng)今大多數(shù)采用先進(jìn)技術(shù)的發(fā)動機(jī)以70-80％范圍運(yùn)行寬開度節(jié)氣門(Wide Open Throttle)(WOT)。而老的汽化器系統(tǒng)以50-60％范圍運(yùn)行WOT。當(dāng)節(jié)氣門完全打開，它幾乎不會引起節(jié)流，所有的大氣壓力進(jìn)入進(jìn)氣管道。這形成了最大的可能的管道壓力與汽缸壓力之間的壓差和最大的吸入空氣流量。當(dāng)節(jié)氣門接近關(guān)閉時，形成了最少的吸入空氣流量。節(jié)氣門的節(jié)流限制了大氣壓的影響。管道壓力與汽缸中的低壓(真空)之間的壓差很小，顯然空氣流量也很低。在這一點上，我們要問，對于這種條件容積效率范圍是多少 當(dāng)然不是所有的發(fā)動機(jī)在WOT條件下運(yùn)行。正常情況下，發(fā)動機(jī)在WOT(最大容積效率)條件下運(yùn)行只一小段時間，大部分時間它們運(yùn)行在怠速(或空轉(zhuǎn))、慣性運(yùn)動或部分節(jié)流加速(節(jié)氣門接近關(guān)閉，等于低容積效率)。這種節(jié)流運(yùn)行引起一極端真空條件(低壓)，這意味著活塞必須從一同時是空的和缺乏空氣的、事實上被閉合的內(nèi)空間中吸入。這是在它們的向下位移(吸入沖程)中發(fā)生的，導(dǎo)致負(fù)功和負(fù)作用，也就是說，意味著一種由迅速膨脹產(chǎn)生的能量的浪費(fèi)的無效工作，同時消耗了附加量的燃料以產(chǎn)生這種被浪費(fèi)的能量。真空具有根據(jù)發(fā)動機(jī)的內(nèi)位移和每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)來不斷吸入容積可變化的空氣的能力。對于一四沖程發(fā)動機(jī)，在兩轉(zhuǎn)之內(nèi)應(yīng)裝滿汽缸內(nèi)的總?cè)莘e。由于不斷地產(chǎn)生真空，這就意味著在發(fā)動機(jī)的每一轉(zhuǎn)中有一個恒定的無效和不必要的功能的浪費(fèi)。
從這一點上，我們可以斷言，即使在燃燒中能夠達(dá)到理想的100％效率，最終產(chǎn)生的功率決不會與由100％的迅速膨脹的能量能產(chǎn)生的功率相對應(yīng)。
綜上所述，可把在任何傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)中進(jìn)行的燃燒描述為，根據(jù)所述發(fā)動機(jī)的工況，主要由載有絕對必要的、容積-質(zhì)量可變的碳化劑氧氣的環(huán)境空氣的不適當(dāng)和節(jié)流供應(yīng)所造成的不完全的和有缺陷的燃燒過程，但總的足以使通過任何種類的燃料輸送系統(tǒng)供給的任何類型的燃料進(jìn)行可變?nèi)莘e-質(zhì)量的總的燃燒。有幾個與這種不完全燃燒有關(guān)的問題和局限性必須克服1．不足的和受到節(jié)流的空氣供應(yīng)。
2．不產(chǎn)生任何能量的沒有燃燒的燃料消耗。
3．形成無害和有害排放物的被浪費(fèi)掉的燃料。
4．在諸條件下和內(nèi)部極端真空下關(guān)閉。
5．因真空的產(chǎn)生造成的負(fù)功和負(fù)作用。
6．產(chǎn)生浪費(fèi)能量的燃燒的燃料消耗。
7．供應(yīng)給活塞做負(fù)功的被浪費(fèi)掉的能量。
8．低的發(fā)動機(jī)容積效率。
9．因燃料減少而造成的功率損失。
10．因未補(bǔ)償(真空滲漏)而造成的發(fā)動機(jī)故障。
為了解決上述的問題和局限性，本發(fā)明的目的是提供一種能適用于大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)的通用系統(tǒng)。這種系統(tǒng)被設(shè)計成通過另外的非節(jié)流的途經(jīng)供應(yīng)可變?nèi)莘e-質(zhì)量的清潔空氣，不同的工況下根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)速(rpm)來調(diào)節(jié)空氣流量，同時發(fā)動機(jī)不會由于未補(bǔ)償而引起故障或失去功能。這種補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)改進(jìn)和適當(dāng)糾正上述問題。
發(fā)明概要在下面的有關(guān)“使燃料消耗最佳和降低二氧化碳排放物的裝置”的系統(tǒng)(此后稱為“空氣-動力附加裝置”)的說明書和權(quán)利要求書中，本發(fā)明的這個和其它的目的將變得更清楚。該系統(tǒng)以本發(fā)明的“空氣-真空液體補(bǔ)償裝置”為基礎(chǔ)。
使燃料消耗最佳和降低二氧化碳排放物的裝置或“空氣-動力附加裝置”是使內(nèi)燃機(jī)中燃料消耗達(dá)到最佳、降低二氧化碳排放物的一種裝置，其中，當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)動時產(chǎn)生真空。該裝置包括一具有一容器本體的附加裝置容器、一用于在大氣壓力下空氣進(jìn)入附加裝置容器的輸入噴嘴和一用于在低壓真空下空氣離開附加裝置容器的輸出噴嘴、在容器本體內(nèi)的位于遠(yuǎn)離輸入噴嘴和輸出噴嘴的容器本體下部的液體、多個位于容器本體內(nèi)并與之相聯(lián)的偏轉(zhuǎn)板，這些偏轉(zhuǎn)板形成空氣流動時通過的通道，這些偏轉(zhuǎn)板中的至少一個部分地浸沒在液體中?？諝庠谡婵盏蛪合码x開液體并通過在多塊偏轉(zhuǎn)板之間形成的通道，隨后通過連接于內(nèi)燃機(jī)的輸出噴嘴離開附加裝置容器。大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)有一進(jìn)氣管道和一節(jié)流減少裝置。大氣壓的空氣進(jìn)入附加裝置的容器，并通過一大氣壓腔和一在至少所述一個偏轉(zhuǎn)板周圍的通道進(jìn)入液體中，隨后在液體中受來自進(jìn)氣管道的低壓真空的影響，這樣使空氣形成泡沫?？諝庠诘蛪赫婵障码x開液體，并經(jīng)過在多個偏轉(zhuǎn)板之間形成的通道，隨后通過連接于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道的所述輸出噴嘴離開附加裝置的容器，由此空氣在低壓真空下流到進(jìn)氣管道。因偏轉(zhuǎn)板的結(jié)構(gòu)，液體是不可能到達(dá)輸出噴嘴。附加裝置容器可由本領(lǐng)域熟知的注射模制的塑料聚合物或其它材料或其它方法制成。多個所述偏轉(zhuǎn)板彼此隔開，形成通道，以便離開液體的空氣在通過輸出噴嘴排出該容器之前在這些偏轉(zhuǎn)板之間流過。
使具有進(jìn)氣管道的內(nèi)燃機(jī)的燃料燃燒最佳并降低二氧化碳排放物的方法是在空氣進(jìn)入進(jìn)氣管道之前該空氣通過一附加裝置的容器來實現(xiàn)的。該方法包括把在大氣壓下的空氣供應(yīng)到一附加裝置容器，該附加裝置容器包括多個在容器內(nèi)并與容器相聯(lián)的偏轉(zhuǎn)板；空氣進(jìn)入附加裝置容器中的液體之前繞至少一個偏轉(zhuǎn)板流動；由一進(jìn)氣管道形成的真空影響在液體中的空氣；空氣在液體中形成泡沫以穩(wěn)定受到真空影響的空氣；在真空下空氣離開液體來到液體補(bǔ)償腔并通過在附加裝置容器中的諸偏轉(zhuǎn)板之間的通道以穩(wěn)定空氣流，隨后空氣在真空下離開附加裝置容器進(jìn)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管道。
空氣-動力附加裝置由下列部分形成1)空氣-真空液體補(bǔ)償裝置或系統(tǒng)的附加裝置元件；2)軟管、可選擇的控制閥和調(diào)節(jié)空氣流量并使系統(tǒng)與不同尺寸和不同型號的發(fā)動機(jī)以及各種類型的燃料輸送系統(tǒng)和所用的燃料相適應(yīng)的附件；3)可選擇的用于遠(yuǎn)距離觀察(汽車控制板)的電子顯示器，它測量通過附加裝置供應(yīng)的空氣的流量和速度，使發(fā)動機(jī)操作者或汽車駕駛員可以看見進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量和速度，同時指示“最佳燃料消耗”的程度。
“空氣-真空液體補(bǔ)償裝置”或稱為“附加裝置”的主要功能是允許內(nèi)部真空低壓(在進(jìn)氣沖程中產(chǎn)生的)不斷吸入通過附加裝置進(jìn)入的質(zhì)量-容積可變的環(huán)境壓力的大氣。該進(jìn)入的空氣在液體另一側(cè)上真空低壓的幫助下，將很容易地克服容納在附加裝置中的液體表面張力。被通過的空氣所克服的阻力僅僅是液體表面張力所施加的阻力，而這可被認(rèn)為是零。我們發(fā)現(xiàn)，液體一側(cè)的壓力約為環(huán)境大氣壓(1bar=100kpa=14.5psi)，另一側(cè)的壓力為真空提供的低壓(0.1-0.35bar=10-35kpa=1.45-5.80psi)。因此，提供液體補(bǔ)償或穩(wěn)定作用的液體將作為一非節(jié)流動態(tài)控制閥，而同時又起到一類似過濾器的作用，留住空氣中所有的外來顆粒。這是液體附加的和第二個功能。該過程的結(jié)果是，一附加的清潔的補(bǔ)償?shù)目諝饬鲗⒉粩嗟亓鲃?，根?jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(rpm)和總位移的容積供應(yīng)可變的空氣的質(zhì)量-容積。由于通過液體的空氣變成泡沫，它將以一被中斷的方式很快地向上運(yùn)動，但它永遠(yuǎn)不會以一連續(xù)的方式運(yùn)動。以這種方式運(yùn)動時，液體的作用象一個非節(jié)流的動態(tài)閥。在低壓下的被補(bǔ)償和穩(wěn)定的氣流直接進(jìn)入進(jìn)氣管道，部分充填發(fā)動機(jī)的內(nèi)容積，使它在一較少節(jié)流的條件、更通向大氣的情況下工作，減少極端關(guān)閉的高真空(過度低壓)的情況，而不會因未補(bǔ)償或缺乏穩(wěn)定性而出現(xiàn)故障或失去功能。所有這些都是可能的，且不會影響在傳統(tǒng)的方式下將連續(xù)工作的與真空有關(guān)的閥、裝置或附件的功能(排出氣體再循環(huán)(EGR)閥、火花點燃定時、變速箱閥、空氣調(diào)節(jié)附件)。
通過這些新的運(yùn)行工況完成的、由附件空氣不斷的提供以充填發(fā)動機(jī)內(nèi)部容積(空間)而產(chǎn)生的目的意味著發(fā)動機(jī)的性能有了有利的變化。如下所述，給予“空氣-動力附加裝置”各種特性，它們以與眾不同的和充分的方式使它與現(xiàn)有技術(shù)中所包含的所有其它技術(shù)都不同，而同時符合本發(fā)明的單一性。
可以實現(xiàn)燃料“本身”使用的顯著下降，而同時增加轉(zhuǎn)矩和功率。如我們所知，在每個活塞的每次吸氣沖程，空氣被抽入發(fā)動機(jī)。在進(jìn)氣沖程中向下運(yùn)動的活塞增加了汽缸的容積和降低了該汽缸中的壓力(產(chǎn)生真空)。隨著進(jìn)氣閥打開，大氣(在較高的正壓力下)從進(jìn)氣管道涌入充填汽缸。簡而言之，空氣進(jìn)入的發(fā)生是因為通常大氣的壓力(從外面到里面的壓力)比汽缸中的最低壓力(真空意味著突然強(qiáng)有力地抽拉)高。在進(jìn)氣沖程中空氣涌入，試圖使兩個壓力相等。在大多數(shù)發(fā)動機(jī)中，節(jié)氣門節(jié)流進(jìn)入的氣流。當(dāng)我們打開節(jié)氣門時，通到大氣壓使進(jìn)氣管道壓力上升。所以，事實上，在進(jìn)氣沖程中涌入汽缸的空氣的量取決于進(jìn)氣管道的壓力與汽缸中的低壓之間的壓差。由于進(jìn)氣管道的壓力取決于節(jié)氣門開度，當(dāng)關(guān)閉或接近關(guān)閉(怠速、慣性運(yùn)動或部分節(jié)流加速)節(jié)氣門時，發(fā)生最大節(jié)流，引起了極端的高真空工況，發(fā)動機(jī)在最低的容積效率下工作，伴隨著活塞實際上是從空的和缺乏空氣的一閉合的內(nèi)部空間中吸氣，從而在其真空產(chǎn)生過程中消耗了很大的動力并浪費(fèi)了能量。在此展現(xiàn)了“空氣-真空液體補(bǔ)償裝置”的重要性，該裝置允許來自于節(jié)氣門節(jié)流運(yùn)行所產(chǎn)生的內(nèi)部節(jié)流狀態(tài)變化。‘附加裝置’不會強(qiáng)加任何節(jié)流，此外，便于附加空氣吸入，并以一穩(wěn)定的補(bǔ)償方式把該附加空氣直接供應(yīng)到進(jìn)氣管道。這將意味著吸入空氣的大部分將主要通過‘附加裝置’進(jìn)入。這種新的有利的情況將允許節(jié)流空氣流從節(jié)氣門(載有燃料或只有空氣)進(jìn)入，并通過由附加裝置產(chǎn)生的非節(jié)流的補(bǔ)償空氣流變得從屬和易處理(在控制下)。來自附加裝置的氣流較多，則節(jié)氣門節(jié)流的氣流較少，反之，補(bǔ)償氣流越少，節(jié)氣門節(jié)流的氣流則較多。簡而言之，我們可以說直接進(jìn)入進(jìn)氣管道的空氣的量可從由節(jié)氣門控制的節(jié)流量推導(dǎo)出來。
下面是一個例子一汽化系統(tǒng)，以1000rpm(空轉(zhuǎn))工作的V6,3.0升發(fā)動機(jī)將通過其節(jié)流節(jié)氣門每分鐘吸入1.500升空氣-燃料昆合體(以100％容積效率工作)，如果我們通過‘附加裝置’供應(yīng)吸入總?cè)莘e33.33％的空氣，這將意味著只有1000升空氣-燃料混合體將通過節(jié)流節(jié)氣門進(jìn)入。由于通過一喉管系統(tǒng)的空氣所提取的燃料容積與進(jìn)入的空氣流量成比例，燃料容積將比原來吸入的容積少33.33％。這個例子說明，對于一汽化發(fā)動機(jī)來講，燃料減少了。對于Hi-tech燃料電噴射系統(tǒng)，除了節(jié)氣門僅僅節(jié)流進(jìn)入空氣之外，原理是相同的，管道傳感器將測量進(jìn)入的空氣，把電信號送到計算入口處噴射的燃料的合適量的電氣控制組件(計算機(jī))。λ傳感器測量排放管道中的氧氣量，并確定被燃燒的空氣-燃料混合物相對于理想配比(λ=1)的偏差，理想配比是指既不濃也不稀的空燃比或空氣過度量為零，電氣控制組件顯示λ傳感器的最終電壓(0.1-0.9伏)，并確定電噴射器的脈沖時間。這樣，控制組件和λ傳感器在一閉環(huán)運(yùn)行中聯(lián)合工作，以使空氣-燃料混合物盡可能保持接近理想配比的空燃比。運(yùn)行原理是相同的，但不同的是通過附加裝置進(jìn)入的空氣沒有被管道氣流傳感器測量，首先使空氣-燃料混合體變稀，但λ傳感器將送出一個低電壓信號(小于0.45伏)，向控制組件報告一稀的空燃比，控制組件將使下面的混合物變濃，也僅僅是有關(guān)被進(jìn)氣管道氣流傳感器測量的一較低的進(jìn)入氣流。顯然，被噴射的燃料將是較少的。這也是燃料“自身”減少。很重要的是，燃料消耗的“自身”減少的重點在于，當(dāng)裝置不用時，以不明顯的方式包含著發(fā)動機(jī)的功率損失。
發(fā)動機(jī)功率的這種損失已經(jīng)被發(fā)動機(jī)的新的運(yùn)行條件所消除和克服，這歸功于從附加裝置不斷進(jìn)入的穩(wěn)定的或補(bǔ)償?shù)目諝猓@種直接通過進(jìn)氣管道進(jìn)入的補(bǔ)償氣流將部分地充填發(fā)動機(jī)的內(nèi)部空間，提高管道壓力，這意味著最大真空狀態(tài)有了顯著的下降，增加了從管道到汽缸內(nèi)部空間的空氣流量，由此增加了汽缸的容積效率，而同時，使活塞的作功動力(work-effort)有了引人注目的下降，這樣此時就能從部分敞開的空間而不是在極端真空條件(過度低壓)下的缺乏空氣的閉合的空間中吸入。所有這些表現(xiàn)為用最小容積的燃料有效地產(chǎn)生最大數(shù)量的能量來使轉(zhuǎn)矩和功率增加。這樣，空氣-動力附加裝置使燃料消耗有了顯著的下降，同時動力有了令人注目的增加。此外，上述的指示進(jìn)入‘附加裝置’的空氣的速度一流量的可選擇的電氣遠(yuǎn)程觀察裝置具有實時觀察燃料消耗最佳程度的獨特的優(yōu)點。這對操作者來講能夠使發(fā)動機(jī)達(dá)到最佳工作效率。重要的是要指出，借助一真空計和一節(jié)流閥就能容易地調(diào)整和控制由附加裝置供應(yīng)到進(jìn)氣管道的空氣量，從而提供合適量的空氣，這樣可以使用以前被浪費(fèi)掉的能量和馬力。
上述概念應(yīng)用于裝備有不同的燃料輸送系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，并在這些發(fā)動機(jī)上進(jìn)行了滿意的測試，這些不同的燃料輸送系統(tǒng)包括例如汽化器、單個噴射(中央TBI)、連續(xù)噴射(CIS)、多口燃料噴射(MFI)、多點相繼燃料噴射(SMFI)和空氣-天然氣混合配量器。
類似地，空氣-動力附加裝置在裝備有一直接噴射的柴油發(fā)動機(jī)、用節(jié)氣門空氣流量控制的Mercedes Diesel 4L汽缸上進(jìn)行了測試。記錄了柴油消耗有顯著減少，通過排放管排出的黑色煙霧也有了顯著的下降。以同樣方式，空氣-動力附加裝置還可被安裝在渦輪-柴油噴射發(fā)動機(jī)上工作。但為了關(guān)閉使附加裝置連接于進(jìn)氣管道的空氣-真空管道，應(yīng)該使用一電磁閥或止回閥。在渦輪無功率階段中，也就是說在低轉(zhuǎn)速(rpm)過程中，附加裝置將工作。
最后，空氣-動力附加裝置的獨特的仍然重要的其它特征如下系統(tǒng)主要是通過修整以前的運(yùn)行局限性和提高發(fā)動機(jī)效率、此外提高燃燒效率和降低副產(chǎn)物的形成來工作的。系統(tǒng)可使用具有節(jié)流氣流控制的任何燃料輸送系統(tǒng)提供的任何燃料。另一方面，它是以壓力的液體補(bǔ)償?shù)脑頌榛A(chǔ)的唯一系統(tǒng)，該原理允許可調(diào)整的穩(wěn)定或補(bǔ)償空氣-氧氣的進(jìn)入，而不會因不穩(wěn)定或不補(bǔ)償引起故障，同時在其真空產(chǎn)生過程中，顯著降低了活塞的工作動力，最終表現(xiàn)為燃料消耗最佳，排放到環(huán)境中的二氧化碳的最少。
附圖簡要說明

圖1是一縱向剖開的視圖，它示出了通過本發(fā)明的一空氣-動力附加裝置系統(tǒng)的氣流示意，這時，它朝向內(nèi)燃機(jī)(未示出)的進(jìn)氣管道連續(xù)流動。
較佳實施例的詳細(xì)說明圖1示意性地示出了本發(fā)明的一空氣-動力附加裝置系統(tǒng)，它包括一空氣-真空液體補(bǔ)償裝置1、控制和調(diào)節(jié)空氣-真空管道的附件12B、12C、12SV和11VM，這些附件適用于不同類型的內(nèi)燃機(jī)中的系統(tǒng)的標(biāo)度、安裝和使用，以及一可選擇的流動氣流的遠(yuǎn)程電氣指示器裝置3。
1)在從其中心剖開示出的非限制性例子中，真空液體補(bǔ)償裝置1，簡稱附加裝置1，有一平的前面和后面以及一由于其內(nèi)部曲徑結(jié)構(gòu)造成的不對稱十邊形，該裝置由一模制的聚合體容器制成，該容器的外尺寸是高138毫米、寬90毫米、深65毫米。外壁有3毫米厚，而內(nèi)偏轉(zhuǎn)壁有2毫米厚。附加裝置1包括一輸入噴嘴和一輸出噴嘴，它們的內(nèi)徑為3/8英寸，輸入噴嘴10A向下傾斜，輸出噴嘴12V基本水平設(shè)置。附加裝置1的內(nèi)部被一從附加裝置1的頂壁1T朝底壁1B延伸的不規(guī)則中心壁11所分開。壁11不到達(dá)底壁1B。壁11的水平部分有一中心開口或孔13，其直徑為3/8英寸。底壁1B與壁11的水平部分之間有一3-8毫米的間隙。壁11的水平部分連接到從輸出噴嘴12V向下延伸到附加裝置1的底壁1B的后壁1R。
這種結(jié)構(gòu)形成在附加裝置1內(nèi)的液體補(bǔ)償腔12，同時它又形成大氣壓力腔10，腔10和12被中心壁11分開，中心壁11的底部有一對小的偏轉(zhuǎn)板11D和使大氣壓力腔10與液體補(bǔ)償腔12流體互連的內(nèi)徑為3/8英寸的中心孔13。當(dāng)發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)(停機(jī))時，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)償液體14占據(jù)了腔10和12的下部，但當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動(運(yùn)轉(zhuǎn))時補(bǔ)償液體14將從腔10通過中心孔13遷移，使液體補(bǔ)償腔12中內(nèi)水平面上升。另一方面，液體補(bǔ)償腔內(nèi)含有兩個小的偏轉(zhuǎn)板15A和15B、一個部分浸沒在補(bǔ)償液體14中的中心偏轉(zhuǎn)板15C(上述所有偏轉(zhuǎn)板都是傾斜的)和三個其下端在補(bǔ)償液體14內(nèi)的不規(guī)則偏轉(zhuǎn)板15D、15E和15F。各不規(guī)則偏轉(zhuǎn)板15D、15E和15F的上端一個在另一個之上并相互覆蓋，由此偏轉(zhuǎn)板15D在偏轉(zhuǎn)板15E的下面，偏轉(zhuǎn)板15E在偏轉(zhuǎn)板15F的下面，而中心壁11有一上偏轉(zhuǎn)板11C，該上偏轉(zhuǎn)板11C設(shè)置在偏轉(zhuǎn)板15F上面并覆蓋它，同時把偏轉(zhuǎn)板15D、15E和15F的上端全部覆蓋在內(nèi)。偏轉(zhuǎn)板彼此都不連接，但每一偏轉(zhuǎn)板都固定于附加裝置1的內(nèi)表面。
在高壓腔10的前壁1F，靠近輸入噴嘴10A設(shè)置偏轉(zhuǎn)板10B，而在液體補(bǔ)償腔12的后壁1R設(shè)置一更小的偏轉(zhuǎn)板12D。各偏轉(zhuǎn)板的總的功能是為了便于處理在真空下離開補(bǔ)償液體14的空氣高速流，同時偏轉(zhuǎn)進(jìn)入液體補(bǔ)償腔12的補(bǔ)償液體14?？諝饬骱鸵后w流的這種處理應(yīng)該是高效的，以避免補(bǔ)償液體14移向輸出噴嘴12V，這確保了通過輸出噴嘴12V排出的氣流是清潔的沒有液體的。
如上所述，在附加裝置1中的補(bǔ)償液體14作為一非限制性動力閥(non-restrictive dynamic valve)起作用，這是因為它在具有大氣壓的補(bǔ)償液體14的一側(cè)和在具有因真空而引起的低壓的補(bǔ)償液體14的相對側(cè)同時打開和關(guān)閉。附加裝置的主要功能是從周圍環(huán)境中抽出空氣(大氣壓力下)，然后把該空氣作為一壓力大大降低的穩(wěn)定的氣流供應(yīng)到進(jìn)氣管道。
輸出噴嘴12V的內(nèi)徑為3/8英寸，該噴嘴12V通過一透明軟管12T連接于氣流的控制調(diào)節(jié)閥。這些閥是一球形旁路閥12B、可選擇的止回閥12C、可選擇的螺線管12SV、安裝在一對T形連接件37T上的可選擇的遠(yuǎn)程觀察裝置3和安裝在一T形連接件12T上的可選擇的真空表11VM，每一個具有與真空源空氣輸出管道12VA相一致的內(nèi)徑3/8英寸，輸出管道12VA終止在進(jìn)氣管道(未示出)的連接件12IM。在某些情況下，管道12VA不連接于進(jìn)氣管道。如選擇另一種，放置一與曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)(對于所有的汽車它是PVC閥/標(biāo)準(zhǔn)件)相聯(lián)的T形連接件形成連接。真空源-補(bǔ)償?shù)目諝廨敵龉艿?2VA把一負(fù)真空低壓(突然強(qiáng)有力地吸引)供應(yīng)到位于附加裝置1頂部后面的輸出噴嘴12V，自由地吸入從液體補(bǔ)償腔12獲得的相當(dāng)于補(bǔ)償腔12的總?cè)莘e的70％的內(nèi)部容積，之所以是70％是由于其余30％被補(bǔ)償液體14的容量所占據(jù)，內(nèi)徑為3/8英寸的中心開口13大約在補(bǔ)償液體14表面下面的1英寸深度處被淹沒。由于啟動發(fā)動機(jī)產(chǎn)生一等于在液體表面上吸入約20至27英寸水銀柱(0.35-0.1巴)的真空低壓，在表面下的1英寸具有來自與環(huán)境壓力腔10流體連通的中心開口13的1巴大氣壓力，該壓力腔10容納了通過輸入噴嘴10A進(jìn)入的氣流10H。這意味著補(bǔ)償液體14的上表面將借助真空低壓被拉起，通過壓力為大氣壓的進(jìn)入空氣的較高壓力被往上壓。這兩種壓力僅僅被由1英寸的補(bǔ)償液體14提供的表面張力和壓力所分開。因此，液體的相對阻力可以認(rèn)為總的為零。補(bǔ)償液體形成一非節(jié)流閥。其結(jié)果是能直接產(chǎn)生從大氣環(huán)境中抽取的、越過補(bǔ)償液體14并最終通過輸出噴嘴12V排出的高速氣流，隨后進(jìn)入真空源-補(bǔ)償空氣管道12VA到達(dá)進(jìn)氣管道。當(dāng)氣流流過補(bǔ)償液體14時，該氣流分裂成泡沫，空氣/液體混合體在腔12的下部動力運(yùn)動，它們通常因偏轉(zhuǎn)板而往下返回，由此保持液體離開輸出噴嘴12V。
應(yīng)該根據(jù)每一發(fā)動機(jī)的如下方面的具體特征來調(diào)節(jié)進(jìn)入真空源-補(bǔ)償空氣管道12V的補(bǔ)償氣流內(nèi)部位移容積、燃料輸送系統(tǒng)和所用的燃料。輸出管道12V連接于一透明軟管12T，該透明軟管12T終止在與真空源-補(bǔ)償空氣管道12VA一致的進(jìn)氣管道連接件12IM。為此，在為補(bǔ)償氣流安裝控制調(diào)節(jié)閥的過程中，管道12VA應(yīng)該連接球形旁路閥12B、止回閥12C、螺線管12SV和安裝在一T形連接件上的真空表11VM。它們的外徑為3/8，上述這些是最佳附件，并能存在于管道上，但對于系統(tǒng)的運(yùn)行不是必不可少的。渦輪發(fā)動機(jī)需要一必不可少的止回閥12C和一電磁閥12VS作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。
重要的是要指出附加裝置根據(jù)驅(qū)動條件在一較寬的壓力范圍下工作。在寬開度節(jié)氣門的最大加速(W.O.T.)的條件下，真空低壓的內(nèi)部讀數(shù)接近于零(0英寸水銀柱)，這時發(fā)動機(jī)表現(xiàn)為任一通常的發(fā)動機(jī)，而沒有空氣動力附加裝置。這里展現(xiàn)了有選擇地插在真空源-補(bǔ)償空氣管道12VA之上的可選擇的速度一流量遠(yuǎn)程指示器裝置3的重要性。該裝置包括一對T形連接件37T、一球形旁通閥33、軟管36AV和自身的電氣裝置3。裝置3包括一外徑為1/2英寸、內(nèi)徑為3/8英寸、高為2英寸的透明管。該透明管的每一端部裝有一外徑為3/8英寸的小噴嘴，一為下噴嘴31，一為上噴嘴32，該兩個噴嘴31和32被設(shè)計成與一金屬球30接觸，但不阻礙高速空氣的流動。下噴嘴31流體連接于調(diào)節(jié)下側(cè)氣流的旁通閥33，上噴嘴32流體連接于軟管36AV(1/4英寸內(nèi)徑)，而軟管AV同時連接于一T形連接件37。下噴嘴31流體連接于與另一T形連接件37流體連通的旁通閥33。兩個T形連接件可選擇地插在真空源補(bǔ)償空氣管道12VA上。旁通閥33調(diào)節(jié)流過透明管的高速氣流，使金屬球30以一反重量方式浮動。金屬球30在透明管內(nèi)的兩個位置(頂部和底部)由電氣指示器裝置3顯示，該裝置外部設(shè)置有位于透明管相對兩側(cè)的兩個紅外線二極管341R和兩個光敏晶體管35FR。金屬球30將阻擋少量的紅外線光，這種阻擋將產(chǎn)生一送到能遠(yuǎn)距離觀察(例如儀表板)的柱狀圖引線(bargraph lead)(圖中未示出)的電信號。金屬球的頂部位置表示燃料消耗的最佳水平，而底部位置表示較低的水平。這種方法有助于發(fā)動機(jī)操作者或駕駛員有效地運(yùn)行。
在使用上述的附加裝置和方法進(jìn)行的測試中，二氧化碳排放物和燃料消耗都有所下降。在下面所示的表中，所示的是對沒有安裝(基線)和安裝附加裝置的1996Ford Taurus和1996 Ford Thunderbird所測得的結(jié)果。被測的Ford Taurus和FordThunderbird是具有燃料電噴射系統(tǒng)的1996V-6型號。該測試是由一被核準(zhǔn)的獨立測試實驗室E.P.A.所完成的。FTP-75測試是被E.P.A.用來測定燃料排放物的一個測試，HFET是被E.P.A.用來測定節(jié)油的一個測試，HOT505是FTP-75測試的最后部分，它是模擬洛杉機(jī)市內(nèi)的城市駕駛。FTP-75HC(g/m) CO(g/m) NOx(g/m) CO2(g/m) FE(mpg)TAURUS基線 0.110.92 0.15 420.5021.02有裝置 0.110.90 0.19 365.5024.16％變化 -13.08％ 14.94％THUNDERBIRD基線 0.100.66 0.09 392.7022.52有裝置 0.090.66 0.09 376.7023.48％變化 -4.07％4.26％HFETHC(g/m) CO(g/m) NOx(g/m) CO2(g/m) FE(mpg)TAURUS基線 0.020.13 0.04 296.11 29.96有裝置 0.020.20 0.05 244.74 36.21％變化-17.35％20.88％THUNDERBIRD基線0.020.07 0.02 301.00 29.47有裝置 0.020.08 0.02 254.70 234.82％變化-15.38％18.15％HOT505HC(g/m) CO(g/m) NOx(g/m) CO2(g/m) FE(mpg)THUNDERBIRD基線0.01 0.03 0.01 363.9024.39有裝置 0.02 0.01 0.01 285.4031.09％變化 -21.57％ 27.47％補(bǔ)償液體14這種液體起作分隔兩種相對壓力的介質(zhì)的重要作用低壓(真空)和高壓(環(huán)境)，每個壓力在同樣意義上起作用。這個事實為附加裝置1提供了寬的工作范圍，這種工作范圍使它能供應(yīng)提供高達(dá)30英寸水銀柱和低達(dá)3英寸水銀柱的真空的低壓附加空氣-氧氣，3英寸水銀柱真空是發(fā)動機(jī)類似于任何其它沒有附加裝置的發(fā)動機(jī)的工作的最小極限。
當(dāng)氣流通過附加裝置1的補(bǔ)償液體時，只有液體的表面張力形成了對氣流的阻力。由于液體的密度和粘度，所以工作溫度也會影響這種阻力。所選擇的液體必須在任何氣候工況下都能進(jìn)行補(bǔ)償或穩(wěn)定性過程。例如礦物石油就很適合在零下溫度工作，這是因為它不會結(jié)冰，并能保持一合適的粘性。任何發(fā)動機(jī)油SAE30在比較溫和的氣候中才具有合適的效果。當(dāng)溫度到達(dá)100°F之上時，推薦使用發(fā)動機(jī)油SAE50-60。油混合物也適合用在附加裝置容器中。能夠以這種方式起作用的其它液體也可使用。補(bǔ)償液體基本上不會消耗，但為了清除留在和聚積在附加裝置底部的任何灰塵顆粒，周期地更換也是很方便的。透明軟管可以用眼睛觀察里面的水平面和液體情況(發(fā)動機(jī)關(guān)閉)。為更換補(bǔ)償液體，所必須要做的只是拆開附加裝置，由上向下翻轉(zhuǎn)并倒空里面的液體。隨后再把干凈的液體裝入附加裝置，直至標(biāo)記的水平面。
附加裝置的其它使用每一種特殊液體的性能允許附加裝置1被用作一種供應(yīng)高濃度額外氧氣的手段。揮發(fā)和易燃的甲醇(CH3OH)含有50％重量的分子氧，可作為補(bǔ)償液體用在附加裝置中。使用甲醇將提供進(jìn)入燃燒室的額外氧氣的50％載荷的氣流。因此，附加裝置的性能表現(xiàn)為一種大多數(shù)應(yīng)用于改良的跑車發(fā)動機(jī)的化學(xué)增壓器。對于這種專門的使用，附加裝置必須有一可選擇的附件，以便經(jīng)常地更換因蒸發(fā)而消耗的甲醇。同樣，附加裝置可用來供應(yīng)任何因它們固有的物理-化學(xué)特征而具有有利性能的化學(xué)液體。
雖然在此描述了本發(fā)明的一較佳實施例，但應(yīng)予以理解的是，在不脫離本發(fā)明基本原理的情況下可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行某些改變。這種改變被視為包括在由所附的權(quán)利要求書和其等效物所構(gòu)成的本發(fā)明的基本精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．使內(nèi)燃機(jī)中的燃料消耗達(dá)到最佳并降低二氧化碳排放物的裝置，其中，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時產(chǎn)生一真空，所述裝置包括一附加裝置容器，它包括一容器本體；一使空氣進(jìn)入所述附加裝置容器的輸入噴嘴和一使空氣離開所述附加裝置容器的輸出噴嘴；在所述容器本體內(nèi)的液體，所述液體遠(yuǎn)離所述輸入噴嘴和所述輸出噴嘴設(shè)置；多個位于所述容器本體內(nèi)并與之相連的偏轉(zhuǎn)板，這些偏轉(zhuǎn)板形成空氣流動通過的通道，這些偏轉(zhuǎn)板中的至少一塊部分地浸沒在液體中；其中空氣在真空低壓下離開液體并通過在所述多個偏轉(zhuǎn)板之間形成的通道，隨后通過連接于內(nèi)燃機(jī)的所述輸出噴嘴離開附加裝置的容器。
2．使具有一進(jìn)氣管道的內(nèi)燃機(jī)中的燃料消耗達(dá)到最佳并降低二氧化碳排放物的裝置，其中所述裝置連接于該進(jìn)氣管道，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時在進(jìn)氣管道中產(chǎn)生真空，所述裝置包括一附加裝置容器，它包括一容器本體；一使空氣進(jìn)入所述附加裝置容器的輸入噴嘴和一使空氣離開所述附加裝置容器的輸出噴嘴；在所述容器本體內(nèi)的液體，所述液體遠(yuǎn)離所述輸入噴嘴和所述輸出噴嘴設(shè)置；多個位于所述容器本體內(nèi)并與之相連的偏轉(zhuǎn)板，這些偏轉(zhuǎn)板形成空氣流動通過的通道，這些偏轉(zhuǎn)板中的至少一塊部分地浸沒在液體中；其中大氣壓的空氣進(jìn)入附加裝置的容器，并圍繞至少所述一個偏轉(zhuǎn)板通過而進(jìn)入液體中，隨后受來自進(jìn)氣管道的低壓真空的影響，空氣在低壓真空下離開液體，并經(jīng)過在所述多個偏轉(zhuǎn)板之間形成的所述通道，隨后通過連接于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管道的所述輸出噴嘴離開附加裝置的容器，由此空氣在低壓真空下流到進(jìn)氣管道。
3．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，形成所述通道中的一個通道，便于空氣從輸入噴嘴流到液體。
4．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，液體是從包括礦物油、發(fā)動機(jī)油、油混合物和甲醇的材料組中選擇的一種。
5．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，附加裝置的容器由模制的塑料聚合物制成。
6．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)板中的至少兩塊部分浸沒在液體中。
7．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，多個所述偏轉(zhuǎn)板彼此間隔開，由此形成諸通道，使離開液體的空氣在排出容器之前在這些通道之間通過。
8．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，包括一個在容器本體中的通道，空氣在到達(dá)液體之前通過該通道。
9．如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，包括一在容器本體中的液體補(bǔ)償腔，其中液體容納在所述液體補(bǔ)償腔的下部。
10．在空氣進(jìn)入進(jìn)氣管道之前該空氣通過一附加裝置，使具有進(jìn)氣管道的內(nèi)燃機(jī)中的燃料消耗最佳并降低二氧化碳排放物的一種方法，所述方法包括把空氣供應(yīng)到一附加裝置容器，該附加裝置容器包括多個在容器內(nèi)并與容器相連的偏轉(zhuǎn)板；空氣進(jìn)入附加裝置容器中的液體；由進(jìn)氣管道中形成的真空影響在液體中的空氣；空氣在液體中形成泡沫以穩(wěn)定受到真空影響的空氣；在真空下離開液體的空氣通過在附加裝置容器中的諸偏轉(zhuǎn)板之間的通道以穩(wěn)定空氣流；隨后空氣在真空下離開附加裝置容器進(jìn)入發(fā)動機(jī)的一進(jìn)氣管道。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括空氣在進(jìn)入液體之前圍繞通過至少一塊偏轉(zhuǎn)板。
12．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括離開液體的空氣進(jìn)入液體補(bǔ)償腔。
13．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括離開液體的空氣通過由彼此間隔開的多個偏轉(zhuǎn)板形成的諸通道。
14．如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，包括使空氣到一液體中，該液體是從包括礦物油、發(fā)動機(jī)油和甲醇的材料組中選擇的一種。
全文摘要
一附加裝置包括一容器、一使空氣進(jìn)入容器的輸入噴嘴和一使空氣離開容器的輸出噴嘴、一在容器本體內(nèi)的遠(yuǎn)離輸入噴嘴和輸出噴嘴的液體、多個在容器本體內(nèi)并與之相連的形成空氣流動通過的通道的偏轉(zhuǎn)板,至少一塊偏轉(zhuǎn)板部分浸沒在液體中?？諝鈬@偏轉(zhuǎn)板通過進(jìn)入液體,并受一進(jìn)氣管道中的真空的影響,由此在液體中形成泡沫,在真空下離開液體,然后通過在諸偏轉(zhuǎn)板之間形成的通道,再通過連接于一內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管道的輸出噴嘴離開容器。
文檔編號F02M23/00GK1208449SQ96199033
公開日1999年2月17日 申請日期1996年12月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月20日
發(fā)明者鐵托·德里馬C 申請人:鐵托·德里馬C