改变发动机供油和供气形态实现节油减排的研究

摘 要：本文概述了对发动机供油和改变供气形态实现节油减排进行的研究，提出采用高压静电催化的前处理技术对发动机制造进行改进，可以有效节约油料消耗和减少有害气体排放。

关键词：发动机；供油供气形态；节油减排

中图分类号：TK46 文献标识码：A

在我国国民经济快速发展的今天，机动车社会保有量也迅猛的增加，随之机动车尾气排放的污染给我国空气污染也带来巨大压力。采用新技术新工艺改进我国内燃机制造技术水平的提高，从而使得减少发动机有害尾气的排放，改善我国的空气质量具有重大的社会意义和政治意义。本文从全新的角度和全行业从未采用的新方法实现对发动机技术的改进和提高。现在内燃机也有采用减排装置的，但都是在发动机排出的废气上作后处理，这样即不能节约油料也不能彻底消除有害气体，在处理废气的过程中还要额外消耗能源和所使用的化学物质。现在采用的新技术，新方法是对发动机进行前处理，按前处理的方法和工艺发动机所排放的气体本身就是清洁的不需再作任何处理。而且还可以节约燃料。因而新技术，新方法，新工艺和原有技术相比具有显著的优越性。在内燃机制造业具有划时代意义。

机动车尾气排放污染是大气污染主要原因之一。尤其是在我国经济快速发展的今天，机动车数量迅速增长，2009年我国机动车保有量约1.7亿辆，比1980年全国机动车保有量增加25倍。近几年增加速度更是迅猛。机动车尾气排放的污染对环境的影响日趋严重，给城市和区域空气质量也带来巨大压力。另一方面，由于我国机动车巨大的保有量，燃料消耗量更是巨大的。国内的油料生产远不能满足需要，每年约有三分之二的油料要靠进口，这将会给我国国民经济可持续快速增长带来一定压力。

机动车所排放的有害气体主要是：CO（一氧化碳），HC（碳氢化合物），NOX（氮氧化物），PM颗粒物（烟尘）和SO2（二氧化硫），这些有害物质产生的原因各异，但主要是进缸的混合汽不均匀，未来得及完全燃烧就被排放出去而造成的。换句话说，如果发动机的进缸混合汽均匀，燃烧又完全，排放的有害气体就会大大降低。有鉴于此，自2013年9月1日我国开始执行“国五”排放标准。在这种现实情况下，对发动机技术的改进和提高，使之既节约油料又降低有害气体排放就显得十分重要和迫切。

针对上述问题，经过我们多年深入研究，采用高压电离的方法，实现燃油汽化更均匀，混合汽燃烧更完全，可以达到发动机既节约油料消耗又降低有害气体排放的效果。

进缸油雾和空气混合燃烧机理：喷进发动机气缸内的油雾（特别是柴油发动机），把它放在放大镜下观察，就是一个一个的小雾珠或小油滴。这些小雾滴是由成千上亿个油分子（HxCy）在分子引力作用下结合而成的。气缸内的压缩空气（O2，N2）和喷入气缸的油雾混合汽体当达到压燃点或点燃时进行燃烧，燃烧时间是0.048秒—0.08秒。在燃烧过程中这些小油滴不能充分的完全燃烧，而生成CO，HC就被排放出去了。或者油分子中的C来不及完全燃烧而形成PM颗粒物就被排放出去了。或者空气分子中的N2（氮气）和空气分子中的O2（氧气）发生反应生成NOx（氮氧化物）被排放出去了。这是产生有害气体排放的主要原因。

高压静电汽化机理：在将要进缸的油雾和空气二者之间加上直流高压（15000V-25000V汽油低一些，柴油高一些）电源，在电场力的作用下使油分子和空气分子分别被电离。燃油分子（HxCY）带一种电荷，而空气分子（O2，N2）带另一种电荷。根据电学原理---同性相斥，异性相吸。油分子与油分子之间（同性）相互迅速分开汽化，并和空气分子O2之间形成异化迅速结合发生燃烧反应。由于空气分子中的O2和N2之间（同性）不易结合，从而避免了NOx（氮氧化物）的生成。

如前所述，小油珠中成千上亿个油分子之间由于带同种电荷而斥开细化，汽化；汽化后油分子的体面积远大于小油珠的体面积。在燃烧反应过程中给O2和油分子（HxCy）的结合创造了极为有利的条件。使得燃油分子和O2的反应获得更大的机会，使之能够充分的反应燃烧。从而在反应产物中有效的避免了CO，HC，和PM的生成。而有害物质SO2的减少或清除则主要靠控制原料油品中S元素的含量。

现有内燃机尾气的排放控制—减排，所采用的方法主要是尾气后处理。所谓后处理就是对发动机已经产生的废气进行再处理。从而使排放出的有害气体降低。这种方法即要额外增加能量消耗（尽管消耗量很小）也不能节约燃油；在使用中还要使用用以处理的化学物质，增加了使用成本。

现在采用的新技术，新方法，新工艺对发动机进行前处理。所谓前处理；就是在发动机燃油还没有燃烧之前进行科学有效地处理。使其燃烧反应在燃烧过程中向不产生有害物质的方向转化。从而避免有害气体的产生和排出。

采用前处理的节油减排新技术，新方法和后处理的方法相比具有特别的科学性和先进性。其含义不只是前后处理的顺序问题；而具有实质性和革命性的区别。

综上所述，改进前燃油分子和空气分子在发动机气缸内（由于空气被压缩）在高压工况条件下发生燃烧反应的。改进后，是在高气压，强电场工况条件下发生化学和电化学反应的。两者之间工况条件不同，反应机理不同，所以产生的反应结果显著不同。从而改变了反应产物。由于反应产物的改变，在反应过程中产生的热能也得到显著的增加。因而增加了发动机的有效输出功率。换句话说，发动机输出相同的功率所使用的油料就少。

结论

采用高压静电催化的前处理技术和方法对发动机制造技术的改进和提高可以有效地节约油料消耗和减少有害气体排放。具有国际先进水平，具有巨大地经济意义和现实意义。对我国国民经济可持续快速增长将发挥十分重要的作用。

参考文献

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