专利名称：一种以水代油的内燃机节油技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机节油技术，具体地说就是涉及一种以水代油的内燃机节油技术。
背景技术：
内燃机从诞生到现在已经有100多年的历史了，这期间经过不断地改进，现在是 性能越来越完善、功率越来越大、类型越来越多。尤其是近几年全世界普遍感到能源危机的 情况下，诸如四气门、涡轮增压、电喷等等各种节油措施均得到了充分的利用。那么，是否节 油技术已经绝对完善了呢？当然不是，本发明就公开了一种以水代油的节油技术。
发明内容
若干年前曾经甚嚣尘上的“水变油”闹剧忽悠了不少人，但是这也充分证明了人们 的美好愿望如果真的能以水代油岂不是既省钱又减少污染的好事？国内某大学的油料专 业在上世纪末就曾经在燃油乳化方面做过深入地研讨，据说后来也是不了 了之。我们从报 纸上零星透露出来的消息中得到了启发，也初步明白了以水代油的基础理论。这就是乳化 油是一种在极微小的水滴外包裹着极微小的油滴，当油滴雾化燃烧时，水分子同时汽化。我 们知道纯净的水汽化后其体积就会膨涨1240倍，虽然不如燃油在被压缩的工质中燃烧所 产生的膨胀力度大，但是，因为是真正的汽化，所以不会逆变成水。这样也就达到了节油、减 排的目的。问题是，燃油乳化技术并不成熟，无论是采用超声波方法还是采用添加催化剂方 法。于是有人就想法把水加热成水蒸气，然后通到化油器后的进气歧管，形成带有水分子的 工质，以图借助水分子的进一步汽化增加膨胀力度。不知此技术进行到什么程度，不过，从 理论上就有点行不通，起码节油效果不会理想。当年曾有人分析说，水在汽缸内会“爆炸”从 而分解成氧和氢，增加燃烧值。可是后来很多科学家经过研究并不认同这一说法，大家一致 认为，即便在汽缸内高温、高压的工作环境下，水也只能有极小一部分分解。所以，所谓的利 用分解后的氧与未充分燃烧的燃油进一步促进燃烧实际是不可能的，而充分利用水的升华 作用才是根本的出路。本发明是采用“后喷法”，即在内燃机压缩冲程结束、燃油在缓燃过程中喷入达到 一定压力的纯净水，这时，汽缸内的压力和温度决定了喷入的水马上汽化，从而参与做功。 达到了节油并且还能清洁缸内积碳的目的。图纸说明
图1为柴油机混合器燃烧过程示意图；图2(1)是原柴油机供油凸轮形状、(2)是 改造后的供油凸轮形状；图3(1)是原柴油机喷油器油道示意图、(2)是改造后的油道示意 图。图中，1-泵油开始时间；2-喷油开始时间；3-燃烧开始时间；4-缸内温度最高时 间；5-缸内压力最高时间；6-喷油结束时间；7-喷水结束；8-活塞下止点；实线1是缸内压 力变化曲线；虚线①是缸内温度变化曲线；虚线②是改造后喷油时间与喷油量变化曲线；实线2是改造后喷水时间与喷水量变化曲线；3-1是原喷油器油道；3-2是原喷油器环道； 3-4是喷油器油腔；3-3喷油器环道改造为孔状；3-5是改造后的水道。实施方案在这里以柴油机为例加以介绍。我们知道柴油机混合气的燃烧过程是(参见附图1)1.备燃期(AB)是指由喷油始点到燃烧始点之间的曲轴转角。在此期间，喷入气 缸的雾状柴油从气缸内的高温空气吸收热量，逐渐蒸发、扩散，与空气混合，并进行燃烧前 的化学准备。备燃期不宜过长，否则会使发动机工作粗暴。2.速燃期(BC)是指从燃烧始点到气缸内的最大压力点之间的曲轴转角。从燃烧 始点开始，火焰自火源迅速向各处传播，使燃烧速度迅速增加，急剧放热，导致燃烧室中温 度和压力迅速上升，直至压力最大点为止。在此期间，早已喷入或燃烧开始后陆续喷入的柴 油在已燃气体的高温作用下，迅速蒸发、混合和燃烧。3.缓燃期(⑶)是从最高压力点起到最高温度点的曲轴转角。在此阶段，开始燃 烧很快，但由于氧气减少，废气增多，燃烧条件不利，故燃烧越来越慢，但燃气温度却能继续 升高到1973 2273K。缓燃期内，通常喷油已结束。4.后燃期(DE)从最高温度点起，燃烧在逐渐恶化的条件下于膨胀行程中缓慢进 行直到停止。在此期间，压力和温度均降低。既然在缓燃期就“由于氧气减少，废气增多，燃烧条件不利，故燃烧越来越慢”，那 么，我们为什么不可以早点结束喷油呢？而且汽缸内温度高达1973K，那么我们就完全可以 在这个时候通过喷油头往汽缸内喷入高压纯净水。根据水的特性，喷到汽缸内的高压水就 会立即升华成水气(根据科学家证明，这时候的水的升华物已经不是水蒸汽了)，虽然缸内 的压力高达50-60公斤/平方厘米，但是因为温度已经达到1973K，所以，不可能逆转为水 了。因为水升华为水气时体积至少要膨胀1240倍，于是活塞受到新的压力而继续工作。而 且，进入汽缸的高压水是在极短的时间里升华的，就不是我们平时生活中那种加热沸腾变 成水蒸气的方式，而是近乎一种“爆炸”式地升华。在这种情况下，就会同时把刚刚附着在 缸内的积碳炸掉。于是，也同时起到了清洗汽缸的作用。基于以上理论基础，我们设想过多 种节油方式，但是都因过于复杂而否定。最后，我们找到了一种最好的方式，姑且称之为“后 续喷水法”就是利用两个高压油泵相继通过同一个喷油头往汽缸内分别喷油和喷水。为了 达到这个目的，就要适当的改造凸轮和喷油器，如附图2和附图3。附图2(1)为原供油凸轮的形状图，这种凸轮可以保证喷油量迅速达到最大值，但 是我们不需要其原有的延迟期。这样，我们就把凸轮改造成(2)所示的形状，不难分析出， 这种形状的凸轮，即保持了原有的迅速喷油的性质，又缩短了喷油延迟期。而喷水泵倒是仍 然使用原有的凸轮，以确保喷入足量的纯净水，尽量增加推动力。附图3里的(1)是原喷 油器油道的解剖示意图，(2)是改造后的示意图。从图中可以看出，原喷油器只有一条油道 (3-1)，那么我们当然可以再增加一条水道(3-5)而且互不干涉。但是，原喷油器为了装配 方便加工油环形油道(3-2)，改造时就要予以取消而改造成孔状。为了保证进入喷油器的高 压油和高压水能够顺利进入油腔(3-4)，可以设置定位销钉，这一点并不复杂。问题是，喷油结束后，喷油器油腔(3-4)中肯定留有残油，这时喷入高压水就完全 可能带入一部分残油，对于这一点不必担心，即便带入也仅仅是很少的一点，而且进入汽缸后就会立即挥发燃烧，绝不会造成浪费。我们从示意图1可以大致看出，按照前面所举4135 四冲程柴油机为例，发动机的油耗是190克/每马力小时，假设每马力小时能节省15克柴 油，那么，80马力小时就节省1200克。一台内燃机如果每天工作8小时，那么就是非常可观 的10公斤，大致相当于13公升柴油呢。这种节油方法相对来说最适用于直喷式柴油机，分隔式燃烧室的柴油机由于高压 水是喷到单独的燃烧室内，而这个时候活塞已经开始下行，虽然喷入的高压水能够升华为 气体，但是没有足够的扰动气流将其迅速、充分地带出，所以效果就不理想。如果另外增加 一个直喷的喷油器来喷入高压水的话就能解决问题了，当然这样一来也就就复杂了。还有一个问题就是汽油机，如果能另外增加喷油器喷水，当然也没有问题的。不过 相对来说就更复杂了。本发明也同样适用于两冲程汽油机或柴油机，因为是在缓燃期喷入高压水，所以 绝对不会影响内燃机的工作。很明显，按照本发明改造后的内燃机，在启动时如果喷入高压水的话就会影响其 启动性能，待到发动机启动后才可以开始喷水。这就要求柴油机的两个高压油泵的柱塞调 节杆、汽油机的阻风阀和高压油泵的的柱塞调节杆不能完全联动。对于这一点，可以在油门 脚踏板上稍做改造，即高压油泵或阻风阀的踏板不关联水泵的踏板，但是，水泵的踏板却关 联着油泵或阻风阀的踏板。驾驶员在启动时拉紧高压水泵的停车手柄，踏下高压油泵或阻 风阀的踏板，待内燃机发动起来后，再松开高压水泵的停车手柄，踏下高压水泵的踏板就可 以了(如果是微电脑控制的话，那么只要在启动时让微电脑发出指令命令水泵的停车电磁 阀工作从而吸住停车手柄就可以了)。前文所说的“纯净水”是指不含物理上和化学上的足以损坏供油系统精密偶件的 水。我们曾经试验过在煤炉内喷加含有助燃剂的水，那是确实能够提高燃烧效率的。那么， 如果在本发明中所喷入汽缸的水中相应地增加合适的助燃剂，从理论上说，也应该会提高 内燃机的工作效率。再一种情况就是我国北方在冬天气温低于摄氏0度，那么，直接喷入高 压乙醇也应该没有问题。但是，这种方法比之于在燃油中加入乙醇哪种方法更好就不知道 了。我们才疏学浅无力在这方面从事探讨。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以作出其他不同形式的变化或变动。这里无需、也无法对所有的实施方式予以穷举。而这 些属于本发明的精神所引伸出的、显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
一种采用“后喷法”的以水代油的内燃机节油技术，其特征在于在内燃机的“缓燃期”通过喷油器往汽缸内喷入高压纯净水，高压纯净水喷入汽缸后立即升华为水气，该水气参与做功，当然就可以节油了；同时，因为水气没有任何残留物，所以也就达到了减排的目的；而且水在升华的过程中产生的“爆炸”效果还能清除附着在汽缸内诸如气门、活塞顶部等处的积碳，取得一举数得的效果。
全文摘要
“以水代油”是人们多年来梦寐以求的希望，并非是不可能，关键是曾经探讨过的乳化技术还没成熟。那么，还有没有其他途径也可以达到这个目的呢？本发明就公开了一种以水代油的内燃机节油技术。该技术合理、可靠，适用于各种内燃机。本发明的关键就在于充分利用了内燃机工作冲程时缸内的压力和温度，把喷入的高压纯净水迅即升华为气体，从而增加了动力；同时，因为水气不含有害物质，所以，达到了减排的目的；而且，由于喷入汽缸内的水是瞬间升华，所以带有“爆炸”的特性，当然也就把附着在汽缸内的积碳“顺便”给清理掉了。所以，可以说是一举数得。
文档编号F02M25/03GK101988444SQ20091001782
公开日2011年3月23日 申请日期2009年8月6日 优先权日2009年8月6日
发明者王浩然, 王肇泰, 翟颢 申请人:王肇泰