CN110219753A - 一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法 - Google Patents

一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其包括有水箱、雾化发生器、水泵和风机，所述水箱内盛装有助燃水溶液，所述水泵的入水口连通于所述水箱，所述水泵的出水口连通于所述雾化发生器，所述风机的出风口连通于所述雾化发生器，所述雾化发生器的雾气出口通过一雾气导管连通于内燃机进气管，所述水泵用于将所述水箱内的助燃水溶液抽取至雾化发生器，利用所述雾化发生器将所述助燃水溶液分散成水雾，借由所述风机输出的气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管。本发明能实现水雾与燃油更好地混合，可进一步提高内燃机燃烧效率、更加节省能源以及减少尾气排放量。

Description

一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法
技术领域
本发明涉及内燃机，尤其涉及一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法。
背景技术
目前，内燃机已经应用于人类生产生活的多个领域，其利用燃油被压缩时燃烧做功来产生巨大能量，通过转化为动能来产生扭矩，并作为驱动力的来源。常见的汽油机、柴油机都属于基于类似原理的内燃机，随着能源的消耗，能提取柴油、汽油的石油资源也日渐稀缺，而至今为止，对于如何从根本上解决内燃机油耗大、效率低、尾气排放污染等缺点，仍然是摆在人们面前的一大难题。在科技快速进步和经济迅猛发展的今天，很多人致力于研究以油水作为混合燃烧来达到节能减排效果的技术创新，请参见公开号为CN101298855、公开号为CN107476900A的中国专利公开文献，此类专利申请中虽然提到了利用水与燃油相混合来提高燃烧效率、降低能运损耗的思路，但是缺乏一种行之有效的节能减排解决方案，特别是无法将水与燃油更好地混合，导致节能减排的效果并不理想，无法满足工业要求和市场需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能实现水雾与燃油更好地混合，可进一步提高燃烧效率、更加节省能源以及减少尾气排放量的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其包括有水箱、雾化发生器、水泵和风机，所述水箱内盛装有助燃水溶液，所述水泵的入水口连通于所述水箱，所述水泵的出水口连通于所述雾化发生器，所述风机的出风口连通于所述雾化发生器，所述雾化发生器的雾气出口通过一雾气导管连通于内燃机进气管，所述水泵用于将所述水箱内的助燃水溶液抽取至雾化发生器，利用所述雾化发生器将所述助燃水溶液分散成水雾，借由所述风机输出的气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管。
优选地，所述水箱内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置。
优选地，所述加热装置为电加热管。
优选地，所述水泵设于所述水箱内，且所述水泵通过水溶液导管连通于所述雾化发生器。
优选地，所述水溶液导管上设有供水管流量调节阀。
优选地，所述雾化发生器为超声波雾化发声器。
优选地，所述风机的入风口连通有精密空气滤清器。
优选地，所述雾气导管上设有水雾流量调节阀，所述水雾流量调节阀为电子式流量调节阀。
优选地，所述雾气导管与所述内燃机进气管之间通过拔插式三通接头相连通。
一种内燃机，其包括有内燃机本体、内燃机空气滤清器、排气管及雾化助燃装置，所述内燃机本体的进气口与所述内燃机空气滤清器之间通过内燃机进气管相连通，所述内燃机本体的排气口与所述排气管相连通。
一种内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，该方法基于一内燃机实现，所述内燃机包括有内燃机本体、内燃机空气滤清器、排气管及一雾化助燃装置，所述内燃机本体的进气口与所述内燃机空气滤清器之间通过内燃机进气管相连通，所述内燃机本体的排气口与所述排气管相连通，所述雾化助燃装置包括有水箱、雾化发生器、水泵和风机，所述水箱内盛装有助燃水溶液，所述水泵的入水口连通于所述水箱，所述水泵的出水口连通于所述雾化发生器，所述风机的出风口连通于所述雾化发生器，所述雾化发生器的雾气出口通过一雾气导管连通于内燃机进气管，所述方法包括有如下步骤：步骤S1，启动内燃机；步骤S2，所述水泵将所述水箱内的助燃水溶液抽取至雾化发生器；步骤S3，所述雾化发生器将所述助燃水溶液分散成水雾；步骤S4，所述风机运转并输出气流，借由该气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管。
优选地，所述水箱内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置，并且所述加热装置为电加热管，所述步骤S2中，待所述加热装置将所述助燃水溶液加热至预设温度后，由所述水泵抽取所述助燃水溶液。
优选地，所述水泵设于所述水箱内，且所述水泵通过水溶液导管连通于所述雾化发生器，所述水溶液导管上设有供水管流量调节阀，所述步骤S1中，在调试过程中或者在启动内燃机之前，通过调节所述供水管流量调节阀来控制所述水泵的输送流量。
优选地，所述雾气导管上设有水雾流量调节阀，所述水雾流量调节阀为电子式流量调节阀，所述水雾流量调节阀电性连接于所述内燃机的控制***，所述控制***根据所述内燃机的运转功率实时调节所述水雾流量调节阀，进而控制所述雾化助燃装置输出的水雾流量。
本发明公开的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，可应用于内燃机，当内燃机启动后，所述水泵将所述水箱内的助燃水溶液抽取至雾化发生器，之后所述雾化发生器将所述助燃水溶液分散成水雾，所述风机运转并输出气流，借由该气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管，再通过所述内燃机进气管将混合有水雾的空气输送至内燃机的燃烧室，使得水雾、空气和汽化后的燃油在燃烧室内更好地混合，同时在水雾作用下有助于燃油充分燃烧，进一步提高了燃烧效率，有效节省了能源以及减少了尾气排放量。
附图说明
图1为雾化助燃装置与内燃机的结构原理图。
图2为雾化助燃方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，请参见图1，其包括有水箱15、雾化发生器1、水泵3和风机5，所述水箱15内盛装有助燃水溶液，所述水泵3的入水口连通于所述水箱15，所述水泵3的出水口连通于所述雾化发生器1，所述风机5的出风口连通于所述雾化发生器1，所述雾化发生器1的雾气出口通过一雾气导管7连通于内燃机进气管10，所述水泵3用于将所述水箱15内的助燃水溶液抽取至雾化发生器1，利用所述雾化发生器1将所述助燃水溶液分散成水雾，借由所述风机5输出的气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管10。
上述雾化助燃装置可应用于内燃机，当内燃机启动后，所述水泵3将所述水箱15内的助燃水溶液抽取至雾化发生器1，之后所述雾化发生器1将所述助燃水溶液分散成水雾，所述风机5运转并输出气流，借由该气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管10，再通过所述内燃机进气管10将混合有水雾的空气输送至内燃机的燃烧室，使得水雾、空气和汽化后的燃油在燃烧室内更好地混合，同时在水雾作用下有助于燃油充分燃烧，进一步提高了燃烧效率，有效节省了能源以及减少了尾气排放量。
作为一种优选方式，所述助燃水溶液优选是市面上常见助燃剂与水的混合溶液。本发明对助燃水溶液的类型不作限制，即现有技术中任何一种具有燃油助燃效果的溶剂，均属于本发明的保护范围。
为了进一步提高燃烧效率，本实施例优选将水雾具备一定温度后再喷入燃烧室内，具体办法是，所述水箱15内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置2。其中，所述加热装置2为电加热管。
为了使雾化助燃装置具有更小体积、更加紧凑的结构布局，本实施例中，所述水泵3设于所述水箱15内，且所述水泵3通过水溶液导管14连通于所述雾化发生器1。
本实施例在调试过程中，还可以调节助燃水溶液的流量，具体是指，所述水溶液导管14上设有供水管流量调节阀4。
为了取得更佳的雾化效果，本实施例中，所述雾化发生器1为超声波雾化发声器。
为了保证气源清洁，本实施例中，所述风机5的入风口连通有精密空气滤清器6。
作为一种优选方式，所述雾气导管7上设有水雾流量调节阀8，所述水雾流量调节阀8为电子式流量调节阀。该电子式流量调节阀可电性连接于内燃机的控制***，通过控制***对电子式流量调节阀和内燃机进行联动控制。
为了便于拆装，本实施例中，所述雾气导管7与所述内燃机进气管10之间通过拔插式三通接头9相连通。
上述雾化助燃装置可应用于一种内燃机中，所述内燃机包括有内燃机本体12、内燃机空气滤清器11、排气管13及所述雾化助燃装置，所述内燃机本体12的进气口与所述内燃机空气滤清器11之间通过内燃机进气管10相连通，所述内燃机本体12的排气口与所述排气管13相连通。
本实施例还涉及一种内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，结合图1和图2所示，该方法基于一内燃机实现，所述内燃机包括有内燃机本体12、内燃机空气滤清器11、排气管13及一雾化助燃装置，所述内燃机本体12的进气口与所述内燃机空气滤清器11之间通过内燃机进气管10相连通，所述内燃机本体12的排气口与所述排气管13相连通，所述雾化助燃装置包括有水箱15、雾化发生器1、水泵3和风机5，所述水箱15内盛装有助燃水溶液，所述水泵3的入水口连通于所述水箱15，所述水泵3的出水口连通于所述雾化发生器1，所述风机5的出风口连通于所述雾化发生器1，所述雾化发生器1的雾气出口通过一雾气导管7连通于内燃机进气管10，所述方法包括有如下步骤：
步骤S1，启动内燃机；
步骤S2，所述水泵3将所述水箱15内的助燃水溶液抽取至雾化发生器1；
步骤S3，所述雾化发生器1将所述助燃水溶液分散成水雾；
步骤S4，所述风机5运转并输出气流，借由该气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管10。
作为一种优选方式，所述水箱15内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置2，并且所述加热装置2为电加热管，所述步骤S2中，待所述加热装置2将所述助燃水溶液加热至预设温度后，由所述水泵3抽取所述助燃水溶液。
进一步地，所述水泵3设于所述水箱15内，且所述水泵3通过水溶液导管14连通于所述雾化发生器1，所述水溶液导管14上设有供水管流量调节阀4，所述步骤S1中，在调试过程中或者在启动内燃机之前，通过调节所述供水管流量调节阀4来控制所述水泵3的输送流量。
本实施例中，所述雾气导管7上设有水雾流量调节阀8，所述水雾流量调节阀8为电子式流量调节阀，所述水雾流量调节阀8电性连接于所述内燃机的控制***，所述控制***根据所述内燃机的运转功率实时调节所述水雾流量调节阀8，进而控制所述雾化助燃装置输出的水雾流量。其中，本发明通过内燃机的控制***对电子式流量调节阀进行联动控制，可根据内燃机的动力、实时功率自动调整水雾量，进而实现自动控制，优化内燃机的工作效率，但是这仅是本发明的一种优选方式，在实际应用中，也可以采用机械式开关阀，而这些阀门的选择均属于本发明精神指导之下的替换方案，因此均应当包含在本发明的保护范围之内。
本发明公开的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置、内燃机及方法中，可以采用水作为水雾来源，内燃机在工作时，水经过雾化后先与空气混合，再进入到燃烧室，使得汽化后的燃油、空气和水雾混合，由于水雾的主要组成为氢和氧，其在高温高压环境中对燃油起到助燃作用，不仅增加了对内燃机活塞的推动力，还大大提高了内燃机的输出功率，同时还能与燃烧室内残余的碳发生反应，从而减少尾气的排放。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其特征在于，包括有水箱(15)、雾化发生器(1)、水泵(3)和风机(5)，所述水箱(15)内盛装有助燃水溶液，所述水泵(3)的入水口连通于所述水箱(15)，所述水泵(3)的出水口连通于所述雾化发生器(1)，所述风机(5)的出风口连通于所述雾化发生器(1)，所述雾化发生器(1)的雾气出口通过一雾气导管(7)连通于内燃机进气管(10)，所述水泵(3)用于将所述水箱(15)内的助燃水溶液抽取至雾化发生器(1)，利用所述雾化发生器(1)将所述助燃水溶液分散成水雾，借由所述风机(5)输出的气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管(10)。
2.如权利要求1所述的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其特征在于，所述水箱(15)内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置(2)，所述加热装置(2)为电加热管。
3.如权利要求1所述的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其特征在于，所述水泵(3)设于所述水箱(15)内，且所述水泵(3)通过水溶液导管(14)连通于所述雾化发生器(1)，所述水溶液导管(14)上设有供水管流量调节阀(4)。
4.如权利要求1所述的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其特征在于，所述雾化发生器(1)为超声波雾化发声器，所述风机(5)的入风口连通有精密空气滤清器(6)。
5.如权利要求1所述的水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃装置，其特征在于，所述雾气导管(7)上设有水雾流量调节阀(8)，所述水雾流量调节阀(8)为电子式流量调节阀。
6.一种内燃机，其特征在于，包括有内燃机本体(12)、内燃机空气滤清器(11)、排气管(13)及权利要求1至5任一项所述的雾化助燃装置，所述内燃机本体(12)的进气口与所述内燃机空气滤清器(11)之间通过内燃机进气管(10)相连通，所述内燃机本体(12)的排气口与所述排气管(13)相连通。
7.一种内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，其特征在于，该方法基于一内燃机实现，所述内燃机包括有内燃机本体(12)、内燃机空气滤清器(11)、排气管(13)及一雾化助燃装置，所述内燃机本体(12)的进气口与所述内燃机空气滤清器(11)之间通过内燃机进气管(10)相连通，所述内燃机本体(12)的排气口与所述排气管(13)相连通，所述雾化助燃装置包括有水箱(15)、雾化发生器(1)、水泵(3)和风机(5)，所述水箱(15)内盛装有助燃水溶液，所述水泵(3)的入水口连通于所述水箱(15)，所述水泵(3)的出水口连通于所述雾化发生器(1)，所述风机(5)的出风口连通于所述雾化发生器(1)，所述雾化发生器(1)的雾气出口通过一雾气导管(7)连通于内燃机进气管(10)，所述方法包括有如下步骤：
步骤S1，启动内燃机；
步骤S2，所述水泵(3)将所述水箱(15)内的助燃水溶液抽取至雾化发生器(1)；
步骤S3，所述雾化发生器(1)将所述助燃水溶液分散成水雾；
步骤S4，所述风机(5)运转并输出气流，借由该气流将所述水雾输送至所述内燃机进气管(10)。
8.如权利要求7所述的内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，其特征在于，所述水箱(15)内设有用于为所述助燃水溶液加热的加热装置(2)，并且所述加热装置(2)为电加热管，所述步骤S2中，待所述加热装置(2)将所述助燃水溶液加热至预设温度后，由所述水泵(3)抽取所述助燃水溶液。
9.如权利要求7所述的内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，其特征在于，所述水泵(3)设于所述水箱(15)内，且所述水泵(3)通过水溶液导管(14)连通于所述雾化发生器(1)，所述水溶液导管(14)上设有供水管流量调节阀(4)，所述步骤S1中，在调试过程中或者在启动内燃机之前，通过调节所述供水管流量调节阀(4)来控制所述水泵(3)的输送流量。
10.如权利要求7所述的内燃机水雾与燃油混合燃烧的雾化助燃方法，其特征在于，所述雾气导管(7)上设有水雾流量调节阀(8)，所述水雾流量调节阀(8)为电子式流量调节阀，所述水雾流量调节阀(8)电性连接于所述内燃机的控制***，所述控制***根据所述内燃机的运转功率实时调节所述水雾流量调节阀(8)，进而控制所述雾化助燃装置输出的水雾流量。
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