[发明专利]一种预汽化燃油发动机

说明书

一种预汽化燃油发动机，通过在发动机供油管路上串接一套智能控制温度的加热装置，用预汽化燃烧技术取代了雾化燃烧技术，大幅度提高了热效率和输出功率，同时降低污染。

本发明属于燃油燃烧应用技术，特别涉及到燃油发动机燃烧技术。

发动机俗称热机，同时也是一个推进器，是广泛应用于车、船、飞机的动力装置。燃油发动机现有三种类型，分别是活塞式、转子式、涡轮式发动机。其中活塞式和转子式是冲程作功模式，涡轮式是持续燃烧作功模式。作功方法是雾化燃烧技术。随着社会进步和科技发展，人们对净化环境和资源利用效率提出了更高要求，相继出台了有关标准，有国标、美标、欧标、国际标准等，对燃油发动机热效率和污染排放规定了明确指标。

下面分析活塞式和转子式发动机在作功冲程中的状态，以自吸式汽柴油发动机为例，在作功冲程中，当液相的雾化燃油喷发进入气缸内，与先进入缸内的空气混合，被下行活塞压缩到下顶点时被点燃，混合油气燃烧，气体膨胀，推动活塞作功到上顶点结束。整个作功冲程的时间是以多少个毫秒计算的。

但问题是，液体燃料燃烧特性是：必须在气化后才能补氧燃烧，进入汽缸内的液相燃油要达到汽相，需要被加热和升温的时间，当混合油气被下行活塞压缩到下顶点被点燃，液相燃油经过被加热到汽化后再燃烧作功。这个加热相变过程既占用整个作功冲程中的大量时间，燃烧同时产生了CO₂，直接抑制燃烧反应正常升温，汽缸内就达不到应有的高温。根据热力学公式，容积恒定温度压力成正比的定义，当温度不达标，压力就不达标，最终是输出功率不达标，大幅度降低了热效率和输出功率，燃烧不净的燃油就成为了污染源。

分析涡喷发动机在燃烧作功中的状态，从喷嘴喷发的液相雾化燃油进入燃烧室，与从高压压气室进入的高压汽流混合时被点燃，燃烧室形成了高温高压的火焰状态。在后续高压气流的压力下，驱动涡轮旋转，对涡轮作功后，从涡轮叶片间的空隙进入到燃烧室尾部。从尾喷口向后高速喷发，形成推力，完成作功过程。

但问题是，进入燃烧室内的液相燃油是被室内高温火焰加热达到汽相的，加热相变过程同时产生了CO₂，使燃烧室内燃烧反应的条件恶化，燃油内能在反应瞬间不能全部释放，燃烧室内达不到应有的高温高压指标，降低了推进功率和热效率。

本发明的目的是向社会提供一种全面提升发动机效能的方法，依据对燃油燃烧技术的了解和研究，本人认为可以采用预气化燃烧技术取代雾化燃烧技术。

本发明的目的是这样达到的：用一套智能控制温度的燃油加热装置，串接在发动机供油管路上。该装置的功能控制燃油被加热到设定温度区间，确保从喷嘴喷发的燃油是汽相，即油蒸气状态。当油蒸气喷发时，温度高、密度低，本就具有被加热的潜热，炭氢分子体积膨胀，能获得更多的空气助燃，燃烧速率高且快，一旦被点燃，瞬间就释放全部内能，炭氢分子彻底烧干净。

在涡喷发动机的燃烧室内，高压气流提供充足的氧化剂，当与从喷嘴喷发的油蒸气混合时被点燃，燃烧反应强烈。燃烧内能瞬间全部释放，燃烧室内就达到应有的高温高压指标，大幅度提高热效率和推进功率，同时消灭了烟尘污染。

在活塞式和转子式的作功冲程中，当油蒸气进入汽缸内与预先进入的空气混合，被下行活塞压缩到下顶点时被点燃，混合油气就燃烧作功，燃油内能瞬间全部释放，缸内的温度压力就达到应有的指标，大幅度提高了输出功率和热效率，同时消灭了烟尘污染。

根据燃油比热容，当设定燃油喷发温度在500℃-650℃时，能耗约占3％，可以从发动机排放的废热中汲取部分或全部热能，减少加热装置的能耗。发动机应用预汽化燃烧技术，拓宽了适用油的品种，只要是无硫低氮热值相近的轻油都可使用。

发动机指标中，查不到预汽化燃烧技术相关指标和鉴定方法，现参考中华人民共和国船舶行业标准CB/T3263-2004有关雾化燃烧和汽化燃烧热效率条款作估算依据：针对涡喷发动机，运用预汽化燃烧技术可提高热效率约30％，针对活塞式、转子式发动机，自吸气式运用预汽化燃烧技术，可提高热效率50％。