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大幅度提高內燃機車有功功率的“液體增壓技術” 作者 白東旭 背景：空氣，一直被做為內燃機工質，吸入汽缸作功同時衍生廢氣之后，不論環保與否，都是理所當然的又排回大自然。 壓燃式柴油內燃機自誕生至今，不管怎樣提高功率，也無論怎樣的從數量上占有市場份額，但是發現幾乎所有在用的柴油機，都仍然是因循守舊的在繼續沿用著空氣工質、與石化高碳柴油燃料這一傳統模式。這一傳統模式，不能將燃油熱能轉換機械能的效率發揮至最大、尾氣排放嚴重污染大氣環境，存在著先天性隱形的升/功率/油耗大量浪費。伴隨著難以維修、且價格昂貴的高壓共軌ECU電控、EGR廢氣再循環技術出現和應用，其尾氣排放質量仍舊不能達到“國四”水準。氮氧化物、碳氫化合物PM2.5顆粒、二氧化碳尾氣指標，均遠遠落后于逐漸提高、且日趨嚴格的環保標準要求。從柴油內燃機現代制造專業技術存在的局限性來說，無論如何都仍然無法更改這一傳統模式。 一、廢氣渦輪增壓器的“氣體增壓”模式 近年來興起的在排氣道安裝廢氣渦輪增壓器，利用機械壓縮空氣，增加進入汽缸的空氣工質壓力，似乎從宏觀上解決了一定問題，但是，仍有增壓被動、滯后、不同步、增壓壓力不穩定、不能滿足高原低氣壓環境之弊端。遠遠不能滿足柴油機在各種不同環境下大幅度提升有功功率之需求。 二、壓燃式柴油機的有功功率、排放污染與做功工質質量和密度相關 使用高碳柴油燃料和空氣工質傳統模式的內燃機，柴油燃料與吸入氣缸的空氣比例是隨機變化的，根本沒有固定的參數。新發動機出廠時臺架試驗獲取的各項技術參數，隨著柴油動力設備的使用時間、環境變化、以及各種不確定因素的出現，指標必然都會有所下降。又因為柴油內燃機都具有功率自動補償特性：負荷增加，燃油自動加濃裝置會同步自動加大燃油噴油量來努力維持動力平衡；因此，所有沿用傳統模式的柴油機，在重負荷運轉和頻繁的加速狀態時，燃油負反饋加濃裝置自動進入負荷越重越加“油”的供油上限工作區域，導致噴入燃燒室的燃料含碳比例“大”，空氣工質密度及氧含量有限，缸內碳、氧最佳比例，即使ECU電控也難以突破自然法則而無法做到理想的精準匹配：在爆發沖程特殊的間歇脈沖式富碳缺氧密閉環境中，總有部分燃油缺乏充足的條件和時間，無法完全氧化放熱做功，衍生的一氧化碳、PM2.5顆粒、碳氫化合物CH2O碳煙等半可燃物質，全都是沒有物盡其用的柴油燃料，以“污染物”形態被排出缸外，這是柴油內燃機誕生以來，一直沿用高碳柴油燃料和空氣工質這一傳統模式形成的，既污染大氣環境，又造成升/功率/油耗大量隱形浪費；而空載高速狀態下的貧油稀燃，又會增加氮氧化物的產生機率，這個事實，是多少年來直至現在國內、外業內人士仍然在解決、單獨依靠柴油機制造行業的專業技術本身，至今根本沒有攻克的先天性頑癥。 總結柴油機爆發過程中的內在因素得出：吸收熱量產生機械壓力的做功工質密度大小和質量高低，是提升柴油機有功功率的關鍵，仍然繼續使用以往來自自然界的單純空氣為工質，來吸收利用缸內產生的熱量而產生機械壓力，柴油機應有的有功功率根本沒有得到正常發揮。加上柴油碳、氫元素氧化反應速度和耗氧量的需求不同，氧供應不足、不但排放污染加大，還導致有功功率能量轉換效率低下。因此，如何補償做功工質密度和質量、有效降低燃料含碳成分比例、就成了提高燃料能量轉換效率的關鍵。否則，隨著大氣環保標準逐漸提高，使用高碳柴油燃料的“黃標”排放污染，仍會長期存在和不斷產生，即使油品升級也無濟于事。所以，以往以單純空氣為做功工質傳統模式的改革和取代，已成必然。 三、柴油內燃機尾氣排放量與保有量、總功率成正比 依賴石化高碳燃料和傳統模式的柴油內燃機，以其動力強勁和經濟性，在鐵路、交通、航運船舶、以及各種工程機械領域已經形成主導地位，市場占有比例仍呈不斷上升趨勢。汽缸缸徑、汽缸數目的增加,活塞行程的擴展、排量加大等等，升/功率不斷在提高，因高碳廢氣排放量與柴油機功率成正比，所以，在用運行的壓燃式柴油動力功率總和越大，數量越多，高碳排放的廢氣污染總量也相應越大。 四、“液體增壓”--補償柴油內燃機做功工質密度和質量的必經之路 無論是廢氣渦輪氣體增壓，還是ECU電控電噴，人們都是一直在致力尋求一種能夠發揮和提高壓燃式柴油機能量轉換效率，有功功率既能大幅度提升、而又能節省燃料開支和減少消耗的理想模式。 筆者經過實踐探索，發現了壓燃式柴油內燃機潛在的“液體增壓效應”，成功創建了壓燃式柴油內燃機“液體增壓模式”：以液態的環保型《液體增壓劑》從進氣霧化進入汽缸，同壓縮空氣混合同時，迅速吸收工作循環產生的熱能，汽化蒸發分解，均勻分布在燃燒室內形成新型做功工質，密度、壓力和能量，大大高于以往的單純空氣。在這新型條件下，高壓霧化柴油在噴入瞬間，兩者優勢互補合成優質“高能均相燃氣”：這種新型高能爆發反應熱膨脹，導致同一密閉空間內“高能均相燃氣”全部同時著火，并在同一瞬間完全燃盡，有效地縮短了碳、氫燃料充分燃燒的時間，提高了氧化反應的質量和能量釋放速度，柴油燃料熱能轉換機械能效率和機械潛能的極限發揮，缸內爆發壓力劇增，轉化為對活塞做功的機械推力大大加強、飛輪動態響應迅速，有功功率輸出顯著增加，扭矩得到前所未有的大幅度提升。 ‚創造性的科學利用壓燃式柴油機潛在的“液體增壓效應”，從進氣超前補償缸內做功工質“液體增壓劑”，有機調整燃料環保結構，燃燒室內的新型環保做功工質，以做功當量相當的液體增壓劑墊底，柴油燃料噴量相應自動大幅度減少，大大削減了做功物質含碳比例，所以，清潔環保的尾氣，爆發做功同時已經同步形成，氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物PM2.5顆粒、二氧化碳排放隨之大幅度直線下降。 五、“液體增壓”--壓燃式柴油內燃機的前景和未來 壓燃式柴油內燃機全新的“液體增壓技術”，將提高和開發柴油機燃料熱能轉換機械能的效率和潛能，與柴油機排放污染防控有機結合，柴油用量減少，有效降低了做功物質中的碳含量，標本兼治，事半功倍。既彌補了柴油機做功工質密度和質量的先天不足，又填補了柴油機新能源應用領域一項空白，還打開了柴油機動力迅速適應環保排放高標準的局面：不論新、老常規柴油機的功率高低、不論汽缸數目多少、不論排量大小，即使以往尾氣直排的國二柴油機，也都具有良好的兼容性，都可以簡潔、方便的依據國四、五、六階段尾氣排放要求，精量預設調整升級，直接進行“黃”改“綠”，燃燒室爆發環境高效優化和改善，有功功率大幅度提高的同時，清潔、低碳的環保排放隨之立竿見影。具備新穎、實用，且應用設備成本低廉、維修方便之優勢，具有名符其實的“高效節能、提升動力、環保排放一體化”之經濟性，是實現千百萬新、老壓燃式柴油內燃機模式換代與升級無與倫比之捷徑，既給壓燃式柴油內燃機清潔新能源應用領域創造了前所未有的新機遇，也是柴油內燃機應用新的代用能源的發展方向，還標志著壓燃式柴油內燃機的整體綜合性能，從此迅速提升到了一個劃時代的、具有純粹中國綠色特色的新水平，創造性的開拓和引領壓燃式柴油內燃機應用領域，從此走向世界一流的一個全新時代，而領先于世界。 [size=14.0000pt]六、壓燃式柴油內燃機“液體增壓”技術應用示范 參看:壓燃式柴油內燃機應用“柴油機液體增壓”新技術示范 【本文撰稿：“柴油機液體增壓劑及專用汽化器”發明者， 聯系電話：18204201692 QQ2865058415 】 6 L8 w+ Q2 D" S7 T7 v4 |" o
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發表于 2015-6-2 12:32:32
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