新型節(jié)能摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)改造

程清偉

摘 要 納米霧化在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排中的應(yīng)用研究，主要為現(xiàn)今市場(chǎng)上摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)更加節(jié)能環(huán)保的燃料供給系統(tǒng)，利用超聲波高頻振蕩的原理，將汽油霧化成直徑約2μm的粒子，然后將深度霧化的汽油霧粒與空氣完全混合，形成比較好的混合氣，節(jié)能燃油系統(tǒng)根據(jù)不同的摩托車運(yùn)行工況，調(diào)節(jié)摩托車節(jié)氣門的開(kāi)度，與新鮮空氣混合，形成比較理想的空燃比。

關(guān)鍵詞 燃油系統(tǒng)、超聲波霧化、控制系統(tǒng)、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0140-01

新型高效節(jié)能的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)，主要為當(dāng)今摩托車提供比原化油器更加高效節(jié)能環(huán)保的供油系統(tǒng)，用較低的成本達(dá)到較高成本的電控燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。該系統(tǒng)主要包括兩大部分：混合氣形成控制系統(tǒng)和燃油細(xì)化控制系統(tǒng)。

1 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

為了使汽油細(xì)化納米級(jí)的顆粒，本系統(tǒng)利用超聲波霧化器來(lái)細(xì)化汽油。由于霧化器要低于液面3～5 mm為最佳，此時(shí)霧化量最大。所以本系統(tǒng)采取紅外線液位傳感控制電路來(lái)使霧化室的液位保持一定。為了使霧化室的汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配，本系統(tǒng)把控制霧化器的工作電壓的滑動(dòng)電阻器設(shè)置在油門把手處，根據(jù)油門把手的開(kāi)度來(lái)控制霧化器的工作電壓，使其霧化量匹配燃油消耗量，并降低霧化器的電能消耗。經(jīng)過(guò)三極管的放大作用，流經(jīng)電磁繼電器線圈的電流為1mA，達(dá)不到工作電流，開(kāi)關(guān)KM斷開(kāi)，常閉式電磁閥門電路斷開(kāi)，閥門失電閉合，不進(jìn)油。通過(guò)這種方式，使得適量的燃油自動(dòng)供給霧化室，避免了燃油過(guò)量導(dǎo)致的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的效果。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 霧化器工作示意圖

2 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

其中超聲波霧化器是利用超聲波換能器將高頻電磁振蕩轉(zhuǎn)化為液體的機(jī)械振動(dòng)，使液體破碎成霧化顆粒[2]。壓電換能器在液體中輻射超強(qiáng)的超聲波，通過(guò)薄透聲膜輻射到汽油液體中，在汽油液面產(chǎn)生噴泉狀霧化狀態(tài)，超聲波換能器是摩托車燃油系統(tǒng)總電路的核心部分，結(jié)構(gòu)圖與實(shí)物圖分別如圖2和圖3所示。

汽油霧粒的直徑是由介質(zhì)和超聲激發(fā)頻率決定，其霧滴的直徑計(jì)算公式[3]為：

（1）

式中：為汽油霧滴顆粒的直徑；為汽油顆粒的表面張力系數(shù)，汽油的表面張力系數(shù)為；為液體的密度，汽油密度為；為振蕩頻率，。

由公式（1）計(jì)算得汽油霧粒直徑。表明：超聲波霧化器頻率越高，汽油霧滴越小；汽油溫度越高，油滴與油滴之前的張力越小，則汽油霧滴顆粒越細(xì)小。

圖2 超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖 圖3超聲波換能器實(shí)物圖

當(dāng)輸入電壓模塊輸出電壓越高，霧化器的工作電壓越高，則功率越大，霧化量越大，霧化室的汽油顆粒濃度越高。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)霧化器的工作電壓與霧化量的關(guān)系如圖4所示。

圖4 工作電壓與霧化量的關(guān)系圖

為了保持霧化室能有一定的汽油顆粒濃度供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低轉(zhuǎn)速，本系統(tǒng)將工作電壓設(shè)置在23～27.4V之間。電壓調(diào)節(jié)器設(shè)置在油門把手，使其隨油門把手的開(kāi)度而調(diào)整霧化器的工作電壓，從而使汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)工況相匹配。

根據(jù)摩托車年行駛10000 km計(jì)算，安裝了本作品的摩托車，年節(jié)省油耗為129升，而按照汽油市場(chǎng)售價(jià)為8.17元/升，即每年能夠節(jié)省1053.93元。按2012年2月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.25億輛來(lái)算，可帶來(lái)2371.343億元經(jīng)濟(jì)效益。

基于超聲波的摩托車供油系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序少，大規(guī)模生產(chǎn)投入資金少，見(jiàn)效快。隨著全球能源資源的短缺問(wèn)題出現(xiàn)，油價(jià)日趨上漲，低能耗產(chǎn)品成為人們首選。由于系統(tǒng)采用節(jié)能策略，將實(shí)現(xiàn)減排的同時(shí)降低能耗，其推廣可以緩解能源供缺矛盾，迎合當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題，這無(wú)疑對(duì)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱中平.汽車排氣污染治理實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)物資出版社，2001：56-70.

[2]崔心存，金國(guó)棟.內(nèi)燃機(jī)排氣凈化[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2008：23-30

[3]王務(wù)林.汽車催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)概論[M].北京：人民交通出版社，1999：8-13.

[4]馮若編著.超聲波手冊(cè)[M].南京大學(xué)出版社，1999：203-290.

[5]蔡曉峰，何維庚，姜德星，石星宇.壓電陶瓷超聲霧化換能器的研制[J].1994（03）.endprint

摘 要 納米霧化在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排中的應(yīng)用研究，主要為現(xiàn)今市場(chǎng)上摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)更加節(jié)能環(huán)保的燃料供給系統(tǒng)，利用超聲波高頻振蕩的原理，將汽油霧化成直徑約2μm的粒子，然后將深度霧化的汽油霧粒與空氣完全混合，形成比較好的混合氣，節(jié)能燃油系統(tǒng)根據(jù)不同的摩托車運(yùn)行工況，調(diào)節(jié)摩托車節(jié)氣門的開(kāi)度，與新鮮空氣混合，形成比較理想的空燃比。

關(guān)鍵詞 燃油系統(tǒng)、超聲波霧化、控制系統(tǒng)、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0140-01

新型高效節(jié)能的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)，主要為當(dāng)今摩托車提供比原化油器更加高效節(jié)能環(huán)保的供油系統(tǒng)，用較低的成本達(dá)到較高成本的電控燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。該系統(tǒng)主要包括兩大部分：混合氣形成控制系統(tǒng)和燃油細(xì)化控制系統(tǒng)。

1 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

為了使汽油細(xì)化納米級(jí)的顆粒，本系統(tǒng)利用超聲波霧化器來(lái)細(xì)化汽油。由于霧化器要低于液面3～5 mm為最佳，此時(shí)霧化量最大。所以本系統(tǒng)采取紅外線液位傳感控制電路來(lái)使霧化室的液位保持一定。為了使霧化室的汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配，本系統(tǒng)把控制霧化器的工作電壓的滑動(dòng)電阻器設(shè)置在油門把手處，根據(jù)油門把手的開(kāi)度來(lái)控制霧化器的工作電壓，使其霧化量匹配燃油消耗量，并降低霧化器的電能消耗。經(jīng)過(guò)三極管的放大作用，流經(jīng)電磁繼電器線圈的電流為1mA，達(dá)不到工作電流，開(kāi)關(guān)KM斷開(kāi)，常閉式電磁閥門電路斷開(kāi)，閥門失電閉合，不進(jìn)油。通過(guò)這種方式，使得適量的燃油自動(dòng)供給霧化室，避免了燃油過(guò)量導(dǎo)致的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的效果。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 霧化器工作示意圖

2 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

其中超聲波霧化器是利用超聲波換能器將高頻電磁振蕩轉(zhuǎn)化為液體的機(jī)械振動(dòng)，使液體破碎成霧化顆粒[2]。壓電換能器在液體中輻射超強(qiáng)的超聲波，通過(guò)薄透聲膜輻射到汽油液體中，在汽油液面產(chǎn)生噴泉狀霧化狀態(tài)，超聲波換能器是摩托車燃油系統(tǒng)總電路的核心部分，結(jié)構(gòu)圖與實(shí)物圖分別如圖2和圖3所示。

汽油霧粒的直徑是由介質(zhì)和超聲激發(fā)頻率決定，其霧滴的直徑計(jì)算公式[3]為：

（1）

式中：為汽油霧滴顆粒的直徑；為汽油顆粒的表面張力系數(shù)，汽油的表面張力系數(shù)為；為液體的密度，汽油密度為；為振蕩頻率，。

由公式（1）計(jì)算得汽油霧粒直徑。表明：超聲波霧化器頻率越高，汽油霧滴越小；汽油溫度越高，油滴與油滴之前的張力越小，則汽油霧滴顆粒越細(xì)小。

圖2 超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖 圖3超聲波換能器實(shí)物圖

當(dāng)輸入電壓模塊輸出電壓越高，霧化器的工作電壓越高，則功率越大，霧化量越大，霧化室的汽油顆粒濃度越高。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)霧化器的工作電壓與霧化量的關(guān)系如圖4所示。

圖4 工作電壓與霧化量的關(guān)系圖

為了保持霧化室能有一定的汽油顆粒濃度供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低轉(zhuǎn)速，本系統(tǒng)將工作電壓設(shè)置在23～27.4V之間。電壓調(diào)節(jié)器設(shè)置在油門把手，使其隨油門把手的開(kāi)度而調(diào)整霧化器的工作電壓，從而使汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)工況相匹配。

根據(jù)摩托車年行駛10000 km計(jì)算，安裝了本作品的摩托車，年節(jié)省油耗為129升，而按照汽油市場(chǎng)售價(jià)為8.17元/升，即每年能夠節(jié)省1053.93元。按2012年2月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.25億輛來(lái)算，可帶來(lái)2371.343億元經(jīng)濟(jì)效益。

基于超聲波的摩托車供油系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序少，大規(guī)模生產(chǎn)投入資金少，見(jiàn)效快。隨著全球能源資源的短缺問(wèn)題出現(xiàn)，油價(jià)日趨上漲，低能耗產(chǎn)品成為人們首選。由于系統(tǒng)采用節(jié)能策略，將實(shí)現(xiàn)減排的同時(shí)降低能耗，其推廣可以緩解能源供缺矛盾，迎合當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題，這無(wú)疑對(duì)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱中平.汽車排氣污染治理實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)物資出版社，2001：56-70.

[2]崔心存，金國(guó)棟.內(nèi)燃機(jī)排氣凈化[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2008：23-30

[3]王務(wù)林.汽車催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)概論[M].北京：人民交通出版社，1999：8-13.

[4]馮若編著.超聲波手冊(cè)[M].南京大學(xué)出版社，1999：203-290.

[5]蔡曉峰，何維庚，姜德星，石星宇.壓電陶瓷超聲霧化換能器的研制[J].1994（03）.endprint

摘 要 納米霧化在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排中的應(yīng)用研究，主要為現(xiàn)今市場(chǎng)上摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)更加節(jié)能環(huán)保的燃料供給系統(tǒng)，利用超聲波高頻振蕩的原理，將汽油霧化成直徑約2μm的粒子，然后將深度霧化的汽油霧粒與空氣完全混合，形成比較好的混合氣，節(jié)能燃油系統(tǒng)根據(jù)不同的摩托車運(yùn)行工況，調(diào)節(jié)摩托車節(jié)氣門的開(kāi)度，與新鮮空氣混合，形成比較理想的空燃比。

關(guān)鍵詞 燃油系統(tǒng)、超聲波霧化、控制系統(tǒng)、摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)

中圖分類號(hào)：U464 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）19-0140-01

新型高效節(jié)能的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)，主要為當(dāng)今摩托車提供比原化油器更加高效節(jié)能環(huán)保的供油系統(tǒng)，用較低的成本達(dá)到較高成本的電控燃油噴射系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。該系統(tǒng)主要包括兩大部分：混合氣形成控制系統(tǒng)和燃油細(xì)化控制系統(tǒng)。

1 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

為了使汽油細(xì)化納米級(jí)的顆粒，本系統(tǒng)利用超聲波霧化器來(lái)細(xì)化汽油。由于霧化器要低于液面3～5 mm為最佳，此時(shí)霧化量最大。所以本系統(tǒng)采取紅外線液位傳感控制電路來(lái)使霧化室的液位保持一定。為了使霧化室的汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配，本系統(tǒng)把控制霧化器的工作電壓的滑動(dòng)電阻器設(shè)置在油門把手處，根據(jù)油門把手的開(kāi)度來(lái)控制霧化器的工作電壓，使其霧化量匹配燃油消耗量，并降低霧化器的電能消耗。經(jīng)過(guò)三極管的放大作用，流經(jīng)電磁繼電器線圈的電流為1mA，達(dá)不到工作電流，開(kāi)關(guān)KM斷開(kāi)，常閉式電磁閥門電路斷開(kāi)，閥門失電閉合，不進(jìn)油。通過(guò)這種方式，使得適量的燃油自動(dòng)供給霧化室，避免了燃油過(guò)量導(dǎo)致的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的效果。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 霧化器工作示意圖

2 燃油細(xì)化控制系統(tǒng)

其中超聲波霧化器是利用超聲波換能器將高頻電磁振蕩轉(zhuǎn)化為液體的機(jī)械振動(dòng)，使液體破碎成霧化顆粒[2]。壓電換能器在液體中輻射超強(qiáng)的超聲波，通過(guò)薄透聲膜輻射到汽油液體中，在汽油液面產(chǎn)生噴泉狀霧化狀態(tài)，超聲波換能器是摩托車燃油系統(tǒng)總電路的核心部分，結(jié)構(gòu)圖與實(shí)物圖分別如圖2和圖3所示。

汽油霧粒的直徑是由介質(zhì)和超聲激發(fā)頻率決定，其霧滴的直徑計(jì)算公式[3]為：

（1）

式中：為汽油霧滴顆粒的直徑；為汽油顆粒的表面張力系數(shù)，汽油的表面張力系數(shù)為；為液體的密度，汽油密度為；為振蕩頻率，。

由公式（1）計(jì)算得汽油霧粒直徑。表明：超聲波霧化器頻率越高，汽油霧滴越??；汽油溫度越高，油滴與油滴之前的張力越小，則汽油霧滴顆粒越細(xì)小。

圖2 超聲波換能器結(jié)構(gòu)圖 圖3超聲波換能器實(shí)物圖

當(dāng)輸入電壓模塊輸出電壓越高，霧化器的工作電壓越高，則功率越大，霧化量越大，霧化室的汽油顆粒濃度越高。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)霧化器的工作電壓與霧化量的關(guān)系如圖4所示。

圖4 工作電壓與霧化量的關(guān)系圖

為了保持霧化室能有一定的汽油顆粒濃度供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)保持最低轉(zhuǎn)速，本系統(tǒng)將工作電壓設(shè)置在23～27.4V之間。電壓調(diào)節(jié)器設(shè)置在油門把手，使其隨油門把手的開(kāi)度而調(diào)整霧化器的工作電壓，從而使汽油顆粒濃度與發(fā)動(dòng)機(jī)工況相匹配。

根據(jù)摩托車年行駛10000 km計(jì)算，安裝了本作品的摩托車，年節(jié)省油耗為129升，而按照汽油市場(chǎng)售價(jià)為8.17元/升，即每年能夠節(jié)省1053.93元。按2012年2月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.25億輛來(lái)算，可帶來(lái)2371.343億元經(jīng)濟(jì)效益。

基于超聲波的摩托車供油系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工序少，大規(guī)模生產(chǎn)投入資金少，見(jiàn)效快。隨著全球能源資源的短缺問(wèn)題出現(xiàn)，油價(jià)日趨上漲，低能耗產(chǎn)品成為人們首選。由于系統(tǒng)采用節(jié)能策略，將實(shí)現(xiàn)減排的同時(shí)降低能耗，其推廣可以緩解能源供缺矛盾，迎合當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題，這無(wú)疑對(duì)國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱中平.汽車排氣污染治理實(shí)用手冊(cè)[M].北京：中國(guó)物資出版社，2001：56-70.

[2]崔心存，金國(guó)棟.內(nèi)燃機(jī)排氣凈化[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，2008：23-30

[3]王務(wù)林.汽車催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)概論[M].北京：人民交通出版社，1999：8-13.

[4]馮若編著.超聲波手冊(cè)[M].南京大學(xué)出版社，1999：203-290.

[5]蔡曉峰，何維庚，姜德星，石星宇.壓電陶瓷超聲霧化換能器的研制[J].1994（03）.endprint