一种发动机燃油供给油气混合装置及燃油雾化方法技术领域
本发明涉及汽车发动机燃油供给技术领域，特别涉及一种发动机燃油供
给油气混合装置及燃油雾化方法。
背景技术
现今内燃机燃烧燃油做功，多采用将燃油雾化，在气缸内与空气形成可
燃混合气来燃烧做功，以提高燃烧质量。而将燃油雾化过程，大多是利用喷
油嘴喷油孔高压喷射形成紊流将燃油雾化。
空气的临界温度是-140.7℃，在临界温度之上，无论压强怎样增大，空气
依然是气态，不会液化。空气的主要成分氮气和氧气都是非极性分子，汽油
是极性分子，常压下，汽油中空气的溶解度不高。汽油相对于空气来说是大
分子，但汽油分子的间隙较大，空气容易填充间隙溶解，由于汽油是极性分
子，空气氮和氧分子也可以通过分子之间的相互作用力结合而溶解，因此随
着压力的增大特别是高压下，空气在汽油中的溶解度会增加。
原理上说，在气-液体系中，气体可溶解液体溶剂中，溶解后的气体同时
也逸出；而溶剂也同时有逸出为溶剂蒸气和溶剂蒸气液化回到溶剂的双向过
程。这些过程达到动态平衡后，液相为气体与和液体溶剂形成的溶液，而气
相为气体和溶剂蒸气的混合物。对于这种体系，气体在液体中的溶解度与气
体的平衡分压成正比，与溶剂的性质无关，即亨利定律。在实际工程中，汽
油等燃料虽然是非理想溶液，压力很高后也会不太满足亨利定律，但是根据
已有的测试结果，甲烷、氮氧等气体在柴油汽油这类混合溶剂中，在10MPa
以下，气体的溶解度大致满足线性关系。在10MPa压力下，气体在液体中的
溶解度比一个大气压下高出约百倍，每升燃料可以溶解几倍于自身体积的气
体。
空气溶解度的较大增加一方面使得汽油的粘度发生变化，另一方面油滴
喷出后，由于压力的急剧降低，多溶解的几十倍到上百倍的空气会从汽油液
滴中逸出，空气逸出的分子间混乱碰撞有助于雾化。因此有必要设计一种简
洁的燃油供给系统，来提高汽油的雾化效果，降低汽油雾化时所需的高压耗
能。
发明内容
本发明设计开发了一种发动机燃油供给油气混合装置及燃油雾化方法，
克服现有技术中燃油雾化效果差燃烧效率低的缺陷，将空气与燃油混合并加
压形成空气饱和溶液，再将饱和溶液压力降低使空气逸出从而增加分子间碰
撞，大大提高了燃油雾化效果。
本发明提供的技术方案为：
一种发动机燃油供给油气混合装置，包括：
燃油支路，其用于提供燃油；
空气支路，其用于提供空气；
燃油泵，其进口端分别与所述燃油支路和空气支路连接，将液态燃油和
空气吸入到所述燃油泵中并将液态燃油和空气进行加压，使空气完全溶于液
态燃油中且空气在液态燃油中饱和；
喷油嘴，其与所述燃油泵的出口端连接，使空气饱和燃油从所述喷油嘴
喷入到发动机燃烧室中，空气饱和燃油的压力降低到燃烧室内的压力，从而
使空气饱和燃油中的空气从液态燃油中逸出，将液态燃油迅速雾化。
优选的是，所述燃油支路包括：
燃油箱，其用于储存燃油；
燃油滤清器，其用于过滤燃油中的杂质。
优选的是，所述空气支路包括：
空气滤清器，其用于过滤空气中的杂质；
单向阀，其用于控制空气单向流动并所述单向阀能够改变开度以控制空
气流量。
优选的是，所述空气支路还包括控制器，所述控制器与所述单向阀连接
以控制所述单向阀的开度。
一种发动机燃油雾化方法，使用上述的发动机燃油供给油气混合装置，
并包括如下步骤：
步骤一、将液态燃油与空气在燃油泵中混合；
步骤二、将混合后的液态燃油与空气进行加压，使空气完全溶解到液态
燃油中，并形成饱和空气燃油溶液；
步骤三、将饱和空气燃油溶液从喷油嘴喷入到发动机燃烧室中，使饱和
空气燃油溶液的压力降低到燃烧室内的压力，从而使空气饱和燃油中的空气
从液态燃油中逸出，将液态燃油迅速雾化。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种发动机燃油供给油气混合装置
利用空气在高压下载汽油中溶解度会增加的原理，当油滴在喷油嘴中喷出后，
压力的急剧降低会使得空气从汽油液滴中逸出，空气逸出的分子间混乱碰撞
有助于汽油的雾化，来提高汽油的雾化效果。本装置具有结构简单，安全高
效，成本低廉，工艺简单，汽油雾化效果好，燃油喷射系统所需压力小的优
点。以此来解决现有喷油技术雾化效果不高，所需压力大等缺点。
附图说明
图1为本发明所述的发动机燃油供给油气混合装置总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照
说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种发动机燃油供给油气混合装置，包括燃
油箱1001，燃油滤清器1002，燃油泵1003，喷油嘴1004，单向阀1005，空
气滤清器1006以及控制器1007。
燃油箱1001用于储存燃油，并向发动机提供所需燃料。燃油箱1001出
口直接连接燃油滤清器1002，使从燃油箱1001流出的燃油流经燃油滤清器
1002后将燃油中的水分等杂质滤除，保证燃油的燃烧效率。燃油滤清器1002
的出口端连接燃油泵1003。所述燃油泵1003能够将燃油从燃油箱1001中抽
出，并且能够对燃油进行加压。燃油箱1001、燃油滤清器1002、燃油泵1003
以及连接它们之间的管路构成了燃油支路。在燃油滤清器1002与燃油泵1003
之间设置有空气支路，所述空气支路包括单向阀1005与空气滤清器1006，
单向阀1005的进口端连接空气滤清器1006，出口端连接燃油泵1003的进口
端。空气滤清器1006用于过滤空气，将空气中的水分以及大颗粒杂质滤除。
单向阀1005只允许空气单向流入到燃油泵1003中，阻止空气的反向流动以
及阻止燃油经单向阀流出。同时所述单向阀1005还能够起到控制空气流量的
作用，即通过单向阀1005开度的不同使空气支路提供不同流量的空气。单向
阀1005与控制器1007电连接，通过控制器1007来控制单向阀1005的开度。
当燃油泵1003工作时，将燃油从燃油箱1001中吸入到燃油泵1003中，同时
将空气经空气支路一并吸入到燃油泵1003中，并将燃油与空气的混合加压，
达到一定的压力，使空气可完全溶解在燃油中。控制器1007根据汽车行驶不
同工况所需燃油量，以及一定压强下空气在燃油中的饱和时的溶解量来控制
单向阀1005的开度，以保证空气在汽油中始终能达到饱和状态，不会出现空
气在汽油中溶解度不足或过量的现象。
燃油泵1003的出口端连接喷油嘴1004。由于空气的主要成分氮气和氧
气都是非极性分子，汽油是极性分子，常压下，汽油中空气的溶解度不高。
因此空气与燃油在进入到燃油泵1003之前是各自分开的。在空气与燃油进入
到燃油泵1003后，被燃油泵1003加压，送入喷油嘴1004中。由于汽油相对
于空气来说是大分子，在高压下，汽油分子间的间隙容易被空气间隙填满而
饱和形成空气的饱和溶液，即空气为溶质，汽油为溶液。饱和溶液经燃油管
路被送至喷油嘴1004。当喷油嘴1004内部阀体开时，空气与燃油的混合溶
液在高压下喷出。由于油液喷射到燃烧室内，形成几个微米到几百微米大小
的液滴，压力迅速降低，温度升高，气体会析出，析出时空气分子的无规则
运动会加剧分子间的碰撞，使得液滴的气化速度可以提高几倍到十几倍；这
一过程，也可以看做是高压系统对气液混合体做工功W。做功完成后，做功
的能量被吸收达到或接近饱和溶解度液体中，形成液体的内能即吉布斯自由
能G＝U-TS+pV＝H-TS，其中U是系统的内能，T是温度，S是熵，p
是压强，V是体积，H是焓。因此在燃烧室中，液体中的内能使得液体挥发
速度大幅度增加，即当燃油从喷油嘴1004喷出时，会被迅速雾化，以此大幅
度提升燃油的雾化效果。
本发明所述的发动机燃油供给油气混合装置，利用了空气在燃油中的溶
解度会随着压力的增加而增大的原理，将空气与燃油进行混合并加压，使空
气完全溶于燃油中形成空气的饱和溶液，然后使百合溶液从喷油嘴中喷出，
使压力骤降时，空气从燃油中逸出，利用逸出时分子间碰撞，来提高燃油雾
化效果，降低燃油雾化时所需的高压耗能，以提高燃油燃烧质量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方
式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领
域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范
围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图
例。