[發明專利]回收水式內燃機凈化排氣系統

無效

• 申請號: 00102115.X
• 申請日: 2000-01-30
• 公開（公告）號: CN1259622A
• 公開（公告）日: 2000-07-12
• 發明（設計）人: 梁劍鋒;梁剛;梁劍銳
• 申請（專利權）人: 梁劍鋒
• 主分類號: F02M25/03
• 分類號: F02M25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種無公害或環保型內燃機凈化排氣系統。

根據法國SEMT12VPC-4型柴油機熱平衡圖，有效功的熱量占42.5％，冷卻水及潤滑油的熱損失占27％，廢氣損失熱為40％，其中又分為兩部分，一部分被廢氣渦輪增壓器所回收，占10.5％，另外29.5％自渦輪后的排氣中流入大氣。而廢氣渦輪吸收的10.5％熱量中，又有約大部分(即10％熱量)在空氣冷卻器的冷卻水中損失掉，只有0.5％的熱量隨進缸空氣又回到氣缸中。

隨著社會的進步，對降低汽車的排氣污染要求越來越高。在柴油機中曾試驗噴水冷卻降低燃燒最高溫度從而降低有毒氣體的排放量(參見劉穎主編，柴油機原理，華中理工大學出版社，1984年3月第1版，第65頁)。噴水冷卻有多種方式，即進氣管噴水，進氣管加水蒸汽，燃油用機械攪拌滲水，用起聲波或化學乳化劑將燃油與水乳化，以及將水直接噴入燃澆室。由于水吸收熱量和稀釋燃油密度，兩者都可降低高峰燃燒溫度，從而降低有毒氣體的生成量。在直接噴射式柴油機上，當水與燃油比等于1時，HC+NO_x排量可降50％，而功率僅下降4％。在分隔式燃燒室柴油機上，使用噴水冷卻最大可能使NO_x降低70％。噴水冷卻有待解決的問題是氣缸等部件可能生銹，用水量較大，以及氣缸泄漏的含水蒸汽燃氣使油底殼積水，水有可能滲入潤滑油使潤滑系統沾污。在二十世紀六十年代初，我國對柴油滲水進行過大量的研究和實踐，當時的目的在于節約燃料。噴水冷卻可明顯降低燃燒噪音和排氣煙度。過去把柴油滲水稱為以水代油，這種說法不對。水不能代油，但柴油滲水降低燃料消耗被過去的實踐所證實。所以，柴油滲水是內燃機既降低排放又能節約燃料的方法。為此，本發明人在1999年4月8日提出了一項發明專利技術，稱為柴油與防銹水在噴嘴密封錐滲混二次噴水雙液噴射系統(申請號為99103773.1)，隨后又在1999年5月11日提出了第二項發明專利技術，稱為曲軸與多級廢氣渦輪軸連接傳動噴射防銹水內冷內燃機(申請號為99104493.2)。如果對接觸含水蒸汽燃氣的內燃機零部件表面進行防銹鍍層處理或用防銹材料(如不銹鋼或鋁合金)制造，噴射防銹水可改為噴水。為解決油底殼積水滲入潤滑油使潤滑系統沾污問題，可以在潤滑系統機油泵進口前安裝旋流分離器把水從機油中清除掉。關于旋流分離器結構原理下文有說明，這是從排氣系統中回收水的關鍵設備。缸內噴水冷卻柴油機的兩次噴水是，第一次噴水是柴油滲水噴射，噴油噴水始點時刻相同，終點時刻噴水比噴油稍為遲后，目的是清除噴嘴壓力室的積油。第二次噴水在燃燒結束后進行。第二次噴水的目的是降低內燃機排氣溫度，增加膨脹功，降低缸外循環冷卻水及潤滑油的熱損失(此項熱損失在不噴水柴油機中占27％)。汽油機與柴油機在兩次噴水方面的主要區別是第一次噴水的目的與時間不同。汽油機第一次噴水的目的是防止發生爆震燃燒，把汽油機壓縮比從10提高到12～16。汽油機第一次噴水時間是在壓縮沖程壓縮比達到5～10的適當時刻，具體由試驗決定。過去增壓汽油機曾采用在進氣管噴水防止發生爆震(參見機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編，機械工程手冊，第二版，動力設備卷，機械工業出版社，1997年7月第2版，第4-173頁)。汽油機與柴油機第二次噴水的目的與時間相同。上述兩項發明只考慮內燃機實施噴水內冷，并沒有考慮用缸內噴水冷卻后取消缸外循環水冷。加大第二次噴水量可以取消缸外循環水冷，但原設計的柴油機雙液噴射系統存在第二次噴射射程小于第一次噴射射程的缺點，必須加以改進。液化石油氣發動機也可以按汽油機方式實施缸內噴水冷卻。燃油供給系統采用汽油缸外(在進氣門處)噴射的汽油機也可設計凸輪驅動汽油滲水噴射裝置。