[發明專利]柴油機中同時降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒方法

無效

• 申請號: 00109434.3
• 申請日: 2000-06-23
• 公開（公告）號: CN1275677A
• 公開（公告）日: 2000-12-06
• 發明（設計）人: 傅維鑣;周雁;李長樂
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02M25/025
• 分類號: F02M25/025
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 廖元秋

本發明屬于環境保護技術領域，特別涉及柴油機中同時降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒技術。

當前城市中汽車的廢氣排放已成為威脅城市環境的一大禍害，已引起了國際上的重視，并采取了各種措施。對柴油機來說，除從改進內部燃燒過程來解決外，別無其他好方法。

柴油機由于功率大，效率高于汽油機，與汽油機相比，其油耗約減少30％；其碳化氫CH，一氧化碳CO排放量遠低于汽油機，易符合排放標準。氧化氮NOx排放量較高，與汽油機相當；只是碳黑微粒的排放遠高于汽油機。因此，只要解決柴油機的NOx及碳黑微粒排放問題，則柴油機無論在經濟性上，還是在排放特性上都具有很強的競爭力。

然而，柴油機燃燒技術是一門高難技術，它已有上百年的研究歷史，它的水平與起點已相當高。在這種情況下，必須采用新思路、新方法。

綜觀解決柴油機的NOx與碳黑微粒的各種研究可以發現，凡是使NOx減少的各種措施都使碳黑微粒增加，反之亦然。也即它們是相互矛盾的。要同時降低NOx與碳黑微粒的排放不是一件容易的事。目前做得較好的是增壓一中冷方案，及日本的MK燃燒新概念，前者是可使碳黑微粒大幅度下降，但NOx排放量基本不變。日本的方案則正好相反，即可使NOx排放量大幅度下降，但碳黑微粒排放量基本不變。然而兩者的實施方案都較復雜，價格較貴。目前只有一種方法能使兩者同時下降。這就是油摻水燃燒。盡管對柴油機中油摻水燃燒已研究了幾十年，但一直沒有取得突破性進展。因此，對此技術，多數研究者持否定態度。本發明人認為，過去關于油摻水燃燒技術在柴油機中應用失效的原因，主要在于：(1)乳化油易分層，無法付諸實用。有人為了解決這一問題，將精力放在乳化劑的研究上，盡管有所改進，但價格很貴，結果造成節油不節錢的狀況，使用戶無采用它的積極性。至今為止，乳化油的油、水分層問題仍未得到解決。再加上乳化油易使氣缸腐蝕及易稀釋潤滑油等弊病。一句話，乳化油的實用化問題沒有得到認真的解決，因此大家對它失去了信心。(2)盡管乳化油能同時降低NOx和碳黑微粒，同時還有一定程度的節油效果，但它在燃燒技術上存在著難以克服的問題，例如，實驗表明，NOx和碳黑微粒下降量通常與摻水量成正比，這樣，摻水量少了，其降污的效果不大；摻水量大了，其著火延遲時間增長，輕者引起敲缸或粗爆運行，重者則不能使燃料著火、燃燒。長期來研究者無法解決這一難題。因此個別國家(如法國)為了充分發揮油摻水燃燒對柴油機降污的作用，只摻了13％的水，盡管效果不能令人滿意，但還是在降污方面起了一定作用。

由于上述兩個原因，這項對環保與節油都有益的油摻水燃燒技術，一直無法在柴油機中得到應用。

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種柴油機的清潔燃燒方法，可同時大幅度降低氧化氮及碳黑微粒排放，且具有節油又節錢，使用安全、可靠的優點。

本發明提出的一種柴油機中同時降低氧化氮及碳黑微粒排放的清潔燃燒的方法，其特征在于，包括下列各步驟：

(1)在通常柴油系統的活塞泵的進油端并聯一個乳化油系統，該乳化油系統包括由管道相連的濾油器、靜態乳化器、乳化油泵及裝有按比例配好的乳化油的乳化油箱；

(2)在所說的活塞泵的汽缸蓋、活塞頂部采用等離子或火焰噴涂法涂上一層鎳基催化劑；

(3)用柴油系統啟動待汽缸壁熱后，再轉換成乳化系統供油。

本發明還可包括停車前幾分鐘再轉換成柴油系統供油的步驟。

本發明所說的的乳化油可為在線配制的乳化油。

所說的的乳化油的配比為油∶水＝1∶0.15。

所說的的乳化油中還可加有表面活性劑。

本發明的原理及特點：

(1)用在線制備乳化油的方法替代了事先制備；啟動與停車前幾分鐘均采用柴油。這樣，就解決了實用化的問題。由于隨用隨制備，就不存在乳化油的儲存問題，也就不存在油、水分層問題，從而保證了使用的安全、可靠。由于無須考慮乳化油的儲存問題，因此可采用任何廉價的乳化劑，這就解決了節油不節錢的問題。另外，由于用柴油啟動，就不存在啟動難的問題；由于停車前切換成柴油燃燒，這樣保證了乳化油始終不以液體狀態與缸接解，這就避免了氣缸被乳化油腐蝕，潤滑油也不會被乳化油所稀釋。因為以蒸汽狀態存在的水是不會對氣缸和潤滑油有任何影響的。