[發(fā)明專利]一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210130879.2
• 申請日: 2012-05-01
• 公開（公告）號: CN102619646A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉日孟
• 申請（專利權(quán)）人: 劉日孟
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置，尤其涉及一種減少柴油內(nèi)燃機(jī)氮氧化物排放、節(jié)省油料的加水輔助燃燒做功裝置。

背景技術(shù)

在活塞式內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)加水參與燃燒有許多方面的優(yōu)勢是眾所周知的。水有防止燃料爆燃的作用，在進(jìn)氣中加入少量水后，可以使用低標(biāo)號的汽油或柴油，或是提高發(fā)動機(jī)的壓縮比，兩者都有提高發(fā)動機(jī)燃油效率的作用?？諝庵械乃薪档瓦M(jìn)汽溫度的作用，在進(jìn)氣中加入少量水后，燃燒室可以吸入較濃的燃汽，提高了發(fā)動機(jī)的實(shí)際壓縮比，可以提高發(fā)動機(jī)的最大功率。霧化水滴在高溫燃燒汽化后，其體積爆發(fā)為原來的上千倍，在推動了活塞做功的同時，還有很好的吸熱降溫作用，可以延長缸體壽命。水霧微滴在燃燒受熱后的微爆作用和水蒸汽成份，對油霧的充分燃燒有很大的促進(jìn)作用。向內(nèi)燃機(jī)內(nèi)加水有的方法通常分為兩種：一種時預(yù)先使燃料乳化；一種是直接加水到內(nèi)燃機(jī)中。

柴油摻水乳化技術(shù)，是一項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)，已被人們廣泛認(rèn)識并在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛使用。公開號為CN1288934的專利公開了一種摻水乳化技術(shù)，在柴油中加入一定比例的水和柴油乳化劑，即可制成乳化柴油。使用乳化柴油不僅能節(jié)省燃料，而且乳化柴油的燃燒要比純柴油燃燒更充分，因此可大大減少燃油廢氣對環(huán)境的污染。該乳化柴油適用于各類國產(chǎn)和進(jìn)口柴油機(jī)，額定功率不變。該方法中，用于內(nèi)燃機(jī)的乳化柴油配比為：柴油80份、水20份、乳化劑0.5-1份；用于燃油鍋爐的乳化柴油原料配比為：柴油70份、水30份、乳化劑0.5-1份。經(jīng)多架試驗(yàn)節(jié)油率7.9％，鐵路機(jī)車實(shí)用節(jié)油率18.2％。用于各種柴油機(jī)，煙度和有害氣體排放比燃燒純柴油下降25-75％；用于各類燃油鍋爐，二氧化硫排放濃度下降47％、煙塵排放濃度下降57％。該方法通過間接向內(nèi)燃機(jī)內(nèi)加水，節(jié)省了燃油，降低了尾氣中有害物質(zhì)的排放量，但在使用時，需要提前對柴油進(jìn)行乳化，再加入柴油機(jī)中，操作起來比較繁瑣。

有效減少柴油內(nèi)燃機(jī)氮氧化物排放的直接噴水裝置（《國際船艇》2001年第2期）一文公開了向發(fā)動機(jī)直接噴水的裝置。該直接噴水裝置所形成的低NO_x排放技術(shù)，就是基于低油耗和低NO_x排放獲得平衡的。它巧妙地調(diào)整了燃燒過程中柴油機(jī)循環(huán)的二次調(diào)諧原理。最為熟悉的是向燃燒室內(nèi)直接噴射燃料與水的混合物。柴油機(jī)內(nèi)NO_x的形成，是因?yàn)槿紵覂?nèi)局部性的燃燒溫度過高而造成的。在燃燒過程中，通過降低高溫部位的溫度，就可以減少NO_x的形成。水分子有很高的能量吸收能力降低了峰值燃燒溫度，由此減少了在燃燒反應(yīng)中NO_x的產(chǎn)生。水在此方面有著積極的作用，這是眾所周知。向燃燒室直接噴水技術(shù)的優(yōu)勢，減少了50－60％的柴油機(jī)排放中氮氧化物的含量；可調(diào)噴射時間和噴射定時以達(dá)到最佳狀態(tài)；在無水運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的良好的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性能；該技術(shù)避免了目前乳化油技術(shù)存在的乳化不穩(wěn)定性、噴射管內(nèi)的空泡危險性，以及燃燒室空氣加濕法（HAM）對燃燒室部件的腐蝕。通過水對燃燒室的高溫部位的冷卻，以達(dá)到減少氮氧化物氣體的排放量。該裝置設(shè)計(jì)概念中的基本要素，是能同時噴射燃料和水的復(fù)合噴射閥，這種復(fù)合噴射閥一個噴嘴噴水，另一個噴射燃料。噴水是為了冷卻燃燒室，以便在在燃燒時，形成較低的氮氧化物。噴入燃燒室的水通過過濾，高壓水泵將其壓力提升至200－400bar（204－408kg/cm²），再經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)閥，將水壓調(diào)整至與負(fù)荷相匹配的準(zhǔn)確壓力，供給噴射閥。為了保證安全，在通向各燃燒室的管路中，設(shè)有靈敏度極高的機(jī)械式截止閥，以防止管路中流有過量的壓力水。噴水定時和周期實(shí)施電子控制，可以通過控制單元程序（通過鍵盤操作）進(jìn)行調(diào)整。而噴水量即水與燃料之比，是通過噴射時間的長短來控制的。當(dāng)機(jī)器采用重油（HFO）時，氮氧化物的排放大致為5～7克/千瓦時；機(jī)器采用船用燃油（MDO）時，氮氧化物的排放是4～6克/千瓦時；噴水/噴燃料之比為0.4～0.7；對輸出功率沒有影響；對水質(zhì)的要求為：噴入燃燒室的自來水或蒸餾水應(yīng)達(dá)到下列指標(biāo)：PH?5－8；硬度不大于10度（dH）；鹽份不大于80毫克/升。但是，該裝置造價比較昂貴。

隨著全球能源的日益緊張，滿足控制氮氧化物(NO_x)排放的法規(guī)要求也日益嚴(yán)格，對產(chǎn)生較少的有害氣體、能充分燃燒燃油的節(jié)能減排發(fā)動機(jī)的需要不斷增加，對添加水到燃燒過程中以減少NO_x排放的改進(jìn)的方法的需要也同樣在增加。

發(fā)明內(nèi)容