[實(shí)用新型]水混合型廢氣再循環(huán)系統(tǒng)和利用該系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320125685.3
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN203271956U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆宇;邢子義
• 申請（專利權(quán)）人: 龍口中宇熱管理系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號(hào): F02M25/07
• 分類號(hào): F02M25/07
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 路遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種廢氣減排系統(tǒng)，特別是涉及一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣減排系統(tǒng)。

背景技術(shù)

內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)工作原理是在氣缸的燃燒室內(nèi)，使清潔空氣和霧化燃油混合形成的可燃混合氣燃燒爆炸，推動(dòng)活塞做功，排出廢氣。利用電子處理技術(shù)和傳感器技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制，可以對燃燒室溫度、可燃混合氣濃度、可燃混合氣容量等工況參數(shù)進(jìn)行采集和調(diào)整，使燃燒爆炸后產(chǎn)生的尾氣廢氣中有害成分降低，發(fā)動(dòng)機(jī)做功效率最大化。

即使利用微電子技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，可燃混合氣的燃燒也并不徹底，燃燒的產(chǎn)物包含一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOx）、煙氣微粒（Pm）、碳?xì)浠衔锶剂霞捌湮慈紵镔|(zhì)，以及潤滑油和部分裂解產(chǎn)物形成的碳?xì)浠衔铮℉C），他們隨尾氣排放進(jìn)入大氣，對生態(tài)環(huán)境和生物健康危害較大。

現(xiàn)有技術(shù)中存在一種尾氣再利用的技術(shù)，將排放的尾氣通過管路再次輸送回發(fā)動(dòng)機(jī)參與燃燒，利用不可燃的廢氣降低爆燃時(shí)的溫度，達(dá)到減少有害的氮氧化合物產(chǎn)生的目的。該技術(shù)在降低有害的氮氧化合物的同時(shí)降低了燃燒效率，減排但并不節(jié)能。而且尾氣廢氣包含較高的熱值，目前未充分利用。

通常燃燒室內(nèi)可以達(dá)到1700～2500℃高溫，50～120kg/cm²的壓力，根據(jù)2004年4月，第28卷第2期的武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版）記載的《利用水降低柴油機(jī)Nox排放研究》提出的技術(shù)原理，利用燃燒室內(nèi)的高溫高壓環(huán)境，通過向燃燒室內(nèi)添加水蒸汽高溫可以改變可燃混合氣的熱化學(xué)反應(yīng)過程，改變形成的尾氣廢氣成分，降低有害成分含量和顆粒排放。

根據(jù)2012年6月，第28卷第12期的農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)記載的《空氣濕度對柴油機(jī)NOx和碳煙排放影響的模擬研究》，給出了一些研究結(jié)論：

空氣濕度與柴油機(jī)NOx和碳煙排放的定量關(guān)系。相比原機(jī)，當(dāng)含濕量為20g/kg時(shí)，缸內(nèi)最終NOx排放減少30%以上。在大負(fù)荷時(shí)，當(dāng)含濕量為10和20g/kg時(shí)，缸內(nèi)最終碳煙排放分別增加19%和30%。在中小負(fù)荷時(shí)，濕度對碳煙生成影響較小。

與燃燒干空氣相比，含濕量為20g/kg時(shí)，最高燃燒溫度可降低30K。比熱容和比熱比的變化規(guī)律解釋了濕度對燃燒溫度的影響作用。

自由基O是影響NOx生成的重要中間物質(zhì)，而N2、O2濃度的下降及混合氣局部富氧的改善在降低NOx過程中也起到了重要的作用。對碳煙來說，在詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，可考慮水煤氣反應(yīng)。

可作為降低發(fā)電用和船用等柴油機(jī)NOx排放的有益借鑒。

根據(jù)大連海事大學(xué)，2003年徐樂平的博士論文《噴水霧加濕進(jìn)氣減少船用柴油機(jī)氮氧化物排放的研究》，給出的研究結(jié)果指出汽缸中加水燃燒，通過以水霧形式進(jìn)入氣缸，不會(huì)對氣缸造成非正常磨損，同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)將干燥空氣與水氣充分混合技術(shù)上可行。

根據(jù)國外內(nèi)燃機(jī)車雜志，2000年第5期《各種變化因素對中速柴油機(jī)NOx排放的影響》，給出了在滯燃期產(chǎn)生的NOx排放物濃度和種類，受混合空氣濕度影響的定量分析，表明了可以通過技術(shù)手段改變混合空氣濕度影響不同油品NOx的排放物濃度和種類。

以及武漢理工大學(xué)，2004年姚光榮的碩士論文《發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道噴水的研究—降低NOx排放》等各方面的研究成果可以看出，利用改變空氣濕度，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒反應(yīng)過程，降低氣缸內(nèi)的溫度分布，就可以NOx的生成量，減少碳粒，提高燃油效率。改善尾氣廢氣成分具有技術(shù)可行性。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種水混合型廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢氣中有害成分含量高、煙氣微粒多，尾氣殘留熱值未能充分利用的技術(shù)問題。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種利用上述水混合型廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)尾氣環(huán)保排放。

本實(shí)用新型的水混合型廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管和尾氣排氣管，其中：還包括水氣混合裝置、熱交換器、輸汽管和設(shè)置在所述尾氣排氣管上的尾氣歧管，所述熱交換器與所述尾氣排氣管進(jìn)行熱交換，所述水氣混合裝置設(shè)置有第一出水口和尾氣進(jìn)口，所述熱交換器設(shè)置有第一進(jìn)水口、第一出汽口，所述尾氣歧管連接所述水氣混合裝置的尾氣進(jìn)口，所述水氣混合裝置的第一出水口通過管路連接所述熱交換器的第一進(jìn)水口，所述熱交換器的第一出汽口連接所述輸汽管的進(jìn)汽口，所述輸汽管的出汽口與所述進(jìn)氣管連接。

所述熱交換器設(shè)置在所述尾氣排氣管中。

所述水氣混合裝置中儲(chǔ)存液體水，所述尾氣進(jìn)口上還連接有通氣管，所述通氣管延伸到液面下方。

還包括水箱，所述水氣混合裝置的腔體上還設(shè)置有注水口，所述水箱的出水口通過管路與所述注水口相連接。