[發明專利]一種內燃機尾氣中水的分離回收裝置

有效

• 申請號: 201711138657.4
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN108049940B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 吳志軍;康澤奇;康哲;鄧俊;胡宗杰;李理光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F01N3/02
• 分類號: F01N3/02;B01D53/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

本發明涉及一種內燃機尾氣中水的分離回收裝置，該裝置通過管道連接內燃機(1)的排氣輸出端，其特征在于，所述的裝置包括依次連接的預冷器(2)、冷凝器(3)、水分離器(4)和水容器(5)，所述的預冷器(2)連接內燃機(1)的排氣輸出端，內燃機(1)排出的尾氣在預冷器進行預冷，然后進入冷凝器冷凝，再進入水分離器(4)進行水氣分離，分離出來的水回收進入水容器(5)，分離出來的氣體排入大氣。與現有技術相比，本發明具有簡單方法，精度高，能源綜合利用率高等優點。

技術領域

本發明屬于內燃機技術領域，尤其是涉及一種采用缸內水噴射技術的內燃機尾氣中水的分離回收裝置。

背景技術

機動車的能源消耗問題受到廣泛關注，二氧化碳與油耗的排放標準也愈發嚴格。為了進一步提高機動車工作效率，降低能源消耗，目前提出了內燃機增壓與小型化技術，在使用更高的進氣壓力后，可以在不損失功率與扭矩輸出的情況下降低汽缸容積，從而降低燃油消耗量，小排量增壓內燃機憑借這一優勢，呈現出取代自然吸氣內燃機成為機動車主流動力源的趨勢。

但小排量增壓內燃機的熱效率受到爆震及早燃現象的限制，為了充分利用小排量增壓內燃機的潛力，缸內噴水技術應運而生，其特點在于利用向缸內噴入冷水吸收熱量，從而降低缸內壓縮終了溫度，從而避免爆震及早燃現象，可以進一步提高諸如增壓壓力和壓縮比在內的內燃機參數，改善熱效率表現。由于缸內噴水技術需要持續不斷的水供應，而人為定期加水則為汽車使用過程中帶來了不便。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種內燃機尾氣中水的分離回收裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種內燃機尾氣中水的分離回收裝置，該裝置通過管道連接內燃機的排氣輸出端，其特征在于，所述的裝置包括依次連接的預冷器、冷凝器、水分離器和水容器，所述的預冷器連接內燃機的排氣輸出端，內燃機排出的尾氣在預冷器進行預冷，然后進入冷凝器冷凝，再進入水分離器進行水氣分離，分離出來的水回收進入水容器，分離出來的氣體排入大氣。

所述的預冷器與內燃機之間設有傳感器a，傳感器a包括測量尾氣溫度、壓力和流量的傳感器。

所述的預冷器與冷凝器之間設有傳感器b，傳感器b包括測量預冷后氣體的溫度、壓力和流量的傳感器。

所述的冷凝器與水分離器之間設有測量冷凝后氣體溫度、壓力、流量的傳感器c。

所述的冷凝器上還連接有冷凝器散熱風扇。

所述的水分離器和水容器之間的連接管道為排水管。

所述的預冷器為換熱器，將輸入內燃機的燃料通過換熱器的管程，內燃機排出的尾氣通過換熱器的殼程，預熱燃料的同時，降低尾氣的溫度。

預冷器將內燃機尾氣進行預冷卻，同時監測內燃機排氣溫度、壓力和流量；經過預冷卻后的廢氣再經過導氣管道進入主冷卻裝置——冷凝器，冷凝器中的氣體熱量通過散熱風機排向大氣環境，冷凝后的尾氣和液態水通過導管進入汽水分離器，在汽水分離器中液態水通過排水管進入水容器作回收儲存，廢氣則排入大氣中。

下面對該裝置的原理進行簡要分析：

內燃機尾氣中的水以過熱水蒸氣的形式存在，首先要達到臨界飽和狀態，然后再繼續冷卻，才能將其凝結為液態水析出。尾氣冷卻程度越大，冷凝析出的液態水量也越多，同時冷凝器的重量及能耗也越大。整個系統的設計可參照下述分析：

1.臨界飽和溫度的確定：

水蒸氣飽和蒸汽壓是溫度的函數，在不同溫度下，水飽和蒸汽壓可利用下式(1)求得：

P1＝602.4×10^{7.45×t/(235+t)} (1)