專利名稱：一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，尤其涉及一種減少柴油內燃機氮氧化物排放、節(jié)省油料的加水輔助燃燒做功裝置。
背景技術：
在活塞式內燃機的燃燒室內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，在進氣中加入少量水后，可以使用低標號的汽油或柴油，或是提高發(fā)動機的壓縮比，兩者都有提高發(fā)動機燃油效率的作用?？諝庵械乃薪档瓦M汽溫度的作用，在進氣中加入少量水后，燃燒室可以吸入較濃的燃汽，提高了發(fā)動機的實際壓縮比，可以提高發(fā)動機的最大功率。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吋，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作用。向內燃機內加水有的方法通常分為兩種一種時預先使燃料乳化；ー種是直接加水到內燃機中。柴油摻水乳化技木，是ー項重要的節(jié)能技術，已被人們廣泛認識并在實際生產中廣泛使用。公開號為CN1288934的專利公開了ー種摻水乳化技術，在柴油中加入一定比例的水和柴油乳化剤，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和進ロ柴油機，額定功率不變。該方法中，用于內燃機的乳化柴油配比為柴油80份、水20份、乳化劑O. 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O. 5-1份。經多架試驗節(jié)油率7.9%，鐵路機車實用節(jié)油率18. 2%。用于各種柴油機，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，ニ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燃機內加水，節(jié)省了燃油，降低了尾氣中有害物質的排放量，但在使用時，需要提前對柴油進行乳化，再加入柴油機中，操作起來比較繁瑣。有效減少柴油內燃機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)動機直接噴水的裝置。該直接噴水裝置所形成的低NOx排放技木，就是基于低油耗和低NOx排放獲得平衡的。它巧妙地調整了燃燒過程中柴油機循環(huán)的二次調諧原理。最為熟悉的是向燃燒室內直接噴射燃料與水的混合物。柴油機內NOx的形成，是因為燃燒室內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NOx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中NOx的產生。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的優(yōu)勢，減少了 50 — 60%的柴油機排放中氮氧化物的含量；可調噴射時間和噴射定時以達到最佳狀態(tài)；在無水運轉狀態(tài)下的良好的機械運轉性能；該技術避免了目前乳化油技術存在的乳化不穩(wěn)定性、噴射管內的空泡危險性，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，以達到減少氮氧化物氣體的排放量。該裝置設計概念中的基本要素，是能同時噴射燃料和水的復合噴射閥，這種復合噴射閥ー個噴嘴噴水，另ー個噴射燃料。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)，再經過壓力調節(jié)閥，將水壓調整至與負荷相匹配的準確壓力，供給噴射閥。為了保證安全，在通向各燃燒室的管路中，設有靈敏度極高的機械式截止閥，以防止管路中流有過量的壓力水。噴水定時和周期實施電子控制，可以通過控制單元程序(通過鍵盤操作)進行調整。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。當機器采用重油(HFO)時，氮氧化物的排放大致為5 7克/千瓦時；機器采用船用燃油(MDO)時，氮氧化物的排放是4 6克/千瓦時；噴水/噴燃料之比為O. 4 O. 7 ;對輸出功率沒有影響；對水質的要求為噴入燃燒室的自來水或蒸餾水應達到下列指標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(NOx)排放的法規(guī)要求也日益嚴格，對產生較少的有害氣體、能充分燃燒燃油的節(jié)能減排發(fā)動機的需要不斷增加，對添加水到燃燒過程中以減少NOx排放的改進的方法的需要也同樣在增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種改進的進水裝置，該裝置可以充分利用柴油內燃機燃燒產生的熱量，將要添加到燃燒室中的水定量地自動地供給到柴油內燃機燃燒室。本發(fā)明采用的技術方案是一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，該裝置包括供水裝置、汽化室和還原裝置。所述供水裝置包括用于盛放軟化水的水箱，水箱通過軟管與汽化室的進水閥相連通；所述汽化室包括汽化室體、汽化室蓋、密封墊，汽化室體、汽化室蓋、密封墊三部分由封緊螺絲結合成一體。汽化室體內設有浮子，汽化室上端設有排汽管，汽化室蓋上設有進水閥、托片、支座、出汽閥門強制進水柱；汽化室安裝在氣缸的排氣管上；所述還原裝置包括冷卻室，冷卻室通過軟管與汽化室的出汽閥門相連通，冷卻室的出汽(水)ロ通過軟管與氣缸的進氣管相連通。進ー步，所述冷卻室優(yōu)選安裝在濾清器上，利用濾清器內的空氣降溫。水箱上設有進水開關，從而實現對加水系統(tǒng)的關閉；進水開關上設有用于過濾水中雜質的濾芯。進ー步，汽化室上頂部設有可以強制進水從而控制汽化室內液位的強制進水柱。所述冷卻室優(yōu)先安裝在濾清器上，也可安置在通風條件好的地方。首先，打開水箱上的開關，使水箱中的軟化水進入汽化室。當進入汽化室的水達到一定數量時，水面上的浮子托起托片，托片關閉進水閥，停止進水。充分利用在柴油內燃機的柴油在氣缸內燃燒時產生的熱量，通過排氣管對汽化室的水加熱，產生高溫蒸汽，蒸汽從出汽閥門通過軟管輸送到冷卻室，將高溫蒸汽降溫成水或者小水珠。因為柴油內燃機有規(guī)律地使氣體沿進氣管進入氣缸，使進氣管內產生“低壓”，汽化室里的蒸汽也有規(guī)律地經冷卻室進入進氣管。當柴油內燃 機工作速度加大，此時需要的水量大，此時正好柴油內燃機氣缸燃燒產生的熱量多，汽化室內汽化的速度也加快，進氣管產生的“低壓”也増大，從而自動使進入柴油內燃機氣缸內的水增多。反之亦然。當汽化室內的水被汽化后，水位降低時，浮子下降，托片拉動進水閥，水箱重新為汽化室供水，如此反復。使用本裝置后，可以顯著降低排出氣體中氮氧化物的數量，水進入氣缸后，體積劇烈膨脹，可以達到輔助做功的效果，從而達到節(jié)油的目的；如果每臺柴油內燃機上都裝設上它，毎年節(jié)省的柴油是非常巨大的數字。本裝置結構簡單，造價低廉，可以自動為進入柴油內燃機氣缸提供燃燒所需要的水，井能巧妙利用氣缸工作需求，自動調節(jié)所需要的水量，汽化室內多余的氣體可以從排汽管中排出；噴水系統(tǒng)完全與進氣系統(tǒng)分離，對機械部件沒有任何副作用，因此，停止進水時，對機器的運轉沒有影響；當不需要加水時，可以換到無水運轉模式；要求的空間較其它方法較小，并且，該裝置也可以適用于加裝或改裝工程；設備費和運轉成本很低。


圖I是本發(fā)明一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置的結構示意圖。其中1_水箱；2_出汽閥門；3-軟管；4_汽化室；5-氣缸；6_冷卻室；7_密封墊；8_進氣管；9_進水閥；10_托片；11_強制進水柱；12_排汽管；13_封緊螺絲；14_支座；15-排氣管；16_濾清器；17_浮子；18_出汽ロ ；19_開關；20_汽化室蓋；21_汽化室體；22-濾芯；23-歸位彈簧。
具體實施例方式下面，結合附圖對本發(fā)明做進ー步說明。一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，該裝置包括供水裝置、汽化室和還原裝置；所述供水裝置包括用于盛放軟化水的水箱1，水箱I通過軟管3與汽化室4的進水閥9相連通，在水箱上還設有開關19，進水開關19)設有用于過濾水的濾芯22 ;所述汽化室包括汽化室體21、汽化室蓋20、密封墊7，汽化室體21、汽化室蓋20、密封墊7三部分由封緊螺絲13結合成一體，汽化室4內設有浮子17，汽化室4上部設有排汽管12，汽化室蓋20上設有進水閥9、托片10、支座14、出汽閥門2、強制進水柱11 ;汽化室4安裝在排氣管15的彎管上。所述還原裝置包括冷卻室6，冷卻室6的進汽ロ通過軟管3與汽化室4的出汽閥門2相連通，冷卻室6的出汽(水)ロ 18通過軟管與柴油內燃機的進氣管8相連通。冷卻室6安裝在濾清器16上，也可安置在通風條件好的地方。工作時，首先打開水箱的開關19，汽化室4的出汽閥2，使水流入汽化室4，當汽化室4水位上升到一定程度時，浮子17推動托片10沿支座14轉動，并對進水閥9產生壓力，使進水閥9關閉,停止進水。氣缸5開始工作后，燃燒和做功產生的熱量通過排氣管15傳遞到汽化室4內，使汽化室4內的水汽化，汽化產生的水蒸氣通過軟管3進入冷卻室6。在冷卻室6向外傳熱，使水蒸氣冷凝成水(或水霧)，水(或水霧)通過軟管3流入進氣管8，隨進氣管8的空氣進入氣缸5,參與燃燒做功。當汽化室4內的水位下降到一定位置時，浮子17下沉，此時托片10也下沉，托片10拉下進水閥9，進水閥9打開。此時，水箱I內的水再次為汽化室4補充燃燒需要的水，如此循環(huán)。強制進水柱11設置在汽化室蓋20上，形狀為圓柱體狀，在汽化室4以上部分帶有可以使強制進水柱復位的歸位彈簧23，圓柱體伸進汽化室4并可以上下移動。當向下按強制進水柱11時，其底端與浮子17接觸，使浮子17下沉。設置強制進水柱11的目的是，當浮子17運動不靈敏時或者汽化室4內水位較低時，可以用其下按浮子17，使托片10下沉，拉動進水閥9，強制為汽化室4進水，提高液位的位置。通過調整汽化室的出汽閥門2，可以控制進入氣缸5內水量的大小。汽化室4內多余的水汽通過排汽ロ 12排出。在氣缸5停止工作前I分鐘，關閉出汽閥門2。當不需要運行這一裝置時，可以關閉水箱的開關19，出汽閥2。此時，相當于原來氣缸的工作環(huán)境沒有改變。本裝置中，開關19、出汽閥 門2采用不銹鋼耐磨材料。汽化室4，還原室6采用導熱性強的不銹鋼材料制成。本裝置主要有兩個功能一是節(jié)能；ニ是環(huán)保。
權利要求
1.一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，該裝置包括供水裝置、汽化室和還原裝置，其特征在干所述供水裝置包括用于盛放軟化水的水箱(1)，水箱(I)通過軟管(3)與汽化室(4)的進水閥(9 )相連通；所述汽化室(4 )包括汽化室體(21)、汽化室蓋(20 )、密封墊(7 );汽化室體(21)、汽化室蓋(20 )、密封墊(7 )三部分由封緊螺絲(13)結合成一體，汽化室體設有浮子(17)，汽化室上端設有排汽管(12)，汽化室蓋上設有進水閥(9)、托片(10)、支座(14)、出汽閥門(2 );汽化室(4)安裝在氣缸(5 )的排氣管(15 )上；所述還原裝置包括冷卻室(6 )，冷卻室(6)通過軟管(3)與汽化室的出汽閥門(2)相連通，冷卻室(6)的出汽ロ(18)通過軟管(3)與氣缸(5)的進氣管(8)相連通。
2.如權利要求I所述的ー種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，其特征在于所述冷卻室(6)安裝在濾清器上，也可安置在通風條件好的地方。
3.如權利要求I所述的ー種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，其特征在于所述水箱(I)上還設有開關(19)，進水開關(19)上設有用于過濾水中雜質的濾芯(22)。
4.如權利要求I所述的ー種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，其特征在于汽化室(4)上頂部設有可以強制進水從而控制汽化室(4 )內液位的強制進水柱(11)，強制進水柱(11)形狀為圓柱狀，底部與浮子(17)接觸，在汽化室(4)以上部分帶有可以使強制進水柱(11)復位的歸位彈簧(23)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柴油內燃機的節(jié)能減排裝置，該裝置包括供水裝置、汽化室和還原裝置。所述供水裝置包括用于盛放軟化水的水箱；所述汽化室包括由封緊螺絲結合成一體的汽化室體、汽化室蓋、密封墊，汽化室內設有浮子，汽化室上端設有排汽管，汽化室蓋上設有進水閥、托片、支座、出汽閥門、強制進水柱，汽化室安裝在氣缸的排氣管上；所述還原裝置包括冷卻室，冷卻室通過軟管與汽化室的出汽閥門相連通，冷卻室的出汽口通過軟管與氣缸的進氣管相連通。本發(fā)明結構簡單，可以充分利用柴油內燃機燃燒產生的熱量，將要添加到氣缸中的水通過柴油內燃機進氣管定量地自動地供給到柴油內燃機氣缸，從而實現節(jié)省油料，減少氮氧化物排放的目的。
文檔編號F02M25/03GK102619646SQ201210130879
公開日2012年8月1日 申請日期2012年5月1日 優(yōu)先權日2012年5月1日
發(fā)明者劉日孟 申請人:劉日孟