專利名稱：一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種柴油內(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(hào)的汽油或柴油，或是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，兩者都有提高發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比，可以提高發(fā)動(dòng)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(dòng)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(duì)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(shí)預(yù)先使燃料乳化；ー種是直接加水到內(nèi)燃機(jī)中。柴油摻水乳化技木，是ー項(xiàng)重要的節(jié)能技術(shù)，已被人們廣泛認(rèn)識(shí)并在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛使用。公開號(hào)為CN1288934的專利公開了ー種摻水乳化技術(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(duì)環(huán)境的污染。該乳化柴油適用于各類國產(chǎn)和進(jìn)ロ柴油機(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，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(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(shí)，需要提前對(duì)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(dòng)機(jī)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(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)NOx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(yīng)中NOx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(shí)間和噴射定時(shí)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(xiǎn)性，以及燃燒室空氣加濕法(HAM)對(duì)燃燒室部件的腐蝕。通過水對(duì)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(shí)噴射燃料和水的復(fù)合噴射閥，這種復(fù)合噴射閥ー個(gè)噴嘴噴水，另ー個(gè)噴射燃料。噴水是為了冷卻燃燒室，以便在在燃燒時(shí)，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(shí)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(shí)間的長短來控制的。當(dāng)機(jī)器采用重油(HFO)時(shí)，氮氧化物的排放大致為5 7克/千瓦時(shí)；機(jī)器采用船用燃油(MDO)時(shí)，氮氧化物的排放是4 6克/千瓦時(shí)；噴水/噴燃料之比為0. 4 0. 7 ;對(duì)輸出功率沒有影響；對(duì)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(jià)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(yán)格，對(duì)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(dòng)機(jī)的需要不斷增加，對(duì)添加水到燃燒過程中以減少NOx排放的改進(jìn)的方法的需要也同樣在增加
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種改進(jìn)的進(jìn)水裝置，該裝置可以充分利用柴油內(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量，將要添加到燃燒室中的水定量地自動(dòng)地供給到柴油內(nèi)燃機(jī)燃燒室。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種柴油內(nèi)燃機(jī)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(jìn)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(jié)合成一體。汽化室體內(nèi)設(shè)有浮子，汽化室上端設(shè)有排汽管，汽化室蓋上設(shè)有進(jìn)水閥、托片、支座、出汽閥門強(qiáng)制進(jìn)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(jìn)氣管相連通。進(jìn)ー步，所述冷卻室優(yōu)選安裝在濾清器上，利用濾清器內(nèi)的空氣降溫。水箱上設(shè)有開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)加水系統(tǒng)的關(guān)閉；開關(guān)上設(shè)有用于過濾水中雜質(zhì)的濾芯。進(jìn)ー步，汽化室上頂部設(shè)有可以強(qiáng)制進(jìn)水從而控制汽化室內(nèi)液位的強(qiáng)制進(jìn)水柱。所述冷卻室優(yōu)先安裝在濾清器上，也可安置在通風(fēng)條件好的地方。首先，打開水箱上的開關(guān)，使水箱中的軟化水進(jìn)入汽化室。當(dāng)進(jìn)入汽化室的水達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，水面上的浮子托起托片，托片關(guān)閉進(jìn)水閥，停止進(jìn)水。充分利用在柴油內(nèi)燃機(jī)的柴油在氣缸內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量，通過排氣管對(duì)汽化室的水加熱，產(chǎn)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?yàn)椴裼蛢?nèi)燃機(jī)有規(guī)律地使氣體沿進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸，使進(jìn)氣管內(nèi)產(chǎn)生“低壓”，汽化室里的蒸汽也有規(guī)律地經(jīng)冷卻室進(jìn)入進(jìn)氣管。當(dāng)柴油內(nèi)燃機(jī)工作速度加大，此時(shí)需要的水量大，此時(shí)正好柴油內(nèi)燃機(jī)氣缸燃燒產(chǎn)生的熱量多，汽化室內(nèi)汽化的速度也加快，進(jìn)氣管產(chǎn)生的“低壓”也増大，從而自動(dòng)使進(jìn)入柴油內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的水增多。反之亦然。當(dāng)汽化室內(nèi)的水被汽化后，水位降低時(shí)，浮子下降，托片拉動(dòng)進(jìn)水閥，水箱重新為汽化室供水，如此反復(fù)。使用本裝置后，可以顯著降低排出氣體中氮氧化物的數(shù)量，水進(jìn)入氣缸后，體積劇烈膨脹，可以達(dá)到輔助做功的效果，從而達(dá)到節(jié)油的目的；如果每臺(tái)柴油內(nèi)燃機(jī)上都裝設(shè)上它，毎年節(jié)省的柴油是非常巨大的數(shù)字。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，可以自動(dòng)為進(jìn)入柴油內(nèi)燃機(jī)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(dòng)調(diào)節(jié)所需要的水量，汽化室內(nèi)多余的氣體可以從排汽管中排出；噴水系統(tǒng)完全與進(jìn)氣系統(tǒng)分離，對(duì)機(jī)械部件沒有任何副作用，因此，停止進(jìn)水時(shí)，對(duì)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)沒有影響；當(dāng)不需要加水時(shí)，可以換到無水運(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)備費(fèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)成本很低。

圖I是本實(shí)用新型一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置的結(jié)構(gòu)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(jìn)氣管；9_進(jìn)水閥；10_托片；11_強(qiáng)制進(jìn)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(guān)；20_汽化室蓋；21_汽化室體；22-濾芯；23-歸位彈簧。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說明。一種柴油內(nèi)燃機(jī)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(jìn)水閥9相連通，在水箱上還設(shè)有開關(guān)19，開關(guān)19設(shè)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(jié)合成一體，汽化室4內(nèi)設(shè)有浮子17，汽化室4上部設(shè)有排汽管12，汽化室蓋20上設(shè)有進(jìn)水閥9、托片10、支座14、出汽閥門2、強(qiáng)制進(jìn)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(jìn)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(nèi)燃機(jī)的進(jìn)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(fēng)條件好的地方。工作時(shí)，首先打開水箱的開關(guān)19，汽化室4的出汽閥門2，使水流入汽化室4，當(dāng)汽化室4水位上升到一定程度時(shí)，浮子17推動(dòng)托片10沿支座14轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)進(jìn)水閥9產(chǎn)生壓力，使進(jìn)水閥9關(guān)閉，停止進(jìn)水。氣缸5開始工作后，燃燒和做功產(chǎn)生的熱量通過排氣管15傳遞到汽化室4內(nèi)，使汽化室4內(nèi)的水汽化，汽化產(chǎn)生的水蒸氣通過軟管3進(jìn)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(jìn)氣管8，隨進(jìn)氣管8的空氣進(jìn)入氣缸5,參與燃燒做功。當(dāng)汽化室4內(nèi)的水位下降到一定位置時(shí)，浮子17下沉，此時(shí)托片10也下沉，托片10拉下進(jìn)水閥9，進(jìn)水閥9打開。此時(shí)，水箱I內(nèi)的水再次為汽化室4補(bǔ)充燃燒需要的水，如此循環(huán)。強(qiáng)制進(jìn)水柱11設(shè)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(qiáng)制進(jìn)水柱復(fù)位的歸位彈簧23，圓柱體伸進(jìn)汽化室4并可以上下移動(dòng)。當(dāng)向下按強(qiáng)制進(jìn)水柱11時(shí)，其底端與浮子17接觸，使浮子17下沉。設(shè)置強(qiáng)制進(jìn)水柱11的目的是，當(dāng)浮子17運(yùn)動(dòng)不靈敏時(shí)或者汽化室4內(nèi)水位較低時(shí)，可以用其下按浮子17，使托片10下沉，拉動(dòng)進(jìn)水閥9，強(qiáng)制為汽化室4進(jìn)水，提高液位的位置。通過調(diào)整汽化室的出汽閥門2，可以控制進(jìn)入氣缸5內(nèi)水量的大小。汽化室4內(nèi)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(guān)閉出汽閥門2。當(dāng)不需要運(yùn)行這一裝置時(shí)，可以關(guān)閉水箱的開關(guān)19、出汽閥門2。此時(shí)，相當(dāng)于原來氣缸的工作環(huán)境沒有改變。 本裝置中，開關(guān)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(dǎo)熱性強(qiáng)的不銹鋼材料制成。本裝置主要有兩個(gè)功能一是節(jié)能；ニ是環(huán)保。
權(quán)利要求1.一種柴油內(nèi)燃機(jī)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，其特征在于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(jìn)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(jié)合成一體，汽化室體設(shè)有浮子(17)，汽化室上端設(shè)有排汽管(12)，汽化室蓋上設(shè)有進(jìn)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)的出汽口(18)通過軟管(3)與氣缸(5)的進(jìn)氣管(8)相連通。
2.如權(quán)利要求I所述的一種柴油內(nèi)燃機(jī)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(fēng)條件好的地方。
3.如權(quán)利要求I所述的一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置，其特征在于所述水箱(I)上還設(shè)有開關(guān)(19)，開關(guān)(19)上設(shè)有用于過濾水中雜質(zhì)的濾芯(22)。
4.如權(quán)利要求I所述的一種柴油內(nèi)燃機(jī)的節(jié)能減排裝置，其特征在于汽化室(4)上頂部設(shè)有可以強(qiáng)制進(jìn)水從而控制汽化室(4 )內(nèi)液位的強(qiáng)制進(jìn)水柱(11)，強(qiáng)制進(jìn)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(qiáng)制進(jìn)水柱(11)復(fù)位的歸位彈簧(23)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種柴油內(nèi)燃機(jī)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(jié)合成一體的汽化室體、汽化室蓋、密封墊，汽化室內(nèi)設(shè)有浮子，汽化室上端設(shè)有排汽管，汽化室蓋上設(shè)有進(jìn)水閥、托片、支座、出汽閥門、強(qiáng)制進(jìn)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(jìn)氣管相連通。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以充分利用柴油內(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量，將要添加到氣缸中的水通過柴油內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管定量地自動(dòng)地供給到柴油內(nèi)燃機(jī)氣缸，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省油料，減少氮氧化物排放的目的。
文檔編號(hào)F02M25/03GK202596932SQ201220190100
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月1日
發(fā)明者劉日孟 申請(qǐng)人:劉日孟