本發(fā)明屬于汽車節(jié)能減排的技術(shù)領(lǐng)域，特別是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱重新吸收、轉(zhuǎn)化、再利用的一種回收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置。

背景技術(shù)：

廣泛使用乙醇汽油是我國(guó)乃至世界節(jié)能減排的方法之一，乙醇汽油是一種由糧食及各種植物纖維加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混和形成的新型替代能源。按照我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，乙醇汽油是用90％的普通汽油與10％的燃料乙醇調(diào)和而成。使用乙醇汽油可節(jié)省石油資源，減少汽車尾氣對(duì)空氣的污染，還可促進(jìn)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。但是乙醇汽油存在目前無(wú)法克服的缺點(diǎn)，首先，使用者最直觀的感覺(jué)是它使汽車動(dòng)力下降，不如普通汽油那么動(dòng)力強(qiáng)勁，反而油耗增加，天熱時(shí)還易于氣阻熄火。另外由于乙醇汽油一旦遇水就會(huì)分層，無(wú)法采用成本很低的管道輸送，乙醇汽油儲(chǔ)運(yùn)周期只有4—5天，這影響使用乙醇汽油的方便性。使用乙醇汽油的試驗(yàn)車進(jìn)氣閥上的堆積量要比使用93#無(wú)鉛汽油的車平均高出33％。這是由于燃料乙醇的不穩(wěn)定性造成發(fā)動(dòng)機(jī)燃油進(jìn)氣系統(tǒng)上堆積物增加，使噴油嘴霧化不好、引起乙醇汽油燃燒效率下降，耗油量增加。

目前對(duì)汽車尾氣余熱重新回收利用的方法主要是發(fā)電技術(shù)，最常見(jiàn)的方式是溫差發(fā)電，由于溫差發(fā)電片的熱利用率不足5％，使得熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率極低，更糟糕的是溫差發(fā)電所發(fā)出的電壓隨溫度變化較大，將電能儲(chǔ)存到蓄電池中技術(shù)要求高且效率較低。還有一些專利中的奇思妙想是將火力發(fā)電系統(tǒng)小型化之后運(yùn)用到汽車尾氣余熱的發(fā)電技術(shù)之中，首先，超大型火力發(fā)電廠的總效率不超過(guò)40％，所以該方法的實(shí)際熱轉(zhuǎn)化效率可想而知。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題提供提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置一種回收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置，該裝置能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱進(jìn)行重新吸收、轉(zhuǎn)化、再利用，同時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供雙燃料，節(jié)約能源的同時(shí)能夠大幅度降低尾氣污染物的排放。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置一種回收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置，包括乙醇供給裝置A、乙醇催化裝置B和乙烯供給裝置C；

所述乙醇供給裝置A包括乙醇箱和液泵；所述乙醇催化裝置B包括蒸發(fā)器、蓄能器、氣泵、催化器和排氣歧管；所述乙烯供給裝置C包括放水閥、分離器、進(jìn)氣歧管和發(fā)動(dòng)機(jī)；

所述催化器包括廢氣管和催化腔；所述蒸發(fā)器包括三元催化室和蒸發(fā)室；

所述液泵安裝在蒸發(fā)器及乙醇箱之間的連接管上；所述蒸發(fā)器的蒸發(fā)室、氣泵、催化器的催化腔、分離器、進(jìn)氣歧管和發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口依次串聯(lián)連接；所述蓄能器并聯(lián)于蒸發(fā)器與氣泵之間；所述放水閥連接于分離器底部；所述發(fā)動(dòng)機(jī)的出氣口、排氣歧管、催化器的廢氣管、蒸發(fā)器的三元催化室依次串聯(lián)連接。

上述方案中，所述催化器為環(huán)形，中間為廢氣管、外圓為催化腔，廢氣管和催化腔完全隔開(kāi)；

所述催化腔的一端設(shè)有乙醇進(jìn)氣口，另一端設(shè)有乙烯出氣口、且兩端均設(shè)有催化劑進(jìn)口，分子篩從兩端的催化劑進(jìn)口裝入后通過(guò)蓋板密封蓋緊。

上述方案中，所述催化器還包括導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板安裝在催化腔內(nèi)。

上述方案中，所述分子篩為HZSM-5分子篩、beta分子篩、ZSM-35分子篩或3A/4A/5A分子篩中的任意一種。

上述方案中，所述分子篩為HZSM-5分子篩。

上述方案中，所述蒸發(fā)器包括三元催化器和蒸發(fā)室；

所述三元催化器內(nèi)設(shè)有三元催化室，三元催化室與蒸發(fā)室完全隔開(kāi)的，所述蒸發(fā)室的一端設(shè)有進(jìn)液口，另一端設(shè)有出氣口。

上述方案中，還包括溢流閥；所述溢流閥并聯(lián)于蒸發(fā)器和乙醇箱之間。

上述方案中，所述分離器底部設(shè)有放水閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，能夠大幅度降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣熱負(fù)荷，顯著延長(zhǎng)排氣歧管的使用壽命，同時(shí)還能有效降低排氣噪聲，提高乘坐舒適性。

2、本發(fā)明采用的是將低熱值的乙醇經(jīng)過(guò)吸熱、催化、脫水之后轉(zhuǎn)化為高熱值的乙烯，并將制備的乙烯參與到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)中去，采用乙醇和汽油分開(kāi)攜帶的方案，能夠有效解決乙醇汽油儲(chǔ)存周期短、供油系統(tǒng)嚴(yán)格的問(wèn)題；由于沒(méi)有將乙醇直接參與到燃燒系統(tǒng)中去，故不會(huì)出現(xiàn)乙醇霧化差與堵塞管道的問(wèn)題；乙烯的折合熱值與汽油熱值相當(dāng)，不會(huì)出現(xiàn)向使用乙醇汽油那樣使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的現(xiàn)象。

3、本發(fā)明采用的是從排氣余熱中提供乙醇催化脫水所需的反應(yīng)熱量，可以顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合熱效率，將尾氣余熱直接儲(chǔ)存在乙烯的化學(xué)能之中，省去了熱能轉(zhuǎn)化為電能或其他動(dòng)能的中間低效率環(huán)節(jié)，大大提高能量回收利用的效率。

4、本方案的催化器還可以與排氣歧管做成一體，乙醇催化脫水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，相當(dāng)于對(duì)排氣歧管配備了降溫系統(tǒng)，那么排氣歧管可以采用薄壁設(shè)計(jì)，對(duì)汽車輕量化有一定的貢獻(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1：是本發(fā)明一實(shí)施方式的整體結(jié)構(gòu)布置圖；

圖2：是本發(fā)明一實(shí)施方式的蒸發(fā)器正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：是圖2A-A剖視圖；

圖4：是本發(fā)明一實(shí)施方式的蒸發(fā)器側(cè)面機(jī)構(gòu)示意圖；

圖5：是本發(fā)明一實(shí)施方式的催化器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6：是圖5B-B剖視圖；

圖7：是圖5D-D剖視圖；

圖8：是本發(fā)明一實(shí)施方式的催化器裝配正面圖；

圖9：是本發(fā)明一實(shí)施方式的催化器裝配側(cè)面圖；

圖10：是本發(fā)明一實(shí)施方式的催化器裝配爆炸圖。

圖中：1、發(fā)動(dòng)機(jī)；2、進(jìn)氣歧管；3、分離器；4、放水閥；5、排氣歧管；6、催化器；601、廢氣管；6011、排氣腔；602、乙醇進(jìn)氣口；603、乙烯出氣口；604、導(dǎo)流板；605、螺紋孔；606、催化腔；607、催化劑進(jìn)口；608、分子篩；609、螺釘；610、蓋板；611、密封墊片；7、氣泵；8、蓄能器；9、蒸發(fā)器；901、進(jìn)液口；902、三元催化器；903、出氣口；904、三元催化室；905、蒸發(fā)室；10、溢流閥；11、液泵；12、乙醇箱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

圖1所示為本發(fā)明所述回收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置的一種實(shí)施方式，現(xiàn)有的汽車技術(shù)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)1在正常穩(wěn)定工作后，排氣歧管5溫度在600℃以上，而本發(fā)明帶有三元催化器的蒸發(fā)器9溫度在300℃以上。該裝置采用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣余熱使乙醇脫水制備乙烯，再將乙烯參與到燃燒系統(tǒng)中去。所述回收發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱提高發(fā)動(dòng)機(jī)綜合油耗利用率的裝置，包括乙醇供給裝置A、乙醇催化裝置B和乙烯供給裝置C。

所述乙醇供給裝置A包括乙醇箱12、液泵11和溢流閥10；所述液泵11安裝在蒸發(fā)器9及乙醇箱12之間的連接管上；所述溢流閥10并聯(lián)于蒸發(fā)器9和乙醇箱12之間。

所述乙醇催化裝置B包括蒸發(fā)器9、蓄能器8、氣泵7、催化器6和排氣歧管5。

如圖2、3和4所示，所述蒸發(fā)器9包括三元催化器902和蒸發(fā)室905；所述三元催化器902內(nèi)設(shè)有三元催化室904，三元催化室904與蒸發(fā)室905完全隔開(kāi)的，所述蒸發(fā)室905的一端設(shè)有進(jìn)液口901，另一端設(shè)有出氣口903。

如圖5、6和7所示，所述催化器6為環(huán)形，中間為廢氣管601、外圓為催化腔606，廢氣管601和催化腔606完全隔開(kāi)；所述催化腔606的一端設(shè)有乙醇進(jìn)氣口602，另一端設(shè)有乙烯出氣口603、且兩端均設(shè)有催化劑進(jìn)口607，分子篩608從兩端的催化劑進(jìn)口607裝入后依次通過(guò)密封墊片611和蓋板610一起將催化器進(jìn)口密封住，最后擰上螺釘609，如圖8、9、和10所示。所述催化器6還包括導(dǎo)流板604，所述導(dǎo)流板604安裝在催化腔606內(nèi)，乙醇蒸汽在導(dǎo)流板604的引導(dǎo)下，在600℃左右的催化器6內(nèi)呈S型前進(jìn)，讓乙醇有更長(zhǎng)的行走距離，與催化劑有更長(zhǎng)的接觸時(shí)間，催化更加充分。

所述分子篩608為HZSM-5分子篩、beta分子篩、ZSM-35分子篩或3A/4A/5A分子篩中的任意一種。優(yōu)選的，所述分子篩608為HZSM-5分子篩。

所述乙烯供給裝置C包括放水閥4、分離器3、進(jìn)氣歧管2和發(fā)動(dòng)機(jī)1。所述分離器3底部設(shè)有放水閥4。

所述蒸發(fā)器9的蒸發(fā)室905、氣泵7、催化器6的催化腔606、分離器3、進(jìn)氣歧管2和發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣口依次串聯(lián)連接；所述蓄能器8并聯(lián)于蒸發(fā)器9與氣泵7之間；所述放水閥4連接于分離器3底部；所述發(fā)動(dòng)機(jī)1的出氣口、排氣歧管5、催化器6的廢氣管601、蒸發(fā)器9的三元催化室904依次串聯(lián)連接。其中，所述放水閥4、氣泵7和液泵11均為電子控制器件。

整個(gè)乙烯催化系統(tǒng)需要做隔熱保溫，在表面涂上一層隔熱涂層。。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：

在發(fā)動(dòng)機(jī)1正常穩(wěn)定工作之后，液泵11從乙醇箱12中抽取一定量的液體乙醇從進(jìn)液口901進(jìn)入蒸發(fā)室905，液體乙醇在300℃下變?yōu)橐掖颊羝麖某鰵饪?03進(jìn)入管道和蓄能器8，氣泵7勻速地泵入適量的乙醇蒸氣到從催化器6的乙醇進(jìn)氣口602進(jìn)入到催化腔606中，乙醇蒸汽在導(dǎo)流板604的引導(dǎo)下，在600℃左右的催化器6內(nèi)呈S型前進(jìn)，并被催化劑HZSM-5分子篩608催化脫水成乙烯，然后從乙烯出氣口603導(dǎo)出經(jīng)過(guò)管道導(dǎo)入分離器3，由于乙烯不溶于水，在分離器內(nèi)將乙烯依次洗氣、干燥并經(jīng)過(guò)導(dǎo)管通入至進(jìn)氣歧管2內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)氣時(shí)將乙烯混合空氣一起吸入氣缸內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)1完成燃燒之后從排氣歧管5將高溫廢氣排出，高溫廢氣進(jìn)入三元催化器902的三元催化室904中，將有害氣體變成無(wú)害氣體，使汽車尾氣得以凈化。通過(guò)高溫廢氣為乙醇汽化及催化脫水提供源源不斷的熱量。通過(guò)這一套裝置達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排、降低噪聲效益。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書是按照各個(gè)實(shí)施例描述的，但并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施例的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施例或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。