專(zhuān)利名稱(chēng)：柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置，屬機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域。
自柴油機(jī)發(fā)明以來(lái)已有上百年的歷史了，盡管在結(jié)構(gòu)上和燃燒方式上有不少改進(jìn)，但至今為止，其燃燒過(guò)程尚未得到徹底的改善，排放的廢氣中炭黑微料及NOx含量較大。為此，近年來(lái)國(guó)外十分重視解決柴油機(jī)的排放問(wèn)題。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車(chē)業(yè)將會(huì)有一個(gè)大發(fā)展。因此，汽車(chē)的排放問(wèn)題將對(duì)中國(guó)城市的環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅。柴油機(jī)排放污染嚴(yán)重的主要原因在于燃燒過(guò)程的不合理組織。眾所周知，柴油機(jī)的活塞的一個(gè)沖程的周期很短，要在這樣短的時(shí)間內(nèi)合理地組織好燃燒不是一件容易的事。為此，科學(xué)家們已想盡了各種辦法來(lái)改善其燃燒性能，雖已取得了不少進(jìn)展，但終因其難度太大，尚未徹底解決。柴油機(jī)所以燃燒不完全，其首要的問(wèn)題是霧化問(wèn)題。傳統(tǒng)的柴油機(jī)霧化方法是依靠壓力霧化，自柴油機(jī)發(fā)明以來(lái)一直沿用至今。其霧化過(guò)程是，從噴咀噴出的油先呈一定長(zhǎng)度的液柱狀，然后被破碎成油珠。這種霧化方法的改進(jìn)不僅要求噴嘴孔越來(lái)越小，壓力也越來(lái)越高，這對(duì)供油設(shè)備與加工都提出了很高的要求。而且由于其液柱較長(zhǎng)，因此其霧化的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，這就導(dǎo)致霧化后的油珠在氣缸中的停留時(shí)間縮短，造成燃燒不完全，排放物中炭黑微粒及NOx排放量增加。為了盡可能增加油珠在氣缸中的停留時(shí)間，必須縮短霧化延遲時(shí)間，并提高霧化質(zhì)量，這就要求研制一種快速霧化的方法。
80年代以前，在中國(guó)和世界各國(guó)曾掀起了油摻水燃燒研究的高潮，其目的就是想利用乳化油的微爆原理來(lái)改善霧化。實(shí)踐證明，乳化油燃燒可明顯地降低NOx及炭黑微粒的排放量。這是因?yàn)樗畤娙霘飧缀罂山档蜌飧字泄べ|(zhì)的溫度，從而降低了NOx的排放量；此外，在工質(zhì)膨脹過(guò)程中由于水蒸汽與炭粒子的反應(yīng)，使煙粒子的排放量也降低。然而，遺憾的是，柴油機(jī)的摻水量有限，這是因?yàn)楫?dāng)乳化油噴入氣缸后，水蒸發(fā)需吸收潛熱，致使柴油機(jī)的著火延遲時(shí)間增長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)難以啟動(dòng)或造成燃燒不穩(wěn)定。再加上乳化劑價(jià)格貴，水對(duì)氣缸有腐蝕性等原因，因此油摻水燃燒未能在柴油機(jī)中得到推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置，不僅能實(shí)現(xiàn)柴油的快速霧化以改善霧化質(zhì)量及縮短著火延遲時(shí)間，從而有利于降低炭黑微粒及NOx的排放量，而且由于水是以水蒸汽的形式注入氣缸的，無(wú)須吸收潛熱，所以可以噴入更多的水蒸汽仍可使發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)、燃燒。它可降低柴油機(jī)的燃燒溫度及促進(jìn)炭黑微粒的氧化，因而有利于降低炭黑微粒及NOx的排放量。
本發(fā)明的柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置依次由油泵、加熱器、噴油嘴和氣缸組成。水、油混合物被油泵吸入，并以100-200大氣壓的壓力進(jìn)入加熱器，加熱溫度不超過(guò)此壓力下水的沸點(diǎn)溫度。經(jīng)加熱后的高溫、高壓的水、油混合物經(jīng)霧化噴嘴噴入氣缸。
使用本發(fā)明的柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置，其明顯的效果是(1)柴油機(jī)的霧化將主要不再依靠傳統(tǒng)的壓力霧化，而主要靠?jī)?nèi)混式蒸汽霧化，既能使柴油實(shí)現(xiàn)快速霧化，又使其油珠直徑要比壓力霧化細(xì)，有利于完全燃燒；(2)進(jìn)入氣缸的不是水，而是蒸汽，它無(wú)須消耗潛熱，這樣，它對(duì)柴油的著火延遲時(shí)間影響不大，要比噴水小得多，因此有可能使在蒸汽噴入量較多的條件下，仍能使柴油機(jī)正常啟動(dòng)、燃燒，這對(duì)節(jié)油及降低污染都有好處；(3)蒸汽的存在可使炭黑微粒及NOx排放量下降；(4)水蒸汽不會(huì)腐蝕氣缸。上述優(yōu)點(diǎn)使柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)既節(jié)油又減少環(huán)境污染的雙重目標(biāo)。
說(shuō)明書(shū)附圖

圖1是本發(fā)明燃燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明燃燒裝置中所用的混合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面結(jié)合附圖，介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例圖1中，1是油箱，2是水箱，3是比例調(diào)節(jié)器，4是混合器，5是油泵，6是加熱器，7是霧化噴嘴，8是氣缸，9是活塞。
油由油箱1及水加一定量的洗滌劑由水箱2通過(guò)一比例調(diào)節(jié)器3(水與油的比例可為1∶0～1之間)。再經(jīng)機(jī)械混合器4被吸入油泵5，這時(shí)水與油已實(shí)現(xiàn)了機(jī)械混合。水、油混合物經(jīng)油泵后的壓力可達(dá)100-200大氣壓(柴油機(jī)的常規(guī)油壓)，再經(jīng)加熱器6，將混合液加熱到低于此壓力下水的沸點(diǎn)溫度，這時(shí)油中的水不會(huì)汽化，然后將高溫高壓的水、油混合液經(jīng)霧化噴咀7噴入氣缸，由于水、油混合物突然從上百個(gè)大氣壓的高壓降到低壓(在噴油嘴噴油瞬間，氣缸壓力約為40-60大氣壓，它相對(duì)于100-200大氣壓來(lái)說(shuō)屬于低壓)，油中的水因過(guò)熱而突然發(fā)生相變汽化，并迅速膨脹，由于其汽化、膨脹速度很快，呈爆炸性的，從而使油柱被瞬間破碎成細(xì)油珠，實(shí)現(xiàn)了快速霧化，故稱(chēng)其為《相變汽爆霧化》。這種產(chǎn)生高壓蒸汽的方法簡(jiǎn)單、易行，它既將水以水蒸汽的形式噴入了氣缸，又實(shí)現(xiàn)了油柱的快速霧化，對(duì)油的著火延遲時(shí)間影響又不大，對(duì)氣缸又沒(méi)有腐蝕作用，因而可能實(shí)現(xiàn)既節(jié)油又降低污染的雙重目的。
本發(fā)明中所用的混合器，其結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。圖2和圖3中，10是螺旋漕，11是中間室，12是混合室，13和14都為油管道。由比例調(diào)節(jié)器3出來(lái)的水、油混合液由管道13和管道14進(jìn)入混合器，經(jīng)螺旋漕10攪拌后進(jìn)入中間室管道，此時(shí)水、油混合液經(jīng)攪拌后分別進(jìn)入混合室的二個(gè)管道內(nèi)，再一次攪拌經(jīng)攪拌后的水、油混合液進(jìn)入油泵5。混合器的作用是使水、油用機(jī)械方法使其充分混合，也可用其他類(lèi)型的機(jī)械混合裝置。
在實(shí)際運(yùn)行中，若不希望進(jìn)行摻水蒸汽燃燒，則可將水路關(guān)閉，使發(fā)動(dòng)機(jī)的霧化還原為傳統(tǒng)霧化方式。
也可將乳化油經(jīng)油泵壓成高壓，然后加熱、噴入氣缸內(nèi)，將達(dá)到同樣效果這種新霧化裝置也可用于噴射式無(wú)鉛汽油的汽油機(jī)中，將達(dá)到更好的節(jié)能與降污效果。由于水蒸汽量可控，因此可以控制無(wú)鉛汽油的爆震燃燒。
權(quán)利要求
1.一種柴油機(jī)清潔燃燒裝置，其特征在于該裝置依次由油泵、加熱器。噴油嘴和氣缸組成；水、油混合物被油泵吸入，升壓至100-200大氣壓的壓力后進(jìn)入加熱器，加熱溫度不超過(guò)此壓力下水沸點(diǎn)溫度，經(jīng)加熱后的高溫高壓的水、油混合物經(jīng)霧化噴嘴噴入氣缸。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于其中的混合器為圓管狀，圓管腔內(nèi)二端為混合室，中間為中間室，混合室內(nèi)各有二條管道，管道內(nèi)設(shè)有螺旋漕，中間室內(nèi)有一管道，管道內(nèi)波有螺旋漕。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)清潔燃燒霧化裝置,裝置由油泵、加熱器、霧化噴嘴和氣缸組成。水、油混合物,被吸入油泵,經(jīng)油泵后的水、油混合液的壓力達(dá)100—200大氣壓,經(jīng)加熱器加熱后,高溫高壓的水、油混合物經(jīng)霧化噴嘴噴入壓力相對(duì)較低的氣缸,形成降壓沸騰、汽化,從而使燃油快速霧化,使柴油完全燃燒,降低炭黑微粒及NOx排放量,本發(fā)明的燃燒裝置使油、水混合液快速汽化及霧化,達(dá)到既節(jié)油又降低污染的目的。
文檔編號(hào)F02M25/03GK1180787SQ9612041
公開(kāi)日1998年5月6日 申請(qǐng)日期1996年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月25日
發(fā)明者傅維標(biāo) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)