一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，包括：蒸發器(11)，水箱(9)，水箱電磁閥開關(12)，蒸發器進水泵(13)，氣液分離器(14)，水箱回水泵(16)，氣體穩壓腔(25)，氣體加壓泵(26)，其特征在于：蒸發器(11)串聯安裝在排氣管(10)上，蒸發器(11)下端進水與蒸發器進水泵(13)連接，蒸發器進水泵(13)與水箱(9)通過管道連接；最后氣體通過管道與進氣總管(4)或者進氣道(5)或者發動機(6)缸內直噴。本實用新型通過缸內燃燒的高溫把水蒸氣裂解，產生羥基與氫基，抑制氮氧化的生成，同時也降低燃燒溫度，進一步減少氮氧化物的生成，對節能環保有著重要的作用。
【專利說明】
一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及發動機降低氮氧化物的裝置，尤其涉及一種發動機尾氣余熱回收用來降低氮化物裝置。
【背景技術】
[0002]環境污染是21世紀全球面臨的最嚴峻挑戰之一。作為世界上最大的發展中國家，我國面臨的環境問題尤為嚴峻。目前我國現已成為世界最大的能源消費國，經濟的快速發展使我國石油需求越來越大，石油進口對外依存度也越來越高;且隨著社會經濟的發展，轎車等產品成為了大眾消費品，我國現在是汽車的產銷量全球第一，且連續多年成為產銷量大國，對石化資源的消耗巨大，汽車排放的污染物巨大，環境污染越來越嚴重;特別是氮氧化物的排放，會引起光化學反應，對人體損壞巨大，甚至會造成生命危險；由于汽車等交通類運載工具，發動機經常處于低速、怠速等工況，發動機進氣管壓力低，使排氣不充分，缸內殘余廢氣高，造成發動機充氣效率低，且由于低速、怠速等工況發動機缸內處于濃混合氣狀態，缸內新鮮空氣不足，極易造成發動機缸內燃燒失火、燃燒不充分、燃燒循環變動率大，產生的氮氧化物也比較多。
[0003]汽油發動機經常處于中等負荷、高負荷等工況，由于節氣門處于半開、全開狀態，此時發動機進氣量大大增加，供給燃油量增加，發動機缸內燃燒更加劇烈，釋放的熱力也增加，缸內的燃燒溫度大大增加，這樣會有利于氮氧化物的大量生成，然而，發動機燃燒狀況也愈加惡化，新鮮空氣量不足，其他污染物也大大增加。對柴油機而言，在高負荷時，缸內燃燒溫度升高，由于柴油機過量空氣系數遠大于I，即缸內新鮮空氣大于燃油充分燃燒所需要的空氣量，而氮氧化物的大量生成是高溫富氧和持續時間，因此，柴油機在大負荷時，氮氧化物排放量大大增加。
[0004]相關技術，為了降低發動機的排放，有向發動機通過加濕器給進氣道內加水蒸氣；也有直接向發動機缸內噴水，在發動機壓縮上止點時，噴入水，通過水吸熱，蒸發，降低發動機缸內的溫度，減低燃燒溫度，從而降低氮氧化物，想法很好，但是水加入缸內，如果水量過大，發動機缸內的水沒有完全蒸發，將對發動機的壽命產生影響，甚至出現發動機拉缸等事故;水沒有蒸發完全，將順著發動機缸壁流進油底殼中，稀釋機油，產生乳化現象，機油潤滑的各個部件一旦機油壓力建立不起來，將使各部件的摩擦損失加大，降低了發動機使用壽命等問題；因此，對水的加入的控制裝置、控制邏輯都需要精確的控制，因而加大了發動機控制的復雜程度，同時加大了缸蓋熱應力集中等一系列問題，
【實用新型內容】
[0005]為克服現有技術中存在的技術問題，本實用新型提供一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是提供了一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，包括:蒸發器，水箱，水箱電磁閥開關，蒸發器進水栗，氣液分離器，水箱回水栗，氣體穩壓腔，氣體加壓栗，其特征在于:
[0007]蒸發器串聯安裝在排氣管上，蒸發器下端進水與蒸發器進水栗連接，蒸發器進水栗與水箱通過管道連接，在連接水箱與蒸發器進水栗中間設置水箱電磁開關；電磁閥開關控制水箱與蒸發器進水栗的連接;蒸發器上端出水與氣液分離器連接，氣液分離器與氣體穩壓腔通過管道連接，氣體穩壓腔通過管道與氣體加壓栗連接，最后氣體通過管道在進氣總管內或者進氣道內或者發動機缸內直噴。
[0008]本實用新型的有益效果在于:隨著經濟的發展，轎車、貨車消費量的大大增加，發動機尾氣排放中的降低氮氧化物也日益增多；且隨著排放法規越來越嚴格，氮氧化物的排放控制也愈加嚴格，本實用新型通過向進氣總管、進氣道、缸內加入水蒸氣，缸內燃燒的高溫把水蒸氣裂解，產生羥基與氫基，抑制氮氧化的生成，同時也降低燃燒溫度，進一步減少氮氧化物的生成，對節能環保有著重要的作用。
【附圖說明】
[0009]圖1是發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置進氣總管噴射
[0010]圖2是發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置進氣道噴射
[0011]圖3是發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置缸內直噴噴射
[0012]其中:1_空氣濾清器，2-節氣門位置傳感器，3-水蒸氣噴射器，4-進氣總管，5-進氣道，6-發動機，7-轉速傳感器，8-氣液分離器回水管，9-水箱，10-排氣管，11-蒸發器，12-水箱電磁閥開關，13-蒸發器進水栗，14-氣液分離器，15-氣液分離液體存儲器，16-水箱回水栗，17-濾網，18-回水栗啟動傳感器，19-回水栗關閉傳感器，20-ECU，21-水箱高液面報警器，22-水箱低液面報警器，23-水箱放水手動/自動開關，24-存儲器放水手動/自動開關，25-氣體穩壓腔，26-氣體加壓栗。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合附圖1對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0014]如圖1所示，一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，包括:蒸發器11，水箱8，水箱電磁閥開關12，蒸發器進水栗13，氣液分離器14，水蒸氣噴射器3，氣液分離液體存儲器15，氣液分離器回水管8，濾網17，回水栗啟動傳感器18，回水栗關閉傳感器19，水箱回水栗16，ECU 20，水箱高液面報警器21，水箱低液面報警器22，水箱放水手動/自動開關23，存儲器放水手動/自動開關24，氣體穩壓腔25，氣體加壓栗26。
[0015]蒸發器11串聯安裝在排氣管10上，蒸發器11下端進水與蒸發器進水栗13連接，蒸發器進水栗13與水箱9通過管道連接，在連接水箱9與蒸發器進水栗13中間設置水箱電磁開關12;電磁閥開關12控制水箱9與蒸發器進水栗13的連接;蒸發器11上端出水與氣液分離器14連接，氣液分離器14與氣體穩壓腔25通過管道連接，氣體穩壓腔25通過管道與氣體加壓栗26連接，最后氣體通過管道與進氣總管4或者進氣道5或者發動機6缸內直噴;氣液分離器14分離的液體與氣液分離液體存儲器15進口通過管道連接，氣液分離液體存儲器15存儲氣液分離器14分離的液體;水箱回水栗16與氣液分離液體存儲器15出口通過管道連接，氣液分離器14分離的液體通過氣液分離器回水管8連接，氣液分離器回水管8固定在水箱9上；回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19安裝在氣液分離液體存儲器15上；當存儲在氣液分離液體存儲器15的液體超過回水栗啟動傳感器18所監測的高度時，水箱回水栗16開始工作，存儲在氣液分離液體存儲器15中的液體通過濾網17，將氣液分離液體存儲器15中的液體抽到水箱9中，實現水的循環利用;水箱高液面報警器21與水箱低液面報警器22固定在水箱9上，實時監測水箱9中的液面高度，水箱放水手動/自動開關23安裝在水箱9底面，根據水箱9液面的高低，來調節水箱液面的高度;節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19、水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、水箱回水栗16、蒸發器進水栗13、氣體加壓栗26、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23通過CAN線與ECU 20連接，ECU20實時采集節氣門傳感器2、車速傳感器
7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19、水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22，存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23這些信號，并輸出控制信號控制水箱回水栗16、蒸發器進水栗13、氣體加壓栗26、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23。
[0016]方式一:水蒸氣進氣總管噴射
[0017]發動機運轉時，空濾器I過濾空氣中的雜質，采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23與通過CAN線與E⑶20連接，E⑶20實時采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23發動機6處于何種工況，當節氣門開度大和車速高時，判斷發動機處于中等負荷或者大負荷，輸出信號控制電磁閥開關12打開，水箱9中的水在蒸發器進水栗13的作用下，開始往蒸發器11中栗水，水量有ECU 20通過節氣門傳感器2、車速傳感器7來計算所需的水量，水在排氣管10中通過逆流換熱，水在蒸發器11中吸熱蒸發變成水蒸氣，水蒸氣通過氣液分離器14分離出水蒸氣和液態水;水蒸氣通過管道進入氣體穩壓腔25中，保持水蒸氣壓力的恒定，然后通過氣體加壓栗26加壓，通過噴射器3向進氣總管4中噴射，水蒸氣均勻的進入進氣道5中，從而進入發動機6缸內，發動機6缸內由于水蒸氣的存在，吸收壓縮熱量，在燃料燃燒時，進一步吸熱裂變，產生氫基、羥基，加快燃燒，抑制氮氧化物的生成，同時降低發動機缸內溫度，進一步降低氮氧化的生成，從而到達本實用新型的目的與要求；而氣液分離器14分離的液體通過管道與氣液分離液體存儲器15連接，分離出的水存儲在氣液分離液體存儲器15中，ECU 20實時采集回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19的信號，如果氣液分離液體存儲器15中的水超過回水栗啟動傳感器18所監測的高度時，水箱回水栗16開始工作，存儲在氣液分離液體存儲器15中的水通過濾網17過濾雜質，將氣液分離液體存儲器15中的水抽到水箱9中，實現水的循環利用，氣液分離液體存儲器15如果雜質過多，可以通過24-存儲器放水手動/自動開關的打開來清洗，防止氣液分離液體存儲器15的雜質過多影響濾網17的作用；同時水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22實時監測水箱9中的水的液面高低，當液面超過水箱液面報警器21的高度時，E⑶20將報警，提示用戶水箱液面過高，用戶可以通過手動調節水箱放水手動/自動開關23，調節液面高度；當液面低于水箱低液面報警器22的高度時，ECU 20將報警，提示用戶水箱液面過低，請用戶及時補水；同時水箱電磁閥開關12關閉，蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26關閉，保護蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26。
[0018]方式二，水蒸氣進氣道噴射
[0019]發動機運轉時，空濾器I過濾空氣中的雜質，采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23與通過CAN線與E⑶20連接，E⑶20實時采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23發動機6處于何種工況，當節氣門開度大和車速高時，判斷發動機處于中等負荷或者大負荷，輸出信號控制電磁閥開關12打開，水箱9中的水在蒸發器進水栗13的作用下，開始往蒸發器11中栗水，水量有ECU 20通過節氣門傳感器2、車速傳感器7來計算所需的水量，水在排氣管10中通過逆流換熱，水在蒸發器11中吸熱蒸發變成水蒸氣，水蒸氣通過氣液分離器14分離出水蒸氣和液態水;水蒸氣通過管道進入氣體穩壓腔25中，保持水蒸氣壓力的恒定，然后通過氣體加壓栗26加壓，通過噴射器3向進氣道5中噴射進;水蒸氣快速進入發動機6缸內，發動機6缸內由于水蒸氣的存在，吸收壓縮熱量，在燃料燃燒時，進一步吸熱裂變，產生氫基、羥基，加快燃燒，抑制氮氧化物的生成，同時降低發動機缸內溫度，進一步降低氮氧化的生成，從而到達本實用新型的目的與要求；而氣液分離器14分離的液體通過管道與氣液分離液體存儲器15連接，分離出的水存儲在氣液分離液體存儲器15中，ECU 20實時采集回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19的信號，如果氣液分離液體存儲器15中的水超過回水栗啟動傳感器18所監測的高度時，水箱回水栗16開始工作，存儲在氣液分離液體存儲器15中的水通過濾網17過濾雜質，將氣液分離液體存儲器15中的水抽到水箱9中，實現水的循環利用，氣液分離液體存儲器15如果雜質過多，可以通過24-存儲器放水手動/自動開關的打開來清洗，防止氣液分離液體存儲器15的雜質過多影響濾網17的作用；同時水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22實時監測水箱9中的水的液面高低，當液面超過水箱液面報警器21的高度時，ECU 20將報警，提示用戶水箱液面過高，用戶可以通過手動調節水箱放水手動/自動開關23，調節液面高度；當液面低于水箱低液面報警器22的高度時，ECU 20將報警，提示用戶水箱液面過低，請用戶及時補水;同時水箱電磁閥開關12關閉，蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26關閉，保護蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26。
[0020]方式三，水蒸氣缸內直噴；
[0021 ]發動機運轉時，空濾器I過濾空氣中的雜質，采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23與通過CAN線與E⑶20連接，E⑶20實時采集節氣門傳感器2、車速傳感器7、水箱電磁閥開關12、回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19，水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22、存儲器放水手動/自動開關24、水箱放水手動/自動開關23發動機6處于何種工況，當節氣門開度大和車速高時，判斷發動機處于中等負荷或者大負荷，輸出信號控制電磁閥開關12打開，水箱9中的水在蒸發器進水栗13的作用下，開始往蒸發器11中栗水，水量有ECU 20通過節氣門傳感器2、車速傳感器7來計算所需的水量，水在排氣管10中通過逆流換熱，水在蒸發器11中吸熱蒸發變成水蒸氣，水蒸氣通過氣液分離器14分離出水蒸氣和液態水;水蒸氣通過管道進入氣體穩壓腔25中，保持水蒸氣壓力的恒定，然后通過氣體加壓栗26加壓，通過噴射器3直接向發動機6缸內直噴，水蒸氣在壓縮上止點前噴射;發動機6缸內由于水蒸氣的存在，吸收壓縮熱量，在燃料燃燒時，進一步吸熱裂變，產生氫基、羥基，加快燃燒，抑制氮氧化物的生成，同時降低發動機缸內溫度，進一步降低氮氧化的生成，從而到達本實用新型的目的與要求;而氣液分離器14分離的液體通過管道與氣液分離液體存儲器15連接，分離出的水存儲在氣液分離液體存儲器15中，ECU 20實時采集回水栗啟動傳感器18、回水栗關閉傳感器19的信號，如果氣液分離液體存儲器15中的水超過回水栗啟動傳感器18所監測的高度時，水箱回水栗16開始工作，存儲在氣液分離液體存儲器15中的水通過濾網17過濾雜質，將氣液分離液體存儲器15中的水抽到水箱9中，實現水的循環利用，氣液分離液體存儲器15如果雜質過多，可以通過24-存儲器放水手動/自動開關的打開來清洗，防止氣液分離液體存儲器15的雜質過多影響濾網17的作用；同時水箱高液面報警器21、水箱低液面報警器22實時監測水箱9中的水的液面高低，當液面超過水箱液面報警器21的高度時，ECU 20將報警，提示用戶水箱液面過高，用戶可以通過手動調節水箱放水手動/自動開關23，調節液面高度；當液面低于水箱低液面報警器22的高度時，ECU 20將報警，提示用戶水箱液面過低，請用戶及時補水；同時水箱電磁閥開關12關閉，蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26關閉，保護蒸發器進水栗13，水箱回水栗16，氣體加壓栗26。
[0022]雖然本實用新型已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本實用新型的。在不脫離本實用新型之精神和范圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本實用新型之保護范圍。因此本實用新型的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。
【主權項】
1.一種發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，包括:蒸發器(11)，水箱(9)，水箱電磁閥開關(12)，蒸發器進水栗(13)，氣液分離器(14)，水箱回水栗(16)，氣體穩壓腔(25)，氣體加壓栗(26)，其特征在于: 蒸發器(11)串聯安裝在排氣管(10)上，蒸發器(11)下端進水與蒸發器進水栗(13)連接，蒸發器進水栗(13)與水箱(9)通過管道連接，在連接水箱(9)與蒸發器進水栗(13)中間設置水箱電磁開關(12);電磁閥開關(12)控制水箱(9)與蒸發器進水栗(13)的連接;蒸發器(11)上端出水與氣液分離器(14)連接，氣液分離器(14)與氣體穩壓腔(25)通過管道連接，氣體穩壓腔(25)通過管道與氣體加壓栗(26)連接，最后氣體通過管道在進氣總管(4)內或者進氣道(5)內或者發動機缸內直噴。2.根據權利要求1所述的發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，其特征在于包括:氣液分離器回水管(8)，氣液分離液體存儲器(15)，回水栗啟動傳感器(18)，回水栗關閉傳感器(19)，其中:氣液分離器(14)分離的液體與氣液分離液體存儲器(15)進口通過管道連接，氣液分離液體存儲器(15)存儲氣液分離器(14)分離的液體;水箱回水栗(I 6)與氣液分離液體存儲器(15)出口通過管道連接，氣液分離器(14)分離的液體通過氣液分離器回水管(8)連接，氣液分離器回水管(8)固定在水箱(9)上；回水栗啟動傳感器(18)、回水栗關閉傳感器(19)安裝在氣液分離液體存儲器(15)上。3.根據權利要求2所述的發動機尾氣余熱回收降低氮氧化物排放的裝置，其特征在于包括:水箱高液面報警器(21)，水箱低液面報警器(22)，水箱放水手動/自動開關(23)，水箱高液面報警器(21)與水箱低液面報警器(22)固定在水箱(9)上，水箱放水手動/自動開關(23)安裝在水箱(9)底面。
【文檔編號】F01N5/02GK205445748SQ201620012535
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月7日
【發明人】段雄波, 付建勤, 劉敬平, 關盡歡, 姚君, 周賢杰
【申請人】湖南大學