CN102767436A - 一种发动机的工作方法、发动机和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种发动机的工作方法、发动机和车辆，方法采用尾气捕捉装置通过排气管获取尾气；并将所述尾气置于所述尾气捕捉装置的热量交换空腔内；氧气罐中的液氧气化后形成的氧气经过液氧气化波纹管，所述液氧气化波纹管位于所述热量交换空腔内；所述尾气与所述氧气进行热量交换，所述尾气中的第一部分CO2冷凝形成固体干冰后沉积；第二部分CO2通过与内燃机贯通连接的进气管进入内燃机。回收发动机排出的尾气，并通过热量交换回收尾气中的一部分CO2，然后控制另一部分CO2进入内燃机与氧气进行混合，使得内燃机中的氧气能够得到更为充分的燃烧，降低了对氧气的消耗，并且回收了CO2，实现了零排放。

Description

一种发动机的工作方法、发动机和车辆
技术领域
本发明涉及发动机技术，特别是指一种发动机的工作方法、发动机和车辆。
背景技术
发动机燃烧纯氧时，通过向发动机内喷水，解决纯氧燃烧速度过快，以及导致的温度过高的问题；这一过程中，含CO2的尾气通过与液氧之间进行换热，使液氧气化成氧气，含CO2的尾气凝华形成干冰，被进行回收利用。具体而言，可以将液氧和CO2逆向通过热交换器，交换器内设计螺旋叶片，增强换热效率。
现有技术的缺陷在于，需要在发动机盖上布置喷水装置，增加了发动机盖的加工复杂度，并且由于装置结构复杂导致不易拆卸和清洗，以及，冷凝后形成的干冰无法取出，容易堵塞换热器管道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种发动机的工作方法、发动机和车辆，用于解决现有技术无法回收利用含CO2的尾气，以及发动机中的富氧燃烧过于激烈的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种发动机的工作方法，包括：采用尾气捕捉装置通过排气管获取尾气；并将所述尾气置于所述尾气捕捉装置的热量交换空腔内；氧气罐中的液氧气化后形成的氧气经过液氧气化波纹管，所述液氧气化波纹管位于所述热量交换空腔内；所述尾气与所述氧气进行热量交换，所述尾气中的第一部分CO2冷凝形成固体干冰后沉积；第二部分CO2通过与内燃机贯通连接的进气管进入内燃机。
所述的方法中，所述液氧气化波纹管套接有至少一个凝华筛；所述尾气与所述氧气进行热量交换包括：所述尾气在至少一个所述凝华筛上释放热量；
所述氧气通过所述液氧气化波纹管吸收所述凝华筛的热量。
所述的方法中，第二部分CO2通过与内燃机贯通连接的进气管进入内燃机包括：第二部分CO2经过一EGR阀后进入EGR管，经过所述EGR管进入所述进气管，通过所述进气管到达所述内燃机。
所述的方法中，所述EGR阀接收来自控制单元的流量控制信号；所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
一种发动机，包括：尾气捕捉装置，与内燃机的排气管贯通连接，具有容置尾气的热量交换空腔；氧气罐，用于容置液氧；液氧气化波纹管，位于所述热量交换空腔内，与所述氧气罐贯通连接，用于容置气化后的氧气；热量交换器，位于所述热量交换空腔内，与所述液氧气化波纹管套接，用于实现所述氧气和尾气之间的热量交换；进气管，与内燃机贯通连接，用于导入进行过热量交换后剩余的第二部分CO2。
所述的发动机中，热量交换器具体为至少一个凝华筛；各个凝华筛围绕在所述液氧气化波纹管的外侧并与所述液氧气化波纹管的外表面充分接触。
所述的发动机中，所述液氧气化波纹管与进气管之间还包括EGR管；所述EGR管与所述液氧气化波纹管贯通连接，且接合处有一EGR阀。
所述的发动机中，还包括：EGR阀与一控制单元电连接，接收来自所述控制单元的流量控制信号；所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
所述的发动机中，还包括：包裹住所述排气管的外部的冷凝水套，用于为所述尾气进行降温。
所述的发动机中，还包括：废气旁通涡轮增压器，与所述排气管贯通连接，用于将内燃机排放的所述尾气抽回到所述热量交换空腔。
一种车辆，包括发动机，发动机包括：尾气捕捉装置，与内燃机的排气管贯通连接，具有容置尾气的热量交换空腔；氧气罐，用于容置液氧；液氧气化波纹管，位于所述热量交换空腔内，与所述氧气罐贯通连接，用于容置气化后的氧气；热量交换器，位于所述热量交换空腔内，与所述液氧气化波纹管套接，用于实现所述氧气和尾气之间的热量交换；进气管，与内燃机贯通连接，用于导入进行过热量交换后剩余的第二部分CO2。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：回收发动机排出的尾气，并通过热量交换回收尾气中的一部分CO2，然后控制另一部分CO2进入内燃机与氧气进行混合，使得内燃机中的氧气能够得到更为充分的燃烧，降低了对氧气的消耗，并且回收了CO2，实现了零排放。
附图说明
图1表示发动机的结构示意图；
图2表示发动机的工作方法流程示意图；
1内燃机
2排气管
3氧气罐
4尾气捕捉装置
5凝华筛
6液氧气化波纹管
7EGR阀
8EGR管
9进气管。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
内燃机燃烧纯氧的过程中，采用部分尾气CO2进行再循环，降低纯氧燃烧的速度。
发动机的结构如图1所示，包括：内燃机1，排气管2，氧气罐3，尾气捕捉装置4，凝华筛5，液氧气化波纹管6，EGR阀7，EGR管8，进气管9。
本发明实施例提供一种发动机的工作方法，如图2所示，包括：
步骤201，采用尾气捕捉装置4通过排气管2获取尾气；并将所述尾气置于所述尾气捕捉装置4的热量交换空腔内；
步骤202，氧气罐3中的液氧氧气后形成的氧气经过液氧气化波纹管6；所述液氧气化波纹管6位于所述热量交换空腔内，
步骤203，所述尾气与所述氧气进行热量交换；
所述尾气中的第一部分CO2冷凝形成固体干冰后沉积；
步骤204，第二部分CO2通过与内燃机1贯通连接的进气管9进入内燃机1。
应用所提供的技术，在发动机中，回收排出的尾气，并通过热量交换回收尾气中的一部分CO2，然后控制另一部分CO2进入内燃机与氧气进行混合，使得内燃机中的氧气能够得到更为充分的燃烧，降低了对氧气的消耗，并且回收了CO2，实现了零排放。
在一个优选实施例中，所述液氧气化波纹管6套接有至少一个凝华筛5；
所述尾气与所述氧气进行热量交换，包括：
所述尾气在至少一个所述凝华筛5上释放热量；
所述氧气通过所述液氧气化波纹管6吸收所述凝华筛5的热量。
在一个优选实施例中，第二部分CO2通过内燃机进气管进入内燃机，包括：
第二部分CO2经过一EGR阀7后进入EGR管8，经过所述EGR管8进入内燃机的进气管9，直至到达所述内燃机。
在一个优选实施例中，所述EGR阀7接收来自控制单元的流量控制信号；所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
内燃机1利用进入的空气启动后，尾气通过排气管2进入尾气捕捉装置4，此时，氧气罐3中的液氧进入液氧气化波纹管6，液氧通过液氧气化波纹管6的管壁与管外尾气中的CO2进行换热，液氧吸热气化成为氧气，尾气中的CO2放热凝华成为干冰；
干冰被尾气气流带动悬浮于气体中，当干冰通过凝华筛5时，被固定到凝华筛5上，剩余的未完全凝华的气体的CO2通过EGR管8进入内燃机的进气管9，EGR管8内设有EGR阀7，通过调节EGR阀7可以控制EGR管8中的气体流量。
氧气与通过EGR管8的CO2混合进入内燃机燃烧，降低了纯氧燃烧的速度、以及降低了原有过高的温度，同时，通过EGR阀7调节氧气浓度，使O2/CO2混合气浓度符合富氧燃烧最佳混合气浓度，在内燃机1中进行富氧燃烧，实现了污染性尾气的零排放。
本发明实施例提供一种发动机，如图1所示，包括：
尾气捕捉装置4，与内燃机1的排气管2贯通连接，具有容置尾气的热量交换空腔；
氧气罐3，用于容置液氧；
液氧气化波纹管6，位于所述热量交换空腔内，与所述氧气罐3贯通连接，用于容置气化后的氧气；
热量交换器，位于所述热量交换空腔内，与所述液氧气化波纹管6套接，用于实现所述氧气和尾气之间的热量交换；
进气管9，与内燃机1贯通连接，用于导入进行过热量交换后剩余的第二部分CO2。
在一个优选实施例中，热量交换器具体为至少一个凝华筛5；
各个凝华筛5围绕在所述液氧气化波纹管6的外侧并与所述液氧气化波纹管6的外表面充分接触。
在一个优选实施例中，液氧气化波纹管6与进气管9之间还包括EGR管8；
EGR管8与所述液氧气化波纹管6贯通连接，且接合处有一EGR阀7。
在一个优选实施例中，还包括：EGR阀7与一控制单元电连接，接收来自所述控制单元的流量控制信号；
所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
在一个优选实施例中，还包括：、
包裹住所述排气管2的外部的冷凝水套，用于为尾气进行降温。
与所述排气管2贯通连接的废气旁通涡轮增压器，用于将排放的所述尾气抽回到所述热量交换空腔。
本发明实施例提供一种车辆，包括发动机，如图1所示，发动机中：
尾气捕捉装置4，与内燃机1的排气管2贯通连接，具有容置尾气的热量交换空腔；
氧气罐3，用于容置液氧；
液氧气化波纹管6，位于所述热量交换空腔内，与所述氧气罐3贯通连接，用于容置气化后的氧气；
热量交换器，位于所述热量交换空腔内，与所述液氧气化波纹管6套接，用于实现所述氧气和尾气之间的热量交换；
进气管9，与内燃机1贯通连接，用于导入进行过热量交换后剩余的第二部分CO2。
在一个优选实施例中，热量交换器具体为至少一个凝华筛5；
各个凝华筛5围绕在所述液氧气化波纹管6的外侧并与所述液氧气化波纹管6的外表面充分接触。
在一个优选实施例中，液氧气化波纹管6与进气管9之间还包括EGR管8；
EGR管8与所述液氧气化波纹管6贯通连接，且接合处有一EGR阀7。
在一个优选实施例中，还包括：EGR阀7与一控制单元电连接，接收来自所述控制单元的流量控制信号；
流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
采用本方案之后的优势是：内燃机实现气闭合的零排放工作循环，回收循环利用尾气CO2，实现液氧与尾气CO2之间的热量交换，液氧气化成氧气燃烧，尾气CO2凝华成干冰进行收集；发动机实现了富氧燃烧，降低甚至消除了碳氢化合物和碳烟污染物排放，彻底消除了氮氧(NOx)污染物的产生。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种发动机的工作方法，其特征在于，包括：
采用尾气捕捉装置通过排气管获取尾气；并将所述尾气置于所述尾气捕捉装置的热量交换空腔内；
氧气罐中的液氧气化后形成的氧气经过液氧气化波纹管，所述液氧气化波纹管位于所述热量交换空腔内；
所述尾气与所述氧气进行热量交换，所述尾气中的第一部分CO2冷凝形成固体干冰后沉积；
第二部分CO2通过与内燃机贯通连接的进气管进入内燃机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液氧气化波纹管套接有至少一个凝华筛；
所述尾气与所述氧气进行热量交换包括：
所述尾气在至少一个所述凝华筛上释放热量；
所述氧气通过所述液氧气化波纹管吸收所述凝华筛的热量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二部分CO2通过与内燃机贯通连接的进气管进入内燃机包括：
第二部分CO2经过一EGR阀后进入EGR管，经过所述EGR管进入所述进气管，通过所述进气管到达所述内燃机。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述EGR阀接收来自控制单元的流量控制信号；
所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
5.一种发动机，其特征在于，包括：
尾气捕捉装置，与内燃机的排气管贯通连接，具有容置尾气的热量交换空腔；
氧气罐，用于容置液氧；
液氧气化波纹管，位于所述热量交换空腔内，与所述氧气罐贯通连接，用于容置气化后的氧气；
热量交换器，位于所述热量交换空腔内，与所述液氧气化波纹管套接，用于实现所述氧气和尾气之间的热量交换；
进气管，与内燃机贯通连接，用于导入进行过热量交换后剩余的第二部分CO2。
6.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，
热量交换器具体为至少一个凝华筛；
各个凝华筛围绕在所述液氧气化波纹管的外侧并与所述液氧气化波纹管的外表面充分接触。
7.如权利要求5所述的发动机，其特征在于，所述液氧气化波纹管与进气管之间还包括EGR管；
所述EGR管与所述液氧气化波纹管贯通连接，且接合处有一EGR阀。
8.如权利要求7所述的发动机，其特征在于，还包括：
EGR阀与一控制单元电连接，接收来自所述控制单元的流量控制信号；
所述流量控制信号根据检测到的所述第二部分CO2与所述氧气之间的比例关系生成。
9.如权利要求7所述的发动机，其特征在于，还包括：
包裹住所述排气管的外部的冷凝水套，用于为所述尾气进行降温。
10.如权利要求7所述的发动机，其特征在于，还包括：
废气旁通涡轮增压器，与所述排气管贯通连接，用于将内燃机排放的所述尾气抽回到所述热量交换空腔。
11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求5~10所述的发动机。
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