CN103352775A - 发动机尾气治理节能减排方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机尾气治理节能减排方法及其系统，将发动机的部分尾气回收并与雾化的反应液混合后进入发动机燃烧，反应液为水或水与添加剂的混合液；本发明通过对尾气进行回收并混合反应液后回燃利用，能够节约燃料，提升汽车动力；尾气排放优于欧V标准；避免现有技术中因添加化学药品造成的二次污染，更不会堵塞发动机的油路，降低维护以及使用成本；避免现有技术的废气回燃导致的损伤发动机问题，且还提高发动机效率，提升发动机性能；可用于发动机生产过程中也可用于就发动机改造，成本较低且对使用发动机的机动车辆安全性没有影响；本发明没有易损件，耐用性好，不易损坏，使用成本、维护费用较低；可用于燃油、燃气发动机。

Description

发动机尾气治理节能减排方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种用于汽车的节能环保方法及附属部件，特别涉及一种发动机尾气治理节能减排方法及其系统。

背景技术

发动机是不可缺少的动力设备，应用于机动车辆、通用机械等，对于工业生产和人们生活起到至关重要的作用。随着发动机的广泛应用，特别是对于机动车辆来说，产量和保有量不断增加发动机的尾气排放导致的环境污染，也日益受到重视。

发动机尾气是发动机做功后产生并排放的废气，含有CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)和NOx(氮氧化物)等有害物质，不但对大气环境造成污染，还具有较多由于燃烧不充分遗留的可燃性气体，影响发动机的整体效率，浪费能源。

现有技术中，尾气处理技术有“三元催化”、活性碳吸附等方法，但耐用性有限，更换成本高，且不能保证车辆在随机使用状态下尾气的达标排放。还有就是现有的尾气处理技术需添加其它化学药品，容易造成二次污染。例如使用乳化燃油也可减少尾气圬染物的排放，但是在实际应用中，由于高温和发动机熄火后的余热，会导致靠近发动机油管内燃油中的助溶剂(表面活性剂及其它添加剂)结晶而堵塞喷油嘴。长周期使用后乳化燃油就会出现分层变质甚至在油路(油箱、过滤器、喷油嘴)中产生沉淀圬垢物堵塞油路，从而导致发动机启动困难、工作不稳而熄火、机动车加速不畅、或彻底“死火”。

为解决上述问题，出现了将部分尾气回收进入发动机重新燃烧的技术方案，由于是尾气中存在一些不可燃性气体，经多次循环后会产生积聚，最终影响发动机燃烧室内的燃烧，虽然在一些车辆的发动机上有一定的应用，但是节能减排的效果并不理想，不但影响发动机的效率，降低发动机本身功率，最终对环境保护并未起到期待的效果。

因此，需要对发动机的尾气采取合理的治理措施，降低尾气内的有害成分，并具有节能效果，提高发动机的效率并保证发动机功率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种发动机尾气治理节能减排方法及其系统，该方法用于发动机，对发动机尾气具有较好的治理，降低尾气内的有害成分，保护大气环境，并具有节能降耗的效果，提高发动机的效率并保证发动机功率。

本发明的燃油蒸发系统，将发动机的部分尾气回收并与反应液混合后进入发动机燃烧，所述反应液为水或水与添加剂的混合液。

进一步，所述该部分尾气与反应液进入发动机空气过滤器后的进气道混合后进入发动机燃烧；

进一步，所述反应液以电喷的方式雾化后进入发动机进气道，所述电喷的方式根据发动机的转速或者该部分尾气流量控制反应液喷入量；

或者，所述反应液以化油器进油的方式进入发动机进气道；

进一步，发动机空气过滤器后的进气道对进气进行节流；所述该部分尾气与反应液以及节流后的空气混合；

所述电喷系统所述电喷系统所述反应液经加温处理；所述添加剂为醇类。

本发明还公开了一种发动机尾气治理节能减排系统，包括用于回收尾气的尾气回收系统和用于提供反应液与被回收尾气混合的供液系统。

进一步，所述尾气回收系统的出气口和供液系统的反应液出口均连通于发动机进气道；

进一步，节能减排系统还包括节流组件，所述节流组件包括设置于发动机进气道内的节流孔板和节流管，所述供液系统的反应液出口连通于节流管；所述节流组件安装于发动机空滤器后的进气道内；

进一步，所述节流管同轴设置于节流孔板，所述节流孔板的节流孔布于节流管的周围，尾气回收系统的出气口按气流流向连通于进气道的位置不超出节流管的出气端；所述供液系统的反应液出口沿径向贯穿于节流孔板并连通于节流管；

进一步，所述供液系统为使反应液雾化后进入发动机进气道的电喷式供液系统；所述电喷式供液系统包括供液容器、供液泵、调压器和喷液器；或者，电喷式供液系统为动力喷嘴，所述喷液器或者动力喷嘴由ECU根据发动机转速或者尾气回收系统回收尾气流量控制喷液；

或者，所述供液系统为化油器式供液系统，所述化油器式供液系统包括供液容器、供液泵、化油器式流量稳定器和分流件，所述分流件为网状结构并设置于反应液出口用于分流反应液；

进一步，所述供液容器内设有加热装置；

所述尾气回收系统包括集气件和回收管路系统，所述集气件位于发动机尾气排放系统内并且迎向废气排放的方向设有收集开口，所述回收管路系统包括串联的散热件、冷却过滤件和流量调节件，所述回收管路系统的出气口作为尾气回收系统的出气口连通于进气道。

本发明的有益效果是：本发明的发动机尾气治理节能减排方法及其系统，通过对尾气进行回收并混合反应液后回燃利用，能够节约燃料，提升汽车动力；尾气经反应液混合处理后进入发动机，与尾气中的有害成分（包括碳颗粒）在高温状态下发生反应，降低爆震，降噪音；降低了有害物CO、HC、NOx等的排放，尾气排放优于欧V标准；避免现有技术中因添加化学药品造成的二次污染，更不会堵塞发动机的油路，除正常维护外，不增加维护工作量和费用，降低使用成本；避免现有技术的废气回燃导致的降低功率的问题，且还提高发动机效率，提升发动机性能；可用于发动机生产过程中也可用于就发动机改造，成本较低且对使用发动机的机动车辆安全性没有影响；本发明没有易损件，耐用性好，不易损坏，使用成本、维护费用较低；可用于燃油、燃气发动机。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1进液嘴处结构放大图；

图3为本发明另一种实施结构示意图；

图4为节流组件结构示意图；

图5为图4沿A-A向剖视图；

图6为供液装置结构示意图；

图7为空滤器结构剖面图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1进液嘴处结构放大图，图4为节流组件结构示意图，图5为图4沿A-A向剖视图，图6为供液装置结构示意图，图7为空滤器结构剖面图，如图所示：本实施例的燃油蒸发系统，将发动机1的部分尾气回收并与反应液混合后进入发动机1燃烧，所述反应液为水或水与添加剂的混合液；发动机的部分尾气回收可采用较多的回收方式，如接管回收等等，属于现有的机械连接方式较容易实现的结构，在此不再赘述；同样，反应液可采用必要的输送动力，比如泵，当然，需配合以必要的控制手段，在此不再赘述；添加剂一般采用可燃的醇类或醚类物质；可根据发动机的具体结构设定尾气与反应液的进入通道，电喷类发动机一般接入进气道，传统的化油器类发动机一般接入化油器，利于根据燃油（化油器）或者空气（电喷）进入量而自动控制另一种燃烧介质的进入量；由此可见，本发明不但适用于电喷发动机，还适用于传统的化油器类发动机，均能实现发明目的；

本发明的方法在使用时，尾气中的可燃气体本身或者与水进一步反应后继续参与燃烧，颗粒性碳与水反应生成可燃性气体进一步参与燃烧，同时，反应液还可与燃烧室内的副产物颗粒性碳瞬间反应形成可燃烧气体参与燃烧；整个过程提高发动机效率且降低有害气体的排放。

本实施例中，所述该部分尾气与反应液进入发动机1进气道2混合后进入发动机1燃烧；混合后与助燃空气进一步混合后进入发动机，可自动调整或者减小空气进入流量，

本实施例中，所述该部分尾气与雾化后的反应液进入发动机1空气过滤器后的进气道混合后进入发动机1燃烧；避免水分对过滤器造成影响，保证进气系统的通畅；同时，利于控制和调整空气进入量，利用节气门开度自动控制燃油进入量，从而减小燃油的匹配量，降低等功率的燃油消耗，达到节油的目的。

本实施例中，所述反应液以电喷的方式雾化后进入发动机进气道，所述电喷的方式根据发动机的转速或者该部分尾气流量控制反应液喷入量；以电喷的方式雾化及进入可采用现有的燃油电喷系统，只不过电喷系统的控制依据为采用发动机的转速或者该部分尾气流量，即转速高或者尾气流量大，则增加反应液的进入量；

当然，所述反应液也可以以化油器进油的方式进入发动机进气道；以化油器进油的方式为采用现有的化油器进油的方式将反应液输送至进气道，即利用进气道的真空度自动调整反应液进液量，与现有的化油器进油的发动机进油方式相同，在此不再赘述。

本实施例中，发动机空气过滤器后的进气道对进气进行节流；通过节流可控制空气进入量，并适应于补偿的废气，使得燃油消耗量与空气进气量相适应；所述该部分尾气与反应液以及节流后的空气混合后进入发动机燃烧；节流后的空气具有流速快的射流效应，利于反应液的充分雾化及与尾气混合，从而利于后续的燃烧。

本实施例中，所述反应液经加温处理，利于冬季防冻并利于反应液的充分参与燃烧；所述添加剂为醇类，比如乙醇，价格较低，容易获得。

本发明还公开了一种发动机尾气治理节能减排系统，包括用于回收尾气的尾气回收系统和用于提供反应液并与被回收尾气混合的供液系统；尾气回收系统需设置必要的回收管路，在此不再赘述；而供液系统需包含必要的反应液储存容器和输送管路，利用现有的机械设备即可实现，在此不再赘述。

本实施例中，所述尾气回收系统的出气口和供液系统的反应液出口均连通于发动机进气道2；连通的方式可采用现有的机械连接结构，即可拆卸式连接或者固定连接，在此不再赘述；尾气回收系统的出气口可以设置如图所示的喷气嘴10结构，增加流速，利于混合，该喷气嘴10可以为可拆卸式方式设置。

本实施例中，节能减排系统还包括节流组件，所述节流组件包括设置于发动机进气道的节流孔板12和节流管11，所述供液系统的反应液雾化出口连通于节流管11；节流孔板12可采用现有的孔板结构，采用节流孔板12的结构使得空气产生一定的射流作用，并与尾气初步混合；采用节流管11结构，管腔可使反应液与空气具有相对独立并充分的混合空间，同时，会有部分空气快速通过节流管腔并与反应液初步混合，利于后续尾气与反应液的充分混合；所述节流组件安装于发动机空滤器后的进气道内；如图所示，发动机空滤器内装有滤芯，该滤芯由基板30和滤网31构成，所述基板30安装在空滤器的壳体内，该基板30可以由由金属板材制成，优选为铝板；基板与壳体内壁之间通过橡胶密封圈密封，基板30上形成有若干均匀分布的通孔，与通孔一一对应在通孔中安装有滤网31，该滤网31为迎向来气一侧开口，另一侧封闭的筒状结构，且所述滤网31为开口端大封闭端小的锥形，滤网31的开口端向外翻边，该翻边贴合固定在基板30的板面上，滤网31的封闭端从对应的通孔中穿过。为了便于加工制作，并使滤网31能经久耐用，所述滤网31材料可以为金属或者高分子材料。

本实施例中，所述节流管11同轴设置于节流孔板12，所述节流孔板12的节流孔13布于节流管的周围，结构简单，并使得空气具有足够的通过通道，并利于反应液、尾气和空气的均匀混合，利于其充分参与燃烧；尾气回收系统的出气口按气流流向连通于进气道的位置不超出节流管的出气端，形成尾气与空气和反应液与空气相对独立的空间，利用空气形成射流，利于充分混合；所述供液系统的反应液雾化出口沿径向贯穿于节流孔板12并连通于节流管11，结构简单紧凑。减小节流组件的体积，方便安装和使用；如图所示，节流孔板12设有径向连通于节流管11的径向孔道14，供液系统的反应液雾化出口为径向孔道的出液口并连通于节流管11，同时，该径向孔道14与供液系统的喷液嘴15连通，喷液嘴15安装于进气道2上，当然，进气道2需设置必要的通孔；

本实施例中，所述供液系统为化油器式供液系统，所述化油器式供液系统包括供液容器19、液位检测装置21、供液泵20、化油器式流量稳定器27和分流件34，所述分流件34为网状结构并通过进液嘴15压合于反应液出口与进气道之间，用于分流反应液；如图所示，所述液容器19和液位检测装置21组成供液装置18，供液容器19设有必要的加液口24以及出液口等功能根据需要设置的功能性口，根据需要设置，在此不再赘述；液位检测装置21可以为现有技术的液位传感器或者如本实施例的浮阀结构所述供液管路系统包括由液位检测装置控制的供液泵20，本实施例中，供液泵20为电动泵，本实施例的浮阀控制触点开关23，如图所示，触点开关23由液位检测装置21通过拉线22控制，利用触点开关23接通或者断开电动泵的电源，实现反应液输出控制；所述供液泵20的进液口连通于供液容器19的出液口，供液泵20的出液口通过化油器式流量稳定器27连通于进液嘴15，化油器式流量稳定器27即为化油器结构，设有一个进液口和两个出液口，反应液由进液口进入，一个出液口连通于进液嘴15，所另一出液口通过回液口29连通于供液容器19形成回流，通过三通阀可有效调整反应液参与燃烧的流量，当然，还可设置流量调节电磁阀26等，以适应于不同的发动机工况；当然，会根据结构布置设置必要的管路，如图所示的管路25；所述供液容器内设有加热装置28，如图所示，为U形管加热，加热的热源可采用发动机自身热源，如发动机的循环水或者尾气，在此不再赘述。

所述尾气回收系统包括集气件4和回收管路系统，所述集气件4位于发动机1尾气排放系统内并且迎向废气排放的方向设有收集开口，如图所示，集气件4位于排气管3内，并迎向来气方向开口，其他方向封闭的空腔，尾气因排气压力进入，并具有一定的压力，利于形成向发动机进气道的流动；所述回收管路系统包括串联的散热件6、冷却过滤件8和流量调节件16，散热件6可采用如图所示的散热软管结构，还可以采用现有的其他散热管结构，比如散热片的管件；冷却过滤件8可采用冷却过滤器，即过滤器设置散热片等结构，均能实现发明目的；流量调节件16可采用电磁阀、或者机械阀，均能实现发明目的，还可设置抽气泵17等，根据工况需要，也可以不设置，在此不再赘述；而实现上述目的或者为了适应布置需要，需要必要的管路，如图所示：管路5、管路7以及管路9等；所述回收管路系统的出气口作为尾气回收系统的出气口连通于进气道2。

本发明在使用时，发动机尾气从排气管3向外排出，在尾气排放的过程中，一部分尾气进入集气件中，并通过散热件实现初步冷却，以避免过热的尾气损坏冷却过滤件，该部分尾气经冷却过滤件冷却过滤后温度为100℃左右，后经流量调节后进入节流管。

同时，供液系统将反应液雾化并进入节流管，空气流经节流孔板和节流管时，空气具有射流效应，与尾气以及反应液混合，较高温度下雾化的反应液与尾气相接触并形成蒸汽，与尾气共同进入发动机燃烧室，发生一系列反应，形成可燃物质并参与燃烧，较大程度的节约燃油，提高了燃油利用率，从而达到了节能目的。同时，从尾气中回收可燃成份，降低了有害物CO、HC、NOx等的排放，达到了减排目的。

由此可见，本发明将尾气进行降温、过滤处理后，与反应液进行化学反应，从而回收尾气中的可燃物质重新进入发动机内燃烧，这样真正实现了尾气回燃。通过试验证明，经本系统处理后，尾气排放优于欧V标准，并且同等条件下能节省燃油超过15%。反应液可以是酒精和水的混合物，也可以是软水，不会造成二次污染，更不会堵塞发动机的油路，除正常维护外，不增加维护工作量和费用。

图3所示的为本发明的另一种实施结构，如图所示：本实施结构与上述结构的区别仅在于，本实施结构的供液系统为使反应液雾化后进入发动机进气道的电喷式供液系统；所述电喷式供液系统包括供液容器19、液位检测装置21、供液泵20、调压器33和喷液器32；其中液容器19、液位检测装置21、供液泵20、等结构与前述实施例并无本质区别，调压器33和喷液器32的结构与现有的电喷发动机的调压器和喷油器结构原理相同，即调压器保持压力恒定并设有回路33回液至供液容器19，在此不再赘述。

当然，本实施例中，电喷式供液系统可采用动力喷嘴，直接从供液容器19引反应液并雾化喷入进气道，结构及原理与现有电喷发动机的动力喷嘴相同，动力喷嘴能够将电能直接转化为机械能，通过机械能喷射和雾化燃油，比如包含一个独立的自由电枢的自由电枢喷射技术，实现泵喷嘴一体化；燃油箱内不再需要供油泵用于提供压缩燃油，有利于降低制造成本和电能的消耗。

所述喷液器或者动力喷嘴由ECU根据发动机转速或者尾气回收系统回收尾气流量控制喷液；发动机转速或者尾气回收系统回收尾气流量的检测属于现有技术，在此不再赘述。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或/和等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种发动机尾气治理节能减排方法，其特征在于：将发动机的部分尾气回收并与反应液混合后进入发动机燃烧，所述反应液为水或水与添加剂的混合液。

2.根据权利要求1所述的发动机尾气治理节能减排方法，其特征在于：所述该部分尾气与反应液进入发动机空气过滤器后的进气道混合后进入发动机燃烧。

3.根据权利要求2所述的发动机尾气治理节能减排方法，其特征在于：所述反应液以电喷的方式雾化后进入发动机进气道，所述电喷的方式根据发动机的转速或者该部分尾气流量控制反应液喷入量；

或者，所述反应液以化油器进油的方式进入发动机进气道。

4.根据权利要求3所述的发动机尾气治理节能减排方法，其特征在于：发动机空气过滤器后的进气道对进气进行节流；所述该部分尾气与反应液以及节流后的空气混合；

所述电喷系统所述电喷系统所述反应液经加温处理；所述添加剂为醇类。

5.一种发动机尾气治理节能减排系统，其特征在于：包括用于回收尾气的尾气回收系统和用于提供反应液与被回收尾气混合的供液系统。

6.根据权利要求5所述的发动机尾气治理节能减排方法，其特征在于：所述尾气回收系统的出气口和供液系统的反应液出口均连通于发动机进气道。

7.根据权利要求6所述的发动机尾气治理节能减排系统，其特征在于：节能减排系统还包括节流组件，所述节流组件包括设置于发动机进气道内的节流孔板和节流管，所述供液系统的反应液出口连通于节流管；所述节流组件安装于发动机空滤器后的进气道内。

8.根据权利要求7所述的发动机尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述节流管同轴设置于节流孔板，所述节流孔板的节流孔布于节流管的周围，尾气回收系统的出气口按气流流向连通于进气道的位置不超出节流管的出气端；所述供液系统的反应液出口沿径向贯穿于节流孔板并连通于节流管。

9.根据权利要求5至8任一权利要求所述的发动机尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述供液系统为使反应液雾化后进入发动机进气道的电喷式供液系统；所述电喷式供液系统包括供液容器、供液泵、调压器和喷液器；或者，电喷式供液系统为动力喷嘴，所述喷液器或者动力喷嘴由ECU根据发动机转速或者尾气回收系统回收尾气流量控制喷液；

或者，所述供液系统为化油器式供液系统，所述化油器式供液系统包括供液容器、供液泵、化油器式流量稳定器和分流件，所述分流件为网状结构并设置于反应液出口用于分流反应液。

10.根据权利要求9所述的发动机尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述供液容器内设有加热装置；

所述尾气回收系统包括集气件和回收管路系统，所述集气件位于发动机尾气排放系统内并且迎向废气排放的方向设有收集开口，所述回收管路系统包括串联的散热件、冷却过滤件和流量调节件，所述回收管路系统的出气口作为尾气回收系统的出气口连通于进气道。

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