CN204646373U - 节能减排内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型具体公开一种节能减排内燃发动机，包括发动机、水冷循环系统以及尾气回燃排放系统，尾气回燃排放系统包括反应管道、排放管道及回收管道，反应管道内设有喷淋区和光催化区；水冷循环系统包括水泵、散热器及循环管路，循环管路包括连通发动机和散热器且紧贴反应管道外壁顶部的第一管路，反应管道靠近进气管的一侧的管壁顶部设有连通第一管路和反应管道的喷淋孔。本实用新型可将发动机燃烧产生的尾气当中的碳颗粒、碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳等物质催化还原为甲醇等有机可燃物质，并将甲醇等有机可燃物质回收进发动机与空气、燃油均匀混合，促进发动机充分燃烧，提高燃烧效率，同时进一步减少污染物排放，实现节能减排的目的。

Description

节能减排内燃发动机

技术领域

本实用新型具体涉及一种节能减排内燃发动机。

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)、CO₂(二氧化碳)、HC(碳氢化合物)及碳颗粒等有害物质，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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种节能减排内燃发动机，减少尾气中一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物和碳颗粒等物质的排放，并具有节能降耗的效果，提升发动机的燃烧效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种节能减排内燃发动机，包括发动机、水冷循环系统以及尾气回燃排放系统，所述发动机包括进气管和排气管；

所述尾气回燃排放系统包括反应管道、排放管道及回收管道，所述反应管道一端与所述排气管连接，另一端与所述排放管道相连通；所述回收管道一端连通设置在所述反应管道和所述排放管道之间，另 一端与所述进气管相连通；

所述水冷循环系统包括水泵、散热器及循环管路，所述循环管路连通设置在所述发动机和所述散热器之间、所述散热器和所述水泵之间以及所述水泵和所述发动机之间；所述循环管路包括连通所述发动机和所述散热器且紧贴所述反应管道顶部外壁的第一管路，所述反应管道靠近所述排气管的一侧的管壁顶部设置有连通所述第一管路和所述反应管道的喷淋孔。

优选地，所述反应管道内设有喷淋区和光催化区，所述喷淋区对应设置在所述喷淋孔下方，所述光催化区设置在所述喷淋区远离所述排气管的一侧。

优选地，所述喷淋孔上安装有雾化喷嘴。

优选地，所述光催化区内沿轴线方向间隔设置有多个挡板，每个挡板在靠近所述喷淋区一侧涂覆有纳米二氧化钛，并在远离所述喷淋区一侧设有紫外光源。

优选地，所述发动机内靠近所述进气管位置设有离子放电线，所述离子放电线外接离子发生器，所述离子发生器的接地线电连接在所述发动机外壳的导电金属上。

优选地，所述回收管道上设有实现气水分离的冷却装置，并在靠近所述进气管一端设有整流孔板，所述整流孔板上设有多个射流孔。

优选地，所述冷却装置包括散热金属软管和冷却过滤器，所述冷却过滤器靠近所述进气管设置，所述散热金属软管设置在所述冷却过滤器远离所述进气管的一侧。

采用上述技术方案，本实用新型可将发动机燃烧产生的尾气当中的碳颗粒、碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳等物质催化还原为甲醇等有机可燃物质，并将甲醇等有机可燃物质回收进发动机与空气、燃 油均匀混合，促进发动机充分燃烧，提高燃烧效率，同时进一步减少污染物排放，实现节能减排的目的。而且，本实用新型还充分利用水冷循环系统对发动机降温所带走的热量，为尾气当中的碳颗粒、一氧化碳和二氧化碳等物质的化学反应提高反应条件，并保证发动机内温度不会过高，延长发动机的使用寿命，热能资源利用率大大提升。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型光催化区结构示意图。

图3为本实用新型整流孔板结构示意图。

图中：10.发动机；11.进气管；12.排气管；20.水冷循环系统；21.第一管路；22.散热器；23.水泵；31.反应管道；32.回收管道；33.排放管道；300.喷淋孔；310.挡板；311.喷淋区；312.光催化区；321.散热金属软管；322.冷却过滤器；323.整流孔板；40.离子发生器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作出详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种节能减排内燃发动机，包括发动机10、水冷循环系统20以及尾气回燃排放系统，所述发动机10包括进气管11和排气管12，所述发动机10内靠近所述进气管11位置设有离子放电线，所述离子放电线外接离子发生器40，所述离子发生器40的接地线电连接在所述发动机10外壳的导电金属上，有效消除静电，保证安全。本实施例利用联接正负极的电流在离子发生器40中引起振荡高压，并产生电晕，放出离子后经由所述离子放电线导入所述发动机10内，使空气离子化，使燃油中碳氢化合物成分的 键能释出，使碳和氢分离，分离的碳和氢化学特性活泼，与空气中的氧分子非常容易结合，燃烧后极易产生较安定的气体二氧化碳及水蒸气，大大减少发动机废气中的一氧化碳及碳氢化合物的排放量，并大大提高燃烧效率，增加动能，节省燃料。

所述尾气回燃排放系统包括反应管道31、排放管道33及回收管道32，所述反应管道31一端与所述排气管12连接，另一端与所述排放管道33相连通。所述水冷循环系统20包括水泵23、散热器22及循环管路，所述循环管路包括连通所述发动机10和所述散热器22且紧贴所述反应管道31外壁顶部的第一管路21、连通所述散热器22和水泵23的第二管路、连通所述水泵23和所述发动机10的第三管路以及连通所述第一管路21和所述散热器22、所述第一管路21和所述发动机10的其他管路，所述反应管道31靠近所述排气管12的一侧的管壁顶部设置有连通所述第一管路21和所述反应管道31的喷淋孔300。所述水冷循环系统20带走发动机10内燃烧产生的部分热量，防止发动机10的温度不断升高，因为发动机10温度的升高会导致发动机10零部件金属性能下降、强度降低、零部件容易损坏，同时还会引起润滑油的黏度下降，破坏油膜，导致发动机10润滑恶化，从而损坏发动机10。本实施例中的所述水冷循环系统20先流过所述发动机10并带走发动机10燃烧产生的部分热量，经过所述第一管路21，由所述反应管道31吸收利用部分热量，再经第二管路至所述散热器22冷却，最后经第三管路流回发动机10，从而构成循环。而本实施例的所述水冷循环系统20为所述反应管道31提供高温条件，避免要另外增加加热装置来保证所述反应管道31所需的反应条件，节能环保。

在本实施例中，所述反应管道31内设有喷淋区311和光催化区 312，所述喷淋区311对应设置在所述喷淋孔300下方，所述喷淋孔300上安装有雾化喷嘴。本实施例中的所述水冷循环系统20的冷却用水流经所述第一管路21时有一部分可向所述喷淋区311内雾化喷出，使该部分冷却用水与与尾气相接触，反应液遇尾气蒸发，雾化形成蒸汽，并且冷却用水对尾气进行喷淋。同时，由于所述水冷循环系统20带走了所述发动机10内燃烧产生的20％～30％的热量，而所述第一管路21又紧贴所述反应管道31，如此使得所述反应管道31吸收部分热量，再加上尾气排放所带走发动机10燃烧产生的热量，使得所述喷淋区311和所述光催化区312内获得高温环境，使尾气中的碳颗粒在高温条件下与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气。

所述光催化区312设置在所述喷淋区311远离所述排气管12的一侧，所述光催化区312内沿轴线方向间隔设置有多个挡板310，每个挡板310在靠近所述喷淋区311一侧涂覆有纳米二氧化钛，并在远离所述喷淋区311一侧设有紫外光源。所述喷淋区311产生的一氧化碳和氢气随尾气流进所述光催化区312进行反应，所述喷淋区311产生的一氧化碳及尾气本身当中的一氧化碳分别与尾气中的过量的氧气发生作用产生二氧化碳。另外在所述光催化区的所述紫外光源照射下，纳米二氧化碳或碳掺杂纳米二氧化碳催化剂受激发产生电子空穴对，电子空穴对迁移到催化剂表面，尾气本身当中的二氧化碳及所述光催化区312反应产生的二氧化碳分别再和所述喷淋区311产生的氢气在光催化和高温条件下将尾气中的CO₂、CO等物质催化还原为甲醇等有机物质，大大减少尾气有害成分的排放。而且，由于所述光催化区312内轴向间隔设置多个挡板310，可增加气体行程，延长尾气在光催化区312的停留时间，以便将尾气中的CO₂、CO等物质催化还原为甲醇等有机物质并作为发动机10燃烧所需气体的一部分，从而实 现节能。在本实施例中，多个所述挡板310沿所述光催化区312轴向间隔且上下错位设置，即一个所述挡板310一侧固定在所述反应管道31内壁上端，另一侧与所述反应管道31对应的内壁下端之间留有间隔，而与之相邻的另一所述挡板310一侧固定在所述反应管道31内壁下端，另一侧与所述反应管道31对应的内壁上端之间留有间隔，如图2所示。

本实施例的所述反应管道31的作用机理如下：

C+H₂O＝CO+H₂   (1) 

CO+O₂＝CO₂   (2)

TiO₂(e-)＝TiO₂+e-   (3) 

CO₂+H₂＝CH₃OH+H₂O   (4) 

所述回收管道32一端连通设置在所述反应管道31和所述排放管道33之间，另一端与所述进气管11相连通，如此使得所述反应管道31内反应生成的甲醇及部分尾气经所述回收管道32回收至所述发动机10内并作为燃料参与燃烧。

且所述回收管道32上设有实现气水分离的冷却装置，所述冷却装置可包括散热金属软管321和冷却过滤器322，所述冷却过滤器322靠近所述进气管11设置，所述散热金属软管321设置在所述冷却过滤器322远离所述进气管11的一侧。所述散热金属软管321通过风冷对回收尾气进行一级冷却，使回收尾气的温度降低，以避免过热的回收尾气将后续冷却过滤器322的滤芯烫坏。一级冷却后的回收尾气再通过所述冷却过滤器322进行二级冷却降温，二级冷却后的回收尾气温度在100℃左右，并且冷却过滤器322对尾气进行过滤，使尾气中的气水分离。

在本实施例中，所述回收管道32还在靠近所述进气管11一端设 有整流孔板323，所述整流孔板323上设有多个射流孔，如图3所示，如此可对回收尾气和甲醇等混合气体进行整流，将较散的混合气体集中形成多股，起射流的作用，利于混合气体和经所述进气管11进入的空气的均匀混合，同时混合气体喷射撞击经所述进气管11进入的空气，提升空气的动能和气温，还可在所述离子放电线的作用下，保证甲醇燃料和燃油燃料充分燃烧，大大提高燃料利用率，节能环保。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种节能减排内燃发动机，包括发动机(10)、水冷循环系统(20)以及尾气回燃排放系统，所述发动机(10)包括进气管(11)和排气管(12)，其特征在于，

所述尾气回燃排放系统包括反应管道(31)、排放管道(33)及回收管道(32)，所述反应管道(31)一端与所述排气管(12)连接，另一端与所述排放管道(33)相连通；所述回收管道(32)一端连通设置在所述反应管道(31)和所述排放管道(33)之间，另一端与所述进气管(11)相连通；

所述水冷循环系统(20)包括水泵(23)、散热器(22)及循环管路，所述循环管路连通设置在所述发动机(10)和所述散热器(22)之间、所述散热器(22)和所述水泵(23)之间以及所述水泵(23)和所述发动机(10)之间；所述循环管路包括连通所述发动机(10)和所述散热器(22)且紧贴所述反应管道(31)外壁顶部的第一管路(21)，所述反应管道(31)靠近所述排气管(12)的一侧的管壁顶部设置有连通所述第一管路(21)和所述反应管道(31)的喷淋孔(300)。

2.根据权利要求1所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述反应管道(31)内设有喷淋区(311)和光催化区(312)，所述喷淋区(311)对应设置在所述喷淋孔(300)下方，所述光催化区(312)设置在所述喷淋区(311)远离所述排气管(12)的一侧。

3.根据权利要求2所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述喷淋孔(300)上安装有雾化喷嘴。

4.根据权利要求2所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述光催化区(312)内沿轴线方向间隔设置有多个挡板(310)，每个挡板(310)在靠近所述喷淋区(311)一侧涂覆有纳米二氧化钛，并在远离所 述喷淋区(311)一侧设有紫外光源。

5.根据权利要求1所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述发动机(10)内靠近所述进气管(11)位置设有离子放电线，所述离子放电线外接离子发生器(40)，所述离子发生器(40)的接地线电连接在所述发动机(10)外壳的导电金属上。

6.根据权利要求1至5任一项所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述回收管道(32)上设有实现气水分离的冷却装置，并在靠近所述进气管(11)一端设有整流孔板(323)，所述整流孔板(323)上设有多个射流孔。

7.根据权利要求6所述的节能减排内燃发动机，其特征在于，所述冷却装置包括散热金属软管(321)和冷却过滤器(322)，所述冷却过滤器(322)靠近所述进气管(11)设置，所述散热金属软管(321)设置在所述冷却过滤器(322)远离所述进气管(11)的一侧。