CN205445748U - 一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，包括：蒸发器(11)，水箱(9)，水箱电磁阀开关(12)，蒸发器进水泵(13)，气液分离器(14)，水箱回水泵(16)，气体稳压腔(25)，气体加压泵(26)，其特征在于：蒸发器(11)串联安装在排气管(10)上，蒸发器(11)下端进水与蒸发器进水泵(13)连接，蒸发器进水泵(13)与水箱(9)通过管道连接；最后气体通过管道与进气总管(4)或者进气道(5)或者发动机(6)缸内直喷。本实用新型通过缸内燃烧的高温把水蒸气裂解，产生羟基与氢基，抑制氮氧化的生成，同时也降低燃烧温度，进一步减少氮氧化物的生成，对节能环保有着重要的作用。

Description

一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置

技术领域

本实用新型涉及发动机降低氮氧化物的装置,尤其涉及一种发动机尾气余热回收用来降低氮化物装置。

背景技术

环境污染是21世纪全球面临的最严峻挑战之一。作为世界上最大的发展中国家，我国面临的环境问题尤为严峻。目前我国现已成为世界最大的能源消费国，经济的快速发展使我国石油需求越来越大，石油进口对外依存度也越来越高；且随着社会经济的发展，轿车等产品成为了大众消费品，我国现在是汽车的产销量全球第一，且连续多年成为产销量大国，对石化资源的消耗巨大，汽车排放的污染物巨大，环境污染越来越严重；特别是氮氧化物的排放，会引起光化学反应，对人体损坏巨大，甚至会造成生命危险；由于汽车等交通类运载工具，发动机经常处于低速、怠速等工况，发动机进气管压力低，使排气不充分，缸内残余废气高，造成发动机充气效率低，且由于低速、怠速等工况发动机缸内处于浓混合气状态，缸内新鲜空气不足，极易造成发动机缸内燃烧失火、燃烧不充分、燃烧循环变动率大，产生的氮氧化物也比较多。

汽油发动机经常处于中等负荷、高负荷等工况，由于节气门处于半开、全开状态，此时发动机进气量大大增加，供给燃油量增加，发动机缸内燃烧更加剧烈，释放的热力也增加，缸内的燃烧温度大大增加，这样会有利于氮氧化物的大量生成，然而，发动机燃烧状况也愈加恶化，新鲜空气量不足，其他污染物也大大增加。对柴油机而言，在高负荷时，缸内燃烧温度升高，由于柴油机过量空气系数远大于1，即缸内新鲜空气大于燃油充分燃烧所需要的空气量，而氮氧化物的大量生成是高温富氧和持续时间，因此，柴油机在大负荷时，氮氧化物排放量大大增加。

相关技术，为了降低发动机的排放，有向发动机通过加湿器给进气道内加水蒸气；也有直接向发动机缸内喷水，在发动机压缩上止点时，喷入水，通过水吸热，蒸发，降低发动机缸内的温度，减低燃烧温度，从而降低氮氧化物，想法很好，但是水加入缸内，如果水量过大，发动机缸内的水没有完全蒸发，将对发动机的寿命产生影响，甚至出现发动机拉缸等事故；水没有蒸发完全，将顺着发动机缸壁流进油底壳中，稀释机油，产生乳化现象，机油润滑的各个部件一旦机油压力建立不起来，将使各部件的摩擦损失加大，降低了发动机使用寿命等问题；因此，对水的加入的控制装置、控制逻辑都需要精确的控制，因而加大了发动机控制的复杂程度，同时加大了缸盖热应力集中等一系列问题，

实用新型内容

为克服现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置。

本实用新型的技术方案是提供了一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，包括：蒸发器，水箱，水箱电磁阀开关，蒸发器进水泵，气液分离器，水箱回水泵，气体稳压腔，气体加压泵，其特征在于：

蒸发器串联安装在排气管上，蒸发器下端进水与蒸发器进水泵连接，蒸发器进水泵与水箱通过管道连接，在连接水箱与蒸发器进水泵中间设置水箱电磁开关；电磁阀开关控制水箱与蒸发器进水泵的连接；蒸发器上端出水与气液分离器连接，气液分离器与气体稳压腔通过管道连接，气体稳压腔通过管道与气体加压泵连接，最后气体通过管道在进气总管内或者进气道内或者发动机缸内直喷。

本实用新型的有益效果在于：随着经济的发展，轿车、货车消费量的大大增加，发动机尾气排放中的降低氮氧化物也日益增多；且随着排放法规越来越严格，氮氧化物的排放控制也愈加严格，本实用新型通过向进气总管、进气道、缸内加入水蒸气，缸内燃烧的高温把水蒸气裂解，产生羟基与氢基，抑制氮氧化的生成，同时也降低燃烧温度，进一步减少氮氧化物的生成，对节能环保有着重要的作用。

附图说明

图1是发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置进气总管喷射

图2是发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置进气道喷射

图3是发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置缸内直喷喷射

其中：1-空气滤清器，2-节气门位置传感器，3-水蒸气喷射器，4-进气总管，5-进气道，6-发动机，7-转速传感器，8-气液分离器回水管，9-水箱，10-排气管，11-蒸发器，12-水箱电磁阀开关，13-蒸发器进水泵，14-气液分离器，15-气液分离液体存储器，16-水箱回水泵，17-滤网，18-回水泵启动传感器，19-回水泵关闭传感器，20-ECU，21-水箱高液面报警器，22-水箱低液面报警器，23-水箱放水手动/自动开关，24-存储器放水手动/自动开关，25-气体稳压腔，26-气体加压泵。

具体实施方式

以下将结合附图1对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，包括：蒸发器11，水箱8，水箱电磁阀开关12，蒸发器进水泵13，气液分离器14，水蒸气喷射器3，气液分离液体存储器15，气液分离器回水管8，滤网17，回水泵启动传感器18，回水泵关闭传感器19，水箱回水泵16，ECU20，水箱高液面报警器21，水箱低液面报警器22，水箱放水手动/自动开关23，存储器放水手动/自动开关24，气体稳压腔25，气体加压泵26。

蒸发器11串联安装在排气管10上，蒸发器11下端进水与蒸发器进水泵13连接，蒸发器进水泵13与水箱9通过管道连接，在连接水箱9与蒸发器进水泵13中间设置水箱电磁开关12；电磁阀开关12控制水箱9与蒸发器进水泵13的连接；蒸发器11上端出水与气液分离器14连接，气液分离器14与气体稳压腔25通过管道连接，气体稳压腔25通过管道与气体加压泵26连接，最后气体通过管道与进气总管4或者进气道5或者发动机6缸内直喷；气液分离器14分离的液体与气液分离液体存储器15进口通过管道连接，气液分离液体存储器15存储气液分离器14分离的液体；水箱回水泵16与气液分离液体存储器15出口通过管道连接，气液分离器14分离的液体通过气液分离器回水管8连接，气液分离器回水管8固定在水箱9上；回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19安装在气液分离液体存储器15上；当存储在气液分离液体存储器15的液体超过回水泵启动传感器18所监测的高度时，水箱回水泵16开始工作，存储在气液分离液体存储器15中的液体通过滤网17，将气液分离液体存储器15中的液体抽到水箱9中，实现水的循环利用；水箱高液面报警器21与水箱低液面报警器22固定在水箱9上，实时监测水箱9中的液面高度，水箱放水手动/自动开关23安装在水箱9底面，根据水箱9液面的高低，来调节水箱液面的高度；节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19、水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、水箱回水泵16、蒸发器进水泵13、气体加压泵26、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23通过CAN线与ECU20连接，ECU20实时采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19、水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22，存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23这些信号，并输出控制信号控制水箱回水泵16、蒸发器进水泵13、气体加压泵26、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23。

方式一：水蒸气进气总管喷射

发动机运转时，空滤器1过滤空气中的杂质，采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23与通过CAN线与ECU20连接，ECU20实时采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23发动机6处于何种工况，当节气门开度大和车速高时，判断发动机处于中等负荷或者大负荷，输出信号控制电磁阀开关12打开，水箱9中的水在蒸发器进水泵13的作用下，开始往蒸发器11中泵水，水量有ECU20通过节气门传感器2、车速传感器7来计算所需的水量，水在排气管10中通过逆流换热，水在蒸发器11中吸热蒸发变成水蒸气，水蒸气通过气液分离器14分离出水蒸气和液态水；水蒸气通过管道进入气体稳压腔25中，保持水蒸气压力的恒定，然后通过气体加压泵26加压，通过喷射器3向进气总管4中喷射，水蒸气均匀的进入进气道5中，从而进入发动机6缸内，发动机6缸内由于水蒸气的存在，吸收压缩热量，在燃料燃烧时，进一步吸热裂变，产生氢基、羟基，加快燃烧，抑制氮氧化物的生成，同时降低发动机缸内温度，进一步降低氮氧化的生成，从而到达本实用新型的目的与要求；而气液分离器14分离的液体通过管道与气液分离液体存储器15连接，分离出的水存储在气液分离液体存储器15中，ECU20实时采集回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19的信号，如果气液分离液体存储器15中的水超过回水泵启动传感器18所监测的高度时，水箱回水泵16开始工作，存储在气液分离液体存储器15中的水通过滤网17过滤杂质，将气液分离液体存储器15中的水抽到水箱9中，实现水的循环利用，气液分离液体存储器15如果杂质过多，可以通过24-存储器放水手动/自动开关的打开来清洗，防止气液分离液体存储器15的杂质过多影响滤网17的作用；同时水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22实时监测水箱9中的水的液面高低，当液面超过水箱液面报警器21的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过高，用户可以通过手动调节水箱放水手动/自动开关23，调节液面高度；当液面低于水箱低液面报警器22的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过低，请用户及时补水；同时水箱电磁阀开关12关闭，蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26关闭，保护蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26。

方式二，水蒸气进气道喷射

发动机运转时，空滤器1过滤空气中的杂质，采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23与通过CAN线与ECU20连接，ECU20实时采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23发动机6处于何种工况，当节气门开度大和车速高时，判断发动机处于中等负荷或者大负荷，输出信号控制电磁阀开关12打开，水箱9中的水在蒸发器进水泵13的作用下，开始往蒸发器11中泵水，水量有ECU20通过节气门传感器2、车速传感器7来计算所需的水量，水在排气管10中通过逆流换热，水在蒸发器11中吸热蒸发变成水蒸气，水蒸气通过气液分离器14分离出水蒸气和液态水；水蒸气通过管道进入气体稳压腔25中，保持水蒸气压力的恒定，然后通过气体加压泵26加压，通过喷射器3向进气道5中喷射进；水蒸气快速进入发动机6缸内，发动机6缸内由于水蒸气的存在，吸收压缩热量，在燃料燃烧时，进一步吸热裂变，产生氢基、羟基，加快燃烧，抑制氮氧化物的生成，同时降低发动机缸内温度，进一步降低氮氧化的生成，从而到达本实用新型的目的与要求；而气液分离器14分离的液体通过管道与气液分离液体存储器15连接，分离出的水存储在气液分离液体存储器15中，ECU20实时采集回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19的信号，如果气液分离液体存储器15中的水超过回水泵启动传感器18所监测的高度时，水箱回水泵16开始工作，存储在气液分离液体存储器15中的水通过滤网17过滤杂质，将气液分离液体存储器15中的水抽到水箱9中，实现水的循环利用，气液分离液体存储器15如果杂质过多，可以通过24-存储器放水手动/自动开关的打开来清洗，防止气液分离液体存储器15的杂质过多影响滤网17的作用；同时水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22实时监测水箱9中的水的液面高低，当液面超过水箱液面报警器21的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过高，用户可以通过手动调节水箱放水手动/自动开关23，调节液面高度；当液面低于水箱低液面报警器22的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过低，请用户及时补水；同时水箱电磁阀开关12关闭，蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26关闭，保护蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26。

方式三，水蒸气缸内直喷；

发动机运转时，空滤器1过滤空气中的杂质，采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23与通过CAN线与ECU20连接，ECU20实时采集节气门传感器2、车速传感器7、水箱电磁阀开关12、回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19，水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22、存储器放水手动/自动开关24、水箱放水手动/自动开关23发动机6处于何种工况，当节气门开度大和车速高时，判断发动机处于中等负荷或者大负荷，输出信号控制电磁阀开关12打开，水箱9中的水在蒸发器进水泵13的作用下，开始往蒸发器11中泵水，水量有ECU20通过节气门传感器2、车速传感器7来计算所需的水量，水在排气管10中通过逆流换热，水在蒸发器11中吸热蒸发变成水蒸气，水蒸气通过气液分离器14分离出水蒸气和液态水；水蒸气通过管道进入气体稳压腔25中，保持水蒸气压力的恒定，然后通过气体加压泵26加压，通过喷射器3直接向发动机6缸内直喷，水蒸气在压缩上止点前喷射；发动机6缸内由于水蒸气的存在，吸收压缩热量，在燃料燃烧时，进一步吸热裂变，产生氢基、羟基，加快燃烧，抑制氮氧化物的生成，同时降低发动机缸内温度，进一步降低氮氧化的生成，从而到达本实用新型的目的与要求；而气液分离器14分离的液体通过管道与气液分离液体存储器15连接，分离出的水存储在气液分离液体存储器15中，ECU20实时采集回水泵启动传感器18、回水泵关闭传感器19的信号，如果气液分离液体存储器15中的水超过回水泵启动传感器18所监测的高度时，水箱回水泵16开始工作，存储在气液分离液体存储器15中的水通过滤网17过滤杂质，将气液分离液体存储器15中的水抽到水箱9中，实现水的循环利用，气液分离液体存储器15如果杂质过多，可以通过24-存储器放水手动/自动开关的打开来清洗，防止气液分离液体存储器15的杂质过多影响滤网17的作用；同时水箱高液面报警器21、水箱低液面报警器22实时监测水箱9中的水的液面高低，当液面超过水箱液面报警器21的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过高，用户可以通过手动调节水箱放水手动/自动开关23，调节液面高度；当液面低于水箱低液面报警器22的高度时，ECU20将报警，提示用户水箱液面过低，请用户及时补水；同时水箱电磁阀开关12关闭，蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26关闭，保护蒸发器进水泵13，水箱回水泵16，气体加压泵26。

虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本实用新型之保护范围。因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (3)

1.一种发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，包括：蒸发器(11)，水箱(9)，水箱电磁阀开关(12)，蒸发器进水泵(13)，气液分离器(14)，水箱回水泵(16)，气体稳压腔(25)，气体加压泵(26)，其特征在于：

蒸发器(11)串联安装在排气管(10)上，蒸发器(11)下端进水与蒸发器进水泵(13)连接，蒸发器进水泵(13)与水箱(9)通过管道连接，在连接水箱(9)与蒸发器进水泵(13)中间设置水箱电磁开关(12)；电磁阀开关(12)控制水箱(9)与蒸发器进水泵(13)的连接；蒸发器(11)上端出水与气液分离器(14)连接，气液分离器(14)与气体稳压腔(25)通过管道连接，气体稳压腔(25)通过管道与气体加压泵(26)连接，最后气体通过管道在进气总管(4)内或者进气道(5)内或者发动机缸内直喷。

2.根据权利要求1所述的发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，其特征在于包括：气液分离器回水管(8)，气液分离液体存储器(15)，回水泵启动传感器(18)，回水泵关闭传感器(19)，其中：气液分离器(14)分离的液体与气液分离液体存储器(15)进口通过管道连接，气液分离液体存储器(15)存储气液分离器(14)分离的液体；水箱回水泵(16)与气液分离液体存储器(15)出口通过管道连接，气液分离器(14)分离的液体通过气液分离器回水管(8)连接，气液分离器回水管(8)固定在水箱(9)上；回水泵启动传感器(18)、回水泵关闭传感器(19)安装在气液分离液体存储器(15)上。

3.根据权利要求2所述的发动机尾气余热回收降低氮氧化物排放的装置，其特征在于包括：水箱高液面报警器(21)，水箱低液面报警器(22)，水箱放水手动/自动开关(23)，水箱高液面报警器(21)与水箱低液面报警器(22)固定在水箱(9)上，水箱放水手动/自动开关(23)安装在水箱(9)底面。