一种前置减排系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种前置减排系统，包括：控制电路部分，包括控制单元（7）和驱动单元（8），所述控制单元（7）与柴油机（6）相连，所述驱动单元（8）的输入端与所述控制单元（7）相连；液压线路部分，包括依次通过管路串联的储液箱（1）、输液泵（2）和喷嘴（5），在所述输液泵（2）和所述喷嘴（5）之间的管道上设置有溢流阀（3）和电控计量阀（4）。本实用新型所述前置减排系统将雾化的减排液从进气道喷入，随空气进入燃烧室参与燃烧，这种方法主要利用增湿空气热容量剧增，从而降低燃烧温度，且减排液在柴油燃烧时发生化学反应大幅降低NOx生成量，降低NOx的排放量。
【专利说明】一种前置减排系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柴油机减排系统，特别为一种前置减排系统。
【背景技术】
[0002]柴油机自问世以来，因其较高的热效率备受人们的关注，在交通运输方面有着重要作用，但同时由它引起的污染问题也引起了全人类的普遍重视。随着全球环境的日益恶化，控制柴油机有害气体排放的要求日益强烈。柴油机的主要排放物是氮氧化物(NOx)与颗粒的排放。因此柴油机面临的最大发展困难就是降低NOx与颗粒物的排放量。
[0003]NOx主要由参与燃烧的空气中的氮气与氧在高温环境下发生反应而生成的，只要能降低气缸内的温度和局部高温点的温度，就能明显降低NOx的生成量与排放量。减排液可以利用自身潜热大的特点吸收热量而汽化成为过热蒸汽，从而降低缸内燃烧温度。同时在高温条件下，减排液蒸汽参与燃烧，部分分子与未完全燃烧的炽热炭粒发生水煤气反应，形成可燃性气体，从而减少了火焰中的碳粒，提高了油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了油的燃烧效率。
[0004]因此，利用进气道喷减排液技术能够大幅降低NOx排放量，同时具有节能的作用。
[0005]目前已知有2种方法向燃烧室供减排液:柴油掺水乳化、向燃烧室直接喷水。
[0006](I)柴油掺水乳化
[0007]柴油掺水乳化是柴油喷入气缸前和水混合，同时加入乳化液形成稳定的悬浮液，由原喷油系统喷入气缸。
[0008]柴油掺水乳化的优点:
[0009]I)不需要对发动机进行大的改变；
[0010]2)对柴油可靠性不会造成不利影响；
[0011]3)能同时降低颗粒物(PM2.5)排放；
[0012]4)水/油达到30%也不会造成油耗的增加；
[0013]5)较低的水量消耗；
[0014]6)投资少。
[0015]柴油掺水乳化的缺点:
[0016]I)最大掺入水量少，对应的NOx的减少量有限；
[0017]2)需要加入乳化剂；
[0018]3)破坏润滑，产生非正常磨损，影响发动机寿命
[0019](2)向燃烧室直接喷水
[0020]向燃烧室直接喷水是利用原喷油系统或者第二套喷射系统在高压下直接将减排液喷入气缸内参与燃烧。
[0021]向燃烧室直接喷水的优点:
[0022]水/油比例可以达到较高的水平，NOx的排放降低量可以达到相对高的水平。
[0023]向燃烧室直接喷水的缺点:[0024]I)需对柴油机系统结构做较大的改变；
[0025]2)喷嘴的使用寿命较短；
[0026]3)燃油消耗量增加；
[0027]4 )颗粒物(PM2.5 )排放量增加；
[0028]5)向缸内喷水需用高压甚至超高压水泵，国内技术水平难以达到，成本高；
[0029]6 )破坏缸内润滑，降低柴油机寿命。
实用新型内容
[0030]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作简便的前置减排系统，所述系统可以大幅降低NOx生成量，降低NOx的排放量。
[0031]一种前置减排系统，包括:
[0032]控制电路部分，包括控制单元和驱动单元，所述控制单元与柴油机相连，所述驱动单元的输入端与所述控制单元相连；
[0033]液压线路部分，包括依次通过管路串联的储液箱、输液泵和喷嘴，在所述输液泵和所述喷嘴之间的管道上设置有溢流阀和电控计量阀；
[0034]其中，所述溢流阀设置在所述输液泵的出口端，所述电控计量阀设置在所述喷嘴的输入端，所述喷嘴设置在所述柴油机的进气管路内，所述电控计量阀为至少一个，与所述驱动单元的输出端相连。
[0035]本实用新型所述的前置减排系统，其中在所述溢流阀与所述电控计量阀之间的管道上设置有储能器，其内部安装有加热装置。
[0036]本实用新型所述的前置减排系统，还包括气动线路，包括与所述喷嘴通过管道相连的气泵，在所述喷嘴与所述气泵之间的管道上设置有稳压阀。
[0037]本实用新型所述的前置减排系统，还包括气动线路，包括与所述喷嘴通过管道相连的气泵，在所述喷嘴与所述气泵之间的管道上设置有二位二通电磁换向阀，其与所述驱动单元的输出端相连。
[0038]本实用新型所述的前置减排系统，其中所述喷嘴为一个，设置在所述柴油机的进气管入口处。
[0039]本实用新型所述的前置减排系统，其中所述喷嘴为多个，所述喷嘴、所述二位二通电磁换向阀以及所述电控计量阀的数量与所述柴油机的气缸数相同；
[0040]气动线路中，每个所述二位二通电磁换向阀单独连接一个所述喷嘴，同时分别与所述气泵相连；液压线路中，每个所述电控计量阀单独连接一个所述喷嘴，同时分别与所述储能器相连；所述多个喷嘴分别设置在每个所述气缸的进气门处。
[0041]本实用新型所述的前置减排系统，其中所述喷嘴为多个，所述喷嘴和所述电控计量阀的数量与所述柴油机的气缸数相同，液压线路中，每个所述电控计量阀单独连接一个所述喷嘴，同时分别与所述储能器相连；所述多个喷嘴分别设置在每个所述气缸的进气门处。
[0042]本实用新型所述的前置减排系统，其中所述储能器采用气体隔离式储能器；所述二位二通电磁换向阀采用高速换向阀，且采用PWM控制方式控制。
[0043]本实用新型所述的前置减排系统，其中所述输液泵的输出压力为0.3?80Mpa。[0044]本实用新型所述的前置减排系统，其中在所述储液箱上设置有减排液出口，在所述减排液出口处设置有过滤装置。
[0045]本实用新型所述前置减排系统将雾化的减排液从进气道喷入，随空气进入燃烧室参与燃烧，这种方法主要利用增湿空气热容量剧增，从而降低燃烧温度，且减排液在柴油燃烧时发生化学反应大幅降低NOx生成量，降低NOx的排放量。
[0046]进气道喷减排液优点:
[0047]I)进气道可以进入大量的减排液，促使排放尾气中的NOx大幅度降低，NOx排放量可以降低70%以上，并能保持颗粒物(PM2.5)排放不恶化。
[0048]2)既可以克服乳化方法中减排液不足的缺点，又不需对柴油机系统结构做大的改变；
[0049]3)燃油消耗降低。
[0050]4)目前广泛采用的减排技术是采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的发起进行净化处理，这种技术需要在汽车的排气系统中安装各类净化装置，如催化器、热反应器、过滤收集器等。
[0051]这种在污染物形成以后的尾气后处理措施，较为被动，而且会对汽车造成排气不畅的问题。
[0052]本系统采用前置式处理，从根源上遏制污染物(NOx)的生成。
[0053]5)最新研制的减排液采用特殊配方能避免造成汽缸壁润滑油膜被破坏，防止产生柴油机非正常磨损。
[0054]6)加入ECU电控装置，精确控制每次喷入进气管路的减排液量，在提高系统性能的同时降低减排液的消耗量。
[0055]下面结合附图对本实用新型所述的前置减排系统作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]图1为本实用新型实施例1中的前置减排系统的结构示意图；
[0057]图2为本实用新型实施例2中的前置减排系统的结构示意图；
[0058]图3为本实用新型实施例3中的前置减排系统的结构示意图；
[0059]图4为本实用新型实施例4中的前置减排系统的结构示意图；
[0060]图5为本实用新型实施例5中的前置减排系统的结构示意图；
[0061]图6为本实用新型实施例5中的喷嘴控制部分的局部放大结构示意图；
[0062]图7为本实用新型实施例6中的前置减排系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0063]实施例1
[0064]控制电路部分，包括控制单元7和驱动单元8，所述控制单元7与柴油机6相连，所述驱动单元8的输入端与所述控制单元7相连；
[0065]液压线路部分，包括依次通过管路串联的储液箱1、输液泵2和喷嘴5，在所述输液泵2和所述喷嘴5之间的管道上设置有溢流阀3和电控计量阀4 ；
[0066]其中，所述溢流阀3设置在所述输液泵2的出口端，所述电控计量阀4设置在所述喷嘴5的输入端，所述喷嘴5设置在所述柴油机6的进气管路内，所述电控计量阀4为至少一个，与所述驱动单元8的输出端相连。
[0067]优选的是，所述喷嘴5为一个，设置在所述柴油机的进气管入口处。
[0068]所述控制单元7用于收集、分析所述柴油机6信号，所述驱动单元8接收所述控制单元7的驱动单元8，所述储液箱I中存储减排液，所述输液泵2将所述减排液输送到喷嘴5中，所述溢流阀3用于稳定液压系统压力，所述电控计量阀4接收所述驱动单元8的信号，控制减排液是否流通及流通量。
[0069]所述柴油机6在运行过程中，所述控制单元7时刻监控所述柴油机6的转速与油门状态，当分析得所述柴油机6需喷雾减排时，所述控制单元7将信号输出给所述驱动单元8，驱动单元8将输出两个信号:电控计量阀开关控制信号和电控计量阀流量控制信号，其中开关控制信号通过开关控制电路送至所述电控计量阀4中电磁阀左侧，控制电磁阀打开；其中流量控制信号通过流量控制电路送至所述电磁计量阀4的流量计上，控制流过减排液流量。当电控计量阀4打开后减排液通过所述电控计量阀4流入所述喷嘴5，在压力作用下通过所述喷嘴5喷出，在所述柴油机6的进气管路形成减排液蒸汽，蒸汽随空气进入所述柴油机6气缸中，增大缸内混合气体比热容，减排液中化学元素与C、H、N等元素发生化学反应，达到减少柴油机NOx的生成量，降低柴油机NOx的排放量。当所述电控计量阀4中流量计测得减排液流量达到设定值时，流量计输出信号到所述电磁计量阀4中电磁阀的右侧，所述电控计量阀4关闭，所述喷嘴5喷雾结束。
[0070]实施例2
[0071]如图2所示，在实施例1的基础上，在所述溢流阀3与所述电控计量阀4之间的管道上增设一个储能器10，在储能器10内部安装一个加热装置9。
[0072]优选的是，所述喷嘴5为一个，设置在所述柴油机的进气管入口处。
[0073]所述储能器10采用气体隔离式储能器，减排液从所述输液泵2输出后进入所述储能器10，在所述储能器10中压缩空气产生压力，当压力上升到设定值后停止升高并保持在设定值压力，喷雾时所述电控计量阀4和所述喷嘴5处的减排液压力恒定，整个系统更加稳定。
[0074]所述加热装置9的作用是将储能器10中的减排液加热，当喷雾时所述喷嘴5中的减排液温度上升，使喷雾时减排液容易形成减排液蒸汽，减少减排液蒸汽液化对所述柴油机6造成的不利影响。
[0075]实施例3
[0076]如图3所示，在实施例2的基础上还包括气动线路，所述气动线路包括与所述喷嘴5通过管道相连的气泵12，在所述喷嘴5与所述气泵12之间的管道上设置有稳压阀11。
[0077]优选的是，所述喷嘴5为一个，设置在所述柴油机的进气管入口处。
[0078]该气动线路的作用是，向所述喷嘴5提供持续的气流，在所述柴油机6需要喷雾时，由气流带动减排液从喷嘴5喷出，减排液能够更好地雾化。由此，所述喷嘴5中减排液的压力就可以降低，所述输液泵2的输出压力降低，使用低压输液泵，降低成泵。所述储能器10的设定压力值降低，增加所述储能器10的使用寿命，增强液压线路的安全性。
[0079]其中，所述稳压阀11的作用是稳定所述喷嘴5中气流的稳定性，防止因气流不稳造成不良的喷雾效果。[0080]实施例4
[0081]如图4所示，将实施例3中的稳压阀11更换为二位二通电磁换向阀13，二位二通电磁换向阀13由驱动单元8控制。即所述气动线路包括与所述喷嘴5通过管道相连的气泵12，在所述喷嘴5与所述气泵12之间的管道上设置有二位二通电磁换向阀13，其与所述驱动单元8的输出端相连。
[0082]优选的是，所述喷嘴5为一个，设置在所述柴油机的进气管入口处。
[0083]当所述柴油机6需要喷雾时打开所述二位二通电磁换向阀13,让气流通过，同时，所述电控计量阀4接收到所述驱动单元8的信号给所述喷嘴5提供减排液，减排液与气流到达所述喷嘴5后形成减排液蒸汽；当所述柴油机6不需喷雾时，关闭所述二位二通电磁换向阀13与所述电控计量阀4，禁止气流和减排液通过，增加所述喷嘴5的使用寿命。
[0084]其中，所述二位二通电磁换向阀13采用高速换向阀，且所述二位二通电磁换向阀13采用PWM控制方式控制，即通过驱动电路可以精确控制进入所述喷嘴的气流流量和压力。
[0085]实施例5
[0086]如图5和图6所示，与实施例4不同之处在于:所述喷嘴5为多个，所述喷嘴5、所述二位二通电磁换向阀13以及所述电控计量阀4的数量与所述柴油机6的气缸数相同；气动线路中，每个所述二位二通电磁换向阀13单独连接一个所述喷嘴5，同时分别与所述气泵12相连；液压线路中，每个所述电控计量阀4单独连接一个所述喷嘴5，同时分别与所述储能器10相连；所述多个喷嘴5分别设置在每个所述气缸的进气门处。
[0087]工作时，所述控制单元7测得某一气缸需喷雾并计算的出需求喷雾量时，所述控制单元7将信号发送给所述驱动单元8，所述驱动单元8驱动相应的所述电控计量阀4与所述二位二通电磁换向阀13，对单个气缸进行喷雾，由原来对整个所述柴油机的整体控制提高到所述柴油机单个缸控制的精度水平。
[0088]所述喷嘴5喷雾位置距离所述柴油机气缸进气门非常近，减少减排液蒸汽在进气管路中的滞留时间，减少减排液蒸汽液化。
[0089]实施例6
[0090]如图7所示，与实施例5的不同之处在于:所述喷嘴5为多个，所述喷嘴5和所述电控计量阀4的数量与所述柴油机6的气缸数相同，液压线路中，每个所述电控计量阀4单独连接一个所述喷嘴5，同时分别与所述储能器10相连；所述多个喷嘴5分别设置在每个所述气缸的进气门处。即是将实施例5中对喷嘴5气动线路控制的多个二位二通电磁换向阀13去掉,使喷嘴5 —直处于出气状态。在气动线路中加入稳压阀11，稳定喷嘴5中气流的稳定性。
[0091]工作时，喷嘴5是否进行喷雾靠电控计量阀4控制，去除掉多个二位二通电磁换向阀13后，系统的故障率大大降低，提高系统的稳定性。
[0092]本实用新型实施例中，优选的是，所述输液泵2的输出压力为0.3?80Mpa，在所述储液箱I上设置有减排液出口，在所述减排液出口处设置有过滤装置。
[0093]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种前置减排系统，其特征在于:包括: 控制电路部分，包括控制单元(7)和驱动单元(8)，所述控制单元(7)与柴油机(6)相连，所述驱动单元(8)的输入端与所述控制单元(7)相连； 液压线路部分，包括依次通过管路串联的储液箱(1)、输液泵(2)和喷嘴(5)，在所述输液泵(2)和所述喷嘴(5)之间的管道上设置有溢流阀(3)和电控计量阀(4)； 其中，所述溢流阀(3)设置在所述输液泵(2)的出口端，所述电控计量阀(4)设置在所述喷嘴(5)的输入端，所述喷嘴(5)设置在所述柴油机(6)的进气管路内，所述电控计量阀(4)为至少一个，与所述驱动单元(8)的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的前置减排系统，其特征在于:在所述溢流阀(3)与所述电控计量阀(4)之间的管道上设置有储能器(10)，其内部安装有加热装置(9)。
3.根据权利要求2所述的前置减排系统，其特征在于:还包括气动线路，包括与所述喷嘴(5)通过管道相连的气泵(12)，在所述喷嘴(5)与所述气泵(12)之间的管道上设置有稳压阀(11)。
4.根据权利要求2所述的前置减排系统，其特征在于:还包括气动线路，包括与所述喷嘴(5)通过管道相连的气泵(12)，在所述喷嘴(5)与所述气泵(12)之间的管道上设置有二位二通电磁换向阀(13)，其与所述驱动单元(8)的输出端相连。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的前置减排系统，其特征在于:所述喷嘴(5)为一个，设置在所述柴油机(6)的进气管入口处。
6.根据权利要求4所述的前置减排系统，其特征在于:所述喷嘴(5)为多个，所述喷嘴(5)、所述二位二通电磁换向阀(13)以及所述电控计量阀⑷的数量与所述柴油机(6)的气缸数相同； 气动线路中，每个所述二位二通电磁换向阀(13)单独连接一个所述喷嘴(5)，同时分别与所述气泵(12)相连；液压线路中，每个所述电控计量阀(4)单独连接一个所述喷嘴(5)，同时分别与所述储能器(10)相连；所述多个喷嘴(5)分别设置在每个所述气缸的进气门处。
7.根据权利要求3所述的前置减排系统，其特征在于:所述喷嘴(5)为多个，所述喷嘴(5)和所述电控计量阀(4)的数量与所述柴油机(6)的气缸数相同，液压线路中，每个所述电控计量阀(4)单独连接一个所述喷嘴(5)，同时分别与所述储能器(10)相连；所述多个喷嘴(5)分别设置在每个所述气缸的进气门处。
8.根据权利要求4所述的前置减排系统，其特征在于:所述储能器(10)采用气体隔离式储能器；所述二位二通电磁换向阀(13)采用高速换向阀。
9.根据权利要求1所述的前置减排系统，其特征在于:在所述储液箱(1)上设置有减排液出口，在所述减排液出口处设置有过滤装置。
【文档编号】F02M25/00GK203685417SQ201420003932
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】王兆宇, 邢子义, 侯丰康 申请人:龙口中宇机械有限公司