柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置制造方法
【專利摘要】一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，涉及布朗氣利用【技術(shù)領(lǐng)域】，包括一向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供氣的布朗氣發(fā)生器，所述布朗氣發(fā)生器通過(guò)供氣管道連接至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣總管上，將布朗氣發(fā)生器產(chǎn)生的布朗氣作為助燃劑摻入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸參與燃燒；本發(fā)明具有工作效率高，綠色環(huán)保，設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及布朗氣利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]將水電解，會(huì)生成負(fù)極氫氣和正極氧氣，并出現(xiàn)氫氣和氧氣的化學(xué)比例為2:1的混合燃?xì)庑螒B(tài)，這就是所謂的布朗氣。布朗氣是完全無(wú)公害燃料，它通過(guò)自身氧氣完全燃燒，并還原成水蒸氣，是一種最理想的燃料，并成為深受廣大消費(fèi)者青睞的21世紀(jì)替代能量。為使用這種布朗氣作燃料，需要有一種高效布朗氣發(fā)生器。為將布朗氣用于鍋爐、加熱爐或工廠自動(dòng)加熱裝置，需要有一個(gè)即使連續(xù)運(yùn)作24小時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題且具有高耐久性的燃?xì)馍善?。如何高效制備和利用布朗氣是本申?qǐng)所要解決的問(wèn)題所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種安全可靠，成本低的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗
氣裝置。
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0005]一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，包括一向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供氣的布朗氣發(fā)生器，所述布朗氣發(fā)生器通過(guò)供氣管道連接至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣總管上，將布朗氣發(fā)生器產(chǎn)生的布朗氣作為助燃劑摻入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸參與燃燒；
[0006]所述布朗氣發(fā)生器采用缸外供氣的方式向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供氣，缸外供氣又分為進(jìn)氣管混合供氣和進(jìn)氣噴射兩種形式；
[0007]所述進(jìn)氣管混合供氣是通過(guò)將布朗氣發(fā)生器安裝在進(jìn)氣總管上將混合氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)，還通過(guò)一定的控制單元使?jié)M負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最大，低負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最??；或者通過(guò)機(jī)械裝置控制供氣管道中的閥門開(kāi)啟角度來(lái)調(diào)節(jié)供氣量，并以少量的柴油作為引燃油；
[0008]所述進(jìn)氣噴射方式是將混合氣體引進(jìn)至進(jìn)氣總管或進(jìn)氣口處，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)利用氣體噴射閥來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，裝有高速電磁閥的噴射閥采用脈寬調(diào)制控制方式，依照電控單元的指令定時(shí)向氣缸的進(jìn)氣管噴射混合氣體，噴出的混合氣體與進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣混合進(jìn)入氣缸；如果將一個(gè)大流量混合氣體噴射閥安裝在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣總管，稱為混合氣體電控單點(diǎn)噴射式摻氣發(fā)動(dòng)機(jī)，比較典型的是Cummins的C系列電控進(jìn)氣道單點(diǎn)噴氣增壓中冷天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，該方式采用電控單點(diǎn)噴射，并結(jié)合氧傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，可較精確地控制空燃比，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的經(jīng)濟(jì)性和排放性；
[0009]所述布朗氣發(fā)生器與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管之間的進(jìn)氣管道上安裝有一單向閥和一水阻隔進(jìn)氣道，所述的水阻隔進(jìn)氣道包括內(nèi)部裝有水的起泡器，采用兩級(jí)防回火設(shè)計(jì)，第一級(jí)單向閥能保證布朗氣的單向流動(dòng)，第二級(jí)采用水阻隔進(jìn)氣道與布朗氣的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防回火效果好；
[0010]所述布朗氣發(fā)生器包括一中壓SPE電解水制氧裝置及與其連接的SPE電解槽，所述SPE電解槽經(jīng)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源連接有高頻電解信號(hào)板，將水電解成布朗氣；[0011]所述中壓SPE電解水制氧裝置包括氫氣氣水分離器、氧氣氣水分離器、水循環(huán)系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)和安全系統(tǒng)；
[0012]所述SPE電解槽產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器進(jìn)氣液分離，冷卻后純水分別從氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器底部進(jìn)入去離子器，然后進(jìn)入過(guò)濾器，去除純水中的有害離子及機(jī)械雜質(zhì)，以保障電解用水的水質(zhì)，最后再經(jīng)循環(huán)泵輸送至SPE電解槽的純水進(jìn)口，形成一個(gè)閉循環(huán)系；
[0013]所述SPE電解槽產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器進(jìn)氣液分離，冷卻后的氣體通過(guò)上部閥門排出；選用的特殊閥門替代原有氣動(dòng)閥門，一傳統(tǒng)的電解堿性水制布朗氣裝置相比簡(jiǎn)化了設(shè)備工藝流程，擺脫了對(duì)空氣壓縮氣源的依賴，減小了設(shè)備體積，為在實(shí)際應(yīng)用中與發(fā)動(dòng)機(jī)配套安裝創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)省去了框架內(nèi)的氣動(dòng)閥門氣路管道，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作更加方便；
[0014]所述氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器底部分別設(shè)有冷卻水入口，冷卻水經(jīng)閥門進(jìn)入氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器內(nèi)部的冷卻蛇管，通過(guò)溫控元件測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的溫度，然后根據(jù)測(cè)量溫度和控制溫度的差值反饋輸出信號(hào)控制冷卻水閥門的開(kāi)關(guān)以達(dá)到對(duì)冷卻水流量的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)溫度的控制；
[0015]所述氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器經(jīng)補(bǔ)水管路連接有加水泵，所述加水泵連接至水箱，通過(guò)加水泵直接將合格的純水加入到氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器中，由于系統(tǒng)內(nèi)部壓力較高，所以為防止系統(tǒng)內(nèi)的高壓氣體和純水回流，在補(bǔ)水管路上設(shè)有防止回流的單向閥，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；
[0016]為確保系統(tǒng)安全，在氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器上分別設(shè)有一只安全閥，當(dāng)壓力高于安全設(shè)定值時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，以保證設(shè)備的安全；
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明具有工作效率高，綠色環(huán)保，設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，使用安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明連接示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明兩級(jí)回火示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明布朗氣發(fā)生器示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0022]如圖1所75,—種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置,包括一向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10供氣的布朗氣發(fā)生器20，布朗氣發(fā)生器20通過(guò)供氣管道30連接至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣總管101上，將布朗氣發(fā)生器20產(chǎn)生的布朗氣作為助燃劑摻入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10氣缸參與燃燒；布朗氣發(fā)生器20采用缸外供氣的方式向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10供氣，缸外供氣又分為進(jìn)氣管混合供氣和進(jìn)氣噴射兩種形式；
[0023]進(jìn)氣管混合供氣是通過(guò)將布朗氣發(fā)生器安裝在進(jìn)氣總管上將混合氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)，還通過(guò)一定的控制單元使?jié)M負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最大，低負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最??；或者通過(guò)機(jī)械裝置控制供氣管道中的閥門開(kāi)啟角度來(lái)調(diào)節(jié)供氣量，并以少量的柴油作為引燃油；
[0024]進(jìn)氣噴射方式是將混合氣體引進(jìn)至進(jìn)氣總管或進(jìn)氣口處，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)利用氣體噴射閥來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，裝有高速電磁閥的噴射閥采用脈寬調(diào)制控制方式，依照電控單元的指令定時(shí)向氣缸的進(jìn)氣管噴射混合氣體，噴出的混合氣體與進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣混合進(jìn)入氣缸；如果將一個(gè)大流量混合氣體噴射閥安裝在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣總管，稱為混合氣體電控單點(diǎn)噴射式摻氣發(fā)動(dòng)機(jī)，比較典型的是Cummins的C系列電控進(jìn)氣道單點(diǎn)噴氣增壓中冷天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，該方式采用電控單點(diǎn)噴射，并結(jié)合氧傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，可較精確地控制空燃t匕，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的經(jīng)濟(jì)性和排放性；
[0025]回火是供氣管道摻布朗氣發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)的異常燃燒現(xiàn)象，它使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，性能下降，又容易損壞零部件?；鼗鹨装l(fā)生在高壓縮比、高負(fù)荷(劑混合氣較濃)的情況下。原因是高壓縮比、高負(fù)荷下，燃料放入的熱量多，以至于排溫有所升高，而高速工況則容易使燃燒拖后也會(huì)使排溫升高。這樣在進(jìn)氣門開(kāi)啟后，殘余廢氣仍保持較高的溫度，由于布朗氣的點(diǎn)火能量低、著火界線寬，所以極易使布朗氣在進(jìn)氣形成中即被高溫的殘余廢氣所點(diǎn)燃，竄入進(jìn)氣道，產(chǎn)生回火現(xiàn)象。此外，在高壓縮比高負(fù)荷下，缸內(nèi)溫度高，容易造成某些熾熱點(diǎn)(火花塞、排氣門頭部等)，則混合氣容易被這些熾熱點(diǎn)點(diǎn)燃而引起早燃和回火。缸內(nèi)某些沉積物如積碳也會(huì)成為熾熱點(diǎn)，這類回火在家濃混合氣后發(fā)動(dòng)機(jī)又可恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。這種回火可能是由于在稀混合氣中，殘余廢氣相對(duì)含量多，而在這種稀混合氣下，火焰?zhèn)鞑ニ俣群艿?，燃燒拖后，排氣溫度升高，且殘余廢氣中的氧氣含量高，因此可能布朗氣在進(jìn)氣管中即被點(diǎn)燃造成回火。
[0026]常用的抑制和消除回火的方法有:(1)在進(jìn)氣過(guò)程后期噴射布朗氣；(2)采用缸內(nèi)布朗氣噴射方式；(3)采用廢氣再循環(huán)；(4)采取有效措施降低進(jìn)氣溫度，如噴射液態(tài)氫氣、噴水或噴水冷空氣等。本裝置采用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道添加布朗氣方式，無(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，具有較高的實(shí)用性。因此本裝置采用兩級(jí)回火設(shè)計(jì)，如圖2所示，布朗氣發(fā)生器20與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)氣總管之間的進(jìn)氣管道上安裝有一單向閥301和一水阻隔進(jìn)氣道302，采用兩級(jí)防回火設(shè)計(jì)，第一級(jí)單向閥301能保證布朗氣的單向流動(dòng)，第二級(jí)采用水阻隔進(jìn)氣道302與布朗氣的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，防回火效果好。
[0027]如圖3所示，布朗氣發(fā)生器20包括一中壓SPE電解水制氧裝置及與其連接的SPE電解槽201，SPE電解槽201經(jīng)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源連接有高頻電解信號(hào)板，將水電解成布朗氣；中壓SPE電解水制氧裝置包括氫氣氣水分離器202、氧氣氣水分離器203、水循環(huán)系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)和安全系統(tǒng)；
[0028]SPE電解槽201產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203進(jìn)氣液分離，冷卻后純水分別從氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203底部進(jìn)入去離子器204，然后進(jìn)入過(guò)濾器205，去除純水中的有害離子及機(jī)械雜質(zhì)，以保障電解用水的水質(zhì)，最后再經(jīng)循環(huán)泵206輸送至SPE電解槽201的純水進(jìn)口，形成一個(gè)閉循環(huán)系；
[0029]SPE電解槽201產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203進(jìn)氣液分離，冷卻后的氣體通過(guò)上部閥門排出；選用的特殊閥門替代原有氣動(dòng)閥門，一傳統(tǒng)的電解堿性水制布朗氣裝置相比簡(jiǎn)化了設(shè)備工藝流程，擺脫了對(duì)空氣壓縮氣源的依賴，減小了設(shè)備體積，為在實(shí)際應(yīng)用中與發(fā)動(dòng)機(jī)配套安裝創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)省去了框架內(nèi)的氣動(dòng)閥門氣路管道，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，操作更加方便；[0030]氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203底部分別設(shè)有冷卻水入口，冷卻水經(jīng)閥門進(jìn)入氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203內(nèi)部的冷卻蛇管，通過(guò)溫控元件測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的溫度，然后根據(jù)測(cè)量溫度和控制溫度的差值反饋輸出信號(hào)控制冷卻水閥門的開(kāi)關(guān)以達(dá)到對(duì)冷卻水流量的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)溫度的控制；
[0031]氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203經(jīng)補(bǔ)水管路207連接有加水泵208，加水泵208連接至水箱209，通過(guò)加水泵208直接將合格的純水加入到氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203中，由于系統(tǒng)內(nèi)部壓力較高，所以為防止系統(tǒng)內(nèi)的高壓氣體和純水回流，在補(bǔ)水管路207上設(shè)有防止回流的單向閥，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行；
[0032]為確保系統(tǒng)安全，在氫氣氣水分離器202和氧氣氣水分離器203上分別設(shè)有一只安全閥，當(dāng)壓力高于安全設(shè)定值時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟泄壓，以保證設(shè)備的安全。
[0033]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:包括一向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供氣的布朗氣發(fā)生器，所述布朗氣發(fā)生器通過(guò)供氣管道連接至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣總管上，將布朗氣發(fā)生器產(chǎn)生的布朗氣作為助燃劑摻入柴油發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸參與燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述布朗氣發(fā)生器采用缸外供氣的方式向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)供氣，缸外供氣又分為進(jìn)氣管混合供氣和進(jìn)氣噴射兩種形式； 所述進(jìn)氣管混合供氣是通過(guò)將布朗氣發(fā)生器安裝在進(jìn)氣總管上將混合氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)一定的控制單元使?jié)M負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最大，低負(fù)荷時(shí)進(jìn)氣壓力最??；或者通過(guò)機(jī)械裝置控制供氣管道中的閥門開(kāi)啟角度來(lái)調(diào)節(jié)供氣量，并以少量的柴油作為引燃油； 所述進(jìn)氣噴射方式是將混合氣體引進(jìn)至進(jìn)氣總管或進(jìn)氣口處，燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)利用氣體噴射閥來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，裝有高速電磁閥的噴射閥采用脈寬調(diào)制控制方式，依照電控單元的指令定時(shí)向氣缸的進(jìn)氣管噴射混合氣體，噴出的混合氣體與進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣混合進(jìn)入氣缸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述布朗氣發(fā)生器與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管之間的進(jìn)氣管道上安裝有一單向閥和一水阻隔進(jìn)氣道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述布朗氣發(fā)生器包括一中壓SPE電解水制氧裝置及與其連接的SPE電解槽，所述SPE電解槽經(jīng)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源連接有高頻電解信號(hào)板，將水電解成布朗氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述中壓SPE電解水制氧裝置包括氫氣氣水分離器、氧氣氣水分離器、水循環(huán)系統(tǒng)、氣體系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)和安全系統(tǒng)； 所述SPE電解槽產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器進(jìn)氣液分離，冷卻后純水分別從氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器底部進(jìn)入去離子器，然后進(jìn)入過(guò)濾器，去除純水中的有害離子及機(jī)械雜質(zhì)，以保障電解用水的水質(zhì)，最后再經(jīng)循環(huán)泵輸送至SPE電解槽的純水進(jìn)口，形成一個(gè)閉循環(huán)系； 所述SPE電解槽產(chǎn)生的氣液混合物分別經(jīng)氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器進(jìn)氣液分離，冷卻后的氣體通過(guò)上部閥門排出； 所述氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器底部分別設(shè)有冷卻水入口，冷卻水經(jīng)閥門進(jìn)入氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器內(nèi)部的冷卻蛇管，通過(guò)溫控元件測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部的溫度，然后根據(jù)測(cè)量溫度和控制溫度的差值反饋輸出信號(hào)控制冷卻水閥門的開(kāi)關(guān)以達(dá)到對(duì)冷卻水流量的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)溫度的控制； 所述氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器經(jīng)補(bǔ)水管路連接有加水泵，所述加水泵連接至水箱，通過(guò)加水泵直接將合格的純水加入到氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器中，在補(bǔ)水管路上設(shè)有防止回流的單向閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述氫氣氣水分離器和氧氣氣水分離器上分別設(shè)有一只安全閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)摻布朗氣裝置，其特征在于:所述的水阻隔進(jìn)氣道包括內(nèi)部裝有水的起泡器。
【文檔編號(hào)】F02M25/12GK103437918SQ201310342005
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】張家璽, 楊毅, 姜群 申請(qǐng)人:張家璽, 楊毅