專利名稱：用于降低燃燒發(fā)動機(jī)的排放的方法和裝置的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及一種使燃燒發(fā)動機(jī)的廢氣變清潔的方法，在該方法中，將濕空氣供入該發(fā)動機(jī)的燃燒室中，并利用一噴霧頭將氣體和水霧的混合物供入一個(gè)連接該燃燒室的空間中。
本發(fā)明也涉及一個(gè)用于將濕空氣供入一燃燒發(fā)動機(jī)中的裝置，該裝置包括一個(gè)將水霧供入該燃燒發(fā)動機(jī)中的一空間中的噴霧頭，用于將氣體供入該噴霧頭中的氣體供給裝置，用于將含水液體供入該噴霧頭的液體供給裝置，和用于從該噴霧頭將氣體和水霧的混合物供入所述空間中的混合裝置，該空間設(shè)置得可以與該燃燒發(fā)動機(jī)的燃燒室實(shí)現(xiàn)流動連接，并將氣體和水霧的混合物供入該燃燒室中。公知的是，這種裝置用在氣輪機(jī)中，并且該裝置的作用是為了防止，例如在天熱的情況下，透平周圍溫度很高時(shí)，發(fā)動機(jī)的功率和效率降低。
環(huán)保的目的之一是為了降低從燃燒發(fā)動機(jī)中排出的廢氣。本發(fā)明提供了一種這樣的技術(shù)方案，借助于該技術(shù)方案，特別是柴油機(jī)中排出的廢氣將降低，但其他燃燒發(fā)動機(jī)排出的廢氣也將降低。
柴油機(jī)的廢氣包含各種有害燃燒產(chǎn)物，其中氧化氮，即NOx對環(huán)境是最有害的。氧化氮被認(rèn)為例如是形成煙霧，溫室效應(yīng)和酸性土壤及延遲植物的生長的重要因素。
船舶柴油機(jī)是大的空氣污染器。根據(jù)幾年前美國出版的研究表明，世界上14％的氧化氮排放和16％的硫化物排放都源自于水上交通。柴油機(jī)中產(chǎn)生的微粒/碳粒排放(當(dāng)發(fā)動機(jī)在較低的部分負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，微粒/碳粒排放最容易產(chǎn)生)也會成為一個(gè)問題。當(dāng)發(fā)動機(jī)以低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也會產(chǎn)生大量的氧化氮排放。典型地，當(dāng)船舶在港口中時(shí)，船舶發(fā)動機(jī)都處于部分負(fù)荷下運(yùn)行，所以當(dāng)船舶在港口中時(shí)，其排放也是一個(gè)嚴(yán)重的問題。
在柴油機(jī)中，氧化氮的排放可借助于公知的方法，即降低燃燒溫度的方法來降低，即排放物在形成的同時(shí)就降低。可以利用各種不同的方法來降低燃燒溫度?？梢越柚趯⑺畤娙肴紵抑校蛘咴谌剂现惺褂煤榛?，來降低燃燒溫度。
根據(jù)一些研究表明，將水噴入燃燒室中會增加煙霧排放。如果大量的水被噴入發(fā)動機(jī)中，則燃料消耗也會上升。然而，其他研究表明，所謂的HAM(濕空氣發(fā)動機(jī))方法(在該方法中，將濕空氣供給發(fā)動機(jī))產(chǎn)生良好的排放結(jié)果。在該方法中，柴油機(jī)的空氣充量借助于蒸發(fā)器進(jìn)行加濕，并且燃料在含有濕空氣而不是正?？諝獾陌l(fā)動機(jī)氣缸中燃燒。這種HAM方法的缺點(diǎn)是，柴油機(jī)的動力性降低相當(dāng)多。該方法的進(jìn)一步缺點(diǎn)是，水在蒸發(fā)器中不能分散成足夠小的水滴，其中產(chǎn)生的水滴相當(dāng)大，因此它們不能快速并容易地蒸發(fā)。水滴的快速蒸發(fā)是降低排放的先決條件，并且也是使發(fā)動機(jī)在其他方面穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件。
在燃料中使用含水乳化劑可以降低氧化氮，而不增加一氧化碳的量。根據(jù)一些研究表明，這種方法所獲得的結(jié)果，沒有將水噴入氣缸中的方法獲得的結(jié)果好。然而，“含水乳化劑方法”的問題在于不能使足夠量的水與燃料混合。
美國專利US4459943和US4411224公開了將氣體和水霧噴入一燃燒發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣空氣中的各系統(tǒng)。氣體和水霧的量每一種都與該發(fā)動機(jī)的負(fù)荷成正比。
一種替換并且也是輔助的使空氣變潮濕的方法，是利用一催化轉(zhuǎn)化器來去除氧化氮。利用催化轉(zhuǎn)化器，并借助于將尿素和水的混合物噴入燃燒氣體中，氧化氮可以還原成氮?dú)夂退魵?。各催化轉(zhuǎn)化器可以有效地降低氧化氮排放，但用在在海洋航行中時(shí)，成本太高其成本約為發(fā)動機(jī)價(jià)格的30％，并且在大型發(fā)動機(jī)中，其成本更高。此外，在船舶中，催化轉(zhuǎn)化器占用大量的空間，并且需要相當(dāng)大的運(yùn)行維護(hù)成本等。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的目的是為了提供一種經(jīng)濟(jì)的且有效的技術(shù)方案來凈化從各種燃燒發(fā)動機(jī)，特別是從大型兩沖程和四沖程柴油機(jī)中排出的廢氣。因此各種船用柴油機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)是很重要的應(yīng)用情況。
這一點(diǎn)是利用本發(fā)明的方法獲得的，該方法的特征在于氣體和水霧的混合物隨燃燒發(fā)動機(jī)的負(fù)荷的變化而改變。由于氣體供給，因此與普通的水供給相比，即，與以(與供給氣體/含水薄霧混合物的壓力)相同的供給壓力供給水但不供給氣體相比，供給的水量和水滴大小將降低。相對供給的水量，供給的氣體越多，水滴將越小。氣體供給可以使水滴非常小，這些水滴將容易且快速地蒸發(fā)，并結(jié)合大量的能量，從而降低燃燒溫度。
當(dāng)本發(fā)明的方法用于一活塞式發(fā)動機(jī)，特別是一柴油機(jī)時(shí)，建議包含氣體和含水薄霧混合物的混合比如此變化，即，當(dāng)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷增加到一給定值，例如發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，所述混合物中的含水薄霧量增加，當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，氣體和含水薄霧的量降低，以致于負(fù)荷較高時(shí)，水的絕對量隨負(fù)荷增加。因此，在發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，可以獲得理想的水滴大小，該大小對發(fā)動機(jī)具有最佳的冷卻效果。當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷超過給定值時(shí)，建議基本上停止供給氣體，而繼續(xù)供給液體，因此隨發(fā)動機(jī)的負(fù)荷的增加，供給的液體量通常增加。在高負(fù)荷時(shí)，基本上或完全停止供給氣體的原因是發(fā)動機(jī)充量空氣的溫度在高負(fù)荷時(shí)非常高，即使相當(dāng)大的水滴也能容易地蒸發(fā)。
隨著小的水滴的蒸發(fā)，它們結(jié)合大量的能量。在某些應(yīng)用場合下，冷卻效果可能過度，但這方面可以借助于由發(fā)動機(jī)廢氣中的熱量來加熱供給噴霧頭的含水液體得到防止，因此液體被預(yù)熱后供入該發(fā)動機(jī)中。
如果該方法采用從發(fā)動機(jī)排出被清洗過的廢氣作為該氣體，則供入該發(fā)動機(jī)的混合物具有更高的比熱，這進(jìn)一步降低了發(fā)動機(jī)的最高溫度。
本發(fā)明的各優(yōu)化實(shí)施例的方法將公開在從屬權(quán)利要求2-13中。
本發(fā)明的方法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以有效地降低氧化氮，特別是當(dāng)用到部分負(fù)荷的柴油機(jī)中時(shí)，更是如此。它可以非常精確地調(diào)節(jié)，從而滿足任何特定的發(fā)動機(jī)應(yīng)用和相關(guān)使用的要求，并且它可以安裝在較小的空間中而不需要對發(fā)動機(jī)進(jìn)行大的改變。在實(shí)際應(yīng)用中，由于在港口和靠岸時(shí)，船用柴油機(jī)典型地都處于部分負(fù)荷下運(yùn)行，因此從船中排出的排放物大大降低。該方法取消了有害并產(chǎn)生爆震的蒸發(fā)器的使用。這是因?yàn)楸鸬奈ｋU(xiǎn)發(fā)生在高溫高壓同時(shí)具有腐蝕性的環(huán)境下。因此沒有必要安裝催化轉(zhuǎn)換器，至少是這種需要大大降低了。另外，該方法的投資和運(yùn)行成本較低。
本發(fā)明的裝置的特征在于該裝置包括用于控制從該供給裝置供給的含水液體的量的控制裝置，和用于控制從該供給裝置供給的氣體的量的控制裝置，以致于使供給的氣體和含水液體的混合比根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷的改變而改變。
該氣體供給裝置最好包括一壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)供給的氣體易于精確地調(diào)節(jié)，從而滿足任何特定的需要。
該液體供給裝置最好包括一個(gè)泵。該泵設(shè)置得便于以由該氣體供給裝置產(chǎn)生的壓力供給含水液體。該泵例如是一活塞式泵，因此該泵的壓力自動設(shè)置為氣體供給壓力。
在某些應(yīng)用中，含水薄霧可能會過分地降低燃燒溫度。此時(shí)，該裝置最好包括一個(gè)對供入噴霧噴嘴的含水液體進(jìn)行加熱的加熱裝置，該加熱裝置最好是一個(gè)設(shè)置在該燃燒發(fā)動機(jī)的排氣岐管中的氣體流動空間，通過該岐管，含水液體源設(shè)置用來如此地供給含水液體，以致于它吸收廢氣的熱量，并且將被加熱的含水液體供入該噴霧頭中。這種技術(shù)方案可利用廢氣能量，否則該廢氣能量將浪費(fèi)。
本發(fā)明的裝置的優(yōu)化實(shí)施例公開在所附的權(quán)利要求15-22中。
本發(fā)明的裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于它可以有效地降低氧化氮的排放，特別是柴油機(jī)在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，是這樣。此外，其結(jié)構(gòu)和安裝是簡單的。該裝置可以精確地調(diào)節(jié)，從而可以滿足任何特殊發(fā)動機(jī)應(yīng)用和使用要求，并且在不需要對發(fā)動機(jī)作大的改變的情況下，可容易地安裝在一小的空間中。此外，該裝置的投資和運(yùn)行成本低，并且不存在爆震的危險(xiǎn)。
附圖的簡要說明下面，借助于各優(yōu)化實(shí)施例，并參照所附的各附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，其中

圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例；圖2表示本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖3示出了本發(fā)明的主要零部件；圖4表示一種廢氣洗清裝置，該裝置可以應(yīng)用到圖1和2所示的各各優(yōu)化實(shí)施例的詳細(xì)說明圖1表示一臺大型6缸船用柴油機(jī)。該發(fā)動機(jī)設(shè)置有一個(gè)給進(jìn)氣管2提供帶壓力的燃燒空氣的增壓器1。為了降低該發(fā)動機(jī)的氧化氮的排放，該進(jìn)氣管2設(shè)置有一個(gè)噴霧頭3，該噴霧頭3設(shè)置得便于將氣體和水霧的混合物供入進(jìn)氣岐管中，所述混合物從此流入該發(fā)動機(jī)的各氣缸4。由于氣體和水霧的混合物進(jìn)入各氣缸，因此各氣缸4中的燃燒溫度降低。在發(fā)動機(jī)以全負(fù)荷和部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，燃燒溫度都可以有效地降低。在部分負(fù)荷時(shí)燃燒溫度也降低的原因是，噴霧頭還將氣體供入進(jìn)氣管中。氣體供給降低了水滴的大小(這一點(diǎn)是很重要的)，從而當(dāng)發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行并且其溫度相對較低，需要降低排放物的水量比全負(fù)荷小時(shí)，各水滴可以容易并快速地蒸發(fā)。由于燃燒溫度降低，因此在發(fā)動機(jī)的整個(gè)負(fù)荷曲線(即表示負(fù)荷與轉(zhuǎn)速關(guān)系的曲線)范圍內(nèi)，氧化氮的排放都可以有效地降低。因此，氣體供給解決了獲得小的水滴這個(gè)公知的問題，特別是在發(fā)動機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，更是如此。
在圖3中，放大地示出了噴霧頭3安裝在進(jìn)氣管2中的情況。該噴霧頭3包括一組可以使氣體和水霧混合物均勻地供入進(jìn)氣管2中的噴嘴5。噴嘴5的數(shù)量可以變化。原則上講，一個(gè)噴嘴就足夠了。該噴霧頭3是一種所謂的雙液體噴霧頭型的，氣體和液體分別供入該噴霧頭，并且在通過該噴嘴4將最終混合物作為霧狀噴出之前，氣體和液體在該噴霧頭內(nèi)進(jìn)行混合。
在圖1的情況下，提供給噴霧頭3的氣體是空氣，因此參考標(biāo)號6表示空氣壓縮機(jī)?？諝庋毓?供入該噴霧頭3，例如壓力為30巴。參考標(biāo)號13表示一空氣泵，標(biāo)號14表示一電動機(jī)，標(biāo)號15表示一過濾器，標(biāo)號16表示單向閥，該閥用于防止介質(zhì)從管7流入泵13中。
供給噴霧頭3的液體是新鮮的水或具有高的含水量的含水液體。在實(shí)際使用中，水含量為95％-100％，在這種情況下，通常選取靠近該范圍上限的值。較好的是，該液體應(yīng)該包含耐腐蝕添加劑或除鈣劑。利用一泵單元8將新鮮的水沿一管10從一容器9中供給該噴霧頭3。該泵單元8包括一活塞泵11和一電動機(jī)12，其運(yùn)行速度可以由控制裝置控制，該控制裝置在圖中用參考標(biāo)號50表示。例如，該控制裝置50可以連接得對該柴油機(jī)的運(yùn)行速度作出反應(yīng)。標(biāo)號17表示防止介質(zhì)沿管10從該噴霧頭流到泵11或容器9中的單向閥。標(biāo)號18和19分別表示一管和一卸壓閥，如果泵11中和管18中的壓力超過一給定值，即，給定的極限值，則水可以流過它們。管18和卸壓閥19用作安全裝置，防止壓力上升到很高，從而損壞零部件。參考標(biāo)號20和21表示閥，參考標(biāo)號22表示過濾器。該過濾器22用于防止可能堵塞該噴霧頭的顆粒物進(jìn)入該噴霧頭3中。
圖1的柴油機(jī)如此地運(yùn)行，以致于當(dāng)該柴油機(jī)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，空氣和水供入該噴霧頭3中。發(fā)動機(jī)需要的大部分燃燒空氣都是通過增壓器1供入進(jìn)氣管中的。從壓縮機(jī)6來的空氣和泵11來的水在噴霧頭3中混合，并且該噴霧頭的各噴嘴使空氣和水的混合物在該進(jìn)氣管2中霧化。水形成粒度微小的水霧，其粒度至多為200微米，較好的是小于100微米，最好是小于50微米。例如所述粒度值表示所有水滴的大小都這樣，而不是平均值是這樣。柴油機(jī)運(yùn)行速度越高，驅(qū)動泵單元8的速度越高，因此供入噴霧頭中的水量增加。該泵單元8可由各種方式控制，這取決于采用的控制裝置。一種方法是根據(jù)該柴油機(jī)的運(yùn)行速度確定泵11的運(yùn)行速度。對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，各控制方法是顯而易見的，因此本文不需要對它們或泵控制進(jìn)行詳細(xì)描述。因此供入噴霧頭3中的水量取決于該柴油機(jī)的運(yùn)行速度和其瞬時(shí)功率。如果功率高，供給的水就更多。供給的水量大致為供給該柴油機(jī)的燃料量的0.5-2.5倍。為了降低氧化氮，在柴油機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，供給水是很重要的。供給該噴霧頭3的空氣量是恒定的，或者是當(dāng)柴油機(jī)以部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該空氣量不隨該柴油機(jī)的運(yùn)行速度而顯著變化。由于上述原因，從該噴霧頭3噴出的混合物的水霧含量降低，水滴大小變得更小，柴油機(jī)加載的功率越低，越是這樣。
如果柴油機(jī)的運(yùn)行速度超過給定值，例如相當(dāng)較高的極限值，則該柴油機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)行，供入噴霧頭3中的空氣停止，或大大降低，因?yàn)樵诟哓?fù)荷下，燃燒溫度較高，因此即使是較大的水滴也容易蒸發(fā)。
如果理想的話，含水薄霧的水滴大小可以如此地選擇，以致于該水滴進(jìn)入氣缸4中，并且在壓縮沖程期間都不會在氣缸內(nèi)蒸發(fā)。在蒸發(fā)時(shí)，壓縮功會降低，并且可以改進(jìn)該柴油機(jī)的運(yùn)行效率。
當(dāng)容器9中的水位低于一給定水位時(shí)，開關(guān)23使閥21開啟。當(dāng)容器9中的水位上升到給定水位時(shí)，開關(guān)24使閥24關(guān)閉。
圖2表示安裝在柴油機(jī)中的本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施例。在圖2的實(shí)施例中，與圖1相同的參考標(biāo)號表示相同的零部件。圖2的技術(shù)方案與圖1的技術(shù)方案的區(qū)別在于供入噴霧頭3的介質(zhì)是被加熱(預(yù)熱)的。加熱是如此進(jìn)行的，即，一管710’布置在該柴油機(jī)的廢氣岐管30’中的氣體流動空間31’中，在熱的情況下，流動廢氣將熱能釋放給該管710’中流動的介質(zhì)，即，空氣/水混合物。由于管710’中的介質(zhì)被預(yù)熱了，因此從噴霧頭3’中噴出的混合物沒有過分地冷卻供入該發(fā)動機(jī)中的濕空氣。自然，預(yù)熱的程度根據(jù)各運(yùn)行條件調(diào)節(jié)。氣體流動空間31’可以包括一熱水容器，設(shè)置該熱水容器用于收集該燃燒發(fā)動機(jī)的廢氣中的熱量。
圖2所示實(shí)施例與圖1所示實(shí)施例的區(qū)別還在于供入噴霧頭3’中的空氣和水在供入噴霧頭之前進(jìn)行混合。因此，圖2中噴霧頭3’的結(jié)構(gòu)比圖1中噴霧頭3的結(jié)構(gòu)更簡單。混合主要發(fā)生在P’點(diǎn)，但在點(diǎn)P’和噴霧頭3’之間的管部710中繼續(xù)進(jìn)行混合。
此外圖2所示裝置作為圖1所示裝置運(yùn)行。
圖4表示一種利用清洗來凈化廢氣的裝置。該裝置安裝在圖1和2所示的發(fā)動機(jī)的排氣管路中。標(biāo)號61表示高壓噴霧頭，該噴霧頭61由一體件60支撐安裝在各特定管90中，并且噴出含水薄霧，該噴霧頭以10-300巴，最好是20-100巴的壓力工作。當(dāng)該噴霧頭61的各噴嘴工作時(shí)，它們形成抽吸作用，吸入廢氣。含水薄霧和廢氣中的氧化氮產(chǎn)生反應(yīng)，在構(gòu)成反應(yīng)腔的管路90中形成硝酸。凈化或清洗過的廢氣從管路70中排出，它們從此通過管路(未示出)導(dǎo)流到噴嘴3和3’(參見圖1和2)中。水霧和廢氣反應(yīng)形成的產(chǎn)物從一法蘭100排出，從此處，該反應(yīng)產(chǎn)物由一管(未示出)導(dǎo)流出去。圖4所示裝置意欲利用一法蘭80安裝在該排氣氣缸30，30’的一側(cè)。另外，該法蘭80可以被省略，此時(shí)該裝置可以安裝在排氣氣缸之內(nèi)，從而使廢氣流過該裝置。在法蘭80的上游最好設(shè)置一個(gè)擋板(未示出)，該擋板用于調(diào)節(jié)導(dǎo)流到該法蘭80中和導(dǎo)流到排氣岐管30中的廢氣量的比例。在管70中朝上流的清洗過的廢氣，可以通過一管(未示出)導(dǎo)引回流到法蘭80(和擋板，如果存在擋板的話)的上游的排氣岐管30中。由于從廢氣中凈化了氧化氮，圖4的清洗裝置與圖1和2的裝置結(jié)合形成一個(gè)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，排放物，特別是氧化氮排放物可以降低到非常低。圖4的裝置還可以大大降低硫化物的排放。
上面只利用兩個(gè)實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)該注意在所附的各權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以利用各種方式實(shí)施。因此供入噴霧頭中的氣體不必一定是空氣，可以是任何氣體，例如從發(fā)動機(jī)中排出的清洗過的廢氣。在后述情況下，由于煙霧氣體的比熱高于空氣的比熱，因此從噴霧頭供給的氣體混合物的比熱更高，所以發(fā)動機(jī)的峰值溫度將降低。噴霧頭中的噴嘴數(shù)和各噴嘴之間的角度和距離可以變化如圖3所示。原則上講，可以具有幾個(gè)噴霧頭，但可以假設(shè)在一個(gè)噴霧頭時(shí)本發(fā)明將可以最成功地實(shí)施。
本發(fā)明的方法和裝置也可以用在除柴油機(jī)之外的其他發(fā)動機(jī)上，例如該方法可以用在Otto循環(huán)發(fā)動機(jī)和氣輪機(jī)上。
權(quán)利要求
1.一種凈化燃燒發(fā)動機(jī)的廢氣的方法，在該方法中，將濕空氣供入該發(fā)動機(jī)的燃燒室中，并利用一噴霧頭(3，3’)將氣體和水霧的混合物供入一個(gè)連接該燃燒室的空間(2，2’)中，其特征在于氣體和水霧的混合比隨燃燒發(fā)動機(jī)的負(fù)荷的變化而改變。
2.如權(quán)利要求1所述的凈化一活塞式發(fā)動機(jī)，特別是一柴油機(jī)的廢氣的方法，其特征在于該混合氣的混合比如此變化，以致于發(fā)動機(jī)處于部分負(fù)荷時(shí)，所述混合物中的含水薄霧的量隨該發(fā)動機(jī)的負(fù)荷增加到一給定負(fù)荷值而增加，并且當(dāng)發(fā)動機(jī)負(fù)荷降低時(shí)，該混合物中的含水薄霧的量降低，以致于水的絕對量隨負(fù)荷而增加。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所述發(fā)動機(jī)負(fù)荷超過給定值時(shí)，氣體供給基本上停止，含水液體的供給繼續(xù)，因此從該噴霧頭(3，3’)提供含水薄霧。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于該氣體和含水液體混合形成一混合物，該混合物供給該噴霧頭(3，3’)，從而形成含有氣體和含水薄霧的所述混合物。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于將該氣體和含水液體供給該噴霧頭(3’)，在該噴霧頭(3’)中氣體和液體混合形成含有氣體和含水薄霧的所述混合物。
6.如權(quán)利要求4或5所述方法，其特征在于該氣體為空氣。
7.如權(quán)利要求6所述方法，其特征在于該空氣由壓縮機(jī)(6，6’)供給，而該含水液體由一泵(11，11’)供入該噴霧頭(3，3’)。
8.如權(quán)利要求4或5所述方法，其特征在于將燃燒發(fā)動機(jī)排出的，在供給該噴霧頭(3，3’)之前被清洗過的廢氣，用作該氣體。
9.如權(quán)利要求8所述方法，其特征在于將含水薄霧噴入廢氣中，用于清洗該廢氣。
10.如權(quán)利要求9所述方法，其特征在于該含水薄霧以10-300巴的壓力呈霧狀噴出。
11.如前述任一權(quán)利要求所述方法，其特征在于將含水液體供入噴霧頭(3，3’)中，并且在將該液體導(dǎo)流入該發(fā)動機(jī)中的所述空間(2，2’)中之前，由發(fā)動機(jī)廢氣的熱量加熱。
12.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述混合物中的含水薄霧的水滴大小至多為200微米。
13.如權(quán)利要求1所述的凈化一活塞式發(fā)動機(jī)的的廢氣的方法，其特征在于所述混合物中的含水薄霧的水滴大小如此確定，以致于一些水滴在壓縮沖程期間進(jìn)入燃燒室并在其中蒸發(fā)。
14.一個(gè)用于將濕空氣供入一燃燒發(fā)動機(jī)中的裝置，該裝置包括一個(gè)將水霧供入該燃燒發(fā)動機(jī)中的一空間(2，2’)中的噴霧頭(3，3’)，用于將氣體供入該噴霧頭(3，3’)中的氣體供給裝置(6，6’)，用于將含水液體供入該噴霧頭(3，3’)的液體供給裝置(8，8’)，和用于從該噴霧頭將氣體和水霧的混合物供入所述空間(2，2’)中的混合裝置(P’)，該空間設(shè)置得可以與該燃燒發(fā)動機(jī)的燃燒室實(shí)現(xiàn)流動連接，并將氣體和水霧的混合物供入該燃燒室中，其特征在于該裝置包括用于控制從該供給裝置(8，8’)供給的含水液體的量的控制裝置(60)，和用于控制從該供給裝置(6，6’)供給的氣體的量的控制裝置，以致于使供給的氣體和含水液體的混合比根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷的改變而改變。
15.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于該氣體供給裝置包括一壓縮機(jī)(6，6’)。
16.如權(quán)利要求14或15所述裝置，包括一個(gè)用于將含水薄霧呈霧狀噴射入燃燒發(fā)動機(jī)的廢氣中以便對其進(jìn)行清洗的高壓噴霧頭(61)，其特征在于該氣體供給裝置包括用于將清洗過的廢氣導(dǎo)流入該噴霧頭(3，3’)中的裝置(70)。
17.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于所述液體供給裝置包括一個(gè)液體源(9，9’)和一個(gè)用于從該液體源中將液體供入該噴霧頭(3，3’)中的泵(11，11’)。
18.如權(quán)利要求17所述裝置，其特征在于該泵(11，11’)包括當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)用于增加泵的轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低時(shí)用于降低泵的轉(zhuǎn)速的控制裝置(50，50’)。
19.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于包括一個(gè)用于加熱供入該噴霧頭(3’)中的含水液體的加熱裝置(31’)。
20.如權(quán)利要求19所述裝置，其特征在于該加熱裝置是一個(gè)設(shè)置在燃燒發(fā)動機(jī)的排氣岐管(30’)中的氣體流動空間(31’)，通過該氣體流動空間，含水液體源(9’)設(shè)置得能將含水液體供入該噴霧頭(3’)中，從而該含水液體在供入該噴霧頭(3’)前吸收廢氣中的熱能。
21.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于該混合裝置設(shè)置在該噴霧頭(3’)中。
22.如權(quán)利要求14所述裝置，其特征在于沿該含水液體的流動方向看，該混合裝置(P’)處于該噴霧頭(3’)的上游。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于凈化一燃燒發(fā)動機(jī)排出的廢氣的方法，在該方法中，將濕空氣供給該燃燒發(fā)動機(jī)的燃燒室中。為了有效地降低發(fā)動機(jī)的氧化氮排放，特別是在柴油機(jī)處于部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，并且為了使該方法可以進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，從而滿足每個(gè)特定的發(fā)動機(jī)應(yīng)用和使用的要求，根據(jù)本發(fā)明，利用一噴霧頭(3)將一種氣體和含水薄霧的混合物供入一通到燃燒室的空間(2)中。該方法可以由一種裝置容易地實(shí)施，該裝置可以安裝在一小的空間中，而不需要對該燃燒發(fā)動機(jī)進(jìn)行大的改變。本發(fā)明也涉及一種用于凈化一燃燒發(fā)動機(jī)排出的廢氣的裝置。
文檔編號F01N3/08GK1496441SQ02806489
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者約蘭·松德霍爾姆, 約蘭 松德霍爾姆 申請人:邁瑞沃夫有限公司