一種大型柴油機富氧燃燒裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種大型柴油機富氧燃燒裝置，屬于柴油機技術領域，為解決現有技術存在的燃燒不充分、工作效率低和污染物排放嚴重等技術問題，所采用的技術方案為柴油機的缸體頂部設置有排氣口，排氣口上安裝有排氣閥，柴油機的缸體頂部設置有進油口，進油口連接有燃油高壓共軌系統，柴油機的缸體中部設置有進氣口，進氣口上安裝有掃氣箱，掃氣箱的進氣口安裝有冷卻器，壓氣機的出氣口設置有氣體分離膜裝置，氣體分離膜裝置的貧氧出氣口與冷卻器相連通，氣體分離膜裝置的富氧出氣口經富氧高壓共軌系統與柴油機缸體頂部設置的富氧進氣口相連通，本實用新型專利技術工作效率高、節能減排效果顯著，能夠廣泛應用于大型柴油機。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種大型柴油機富氧燃燒裝置，屬于柴油機

技術介紹
傳統的富氧燃燒技術只是通過提高氧氣的比例(40%)來使燃料充分燃燒增加熱效率，這種技術很早就被提出，但至今仍未得到普及。原因就是在于僅僅是富氧燃燒對于普通柴油機而言，所體現出的價值并不如大型工業鍋爐那么高，富氧燃燒技術為中小型柴油機帶來的經濟效益，甚至不足以抵消氣體膜分離裝置的高昂成本。因此，富氧燃燒技術不適合中小型柴油機，但對于大型柴油機而言就是另外一種情況:首先，由于氣體分離膜的技術限制，分離效率高的分離裝置的體積對于中小型內燃機而言過于龐大，但這個缺陷在體積更加巨大的柴油機面前則不復存在。其次，對于以重質燃料油(其優點在于價格低廉，但缺點顯而易見，就是雜質較多、粘度過高，直接影響柴油機的噴油霧化效果，增大泵送沿程阻力，影響噴油油束的形狀，造成霧化不良，不能與空氣均勻混合，以致燃燒不完全，功率下降，污染顆粒物和有害氣體排放嚴重)為燃料的現有大型低速船用柴油機和新造船用大型中速柴油機，應用該裝置節能減排的效果會有更大的突破。第三，油耗巨大的大型柴油機對于效率的提高所帶來的經濟效益更加可觀。
技術實現思路
為解決現有技術存在的燃燒不充分、工作效率低和污染物排放嚴重的技術問題，本技術提供了一種節能環保、工作效率顯著提高的大型柴油機富氧燃燒裝置。為實現上述目的，本技術所采用的技術方案為一種大型柴油機富氧燃燒裝置，包括:柴油機，所述柴油機的缸體頂部設置有排氣口，排氣口上安裝有排氣閥，所述柴油機的缸體頂部設置有進油口，所述進油口連接有燃油高壓共軌系統，所述燃油高壓共軌系統主要由燃油噴射器、燃油高壓共軌和高壓油泵構成，所述燃油噴射器安裝在進油口上，燃油噴射器經燃油高壓共軌與高壓油泵相連接；所述柴油機的缸體中部設置有進氣口，進氣口上安裝有掃氣箱，所述掃氣箱的進氣口安裝有冷卻器，壓氣機的出氣口設置有氣體分離膜裝置，氣體分離膜裝置的貧氧出氣口與冷卻器相連通，氣體分離膜裝置的富氧出氣口經富氧高壓共軌系統與柴油機缸體頂部設置的富氧進氣口相連通，所述富氧高壓共軌系統主要由富氧噴射器、富氧高壓共軌和高壓氣泵構成，所述富氧噴射器安裝在富氧進氣口上，高壓氣泵安裝在氣體分離膜裝置的富氧出氣口，高壓氣泵經過富氧高壓共軌與富氧噴射器相連通。優選的，所述壓氣機或為離心式壓氣機，或為軸流式壓氣機。優選的，所述排氣口上安裝有廢氣渦輪，所述廢氣渦輪的輸出軸與壓氣機的輸入軸相連接。與現有技術相比，本技術具有以下技術效果:本技術采用富氧分離技術，將進入柴油機的空氣分成富氧空氣和貧氧空氣兩部分，使柴油機活塞壓縮沖程終了時，噴入富氧空氣進行燃燒，氧氣濃度高，燃燒時間長，燃燒更加充分，有效減少顆粒物(PM)和有害氣體(Nox、CO和HC)等污染物排放，減少無用廢氣(氮氣)在燃氣中的比例，降低熱量與能量損失，節能環保，并且柴油機壓縮比增高，增大平均有效壓力和活塞運行速度。【附圖說明】圖1為本技術的結構示意圖。【具體實施方式】為了使本技術所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。如圖1所示，一種大型柴油機富氧燃燒裝置，包括:柴油機1，柴油機I的缸體頂部設置有排氣口 2，排氣口 2上安裝有排氣閥3，柴油機I的缸體頂部設置有進油口 4，進油口4連接有燃油高壓共軌系統，燃油高壓共軌系統主要由燃油噴射器5、燃油高壓共軌6和高壓油泵7構成，燃油噴射器5安裝在進油口 4上，燃油噴射器5經燃油高壓共軌6與高壓油泵7相連接；柴油機I的缸體中部設置有進氣口 8，進氣口 8上安裝有掃氣箱9，掃氣箱9的進氣口安裝有冷卻器10，壓氣機11的出氣口設置有氣體分離膜裝置12，氣體分離膜裝置12的貧氧出氣口與冷卻器10相連通，氣體分離膜裝置12的富氧出氣口經富氧高壓共軌系統與柴油機缸體頂部設置的富氧進氣口 13相連通，富氧高壓共軌系統主要由富氧噴射器14、富氧高壓共軌15和高壓氣泵16構成，富氧噴射器14安裝在富氧進氣口 13上，高壓氣泵16安裝在氣體分離膜裝置12的富氧出氣口，高壓氣泵16經過富氧高壓共軌15與富氧噴射器14相連通，壓氣機11或為離心式壓氣機，或為軸流式壓氣機，排氣口 2上安裝有廢氣渦輪17，所述廢氣渦輪17的輸出軸與壓氣機的輸入軸相連接。具體使用時，壓氣機11將新鮮空氣壓入氣體分離膜裝置12，氣體分離膜裝置12利用新鮮空氣中各氣體組分的不同進行選擇性透過，從而將氣體分成兩部分一部分為富氧氣體，另一部分為貧氧氣體，貧氧氣體經冷卻器10、掃氣箱9進入柴油機缸體內，進行吸氣與壓縮沖程，然后富氧氣體經高壓氣泵16、富氧高壓共軌15，通過富氧噴射器14噴射進入柴油機缸體進行燃燒，使燃燒更加充分。其具體過程為:一、混合氣形成，燃油噴射器5在壓縮沖程上止點之前更早地進行噴射，并且噴射持續時間延長，燃油在霧化過程中的油粒隨經分離后吸入氣缸的貧氧空氣(10% — 20%)在壓縮沖程中混合，油粒吸熱蒸發與空氣充分混合，同時與貧氧空氣中的低濃度氧開始部分的先期氧化反應。富氧噴射器14在缸內溫度達到自燃溫度前開始噴射，噴入富氧空氣(40% — 60%)以形成均質混合氣。二、著火，壓縮沖程到達上止點，缸內壓力溫度都已滿足自燃條件，而且燃油與空氣已經充分混合，并且得到了充分的先期氧化，再配合富氧空氣的持續噴射，在混合氣中形成更多的適宜著火的火核，迅速完全燃燒。三、燃燒，在燃燒沖程中，富氧空氣隨富氧噴射器進行噴射，持續進入氣缸助燃(同時有利于氣體的運動并加速混合)。在燃燒的過程中，氧氣濃度不斷提升，形成富氧稀薄燃燒，由于先期的充分氧化，使燃料的熱分解和不完全燃燒減少，尤其是在高負荷時，效果尤為明顯。其中在燃燒階段:1、滯燃期傳統的柴油機由于燃燒粗暴的限制，不可能讓滯燃期過長，這樣就直接造成了混合氣品質的惡化，以致在遠高于自燃溫度的情況下，燃油因準備階段不足而無法燃燒。該裝置要解決的問題，就是在滯燃期內，使噴入氣缸的燃油與貧氧氣體(10% — 20%)混合，進行一系列充分的物理準備(霧化、蒸發、混合等)和化學準備(先期氧化反應)。使用貧氧空氣與燃油混合可以減少可燃混合氣的形成量，減少燃油的滯燃量，有效縮短滯燃期。2、急燃期急燃期是造成柴油機工作粗暴的主要原因，而利用可控富氧空氣噴射技術，控制急燃期時缸內的氧氣濃度，抑制可燃均質混合氣的同時著火。由于在滯燃階段明顯控制了可燃混合氣的形成，因而在急燃期可以有效降低平均壓力增長率與最高燃壓力，改善柴油機工作環境，使燃燒過程更柔和。3、緩燃期緩燃期是整個燃燒過程中最主要的對外做功部分，在上止點后15°左右(急燃期與緩燃期的交界處)開始用電控高壓共軌噴射器向缸內噴射高壓富氧空氣。富氧空氣可以加快燃燒速度，提高燃燒溫度，使燃燒更加充分，減少燃油分子的裂解。高壓氣體的進入使缸內壓力始終維持在一個較高水平，保持等壓燃燒，同時加強缸內氣體的運動，提高混合速率，增加熱量利用率，降低碳煙度和燃盡溫度，減少燃燒后排氣量并降低空氣過剩系數，節能減排效果顯著。4、后燃期燃油在緩燃期的充分燃燒會有效縮短后燃期。此本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大型柴油機富氧燃燒裝置，包括：柴油機，所述柴油機的缸體頂部設置有排氣口，排氣口上安裝有排氣閥，其特征在于：所述柴油機的缸體頂部設置有進油口，所述進油口連接有燃油高壓共軌系統，所述燃油高壓共軌系統主要由燃油噴射器、燃油高壓共軌和高壓油泵構成，所述燃油噴射器安裝在進油口上，燃油噴射器經燃油高壓共軌與高壓油泵相連接；所述柴油機的缸體中部設置有進氣口，進氣口上安裝有掃氣箱，所述掃氣箱的進氣口安裝有冷卻器，壓氣機的出氣口設置有氣體分離膜裝置，氣體分離膜裝置的貧氧出氣口與冷卻器相連通，氣體分離膜裝置的富氧出氣口經富氧高壓共軌系統與柴油機缸體頂部設置的富氧進氣口相連通，所述富氧高壓共軌系統主要由富氧噴射器、富氧高壓共軌和高壓氣泵構成，所述富氧噴射器安裝在富氧進氣口上，高壓氣泵安裝在氣體分離膜裝置的富氧出氣口，高壓氣泵經過富氧高壓共軌與富氧噴射器相連通。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳成，
申請(專利權)人：陳成，
類型：新型
國別省市：山西;14