CN106907271A - 一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置 - Google Patents

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江浩斌
陈彪
栗欢欢
王亚平
解炬
刘成洋
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Abstract

本发明提供一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，包括乙醇供给装置A、乙醇催化装置B和乙烯供给装置C；乙醇供给装置A包括乙醇箱、连接管、液泵和溢流阀；乙醇催化装置B包括蒸发器、蓄能器、连接管、气泵、催化器和排气歧管；乙烯供给装置C包括连接管、放水阀、分离器、进气歧管和发动机。蒸发器的蒸发室、气泵、催化器的催化腔、分离器、进气歧管和发动机的进气口依次串联连接；蓄能器并联于蒸发器与气泵之间；发动机的出气口、排气歧管、催化器的废气管、蒸发器的三元催化室依次串联连接。本发明将发动机排出废气的热能回收并重新利用，同时为发动机提供双燃料，节约了能源的同时也降低了污染物的排放。

Description

一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的 装置
技术领域
本发明属于汽车节能减排的技术领域，特别是对发动机尾气余热重新吸收、转化、再利用的一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置。
背景技术
广泛使用乙醇汽油是我国乃至世界节能减排的方法之一，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混和形成的新型替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90％的普通汽油与10％的燃料乙醇调和而成。使用乙醇汽油可节省石油资源，减少汽车尾气对空气的污染，还可促进农业的生产。但是乙醇汽油存在目前无法克服的缺点，首先，使用者最直观的感觉是它使汽车动力下降，不如普通汽油那么动力强劲，反而油耗增加，天热时还易于气阻熄火。另外由于乙醇汽油一旦遇水就会分层，无法采用成本很低的管道输送，乙醇汽油储运周期只有4—5天，这影响使用乙醇汽油的方便性。使用乙醇汽油的试验车进气阀上的堆积量要比使用93#无铅汽油的车平均高出33％。这是由于燃料乙醇的不稳定性造成发动机燃油进气***上堆积物增加，使喷油嘴雾化不好、引起乙醇汽油燃烧效率下降，耗油量增加。
目前对汽车尾气余热重新回收利用的方法主要是发电技术，最常见的方式是温差发电，由于温差发电片的热利用率不足5％，使得热能转化为电能的效率极低，更糟糕的是温差发电所发出的电压随温度变化较大，将电能储存到蓄电池中技术要求高且效率较低。还有一些专利中的奇思妙想是将火力发电***小型化之后运用到汽车尾气余热的发电技术之中，首先，超大型火力发电厂的总效率不超过40％，所以该方法的实际热转化效率可想而知。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供提高发动机综合油耗利用率的装置一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，该装置能够对发动机尾气余热进行重新吸收、转化、再利用，同时为发动机提供双燃料，节约能源的同时能够大幅度降低尾气污染物的排放。
本发明的技术方案是：提高发动机综合油耗利用率的装置一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，包括乙醇供给装置A、乙醇催化装置B和乙烯供给装置C；
所述乙醇供给装置A包括乙醇箱和液泵；所述乙醇催化装置B包括蒸发器、蓄能器、气泵、催化器和排气歧管；所述乙烯供给装置C包括放水阀、分离器、进气歧管和发动机；
所述催化器包括废气管和催化腔；所述蒸发器包括三元催化室和蒸发室；
所述液泵安装在蒸发器及乙醇箱之间的连接管上；所述蒸发器的蒸发室、气泵、催化器的催化腔、分离器、进气歧管和发动机的进气口依次串联连接；所述蓄能器并联于蒸发器与气泵之间；所述放水阀连接于分离器底部；所述发动机的出气口、排气歧管、催化器的废气管、蒸发器的三元催化室依次串联连接。
上述方案中，所述催化器为环形，中间为废气管、外圆为催化腔，废气管和催化腔完全隔开；
所述催化腔的一端设有乙醇进气口，另一端设有乙烯出气口、且两端均设有催化剂进口，分子筛从两端的催化剂进口装入后通过盖板密封盖紧。
上述方案中，所述催化器还包括导流板，所述导流板安装在催化腔内。
上述方案中，所述分子筛为HZSM-5分子筛、beta分子筛、ZSM-35分子筛或3A/4A/5A分子筛中的任意一种。
上述方案中，所述分子筛为HZSM-5分子筛。
上述方案中，所述蒸发器包括三元催化器和蒸发室；
所述三元催化器内设有三元催化室，三元催化室与蒸发室完全隔开的，所述蒸发室的一端设有进液口，另一端设有出气口。
上述方案中，还包括溢流阀；所述溢流阀并联于蒸发器和乙醇箱之间。
上述方案中，所述分离器底部设有放水阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用以上技术方案，能够大幅度降低发动机的排气热负荷，显著延长排气歧管的使用寿命，同时还能有效降低排气噪声，提高乘坐舒适性。
2、本发明采用的是将低热值的乙醇经过吸热、催化、脱水之后转化为高热值的乙烯，并将制备的乙烯参与到发动机的燃烧***中去，采用乙醇和汽油分开携带的方案，能够有效解决乙醇汽油储存周期短、供油***严格的问题；由于没有将乙醇直接参与到燃烧***中去，故不会出现乙醇雾化差与堵塞管道的问题；乙烯的折合热值与汽油热值相当，不会出现向使用乙醇汽油那样使发动机功率下降的现象。
3、本发明采用的是从排气余热中提供乙醇催化脱水所需的反应热量，可以显著提高发动机的综合热效率，将尾气余热直接储存在乙烯的化学能之中，省去了热能转化为电能或其他动能的中间低效率环节，大大提高能量回收利用的效率。
4、本方案的催化器还可以与排气歧管做成一体，乙醇催化脱水反应是吸热反应，相当于对排气歧管配备了降温***，那么排气歧管可以采用薄壁设计，对汽车轻量化有一定的贡献。
附图说明
图1：是本发明一实施方式的整体结构布置图；
图2：是本发明一实施方式的蒸发器正面结构示意图；
图3：是图2A-A剖视图；
图4：是本发明一实施方式的蒸发器侧面机构示意图；
图5：是本发明一实施方式的催化器结构示意图；
图6：是图5B-B剖视图；
图7：是图5D-D剖视图；
图8：是本发明一实施方式的催化器装配正面图；
图9：是本发明一实施方式的催化器装配侧面图；
图10：是本发明一实施方式的催化器装配***图。
图中：1、发动机；2、进气歧管；3、分离器；4、放水阀；5、排气歧管；6、催化器；601、废气管；6011、排气腔；602、乙醇进气口；603、乙烯出气口；604、导流板；605、螺纹孔；606、催化腔；607、催化剂进口；608、分子筛；609、螺钉；610、盖板；611、密封垫片；7、气泵；8、蓄能器；9、蒸发器；901、进液口；902、三元催化器；903、出气口；904、三元催化室；905、蒸发室；10、溢流阀；11、液泵；12、乙醇箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为本发明所述回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置的一种实施方式，现有的汽车技术，汽车发动机1在正常稳定工作后，排气歧管5温度在600℃以上，而本发明带有三元催化器的蒸发器9温度在300℃以上。该装置采用发动机废气余热使乙醇脱水制备乙烯，再将乙烯参与到燃烧***中去。所述回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，包括乙醇供给装置A、乙醇催化装置B和乙烯供给装置C。
所述乙醇供给装置A包括乙醇箱12、液泵11和溢流阀10；所述液泵11安装在蒸发器9及乙醇箱12之间的连接管上；所述溢流阀10并联于蒸发器9和乙醇箱12之间。
所述乙醇催化装置B包括蒸发器9、蓄能器8、气泵7、催化器6和排气歧管5。
如图2、3和4所示，所述蒸发器9包括三元催化器902和蒸发室905；所述三元催化器902内设有三元催化室904，三元催化室904与蒸发室905完全隔开的，所述蒸发室905的一端设有进液口901，另一端设有出气口903。
如图5、6和7所示，所述催化器6为环形，中间为废气管601、外圆为催化腔606，废气管601和催化腔606完全隔开；所述催化腔606的一端设有乙醇进气口602，另一端设有乙烯出气口603、且两端均设有催化剂进口607，分子筛608从两端的催化剂进口607装入后依次通过密封垫片611和盖板610一起将催化器进口密封住，最后拧上螺钉609，如图8、9、和10所示。所述催化器6还包括导流板604，所述导流板604安装在催化腔606内，乙醇蒸汽在导流板604的引导下，在600℃左右的催化器6内呈S型前进，让乙醇有更长的行走距离，与催化剂有更长的接触时间，催化更加充分。
所述分子筛608为HZSM-5分子筛、beta分子筛、ZSM-35分子筛或3A/4A/5A分子筛中的任意一种。优选的，所述分子筛608为HZSM-5分子筛。
所述乙烯供给装置C包括放水阀4、分离器3、进气歧管2和发动机1。所述分离器3底部设有放水阀4。
所述蒸发器9的蒸发室905、气泵7、催化器6的催化腔606、分离器3、进气歧管2和发动机1的进气口依次串联连接；所述蓄能器8并联于蒸发器9与气泵7之间；所述放水阀4连接于分离器3底部；所述发动机1的出气口、排气歧管5、催化器6的废气管601、蒸发器9的三元催化室904依次串联连接。其中，所述放水阀4、气泵7和液泵11均为电子控制器件。
整个乙烯催化***需要做隔热保温，在表面涂上一层隔热涂层。。
本发明的工作过程为：
在发动机1正常稳定工作之后，液泵11从乙醇箱12中抽取一定量的液体乙醇从进液口901进入蒸发室905，液体乙醇在300℃下变为乙醇蒸汽从出气口903进入管道和蓄能器8，气泵7匀速地泵入适量的乙醇蒸气到从催化器6的乙醇进气口602进入到催化腔606中，乙醇蒸汽在导流板604的引导下，在600℃左右的催化器6内呈S型前进，并被催化剂HZSM-5分子筛608催化脱水成乙烯，然后从乙烯出气口603导出经过管道导入分离器3，由于乙烯不溶于水，在分离器内将乙烯依次洗气、干燥并经过导管通入至进气歧管2内，发动机1进气时将乙烯混合空气一起吸入气缸内，发动机1完成燃烧之后从排气歧管5将高温废气排出，高温废气进入三元催化器902的三元催化室904中，将有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。通过高温废气为乙醇汽化及催化脱水提供源源不断的热量。通过这一套装置达到发动机节能减排、降低噪声效益。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，包括乙醇供给装置A、乙醇催化装置B和乙烯供给装置C；
所述乙醇供给装置A包括乙醇箱(12)和液泵(11)；所述乙醇催化装置B包括蒸发器(9)、蓄能器(8)、气泵(7)、催化器(6)和排气歧管(5)；所述乙烯供给装置C包括放水阀(4)、分离器(3)、进气歧管(2)和发动机(1)；
所述催化器(6)包括废气管(601)和催化腔(606)；所述蒸发器(9)包括三元催化室(904)和蒸发室(905)；
所述液泵(11)安装在蒸发器(9)及乙醇箱(12)之间的连接管上；所述蒸发器(9)的蒸发室(905)、气泵(7)、催化器(6)的催化腔(606)、分离器(3)、进气歧管(2)和发动机(1)的进气口依次串联连接；所述蓄能器(8)并联于蒸发器(9)与气泵(7)之间；所述放水阀(4)连接于分离器(3)底部；所述发动机(1)的出气口、排气歧管(5)、催化器(6)的废气管(601)、蒸发器(9)的三元催化室(904)依次串联连接。
2.根据权利要求1所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述催化器(6)为环形，中间为废气管(601)、外圆为催化腔(606)，废气管(601)和催化腔(606)完全隔开；
所述催化腔(606)的一端设有乙醇进气口(602)，另一端设有乙烯出气口(603)、且两端均设有催化剂进口(607)，分子筛(608)从两端的催化剂进口(607)装入后通过盖板(610)密封盖紧。
3.根据权利要求2所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述催化器(6)还包括导流板(604)，所述导流板(604)安装在催化腔(606)内。
4.根据权利要求2所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述分子筛(608)为HZSM-5分子筛、beta分子筛、ZSM-35分子筛或3A/4A/5A分子筛中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述分子筛(608)为HZSM-5分子筛。
6.根据权利要求1所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述蒸发器(9)包括三元催化器(902)和蒸发室(905)；
所述三元催化器(902)内设有三元催化室(904)，三元催化室(904)与蒸发室(905)完全隔开的，所述蒸发室(905)的一端设有进液口(901)，另一端设有出气口(903)。
7.根据权利要求1所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，还包括溢流阀(10)；所述溢流阀(10)并联于蒸发器(9)和乙醇箱(12)之间。
8.根据权利要求1所述的回收发动机排气管余热提高发动机综合油耗利用率的装置，其特征在于，所述分离器(3)底部设有放水阀(4)。
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