[发明专利]柴油机中同时降低氧化氮及碳黑微粒排放的清洁燃烧方法

说明书

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及柴油机中同时降低氧化氮及碳黑微粒排放的清洁燃烧技术。

当前城市中汽车的废气排放已成为威胁城市环境的一大祸害，已引起了国际上的重视，并采取了各种措施。对柴油机来说，除从改进内部燃烧过程来解决外，别无其他好方法。

柴油机由于功率大，效率高于汽油机，与汽油机相比，其油耗约减少30％；其碳化氢CH，一氧化碳CO排放量远低于汽油机，易符合排放标准。氧化氮NOx排放量较高，与汽油机相当；只是碳黑微粒的排放远高于汽油机。因此，只要解决柴油机的NOx及碳黑微粒排放问题，则柴油机无论在经济性上，还是在排放特性上都具有很强的竞争力。

然而，柴油机燃烧技术是一门高难技术，它已有上百年的研究历史，它的水平与起点已相当高。在这种情况下，必须采用新思路、新方法。

综观解决柴油机的NOx与碳黑微粒的各种研究可以发现，凡是使NOx减少的各种措施都使碳黑微粒增加，反之亦然。也即它们是相互矛盾的。要同时降低NOx与碳黑微粒的排放不是一件容易的事。目前做得较好的是增压一中冷方案，及日本的MK燃烧新概念，前者是可使碳黑微粒大幅度下降，但NOx排放量基本不变。日本的方案则正好相反，即可使NOx排放量大幅度下降，但碳黑微粒排放量基本不变。然而两者的实施方案都较复杂，价格较贵。目前只有一种方法能使两者同时下降。这就是油掺水燃烧。尽管对柴油机中油掺水燃烧已研究了几十年，但一直没有取得突破性进展。因此，对此技术，多数研究者持否定态度。本发明人认为，过去关于油掺水燃烧技术在柴油机中应用失效的原因，主要在于：(1)乳化油易分层，无法付诸实用。有人为了解决这一问题，将精力放在乳化剂的研究上，尽管有所改进，但价格很贵，结果造成节油不节钱的状况，使用户无采用它的积极性。至今为止，乳化油的油、水分层问题仍未得到解决。再加上乳化油易使气缸腐蚀及易稀释润滑油等弊病。一句话，乳化油的实用化问题没有得到认真的解决，因此大家对它失去了信心。(2)尽管乳化油能同时降低NOx和碳黑微粒，同时还有一定程度的节油效果，但它在燃烧技术上存在着难以克服的问题，例如，实验表明，NOx和碳黑微粒下降量通常与掺水量成正比，这样，掺水量少了，其降污的效果不大；掺水量大了，其着火延迟时间增长，轻者引起敲缸或粗爆运行，重者则不能使燃料着火、燃烧。长期来研究者无法解决这一难题。因此个别国家(如法国)为了充分发挥油掺水燃烧对柴油机降污的作用，只掺了13％的水，尽管效果不能令人满意，但还是在降污方面起了一定作用。

由于上述两个原因，这项对环保与节油都有益的油掺水燃烧技术，一直无法在柴油机中得到应用。

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种柴油机的清洁燃烧方法，可同时大幅度降低氧化氮及碳黑微粒排放，且具有节油又节钱，使用安全、可靠的优点。

本发明提出的一种柴油机中同时降低氧化氮及碳黑微粒排放的清洁燃烧的方法，其特征在于，包括下列各步骤：

(1)在通常柴油系统的活塞泵的进油端并联一个乳化油系统，该乳化油系统包括由管道相连的滤油器、静态乳化器、乳化油泵及装有按比例配好的乳化油的乳化油箱；

(2)在所说的活塞泵的汽缸盖、活塞顶部采用等离子或火焰喷涂法涂上一层镍基催化剂；

(3)用柴油系统启动待汽缸壁热后，再转换成乳化系统供油。

本发明还可包括停车前几分钟再转换成柴油系统供油的步骤。

本发明所说的的乳化油可为在线配制的乳化油。

所说的的乳化油的配比为油∶水＝1∶0.15。

所说的的乳化油中还可加有表面活性剂。

本发明的原理及特点：

(1)用在线制备乳化油的方法替代了事先制备；启动与停车前几分钟均采用柴油。这样，就解决了实用化的问题。由于随用随制备，就不存在乳化油的储存问题，也就不存在油、水分层问题，从而保证了使用的安全、可靠。由于无须考虑乳化油的储存问题，因此可采用任何廉价的乳化剂，这就解决了节油不节钱的问题。另外，由于用柴油启动，就不存在启动难的问题；由于停车前切换成柴油燃烧，这样保证了乳化油始终不以液体状态与缸接解，这就避免了气缸被乳化油腐蚀，润滑油也不会被乳化油所稀释。因为以蒸汽状态存在的水是不会对气缸和润滑油有任何影响的。