[发明专利]一种新型内燃机进气及排气处理系统

说明书

本发明公开了一种新型内燃机进气及排气处理系统，涉及内燃机技术领域，解决内燃机尾气中含有大量有害气体及碳烟颗粒污染物的技术问题，系统包括光合作用室、惰性气体储存罐、氧气储存罐、第一氧气发生器、第一混合器、助燃气管、尾气排放管，助燃气管的一端连接进气管，另一端设有第一调节阀，第一混合器设在助燃气管上，尾气排放管的一端连接内燃机的排气管，另一端连接光合作用室，光合作用室通过第四导管连接氧气储存罐，排气管与光合作用室之间的尾气排放管上设有第六调节阀，第六调节阀通过第五导管连接第一混合器的输入端，第六调节阀与光合作用室之间的尾气排放管上设有尾气碳燃烧机构。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，更具体地说，它涉及一种新型内燃机进气及排气处理系统。

背景技术

众所周知，采用柴油、汽油等石化油料作为燃料的内燃机，需要在气缸中吸入空气，燃烧做功后产生二氧化碳、氮氧化合物NOx、碳氢化合物HC、碳烟颗粒、二氧化碳CO₂，以及水等物质。同时，空气的组成成分中，氧气O₂占比21％，氮气N₂占比高达78％，无论是自然吸气式内燃机，还是涡轮增压内燃机，无论是平原地区，还是高原地区，内燃机吸入的空气中，氧气O₂与氮气N₂的比例是几乎不变的。由此可知，对于燃烧有帮助的氧气O₂含量比例始终处于较低水平，且燃烧过程中，因为大量N₂的存在，会导致以柴油作为燃料的内燃机将排放出大量的氮氧化合物NOx，而内燃机在重载或急加速过程中，因为大量燃料喷入气缸内燃烧做功，空燃比降低，将导致燃烧过程中氧气O₂不足，从而产生较多的碳烟颗粒，严重影响环境。

无论是车用内燃机市场、非道路内燃机市场、还是船舶及发电用内燃机市场，排放法规的日益严苛已经对内燃机本体、进气处理及排气后处理提出了更高的要求。当前内燃机领域，排气后处理主要通过DOC(柴油机氧化催化器)对一氧化碳CO、HC碳氢化合物、氮氧化合物NOx进行氧化反应，生成二氧化碳CO₂、水H₂O、以及NO₂，DPF(碳烟颗粒捕捉器)可以将排气中的颗粒成分被壁流式DPF捕捉拦截，从而实现颗粒的净化。为降低DPF系统阻力，DPF系统必须将拦截下来的颗粒中的碳烟烧掉，即再生。而SCR(喷射尿素溶液NH₃的选择性催化还原装置)则对之前氧化反应生成的NO₂进行催化反应生成N₂和H₂O。因DOC(柴油机催化氧化器)使用稀有贵金属作为催化剂，DPF(碳烟颗粒捕捉器)采用工艺复杂且使用寿命有限的陶瓷过滤载体、SCR需要消耗大量的NH₃尿素溶液，累积使用成本较高，据统计，内燃机排放后处理装置的购置及维护成本已经占据发动机整机购置及维护成本的30％以上，甚至更高，且因为故障或使用寿命终结将产生大量废弃的后处理装置需要进行回收和处理，长远来看，不利于后处理装置的长期和大范围推广使用。

造成上述问题的主要原因在于，使用了石化油料，特别是燃烧所需的进气取自空气，且空气中含有比例较高的氮气N₂，从而导致了内燃机排放的尾气中含有大量氮氧化合物NOx等有害气体及碳烟颗粒等污染物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种新型内燃机进气及排气处理系统。