[发明专利]一种降低内燃机废气排放污染的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机废气排放领域，特别涉及一种降低内燃机废气排放污染的方法及装置。

背景技术

内燃机的废气排放污染物主要是NOx、HC、CO及颗粒物，随着环境保护的意识提高，为降低因内燃机的废气排放造成的空气污染，目前的内燃机通常采用在排放废气的消声器中设置三元催化剂进行后处理，氧化HC和CO，还原NOx，以降低排放的废气中的HC、CO、NOx含量；但是，经燃烧后排出发动机的尾气中的氧含量极少，HC、CO、NOx的氧化或者还原不充分，就需要对尾气补充空气，增加尾气中氧的含量，以促使HC、CO、NOx在三元催化剂作用下的充分氧化或者还原。然而，目前降低内燃机废气排放的方法都是采用负压式二次补气方法，即在内燃机的排气管设置二次补气阀，利用发动机排气产生的负压通过二次补气阀吸入新鲜空气，向排气管中补充空气。由于发动机排气时排气管中形成的压力为脉动压力，在排气门打开，汽缸内的活塞上行推动燃烧后的气体经排气管向外排出，这时排气管管内的气压为正压，在排气门关闭时，排气管内形成瞬间负压，通过二次补气阀吸入新鲜空气为排气管内的废气补氧，但是，因发动机排气时，这种脉动压力很不对称，排气管内的正压远大于负压，而且正压的持续时间较长，负压的持续时间极短，导致新鲜空气的补充量很微小，使参与氧化反应的氧气不足，废气中的HC、CO不能被充分的氧化，无法有效的降低发动机的排放污染物。而且采用现有的负压式二次补气方法降低发动机废气排放，必须依赖高品质的三元催化剂，并且还必须定期更换三元催化剂，由此造成降低废气排放的成本增高；但是由于通过瞬间负压补充的氧气极少，即使采用高品质的三元催化剂也很难达到发达国家制定的废气排放标准；尤其是一些小排量的发动机，即使采用了高品质的三元催化剂，也根本无法达到发达国家制定的废气排放标准，其废气中HC+NOx的排放量也有8～10g/kW·h，CO的排放量也有350～450g/kW·h，严重影响以内燃机为动力的机械设备在国际上的销售。怎样有效地降低内燃机废气排放，满足高要求的废气排放标准，长期以来为发动机制造业想解决的问题，但一直未能找到解决该问题的有效方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种降低内燃机废气排放污染的方法，它利用内燃机的活塞运动在曲轴箱内产生的正负交替压力，向排气消声器内强制正压补气，提供充足的氧气与高温废气中的HC、CO、NOx进行充分的化学反应，极大地降低内燃机废气排放污染。

本发明的又一目的是针对现有技术存在的不足，提供一种降低内燃机废气排放污染的装置，它在内燃机的曲轴箱与排气消声器之间设置用于储备空气的装置，与曲轴箱和排气消声器分别连通，通过内燃机的活塞运动上行时曲轴箱内产生的负压，将新鲜空气吸入一用于储备空气的装置中储备充足，通过活塞运动下行时曲轴箱内产生正压，将用于储备空气的装置中储备的新鲜空气送到内燃机的排气消声器中，使内燃机排出的高温废气中的HC、CO、NOx与充足的氧气进行充分的化学反应后再排放出，极大地降低内燃机废气排放污染。

本发明方法是这样实现的：该方法利用内燃机的活塞运动在曲轴箱内产生的正负交替压力，通过活塞运动上行时曲轴箱内产生的负压，将新鲜空气吸入一用于储备空气的装置中储备充足，通过活塞运动下行时曲轴箱内产生正压，将用于储备空气的装置中储备的新鲜空气送到内燃机的排气消声器中，使内燃机排出的高温废气中的HC、CO、NOx与充足的氧气进行充分的化学反应后再排放出。

由于采用了上述方案，利用内燃机的活塞运动在曲轴箱内产生的正负交替压力，因活塞运动产生约10kPa的正压或约-10kPa的负压，其负压能够将充足的新鲜空气吸入用于储备空气的装置中进行储备，其正压能够将储备的充足新鲜空气送到内燃机的排气消声器中，提供能够在消声器中使内燃机排出的高温废气中的HC、CO、NOx产生充分化学反应的氧气，使内燃机排放废气中的HC、CO、NOx含量得到极大的减少，将内燃机排放的废气中HC+NOx的排放量降低到3～5g/kW·h，CO的排放量降低到150～250g/kW·h，远远低于采用现有的负压式二次补气结合高品质三元催化剂的降低发动机废气排放方法的HC+NOx和CO的排放量，从而可以轻松的满足各国严格的排放法规要求。

本发明装置是这样实现的：在内燃机的曲轴箱和排气消声器之间设置用于储备空气的装置，所述用于储备空气的装置包括空气储备腔，空气储备腔设有空气进气孔，该空气进气孔处设有第一单向阀，内燃机的曲轴箱、排气消声器分别通过气道连通用于储备空气的装置的空气储备腔，排气消声器与空气储备腔连通的气道设有第二单向阀。