[实用新型]一种燃油中加入双氧水的控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及在燃油中添加双氧水(H₂O₂)的系统和控制策略，能够降低柴油机尾气排放中的NOx排放。

技术背景

柴油机由于较高的热效率而被广泛的使用，随着能源的短缺以及人们环境保护意识的增强，排放法规对柴油机尾气中的NOx和PM的排放的限制也越来越严格。NOx产生的必要条件是：高温、富氧和滞留时间，三者缺一不可。而PM产生的重要条件是缺氧，在传统燃烧模式下虽然总体是富氧燃烧，但是由于油、气不能完全均匀混合，造成局部区域氧浓度偏低，从而导致PM的产生。从NOx和PM的生成条件能看出，尾气中的NOx和PM的排放是一个矛盾的问题，因此控制进气中氧浓度就显的至关重要。

降低柴油机尾气排放中的NOx的办法有很多种，主要分为降低缸内的最高燃烧温度和后处理技术。其中后处理技术有SCR；降低缸内的最高燃烧温度的技术有低温燃烧(HCCI)，多段喷射，EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)等。SCR技术需要在排气管上添加尿素喷射装置，这项技术并没有从根本上解决NOx生成比较多的难题，并且增加了成本。低温燃烧和多段喷射等技术虽然能够降低缸内的燃烧温度，避开NOx的生成温度，达到降低NOx排放的目的，但柴油机的热效率也随着降低。EGR是将部分废气回流到进气管再次参与燃烧，废气的回流,降低了进气管中的氧浓度，在降低NOx的同时由于空燃比的降低又会使排放中PM的排放升高，并且会造成燃油经济性的恶化。

到目前为止，同时改善柴油机NOx和PM排放的技术仍是当今研究的热点。

发明内容

本实用新型的目的是为了降低柴油机尾气排放中的NOx，同时又改善了尾气排放中PM增加的现象。基于此提出了在柴油机的燃油中加入双氧水的控制系统和控制策略，燃油中添加双氧水，由于双氧水的挥发作用，既能够通过降低缸内的最高温度来控制NOx的生成，双氧水挥发出来的氧气和微爆效应对油气混合的改善又能控制PM的产生。

结合附图，说明如下：

一种燃油中加入双氧水的控制系统，包括柴油机1、排气管2、燃油喷嘴4、ECU5、燃油箱11、高压共轨18，它还包括双氧水储存箱7及控制系统，所述的双氧水储存箱7依次通过电磁阀13及双氧水流量计16连接在燃油管路10上，在所述的排气管2分别连接有NOx传感器3及烟度计19，NOx传感器3及烟度计19采集的信号反馈给ECU5，ECU5通过电磁阀控制器6控制电磁阀13，用于控制双氧水的加入量。

在所述的双氧水存储箱7上安装压力调节器8调节箱内的压力，使压力保持恒定。

在所述的双氧水存储箱7上安装安全阀15，箱内压力超过安全阀的开启压力时，安全阀开启泄压。

在所述的燃油管路10上，高压共轨18之前接入搅拌装置乳化器9，将燃油和双氧水乳化均匀。

在双氧水的管道上，进入燃油管路10之前安装双氧水过滤器14。

本实用新型的有益效果：

(1)双氧水的沸点只有158摄氏度，在常温下就能够缓慢的分解生成水和氧气，温度升高会加快分解反应速度。将双氧水掺入燃油中随燃油一起喷入气缸，由于缸内的温度远高于双氧水的沸点，双氧水在气缸内迅速的挥发并发生分解反应，生成水和氧气。双氧水的挥发和分解反应都能吸收缸内的热量，能够降低缸内的最高的燃烧温度，控制尾气中的NOx排放。

(2)根据柴油机不同的运行工况，自动采集NOx和烟度信号并反馈到ECU，实时的调节双氧水的添加量。双氧水经过三通阀和燃油混合，混合后的溶液经过乳化器乳化均匀，均匀的乳化液经过高压共轨喷入到气缸内。乳液在气缸内雾化，油滴高速撞击双氧水的液滴，使二者变得更细，并且气体的涡流增加了燃油和双氧水碰撞和接触的机会，从而能够形成油吸附并包围着双氧水液滴的微粒，即油包水的油水乳化液。乳化液中的双氧水受热较快，并且沸点较低，生成的气体突破油膜，形成微爆效应，促进了燃油和空气的混合。

(3)燃油掺水对瞬态性能的影响，车用柴油机有超过50％的运行时间都是瞬态工况，经查阅文献可知，柴油机在瞬态工况下性能发生畸变：空燃比急剧降低。进气的迟滞效应会造成柴油机在瞬态过程中PM排放的升高。在燃油中掺入双氧水，双氧水能分解产生氧气和水，产生的氧气能够弥补柴油机在瞬态工况下的进气延迟造成的氧气的减少，改善柴油在瞬态工况下由于性能畸变而引起的碳烟的剧增；产生的水能够降低缸内的最高燃烧温度，降低尾气排放中NOx。因此，在燃油中加入双氧水能够改善柴油机的瞬态工况。

附图说明