[实用新型]基于改变进气组分改善柴油机燃烧及排放系统

说明书

本实用新型涉及一种基于改变进气组分改善柴油机燃烧及排放系统，包括制氧机、氧气储存舱、气体混合装置等，制氧机连接氧气储存舱，氧气储存舱和二氧化碳储存装置连接气体混合装置，用于氧气与二氧化碳的混合，形成一定压力浓度的混合气，气体混合装置连接柴油机，用于柴油机吸气过程能排除氮气的进入，使得整个燃烧过程中隔离氮元素，减少或杜绝NOx的产生，从而使得柴油机在充分燃烧的同时极大程度降低NOx的排放。该系统用二氧化碳和氧气的组合气代替普通空气进入柴油机参与燃烧，以性质稳定且容易获得的二氧化碳代替了氮气，使得在柴油机循环过程中隔绝了氮元素，避免了氮与氧反应生成NOx，实现柴油机氮氧化物的极低排放甚至是零排放。

技术领域

本实用新型涉及一种基于改变进气组分改善柴油机燃烧及排放系统，属于内燃机性能领域。

背景技术

船用柴油机凭借其良好的经济性和可靠性，占据了船舶动力系统市场近95％的份额，但其在工作过程中经常出现燃烧不充分和排放有害气体的现象。柴油机的不充分燃烧，会大大影响柴油机的动力性能，造成缸内积碳，增加燃油消耗，降低柴油机使用寿命，同时也会生成一氧化碳等不完全燃烧有害物。此外在柴油机正常工作过程中会排放NOx(氮氧化物)，NOx具有较强的腐蚀性，是酸雨和光化学烟雾的重要成因，同时具有生理刺激作用，会刺激人的呼吸系统，引起人的急性呼吸道疾病。为了限制船用柴油机NOx的排放，国际海事组织(IMO)相继出台了一系列的法律法规，1997年IMO第39次海洋环境保护委员会会议通过“MARPOL 73/78公约”附则VI，即“防止船舶造成大气污染规则”，还通过“船用柴油发动机氮氧化物释放控制技术规则”。2016年后所实施的TierIII对NOx的排放限值达到了十分苛刻的地步。

为了解决柴油机燃烧不充分并同时降低NOx排放，各柴油机厂家和科研院所都做了大量的研究工作，目前改善燃烧的方法主要有：加装涡轮增压器，提高燃油品质，改进燃烧技术，优化燃烧室结构，调整喷油参数；降低NOx排放的方法有：米勒循环、EGR、喷水燃烧技术、SCR后处理技术等。这些方法的使用可以改善柴油机燃烧表现或者是降低NOx排放，但无法同时满足改善燃烧和降低NOx，这是因为传统的柴油机工作方式中，改善燃烧和降低NOx排放所需要的条件不一致，目前基本上都是以牺牲热效率和经济性能甚至是使用寿命为代价，来满足NOx排放要求，并且无法实现NOx超低排放的目标。所以本技术领域亟需一种可以从NOx产生原理出发，实现柴油机充分燃烧和NOx超低排放甚至是零排放的柴油机工作方法。

柴油机的动力性能和排放性能受到普遍关注，动力性能的好坏取决于缸内燃烧是否及时、充分，燃烧温度是否达标，这些和柴油机进气过程中的氧气浓度息息相关。而柴油机NOx的生成则刚好依赖于较高的氧气浓度和较高的燃烧温度下氧气与氮气的反应。

所以传统柴油机工作过程中动力性能的提升往往会导致NOx排放的增加，而在环保和经济发展的双重压力下，柴油机既需要充分的缸内燃烧提高动力性能，同时也要控制污染物的排放。

发明内容

本实用新型目的是为了解决如何在柴油机工作过程中实现充分燃烧和NOx极低排放的问题，而提供一种基于改变进气组分改善柴油机燃烧及排放系统。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种基于改变进气组分改善柴油机燃烧及排放系统，包括制氧机、氧气储存舱、气体混合装置、二氧化碳储存装置，所述制氧机连接氧气储存舱，所述氧气储存舱和二氧化碳储存装置连接气体混合装置，用于氧气与二氧化碳的混合，形成一定压力浓度的混合气，所述气体混合装置连接柴油机，用于柴油机吸气过程能排除氮气的进入，使得整个燃烧过程中隔离氮元素，减少或杜绝NOx的产生，从而使得柴油机燃烧更加充分。

进一步，所述制氧机与氧气储存舱连接的管路上设置遥控阀门。

进一步，所述氧气储存舱与气体混合装置连接管路上设置遥控气泵和遥控阀门。

进一步，所述氧气储存舱内设置压力传感器。