專利名稱：給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣供應(yīng)蒸汽的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣供應(yīng)蒸汽的方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
給發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入空氣供應(yīng)水蒸氣，其原理是眾所周知的。它首先被用于所謂的渦輪增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之中。最重要的是，這樣的濕潤空氣能導(dǎo)致一氧化氮析出的減少。這對(duì)于用過量空氣工作因而不能給它提供三用催化劑的發(fā)動(dòng)機(jī)來說具有特殊的重要性。同樣，給酒精動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)汽化燃料也是眾所周知的。
在專利說明書US-4,632,067中披露了一種裝置，它用來把水蒸氣供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入空氣之中。在這種裝置中就象在同樣適用的其它已知裝置中一樣，水蒸氣是用一個(gè)加熱元件直接加熱水而生成的，隨后水蒸氣與被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣混合。這種蒸發(fā)水的技術(shù)需要相當(dāng)大量的高等級(jí)能量。由于必須給每升空氣供應(yīng)平衡數(shù)量的水蒸氣以便獲得最佳結(jié)果，而吸入空氣流常常在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈變化，被供應(yīng)水蒸氣(或一些其它蒸汽)的數(shù)量調(diào)節(jié)是困難的。
本發(fā)明的一個(gè)基本目的是提供一種給吸入空氣供應(yīng)蒸汽的方法以及一種用來實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，它能消除現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，并顯著降低內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的一氧化氮析出水平，同時(shí)還增加燃料的利用程度。
這一基本目的分別通過根據(jù)權(quán)利要求1和5的方法和裝置來達(dá)到。借助于在被獲得的吸入空氣中直接蒸發(fā)液體，能達(dá)到在吸入空氣中蒸汽數(shù)量的自行調(diào)節(jié)，因此不再需要單獨(dú)調(diào)節(jié)在吸入空氣中的空氣量，這是一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的在于從發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒工序發(fā)生的低等級(jí)廢棄能量中回收用于蒸發(fā)的能量。
這個(gè)目的通過根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法以及通過根據(jù)權(quán)利要求7或8的裝置來達(dá)到。
下面，詳細(xì)介紹本發(fā)明方法和設(shè)備的最佳實(shí)施例。介紹將參照附圖
進(jìn)行，僅有的一張附圖，畫出一臺(tái)與本發(fā)明裝置實(shí)施例相連的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
附圖描述了一臺(tái)具有六個(gè)缸2的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1。該發(fā)動(dòng)機(jī)為渦輪增壓柴油機(jī)。渦輪增壓器包括一個(gè)渦輪3，它借助于一根排氣導(dǎo)管4與發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣側(cè)相連。渦輪借助于一根軸與一臺(tái)壓縮機(jī)6相連并驅(qū)動(dòng)后者，以便壓縮經(jīng)過一根第一空氣導(dǎo)管7供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)1吸入側(cè)的空氣。在壓縮機(jī)6和發(fā)動(dòng)機(jī)1之間安置一臺(tái)潤濕裝置8，它在這個(gè)實(shí)施例中是一個(gè)潤濕塔8，它用來給經(jīng)過一根第二空氣導(dǎo)管9供入發(fā)動(dòng)機(jī)1之前的吸入空氣供應(yīng)水蒸氣。水蒸氣由水產(chǎn)生，該水由水箱10供應(yīng)經(jīng)過熱交換器12到達(dá)潤濕塔8。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水借助于導(dǎo)管12循環(huán)流過熱交換器11，從而在熱交換器中將水加熱。將該水送入潤濕塔8的上部，在此同時(shí)將空氣送入該塔的下部。水在潤濕塔內(nèi)由一個(gè)噴嘴(未畫出)驅(qū)散，下落呈薄霧狀，然后重新被收集在潤濕塔8的底部，再從那里通過導(dǎo)管13排到水箱10中。在此同時(shí)，空氣在壓力狀態(tài)下被喂入潤濕器8并向上流動(dòng)進(jìn)入第二空氣導(dǎo)管9。在潤濕塔8內(nèi)，空氣和水在此相對(duì)方向流動(dòng)的同時(shí)相互接觸。燃料通過一根燃料導(dǎo)管14供入發(fā)動(dòng)機(jī)1，該發(fā)動(dòng)機(jī)與一臺(tái)發(fā)電機(jī)15相連。
蒸汽的供應(yīng)過程如下。吸入空氣在壓縮機(jī)6中被壓縮，壓縮機(jī)6由渦輪3通過軸5驅(qū)動(dòng)，而渦輪3又由發(fā)動(dòng)機(jī)1的排出氣體驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過壓縮并且因此被加熱的吸入空氣被引入潤濕塔8的下部，但位于水(它被收集在潤濕塔8的底部)的上方。水從水箱10中被收集并送入潤濕塔8的上部，并在此通道上流過熱交換器并變熱。在潤濕塔8中，水被驅(qū)散成薄霧并通過，在落下通過潤濕塔8的同時(shí)，貫穿向上流動(dòng)通過潤濕塔8的吸入空氣。于是，一部分水被蒸發(fā)，伴隨吸入空氣流出潤濕塔并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)1的燃燒室。因此，要供應(yīng)比被汽化水流量大出許多的水流量。因此，汽化能量是從實(shí)際的水中獲得的。這被稱作焓變。當(dāng)水的汽化用這種方法在一種氣體混合物中進(jìn)行時(shí)，由于汽化在局部壓力下發(fā)生，所述局部壓力是水蒸氣暫時(shí)施加在該氣體混合物之中的，與只有水出現(xiàn)的方式(例如在現(xiàn)有技術(shù)工藝中)相比較，汽化能在低得多的溫度下進(jìn)行。這意味著，靠近空氣供入潤濕塔8的那一點(diǎn)處的汽化將在很低溫度下發(fā)生，從而增加向上通過潤濕塔8的濕度，并且也增加了局部壓力。當(dāng)上述強(qiáng)有力的汽化在相對(duì)很低的溫度發(fā)生時(shí)，就能在汽化工序中使用低等級(jí)能量。所述低等級(jí)能量可從冷卻水和排出氣體中作為發(fā)動(dòng)機(jī)1的余熱大量獲得。因此，如上所述的冷卻水、排出氣體或者兩者都能用來預(yù)熱被供入潤濕塔8之前的水。
上文已描述了本發(fā)明方法和裝置的最佳實(shí)施例。它們僅起例子作用，在由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明范圍內(nèi)可進(jìn)行各種變化。例如，能汽化除水以外的任何符合需要的適當(dāng)液體。驅(qū)散液體的噴嘴也能用另一種結(jié)構(gòu)替代，液體能在該結(jié)構(gòu)上或者通過該結(jié)構(gòu)(取決于它的設(shè)計(jì))朝潤濕裝置的底部流動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種給吸入空氣供應(yīng)蒸汽的方法，所述吸入空氣被供往一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，所述方法包括吸入空氣與液體在一臺(tái)潤濕裝置(8)中接觸的步驟，還借助于向潤濕裝置(8)同步地送入吸入空氣和液體并使吸入空氣和液體以相反方向流過潤濕塔(8)的多個(gè)步驟實(shí)行蒸汽的供應(yīng)，其特征為，所述多個(gè)步驟包括壓縮被供給蒸汽以前的吸入空氣，以及利用所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)冷卻水或排出氣體的內(nèi)在能量來預(yù)熱被送入潤濕塔(8)以前的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述多個(gè)步驟包括將所述液體送入所述潤濕裝置(8)上部；將所述液體驅(qū)散成薄霧；讓所述薄霧自由下落通過所述潤濕裝置(8)；將所述吸入空氣送入所述潤濕裝置(8)的下部以及讓所述吸入空氣向上流動(dòng)穿過所述薄霧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為所述多個(gè)步驟包括將液體送入潤濕裝置(8)上部；將液體散布在所述潤濕裝置(8)內(nèi)安裝的一個(gè)實(shí)體上并讓所述液體沿所述實(shí)體向下流動(dòng)；以及將吸入空氣送入所述潤濕裝置(8)的下部并讓所述吸入空氣沿著所述實(shí)體向上流動(dòng)。
4.一種用來給吸入空氣供應(yīng)蒸汽的裝置，所述吸入空氣被供往一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述裝置包括一臺(tái)潤濕裝置(8)，它具有一個(gè)用來將液體送入所述潤濕裝置(8)的第一連接件以及一個(gè)用來將吸入空氣送入所述潤濕裝置(8)的第二連接件，所述潤濕裝置(8)適于給所述吸入空氣供應(yīng)蒸汽，所用的方法是使所述吸入空氣與所述液體在通過所述潤濕裝置(8)反向流動(dòng)的同時(shí)相互接觸，其特征為，所述裝置進(jìn)一步包括一個(gè)預(yù)熱器(11)，它被連接到所述潤濕裝置(8)的第一連接器上以便預(yù)熱被送入所述潤濕裝置(8)以前的液體，所述預(yù)熱器(11)或者與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的冷卻水或者與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排出氣體相連，以便將所述冷卻水的內(nèi)在能量傳輸給所述液體，而且所述潤濕裝置(8)的第二連接器與一臺(tái)壓縮機(jī)(6)相連，所述壓縮機(jī)(6)適于壓縮所述吸入空氣并連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為，還包括一個(gè)噴嘴，所述噴嘴被安置在所述潤濕裝置(8)的上部并被連接到所述第一連接件上，以便散布和傳播液體成一種薄霧。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的裝置，其特征為，安裝在所述潤濕裝置(8)內(nèi)部的一個(gè)結(jié)構(gòu)，所述液體就沿著所述結(jié)構(gòu)向下流動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種給吸入空氣供應(yīng)蒸汽的方法，所述吸入空氣被供往一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)。該方法包括多個(gè)步驟壓縮被供應(yīng)蒸汽之前的吸入空氣，以及使吸入空氣與液體在潤濕裝置(8)中接觸，所用方法是將經(jīng)過壓縮的吸入空氣與液體同步送入潤濕裝置(8)并使它們以相反方向流過潤濕裝置(8)。本發(fā)明還涉及一種給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的吸入空氣供給蒸汽的裝置，在該裝置中連結(jié)著一臺(tái)用來壓縮吸入空氣的壓縮機(jī)。該裝置包括一臺(tái)連接在壓縮機(jī)(6)和發(fā)動(dòng)機(jī)(1)之間的潤濕裝置(8)。所述的潤濕裝置具有一個(gè)用來將水送入潤濕裝置(8)的第一連接件以及一個(gè)用來將吸入空氣送入潤濕裝置(8)的第二連接件，潤濕裝置(8)適于給吸入空氣供應(yīng)水蒸汽，所用的方法是使吸入空氣與水在通過潤濕裝置反向流動(dòng)的同時(shí)相互接觸。
文檔編號(hào)F02M25/035GK1144552SQ9519219
公開日1997年3月5日 申請(qǐng)日期1995年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月25日
發(fā)明者佩爾·羅森, 拉爾斯-奧拉·奧爾松 申請(qǐng)人:蒙特斯歐洲制造有限公司