普通内燃发动机尾气净化及废热利用的简易方法

普通内燃发动机尾气净化及废热利用的简易方法

技术领域：

本发明涉及内燃发动机领域，尤其是内燃发动机高温废气的净化及利用方法。

技术背景：

由于现有技术的传统内燃发动机都是把尾气不加处理直接排放，即造成尾气污 染，又浪费内燃发动机在爆发做工后的大量【将近四分之三】余热能量；汽缸外部的热能也 由冷却水及水箱散热器白白的散去；随着国民经济的发展，尤其是运输类、如车辆尾气严重 污染问题亟待解决；节能问题也日益突出，需要创新与改革。

发明内容：

本发明是要对现有技术的传统内燃发动机提供一种有偿的、投资很小的、收效却 很大的简易改进方式；将所述内燃发动机的尾气废热加以利用，创造经济效益；并将尾气净 化后，再排到外界，消除尾气污染。其主要思路是：在所述内燃发动机的排气口处【安装排气 管处】改装尾气净化装置，在内燃发动机尾气净化装置中定时喷入被预热【采取汽缸外部和 机体上的热能】的、受高热后体积膨胀的、又能净化尾气的物质，利用其体积膨胀的特性，产 生膨胀气体，利用膨胀气体驱动涡轮机或涡扇机旋转并对外输出动力。实现高温废气的再 次利用，创造经济效益；同时也大大降低所述内燃发动机尾气的污染。

本发明在所述内燃发动机的排气口处【安装排气管处】改装尾气净化室，在尾气净 化室进气口处设有单向阀门，使所述内燃发动机的尾气只能由发动机排入所述尾气净化 室，防止尾气返回发动机；在所述尾气净化室外壁上设置有向尾气净化室内喷水的高压喷 水嘴，或其他物质喷入装置[以下全文，以水为代表性的表述，其他物质省略表述]，所述尾 气净化室与涡轮机或涡扇机相连接，在尾气净化室与涡轮机或涡扇机之间设置尾气净化室 排气阀门，涡轮机或涡扇机后边连接冷凝器，冷凝器连接消声器。普通内燃发动机尾气净化 及废热利用简易方法的工作机制是：在所述普通内燃发动机每次排气冲程开始前，将所述 尾气净化室排气阀门关闭；在所述普通内燃发动机每次排气冲程结束后，所述单向阀门将 自行关闭后高压喷水嘴工作，向所述尾气净化室内喷入适量被预热的雾状水，雾状水受热 瞬间产生高压水蒸汽时将所述尾气净化室排气阀门打开，使高压水蒸汽驱动所述涡轮机或 涡扇机旋转对外输出动力；气体做功后进入冷凝器[或其他回收装置]，将水分回收后，再将 净化的尾气通过消声器排出外界；一直如此不停的工作机制循环下去，即可实现普通内燃 发动机尾气净化及废热的利用。

在本发明当中，也可以不在所述尾气净化室进气口处设置单向阀门，而是采用其 他科技方法：当所述内燃发动机每次排气冲程结束后，支撑或吊住所述内燃发动机排气气 门杆的尾部，使所述内燃发动机排气气门，在尾气净化室产生高压水蒸汽时，不得开启；[等 所述内燃发动机下次排气前，将支撑或吊住的机构提前挪开，]并在所述气门杆与气门套之 间设置气体密封环；以防止向尾气净化室内喷入雾状水时，所产生的高压水蒸汽向所述内 燃发动机的汽缸内与气门杆的尾部方向泄漏。

在本发明当中，所述单向阀门，还可以设置在所述尾气净化室内，不再向所述内燃 发动机汽缸盖排气孔内作延伸设计。

在本发明当中，所述被预热的水，热能来源于对汽缸外部和机体上热能的吸收，有 效减少了热能的浪费，提高了热能的利用率。所述尾气净化室排气阀门、高压喷水嘴，受缸 体和缸盖外部设置的机械机构或电磁机构控制与驱动，实现与所述内燃发动机的活塞协调 工作；排气阀门还可以设计可常开的手动把柄，以利于内燃发动机的起动。所述尾气净化室 外加装保温层，以防止热能流失。

在本发明当中，还可以在所述内燃发动机的冷却水，由所述内燃发动机机体流向 散热器的中间设置调节阀门，并使用电子感应器与继电器，根据所述内燃发动机的适宜温 度和供给所述高压喷水嘴的被预热水的适宜温度，对其控制与调节。

在本发明当中，还可以设计成多个、空间大小不等的、能够互换的所述尾气净化 室。比如；将所述尾气净化室的有效容积设计成与所述内燃发动机的汽缸有效容积的比例 分别可以是：十五比十、十二比十、二比十、二点五比十、三比十、四比十、五比十等多种，以 适用于不同需要的要求。例：[若只需要净化尾气，可选用十二比十、十五比十的尾气净化 室，以便于所述内燃发动机的排气较为顺畅；若想提高所述内燃发动机高温废气的利用效 率，可选用二点五比十、三比十的尾气净化室，以达到多节省燃料的目的。其多种情况不再 赘述。]

在本发明当中，还可以使涡轮机或涡扇机高速旋转的动能，经过减速，用链条或传 动轴及其他传动装置，带动所述内燃发动机的曲轴或飞轮向外输出动力【不论用哪种传动 装置，使所述涡轮机或涡扇机与所述内燃发动机的曲轴或飞轮连接，都应当在其间合适的 部位设置可以操作的离合器，以利于内燃发动机的起动】；也可以不经过减速，直接带动发 电机、空调机等机械工作。

在本发明当中，对于普通的多缸内燃发动机来说：可在一根同轴上适当的安装多 个涡轮机【涡扇】，使多个涡轮机接通一个冷凝器与消声器；将多个尾气净化室制成横向的 排气口与涡轮机进气口接通，并分别对应的安装在多缸内燃发动机的排气口处，使其工作 机制分别与所述单缸的普通内燃发动机尾气净化及废热利用的工作机制相同；即可获得普 通多缸内燃发动机的尾气净化及废热利用的有益效果。

本发明的普通内燃发动机尾气净化及废热利用的简易方法，相对于现有技术来 说，改装一台普通内燃发动机，几乎相当于将该发动机替换安装了另一个排气管【烟筒】那 么容易，因此具有结构简单、改装方便、投资少、收益快、效率高的有益效果；所采用的工作 介质成本低廉，来源广泛，纯净水，蒸馏水，自来水都可使用；也非常适用于对现有行走类机 械【如：车、船、摩托、拖拉机】的内燃发动机进行改造或改装，既提高了发动机的工作效率， 又减少了污染，有益于环境保护；尤其在京津冀地区更比较益于推广，市场前景广阔。

附图说明

附图1是本发明所述内燃发动机尾气净化与高温废气利用结构示意图，其中：1、发 动机气缸盖，2、单向阀门，3、高压喷水嘴，4、尾气净化室，5、保温层，6、尾气净化室排气阀 门，7、涡轮机或涡扇机，8，冷凝器，9、消声器，10、连接管，11、内燃发动机气缸盖排气孔。

具体实施方式：

下面将结合说明书附图1对本发明做进一步的详细描述。按照说明书附图1所示， 所述气缸盖1与尾气净化室4相连接，尾气净化室4靠近气缸盖一端设有连接管10，连接管10 伸进所述内燃发动机气缸盖排气孔11内、并且内置单向阀门2，尾气净化室4外壁上设置有 向尾气净化室内喷水的高压喷水嘴3，尾气净化室4外部设置有保温层5，尾气净化室4另一 端依次设置有排气阀门6、涡轮机或涡扇机7、冷凝器8、消声器9。

在所述内燃发动机的排气冲程开始前，将所述尾气净化室排气阀门6关闭；整个排 气冲程过程中、废气会顺着内燃发动机气缸盖排气孔11与单向阀门2进入尾气净化室4，排 气冲程结束后，所述单向阀门2将自行关闭，随之高压喷水嘴3工作，向尾气净化室4内喷入 适量被预热的雾状水，雾状水受热会瞬间产生高压水蒸汽的同时将所述尾气净化室排气阀 门6打开，高压水蒸汽会驱动涡轮机或涡扇机7旋转并对外输出动力；气体做功后进入冷凝 器8，将水分回收，再经消声器9排出外界，从而实现所述普通内燃发动机尾气净化及废热的 利用。

以上具体实施方式，作为代表性案例展示了本发明精神的实质所在，本身不具有 对本发明实施方式的限定作用，对于本领域的技术人员来说，可以通过阅读本文件，结合公 知常识和惯用技术手段，获得更多变型实施方式，但是这种不需要付出创造性劳动所获显 而易见的变型实施方式，均将落入本发明已经公开和权利要求所保护的范围当中。