CN101644214A - 内燃机进气多级复合式前处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的进气系统，该系统包括一个进气多级复合式前处理装置(1)，它的上游进气口与进气管道(6)连接，下游出气口与内燃机进气管(12)连接；装置(1)由多级相似的部件组成，每个部件都有空气进气道(2)、富氧膜或膜分离器(3)和氮气吸附剂(4)组成；为了得到更好的富氧效果，增压器A(7)将经过空气滤清器(10)滤清、除湿的空气增压后，通过管道(6)、中冷器(11)，送入空气进气道(2)，增压压力形成气流流动驱动力，运行中的内燃机也在进气管中形成负压，驱使氧气优先通过富氧膜，向下游流动；空气进气道(2)中的氮气，在压力驱动下，被氮气吸附剂(4)吸附，为了变压解吸，增压器B(8)压气机的进气管与富氮出气口(5)连接，负压解吸；增压后的富氮气，经压气机出气管(9)排向大气；其特征在于：使用现代先进技术，成本低，免维护或少维护，期望替代昂贵的排气后处理装置；由于混合气特性改变，燃料容易形成稳定的稀薄燃烧，将会对内燃机性能产生较大影响；本发明适用于传统内燃机适用的一切领域。

Description

内燃机进气多级复合式前处理系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机，尤其是指一种内燃机的进气前处理系统。
背景技术
中国专利申请号：200610123491.4，名称《一种低氮氧化物排放的富氧燃烧方法》，其中有膜法富氧概念，但富氧度较低，仅在50％以下；其结构与本发明差别较大。其它报道与此相似，未见与本发明近似报道。
随着世界和我国汽车排放限值日渐严苛，排放控制技术越来越难应对排放法规。世界各国花费大量人力、物力，消耗大量贵金属Pt、Pd、Rh，排放控制艰难向前行进，效果并不十分理想，至今尚未达到接近零排放目的。
汽车节能的一个重要方法是内燃机稀燃。在高纯度氧或纯氧环境中，燃料容易形成稳定稀薄燃烧。这是一个具有巨大潜力的新课题。
针对以上各项，为实施节能、减排大政方针，提出本发明。本系统结构简单，零件少，成本低，性能稳定，减少或免维护，工作可靠。
发明内容
本发明提出一种内燃机进气的多级复合式前处理系统，目的在于提高进入内燃机气缸气体氧含量纯度。
为此目的，本发明采用如下技术方案：利用化学工业制氧、制氮技术，采用高效实用的膜法富氧及变压吸附原理，根据内燃机结构及工作特点，实行多级复合式方式，提出本专利发明结构方案。
膜法富氧被誉为“资源的创造性技术”。在一定压力下，将空气透过高分子富氧膜(或膜分离器)，由于膜对氧和氮的选择性不同，氧的透过速率大于氮的透过速率，在膜的另一侧，即可得到比空气浓度高的富氧空气。在膜上游加压，在膜后的气流下游施加负压，都会提高富氧率。
变压吸附在制氧、制氮工业已被广泛使用。氮吸附剂在较高压力下进行吸附，在较低压力(负压)下解吸，使吸附剂再生，循环工作。
为提高进入内燃机气缸氧含量纯度，利用多级复合方式，组成一个系统装置。这样，就可根据需要，调整结构及级数，达到系统设计要求。
附图说明
1.进气多级复合式前处理装置  2.空气进气道  3.富氧膜或膜分离器  4.氮气吸附剂  5.富氮气出气口  6.进气管道  7.增压器A  8.增压器B  9.增压器B压气机出气口  10.空气滤清器  11.中冷器  12.进气管  13.内燃机
具体实施方式
本发明采用如下技术方案：利用化学工业制氧、制氮技术，采用高效实用的膜法富氧及变压吸附原理，根据内燃机结构及工作特点，实行多级复合式方式，提出本专利发明结构方案。
膜法富氧被誉为“资源的创造性技术”。在一定压力下，将空气透过高分子富氧膜(或膜分离器)，由于膜对氧和氮的选择性不同，氧的透过速率大于氮的透过速率，在膜的另一侧，即可得到比空气浓度高的富氧空气。在膜上游加压，在膜后的气流下游施加负压，都会提高富氧率。
变压吸附在制氧、制氮工业已被广泛使用。氮吸附剂在较高压力下进行吸附，在较低压力(负压)下解吸，使吸附剂再生，循环工作。
空气在空气滤清器(10)中滤清、除湿后，进入增压器A(7)，空气增压后，通过进气管道(6)、中冷器(11)，进入前处理装置(1)的空气进气道(2)，在压力驱动下，空气中的大量氧气快速通过富氧膜(3)，进入下一级分离器；大量氮气被氮气吸附剂(4)吸附，少量氮气通过富氧膜进入下一级分离器。重复上一级的物理过程，更高浓度的氧气进入下一级，氮气则被氮气吸附剂吸附。逐级重复上述过程，直至得到高纯度氧或纯氧。
氮气吸附剂中被吸附的氮气，在压力驱动下，向外围圆筒扩散，集中从富氮气出气口(5)流出。为了达到变压解吸目的，出气口(5)与增压器B(8)的压气机进气口连接，氮气经增压后，经增压器B(8)的压气机排气管(9)排向大气。氮气吸附剂经解吸后，继续循环工作。
内燃机运行时，活塞运动产生的真空度也促使富氧空气加速进入气缸。
整个系统是一个封闭系统。内燃机所有需要空气的通道，如曲轴箱通风补气、清洗蒸发碳罐进气及需要气体的部位，都需取自高纯度氧，不可与大气相通。
富氧膜材料及氮气吸附剂选用市场产品，结构优化。进气多级复合式前处理装置的级数，根据各种内燃机的结构特点，视进气量及阻力情况确定。
本发明适用于传统内燃机适用的一切领域。

Claims (4)

1.一种用于内燃机的进气前处理系统，该系统包括一个进气多级复合式前处理装置(1)，它的上游进气口与进气管道(6)连接，下游出气口与内燃机进气管(12)连接；装置(1)由多级相似的部件组成，每个部件由空气进气道(2)、富氧膜或膜分离器(3)和氮气吸附剂(4)组成；为了得到更好的富氧效果，增压器A(7)将经过空气清器(10)滤清、除湿的空气增压后，通过进气管道(6)、中冷器(11)，送入空气进气道(2)，增压压力形成气流流动驱动力，运行中的内燃机也在进气管中形成负压，驱使氧气通过富氧膜或膜分离器，向下游流动；空气进气道中的氮气，在压力驱动下，被氮气吸附剂(4)吸附，为了变压解吸，增压器B(8)压气机(或气泵)的进气管与富氮出气口(5)连接，负压解吸；增压后的富氮气，经压气机出气管(9)排向大气。
2.按照权利要求1所述的进气前处理系统，其特征在于：装置(1)是由多个相似或相同部件组成，根据需要，局部可以调整。
3.按照权利要求1所述的进气前处理系统，其特征在于：富氧膜或膜分离器(3)、氮气吸附剂(4)组成多级装置，可根据需要调整每个单元构成元素或增减组数。进气上游有压力驱动，下游形成负压。
4.按照权利要求1所述的进气前处理系统，其特征在于：利用废气涡轮增压技术，使空气进气道产生正压，增加富氧膜或膜分离器过滤率，提高氮气吸附率；为了达到变压解吸目的，利用压气机(或气泵)进气吸力，增加富氮吸附剂的解吸能力。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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