CN105257372B - 一种多氧发动机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多氧发动机及其使用方法，包括氧气组件、尾气循环组件和气缸组件；氧气组件包括氧气储气罐、氧气进气管；尾气循环组件包括气体混合器、进气总管、排气总管、尾气阻尼器、冷却器、折线型管路、过滤器；气缸组件包括进气歧管、进气门、排气门、排气歧管和气缸、喷油嘴；氧气进气管的两端管口分别连接氧气储气罐和气体混合器的进气端；气体混合器的出气端连接至进气总管的进气端；排气总管后依次设置有尾气阻尼器和冷却器。本发明具有结构简单、设计合理、通过纯氧与发动机尾气混合燃烧技术充分解决了汽车尾气排放污染环境的问题，同时热效率及功率转换率高、节能环保等优点。

Description

一种多氧发动机及其使用方法

技术领域

本发明涉及热能和动力技术领域，尤其涉及一种多氧发动机及其使用方法。

背景技术

近年来，环境问题越来越受到人们的关注。研究表明：人口在100万以上的城市，其大气中40％以上的氮氧化合物、80％以上的一氧化碳和70％以上的碳氢化合物来自汽车尾气。发动机的排放主要有氮氧化合物、一氧化碳、碳氢化合物、二氧化硫等，尽管世界各国都推出了更加严格的排放法规，在中国还实施了限制排放不达标车辆的运行区域等措施来缓解严重的城市污染。研究者还采用了一系列的措施，如增压中冷技术、EGR技术(废气再循环系统)、三元催化器等，虽然在一定程度上缓解了排放问题，但是仍然不能从根本上解决环境污染的问题。因此研究一种能够从根本上解决汽车尾气对环境污染的处理装置具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种多氧发动机及其使用方法，该多氧发动机具有结构简单、设计合理、通过纯氧与发动机尾气混合燃烧技术充分解决了汽车尾气排放污染环境的问题，同时还具有热效率及功率转换率高、节能环保等优点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种多氧发动机，其特征在于：所述多氧发动机包括氧气组件、尾气循环组件和气缸组件；所述氧气组件包括氧气储气罐、氧气进气管；所述尾气循环组件包括气体混合器、进气总管、排气总管、尾气阻尼器、冷却器、折线型管路、过滤器；所述气缸组件包括进气歧管、进气门、排气门、排气歧管和气缸、喷油嘴；所述气缸包括连杆、活塞和曲轴；其中，氧气进气管的两端管口分别连接氧气储气罐和气体混合器的进气端；气体混合器的出气端连接至进气总管的进气端；进气歧管的两端管口分别连接进气总管的出气端和进气门，排气歧管的两端管口分别连接排气总管和排气门；排气总管后依次设置有尾气阻尼器和冷却器；冷却器通过折线型管路与过滤器连接；所述折线型管路的底部还设置有排水阀；过滤器与进气总管的进气端相连接。

作为上述技术方案的进一步优化，所述过滤器的进口端还设置有空气进气管，所述尾气阻尼器的出气端还设置有尾气管；所述空气进气管与过滤器之间还设置有空气控制阀，所述尾气管上也设置有尾气控制阀。

作为上述技术方案的进一步优化，所述气体混合器的出气端上设置有第一氧气传感器；所述过滤器上还设置尾气排气管，在所述尾气排气管上还设置有第二氧气传感器。

作为上述技术方案的进一步优化，所述氧气进气管上还设置有氧气控制阀。

作为上述技术方案的进一步优化，所述的折线型管路的形状为V型、U型、W型中任意一个。

作为上述技术方案的进一步优化，所述的排水阀位于V型管路或者U型管路或者W型管路的最底部用于将经过冷却器后冷凝的水滴排放到折线型管路外。

作为上述技术方案的进一步优化，所述多氧发动机还包括ECU控制系统，所述ECU控制系统与所述氧气控制阀、第一氧气传感器和第二氧气传感器、空气控制阀、尾气控制阀数据信号连接。

作为上述技术方案的进一步优化，所述多氧发动机为柴油压燃式发动机或者汽油点燃式发动机或者天然气发动机。

本发明上述多氧发动机的使用方法，包括如下步骤：

1)通过机动车的点火开关启动机动车的发动机，并给所述多氧发动机的各部件供电；发动机的气缸组件产生的尾气经排气总管依次流经尾气阻尼器、冷却器、折线型管路进入过滤器后，经过上述部件处理后，气缸组件产生的尾气中水以蒸汽的形式通过折线型管路的底部排出管外，部分尾气进入到进气总管中等待与氧气混合，多余的尾气从过滤器旁路上的尾气排气管直接排入到大气中；

2)在上述步骤1)后，ECU控制系统根据气缸组件的运行工况以及第一氧气传感器和第二氧气传感器数据信号的反馈值，通过控制氧气控制阀控制氧气与循环尾气的比例，其中氧气占混合气的21％～26％；氧气与循环尾气在气体混合器中完全混合后依次经过进气总管进入进气歧管和进气门后进入至气缸中，混合气被压缩后喷油嘴喷油，燃气推动活塞进而带动连杆与曲轴往复运动做功后，燃烧形成的尾气经过排气门和排气歧管至排气总管中；

3)在上述步骤2)后，发动机气缸中的尾气按照1)、2)步骤不断循环，多氧发动机不断调整喷油嘴的喷油量实现运行过程中低速负载大时扭矩大、高速负载小时扭矩小，直至汽车关闭点火开关；

4)在上述步骤1)、2)运行过程中，如果第一氧气传感器的反馈值低于极限值时，ECU控制系统将控制空气控制阀及尾气控制阀打开，并关闭氧气控制阀，空气进气管、尾气管可以作为备用系统使用。

上述方法中，所述气缸组件的运行工况包括加速工况、减速工况、怠速工况、稀混合气、浓混合气和稳定工况。

与现有的处理汽车尾气装置相比，采用本发明多氧发动机具有如下优点：

(1)本发明采用了纯氧与循环尾气混合的多氧气，并且多氧的比例可以进行调节，因此燃料可以彻底燃烧，并且完全杜绝了氮氧化合物及一氧化碳的产生。

(2)尾气进入到了排气总管后通过冷却器进一步进行降温，可以提高燃料的热效率达5％-10％。

(3)通过ECU控制系统与循环尾气流量计、氧气流量计的相互配合，ECU控制系统可根据不同工况进行纯氧和尾气的进气比例，以便输出符合需要的扭矩值。

(4)本发明的多氧发动机适用于各种类型及各种燃料的发动机，如以柴油机为代表的压燃式发动机，以汽油机为代表的点燃式发动机等，燃料包括汽油、柴油、天然气等。

附图说明

附图1为本发明多氧发动机的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明多氧发动机的结构及其使用方法作以详细说明。

一种多氧发动机，所述多氧发动机包括氧气组件、尾气循环组件和气缸组件；所述氧气组件包括氧气储气罐1、氧气进气管2；所述尾气循环组件包括气体混合器3、进气总管4、排气总管5、尾气阻尼器6、冷却器7、折线型管路8、过滤器9；所述气缸组件包括进气歧管10、进气门11、排气门12、排气歧管13和气缸14、喷油嘴15；所述气缸包括连杆16、活塞17和曲轴18；其中，氧气进气管的两端管口分别连接氧气储气罐和气体混合器的进气端；气体混合器的出气端连接至进气总管的进气端；进气歧管的两端管口分别连接进气总管的出气端和进气门，排气歧管的两端管口分别连接排气总管和排气门；排气总管后依次设置有尾气阻尼器和冷却器；冷却器通过折线型管路与过滤器连接；所述折线型管路的底部还设置有排水阀19；过滤器与进气总管相连接。所述气体混合器的出气端上设置有第一氧气传感器20。所述过滤器上还设置尾气排气管21，在所述尾气排气管上还设置有第二氧气传感器22。所述氧气进气管上还设置有氧气控制阀23。所述过滤器的进口端还设置有空气进气管24，所述空气进气管24与过滤器的进口端还设置有空气控制阀25。所述尾气阻尼器的出口端设置有尾气管26，所述尾气管与尾气阻尼器之间还设置有尾气控制阀27。所述的折线型管路的形状为V型、U型、W型中任意一个。所述的排水阀位于V型管路或者U型管路或者W型管路的最底部用于将经过冷却器后冷凝的水滴排放到折线型管路外。所述多氧发动机还包括ECU控制系统28，所述ECU控制系统与所述氧气控制阀、第一氧气传感器和第二氧气传感器、空气控制阀、尾气控制阀数据信号连接。所述多氧发动机为柴油压燃式发动机或者汽油点燃式发动机或者天然气发动机。

本发明多氧发动机的使用方法包括如下步骤：

1)通过机动车的点火开关启动机动车的发动机，并给所述多氧发动机的各部件供电；发动机的气缸组件产生的尾气经排气总管依次流经尾气阻尼器、冷却器、折线型管路进入过滤器后，经过上述部件处理后，气缸组件产生的尾气中水以蒸汽的形式通过折线型管路的底部排出管外，部分尾气进入到进气总管中等待与氧气混合，多余的尾气从过滤器旁路上的尾气排气管直接排入到大气中；

2)在上述步骤1)后，ECU控制系统根据气缸组件的运行工况以及第一氧气传感器和第二氧气传感器数据信号的反馈值，通过控制氧气控制阀控制氧气与循环尾气的比例，其中氧气占混合气的21％～26％；氧气与循环尾气在气体混合器中完全混合后依次经过进气总管进入进气歧管和进气门后进入至气缸中，混合气被压缩后喷油嘴喷油，燃气推动活塞进而带动连杆与曲轴往复运动做功后，燃烧形成的尾气经过排气门和排气歧管至排气总管中；

3)在上述步骤2)后，发动机气缸中的尾气按照1)、2)步骤不断循环，多氧发动机不断调整喷油嘴的喷油量实现运行过程中低速负载大时扭矩大、高速负载小时扭矩小，直至汽车关闭点火开关；

4)在上述步骤1)、2)运行过程中，如果第一氧气传感器的反馈值低于极限值时，ECU控制系统将控制空气控制阀及尾气控制阀打开，并关闭氧气控制阀，空气进气管、尾气管可以作为备用系统使用。

上述步骤2)中所述气缸组件的运行工况包括加速工况、减速工况、怠速工况、稀混合气、浓混合气和稳定工况。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多氧发动机，所述多氧发动机包括氧气组件、尾气循环组件和气缸组件；所述氧气组件包括氧气储气罐(1)、氧气进气管(2)；所述尾气循环组件包括气体混合器(3)、进气总管(4)、排气总管(5)、尾气阻尼器(6)、冷却器(7)、折线型管路(8)、过滤器(9)；所述气缸组件包括进气歧管(10)、进气门(11)、排气门(12)、排气歧管(13)和气缸(14)、喷油嘴(15)；所述气缸包括连杆(16)、活塞(17)和曲轴(18)；其中，氧气进气管的两端管口分别连接氧气储气罐和气体混合器的进气端；气体混合器的出气端连接至进气总管的进气端；进气歧管的两端管口分别连接进气总管的出气端和进气门，排气歧管的两端管口分别连接排气总管和排气门；排气总管后依次设置有尾气阻尼器和冷却器；冷却器通过折线型管路与过滤器连接；所述折线型管路的底部还设置有排水阀(19)；过滤器与进气总管的进气端相连接；

所述过滤器的进口端还设置有空气进气管(25)，所述尾气阻尼器的出气端还设置有尾气管(27)；所述空气进气管与过滤器之间还设置有空气控制阀(26)，所述尾气管上也设置有尾气控制阀(28)；

所述气体混合器的出气端上设置有第一氧气传感器(20)；其特征在于：所述过滤器上还设置尾气排气管(21)，在所述尾气排气管上还设置有第二氧气传感器(22)；

所述多氧发动机还包括ECU控制系统(24)，所述ECU控制系统与氧气控制阀、第一氧气传感器和第二氧气传感器、空气控制阀、尾气控制阀数据信号连接；

上述多氧发动机的使用方法包括如下步骤：

1)通过机动车的点火开关启动机动车的发动机，并给所述多氧发动机的各部件供电；发动机的气缸组件产生的尾气经排气总管依次流经尾气阻尼器、冷却器、折线型管路进入过滤器后，经过上述部件处理后，气缸组件产生的尾气中水以蒸汽的形式通过折线型管路的底部排出管外，部分尾气进入到进气总管中等待与氧气混合，多余的尾气从过滤器旁路上的尾气排气管直接排入到大气中；

2)在上述步骤1)后，ECU控制系统根据气缸组件的运行工况以及第一氧气传感器和第二氧气传感器数据信号的反馈值，通过控制氧气控制阀控制氧气与循环尾气的比例，其中氧气占混合气的21％～26％；氧气与循环尾气在气体混合器中完全混合后依次经过进气总管进入进气歧管和进气门后进入至气缸中，混合气被压缩后喷油嘴喷油，燃气推动活塞进而带动连杆与曲轴往复运动做功后，燃烧形成的尾气经过排气门和排气歧管至排气总管中；

3)在上述步骤2)后，发动机气缸中的尾气按照1)、2)步骤不断循环，多氧发动机不断调整喷油嘴的喷油量实现运行过程中低速负载大时扭矩大、高速负载小时扭矩小，直至汽车关闭点火开关；

4)在上述步骤1)、2)运行过程中，如果第一氧气传感器的反馈值低于极限值时，ECU控制系统将控制空气控制阀及尾气控制阀打开，并关闭氧气控制阀，空气进气管、尾气管可以作为备用系统使用。

2.根据权利要求1所述的一种多氧发动机，其特征在于：所述氧气进气管上还设置有氧气控制阀(23)。

3.根据权利要求1或2所述的一种多氧发动机，其特征在于：所述的折线型管路的形状为V型、U型、W型中任意一个。

4.根据权利要求3所述的一种多氧发动机，其特征在于：所述的排水阀位于V型管路或者U型管路或者W型管路的最底部用于将经过冷却器后冷凝的水滴排放到折线型管路外。

5.根据权利要求1所述的一种多氧发动机，其特征在于：所述多氧发动机为柴油压燃式发动机或者汽油点燃式发动机或者天然气发动机。

6.根据权利要求1所述的一种多氧发动机，其特征在于：所述气缸组件的运行工况包括加速工况、减速工况、怠速工况、稀混合气、浓混合气和稳定工况。