CN107420233A - 一种汽车发动机滤氧装置 - Google Patents

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Abstract

一种汽车发动机滤氧装置，目前，汽车发动机的能源利用效率普遍不高，仅有40％左右，同时严重的汽车尾气污染，本发明旨在克服现有汽车尾气污染的同时又能回收汽车的动能、热能等能量，本发明提供了一种提高汽车发动机的能源利用效率的滤氧装置。陶瓷透氧膜材料把空气中的氧气分离出来，提高效率的同时又能杜绝汽车尾气污染：固体悬浮颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，本发明在充分利用发动机尾气的温度是800‑900度以上，经过本发明装置后，在充分利用热量的同时也利用尾气动能来增加压强差分离氧气，使各种液体燃料甚至气体、固体燃料纯氧燃烧为汽车提供动力成为可能，同时杜绝尾气污染。

Description

一种汽车发动机滤氧装置
技术领域
本发明涉及一种汽车发动机滤氧装置，具体涉及一种给汽车发动机提供纯氧燃烧的装置。
背景技术
近几年，随着汽车工业的发展和人民生活水平的不断提高，我国汽车的保有量也大幅度增加。汽车在为人们带来便捷的同时也消耗着巨大的能源，汽车节能的问题也受到越来越多的关注。目前，汽车发动机的能源利用效率普遍不高，仅有40％左右，其余的能量被通过各种形式散发掉了，汽车尾气耗散掉了其中很大一部分的能量。目前，汽车的拥有量日益剧增，随之而来的是严重的汽车尾气污染，主要的污染物包括：固体悬浮颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅化合物、硫氧化物等。这些污染物对大气造成了不同程度的危害。因此，我们通过改变汽车燃料状态，提高动能的同时又减少尾气的污染。现阶段针对汽车废气能量回收领域，相关人士有一定的研究。例如专利号CN103114898A,专利名称为《汽车尾气能量回收装置》，该发明通过将废气中的热能转化为电能，用以电解水来制备氢气以改善发动机的性能。因为该发明需要电解水来制得氢气。需要格外的储氢容器，氢气密度极小，需要加压储存，为达到改善发动机性能的目的，储氢容器不会太小，而且还要储存水的容器，这无疑将大大增加车重，而且氢气极易泄露，有发生爆炸的危险。还有专利CN205190015U，专利名称为《一种汽车尾气能量收集装置》，该发明仅利用了汽车尾气的动能进行发电，没有利用尾气中的其他形式能量，没有使得尾气中的能量被充分利用。由上可知，现今社会上还没有一种能同时回收汽车的动能、热能和振动能量的回收系统。本发明旨在克服现有汽车尾气污染的同时又能回收汽车的动能、热能等能量，本发明提供了一种提高汽车发动机的能源利用效率的滤氧装置。陶瓷透氧膜材料把空气中的氧气分离出来，提高效率的同时又能杜绝汽车尾气污染：固体悬浮颗粒物、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物。陶瓷透氧膜材料，按照其传导物质的不同，可以分为两大类——氧离子导体和混合导体。其中，氧离子导体主要传导氧离子而几乎不能传导电子，混合导体则既能传导氧离子也能传导电子，按照氧离子导体的晶体结构对透氧膜材料进行分类，大致可分为三类：萤石型透氧膜、钙钛矿型透氧膜、矾酸矿型透氧膜。由于其结构的开放性而易于进行掺杂改性，因此各国的研究者都对其进行了深入、系统地研究，进展迅速，比如中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员和朱雪峰研究员带领的研究团队对BSCF透氧膜在操作条件下微结构的变化进行了深入细致研究，发现透氧膜氧渗透通量衰减的主要原因是透氧膜晶界处发生相变造成的；为此提出了将纳米粒子引入透氧膜材料的晶界处以阻止相变的发生，从而抑制氧渗透通量的衰减。当在晶界处引入纳米粒子后，纳米粒子可钉扎晶界，限制金属离子沿晶界的扩散，起到“路障”的作用，从而抑制异相成核与新相的形成。该研究团队进一步从热力学和动力学两个方面论证了该方法的有效性。利用纳米粒子修饰的BSCF透氧膜在550-650°C下，氧渗透通量是其它膜材料通量的10-1000倍；更为重要的是在600°C下运行500h，氧渗透通量未见明显衰减。这种将纳米粒子引入材料晶界处抑制相变的新方法可拓展到其它由晶界诱发的异相成核相变体系。中国科学院上海硅酸盐研究所的占忠亮;李西祥;孟燮;吴昊也发明一种中低温混合导体透氧膜及其制备方法。
发明内容
本发明为了实现上述目标，采用如下的技术方案：
一种汽车发动机滤氧装置，其特征在于，包括：空气过滤器（1）和空气分离器（2）组成。空气过滤器（1）由进气口格网11，漏斗形状的空气收纳外壳12，所述外壳12连接在圆柱形的外壳体15上，在圆柱形的外壳体15内有：挡尘板13连接在过滤空气的环形圆柱体上，下有底部带小孔的灰尘收集腔16，上有滤过后的空气灰尘出口17；空气分离器（2）由进气口21,引导滤后的空气沿切线方向进入环形的漏斗腔体内部，环形的漏斗腔体外壳22由保温材料组成，内侧是空气分离装置24，其由螺旋的热导合金管道241做骨架构成，其间隔用耐热合金连接，形成孔径6-20mm的网格，由陶瓷透氧膜242填满网格组成密闭的空气分离装置24，热导合金管道241内径由细渐粗的热导合金制成，并连接在尾气管243上，空气分离装置24的内腔下面连接氧气出口管道244，在空气分离装置24和外壳22之间的氧气由氧气出口管道244连接到储氧罐，其进口由单向控制阀，出口有可控泄压阀，以保证汽车发动机刚启动时所需氧气，在汽车行驶过程中富余的氧气也可连接到驾驶室内或作其他用途，热导合金管道241和氧气出口管道244安装同轴反向联动风扇片246，其中，热导合金管道内的风扇单向转动，它能给另外一个风扇提供动力但其他风扇不会给它提供动力，以利用尾气旋转气流来提高空气分离的效率。
附图说明
图1是空气过滤器（1）；图2是空气分离器（2）。
优选的，所述的空气分离器（2），其特征在于，所述壳体呈漏斗状，由上至下口径逐渐变小，扩散角在6-80度之间。
优选的，所述的进气口21,，其特征在于，所述切线方向可以有2-12度下倾角。
优选的，所述的陶瓷透氧膜242,，其特征在于，所述陶瓷透氧膜材料按照其传导物质的不同，可以分为两大类——氧离子导体和混合导体。其中，氧离子导体主要传导氧离子而几乎不能传导电子，混合导体则既能传导氧离子也能传导电子，按照氧离子导体的晶体结构对透氧膜材料进行分类，大致可分为三类：萤石型透氧膜、钙钛矿型透氧膜、矾酸矿型透氧膜，在本发明中优选钙钛矿型透氧膜材料和矾酸矿型透氧膜，尤其是SmBa0.5Sr0.5Co2O5(SBSCO)、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3(BSCF)、La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3(LST)、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)等具有钙钛矿结构的透氧膜材料。
本发明优势在于充分利用发动机尾气的温度是800-900度以上，经过本发明装置后，在充分利用热量的同时也利用尾气动能来增加压强差分离氧气，使各种液体燃料甚至气体、固体燃料纯氧燃烧为汽车提供动力成为可能，同时杜绝尾气污染。
需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种汽车发动机滤氧装置，其特征在于，包括：空气过滤器（1）和空气分离器（2）组成；空气过滤器（1）由进气口格网11，漏斗形状的空气收纳外壳12，所述外壳12连接在圆柱形的外壳体15上，在圆柱形的外壳体15内有：挡尘板13连接在过滤空气的环形圆柱体上，下有底部带小孔的灰尘收集腔16，上有滤过后的空气灰尘出口17；空气分离器（2）由进气口21,引导滤后的空气沿切线方向进入环形的漏斗腔体内部，环形的漏斗腔体外壳22由保温材料组成，内侧是空气分离装置24，其由螺旋的热导合金管道241做骨架构成，其间隔用耐热合金连接，形成孔径6-20mm的网格，由陶瓷透氧膜242填满网格组成密闭的空气分离装置24，热导合金管道241内径由细渐粗的热导合金制成，并连接在尾气管243上，空气分离装置24的内腔下面连接氧气出口管道244，在空气分离装置24和外壳22之间的氧气由氧气出口管道244连接到储氧罐，其进口由单向控制阀，出口有可控泄压阀，以保证汽车发动机刚启动时所需氧气，在汽车行驶过程中富余的氧气也可连接到驾驶室内或作其他用途，热导合金管道241和氧气出口管道244安装同轴反向联动风扇片246，其中，热导合金管道内的风扇单向转动，它能给另外一个风扇提供动力但其他风扇不会给它提供动力，以利用尾气旋转气流来提高空气分离的效率。
2.根据权利要求1所述的空气分离器（2），其特征在于，所述壳体呈漏斗状，由上至下口径逐渐变小，扩散角在6-80度之间。
3.根据权利要求1所述的进气口21,，其特征在于，所述切线方向可以有2-12度下倾角。
4.根据权利要求1所述的陶瓷透氧膜242,，其特征在于，所述陶瓷透氧膜材料按照其传导物质的不同，可以分为两大类——氧离子导体和混合导体；其中，氧离子导体主要传导氧离子而几乎不能传导电子，混合导体则既能传导氧离子也能传导电子，按照氧离子导体的晶体结构对透氧膜材料进行分类，大致可分为三类：萤石型透氧膜、钙钛矿型透氧膜、矾酸矿型透氧膜，在本发明中优选钙钛矿型透氧膜材料和矾酸矿型透氧膜，尤选SmBa0.5Sr0.5Co2O5(SBSCO)、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3(BSCF)、La0.6Sr0.4Ti0.3Fe0.7O3(LST)、La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3(LSCF)等具有钙钛矿结构的透氧膜材料。
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