CN1873196A - 增压柴油机富氧进气装置 - Google Patents

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Abstract

增压柴油机富氧进气装置，空气经滤清器过滤后，由鼓风机送入高分子膜法空气分离装置，膜分离装置利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在真空泵驱动下，渗透速率相对较快的氧气透过膜，形成富氧空气，富氧空气经过气水分离器和脱湿器后，经过涡轮增压器的压气机进行增压，经中冷器冷却后，送入柴油机的气缸参与燃烧。本发明的有益效果是：富氧进气，加快了燃油的燃烧速度，促进完全燃烧，减少废气的排放量，烟度大大降低，增加每循环燃油的燃烧量，提高热量利用率，从而可以提高柴油机的效率3％～5％，强化柴油机的做功能力，25％的富氧可提高功率22％，降低柴油机污染物的排放。

Description

增压柴油机富氧进气装置
技术领域  本发明涉及一种利用高分子膜分离技术的增压柴油机富氧进气装置。
背景技术  目前，传统的增压柴油机进气装置主要包括空气滤清器、压气机、中冷器、进气管等，其进入气缸参与燃烧的是含氧量为21％(体积百分比)的空气。柴油机要实现能量高效转换，气缸内必须有充足的氧气，因气缸的容积有限，每循环进入气缸的氧气量也有限，再加上混合气形成的速度和质量所限，使得传统的柴油机气缸内能完全燃烧的燃油量有限，从而使柴油机的功率提高受到限制，且由于缺氧，燃油燃烧不完全，经济性下降，排放变差。显然，提高进入柴油机气缸中的含氧量，即富氧进气，在循环供油量不变的前提下，可促进燃油充分燃烧，提高能量转换效率，降低CO，HC的排放，提高柴油机的效率，在过量空气系数不变的前提下，可燃烧更多的燃油，提高柴油机的做功能力。试验表明：25％的富氧气流随燃料一起喷入柴油机，不仅可以减少NOX的生成，且可以减少70％固体粒子的排放，降低燃料消耗量5％～7％。
发明内容  为了克服现有柴油机的比功率、比重量、效率、排放等方面的不足，本发明提供一种增压柴油机富氧进气装置，该富氧进气装置不仅能提高柴油机的升功率和效率，而且能改善柴油机的排放性能，降低柴油机单位功率的重量(比重量)。
膜法空气分离技术，主要是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差的驱动下，渗透率相对较慢的气体如氮气，一氧化碳等气体被滞留在膜的滞留侧，而渗透率相对较快的氧气透过膜，在膜的渗透侧被富集，从而制得富氧气体。在制备含氧40％以下的空气时，膜法空气分离技术具有节能显著，装置简单，起动速度快等优点，有着巨大的发展潜力。
增压柴油机富氧进气装置，包括空气滤清器，对过滤空气进行增压的涡轮压气机，对增压空气进行冷却的中冷器，冷却后空气送入柴油机的气缸参与燃烧，燃烧后的废气能量被增压器的涡轮利用，用以驱动压气机，还包括对过滤空气进行氧气富集的高分子膜法空气分离装置，过滤空气经鼓风机送入高分子膜法空气分离装置，用以驱动富集氧气的真空泵，对富集氧气进行干燥的气水分离器和脱湿器。
高分子膜法空气分离装置由空气分配箱、高分子富氧膜、真空均分器和外壳组成，非对称高分子卷式或平板式膜是由一层厚度为0.1～1μm的致密膜层(均质层)支撑，在一张高密多孔的底材(多孔层)上构成的。气体分离过程在致密膜层中发生，分离所得到的富氧浓度为21％～30％，高分子富氧膜为多层非对称高分子卷式膜或平板式膜，富氧膜的材料采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其改性产品或含三甲基硅烷基的高分子材料。高分子膜法空气分离装置的数量根据柴油机的功率为一个或多个，采用多个时其联接方式为并联联接。
本发明适应于缸数为4～16缸，功率为100～4500kW的多缸大功率柴油机。
具体工作过程为：空气经滤清器过滤后，由鼓风机送入高分子膜法空气分离装置，膜分离装置利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在真空泵提供压力差的驱动下，渗透速率相对较快的氧气透过膜，形成富氧空气，富氧空气经过气水分离器和脱湿器后，得到的干燥富氧空气经过涡轮增压器的压气机进行增压，经中冷器冷却后，送入柴油机的气缸参与燃烧，燃烧后的废气能量被增压器的涡轮利用，用以驱动压气机。
本发明的有益效果是：富氧进气，加快了燃油的燃烧速度，促进完全燃烧，减少废气的排放量，烟度大大降低(1波许值以下)，增加每循环燃油的燃烧量，提高热量利用率，从而可以提高柴油机的效率3％～5％，强化柴油机的做功能力，25％的富氧可提高功率22％，降低柴油机污染物的排放。
附图说明
图1是本发明的结构原理图。
图2是本发明采用二个高分子膜法空气分离装置实施例原理图。
图3是本发明的高分子膜法空气分离装置结构图。
具体实施方式
图1、2中，空气滤清器1，鼓风机2，高分子膜法空气分离装置3，真空泵4，气水分离器5，脱湿器6，压气机7，中冷器8，柴油机9，涡轮10，压气机7与涡轮10并联。空气滤清器1要求能过滤10μm以上的灰尘，阻力小于35mmH2O，鼓风机2的全压为3～5kPa，风量为富氧空气量的7～10倍；图1中高分子膜法空气分离装置3的数量为1个；真空泵4要求在65～75kPa范围内有较大的抽气速率，真空泵上应装有调节阀和真空表；气水分离器5选用挡板式或涡旋式，分离效率高，阻力损失小；脱湿器6采用氯化锂吸附脱湿；压气机7采用离心式，根据柴油机的增压要求，可采单级或多级压缩；中冷器8采用全铝管带式或封条式，用来冷却压气机7中出来的增压富氧空气，以提高柴油机的充气效率；废气涡轮10回收柴油机排气的能量，用以驱动压气机7。
图2中，采用二个高分子膜法空气分离装置3并联，并安装相应的调节阀，以满足大功率的需要，也可以是在一组膜失效后，另一组投入工作，保证整个系统能连续工作。
图3中，高分子膜法空气分离装置3由空气分配箱11、高分子富氧膜12、真空均分器13和外壳14组成，空气经空气管进入空气分配箱均匀分布，渗透率较快的氧气在真空泵提供的压力差的驱动下，透过高分子膜12形成富氧空气，并在真空均分器13内富集排出，富氮空气从空气分配箱11上部排空。高分子富氧膜由非对称高分子卷式或平板式膜是由一层致密膜层(均质层)支撑，在一张高密多孔的底材(多孔层)上构成，气体分离过程就在这一致密膜层中发生，分离所得到的富氧浓度为21％～30％，高分子富氧膜用二块多孔的分布板14夹紧，并用外壳15密封保护。

Claims (4)

1.增压柴油机富氧进气装置，包括空气滤清器，对过滤空气进行增压的涡轮压气机，对增压空气进行冷却的中冷器，冷却后空气送入柴油机的气缸参与燃烧，燃烧后的废气能量被增压器的涡轮利用，用以驱动压气机，其特征在于：还包括对过滤空气进行氧气富集的高分子膜法空气分离装置，过滤空气经鼓风机送入高分子膜法空气分离装置，用以驱动富集氧气的真空泵，对富集氧气进行干燥的气水分离器和脱湿器。
2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于：所述高分子膜法空气分离装置由空气分配箱、高分子富氧膜、真空均分器和外壳组成，非对称高分子卷式或平板式膜是由一层厚度为0.1～1μm的致密膜层支撑，在一张高密多孔的底材上构成的。
3.根据权利要求1和2所述的进气装置，其特征在于：高分子膜法空气分离装置的数量根据柴油机的功率为一个或多个，采用多个时其联接方式为并联联接。
4.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于：适应于缸数为4～16缸、功率为100～4500kW的多缸大功率柴油机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102042134A (zh) * 2010-12-16 2011-05-04 中国北车集团大连机车车辆有限公司 机车柴油机膜法富氧燃烧装置
CN104727990A (zh) * 2015-03-06 2015-06-24 吉林大学 一种分子膜式车用氮氧分离装置及分离方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102042134A (zh) * 2010-12-16 2011-05-04 中国北车集团大连机车车辆有限公司 机车柴油机膜法富氧燃烧装置
CN104727990A (zh) * 2015-03-06 2015-06-24 吉林大学 一种分子膜式车用氮氧分离装置及分离方法
CN104727990B (zh) * 2015-03-06 2017-03-01 吉林大学 一种分子膜式车用氮氧分离装置及分离方法

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication