[发明专利]内燃机进气多级复合式前处理系统

说明书

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。