專利名稱：一種實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及在內(nèi)燃機(jī)上開發(fā)一種實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)。它是聯(lián)合內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓技術(shù)和變壓吸附氣體分離技術(shù)設(shè)計(jì)一套氧氣發(fā)生裝置，解決內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的氧氣來源問題。它將變壓吸附制氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣實(shí)時(shí)噴入進(jìn)氣管，并引入一定的廢氣和新鮮空氣配成不同氧濃度的進(jìn)氣，為內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒組織進(jìn)氣。這種復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)可以在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)氧氣“現(xiàn)制現(xiàn)用”，為真正意義上實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒提供基礎(chǔ)保障。
背景技術(shù)：
近年來，隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益加重，世界各國對(duì)車用內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性提出了越來越高的要求。迫于節(jié)能減排的壓力，許多科學(xué)家和工程師們積極探索一條高效、清潔、環(huán)保的內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)之路。眾所周知，內(nèi)燃機(jī)燃燒過程在很大程度上決定了其綜合性能。因此，開展高效、清潔的內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)研究始終是引領(lǐng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要方向。現(xiàn)有的大量研究表明，富氧燃燒是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)清潔、高效、低排放燃燒技術(shù)的一條重要途徑。在常規(guī)進(jìn)氣中，氧氣體積分?jǐn)?shù)只有21%，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)卻占了 78%。其中，氧氣是助燃劑，參與燃燒，研究表明提高氧濃度能顯著加快燃燒速度，提高燃燒效率，減少HC、CO、碳煙等有害排放物的生成；氮?dú)獠粎⑴c燃燒，卻是生成NOx有害排放物的重要來源。此夕卜，氮?dú)鈺?huì)把很大一部分燃燒釋放的熱量帶到環(huán)境大氣，造成能量的浪費(fèi)，降低內(nèi)燃機(jī)的熱效率和經(jīng)濟(jì)性。因此，從提高內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性的角度來看，富氧、貧氮的進(jìn)氣是最佳的組合方式。早在20世紀(jì)60年代末，國外就已經(jīng)開始研究內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣富氧(Oxygen-enrichedintake air,0EA)燃燒技術(shù)。1971年,Wartinbee在其發(fā)表的論文中指出，富氧燃燒可以明顯減少碳煙排放，但會(huì)造成NOx的增加。使用富氧進(jìn)氣的最初愿望是降低含碳排放物，但研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣富氧燃燒不但可以改善內(nèi)燃機(jī)的排放特性(明顯降低碳煙排放，NOx除外)，而且還能夠提高燃燒熱效率，增加內(nèi)燃機(jī)的功率密度及燃用低品質(zhì)燃料。針對(duì)富氧進(jìn)氣后柴油機(jī)NOx排放顯著增加的問題,Kashimir研究了進(jìn)氣微量增氧結(jié)合推遲燃料噴射的辦法對(duì)柴油機(jī)NOx排放的控制效果，證實(shí)采用氧濃度21. 5% -22. 5%的進(jìn)氣時(shí)，通過優(yōu)化噴油時(shí)刻能夠在實(shí)現(xiàn)煙度下降15%-30%的基礎(chǔ)上不增加NOx排放。日本群馬大學(xué)的Shiga Seiichi等人通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EGR加進(jìn)氣富氧可在一定程度上改善柴油機(jī)高負(fù)荷時(shí)碳煙和NOx的矛盾關(guān)系。由此，有關(guān)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的研究越來越得到學(xué)術(shù)界和企業(yè)界的關(guān)注。綜上所述，在內(nèi)燃機(jī)上應(yīng)用進(jìn)氣富氧(提高進(jìn)氣氧濃度)燃燒技術(shù)不但可以顯著降低碳煙排放，而且還能提高燃燒熱效率、增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度，甚至可以取代渦輪增壓。因此，富氧燃燒技術(shù)是推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的又一重要手段，并越來越受到行業(yè)重視。目前內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒距離實(shí)際應(yīng)用還有一段比較長的距離，其主要原因是富氧的來源問題沒有解決，不能在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)時(shí)制氧。國外曾提出了采用膜法富氧技術(shù)為內(nèi)燃機(jī)提供富氧進(jìn)氣，但是由于效率和技術(shù)問題，使得其很難在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)。因此，一種能實(shí)時(shí)制氧的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的前提條件。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明提出了聯(lián)合采用廢氣渦輪增壓和變壓吸附制氧技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制氧的新方案，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，解決目前在內(nèi)燃機(jī)上不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制氧的技術(shù)難題，為富氧燃燒技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上的工程實(shí)現(xiàn)提供重要保障。技術(shù)方案本發(fā)明是在傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)上，對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造，結(jié)合廢氣渦輪增壓技術(shù)、變壓吸附氣體分離技術(shù)和EGR技術(shù)設(shè)計(jì)一套復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)。其中， 排氣系統(tǒng)的渦輪(8、10)負(fù)責(zé)為變壓吸附制氧系統(tǒng)提供動(dòng)力源；變壓吸附制氧系統(tǒng)負(fù)責(zé)為復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)提供源源不斷的氧氣來源；EGR系統(tǒng)負(fù)責(zé)為進(jìn)氣引入一定量的廢氣，調(diào)節(jié)進(jìn)氣組分和濃度。變壓吸附制氧系統(tǒng)主要由空濾器(11)、管道系統(tǒng)(12)、壓氣機(jī)(14)、中冷器(15)、氣水分離器(16)、空氣緩沖器(17)、真空泵(22)、切換閥(18、19、20、21、26、27、28)、吸附器(24、25)、單向閥(29)、氧氣平衡罐(30)、過濾器(31)和氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)組成。其中，兩個(gè)吸附器是完全一樣的，當(dāng)一個(gè)吸附器在吸附的同時(shí)，另一個(gè)吸附器在解吸，二者交替工作，保證氧氣持續(xù)不斷的產(chǎn)生。其工作過程簡述如下原料空氣經(jīng)吸入口的空濾器(11)除塵后，被壓氣機(jī)(14)增壓至一定的壓力(一般為I. 3-1. 5bar，可以通過合理匹配渦輪和壓氣機(jī)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增壓比)，經(jīng)中冷器(15)冷卻，再經(jīng)氣水分離器(16)脫水后進(jìn)入空氣緩沖罐(17)，接著從空氣緩沖罐(17)出來的空氣進(jìn)入其中一只吸附器(例如，通過打開切換閥
(18)進(jìn)入吸附器(24)，此時(shí)切換閥(19)處于關(guān)閉狀態(tài))；吸附器內(nèi)裝填吸附劑，其中水分、二氧化碳等氣體在吸附器入口處被裝填于底部的活性氧化鋁所吸附，隨后氮?dú)獗谎b填于活性氧化鋁上部的沸石分子篩所吸附；而氧氣(包括氬氣)為非吸附組分從吸附器(24)頂部出口處作為產(chǎn)品氣經(jīng)切換閥(27)、單向閥(29)排至氧氣平衡罐(30);當(dāng)吸附器(24)吸附到一定程度，其中的吸附劑將達(dá)到飽和狀態(tài)，此時(shí)關(guān)閉切換閥(18)并打開切換閥(19)，利用真空泵(22)對(duì)之進(jìn)行抽真空(與吸附方向相反)，真空度一般約為O. 65-0. 75bar ;已吸附的水分、二氧化碳、氮?dú)饧吧倭科渌鼩怏w組分被抽出并排至大氣，吸附劑得到再生；如前所述，當(dāng)吸附器(24)在吸附制氧時(shí)，吸附器(25)在解吸排氣，二者交替工作。變壓吸附制氧系統(tǒng)的每個(gè)吸附器都交替執(zhí)行步驟吸附-解吸-沖壓。上述三個(gè)基本工藝步驟由電子控制系統(tǒng)和切換閥系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。制得的氧氣從氧氣平衡罐(30)出來，經(jīng)過濾器
(31)過濾雜質(zhì)后，經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥(32)噴入進(jìn)氣總管(I)，成為富氧的來源。其進(jìn)氣策略為內(nèi)燃機(jī)的電子控制系統(tǒng)根據(jù)不同的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況，通過調(diào)節(jié)氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)實(shí)時(shí)噴射不同量的氧氣，并通過調(diào)節(jié)EGR閥(33)和節(jié)氣門(34)的開度引入不同量的廢氣和新鮮空氣。通過這種方式，在進(jìn)氣總管(I)配成不同氧濃度和不同廢氣濃度的混合進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)可變氣體成分和比例的進(jìn)氣?；旌线M(jìn)氣經(jīng)進(jìn)氣歧管(2)進(jìn)入氣缸(4)，實(shí)現(xiàn)富氧燃燒。綜上，本發(fā)明專利的主要優(yōu)點(diǎn)可以概括如下
I)本發(fā)明專利為內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)一套實(shí)現(xiàn)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)。該復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)可以為內(nèi)燃機(jī)提供富氧來源，實(shí)現(xiàn)氧氣的“現(xiàn)制現(xiàn)用”，為內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒技術(shù)的工程實(shí)現(xiàn)提供重要的基礎(chǔ)保障。2)本發(fā)明專利通過調(diào)節(jié)氧氣流量調(diào)節(jié)閥、EGR閥和節(jié)氣門實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣的精確控制，可以比較靈活地調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣組分和濃度，將有效改善富氧燃燒性能，在提高燃燒效率的同時(shí)抑制碳煙和NOx生成。3)本發(fā)明專利可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的多種進(jìn)氣方式，包括普通進(jìn)氣、富氧進(jìn)氣和純氧進(jìn)氣；同時(shí)，通過設(shè)計(jì)兩個(gè)支流排氣管，通過控制排氣切換閥能實(shí)現(xiàn)制氧與不制氧工作模式的隨時(shí)切換；整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大。4)本發(fā)明專利集內(nèi)燃機(jī)廢氣渦輪增壓技術(shù)、變壓吸附制氧技術(shù)和EGR技術(shù)于一體，集合了各種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有效節(jié)省了制氧設(shè)備的相關(guān)部件，使系統(tǒng)變得相對(duì)簡單；并且該技術(shù)工程化實(shí)現(xiàn)比較容易，實(shí)用性較強(qiáng)，容易推廣應(yīng)用?！び幸嫘Ч谎跞紵夹g(shù)(結(jié)合EGR技術(shù))是改善燃燒過程、實(shí)現(xiàn)高效低排放燃燒的有力途徑，是未來清潔發(fā)動(dòng)機(jī)的主要發(fā)展方向之一。然而，內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒技術(shù)尚未在實(shí)際產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)楦谎醯膩碓催€沒有從根本上得到解決，不能在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)制氧”。本發(fā)明專利有效解決了這一難題。通過聯(lián)合廢氣渦輪增壓技術(shù)和變壓吸附制氧技術(shù)，在內(nèi)燃機(jī)上設(shè)計(jì)了一種能實(shí)時(shí)制氧、實(shí)現(xiàn)富氧進(jìn)氣和可變進(jìn)氣組分及濃度的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，使內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒技術(shù)的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)成為可能。因此，本發(fā)明能有效促進(jìn)科技知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際成果，提升內(nèi)燃機(jī)技術(shù)自主創(chuàng)新能力，促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的發(fā)展，產(chǎn)生較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說明。附圖示出了實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例為在某型車用柴油機(jī)上配備實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，以期達(dá)到能在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)富氧燃燒、改善燃燒性能和排放性能的目的。在該實(shí)例中，將排氣系統(tǒng)的兩級(jí)廢氣渦輪增壓系統(tǒng)進(jìn)行改造，第一級(jí)排氣渦輪(8)作為變壓吸附制氧系統(tǒng)的壓氣機(jī)(14)的動(dòng)力源，第二級(jí)排氣渦輪(10)作為變壓吸附制氧系統(tǒng)真空泵(22)的動(dòng)力源。內(nèi)燃機(jī)在穩(wěn)定工作時(shí)，進(jìn)氣有三種來源環(huán)境中的空氣、變壓吸附制氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣和EGR的廢氣?？梢苑謩e通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門(34)、氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)和EGR閥(33)的開度來改變?nèi)N氣體的比例，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣成分和比例可調(diào)的復(fù)合進(jìn)氣。于是，該復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)有三種進(jìn)氣方式第一種方式，節(jié)氣門(34)和EGR閥(33)關(guān)閉、氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)打開，這是純氧燃燒的模式；第二種方式，節(jié)氣門(34)打開，氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)關(guān)閉，這是普通燃燒模式；第三種方式，節(jié)氣門(34)、EGR閥(33)和氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)全部打開，這是富氧燃燒的模式?，F(xiàn)有研究表明，第三種方式(富氧燃燒方式)在內(nèi)燃機(jī)上具有較好的應(yīng)用潛力，也是向純氧燃燒的一種過渡。在內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)工況時(shí)，由于排氣渦輪工作的滯后性，此時(shí)變壓吸附制氧系統(tǒng)還沒有進(jìn)入正常工作，這時(shí)可采用普通燃燒方式；當(dāng)內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，可以切換到富氧燃燒模式。當(dāng)想重新切換到普通燃燒方式時(shí)，可以通過切換排氣切換閥(7)，使排氣走另一條支管(不通往渦輪)，關(guān)閉制氧系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)在工作時(shí)，可以根據(jù)工況的需求，通過電子控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(34)、EGR閥(33)和氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)的開度，配成所需的、最適宜的進(jìn)氣組分，實(shí)現(xiàn)“氧化劑”可調(diào)；同時(shí)電子控制系統(tǒng)還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制變壓吸附制氧系統(tǒng)(通過調(diào)節(jié)各種切換閥(18、19、20、21、26、27、28)來實(shí)現(xiàn))和增壓系統(tǒng)，保證變壓吸附制氧系統(tǒng)與廢氣渦輪的性能匹配，保證變壓吸附制氧系統(tǒng)的穩(wěn)定工作并源源不斷地產(chǎn)生氧氣供給富氧進(jìn)氣系統(tǒng)，同時(shí)可以通過調(diào)節(jié)排氣切換閥(7)和制氧系統(tǒng)切換閥(18、19、20、21、26、27、28)的開度來調(diào)節(jié)制氧速率。當(dāng)氧氣產(chǎn)生過多時(shí)(檢測(cè)到氧氣平衡罐(30)中的氧氣壓力過高)，可以通過調(diào)小進(jìn)氣切換閥(18、20)的開度，減少氣流量；反之，則加大開度。在調(diào)節(jié)吸附器進(jìn)氣切換閥(18,20)或抽氣閥(19、21)開度的同時(shí)，也要調(diào)節(jié)排氣切換閥(7)的開度(調(diào)節(jié)旁通氣流的 大小)，使第一級(jí)渦輪(8)和壓氣機(jī)(14)、第二級(jí)渦輪(10)和真空泵(22)具有較好的匹配性能。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)該復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)是由內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和變壓吸附制氧系統(tǒng)組成；其中，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)主要由進(jìn)氣總管(I)、進(jìn)氣歧管(2)、節(jié)氣門(34)等組成，進(jìn)氣總管(I)與氧氣供給系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)相連；內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)主要由排氣歧管(5)、排氣總管(6)、排氣渦輪(8、10)、排氣切換閥(7)、排氣支管(9)等組成；變壓吸附制氧系統(tǒng)由空濾器(11)、管道(12)、壓氣機(jī)(14)、真空泵(22)、中冷器(15)、氣水分離器(16)、空氣緩沖罐(17)、切換閥(18、19、20、21、26、27、28)、吸附器(24、25)、單向閥(29)、氧氣緩沖罐(30)、氧氣過濾器(31)、氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)組成；排氣系統(tǒng)的渦輪(8)與變壓吸附制氧系統(tǒng)的壓氣機(jī)(14)通過傳動(dòng)軸(13)連接，排氣系統(tǒng)的渦輪(10)與變壓吸附制氧系統(tǒng)的真空泵(22)通過傳動(dòng)軸(23)連接。
2.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于該復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)有三種進(jìn)氣來源，環(huán)境空氣、氧氣和廢氣，分別由節(jié)氣門(34)、氧氣流量調(diào)節(jié)閥(32)、EGR閥(33)控制其流量；當(dāng)改變這三種閥的開啟或關(guān)閉狀態(tài)(或開度)時(shí)，能實(shí)現(xiàn)不同模式的進(jìn)氣。
3.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于變壓吸附制氧系統(tǒng)的壓氣機(jī)(14)由內(nèi)燃機(jī)的第一級(jí)排氣渦輪(8)帶動(dòng)，壓氣機(jī)(14)將空氣加壓到所需的壓力；變壓吸附制氧系統(tǒng)的真空泵(22)由內(nèi)燃機(jī)的第二級(jí)排氣渦輪(10)帶動(dòng)，真空泵(22)通過產(chǎn)生一定的真空度抽走吸附器(24、25)中的吸附性氣體；通過合理匹配渦輪和壓氣機(jī)(或真空泵)，達(dá)到目標(biāo)進(jìn)氣增壓壓力(或真空度)。
4.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)氣系統(tǒng)上耦合一套EGR系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)富氧進(jìn)氣和廢氣再循環(huán)(EGR)的結(jié)合；其中，引入的廢氣量(EGR率)由EGR閥(33)控制，EGR閥(33)的開度由內(nèi)燃機(jī)電子控制系統(tǒng)控制；通過將富氧進(jìn)氣與廢氣再循環(huán)技術(shù)結(jié)合，可以在減少碳煙排放的同時(shí)抑制NOx的生成。
5.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于變壓吸附制氧系統(tǒng)的切換閥門(18、19、20、21、26、27、28)由內(nèi)燃機(jī)電子控制系統(tǒng)控制。系統(tǒng)根據(jù)不同的內(nèi)燃機(jī)工況，實(shí)時(shí)控制各閥門(或關(guān)閉，或打開，或調(diào)節(jié)其開度)，使變壓吸附制氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣能滿足內(nèi)燃機(jī)的需求。
6.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于排氣總管(6)上有兩條支管(9)，其中一條支管上有兩個(gè)排氣渦輪(8、10)，另一條支管直通總管(相當(dāng)于旁通管)，通過支管端頭的排氣切換閥(7)控制氣流的分配；當(dāng)制氧系統(tǒng)要停止工作時(shí)，通過改變排氣切換閥(7)的方向，關(guān)閉通往渦輪(8、10)的支管，使氣流全部旁通，此時(shí)排氣渦輪(8、10)不再帶動(dòng)壓氣機(jī)(14)和真空泵(22)。
7.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于變壓吸附制氧系統(tǒng)能自動(dòng)切換工作模式，當(dāng)產(chǎn)生的氧氣量(氧氣平衡罐(30)中的氧氣量)過多時(shí)，變壓吸附制氧系統(tǒng)將在內(nèi)燃機(jī)電子控制系統(tǒng)的控制下停止工作；同時(shí)，電子控制系統(tǒng)改變排氣切換閥(7)的方向，使排氣全部通往無渦輪(8、10)的排氣支管(旁通管)。
8.如權(quán)利要求I所述的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)富氧燃燒的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的渦輪(8、10)為可變截面渦輪；內(nèi)燃機(jī)電子控制系統(tǒng)將分別根據(jù)壓氣機(jī)(14)的增壓比和真空泵(22)的抽真空度需求，調(diào)節(jié)排氣切換閥(7)和可變截面渦輪的開度，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增壓比(或真空度)。
全文摘要
富氧燃燒是提高內(nèi)燃機(jī)燃燒效率、減少有害排放的重要手段，然而由于富氧的來源和NOX的排放問題使得這項(xiàng)技術(shù)至今還未在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提出了聯(lián)合采用廢氣渦輪增壓和變壓吸附制氧技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)制氧的新方法，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的復(fù)合進(jìn)氣系統(tǒng)，提出了一套實(shí)現(xiàn)富氧燃燒的進(jìn)氣方案根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工況實(shí)時(shí)噴射不同量的氧氣并引入不同量的廢氣和新鮮空氣，在進(jìn)氣道配成不同氧濃度的進(jìn)氣，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)富氧清潔燃燒，在提高燃燒效率的同時(shí)抑制碳煙和NOX等有害排放物的生成。該發(fā)明最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠結(jié)合廢氣渦輪增壓技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)時(shí)制氧，實(shí)現(xiàn)氧氣“現(xiàn)制現(xiàn)用”，為富氧燃燒技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)保障，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F02M33/00GK102840065SQ201110170090
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者劉敬平, 付建勤, 徐政欣, 朱國輝, 鄧幫林, 趙智超, 馮康 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)