發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)

1、發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)    關鍵詞 發(fā)動機；進氣空氣；分離系統(tǒng) 1 背景技術 汽車尾氣有害物排放，對汽油機有CO、HC和NOx；對柴油機而言，除CO、HC、NOx外，還有微粒和煙度。而這些尾氣排放物的生成直接與發(fā)動機的燃燒過程有關。為了減少發(fā)動機的各種有害物排放，目前有很多控制方式，如氧化催化轉化裝置、還原催化轉化裝置、三元催化轉化裝置、稀薄NOx催化轉化裝置以及EGR系統(tǒng)等，雖然這些措施在一定程度上減少了部分有害氣體的排放，但是在空燃比、可靠性、耐久性等方面存在諸多缺陷。例如，EGR系統(tǒng)已經成為降低柴油機NOx排放量的有效技術措施，但在大、中型柴油機

2、上的應用仍受到耐久性和可靠性的影響，并且實施較大的EGR率也帶來了燃油消耗率和黑煙惡化等問題。 從上述的現(xiàn)有技術中不難看出，目前減少發(fā)動機尾氣有害氣體排放的是措施，或是利用催化轉換裝置或是控制燃燒，而尾氣有害氣體排放物的生成直接與發(fā)動機的燃燒過程有關。但這些措施都是在復雜的燃燒過程中產生了有害氣體之后才采取的。均不能從根本上解決發(fā)動機尾氣有害氣體的排放問題。為克服背景技術中的不足，本文的目的在于提供一種在發(fā)動機進氣環(huán)節(jié)的空氣分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)將吸入其內的空氣分離成氮氣和富氧氣體，氮氣排入大氣，富氧氣體與燃料混合供入氣缸燃燒或者通過進氣道進入氣缸并與氣缸內燃料燃燒，這樣氮氣不參與燃燒過程，也就抑制

3、了NOx的生成，所以不需再采取催化轉化裝置或控制燃燒等措施了，這樣就實現(xiàn)了本較好的節(jié)能減排的目的。 2 技術方案 一種發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)，主要通過使用Na-X型沸石和Li-X型沸石的壓力回轉吸附法實現(xiàn)發(fā)動機進氣空氣中氮氣與氧氣的分離。包括用于進氣的空氣進氣口，并在進氣口初安裝有濾清器，用于濾去空氣中的微粒和水蒸汽，系統(tǒng)含一套吸附裝置，吸附裝置包括兩個吸附器A、B和兩個二次吸附器C、D；吸附器與二次吸附器之間分別有氣管相連，其中A與C、B與D相對應。吸附器的進口端分別設有供氣電磁閥與抽空電磁閥；抽空電磁閥與真空泵相連。二次吸附器出口端安裝有緩沖器，緩沖器出口端設有分離電磁閥，富氧氣體通過分離

4、電磁閥經進氣道進入發(fā)動機氣缸或與燃料混合后進入發(fā)動機氣缸。 吸附器進口端導入Na-X型沸石，吸附器進口端導入Li-X型沸石。二次吸附器進口端導入Na-X型沸石，二次吸附器進口端導入Li-X型沸石。二次吸附器體積較小于吸附器，安裝在吸附器的出口端主要是為了進行氮氣的二次吸附，從而提高氧氣的純度。吸附過程的吸附壓力為1巴1.1巴；抽空過程的解吸壓力為100毫巴400毫巴。供氣電磁閥、抽空電磁閥、分離電磁閥均由控制器統(tǒng)一控制，定時開閉。吸附裝置亦可根據(jù)發(fā)動機需氧量的增加實現(xiàn)并聯(lián)，即用多套吸附裝置同時供氣。真空泵的動力由發(fā)動機主動軸提供。緩沖器的作用是為了使供氣氣流均勻。 研究表明采用上述技術方案，可

5、以達到以下有益效果： 本文所提出的發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)，通過使用Na-X型沸石和Li-X型沸石的壓力回轉吸附法實現(xiàn)發(fā)動機進氣空氣中氮氣與氧氣的分離。有效的分離出了氮氣，得到的富氧氣體與燃料混合供入氣缸燃燒或者通過進氣道進入氣缸并與氣缸內燃料燃燒，這樣氮氣不參與燃燒過程，也就抑制了NOx的生成，亦不需再采取催化轉化裝置或控制燃燒等措施，這樣就實現(xiàn)了較好的節(jié)能減排的目的。 圖中：1.氣缸；2.分離電磁閥（1）；3.緩沖器（1）；4.二次吸附器（C）；5.吸附器（A）；6.濾清器；7.空氣進氣口；8.供氣電磁閥（1）；9.抽空電磁閥（1）；10.真空泵；11.供氣電磁閥（2）；12.抽空電磁閥（2

6、）；13.吸附器（B）；14.二次吸附器（D）；15.緩沖器（2）；16.分離電磁閥（2）；17.進氣道 3 工作原理 結合圖1，發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)主要通過壓力回轉吸附法實現(xiàn)發(fā)動機進氣空氣中氮氣與氧氣的分離。包括用于進氣的空氣進氣口，并在進氣口初安裝有濾清器，用于濾去空氣中的微粒和水蒸汽，系統(tǒng)含一套吸附裝置，吸附裝置包括吸附器（A）、吸附器（B）和二次吸附器（C）、二次吸附器（D）；吸附器與二次吸附器之間分別有氣管相連，其中A與C、B與D相對應。吸附器的進口端分別設有供氣電磁閥、與抽空電磁閥；抽空電磁閥與真空泵相連。二次吸附器出口端安裝有緩沖器，緩沖器出口端設有分離電磁閥，富氧氣體通過分離

7、電磁閥經進氣道進入發(fā)動機氣缸或與燃料混合后進入發(fā)動機氣缸。 結合圖1具體介紹吸附裝置的工作循環(huán)： 0s時刻：吸附器（B）已經完成吸附過程； 030s： 吸附器（A）5、二次吸附器（C）4 ：供氣電控閥（1）6、分離電控閥（1）2“開”抽空電控閥（1）9“閉”，空氣由空氣進氣口7進入通過濾清器6，過濾掉微粒和水蒸氣，混合氣體流出濾清器6通過供氣電磁閥（1）8進入吸附器（A）5，吸附器（A）5內Na-X型沸石和Li-X型沸石吸附混合氣體內的氮氣、二氧化碳、水蒸氣，剩余氣體（氧氣、氬氣及少量的氮氣、二氧化碳、水蒸氣等）通過二次吸附器（A）4進行再次吸附，主要吸附上個工序所遺留的少量的氮氣、二氧化碳、

8、水蒸氣等氣體。從二次吸附器（A）4流出的富氧氣體（氧氣、氬氣）經過緩沖器（1）3、分離電磁閥（1）2進入進氣道，從而供入發(fā)動機氣缸1。        吸附器（B）13、二次吸附器（D）14:供氣電控閥（2）11、分離電控閥（2）16“閉”抽空電控閥（2）12“開”，通過真空泵10將吸附器（B）13 和二次吸附器（D）14抽至負壓，吸附劑所吸附的氮氣得到解吸，并排到大氣。 30s時刻：吸附器（A）5已經完成吸附過程； 3060s： 吸附器（A）5、二次吸附器（C）4 ：供氣電控閥（1）6、分離電控閥（1）2“閉”抽空

9、電控閥（1）9“開”，通過真空泵10將吸附器（A）5和二次吸附器（C）4 抽至負壓，吸附劑所吸附的氮氣得到解吸，并排到大氣。 吸附器（B）、二次吸附器（D）：供氣電控閥（2）、分離電控閥（2）“開”抽空電控閥（2）“閉”，空氣由空氣進氣口進入通過濾清器，過濾掉微粒和水蒸氣，混合氣體流出濾清器通過供氣電磁閥（2）進入吸附器（B），吸附器（B）內Na-X型沸石和Li-X型沸石吸附混合氣體內的氮氣、二氧化碳、水蒸氣，剩余氣體（氧氣、氬氣及少量的氮氣、二氧化碳、水蒸氣等）通過二次吸附器（D）進行再次吸附，主要吸附上個工序所遺留的少量的氮氣、二氧化碳、水蒸氣等氣體。從二次吸附器（D）流出的富氧氣體（氧氣、氬氣）經過緩沖器（2）、分離電磁閥（2）進入進氣道，從而供入發(fā)動機氣缸。 4 結論 該發(fā)動機進氣空氣分離系統(tǒng)針對不同型號、不同需氧量的汽油機或柴油機，在具體某種發(fā)動