一種富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，具體涉及一種采用氧氣噴嘴向汽缸內(nèi)直接噴射氧氣的富氧燃燒發(fā)動機(jī)，以及利用變壓吸附原理制氧的供氧系統(tǒng)，屬于發(fā)動機(jī)節(jié)能減排領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)的問世極大地改變了人類的生存方式，促進(jìn)了社會的快速發(fā)展。經(jīng)過一百多年的研宄和發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，較之其面世之初，無論是動力性能還是經(jīng)濟(jì)效益都有了全面的提高，但卻難以同時兼顧動力性能、經(jīng)濟(jì)效益以及尾氣排放的要求。早期的發(fā)動機(jī)主要關(guān)注發(fā)動機(jī)的動力性能，但隨著全球能源危機(jī)加劇，以及部分國家不斷惡化的大氣污染，發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益和排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)越來越為人們所重視，節(jié)能和減排已經(jīng)世界各個關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]近年來，燃油直噴汽油機(jī)受到廣泛關(guān)注。燃油直噴可以降低汽缸內(nèi)初始溫度，提高壓縮比，減少爆燃的可能。汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)可使汽油機(jī)在提高動力性能的同時，在燃油經(jīng)濟(jì)性方面得到大幅度的改善，而且冷起動性能好。孫勇等在內(nèi)燃機(jī).2002(01)中發(fā)表的論文“缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)的研宄進(jìn)展及技術(shù)難點(diǎn)”中提到，這種直噴汽油機(jī)產(chǎn)生的尾氣難以通過傳統(tǒng)的三元催化器轉(zhuǎn)換，排放問題難以解決，故尚未大量應(yīng)用。
[0004]在需要鍋爐燃燒的冶金、玻璃制造、發(fā)電等領(lǐng)域，富氧燃燒技術(shù)開始興起。富氧燃燒是將接近純氧的氧氣加入鍋爐中助燃，提高鍋爐混合氣中的氧濃度，從而提高燃料放熱溫度和熱效率，并可降低一氧化碳和碳化氫等部分有害物的生成。蘇俊明等在工業(yè)爐.2008(03)中發(fā)表的論文“富氧燃燒技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展”中提到，研宄和實踐表明，當(dāng)富氧燃燒中氧的體積分?jǐn)?shù)在26%到31%時，制氧設(shè)備的成本較低，而鍋爐放熱效率卻能大幅提升，經(jīng)濟(jì)效益好。然而，富氧燃燒技術(shù)目前主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)上，由于制氧技術(shù)、制氧成本以及設(shè)備安裝占地等原因還沒有應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)方面。
[0005]隨著制氧技術(shù)的不斷改善，富氧燃燒在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域擁有廣闊的前景。而汽油機(jī)的燃油直噴技術(shù)則為富氧燃燒在內(nèi)燃機(jī)上的充氧方式提供了一個發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種采用直噴氧氣以提高進(jìn)入汽缸中的空氣和燃油混合氣中的氧濃度的富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明提供了一種富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)動機(jī)連接供氧裝置；所述供氧裝置包括依次連接的真空泵、空氣壓縮機(jī)、空氣濾清器、干燥器、電磁閥、吸附塔、單向閥、儲氣罐、增壓泵，所述電磁閥為二位四通電磁閥，電磁閥一端分別連接真空泵和空氣壓縮機(jī)，電磁閥另一端分別連接第一吸附塔和第二吸附塔，第一吸附塔與儲氣罐之間設(shè)有第一單向閥，第二吸附塔與儲氣罐之間設(shè)有第二單向閥；增壓泵與氧氣噴嘴進(jìn)氣口連接，溢流閥與氧氣噴嘴溢流口連接； 所述發(fā)動機(jī)包括缸底、缸體、進(jìn)氣門、缸頭、進(jìn)氣門搖臂、缸蓋、排氣門搖臂、排氣門、活塞、連桿、曲軸、大鏈輪、氧氣噴嘴、彈簧墊、鏈輪蓋、小鏈輪、頂桿、圓柱凸輪、第一盤形凸輪、第二盤形凸輪、火花塞，所述氧氣噴嘴為過盈配合壓入缸頭內(nèi)，氧氣噴嘴與彈簧墊連接；鏈輪蓋通過螺釘固定在缸頭側(cè)面，鏈輪蓋內(nèi)側(cè)設(shè)置鏈輪；所述圓柱凸輪、頂桿和彈簧墊組成一個凸輪機(jī)構(gòu)，控制氧氣噴嘴的開啟和關(guān)閉；頂桿平放在缸頭壁面上的水平通孔內(nèi)，位于凸輪軸的正下方，可在通孔內(nèi)左右滑動，頂桿左端與彈簧墊接觸，右端與凸輪工作面接觸；
發(fā)動機(jī)底部的曲軸連接帶輪機(jī)構(gòu)，帶輪機(jī)構(gòu)為小帶輪和大帶輪通過皮帶連接而成，小帶輪連接在曲軸上，大帶輪同時連接空氣壓縮機(jī)和真空泵轉(zhuǎn)軸。
[0008]上述方案中，所述二位四通電磁閥的P 口接串聯(lián)了干燥器和空氣濾清器的空氣壓縮機(jī)；τ 口串接真空泵；Α 口串接第一吸附塔和第一單向閥；Β 口串接第二吸附塔和第二單向閥；第一、第二單向閥并聯(lián)后串接增壓泵；通過電磁閥控制換向，使第一、第二吸附塔交替工作，連續(xù)制氧。
[0009]上述方案中，所述氧氣噴嘴設(shè)置在火花塞對面、進(jìn)氣門和排氣門的側(cè)面；氧氣噴嘴的放置傾角小于火花塞的放置傾角，氧氣噴嘴的出口中心線要低于火花塞頭部。
[0010]上述方案中，所述氧氣噴嘴包含閥體、滑閥、針閥、密封蓋、密封套、密封環(huán)；所述閥體前端容積室小，后端容積室大；所述針閥通過螺紋在軸肩處連接滑閥，針閥頂部處于閥體小容積室內(nèi)，滑閥處于大容積室內(nèi)，末端伸出閥體外，并置于鏈輪蓋上的斜孔內(nèi)，針閥上套有密封套、密封環(huán)；所述密封套外圈于閥體配合，固定不動；所述密封環(huán)內(nèi)圈與針閥配合，隨針閥在閥體內(nèi)滑動；所述氧氣噴嘴進(jìn)氣口位于閥體側(cè)面，并設(shè)有彎拐；溢流孔位于進(jìn)氣口下方，連接溢流閥。
[0011 ] 上述方案中，所述針閥中間直徑大，兩頭直徑小，形成兩個軸肩；兩個軸肩下都攻有螺紋，其中末端螺紋直徑比中間小，末端螺紋與彈簧墊連接；前端螺紋連接滑閥；所述密封蓋蓋在閥體末端，與閥體用細(xì)螺紋聯(lián)結(jié)；密封蓋中間開有小孔，針閥末端從此孔伸出閥體外。
[0012]上述方案中，所述鏈輪蓋上設(shè)有斜孔，氧氣噴嘴從該斜孔穿過；斜孔周圍、鏈輪蓋內(nèi)側(cè)設(shè)有與斜孔同軸的彈簧座孔；斜孔下方為拱形缺口，正對氧氣噴嘴進(jìn)氣口。
[0013]上述方案中，所述圓柱凸輪及第一、第二盤形凸輪與凸輪軸為一個整體，圓柱凸輪位于第一、第二盤形凸輪左側(cè)。
[0014]本發(fā)明的工作原理:
(I)本發(fā)明通過一套供氧裝置供氧，供氧裝置通過變壓吸附原理，將高壓空氣中的氧氣分離出來，輸送到儲氣罐中進(jìn)行緩存，然后通過增壓泵增壓之后，將氧氣從噴嘴直接噴射入發(fā)動機(jī)缸內(nèi)。
[0015](2)氧氣噴嘴靠密封蓋、密封圈和密封環(huán)密封，從增壓泵來了的高壓氧氣通過噴嘴進(jìn)氣口充入噴嘴上方容積中，當(dāng)點(diǎn)火即將開始時，圓柱凸輪頂桿將噴嘴針閥向左上頂開，頂閥和滑閥同時開啟，噴嘴開啟，高壓氧氣即進(jìn)入缸內(nèi)。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
(I)氧氣噴入缸內(nèi)，提高了缸內(nèi)混合氣中氧的含量和濃度，使燃料在富氧條件下燃燒，提高燃燒溫度和放熱效率，從而提高發(fā)動機(jī)輸出功率，達(dá)到節(jié)能的效果。
[0017](2)氧氣的直接噴入可在缸內(nèi)形成含氧濃度不相同的區(qū)域，其中噴嘴出口處的氧氣濃度最高，其他地方氧濃度略低；火花塞正對噴嘴，因此火花塞點(diǎn)火處氧濃度高，有利有燃油燃燒，降低點(diǎn)火能量，點(diǎn)火容易成功。
[0018](3)氧氣直噴可吹動火焰從火花塞附近向其他區(qū)域傳播，從而提高點(diǎn)火效率，也提高了發(fā)動機(jī)的響應(yīng)能力。
[0019](4)高壓氧氣在氣門關(guān)閉后噴向汽缸，相當(dāng)于提高了汽缸壓縮比，從而提高輸出功率，并降低發(fā)生爆燃的可能性。
[0020](5)由于富氧條件下燃燒充分，燃燒溫度高，因此可降低排放物中未燃碳?xì)浠衔镆约耙谎趸嫉暮?，降低部分有害物排放?br>【附圖說明】
[0021]圖1為富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)原理圖。
[0022]圖2為發(fā)動機(jī)的裝配圖。
[0023]圖3為圖2的側(cè)視圖。
[0024]圖4為氧氣噴嘴結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖5為鏈輪蓋結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖6為圖5的側(cè)視圖。
[0027]圖中:1_真空泵；2_空氣壓縮機(jī)；3_空氣濾清器；4_干燥器；5_電磁閥；6_第一吸附塔第二吸附塔；8_第一單向閥；9_第二單向閥；10_儲氣罐；11_增壓泵；12_富氧燃燒發(fā)動機(jī)；13-溢流閥；14-小帶輪；15_皮帶；16-大帶輪；17_缸底；18_缸體；19_進(jìn)氣門；20_缸頭；21_進(jìn)氣門搖臂；22_缸蓋；23_排氣門搖臂；24_排氣門；25_活塞；26_連桿；27-曲軸；28_大鏈輪；29_氧氣噴嘴；30_彈簧墊；31_鏈輪蓋；32_小鏈輪；33_頂桿；34_圓柱凸輪；35_第一盤形凸輪；36_第二盤形凸輪；37_火花塞；38_針閥；39_密封蓋；40_密封套；41_閥體；42_滑閥；43_密封環(huán)；44_出口 ；45_溢流孔；46_進(jìn)氣口。
【具體實施方式】
[0028]下面通過實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。
[0029]實施例:
如圖1~6所示，
一種富氧燃燒發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)總成和供氧裝置，供氧裝置由空氣壓縮機(jī)2、真空泵1、空氣濾清器3、干燥器4、二位四通電磁閥5、第一吸附塔6、第二吸附塔7、第一單向閥8、第二單向閥和9、儲氣罐10、增壓泵11組成，各氣壓元件之間通過帶接頭的氣管連接。所述的空氣壓縮機(jī)先與空氣濾清器3串聯(lián)，再與干燥器4串聯(lián)，最后串接到電磁閥5的P 口 ；真空泵I直接串接在電磁閥5的T 口 ；電磁閥5的A 口先串接第一吸附塔6，再串接第一單向閥8 ；B 口先串接第二吸附塔7，再串接第二單向閥9 ;第一、第二單向閥并聯(lián)后串接增壓泵11。所述的第一、第二吸附塔內(nèi)填裝有沸石分子篩。
[0030]增壓泵11出口與富氧燃燒發(fā)動機(jī)12上的氧氣噴嘴進(jìn)氣口連接；溢流閥13入口與氧氣噴嘴上的溢流孔連接，出口接儲氣罐10進(jìn)氣口。發(fā)動機(jī)曲軸27上除裝配有配氣用的大鏈輪28之外，還裝配有小帶輪14，小帶輪14通過皮帶15與大帶輪16進(jìn)行傳動；大帶輪16與空氣壓縮機(jī)2和真空泵I同軸連接。
[0031]富氧燃燒發(fā)動機(jī)總成包括缸底17、缸體18、進(jìn)氣門19、缸頭20、進(jìn)氣門搖臂21、缸蓋22、排氣門搖臂23