一種分子膜式車用氮氧分離裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及氮氧分離領(lǐng)域，特別涉及一種分子膜式車用氮氧分離裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源緊缺和環(huán)境污染也成為世界性難題，如何進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)效率、節(jié)約燃料、降低排放成為內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要方向之一；隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，例如渦輪增壓、高壓縮比與抗震燃料、多點(diǎn)直噴、分層燃燒、稀薄燃燒、進(jìn)排氣調(diào)節(jié)、高能點(diǎn)火等各方面技術(shù)已經(jīng)發(fā)展地非常成熟，內(nèi)燃機(jī)熱效率已經(jīng)面臨系統(tǒng)瓶頸；要進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)性能，通過調(diào)節(jié)可燃混合氣的組分來輔助改善燃燒性能是發(fā)展的重要方向之一，例如富氫燃燒、富氧燃燒都可以極大地直接改善燃燒性能。隨著氧氣含量的提高，燃燒對于氣缸材料的要求也越高，根據(jù)目前氣缸材料的不同，富氧燃燒的氧濃度一般在31% -34%以下，富氧濃度還是較低的。因此，車載氮氧分離裝置主要目標(biāo)是從普通空氣中實(shí)時地大量地分離出富氧濃度的空氣。
[0003]現(xiàn)有氮氧分離技術(shù)主要有變壓吸附法、膜法分離、磁分離、離心分離等技術(shù)。目前市場上銷售的采用變壓吸附法的制氧機(jī)有裝配工藝復(fù)雜，內(nèi)部氣管接口多，體積大，效率低，氣密性差，制作成本高等缺點(diǎn)。膜法分離采用的有機(jī)分子膜遇油、水易失效，密封要求高。磁分離技術(shù)效率低，技術(shù)復(fù)雜。離心分離所需裝置體積大，軸承磨損嚴(yán)重，工藝要求高。而在現(xiàn)有技術(shù)中，由于將空氣中的氧氣分離之后，分離裝置的進(jìn)氣端氮?dú)獾臐舛葧?，氧氣的濃度大大降低，這也使分離裝置的工作效率大大降低，所以需要暫停工作進(jìn)行排氣，這也使分離裝置不能連續(xù)的工作，影響的分離效率。
[0004]因此，車載富氧燃燒發(fā)動機(jī)必須要提供一種簡潔高效的氮氧分離裝置，來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決了現(xiàn)有技術(shù)中氮氧分離裝置工作一段時間后入口端氧氣含量降低進(jìn)而使分離效率降低的技術(shù)問題，本實(shí)用新型設(shè)計開發(fā)了一種分子膜式車用氮氧分離裝置，提供了兩套氮氧分離裝置，它們能夠交替工作，使處于非工作狀態(tài)的氮氧分離器進(jìn)行排除廢氣作業(yè)，以提高分離效率，并且提供了一個旁路及旁路流量控制方法，在氮氧分離器不能正常工作時通過旁路的供氣確保發(fā)動機(jī)正常工作。
[0006]本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為:
[0007]一種分子膜式車用氮氧分離裝置，包括:
[0008]渦輪增壓器，其由汽車發(fā)動機(jī)排出的尾氣驅(qū)動，用于吸入空氣并將空氣壓縮；
[0009]氮氧分離器，其包括用于攔截氮?dú)馔ㄟ^氧氣的分子膜，所述氮氧分離器設(shè)置有兩套，用于將空氣中的氧氣分離；
[0010]進(jìn)氣閥門，其為三通閥門，設(shè)置有兩套，所述進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣端與所述渦輪增壓器相連接，第一出氣端與所述氮氧分離器相連接，所述兩套進(jìn)氣閥門的進(jìn)氣端交替開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)兩套氮氧分離器交替工作；
[0011]出氣閥門，其為三通閥門，所述出氣閥門的兩個進(jìn)氣端口分別與兩套所述氮氧分離器連接，所述出氣閥門出氣端口連接汽車發(fā)動機(jī)，為發(fā)動機(jī)提供高含氧量的空氣；
[0012]負(fù)壓泵，其由汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動，并且分別與兩個所述進(jìn)氣閥門的第二出氣端相連，所述進(jìn)氣閥門的第二出氣端與進(jìn)氣端的開閉狀態(tài)相反，使所述負(fù)壓泵能夠排出未工作氮氧分離器內(nèi)的空氣；
[0013]分離控制器，其控制兩套所述進(jìn)氣閥門第一出氣端與第二出氣端的開閉，并控制出氣閥門使兩路交替向發(fā)動機(jī)供氧，實(shí)現(xiàn)兩套氮氧分離器交替工作；
[0014]其中，在所述氮氧分離器的前端和后端均串聯(lián)安裝有氧濃度傳感器、溫度計、壓力計，用于測量空氣在進(jìn)入氮氧分離器前和經(jīng)氮氧分離器分離后的溫度、壓力和氧氣濃度。
[0015]優(yōu)選的是，所述渦輪增壓器與發(fā)動機(jī)之間設(shè)置有主進(jìn)氣管路，所述主進(jìn)氣管路與所述氮氧分離裝置并聯(lián)，所述主進(jìn)氣管路上安裝有電控節(jié)流閥，使空氣不經(jīng)氮氧分離裝置而直接供給到發(fā)動機(jī)中。
[0016]優(yōu)選的是，所述的分子膜材料為氟代聚合物、或乙基纖維素、或甲基硅橡膠、或聚烯烴累化合物、或四甲基戊烯。
[0017]優(yōu)選的是，所述渦輪增壓器由汽車發(fā)動機(jī)排出的尾氣驅(qū)動。
[0018]優(yōu)選的是，所述負(fù)壓泵由汽車發(fā)動機(jī)驅(qū)動。
[0019]優(yōu)選的是，所述渦輪增壓器出口端還連接有中冷器和精細(xì)空氣濾清器，用于為空氣降溫及去除空氣中雜質(zhì)。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型所述的分子膜式車用氮氧分離裝置，通過兩條支路交替工作，實(shí)現(xiàn)了向發(fā)動機(jī)不間斷的提供高濃度氧氣，以供燃料燃燒做功，提高燃料燃燒利用率。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，體積小，各部分連接均為柔性連接，故易于布置，占用空間小，易于實(shí)現(xiàn)車內(nèi)安裝。同時氣密性好，由于渦輪增壓器起到空氣壓縮機(jī)的作用，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管真空度起到了抽氣泵的作用，提高了分子膜兩側(cè)壓力差，提高了制氧效率。另外負(fù)壓泵的參與工作保證了分子膜的可靠還原，利用兩路分子膜和負(fù)壓泵的配合工作實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的連續(xù)供氧。由于各部分零件均易于獲得，因此極大地降低制造成本與工藝難度。解決了現(xiàn)有氮氧分離裝置體積大、制氧效率低、氣密性差、制造成本高以及制造工藝復(fù)雜等技術(shù)問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型所述的氮氧分離裝置原理示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型所述的發(fā)動機(jī)驅(qū)動負(fù)壓泵工作結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0024]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種分子膜式氮氧分離裝置，包括渦輪增壓器101、氮氧分離器，即分子膜106、進(jìn)氣閥門110出氣閥門107、負(fù)壓泵108、電控節(jié)流閥113。其中，分子膜106的材料可為氟代聚合物、乙基纖維素、甲基硅橡膠、聚烯烴累化合物、四甲基戊烯等有機(jī)化合物。出氣閥門107為三通閥門，出氣閥門107的兩個端口分別與兩個氮氧分離器連接，另一端口連接汽車發(fā)動機(jī)109，為發(fā)動機(jī)109提供高含氧量的空氣；負(fù)壓泵108分別與兩個氮氧分離器相連，用于排出氮氧分離器及連接管路中的氣體；電控節(jié)流閥113安裝在發(fā)動機(jī)主進(jìn)氣管路上，用以向發(fā)動機(jī)109直接提供空氣。
[0025]進(jìn)氣閥門110為三通閥門，包括三個端口，這三個端口分別與渦輪增壓器110、分子膜106、負(fù)壓泵108相連，分子膜106將空氣中氧氣分離出后輸送到出氣閥門107中。
[0026]渦輪增壓器101為汽車廢氣渦輪增壓器的渦輪機(jī)，發(fā)動機(jī)109燃燒可燃混合氣做功，燃燒后的廢氣經(jīng)由排氣歧管115排入排氣總管后推動布置在排氣總管內(nèi)的渦輪增壓器101的渦輪端高速旋轉(zhuǎn)，以此帶動同軸連接的渦輪增壓器101的壓氣端高速旋轉(zhuǎn)，將進(jìn)氣管內(nèi)的空氣加壓后由柔性送氣管102經(jīng)中冷器114降溫后，送入精密空氣濾清器111。中冷器114是渦輪增壓的配套件，空氣進(jìn)入渦輪增壓器101后溫度會大幅升高，密度也相應(yīng)變小，而中冷器114正是起到冷卻空氣的作用，高溫空氣經(jīng)過中冷器114的冷卻，再進(jìn)入發(fā)動機(jī)109中，有利于提高發(fā)動機(jī)109的換氣效率。主進(jìn)氣管路連接中冷器114出口與發(fā)動機(jī)109進(jìn)氣入口端，如果是柴油機(jī)，則連接發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道，如果是汽油機(jī)，則連接發(fā)動機(jī)節(jié)氣門。額外增加的精密空氣濾清器111能夠?qū)⒖諝庵械碾s質(zhì)和水分濾除，避免分子膜106堵塞失效。壓縮空氣經(jīng)過精密空氣濾清器111后，經(jīng)由氧濃度傳感器103，溫度計104，壓力計105，通過進(jìn)氣閥門110送入分子膜106。其中進(jìn)氣處的氧濃度傳感器103，溫度計104，壓力計105用于檢測空氣在進(jìn)入氮氧分離器前的溫度、壓力和氧氣濃度。在出氣閥門107和發(fā)動機(jī)之間也設(shè)置有氧濃度傳感器103，溫度計104，壓力計105，用于檢測分離后空氣的溫度、壓力和氧氣濃度。
[0027]進(jìn)氣閥110門一端連接分子膜106，一端連接進(jìn)