一种车用发动机可控富氧进气系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种车用发动机可控富氧进气系统，包括进气管路、变压吸附制氧装置、电控单元及各型传感器和阀。变压吸附制氧装置制备出纯氧后，由氧气罐进行存储，然后通过与氧气罐相连的氧气旁通管路输入到发动机进气总管中，与自然进气进入的空气混合后实现供气。各传感器采集系统流量、压力信号，电控单元控制氧气与空气混合比例，实现发动机的可控富氧进气，进而实现富氧燃烧，使燃烧更加充分，显著减少NOx和微粒排放，有利于低质燃料和寒冷条件下的燃烧，提高发动机排放性能。

Controllable oxygen enriched air intake system for vehicle engine

The utility model discloses a controllable oxygen enriched air intake system for a vehicle engine, which comprises an air inlet pipe, a pressure swing adsorption oxygen generation device, an electric control unit, various types of sensors and a valve. The PSA device prepared by pure oxygen, the oxygen tank for storage, and then enter the bypass pipe is connected with the oxygen tank of oxygen into the engine inlet manifold, intake air into the natural and mixed after gas. The sensor system flow, pressure signal, ECU of mixing ratio of oxygen and air, controllable oxygen enriched intake air of the engine, and then realize the oxygen enriched combustion, the combustion is more sufficient, significantly reducing NOx and particulate emissions, is conducive to low quality fuel and combustion under cold conditions, improve the emission performance of engine.

【技术实现步骤摘要】
一种车用发动机可控富氧进气系统
本技术涉及发动机进气系统，尤其是一种车用发动机可控富氧进气系统，属于节能减排领域。
技术介绍
通常在发动机气缸内燃烧的氧气是直接由空气来提供的，而空气中氧气仅占1/5，使得气缸内的燃料不完全，燃烧效率低。另一方面，发动机进气中的绝大部分为氮气，将导致燃烧后产生的NOx污染物排放较高。为解决以上问题，采用变压吸附机理制备氧气并与空气混合产生富氧贫氮进气，由电控单元控制混合气中的氧气比例，在不同氧气浓度空燃比下优化发动机各工况下的进气配比，从而改善发动机的动力性，提高燃烧效率与经济性并降低排放。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，设计一种车用发动机可控富氧进气系统。一种车用发动机可控富氧进气系统，它包括变压吸附制氧装置，进气管路，电控单元及各型传感器和阀。其中：变压吸附制氧装置包括空压机、压缩空气过滤器、发动机散热器及分子筛吸附塔。进气管路是由进气总管和氧气旁通管路组成，在发动机进气过程分别输送空气和氧气，并在进气总管中实现混合，最终将混合后的富氧气体输入到燃烧室。氧气旁通管路上设有氧气压力传感器、电磁阀以及减压阀，并依次连接氧气罐、单向阀及变压吸附制氧装置。外界空气由变压吸附制氧装置中的空压机进口端吸入，并依次经过压缩空气过滤器、发动机散热器、分子筛吸附塔以及氧气罐，然后通过氧气旁通管路进入进气总管。进气总管管路上安装有进气压力传感器，节气门位置传感器。所述的进气压力传感器，氧气压力传感器，节气门位置传感器，减压阀及电磁阀与电控单元进行信号连接。为满足发动机富氧/自然吸气的双进气工作模式，进气总管管路上安装空气滤清器并始终与外界空气相通，当氧气旁通管路被主动关闭或出现故障时，发动机仍可通过自然吸气的方式继续工作，由此可实现发动机富氧/自然空气的双进气模式的切换。为降低进气系统功耗，采用闭环控制方式。氧气旁通管路上的氧气罐中安装有氧气压力传感器，用于实时检测氧气罐内的压力。当氧气罐内压力达到压力上限时，电控单元控制变压吸附制氧装置中的空压机停止工作；当氧气罐内压力低于上限时，空压机则再次自动启动运行。为实现吸附塔均匀布气，设计变压吸附制氧装置的分子筛吸附塔为卧置式，采用锥形分流板布气，以防止气体出现贴壁现象，实现均匀布气。本技术的优点和有益效果为：采用变压吸附制氧原理制备氧气，由发动机散热器冷却氧气旁通管路的进气在发动机进气总管中将制备的氧气与空气进行混合，由控制单元控制二者的混合比例，然后将混合气体通入燃烧室实现发动机的富氧进气与燃烧。该技术有利于提高发动机燃烧和火焰传播速度，加速低温着火和燃烧，提高发动机动力性能；该技术有利于低质燃料和寒冷条件下的燃烧，减少NOx和微粒排放，有效改善发动机排放性能。通过电控单元对富氧浓度的控制，实现发动机动力性、经济性及排放性的优化匹配。技术结构简单，易于实施。附图说明附图1是本技术的一个实施例结构示意图附图2是本技术的一个实施例流程示意图附图1、2说明，1-空压机2-电控单元3、16-氧气压力传感器4-氧气旁通管路5-燃烧室6、11进气压力传感器7-进气总管8-电磁阀9-节气门10-节气门位置传感器12-减压阀13-空气滤清器14-单向阀15-氧气罐17-分子筛吸附塔17-1锥形分流板18-变压吸附制氧装置19-发动机散热器20-压缩空气过滤器具体实施方式结合附图1、2详细说明本技术的一个具体实施例，但不对本技术的权利要求作任何限定。如图1所示：一种车用发动机可控富氧进气系统，它包括变压吸附制氧装置18，进气管路4、7，电控单元2及各型传感器3、6、10、11、16和阀8、12、14。其中:变压吸附制氧装置18包括空压机1、压缩空气过滤器20、发动机散热器19及分子筛吸附塔17。进气管路是由进气总管7和氧气旁通管路4组成，在发动机进气过程分别输送空气和氧气，并在进气总管7中实现混合，最终将混合后的富氧气体输入到燃烧室5。其特征在于：氧气旁通管路4上设有氧气压力传感器3、电磁阀8以及减压阀12，并依次连接氧气罐15、单向阀14及变压吸附制氧装置18。外界空气由变压吸附制氧装置18中的空压机1进口端吸入，并依次经过压缩空气过滤器20、发动机散热器19、分子筛吸附塔17以及氧气罐15，然后通过氧气旁通管路4进入进气总管7。进气总管7管路上安装有进气压力传感器6、9，节气门位置传感器10。所述的进气压力传感器6、9，氧气压力传感器3、14，节气门位置传感器10，减压阀12及电磁阀8与电控单元2进行信号连接。如图2所示：本车用发动机可控富氧进气系统中，外界空气经空压机1压缩后，进入压缩空气过滤器20去除压缩空气的油和水分；再经发动机散热器19散热后，进入分子筛吸附塔17中；压缩空气经过锥形分流板17-1均匀布气，透过分子筛床层吸附氮气并释放氧气，然后将富集的氧气储存在氧气罐15中。氧气压力传感器3、16，检测氧气旁通管路系统中的氧气压力信号，输入到电控单元2，通过减压阀12与电磁阀8调节氧气旁通管路中的氧气压力及氧气进气量；进气压力传感器6、11，节气门位置传感器10，分别检测进气总管进气压力及节气门位置，电控单元2根据检测到的信号发出控制指令，控制喷油嘴的喷油量。当进气压力传感器6检测压力过高时，电控单元2调节减压阀12以减小氧气进气压力；当压力过低时，通过调节减压阀12提高氧气进气压力；最后将氧气、空气及燃油输入到进气总管7中，实现三者的均匀混合。本技术的一种车用发动机可控富氧进气系统，采用变压吸附制氧装置制备得到氧气，将该氧气与发动机进气总管中的空气混合后输入发动机燃烧室。进入燃烧室的氧气浓度由电控单元控制，实现可控富氧浓度的发动机富氧燃烧，有效提高发动机的动力性能并降低排放。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用发动机可控富氧进气系统，它包括变压吸附制氧装置，进气管路，电控单元及各型传感器和阀，其中：变压吸附制氧装置包括空压机、压缩空气过滤器、及分子筛吸附塔，进气管路是由进气总管和氧气旁通管路组成，在发动机进气过程分别输送空气和氧气，并在进气总管中实现混合，最终将混合后的富氧气体输入到燃烧室；氧气旁通管路上设有氧气压力传感器、电磁阀以及减压阀，并依次连接氧气罐、单向阀及变压吸附制氧装置；外界空气由变压吸附制氧装置中的空压机进口端吸入，并依次经过压缩空气过滤器、发动机散热器、分子筛吸附塔以及氧气罐，然后通过氧气旁通管路进入进气总管；进气总管管路上安装有进气压力传感器，节气门位置传感器；所述的进气压力传感器，氧气压力传感器，节气门位置传感器，减压阀及电磁阀与电控单元进行信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种车用发动机可控富氧进气系统，它包括变压吸附制氧装置，进气管路，电控单元及各型传感器和阀，其中：变压吸附制氧装置包括空压机、压缩空气过滤器、及分子筛吸附塔，进气管路是由进气总管和氧气旁通管路组成，在发动机进气过程分别输送空气和氧气，并在进气总管中实现混合，最终将混合后的富氧气体输入到燃烧室；氧气旁通管路上设有氧气压力传感器、电磁阀以及减压阀，并依次连接氧气罐、单向阀及变压吸附制氧装置；外界空气由变压吸附制氧装置中的空压机进口端吸入，并依次经过压缩空气过滤器、发动机散热器、分子筛吸附塔以及氧气罐，然后通过氧气旁通管路进入进气总管；进气总管管路上安装有进气压力传感器，节气门...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东民，高昭，李玉善，刘阳，朱鲁栋，沈振伟，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37