专利名称：“工业肺”内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种“工业肺”内燃机，属于内燃机节能环保技改产品。由卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件及其附件和安装在内燃机上的排吸排循环机组成的加压＋减压膜法富氧气体分离富氧燃烧系统，其整体功能如肺，故命名为“工业肺”；由其装备的内燃机称为“工业肺”内然机。
目前，各国竟相发展的富氧燃烧产业，主要为玻璃、冶金等耗能企业提供技术装备。美国DuPont公司预测，1995年美国气体分离膜产值可达15亿美元。我国有关科研单位进行膜法富氧技术用于柴油机增氧试验研究，初步结果是“膜法富氧技术用于柴油机增氧的前途是乐观的，特别是在增压柴油机中高负荷和低负荷是很难得到统一的，而采用富氧装置后，则可通过调整供氧量而使高低负荷时都能处于最佳状态”。提出研制富氧装置与柴油机配套设备的期望。
澳大利亚科技人员根据试验结果，在《富氧气体分离膜在柴油机上的应用》一文中说“总的来说，富氧空气的全部效能就是提高燃烧效率和缩短点火延迟时间。定时装置的优化还能使柴油机的性能得到进一步的提高”。“富氧的这种能够利用较低质量的燃料成功操作发动机的能力，具有获得很大经济收益的潜力”。他们“已经设计出了一个利用废气能量的完整的高分子膜/透平机/压缩机体系，并且安装到了一个8个气缸，145KW功率的发动机上。在压力降为0.68atm的工作状态下，每个原型膜单元以30％的富集浓度透过100Nm3/hr的富氧空气。这个体系说明了用膜装置向柴油机提供富氧空气的这一概念”。但是，利用废气气压机作富氧气体分离动力，存在增加排气反压降低发动机功率的矛盾。
膜法富氧气体分离运动方式主要有加压、减压、加压＋减压三种，加压式的耗能是减压式的3倍，减压式虽然节能，却增加了膜组件用量。
以上是加压＋减压式膜组件流程，如果撤去真空泵就是加压式，如果撤去压缩机就是减压式。
本发明的目的是要提供一种生产28～30％富氧空气的“工业肺”装配在内燃机及其配套的机械上，随机生产满足内燃机燃料充分氧合燃烧作功所需要的氧气，解决内燃机15～30％未燃烧燃油充分燃烧作功问题。配合其它装置，既避免增加排气反压降低内燃机功率，又使增压柴油机高低负荷都得到统一，合理分配热能作功；使“工业肺”内燃机节省燃料、增加动力，消除污染，成为新型节能环保内燃机。
本发明的目的是这样实现的利用排吸排循环机取代压缩机和真空泵排吸作用，安装在内燃机上为卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件提供气体分离动力，和其它附件组成加压＋减压式膜法富氧空气分离燃烧系统，即“工业肺”。其吸程气流间断的缺点用高压空气储气囊补偿保持恒压，在压力降0.68atm工作状态下，随机生产28～30％富氧空气，并且在进排气和供油系统使用新型技改装置以及装配点火延迟控制器，满足内燃机富氧燃烧的需要。
本发明的具体结构由以下实施例及其附图给出。
图1是根据本发明提出的“工业肺”内燃机各装置示意图涉及安装在内燃机上的排吸排循环机结构示意图。
图2是卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件及其附件结构示意图和安装在汽车上的流程示意图。
图3是高压空气储气囊和富氧空气储气囊16及其配套装置示意图。
图4是根据本发明提出的“工业肺”内燃机装配汽车的结构示意图。
图1所示(1)缸体(A、B)；(2)连杆轴颈无油轴承及连杆大头；(3)动力轴及封套；(4)动力轮或轴柄；(5)连杆和活塞(a、b)；(6)介质孔和阀门(a1、a2、b1、b2)；(7)A缸排出管；(8)B缸吸入管；(9)B缸排出管；(10)“U”形封闭盖；(11)基座；(12)缸体介质入口；(13)缸体间腔；(14)双锁紧螺母起动爪和双直角摇柄，附图Q是单向笛簧阀门(6a1、6a2、6b1、6b2)结构示意图。
图2中所示排吸排循环机A缸排出管7→进气管15→高压空气储气囊和富氧空气储气囊16→卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件17→富氧集气管18→富氧气管19→B缸吸入管8→介质孔和阀门6b1→B缸→介质孔和阀门6b2→B缸排出管9→富氧空气管20→富氧气流调节器21→磁力涡轮(激发)增压空气滤清器增压室22上部→内燃机化油器23→内燃机吸气管24→内然机气缸25。
富氧空气储气囊16←→富氧空气交通管29←→富氧空气管20。
高压空气储气囊16→高压气管26→智能控制器27→驾驶室安全气囊28。
卷式膜组件示意图和中空纤维式膜组件示意图。
图3所示进气管15→高压空气储气囊16→高压气管26→智能控制器27→驾驶室安全气囊28。
富氧空气储气囊16←→富氧空气交通管29←→富氧空氧管20←→富氧气流调节器21→磁力涡轮(激发)增压空气滤清器增压室22上部。
{30}储气囊外壳，{31}增压弹簧，{32}弹簧增压板，{33}储气囊外壳开口，{34}单向笛簧阀门。
下面结合各图详细说明依据本发明提出的具体实施例的细节及工作情况。
本具体实施例由“工业肺”安装在内燃机及其配套的机械上的相关部分组成。“工业肺”由卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件及其附件和排吸排循环机组成。排吸排循环机依据专利法实施细则第四十二条第一款的规定，已由《排吸排循环机》发明专利申请公开说明书说明。图2是卷式(或中空纤维膜)富氧膜组件及其附件安装在汽车上的流程示意图，已由图面说明表述明确。即由排吸排循环机为富氧膜组件17提供过滤空气，经高压空气储气囊16储存并保持高于压力降为0.68atm工作状态下，生产28～30％富氧空气；经富氧空气调节器21控制，由富氧空气交通管29连接富氧空气储气囊16和富氧气管20，保持剩余富氧空气储存和混合燃气需要氧的足量供应。
排吸排循环机代替一台压缩机和一台真空泵安装在内燃机上，解决了压缩机和真空泵难以安装在内燃机上的技术难题。用内燃机曲轴作排吸排循环机动力轴3充分发挥内燃机飞轮和曲轴蓄能作功。“工业肺”的排吸排循环机安装在水冷式内燃机上，要把散热器和冷却风扇前移，要装配点火延迟控制器，要对进排气和供油系统作必要的改进。供油系统使用电热超声磁共燃油滤清器和化油器使用燃料气化裂解催化器；在进排气系统使用磁力涡轮(激发)增压空气滤清器。“工业肺”的高压空气储气囊16、卷式(或中空维膜)富氧膜组件17、富氧集气管18、部分富氧气管19，安装在图2.4所示机动车驾驶室或车厢顶棚、车厢底部或车厢侧壁内等适当位置。利用排气余热提供恒温工作条件。
利用高压空气储气囊16储存过滤空气，既避免了排吸排循环机排程气流冲击富氧膜组件17又避免了吸程气流间断，供应高于富氧膜组件所需压力降0.68atm工作状态下生产28～30％富氧空气所需足量过滤空气。在高压空气储气囊16和富氧膜组件17以及缸体介质入口12分别安装空气滤清器滤芯过滤空气。在高压空气储气囊16入口有单向笛簧阀门34防止气体逆流。有一条安装智能控制器27的高压气管26连接高压储气囊16和驾驶室安全气囊28，确保在意外事故瞬间为安全气囊28充气。由氧浓度传感器反馈富氧气流调节器21，或者后者与磁力涡轮(激发)增压空气滤清器22并联，同步调节富氧空气与过滤空气混合比。富氧气管20开口于磁力涡轮(激发)增压空气滤清器增压室22上部并安装笛簧阀门。高压空气储气囊和富氧空气储气囊16囊外间隙有增压弹簧31支撑弹簧增压板32，固定在两储气囊16与储气囊外壳30之间。增加储气囊弹性张力减轻其疲劳程度和保持恒压。储气囊外间隙经外壳开口33，可流通冷气冷缩囊内气体；富氧空气管19是一条包裹螺旋钢丝的高弹橡胶管，其往复回缩与扩张特性，可减弱吸程吸力高峰和维持排程扩张吸力。
“工业肺”气体循环流程中，排吸排循环机A缸气压＞高压空气储气囊16气压＞卷式富氧膜组件17压力降0.68atm；富氧气管20气压＞磁力涡轮(激发)增压空气滤清器增压室上部22气压。
气体经排吸排循环机AB两缸和缸体间腔13流通，对各零部件有冷却作用。若气流量较大，可以将“U”形封闭盖10下部制成过滤空气入口，代替缸体介质入口12，关闭缸体介质入口12作为排污口。
权利要求
1.“工业肺”内燃机，其技术特征在于利用排吸排循环机取代压缩机和真空泵排吸作用，安装在内燃机上，为富氧膜组件提供气体分离动力，和其它附件组成加压＋减压式膜法富氧空气分离燃烧系统，即“工业肺”；其吸程气流间断的缺点利用高压空气储气囊补偿保持恒压，在压力降0.68atm工作状态下，随机生产28～30％富氧空气；并且在进排气和供油系统使用技改装置以及装配点火延迟控制器，使“工业肺”内燃机燃料充分氧合充分燃烧作功，节省燃料，增加动力，消除污染，使“工业肺”内燃机成为新型节能环保内燃机。
2.根据权力要求1所说的“工业肺”内燃机原理，其特征是把“工业肺”安装在内燃机及其配套的机械上，并且在内燃机进排气和供油系统使用技改装置以及装配点火延迟控制器的新型节能环保内燃机。
3.根据权力要求1.2所说的“工业肺”，其特征是由富氧膜组件及其附件和安装在内燃机上的排吸排循环机组成的加压＋减压式膜法富氧气体分离富氧燃烧系统，其整体功能和如肺，故命名为“工业肺”。
4.根据权力要求1.3所说的加压＋减压式膜法富氧气体分离富氧燃烧系统，其特征是排吸排循环机A缸排出管7→进气管15→高压空气储气囊和富氧空气储气囊16→富氧膜组件17→富氧集气管18→富氧气管19→B缸吸入管8→介质孔和阀门6b1→B缸→介质孔和阀门6b2→B缸排出管9→富氧空气管20→富氧气流调节器21→磁力涡轮增压空气滤清器增压室上部22→内燃机化油器23→内燃机吸气管24→内燃机气缸25，和富氧空气储气囊16←→富氧空气交通管29←→富氧空气管20。
5.根据权力要求1所说的富氧膜组件及其附件，其特征是富氧膜组件17是卷式富氧膜组件或者中空纤维膜组件，其附件是富氧膜组件17加压端进气管15、高压空气储气囊16和减压端富氧集气管18、富氧气管19、以及连接排吸排循环机B缸排出管9至磁力涡轮增压空气滤清器增压室上部22的富氧管20、富氧气流调节器21，还有连接富氧管20与富氧空气储气囊16的富氧空气交通管29；其特征还在于部分进气管15，高压空气储气囊和富氧空气储气囊16、富氧膜组件17、富氧集气管18、部分富氧气管19、和富氧空气交通管29，可选择安装在汽车驾驶室顶棚、车厢顶棚、车厢侧壁内或者车厢底部适当位置；利用排气余热提供恒温工作条件。
6.根据权力要求1所说的高压空气储气囊和富氧空气储气囊16，其特征是储气囊外间隙经储气囊外壳开口33与外界交通，有增压弹簧31支撑弹簧增压板32，固定在两储气囊16与储气囊外壳30之间；高压空气储气囊16进气管15入口有单向笛簧阀门34；连接各富氧膜组件出气管口都安装空气滤清器滤芯；一条安装智能控制器27的高压气管26连接高压空气储气囊16和驾驶室安全气囊28；富气空气储气囊16与富氧空气管20之间有一条富氧空气交通管29；富氧空气管19是一条包裹螺旋钢丝的高弹橡胶管，其往复回缩与扩张特性，可减弱吸程吸力高峰和维持排程扩张吸力。
7.根据权力要求1所说的“工业肺”排吸排循环机安装在内燃机上为富氧膜组件提供气体分离动力，其特征是“工业肺”排吸排循环机缸体1固定在内燃机上，用内燃机曲轴作排吸排循环机动力轴3，使排吸排循环机为富氧膜组件17加压端提供过滤空气，经高压空气储气囊16储存缓冲压力≥0.4MPa，为富氧膜组件17减压端提供真空吸力，经富氧空气管19弹性回缩与扩张缓冲，保持真空度≥0.075MPa的吸力。
8.根据权力要求1所说的在“工业肺”内燃机进排气和供油系统使用技改装置，其特征是供油系统使用电热超声磁共振燃油滤清器或者多功能燃油滤清器，进排气系统使用磁力涡轮增压空气滤清器或者磁力涡轮激发增压空气滤清器；单腔化油器内燃机可使用燃料气化裂解催化器与磁力涡轮激发增压空气滤清器组合产品。
全文摘要
本发明公开了“工业肺”内燃机，由安装在内燃机上的排吸排循环机为加压+减压式富氧气体分离膜组件经其附件调节提供压力降0.68atm气体驱动力，随机生产28～30％富氧空气满足内燃机燃料充分氧合燃烧作功所需要的氧气，这一富氧燃烧系统称为“工业肺”，它装备的内燃机称为“工业肺”内燃机。在供油和进排气系统使用专利装置，以及优化点火延迟控制器，使“工业肺”内燃机节省燃料、增加动力、消除污染，成为节能环保无公害内燃机。本发明尤其适合燃烧乳化油等节能燃料，装备轮船、火车内燃机车、汽车和其他机械。
文档编号F02B29/00GK1155617SQ9610207
公开日1997年7月30日 申请日期1996年2月15日 优先权日1996年2月15日
发明者宋永海 申请人:宋永海