一种发动机膜法空分富氧增压器及其配套供气系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种发动机膜法空分富氧增压器及其配套供气系统，该发动机膜法空分富氧增压器，包含：同轴安装的增压器废气端、增压器压气端和延伸排气扇；中空纤维膜组件，其置于增压器压气端的进气道外周，且出口与增压器压气端的进气道相连；膜前腔室，其与中空纤维膜组件的进口相连；膜前腔室内的空气经由中空纤维膜组件渗透分离，且通过延伸排气扇带走中空纤维膜组件渗透分离后的气体。本实用新型在不大幅度增加发动机进气量的前提下，通过增加进气的氧气含量来增加进入气缸的氧气量，提高发动机的输出功率和经济性。
【专利说明】
一种发动机膜法空分富氧増压器及其配套供气系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及发动机增压领域，特别涉及一种发动机膜法空分富氧增压器及其配套供气系统。
【背景技术】
[0002]传统的压气式增压器，在发动机启动阶段工作性能较差，造成冷机启动阶段排放性能较差。在柴油机高速高负荷状态下，缸内氧气严重缺乏，后燃现象严重，使柴油机工作性能降低，并且产生大量碳烟。目前，膜法富氧燃烧领域有了较大进展。膜法富氧燃烧能使发动机的冷启动排放及正常工作效率得到较大改善。
[0003]传统增压器为了提高发动机功率，在增加燃油喷射量的同时，通常增加进入气缸的氧气密度。但同时进入气缸的氮气量也增加，使NOx排放也随之增大;排气量的增加又导致带走的热量增加，热损失增大，不利于发动机经济性的提高。由于发动机气缸容积有限，进入气缸的气体体积一定。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种发动机膜法空分富氧增压器及其配套供气系统，在不大幅度增加发动机进气量的前提下，通过增加进气的氧气含量来增加进入气缸的氧气量，提高发动机的输出功率和经济性。
[0005]为了实现以上目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种发动机膜法空分富氧增压器，其特点是，包含:
[0007]同轴安装的增压器废气端、增压器压气端和延伸排气扇；
[0008]中空纤维膜组件，其置于增压器压气端的进气道外周，且出口与增压器压气端的进气道相连；
[0009]膜前腔室，其与中空纤维膜组件的进口相连；
[0010]所述膜前腔室内的空气经由中空纤维膜组件渗透分离，且通过所述的延伸排气扇带走中空纤维膜组件渗透分离后的气体。
[0011 ] 一种发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统，包含主机，其特点是，还包含:
[0012]发动机膜法空分富氧增压器，其包含:同轴安装的增压器废气端、增压器压气端和延伸排气扇；中空纤维膜组件，其置于增压器压气端的进气道外周，且出口与增压器压气端的进气道相连;膜前腔室，其与中空纤维膜组件的进口相连；
[0013]轴带鼓风机；
[0014]鼓风管道，其一端连接轴带鼓风机，另一端与膜前腔室相连；
[0015]废气管道，其进口与主机的废气出口相连，其出口与增压器废气端相连；
[0016]主供气管，其进口与增压器压气端相连，其出口通过中冷器与主机的进气口相连。
[0017]该发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统还包含:
[0018]齿轮机构，其输出端连接轴带鼓风机；
[0019]主轴，其穿过齿轮机构与主机相连。
[0020]该发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统还包含储气部件，所述的储气部件包含:
[0021 ]辅助进气管道，其两端与主供气管相连；
[0022]储气罐，其安装在辅助进气管道上；
[0023]压力表，其安装在储气罐上。
[0024]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0025]1、在不大幅度增加发动机进气量的前提下，通过增加进气的氧气含量来增加进入气缸的氧气量，提高发动机的输出功率和经济性。
[0026]2、相对于传统压气式增压器来说，本实用新型装置通过提供富氧气体，能较大程度提高发动机的最大输出功率。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型一种发动机膜法空分富氧增压器的结构示意图；
[0028]图2为本实用新型一种发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。
[0030]如图1所示，一种发动机膜法空分富氧增压器I，包含:同轴安装的增压器废气端12、增压器压气端13和延伸排气扇14;中空纤维膜组件16，其置于增压器压气端13的进气道外周，且出口与增压器压气端3的进气道相连;膜前腔室15，其与中空纤维膜组件16的进口相连;膜前腔室15内的空气经由中空纤维膜组件16渗透分离，且通过所述的延伸排气扇14带走中空纤维膜组件16渗透分离后的气体。空气先通过滤器进入中空纤维膜组件，将氮气和氧气分离，由于不同气体在中空纤维膜中溶解和扩散系数有差异，导致不同气体在膜中的相对渗透率不同。在增压器压气端13的抽吸作用下，渗透率相对较快的水、氧气、二氧化碳气体会进入增压器压气端13，而渗透率相对较慢的氮气大部分滞留在膜的另一侧，被延伸排气扇14带走。
[0031]如图1、2所示，一种发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统，包含主机2、发动机膜法空分富氧增压器1、轴带鼓风机3、鼓风管道4、废气管道5和主供气管6;其中，发动机膜法空分富氧增压器I包含:同轴安装的增压器废气端12、增压器压气端13和延伸排气扇14;中空纤维膜组件16，其置于增压器压气13端的进气道外周，且出口与增压器压气端13的进气道相连;膜前腔室15，其与中空纤维膜组件16的进口相连;鼓风管道4的一端连接轴带鼓风机3，另一端与膜前腔室15相连;废气管道5的进口与主机2的废气出口相连，其出口与增压器废气端12相连;主供气管6的进口与增压器压气端13相连，其出口通过中冷器20与主机2的进气口相连。
[0032]上述发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统还包含:齿轮机构7，其输出端连接轴带鼓风机3;主轴8，其穿过齿轮机构7与主机2相连，该机构可以随主机的转速自动调节膜法空分增压器的进气流量，使其能自动适应发动机不同运行工况对进气流量的要求;储气部件，所述的储气部件包含:辅助进气管道91，其两端通过三通阀10与主供气管6相连;储气罐92，其安装在辅助进气管道91上;压力表93，其安装在储气罐上92，该储气部件可以用于发动机初始启动或怠速运行时的富氧供气需要。
[0033]主机2正常工作时，主机2排放的高温废气进入增压器废气端12，带动增压器压气端13工作，造成纤维膜组件膜后进气流道内真空。同时齿轮机构7带动轴带鼓风机3工作，使外部空气在轴带鼓风机3的作用下经过空气滤器及消声材料进入鼓风管道4。空气在鼓风管道4另一端周向进入膜前腔室15，空气经过压力推送和真空抽吸的混合作用通过纤维膜(富氧膜)成为富氧气体。经过增压器压气端13的压缩，富氧气体压力和温度大大提高，富氧气体经过中冷器20冷却降温后进入主机各气缸的供气单元。辅助进气管道91中两个三通阀10均为电液双控阀，流向由储气罐92内的富氧气体压力控制。在增压器功率富余时，辅助进气管道91打开，为储气罐92供气，当储气罐92压力达到设定值时，辅助进气管道关闭。当主机2启动时，控制三通阀打开辅助进气系统，为主机2提供富氧气体。
[0034]上述的中空纤维膜组件将大部分的氮气隔离在外，少量的氮和大部分氧气透过纤维膜进入增压器进气流道后，再进入主机的主供气管，使发动机增压器与氮氧空气分离装置合为一体，结构紧凑。
[0035]采用的延伸排气扇14由增压器压气端13的延伸轴段带动旋转，将多余的氮气排出，同时使空气进入滤器中，充分利用废气透平的能量，即该延伸排气扇由废气涡轮带动，无需补加动力，使结构简单，省却了一台单独抽风机。
[0036]采用的轴带鼓风机3，不仅给增压器提供足够的空气和一定的膜前压力，而且轴带鼓风机转速能与发动机负荷实现在线匹配，满足了发动机不同工况进气量的需求。
[0037]采用辅助进气管道91，为发动机启动提供充足富氧，能有效改善发动机冷启动阶段的工作性能及排放。
[0038]综上所述，本实用新型一种发动机膜法空分富氧增压器及其配套供气系统，在不大幅度增加发动机进气量的前提下，通过增加进气的氧气含量来增加进入气缸的氧气量，提高发动机的输出功率和经济性。
[0039]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种发动机膜法空分富氧增压器，其特征在于，包含: 同轴安装的增压器废气端、增压器压气端和延伸排气扇； 中空纤维膜组件，其置于增压器压气端的进气道外周，且出口与增压器压气端的进气道相连； 膜前腔室，其与中空纤维膜组件的进口相连； 所述膜前腔室内的空气经由中空纤维膜组件渗透分离，且通过所述的延伸排气扇带走中空纤维膜组件渗透分离后的气体。2.—种发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统，包含主机和轴带鼓风机； 鼓风管道，其一端连接轴带鼓风机，另一端与膜前腔室相连； 废气管道，其进口与主机的废气出口相连，其出口与增压器废气端相连； 主供气管，其进口与增压器压气端相连，其出口通过中冷器与主机的进气口相连； 齿轮机构，其输出端连接轴带鼓风机； 主轴，其穿过齿轮机构与主机相连。3.如权利要求2所述的发动机膜法空分富氧增压器的配套供气系统，其特征在于，还包含储气部件，所述的储气部件包含: 辅助进气管道，其两端与主供气管相连； 储气罐，其安装在辅助进气管道上； 压力表，其安装在储气罐上。
【文档编号】F02B39/00GK205445802SQ201620227138
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】胡以怀, 王欣, 魏立江
【申请人】上海海事大学