27]—并参阅图2、图3，在尚心腔底部设置有一分尚外壁19，由分尚外壁18和内壁2之间形成一环形开口槽18，在该环形开口槽18上覆盖固定好的分子膜16，分子膜与开口槽18密封连接，由分子膜16、内壁2和分离外壁19围成了单独的氧气容纳腔。开口槽18与分离外壁19配合，相当于将该处富氧空气与富氮空气分离开来，一方面，富氮空气直接由分离外壁19内腔的若干个氮气出气口 10排出到大气中。而另一方面，由于空气由进气口进入前经过转子17轴流加压，其压强高于外界大气压强。而分子膜16在进行氮氧分离时，其两侧须有一压差作用，令氧分子从分子膜16处渗透，而分子膜16对氮分子有一定的阻拦作用，因此经离心作用初次分离的空气，便经过分子膜16再次提纯，提高了氧纯度，经分子膜16分离后的富氧空气经由氧气出口 13流出，氧气出口 13直接连接发动机进气管14，以供给发动机燃烧做功需要的富氧空气。
[0028]由于分子膜16为无孔聚合物材料，在进行氧提纯一定时间后会造成其上方氮气的积累，而多余的氮气则会从最后一层转子17上方溢出，与上方空气汇合，由于惯性力作用再次向下流动，从氮气出气口 10流出。由于转子17始终高速转动，会带着离心腔内的空气做高速圆周运动，因此加速了分子膜16上方氮气的流动，加速其溢出，使分子膜16可以连续不断的进行氮氧分离工作，为发动机燃烧做功提供充分的富氧空气，提高制氧效率。
[0029]空气进气口与汽车涡轮增压器的出气口相连，经涡轮增压器压缩后的空气直接供给到离心腔腔体内进行氮氧分离。
[0030]转子轴6与汽车涡轮增压器的涡轮轴11相连，由涡轮轴11驱动转子轴6转动。可燃混合气在汽车发动机内燃烧做功后，产生的尾气由排气管15排出，由于尾气具有一定的气压，能带动废气涡轮12高速旋转由于废气涡轮12与涡轮轴11连接为一体，故涡轮轴11高速旋转，带动转子转轴6旋转，以此带动转子17旋转，使离心腔内空气做圆周运动。
[0031]由于废气涡轮12工作时其工作转速一般都在上每分钟万转以上，如此高的转速会造成滚动轴承磨损过快，因此该装置涡轮轴11与转子转轴6均采用浮动轴承5及涡轮轴浮动轴承9，并以润滑脂润滑，以减少轴承磨损。同时实现氮氧初次分离时如此高的转速会造成离心腔所需半径过大，增加布置难度，与制造成本与制造难度，故需在涡轮轴11与转子转轴6的连接处增加减速器7，以降低转子17转速。具体减速比需根据所选涡轮增压器型号、离心腔半径、分子膜类别及厚度等综合而定。
[0032]本发明的车用离心分子膜制氧装置，将氮氧分离技术中分子膜技术与离心分离技术结合起来，解决离心法分离氮氧装置体积大布置困难的技术问题。其制造成本低，工艺简单，制造容易，易于实现批量生产。装置使用寿命高，分子膜易于恢复，解决了分子膜恢复困难的问题。因所需分子膜面积大大减小，极大地降低了制造成本，与加工难度。由于采用二次分离技术，易于事项氧提纯，因而氧浓度提高，提高燃料的燃烧利用率，使发动机更加节能环保。本发明极大地拓宽了富氧燃烧的新方法
[0033]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，包括: 壳体，其内形成有容纳空气的容置空腔，所述壳体上部设置有空气进气口，以使空气流入所述容置空腔； 转子，其设置在所述容置空腔内，所述转子轴线竖直布置，所述转子绕其轴线旋转，带动容置空腔内空气做离心运动并自上而下流动；以及 分子膜，其设置在所述容置空腔内的下部外侧，并与所述壳体围成单独的容纳富氧空气的氧气容纳腔，所述分子膜拦截空气中的氮气以使空气中的氧气进入所述氧气容纳腔； 其中，所述壳体上设置有与所述氧气容纳腔相联通氧气出口，所述壳体底部设置有与所述容置空腔相联通的氮气出气口。
2.根据权利要求1所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，所述转子自上而下设置有多个，所述多个转子共用一个转子轴。
3.根据权利要求1或2所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，所述转子轴通过浮动轴承连接于所述壳体以减轻所述浮动轴承磨损。
4.根据权利要求1所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，所述空气进气口与汽车涡轮增压器出气口相连接。
5.根据权利要求1或2所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，所述转子由汽车涡轮增压器的涡轮轴驱动。
6.根据权利要求5所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，涡轮增压器涡轮轴与所述转子间设置有减速器，以调节所述转子转速。
7.根据权利要求1、2、4、6中任一项所述的离心分子膜式车用氮氧分离装置，其特征在于，所述分子膜采用无孔聚合物材料。
8.一种汽车，其特征在于，包括如全力要求1-7中任一项所述离心分子膜式车用氮氧分离装置。
【专利摘要】本发明设计了一种离心分子膜式车用氮氧分离装置，包括：壳体，转子、以及分子膜，在壳体内形成有容纳空气的容置空腔，转子在容置空腔内旋转带动容置空腔内空气做离心运动并自上而下流动，分子膜，其设置在所述容置空腔内的下部外侧，并与所述壳体围成单独的容纳富氧空气的氧气容纳腔，分子膜拦截空气中的氮气以使空气中的氧气进入所述氧气容纳腔。本发明提供的离心分子膜式车用氮氧分离装置，将离心法与分子膜法结合使用，使用离心法实现氮氧初步分离，再通过分子膜进一步分离，该结构避免了分子膜处的富氮空气的积累，增加了分子膜使用寿命。与现有技术相比，具结构简单、制造成本低、装置体积小、氧提纯效果佳、使用寿命高等特点。
【IPC分类】F02M25-12
【公开号】CN104675581
【申请号】CN201510100481
【发明人】王军年, 刘鹏, 王庆年, 王治强, 孙娜娜, 张垚
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年3月6日