[发明专利]具有氧气泵吸进气系统的发动机和从进气流中去除氧气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机，更具体地涉及控制发动机进气流中的氧气水平。

背景技术

本节的描述仅提供涉及本发明的背景信息，可能构成也可能不构成现有技术。

柴油机通常具有未节流的进气流。供给到汽缸的空气流可能具有比燃烧所需的氧气更多的氧气量。这些多出来的氧气水平可在废气流中产生增加的氮氧化物(NO_X)和/或煤烟水平。氮氧化物(NO_X)和/或煤烟水平需要额外的废气后处理部件和废气再循环系统，以提供符合联邦法规的废气流。

发明内容

一种发动机组件可包括与燃烧室流体连通的进气歧管、电压源和第一氧气泵组件。第一氧气泵组件可包括第一进气导管和第一氧气泵吸机构。第一进气导管可具有与供给空气流体连通的入口和与进气歧管流体连通的出口。氧气泵吸机构可包括氧离子传导单元、与电压源电连通的第一电极以及与电压源电连通的第二电极。第一电极可设置在所述单元的第一侧并且可暴露于第一进气导管的内部。第二电解质可设置在所述单元的第二侧并且与所述导管内部隔离。第一氧气泵吸机构可基于由电压源施加在所述单元上的电压而从第一进气导管内的空气流中去除氧气。

一种发动机进气组件可包括第一进气导管和第一氧气泵吸机构。第一进气导管可具有与供给空气流体连通的入口以及与发动机的进气歧管流体连通的出口。第一氧气泵吸机构可包括第一氧离子传导单元、与电压源电连通的第一电极以及与电压源电连通的第二电极。第一电极可设置在所述单元的第一侧并且可暴露于第一进气导管的内部。第二电极可设置在所述单元的第二侧并且与所述导管内部隔离。第一氧气泵吸机构可基于由电压源施加在所述单元上的电压而从第一进气导管内的空气流中去除氧气。

一种从进气流中去除氧气的方法可包括向内燃发动机的进气歧管供给空气。供给空气可通过第一进气导管提供，所述第一进气导管具有与供给空气流体连通的入口以及与进气歧管流体连通的出口。所述方法还可包括通过第一氧气泵吸机构降低供应到进气歧管的空气的氧气浓度。第一氧气泵吸机构可包括第一氧离子传导单元、与电压源电连通的第一电极以及与电压源电连通的第二电极。第一电极可设置在所述单元的第一侧并且可暴露于第一进气导管的内部。第二电极可设置在所述单元的第二侧并且与所述导管内部隔离。上述降低氧气浓度的步骤可包括通过电压源在所述单元上施加电压以从第一进气导管内的空气流中去除氧气。

(1)本发明提供一种发动机组件，其包括：与燃烧室流体连通的进气歧管；电压源；和包括第一进气导管和第一氧气泵吸机构的第一氧气泵组件，所述第一进气导管具有与供给空气流体连通的入口和与所述进气歧管流体连通的出口，所述氧气泵吸机构包括氧离子传导单元、与所述电压源电连通的第一电极以及与所述电压源电连通的第二电极，所述第一电极设置在所述单元的第一侧并且暴露于所述第一进气导管的内部，而所述第二电极设置在所述单元的第二侧并且与所述导管的内部相隔离，所述第一氧气泵吸机构基于由所述电压源施加在所述单元上的电压而从所述第一进气导管内的空气流中去除氧气。

(2)根据方案(1)所述的发动机组件，还包括与所述燃烧室流体连通的排气歧管，所述氧气泵组件包括与所述排气歧管流体连通的第一排气导管，所述第二电极暴露于所述第一排气导管的内部，从所述第一进气导管去除的氧气被提供给所述第一排气导管。

(3)根据方案(2)所述的发动机组件，其中，来自所述排气歧管且提供给所述第一排气导管的废气加热所述单元以增加从所述第一进气导管去除的氧气。

(4)根据方案(1)所述的发动机组件，其中，所述第二电极暴露于大气。

(5)根据方案(1)所述的发动机组件，还包括第二氧气泵组件，所述第二氧气泵组件具有与供给空气流体连通的入口以及与所述进气歧管流体连通的出口，所述第二氧气泵组件定向为与所述第一氧气泵组件平行。

(6)根据方案(1)所述的发动机组件，其中，所述单元由二氧化锆(ZrO₂)形成。

(7)根据方案(1)所述的发动机组件，其中，所述电压源在所述单元上施加大于12伏的电压。