[发明专利]用于内燃发动机的氮富集气体供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种向交通工具(如车辆)的内燃发动机供给氮富集气体的氮富集气体供给装置。

背景技术

JP-A-2004-190570公开了一种装置，其向内燃发动机供给氮富集空气，以便减少废气中包含的氮氧化物(NOx)并提高燃料效率。该装置通过使用气体分离薄膜从空气中移除一部分氧而供给氮富集空气。

然而，因为氧相对氮的分离比例低，因此所述装置的分离效率低。因此，可能还需要一种复杂的装置以用于供给压缩空气，或者气体分离薄膜的尺寸可以被制作得更大，以便提高分离效率。

发明内容

考虑到前述以及其他问题，本发明的一个目的是提供一种氮富集气体供给装置。

根据本发明的一个示例，用于将氮富集气体供给到内燃发动机的氮富集气体供给装置包括旁路通道和气体分离薄膜。旁路通道将一部分废气从发动机的排气道引入发动机的进气道。气体分离薄膜布置在旁路通道中。气体分离薄膜被配置为将二氧化碳从被引入旁路通道中的废气中分离。

因此，氮富集气体可以被有效地供给到内燃发动机的燃烧室。

附图说明

通过参考附图作出的以下详细说明，本发明的以上及其他目的、特征和优点将变得更清楚。在附图中：

图1是示出了根据第一实施方式的氮富集气体供给装置的示意图；

图2是示出了根据第二实施方式的氮富集气体供给装置的示意图；

图3是示出了根据第三实施方式的氮富集气体供给装置的放大图；

图4A是示出了根据第四实施方式的氮富集气体供给装置的放大图，而图4B是示出了图4A的装置的剖视图；

图5是示出了根据第五实施方式的氮富集气体供给装置的放大图；

图6是示出了根据第六实施方式的氮富集气体供给装置的示意图；以及

图7是示出了根据第七实施方式的氮富集气体供给装置的示意图。

具体实施方式

(第一实施方式)

如图1所示，发动机系统2具有氮富集气体供给装置1。图1的内燃发动机3是汽油直喷式发动机。备选地，发动机3可以是柴油机。

发动机3具有汽缸5以及在汽缸5中滑动的活塞6。汽缸5的上部被限定为燃烧室7。发动机3包括多个汽缸5。

进气道9和排气道10与燃烧室7连接。进气道9将空气引入室7，而排气道10将废气从室7送到外部。进气阀11布置在室7和进气道9之间以便打开或关闭进气道9。排气阀12布置在室7和排气道10之间以便打开或关闭排气道10。

发动机3具有将燃料喷射到燃烧室7中的燃料喷射阀13，以及将空气-燃料混合物在燃烧室7中点燃的点火装置(未示出)。

发动机3的进气侧具有进气道9。进气道9的最上游侧对应于进气口15，而进气道9的最下游侧对应于燃烧室7。空气滤清器16、节流阀17、以及进气歧管18在进气道9中从上游侧按此顺序布置。进气道9中的空气流由空气滤清器16过滤。节流阀17打开或关闭进气道9。进气歧管18将进气分配到汽缸5中。

发动机3的排气侧具有排气道10。排气道10的最上游侧对应于燃烧室7，而排气道10的最下游侧对应于通到外部的排气口20。催化器21布置在排气道10中以便净化废气。旁路通道22与催化器21的下游侧连接。

发动机系统2具有包括旁路通道22和分离器23的氮富集气体供给装置1。旁路通道22将一部分废气从排气道10引入进气道9。分离器23布置在旁路通道22中，并且将二氧化碳(CO₂)从流入旁路通道22的废气中分离。

旁路通道22的上游侧与催化器21的下游侧在排气道10中连接。旁路通道22的下游侧与对应于进气道9的进气歧管18的调节箱25连接。

分离器23具有由中空纤维制成的气体分离薄膜，废气在经过催化器21之后从排气道10被引入分离器23。对于分离器23来说，二氧化碳的渗透性比氮或氧的渗透性高。

分离器23能将废气分离成富含二氧化碳的CO₂富集气体和富含氮的N₂富集气体。也就是说，CO₂富集气体渗透穿过分离器23，而N₂富集气体不渗透穿过分离器23。N₂富集气体流出分离器23，并且通过调节箱25被引入燃烧室7。

阀26在旁路通道22中被布置在调节箱25的上游侧。返回进气道9的N₂富集气体的量由阀26控制。

氮富集气体供给装置1还包括位于管27中的真空泵28。管27与分离器23的渗透侧连接。真空泵28可以相当于负压发生器。