[发明专利]一种内燃机减氮增氧进气装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力工程领域的发动机，尤其涉及一种内燃机减氮增氧进气装置及其控制方法。

背景技术

汽车工业的迅猛发展一方面给人类生活和工作带来了巨大的方便，另一方面却引发了与人类生存环境相关的系列矛盾，其中最重要的是发动机的排放污染严重破坏了人类的生态环境，能耗高又加速了石化能源的枯竭，这些矛盾随着时间的推移将愈演愈烈。随着汽车保有量的迅速增加，城市大气污染中来自车辆尾气（发动机排放的比例越来越大。车辆在道路中行驶时，由于路面灰尘很大，车辆发动机的工作环境非常恶劣，即使采用高位进气（避免路面飞扬的尘土和前面车辆的排放污染，但还是要采用加强型的空气滤清器，使得进气阻力增大，实际进入气缸的空气量更少。

发动机是一种热能动力机械，燃料（液态或气态燃料与空气的混合物）在发动机气缸内燃烧（点燃或压燃），燃料的化学能转化为热能，通过膨胀推动活塞连杆曲轴，对外输出机械功。

在现有的发动机技术中，虽然采用了增压和电喷等，但仍然常碰到因空气不足燃烧组织得不好，导致功率不足，排放污染偏高的问题，国产发动机的高能耗高污染的落后状况，使我国的动力机械及汽车工业的发展受到极大的限制。发动机燃烧空气的不足实际是氧气不足。众所周知：空气中氮占78%，氧只占21%，在原有的进气装置上，尽管人们想尽各种办法向有限的气缸容积中增大进入气缸的空气量，如在《一种氮氧增压装置》的专利（ZL200720050064.8）中提出的增压装置，实际上氧气的增加并不多，而氮气却增加的很多，可见增大进缸空气量的技术，其增氧效果并不明显，且会导致内燃机排放物中NO_x的增多。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种内燃机减氮增氧进气装置及其控制方法，让发动机的进气中含氧量增加、含氮量减少，使发动机输出更大功率的同时，实现发动机的节能与环保。

本发明通过下述技术方案实现：

一种内燃机减氮增氧进气装置，包括氮气过滤管5、控制系统、与排气管13连接的废气涡轮14，所述排气管13设有一个废气EGR支管12；

所述氮气过滤管5的管壁上设置有第一氧传感器6、低氧空气排出阀7和空气直通阀电磁阀11；

所述氮气过滤管5的其中一端连接发动机进气总管9，另一端连接涡轮压气装置3，所述涡轮压气装置3的一端连接空气过滤器2，空气过滤器2前设有引入一部份废气的排气管1；所述进气总管9连接发动机的多个进气歧管10；所述进气总管9上设有第二氧传感器8；

所述第一氧传感器6、第二氧传感器8、空气直通阀电磁阀11分别连接控制系统；

所述废气涡轮14与涡轮压气装置3通过管路相互连通；

所述废气EGR支管12与多个进气歧管10中的其中一个进气歧管连通。

所述进气总管9和涡轮压气装置3通过法兰4连接。

上述内燃机减氮增氧进气装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：发动机废气中的一部分废气经EGR支管12再进入进气总管9，废气涡轮14吸收排气管13中废气能量，经涡轮压气装置3来给经空气过滤器2过滤的新鲜空气增压，而后进入氮气过滤管5过滤，此时氮气过滤管5的低氧空气排出阀7的端口为封闭状态，在氮气过滤管5内空气中含氧量小于7%时，该低氧空气排出阀7处于打开状态，排出氮气过滤管5；

步骤二：该低氧空气排出阀7由第一氧传感器6控制，采集经氮气过滤管5过滤后的氧气含量；第二氧传感器8采集进气总管9内的含氧量；空气直通电磁阀11由第二氧含量传感器8的信号控制，当进气总管9内的含氧量大于32%时，空气直通电磁阀11打开，让部分空气不用通过氮气过滤管5，而直接进入进气总管9，从而使进入进气总管9的空气中氮含量小于氧含量，使得进气总管9的氧含量在26%～32%之间

步骤二：当进气总管9的氧含量低于26%～32%时，重复步骤一、步骤二。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

发动机工作时，机外空气经空气过滤器过滤后，再经涡轮压气装置增压，滤出后进入发动机的进气总管和进气歧管，最后进入气缸和燃料混合好后燃烧并发出功率。空气过滤器把空气中的机械杂质滤掉，在涡轮压气装置的作用下，被压入各氮气过滤管，在涡轮压气装置的压送和发动机进气抽吸的共同作用下，空气中的氧气顺利通过氮气过滤管渗滤出来进入气缸，而氮气被抑制通过，使得通过氮气过滤管后进入气缸中空气的含氧量大大增加，就可多烧油发出更大的功率，同时改善燃烧，真正实现发动机的节能与环保。