[实用新型]一种纯氧发动机

说明书

技术领域

本实用新型属于内燃机领域，特别是一种活塞式纯氧发动机。

背景技术

近年来，环境问题已经受到了国家及广大百姓的重视。而汽车的尾气排放在这个重污染的背景下被推到了前台，世界各国都推出了更加严格的排放法规。尤其是在中国，不仅推出了更严格的排放法规，同时还实施了限制排放不达标车辆的运行区域等措施来缓解严重的城市污染。为了降低汽车发动机的排放，发动机的研究者采用了一系列的措施，如增压中冷技术、EGR技术、高压喷射技术、电子控制技术等等。这些技术在一定程度了缓解了排放困局，但是要想从根本上解决发动机的排放问题仍然存在诸多的技术难题。汽车发动机（包括柴油机和汽油机）的排放主要有NOx、PM、HC、CO。尤其是柴油机和GDI汽油机的PM排放对空气当中的颗粒物影响非常大。在所有的这些排放物当中，NOx与其他三种排放物基本上是呈相反的变化规律，即NOx排放降低的话，其他三种排放物或者是其中的一种或两种则呈增加的趋势。因此要想降低所有的排放物的排放量，其难度很大。

已有的研究表明，NOx主要是由于空气当中的N₂与空气当中的O₂产生氧化反应生成的。如果能够把空气当中的N₂全部去除的话，发动机的排放物当中则不会有NOx的生成，由此提出了纯氧发动机的概念。如果发动机只进氧气，而且还进行化学计量比燃烧的话，那么发动机必然会出现过热等异常现象；如果不按化学计量比燃烧的话，必然造成氧气的浪费，而纯氧的获得是需要付出代价的。因此，发动机在进纯氧的同时必须加入其他不与氧气和燃料反应的气体。CO₂正好满足这样的要求，而且获得CO₂非常容易，燃烧过后的生成物即为CO₂。虽然燃烧过后的排气当中除了CO₂还有H₂O，但是在高温下H₂O是气态的，并且也不与氧气和燃料反应，因此可以直接把发动机的排气引入到进气当中与纯氧气混合，所形成的气体混合物作为发动机的工质，然后再喷入相应比例的燃料则可以进行燃烧做功。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种纯氧发动机，采用纯氧燃料以及75%废气再循环的混合进气，从而实现发动机的节能减排。

本实用新型的目的是这样实现的：一种纯氧发动机，包括进气总管分别经进气歧管与四个气缸的进气口连接，所述四个气缸中的一个气缸的排气口连接排气管，排气管上沿排气方向顺次设置有排气背压传感器、排气背压控制阀以及氧浓度传感器；所述四个气缸中的其余三个气缸的排气口经EGR系统进气总管与EGR中冷器的进气口连接，EGR中冷器的出气口经EGR管与进气总管连接，EGR系统进气总管上设置有EGR压力传感器；所述进气总管上设置有纯氧进气口，进气总管上设有压力传感器和温度传感器；上述EGR系统进气总管经泄压管与位于氧浓度传感器下游的排气管部分连接，该泄压管上安装有EGR泄压阀。

所述压力传感器、温度传感器和排气背压传感器以及氧浓度传感器的信号输出至所述ECU，上述ECU的控制信号输出至排气背压控制阀以及EGR泄压阀。

所述EGR中冷器的冷却介质的进口管上设置有冷却介质控制阀，所述ECU的控制信号输出至冷却介质控制阀。

本实用新型活塞式纯氧发动机的进、排气系统结构及发动机的燃烧控制方案。其可以实现75%废气再循环（EGR）与纯氧的混合进气，并在电子控制系统的帮助下使发动机根据工况的要求运行在稀混合气、化学计量比混合气、浓混合气状态下进行燃烧做功，从而实现发动机的节能、减排、提高热效率和提高发动机动力的目的。

本实用新型活塞式纯氧发动机，包括有四缸发动机（也可以为其他数量的多缸发动机）、纯氧进气系统、发动机进气系统、发动机排气系统、废气再循环系统（EGR系统）以及电子控制系统（ECU）。

发动机的进气系统包括有进气总管和进气歧管，进气歧管一端与发动机气缸连接，另一端与进气总管相连接。进气总管还与EGR系统和纯氧进气系统相连接，进气总管上面还安装有温度传感器和压力传感器，温度传感器和压力传感器的信号直接传送给电子控制系统（ECU）。

发动机的排气系统包括有排气管，排气管上面安装有一个压力传感器、背压控制阀和氧浓度传感器，温度传感器和氧浓度传感器的信号直接传送给ECU，而背压控制阀则接受来自ECU的控制信号。排气管的一端与发动机的其中一缸相连接，另一端则直接通大气。