[发明专利]一种分子膜式车用氮氧分离装置及分离方法

摘要

本发明设计开发了一种分子膜式车用氮氧分离装置，包括涡轮增压器、氮氧分离器、进气阀门、出气阀门、负压泵、电控节流阀，所述涡轮增压器由汽车涡轮增压器中的涡轮驱动，将空气进行压缩，分别送到两路氮氧分离装置中，氮氧分离装置可将空气中的氧气进行分离，输出含氧量高的空气，经出气阀门供给发动机使用。两路氮氧分离装置交替工作，且当两路氮氧分离装置温度过高影响制氧效率时，通过控制电控节流阀开度，打开主进气管路正常提供空气，避免气路堵塞，发动机熄火。本发明所述的车用氮氧分离装置，通过两条支路交替工作，实现了向发动机不间断的提供高浓度氧气，以供燃料燃烧做功，提高燃料燃烧利用率。

主权项

一种车用氮氧分离方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设置两套并联的氮氧分离器，设定分子膜两侧初始压力差ΔP0、氮氧分离器中分子膜两侧初始氧浓度差ΔC0、分子膜两侧初始温度差ΔT0；步骤二、分别读取氮氧分离装置前端的氧浓度传感器、温度计、压力计测量的前端氧气浓度C1、前端温度T1、前端压力P1，以及氮氧分离装置后端的氧浓度传感器、温度计、压力计测量的后端氧气浓度C2、后端温度T2、后端压力P2；将测量得到的后端温度T2与分子膜额定工作温度T0进行比较，若后端温度T2大于等于分子膜额定工作温度T0，则控制电控节流阀开度，使空气经过主进气管路直接供给到发动机中，保护氮氧分离装置并避免发动机进气不畅，所述电控节流阀开度为α=KpET(k)+KdET(k)-ET(k-1)Δt]]>其中，Kp是比例系数；Kd是微分系数；ET＝T2‑T0，代表分子膜后端温度与额定工作温度的差值；k代表第k次循环采样计算；k‑1代表上次循环采样计算数据；Δt是采样周期；α为电控节流阀开度大小；若后端温度T2小于分子膜额定工作温度T0，则进行步骤三；步骤三、利用步骤二中测量得到的参数，采用如下公式，计算氮氧分离装置前后两端的氧气浓度差ΔC、温度差ΔT、压力差ΔPΔC＝C2‑C1ΔT＝T2‑T1ΔP＝P2‑P1；步骤四、根据步骤三中计算得到的氧气浓度差ΔC、温度差ΔT、压力差ΔP，判断分子筛中氮饱和程度，若分子筛中氮气饱和，则进行下一步，若分子筛中氮气未饱和，则返回步骤三；步骤五、切换两路氮氧分离装置工作状态，使还原后的一路分子膜继续氮氧分离，同时对另一路饱和分子膜进行还原，排除其中吸附的氮气。