[發明專利]一種電磁式車用氮氧分離裝置

有效

• 申請號: 201510099114.0
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104727991B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 王軍年;劉鵬;王慶年;王治強;孫娜娜;張垚
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;C01B13/02;B01D53/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及車用制氧技術領域，特別涉及一種電磁式式車用氮氧分離裝置。

背景技術

隨著經濟發展，能源緊缺和環境污染也成為世界性難題，如何進一步提高內燃機效率、節約燃料、降低排放成為內燃機技術發展的重要方向之一；隨著汽車技術的發展，內燃機技術，例如渦輪增壓、高壓縮比與抗震燃料、多點直噴、分層燃燒、稀薄燃燒、進排氣調節、高能點火等各方面技術已經發展地非常成熟，內燃機熱效率已經面臨系統瓶頸；要進一步提高內燃機性能，通過調節可燃混合氣的組分來輔助改善燃燒性能是發展的重要方向之一，例如富氫燃燒、富氧燃燒都可以極大地直接改善燃燒性能。隨著氧氣含量的提高，燃燒對于氣缸材料的要求也越高，根據目前氣缸材料的不同，富氧燃燒的氧濃度一般在31％-34％以下，富氧濃度還是較低的。因此，車載氮氧分離裝置主要目標是從普通空氣中實時地大量地分離出富氧濃度的空氣。

現有氮氧分離技術主要有變壓吸附法、膜法分離、磁分離、離心分離等技術。目前市場上銷售的采用變壓吸附法的制氧機有裝配工藝復雜，內部氣管接口多，體積大，效率低，氣密性差，制作成本高等缺點。膜法分離采用的有機分子膜遇油、水易失效，密封要求高。磁分離技術效率低，技術復雜。離心分離所需裝置體積大，軸承磨損嚴重，工藝要求高。

因此，車載富氧燃燒發動機必須要提供一種簡潔高效的氮氧分離裝置，來解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明提供了一種電磁式氮氧分離裝置，能夠快速高效地將空氣中的氮氣和氧氣分離，進而為發動機的燃燒過程提供高含氧量的空氣，以提高燃燒效率。

本發明提供的技術方案為：

一種電磁式車用氮氧分離裝置，包括：

渦輪增壓器，其用于吸入空氣并將空氣壓縮；

氮氧分離器，其內設置有磁場發生裝置，所述磁場發生裝置產生梯度磁場，以攔截流過所述梯度磁場的空氣中的氧氣，完成氮氣和氧氣的分離，所述氮氧分離器將分離后的富氧空氣提供給汽車發動機并將富氮空氣排出；

其中，所述渦輪增壓器與所述氮氧分離器相連通，為所述氮氧分離器提供空氣源。

優選的是，所述磁場發生裝置包括上下平行布置的兩個磁鐵，所述兩磁鐵左右磁極相反，之間形成空氣流通通道，所述流通通道中部的磁場強度大于兩端的磁場強度。

優選的是，其特征在于，所述磁場發生裝置包括直流電源和上下平行布置的兩個電磁鐵，所述兩個電磁鐵的導電線圈均纏繞在中部，并與所述直流電源的正負極相連，所述兩個電磁鐵導電線圈中電流的方向相反。

優選的是，所述磁場發生裝置還包括電流放大電路，所述電流放大電路包括三極管和電阻，實現對電磁鐵供電電流的放大控制作用。

優選的是，其特征在于，所述電磁鐵線圈兩端連接有限流電阻和二極管，以消除兩個電磁鐵產生的感應電動勢。

優選的是，所述氮氧分離器空氣入口端、富氧空氣出口端和富氮空氣出口端均連接有可控閥門及流量計，以檢測和控制空氣的流量。

優選的是，所述渦輪增壓器與所述氮氧分離器之間還設置有氧濃度傳感器、溫度計、壓力計，分別用來測量進入到氮氧分離器前空氣的氧濃度、溫度及壓力。

優選的是，所述氮氧分離器與汽車發動機之間還設置有氧濃度傳感器、溫度計、壓力計，分別用來測量氮氧分離器為發動機提供富氧空氣的氧濃度、溫度及壓力。

優選的是，其特征在于，所述渦輪增壓器由汽車發動機排出的尾氣驅動。

優選的是，所述渦輪增壓器出口端還連接有中冷器和空氣濾清器，用于為空氣降溫及去除空氣中雜質。

本發明的有益效果是：本發明所述的電磁式車用氮氧分離裝置，應用了電磁學理論中粒子運動規律與電磁技術，大大降低了使用永磁鐵進行氧提純時的裝置體積，同時由于電磁鐵磁力遠高于同體積永磁鐵數十倍，故所需裝置體積小，因而更易于布置，易于實現車載。由于其磁力大小可由通電導線內電流控制，因此改變電路中電流就可以實現對磁場整體強度的控制，從而控制發動機進氣的氧濃度，實現了裝置可控性的要求。另外由于各零部件均易于獲得，因而極大地降低了制造成本與加工難度。氧濃度提高，提高了發動機的燃料燃燒利用率，增加發動機功率，提高熱效率。與現有技術相比，該車載電磁氮氧分離裝置具結構簡單、制造成本低、裝置體積小、氧提純效果佳、濃度可控、使用壽命高等特點。

附圖說明

圖1為本發明所述的電磁式車用氮氧分離裝置總體連接示意圖。

圖2為本發明所述的氮氧分離器分離原理示意圖。