「工業肺」內燃機的製作方法

2023-06-07 05:57:16 2

專利名稱：「工業肺」內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種「工業肺」內燃機，屬於內燃機節能環保技改產品。由卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件和安裝在內燃機上的排吸排循環機組成的加壓＋減壓膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統，其整體功能如肺，故命名為「工業肺」；由其裝備的內燃機稱為「工業肺」內然機。
目前，各國竟相發展的富氧燃燒產業，主要為玻璃、冶金等耗能企業提供技術裝備。美國DuPont公司預測，1995年美國氣體分離膜產值可達15億美元。我國有關科研單位進行膜法富氧技術用於柴油機增氧試驗研究，初步結果是「膜法富氧技術用於柴油機增氧的前途是樂觀的，特別是在增壓柴油機中高負荷和低負荷是很難得到統一的，而採用富氧裝置後，則可通過調整供氧量而使高低負荷時都能處於最佳狀態」。提出研製富氧裝置與柴油機配套設備的期望。
澳大利亞科技人員根據試驗結果，在《富氧氣體分離膜在柴油機上的應用》一文中說「總的來說，富氧空氣的全部效能就是提高燃燒效率和縮短點火延遲時間。定時裝置的優化還能使柴油機的性能得到進一步的提高」。「富氧的這種能夠利用較低質量的燃料成功操作發動機的能力，具有獲得很大經濟收益的潛力」。他們「已經設計出了一個利用廢氣能量的完整的高分子膜/透平機/壓縮機體系，並且安裝到了一個8個氣缸，145KW功率的發動機上。在壓力降為0.68atm的工作狀態下，每個原型膜單元以30％的富集濃度透過100Nm3/hr的富氧空氣。這個體系說明了用膜裝置向柴油機提供富氧空氣的這一概念」。但是，利用廢氣氣壓機作富氧氣體分離動力，存在增加排氣反壓降低發動機功率的矛盾。
膜法富氧氣體分離運動方式主要有加壓、減壓、加壓＋減壓三種，加壓式的耗能是減壓式的3倍，減壓式雖然節能，卻增加了膜組件用量。
以上是加壓＋減壓式膜組件流程，如果撤去真空泵就是加壓式，如果撤去壓縮機就是減壓式。
本發明的目的是要提供一種生產28～30％富氧空氣的「工業肺」裝配在內燃機及其配套的機械上，隨機生產滿足內燃機燃料充分氧合燃燒作功所需要的氧氣，解決內燃機15～30％未燃燒燃油充分燃燒作功問題。配合其它裝置，既避免增加排氣反壓降低內燃機功率，又使增壓柴油機高低負荷都得到統一，合理分配熱能作功；使「工業肺」內燃機節省燃料、增加動力，消除汙染，成為新型節能環保內燃機。
本發明的目的是這樣實現的利用排吸排循環機取代壓縮機和真空泵排吸作用，安裝在內燃機上為卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件提供氣體分離動力，和其它附件組成加壓＋減壓式膜法富氧空氣分離燃燒系統，即「工業肺」。其吸程氣流間斷的缺點用高壓空氣儲氣囊補償保持恆壓，在壓力降0.68atm工作狀態下，隨機生產28～30％富氧空氣，並且在進排氣和供油系統使用新型技改裝置以及裝配點火延遲控制器，滿足內燃機富氧燃燒的需要。
本發明的具體結構由以下實施例及其附圖給出。


圖1是根據本發明提出的「工業肺」內燃機各裝置示意圖涉及安裝在內燃機上的排吸排循環機結構示意圖。
圖2是卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件結構示意圖和安裝在汽車上的流程示意圖。
圖3是高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16及其配套裝置示意圖。
圖4是根據本發明提出的「工業肺」內燃機裝配汽車的結構示意圖。
圖1所示(1)缸體(A、B)；(2)連杆軸頸無油軸承及連杆大頭；(3)動力軸及封套；(4)動力輪或軸柄；(5)連杆和活塞(a、b)；(6)介質孔和閥門(a1、a2、b1、b2)；(7)A缸排出管；(8)B缸吸入管；(9)B缸排出管；(10)「U」形封閉蓋；(11)基座；(12)缸體介質入口；(13)缸體間腔；(14)雙鎖緊螺母起動爪和雙直角搖柄，附圖Q是單向笛簧閥門(6a1、6a2、6b1、6b2)結構示意圖。
圖2中所示排吸排循環機A缸排出管7→進氣管15→高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16→卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件17→富氧集氣管18→富氧氣管19→B缸吸入管8→介質孔和閥門6b1→B缸→介質孔和閥門6b2→B缸排出管9→富氧空氣管20→富氧氣流調節器21→磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器增壓室22上部→內燃機化油器23→內燃機吸氣管24→內然機氣缸25。
富氧空氣儲氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氣管20。
高壓空氣儲氣囊16→高壓氣管26→智能控制器27→駕駛室安全氣囊28。
卷式膜組件示意圖和中空纖維式膜組件示意圖。
圖3所示進氣管15→高壓空氣儲氣囊16→高壓氣管26→智能控制器27→駕駛室安全氣囊28。
富氧空氣儲氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氧管20←→富氧氣流調節器21→磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器增壓室22上部。
{30}儲氣囊外殼，{31}增壓彈簧，{32}彈簧增壓板，{33}儲氣囊外殼開口，{34}單向笛簧閥門。
下面結合各圖詳細說明依據本發明提出的具體實施例的細節及工作情況。
本具體實施例由「工業肺」安裝在內燃機及其配套的機械上的相關部分組成。「工業肺」由卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件和排吸排循環機組成。排吸排循環機依據專利法實施細則第四十二條第一款的規定，已由《排吸排循環機》發明專利申請公開說明書說明。圖2是卷式(或中空纖維膜)富氧膜組件及其附件安裝在汽車上的流程示意圖，已由圖面說明表述明確。即由排吸排循環機為富氧膜組件17提供過濾空氣，經高壓空氣儲氣囊16儲存並保持高於壓力降為0.68atm工作狀態下，生產28～30％富氧空氣；經富氧空氣調節器21控制，由富氧空氣交通管29連接富氧空氣儲氣囊16和富氧氣管20，保持剩餘富氧空氣儲存和混合燃氣需要氧的足量供應。
排吸排循環機代替一臺壓縮機和一臺真空泵安裝在內燃機上，解決了壓縮機和真空泵難以安裝在內燃機上的技術難題。用內燃機曲軸作排吸排循環機動力軸3充分發揮內燃機飛輪和曲軸蓄能作功。「工業肺」的排吸排循環機安裝在水冷式內燃機上，要把散熱器和冷卻風扇前移，要裝配點火延遲控制器，要對進排氣和供油系統作必要的改進。供油系統使用電熱超聲磁共燃油濾清器和化油器使用燃料氣化裂解催化器；在進排氣系統使用磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器。「工業肺」的高壓空氣儲氣囊16、卷式(或中空維膜)富氧膜組件17、富氧集氣管18、部分富氧氣管19，安裝在圖2.4所示機動車駕駛室或車廂頂棚、車廂底部或車廂側壁內等適當位置。利用排氣餘熱提供恆溫工作條件。
利用高壓空氣儲氣囊16儲存過濾空氣，既避免了排吸排循環機排程氣流衝擊富氧膜組件17又避免了吸程氣流間斷，供應高於富氧膜組件所需壓力降0.68atm工作狀態下生產28～30％富氧空氣所需足量過濾空氣。在高壓空氣儲氣囊16和富氧膜組件17以及缸體介質入口12分別安裝空氣濾清器濾芯過濾空氣。在高壓空氣儲氣囊16入口有單向笛簧閥門34防止氣體逆流。有一條安裝智能控制器27的高壓氣管26連接高壓儲氣囊16和駕駛室安全氣囊28，確保在意外事故瞬間為安全氣囊28充氣。由氧濃度傳感器反饋富氧氣流調節器21，或者後者與磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器22並聯，同步調節富氧空氣與過濾空氣混合比。富氧氣管20開口於磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器增壓室22上部並安裝笛簧閥門。高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16囊外間隙有增壓彈簧31支撐彈簧增壓板32，固定在兩儲氣囊16與儲氣囊外殼30之間。增加儲氣囊彈性張力減輕其疲勞程度和保持恆壓。儲氣囊外間隙經外殼開口33，可流通冷氣冷縮囊內氣體；富氧空氣管19是一條包裹螺旋鋼絲的高彈橡膠管，其往復回縮與擴張特性，可減弱吸程吸力高峰和維持排程擴張吸力。
「工業肺」氣體循環流程中，排吸排循環機A缸氣壓＞高壓空氣儲氣囊16氣壓＞卷式富氧膜組件17壓力降0.68atm；富氧氣管20氣壓＞磁力渦輪(激發)增壓空氣濾清器增壓室上部22氣壓。
氣體經排吸排循環機AB兩缸和缸體間腔13流通，對各零部件有冷卻作用。若氣流量較大，可以將「U」形封閉蓋10下部製成過濾空氣入口，代替缸體介質入口12，關閉缸體介質入口12作為排汙口。
權利要求
1.「工業肺」內燃機，其技術特徵在於利用排吸排循環機取代壓縮機和真空泵排吸作用，安裝在內燃機上，為富氧膜組件提供氣體分離動力，和其它附件組成加壓＋減壓式膜法富氧空氣分離燃燒系統，即「工業肺」；其吸程氣流間斷的缺點利用高壓空氣儲氣囊補償保持恆壓，在壓力降0.68atm工作狀態下，隨機生產28～30％富氧空氣；並且在進排氣和供油系統使用技改裝置以及裝配點火延遲控制器，使「工業肺」內燃機燃料充分氧合充分燃燒作功，節省燃料，增加動力，消除汙染，使「工業肺」內燃機成為新型節能環保內燃機。
2.根據權力要求1所說的「工業肺」內燃機原理，其特徵是把「工業肺」安裝在內燃機及其配套的機械上，並且在內燃機進排氣和供油系統使用技改裝置以及裝配點火延遲控制器的新型節能環保內燃機。
3.根據權力要求1.2所說的「工業肺」，其特徵是由富氧膜組件及其附件和安裝在內燃機上的排吸排循環機組成的加壓＋減壓式膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統，其整體功能和如肺，故命名為「工業肺」。
4.根據權力要求1.3所說的加壓＋減壓式膜法富氧氣體分離富氧燃燒系統，其特徵是排吸排循環機A缸排出管7→進氣管15→高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16→富氧膜組件17→富氧集氣管18→富氧氣管19→B缸吸入管8→介質孔和閥門6b1→B缸→介質孔和閥門6b2→B缸排出管9→富氧空氣管20→富氧氣流調節器21→磁力渦輪增壓空氣濾清器增壓室上部22→內燃機化油器23→內燃機吸氣管24→內燃機氣缸25，和富氧空氣儲氣囊16←→富氧空氣交通管29←→富氧空氣管20。
5.根據權力要求1所說的富氧膜組件及其附件，其特徵是富氧膜組件17是卷式富氧膜組件或者中空纖維膜組件，其附件是富氧膜組件17加壓端進氣管15、高壓空氣儲氣囊16和減壓端富氧集氣管18、富氧氣管19、以及連接排吸排循環機B缸排出管9至磁力渦輪增壓空氣濾清器增壓室上部22的富氧管20、富氧氣流調節器21，還有連接富氧管20與富氧空氣儲氣囊16的富氧空氣交通管29；其特徵還在於部分進氣管15，高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16、富氧膜組件17、富氧集氣管18、部分富氧氣管19、和富氧空氣交通管29，可選擇安裝在汽車駕駛室頂棚、車廂頂棚、車廂側壁內或者車廂底部適當位置；利用排氣餘熱提供恆溫工作條件。
6.根據權力要求1所說的高壓空氣儲氣囊和富氧空氣儲氣囊16，其特徵是儲氣囊外間隙經儲氣囊外殼開口33與外界交通，有增壓彈簧31支撐彈簧增壓板32，固定在兩儲氣囊16與儲氣囊外殼30之間；高壓空氣儲氣囊16進氣管15入口有單向笛簧閥門34；連接各富氧膜組件出氣管口都安裝空氣濾清器濾芯；一條安裝智能控制器27的高壓氣管26連接高壓空氣儲氣囊16和駕駛室安全氣囊28；富氣空氣儲氣囊16與富氧空氣管20之間有一條富氧空氣交通管29；富氧空氣管19是一條包裹螺旋鋼絲的高彈橡膠管，其往復回縮與擴張特性，可減弱吸程吸力高峰和維持排程擴張吸力。
7.根據權力要求1所說的「工業肺」排吸排循環機安裝在內燃機上為富氧膜組件提供氣體分離動力，其特徵是「工業肺」排吸排循環機缸體1固定在內燃機上，用內燃機曲軸作排吸排循環機動力軸3，使排吸排循環機為富氧膜組件17加壓端提供過濾空氣，經高壓空氣儲氣囊16儲存緩衝壓力≥0.4MPa，為富氧膜組件17減壓端提供真空吸力，經富氧空氣管19彈性回縮與擴張緩衝，保持真空度≥0.075MPa的吸力。
8.根據權力要求1所說的在「工業肺」內燃機進排氣和供油系統使用技改裝置，其特徵是供油系統使用電熱超聲磁共振燃油濾清器或者多功能燃油濾清器，進排氣系統使用磁力渦輪增壓空氣濾清器或者磁力渦輪激發增壓空氣濾清器；單腔化油器內燃機可使用燃料氣化裂解催化器與磁力渦輪激發增壓空氣濾清器組合產品。
全文摘要
本發明公開了「工業肺」內燃機，由安裝在內燃機上的排吸排循環機為加壓+減壓式富氧氣體分離膜組件經其附件調節提供壓力降0.68atm氣體驅動力，隨機生產28～30％富氧空氣滿足內燃機燃料充分氧合燃燒作功所需要的氧氣，這一富氧燃燒系統稱為「工業肺」，它裝備的內燃機稱為「工業肺」內燃機。在供油和進排氣系統使用專利裝置，以及優化點火延遲控制器，使「工業肺」內燃機節省燃料、增加動力、消除汙染，成為節能環保無公害內燃機。本發明尤其適合燃燒乳化油等節能燃料，裝備輪船、火車內燃機車、汽車和其他機械。
文檔編號F02B29/00GK1155617SQ9610207
公開日1997年7月30日 申請日期1996年2月15日 優先權日1996年2月15日
發明者宋永海 申請人:宋永海