CN101144443A - 一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，主要结构由：活塞体、活塞、压缩机构、压力传感器、电磁阀、催化裂解机构、电热丝、反应膜、喷射机构、喷嘴组成，它设置在甲醇裂解气发动机的前端，液化甲醇经催化裂解机构的直流电热丝加热、催化剂催化，液态甲醇变为气态，气态甲醇进入活塞腔，经压缩机构的电磁阀、压力传感器控制甲醇气压压力，由喷射机构的喷嘴将加热裂解后的气态甲醇喷至发动机内的点火器，完成冷启动，此装置结构紧凑、体积小、安装使用方便、点火启动迅速，每次启动只需50秒，冷启动适用范围为－40℃－5℃，适用于北方寒冷地区甲醇裂解气发动机汽车的冷启动，此装置改装后也可用于柴油发动机的冷启动。

Description

一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置

技术领域

本发明涉及一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，属以甲醇裂解气为燃料的汽车发动机及其应用的技术领域。

背景技术

汽车发动机大都是以汽油为燃烧原料，由于石油资源的日益溃泛，石油产品消耗的日益增加，汽车尾气污染的日益严重，汽车发动机的燃料问题已成了世界性难题，汽车燃料的消耗已占到石油产量的40％。

目前，在科技领域正寻求高效、洁净、廉价、资源丰富的替代能源，例如：煤氢化气、压缩天然气、甲醇、乙醇等，甲醇由于具有洁净、高效、燃速快、资源丰富、价格低廉而成为首选，在德国、美国、日本等发达国家早在七、八十年代就对甲醇燃料汽车进行了研制，我国也已投入了大量的科研资源进行开发。

甲醇是以裂解气的形式在汽车发动机上应用的，甲醇是富氢气体燃料，主要含氢H2和一氧化碳CO，是最洁净的汽车发动机燃料，甲醇CH₃OH在催化剂、助剂催化下，在250-350℃状态下，裂解成一氧化碳CO+氢气2H₂，然后与空气混合，组成富氢混合气体，供给发动机使用。

富氢气体发动机具有燃烧速度快、燃烧范围广、可燃性好、燃烧产物清洁、不发生汽馈、冷壁熄火等优点，甲醇资源丰富，甲醇裂解气具有良好的供氢来源。

甲醇裂解气发动机的启动要具有足够的启动力矩、转数、过量混和气系数、电火花强度的爆发力，润滑油类别、环境温度、发动机气缸结构也是影响发动机启动的因素。

甲醇裂解气发动机启动分为：常温启动、冷启动、热启动，常温启动温度为≥5℃，启动较容易，气温温度≤5℃为冷启动，启动困难，气温温度≥40℃为热启动，最容易启动，唯独冷启动较难，气温在0℃以下，尤其在-40℃--25℃时，启动十分困难，给甲醇裂解气发动机的使用及甲醇汽车的推广应用带来严重影响。

为了解决甲醇裂解气发动机的冷启动，在技术上也采取过多种办法，例如：减少润滑油粘稠度、增设加热器、增加发动机的启动转数和力矩，或用人力加热发动机壳体等，均不够理想，均存在技术上的弊端。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的不足，设计一种全新的甲醇裂解气发动机的冷启动装置，采用液化甲醇在催化剂、助剂催化下，在电加热状态下成为气态甲醇，在电磁阀压缩状态下，由喷射机构喷至发动机进内的点火器，使发动机启动增加空气冲量、增加甲醇汽化潜热、提高甲醇裂解量和升功率，使甲醇裂解气发动机能够在-40℃-5℃温度状态迅速启动，完成发动机冷启动，使甲醇裂解气发动机成为全天候型发动机。

技术方案

本发明主要结构由：活塞体、活塞、压缩机构、压力传感器、电磁阀、催化裂解机构、电热丝、反应膜、喷射机构、喷嘴组成；在活塞体1的左内部为活塞2，活塞体1的右部活塞腔41通过联接部3联接压缩机构5，联接部3的上部联接气路管12，气路管12联接电磁阀7，电磁阀7联接压力传感器6，压力传感器6垂直联接压缩机构5，压缩机构5通过联接部11联接喷射机构8，喷射机构8的前部为喷嘴10，喷嘴10联接甲醇裂解气发动机内的点火器，裂解机构4下端部为锥形联接部21、进液口15，锥形联接部21、进液口15联接液化甲醇储存箱。

所述的压缩机构5的壳体22呈圆桶形，壳体22内部为压缩腔23，左端内部为联接部26，右端外部为联接部25，右侧部设有联接孔24、并与压缩腔23联通，联接孔24上部联接压力传感器6、压力传感器6联接电磁阀7，电磁阀7联接气路管12，电磁阀7、压力传感器6通过导线与发动机电源联接，气路管12穿过电磁阀7、压力传感器6与压缩机构5内的压缩腔23联通。

所述的催化裂解机构4，壳体27为筒形，内部为裂解腔14，壳体27的上端部为安装部28、并由螺孔29、螺栓20与活塞体1联接；壳体27的下部为锥形联接部21，壳体27内底部设有弹簧槽30，在壳体27的内壁上设有电热丝槽31，外部设有进液口15，在弹簧槽30内装有弹簧19、并由弹簧档圈18固定，裂解腔14内等间距设有六个反应膜17，反应膜17上涂履粘结剂+催化剂+助剂的混合剂，裂解腔14的内壁上环绕电热丝16，电热丝16与裂解气发动机的电源联通。

所述的喷射机构8呈圆锥形，左部为联接部11，联接部11内部为联接螺孔32，喷射机构8的内部由气道9贯通，气道9联通右部的喷嘴10。

所述的活塞2，左部为活塞杆33，右部为活塞头34，在活塞头34上均布三个环形活塞槽35，在活塞槽35内装有开合式密封环13。

所述的裂解机构4的反应膜17呈圆环形，中间为中心膜孔37，中心膜孔37的外部均布八个外膜孔38，反应膜17用蜂窝陶瓷材料制作，反应膜17上涂覆粘结剂酚醛环氧树脂+催化剂CuO/Al₂O₃+助剂Cr的混合剂。

所述的裂解机构4的电热丝16为高熔点钨丝，为直流电压供电，电压为120V、电流强度为8A、功率为1000W。

所述的甲醇裂解气发动机的冷启动温度范围为-40℃-5℃。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是在甲醇裂解气发动机的前端设置—冷启动装置，采用活塞机构、催化裂解机构、电磁阀压缩机构、喷射机构相结合的整体设计，液化甲醇经进液口进入裂解腔，裂解腔内设有六个带孔的反应膜，反应膜上涂有粘结剂、催化剂、助剂的混合剂，裂解腔内壁上设有直流电热丝，汽车电源通电后，电热丝升温至250-350℃，液态甲醇变为气态，甲醇气体通过电热催化裂解进入活塞腔，活塞腔内的甲醇气体由气路管进入压缩机构，压缩机构的电磁阀控制气体的流动压力，压力传感器显示甲醇气体的压力数值，然后甲醇气体输入喷射机构，由喷嘴直接喷入甲醇裂解气发动机内的点火器，然后进入气缸，使发动机启动，从而完成了冷启动，此装置设计合理、结构紧凑，体积小，容易制造，安装使用方便，启动迅速，每次启动只需50秒钟，直接与发动机联为一体，极适宜在北方寒冷地带使用，冷启动适用范围在-40℃-5℃，是十分理想的甲醇裂解气发动机的冷启动装置，此装置改装后也可用于北方寒冷地带使用的柴油发动的冷启动。

附图说明

图1为整体结构主视图

图2为整体结构俯视图

图3为整体结构侧视图

图4为压缩机构主视图

图5为图4的A-A剖面图

图6为为压缩机构侧视图

图7为催化裂解机构主视图

图8为图7的B-B剖面图

图9为催化裂解机构侧视图

图10为喷射机构主视图

图11为图10的C-C剖面图

图12为喷射机构侧视图

图13为活塞主视图

图14为图13的D-D剖面图

图15为活塞侧视图

图16为密封环主视图

图17为密封环俯视图

图18为反应膜主视图

图19为图18的E-E剖面图

图20为弹簧档圈主视图

图21为图20的F-F剖面图

图22为整体结构立体图

图中所示，附图标记清单如下：

1、活塞体，2、活塞，3、联接部，4、催化裂解机构，5、压缩机构，6、压力传感器，7、电磁阀，8、喷射机构，9、气道，10、喷嘴，11、联接部，12、气路管，13、密封环，14、裂解腔，15、进液口，16、电热丝，17、反应膜，18、弹簧档圈，19、弹簧，20、螺栓，21、锥形联接部，22、壳体，23、压缩腔，24、联接孔，25、联接部，26、联接部，27、壳体，28、安装部，29、螺孔，30、弹簧槽，31、电热丝槽，32、联接孔，33、活塞杆，34、活塞头，35、活塞槽，36、开合口，37、中心膜孔，38、外膜孔，39、安装孔，40、甲醇进气孔，41、活塞腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、2、3所示，为整体结构图，由活塞体1、催化裂解机构4、压缩机构5、喷射机构8、甲醇气路管12组成整体结构，联接部3、11、21、25、26与各部联接要牢固，不得漏液、漏气。

活塞体1内的活塞2装在活塞腔41内，要配合严密，活塞2的活塞头34上装有密封环13，不得漏气，活塞2可调整活塞腔41内的甲醇气体压力。

催化裂解机构4的裂解腔14内均匀装有六个反应膜17，六个反应膜要错位安装，使膜孔错开，反应膜17用蜂窝陶瓷制作，反应膜17上要涂覆催化剂+助剂+粘结剂的混合物，并在反应膜17的蜂窝陶瓷材料上固牢、渗透，以催化液态甲醇裂解，粘结剂为酚醛环氧树脂，催化剂为氧化铜+三氧化二铝，助剂为铬，反应膜17上的孔可使气体甲醇通过，蜂窝结构可增大气体与催化剂的接触面积，电热丝16由汽车电源电平供给直流电压，经变压器变压后，电压由12V变为120V，电流强度为8A，功率为1000W，电热丝16加热后，使液化甲醇变为气化甲醇；弹簧19、弹簧档圈18可调整反应膜17的位置。

压缩机构5由电磁阀7控制气化甲醇的压力、压力传感器6显示压力数值，电磁阀7为直流，电压为12V，功率为1000W。

喷射机构8接收压缩机构5的压缩腔23输送来的气化甲醇，经气道9、由喷嘴10直接喷至发动机内的点化器。

进液口15、裂解腔14、活塞腔41、气路管12、压缩腔23、气道9、喷嘴10要畅通，不得堵塞。

图4、5、6所示，为压缩机构5的壳体22结构图，要强度好，要用高强度的铝锌合金材料制作，联接部25、联接孔24、压缩腔23要互为联通，联接部25为外螺纹联接，联接部26为内螺纹联接。

图7、8、9所示，为催化裂解机构4的壳体结构图，壳体27要强度好，要用高强度的绝缘材料制作，以适应安装电热丝16，联接部21为锥螺纹联接，安装部28与活塞体1联接，进液口15、裂解腔14、弹簧槽30要畅通，电热丝槽31在壳体27的内壁上，以便于安装电热丝16，要注意绝缘保护。

图10、11、12所示，为喷射机构8结构图，要强度好，要用铝锌合金材料制作，联接孔32为内螺纹联接，联接孔32、气道9、喷嘴10要互为联通。

图13、14、15所示，为活塞2结构图，前部为活塞头34、后部为活塞杆33，活塞头34上设有三个活塞槽35，活塞槽35内安装开合式密封环13，要强度好，耐高压，要用铝锌合金材料制作。

图16、17所示，为密封环13结构图，密封环要有弹性、塑性，要用强度好的塑胶材料制作，反应膜17上要涂覆粘结剂+催化剂+助剂的混合剂，并固牢，要渗透到蜂窝陶瓷材料上。

图18、19所示，为反应膜17结构图，反应膜17为圆环形，中间为中心膜孔37，围绕中心膜孔37均布八个外膜孔38，反应膜17要用强度好的蜂窝陶瓷材料制作，反应膜17上涂覆粘结剂+催化剂+助剂的混合剂。

图20、21为弹簧档圈18结构图，中间为进气孔40，外部为安装孔39。

图22为整体结构立体图、活塞体、裂解机构、压缩机构、喷射机构组成整体结构。

Claims (8)

1.一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：主要结构由：活塞体、活塞、压缩机构、压力传感器、电磁阀、催化裂解机构、电热丝、反应膜、喷射机构、喷嘴组成；在活塞体(1)的左内部为活塞(2)，活塞体(1)的右部活塞腔(41)通过联接部(3)联接压缩机构(5)，联接部(3)的上部联接气路管(12)，气路管联接电磁阀(7)，电磁阀(7)联接压力传感器(6)，压力传感器(6)垂直联接压缩机构(5)，压缩机构(5)通过联接部(11)联接喷射机构(8)，喷射机构(8)的前部为喷嘴(10)，喷嘴(10)联接甲醇裂解气发动机内的点火器，裂解机构(4)下端部为锥形联接部(21)、进液口(15)，锥形联接部(21)、进液口(15)联接液化甲醇储存箱。

2.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的压缩机构(5)的壳体(22)呈圆桶形，壳体(22)内部为压缩腔(23)，左端内部为联接部(26)，右端外部为联接部(25)，右侧部设有联接孔(24)、并与压缩腔(23)联通，联接孔(24)上部联接压力传感器(6)，压力传感器(6)联接电磁阀(7)，电磁阀(7)联接气路管(12)，电磁阀(7)、压力传感器(6)通过导线与发动机的电源联接，气路管(12)穿过电磁阀(7)、压力传感器(6)与压缩机构(5)内的压缩腔(23)联通。

3.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的催化裂解机构(4)，壳体27为筒形，内部为裂解腔(14)，壳体(27)的上端部为安装部(28)、并由螺孔(29)、螺栓(20)与活塞体(1)联接；壳体(27)的下部为锥形联接部(21)，壳体(27)内底部设有弹簧槽(30)，在壳体27的内壁上设有电热丝槽31，外部设有进液口(15)，在弹簧槽(30)内装有弹簧(19)、并由弹簧档圈(18)固定，裂解腔(14)内等间距设有六个反应膜(17)，反应膜(17)上涂覆粘结剂+催化剂+助剂，裂解腔(14)的内壁上环绕电热丝(16)，电热丝(16)与裂解气发动机的电源联通。

4.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的喷射机构(8)呈圆锥形，左部为联接部(11)，联接部(11)内部为联接螺孔(32)，喷射机构(8)的内部由气道(9)贯通，气道(9)联通右部的喷嘴(10)。

5.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的活塞(2)，左部为活塞杆(33)，右部为活塞头(34)，在活塞头(34)上均布三个环形活塞槽(35)，在活塞槽(35)内装有开合式密封环(13)。

6.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的催化裂解机构(4)的反应膜17呈圆环形，中间为中心膜孔(37)，中心膜孔(37)的外部均布八个外膜孔(38)，反应膜(17)用蜂窝陶瓷材料制作，反应膜(17)上涂覆粘结剂酚醛环氧树脂+催化剂CuO/Al₂O₃+助剂Cr。

7.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的裂解机构(4)的电热丝(16)为高熔点钨丝，为直流电压供电，电压为120V、电流强度为8A、功率为1000W。

8.根据权利要求1所述的一种甲醇裂解气发动机的冷启动装置，其特征在于：所述的甲醇裂解气发动机的冷启动温度范围为-40℃-5℃。

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