CN101216003A - 汽油-含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统 - Google Patents

汽油-含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统，包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，在含水酒精重整子系统与发动机之间的重整气管路(30)上设置电磁截止阀(16)，电磁截止阀(16)由压力继电器(3)控制，压力继电器(3)的控制端与重整气管路(30)连通。在截止阀(16)前的重整气管路(30)设置重整气压力平抑器(12)；平抑器(12)与重整气管路(30)由连接管路(27)和(28)连接，连接管路(27)上设置电磁截止阀(14)；电磁截止阀(14)由压力继电器(15)控制，压力继电器(15)的控制口与重整气管路(30)连通，在连接管路(28)上装有气体回馈单向阀(13)。

Description

汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统
技术领域
本发明涉及一种汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统，属于发动机燃料预处理和供给技术领域。
背景技术
以乙醇(俗称“酒精”)为代表的生物质燃料在发动机上的应用技术是当今的研究热点之一，目前国内外对乙醇在车用发动机上的研究或推广应用主要有以下两种技术路线。
其一是乙醇汽油(掺烧)技术。这种技术的主要特点是：①要求乙醇的纯度不低于99.5％，乙醇的生产成本很高且生产过程中必然会产生大量的温室气体(CO2)；②乙醇与汽油按比例进行混合，形成E10(乙醇所占比例为10％(V/V))等不同乙醇含量的乙醇汽油。这种技术虽然已经比较成熟，并已得到应用，但由于燃料乙醇价格高且乙醇掺烧比例低，还不能满足节能减排的战略需要。
其二是乙醇改质(属于纯烧技术之一)技术。这项技术尚处研究之中，从已有的专利或研究资料看，这项技术的重点均集中在针对高纯度乙醇如何利用发动机余热制备氢气的装置或催化剂上，而没有考虑掺水乙醇和余热制氢发动机或装有该发动机的动力机械(如汽车等)的燃料供给、控制策略及其实现方式。因此，该技术目前仍难以实用化。
本发明人早在1983年就开始在BJ492Q汽油机上进行甲醇裂解燃料点燃式发动机研究，研制了我国同期首台甲醇裂解燃料点燃式发动机原理样机，1987年3月，原交通部科技局组织清华大学等单位对该项研究进行了技术鉴定。1999年至今，本发明人又先后进行了LPG、CNG、掺水乙醇等代用燃料在CY6102、CY4102、DC6110、SH6114、BJ492和EQ6100等发动机上的实用化技术研究，获得了“柴油机掺烧液化石油气燃料供给装置(ZL 00 2 29897.X)”和“柴油机掺烧压缩天然气燃料供给装置(ZL 02 2 79417.4)”二项国家实用新型专利。
发明内容
本发明的目的是提出一种能实现100％含水酒精在传统发动机上应用、能在一定条件下自动实现“汽油”和“含水酒精”两种燃料之间的相互转换，且绝大部分时间内以含水酒精重整燃料模式运行的“汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统”。本发明能在发动机工况产生变化时自动平抑含水酒精重整气压力，使其稳定在设计范围内；能在发动机工作范围内实现含水酒精重整燃料的优化供给。
本发明的技术方案：本发明的汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，在含水酒精重整子系统与发动机之间的重整气管路30上设置电磁截止阀16，电磁截止阀16由压力继电器3控制，压力继电器3的控制端与重整气管路30连通。
所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在截止阀16前的重整气管路30设置重整气压力平抑器12；平抑器12与重整气管路30由连接管路27和28连接，连接管路27上设置电磁截止阀14；电磁截止阀14由压力继电器15控制，压力继电器15的控制口与重整气管路30连通，在连接管路28上装有气体回馈单向阀13。
所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在含水酒精重整子系统与发动机的重整气管路30上设置稳压器17。
所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在进入发动机混合器之前的重整气管路30上设置重整气燃料控制装置18。
所述的发动机酒精重整燃料供给系统，含水酒精重整子系统的酒精重整器上安装温度传感器23，温度传感器23与温度表25连接。
所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在含水酒精供给子系统的电动酒精泵7控制回路中设置转换开关5。
本发明的优点：
1.实现了100％含水酒精在传统发动机内的燃烧，找到了一种可再生能源在传统发动机上的应用方法；
2.根据设定的重整床温度自动实现“汽油”和“含水酒精”两种燃料之间的相互转换，基本不改变操作人员的操作习惯；
3.当发动机工况产生变化时，能在一定范围内自动平抑酒精重整气的压力，使其稳定在设计范围内；
4.由于燃用了含水酒精经过重整后的富氢混合气，有助于提高火焰传播速度，可以实现稀薄燃烧，提高了燃烧效率，同时可大幅度减少NOx等有害物质的排放量；
5.含水酒精在发动机上的应用可大幅度降低酒精生产成本以及生产过程中温室气体(CO2)的排放量；
6.除压缩比和点火提前角需作适当调整外，原型机的结构基本不变。
附图说明
图1是本发明的系统组成图。
图中：1-蓄电池，  2-点火开关，  3、15-压力继电器，4-汽油泵，5-转换开关，  6-酒精罐，7-酒精泵，  8-酒精滤清器，9-酒精压力调节器，10-液态酒精控制阀，11-安全阀，12-重整气压力平抑器，13-单向阀，  14、16电磁截止阀，17-稳压器，18-加浓阀，  19-混合器，  20-差动机构，21-发动机，  22-酒精重整器总成，  23-温度传感器，  24-氧化净化器，25-温度表，26-溢流管，27、28-连接管路，29-液态酒精管路，30-重整气管路，31-发动机排气管。
具体实施方式
如图1所示，含水酒精重整燃料供给系统由含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统组成。
含水酒精供给子系统主要包括酒精罐6、电动酒精泵7、酒精滤清器8、酒精压力调节器9、酒精控制阀10和管路等。电动酒精泵7装在酒精罐6中，由12V电源驱动；酒精压力调节器9的溢流管26与酒精罐6连接；酒精控制阀10串联在压力调节器9之后的管路中。在含水酒精供给子系统的电动酒精泵7控制回路设置转换开关5。
含水酒精重整子系统主要包括液态酒精室、蒸发器、酒精蒸汽室、催化反应器、酒精重整气室组成的重整器总成22和连接管路等。重整器轴线方向一端与发动机排气管31连接，另一端与氧化净化器24连接；重整器总成22的液态酒精室与液态酒精管路29连接；重整器总成22的酒精重整气室与酒精重整气管路30相连。
含水酒精重整气供给子系统主要包括重整气压力平抑器12、截止电磁阀16、稳压器17、加浓阀18、混合器19、差动机构20、安全阀11、压力表和管路等。重整气压力平抑器12并联安装在含水酒精重整气管路30中，主要由回收罐、控制单元和管路组成；稳压器17由一膜片将其分隔为两个腔室，其中一个腔室与大气相通，另一个腔室分别有一个酒精重整气进口和出口，进口接酒精重整气管路，出口连接通往混合器19的管路，其外表面有冷却水腔；混合器19为Venturi结构，装在发动机空气滤清器与进气歧管之间的进气总管中；稳压器17与混合器19之间装有加浓阀18，加浓阀18可以是蝶阀也可以是锥阀，加浓阀18通过差动传动机构20与发动机节气门联动；酒精重整器总成22与稳压器17之间还装有安全阀11和截止电磁阀16。
控制子系统主要包括重整床温度传感器23及温度表25、转换开关5、压力继电器3与15、电磁截止阀14与16、单向阀13和线路等组成。转换开关5通过重整器反应床温度表25的温度控制电动酒精泵7的工作状态；压力继电器3通过设定的酒精重整气管路中的压力分别控制电磁截止阀16和电动汽油泵4的通断；酒精重整气管路中的上下限压力通过压力继电器15、电磁截止阀14和单向阀13组成的控制单元进行自动调节。
在原汽油机(化油器式或电控汽油喷射式)上增加一套含水酒精重整燃料供给系统，即可改装成汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机。其工作原理是：起动前，含水酒精重整气供给系统相关元件的初始参数或装置的初始位置均为设计值或状态。采用汽油起动发动机，并按正常程序暖机、运行，当温度表25的温度达到设定值时，将转换开关5置于“酒精”位置，电动酒精泵7工作，液态酒精经酒精滤清器8和酒精控制阀10进入酒精重整器总成22中进行蒸发、重整，重整后的富氢气体进入电磁截止阀16与重整器22之间的重整气管路30中，当其中的压力达到继电器3设定的上限压力值时，电动汽油泵4断电，汽油停止供给，同时电磁截止阀16通电开启，重整气经稳压器17、加浓阀18进入混合器19，在此与空气混合并被吸入气缸点火燃烧并做功，完成汽油→酒精的正切换。停机前，首先将转换开关5置于“汽油”位置，酒精泵7断电而停止酒精供给，重整气管路中的压力逐渐下降，当其压力下降到继电器3设定的下限压力值时，截止电磁阀16断电关闭，重整气停止供给，同时电动汽油泵4通电，系统恢复汽油供给，完成酒精→汽油的反切换，待运行数秒钟后，关闭点火开关2，发动机停止运转。酒精压力调节器9的作用是维持液态乙醇管路中的压力基本稳定。重整气压力平抑器12的作用是当发动机工况发生变化时在一定范围内自动调节重整气管路30中的压力。
实施例
本发明人采用上述含水酒精重整燃料供给系统，先后将BJ492Q化油器式汽油机和EQ6100电控汽油喷射汽油机改装成汽油-含水酒精重整气两用燃料发动机，并据此改装了“东风小康K07”和“YK6100”汽油—含水酒精重整气两用燃料原理样车。发动机台架和汽车道路试验结果表明：
1.可在传统点燃式发动机上燃用100％含水酒精；
2.能自动实现“汽油”和“含水酒精”两种燃料之间的相互转换，基本不改变操作人员的操作习惯；
3.当发动机工况产生变化时，能在一定范围内自动平抑酒精重整气的压力，使其稳定在设计范围内；
4.使用含水酒精重整后的富氢混合气燃料，可以实现稀薄燃烧，提高了燃烧效率，同时可大幅度减少NOx等有害物质的排放量；
5.除压缩比和点火提前角需作适当调整外，原型机的结构基本不变。

Claims (6)

1.一种汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统，包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，其特征在于：在含水酒精重整子系统与发动机之间的重整气管路(30)上设置电磁截止阀(16)，电磁截止阀(16)由压力继电器(3)控制，压力继电器(3)的控制端与重整气管路(30)连通。
2.根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征在于：在截止阀(16)前的重整气管路(30)设置重整气压力平抑器(12)；平抑器(12)与重整气管路(30)由连接管路(27)和(28)连接，连接管路(27)上设置电磁截止阀(14)；电磁截止阀(14)由压力继电器(15)控制，压力继电器(15)的控制口与重整气管路(30)连通，在连接管路(28)上装有气体回馈单向阀(13)。
3.根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征在于：在含水酒精重整子系统与发动机的重整气管路(30)上设置稳压器(17)。
4.根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征在于：在进入发动机混合器之前的重整气管路(30)上设置重整气燃料控制装置(18)。
5.根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征在于：含水酒精重整子系统的酒精重整器上安装温度传感器(23)，温度传感器(23)与温度表(25)连接。
6.根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征在于：在含水酒精供给子系统的电动酒精泵(7)控制回路中设置转换开关(5)。
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PB01 Publication
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C14 Grant of patent or utility model
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EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Dongfeng Shiye (Shiyan) Auto Industrial Co., Ltd.

Assignor: Wuhan University of Technology|Dongfeng Motor Corporation

Contract record no.: 2011420000238

Denomination of invention: Reformed gas-aqueous alcohol reformed gas dual-purpose fuel engine alcohol reforming fuel feeding system

Granted publication date: 20091223

License type: Exclusive License

Open date: 20080709

Record date: 20110901

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091223

Termination date: 20140102