CN103291507A - 余热燃料增能发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种余热燃料增能发动机，包括内燃机和燃料源，在所述内燃机的排气道上和/或在所述内燃机的排气道内设吸热燃料分解反应器，所述燃料源与所述吸热燃料分解反应器的燃料入口连通，所述吸热燃料分解反应器的燃料分解产物出口与所述内燃机的燃料入口连通。本发明可以大幅度提高对内燃机余热的利用率，减少燃料消耗，实现节能的目的。

Description

余热燃料增能发动机
 
技术领域
本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种余热燃料增能发动机。
背景技术
内燃机，不论是活塞式内燃机还是燃气轮机，其排气温度均较高，在有些情况下，可以达到上千度。近年来，为了提高内燃机的效率关于利用内燃机余热的研究和技术方案有许许多多，但是，行之有效的甚少。因此，需要发明一种新型结构对内燃机的余热进行更科学有效地利用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出的技术方案如下：
一种余热燃料增能发动机，包括内燃机和燃料源，在所述内燃机的排气道上和/或在所述内燃机的排气道内设吸热燃料分解反应器，所述燃料源与所述吸热燃料分解反应器的燃料入口连通，所述吸热分解燃料反应器的燃料分解产物出口与所述内燃机的燃料入口连通。
所述燃料源内的燃料设为甲醇或乙醇。
一种余热燃料增能发动机，包括内燃机和水源，在所述内燃机的排气道上和/或在所述内燃机的排气道内设吸热水分解反应器，所述水源与所述吸热水分解反应器的水入口连通，所述吸热水分解反应器的氢氧混合物出口与所述内燃机的燃烧室连通。
所述内燃机设为活塞式内燃机或燃气轮机。 
本发明中，在设有所述吸热燃料分解反应器的结构中，其原理为：将燃料导入所述吸热燃料分解反应器中，燃料吸收内燃机尾气的余热，并在催化剂的作用下，发生吸热分解反应形成可燃气体（例如，以甲醇为燃料生成一氧化碳和氢气，以乙醇为燃料可以生成一氧化碳、氢气和甲烷），所生成的可燃气体的热值等于燃料的热值加上在所述吸热燃料分解反应器内从所述内燃机的尾气中吸收的热量，换句话说，由所述吸热燃料分解反应器产生的可燃气体的热值大于进入所述吸热燃料分解反应器内的燃料的热值，将此可燃气体按燃料供给方式进入所述内燃机中，进行燃烧化学反应，从而达到利用余热增加发动机效率的目的；在设有所述吸热水分解反应器的结构中，其原理为：将水导入所述吸热水分解反应器中，水吸收内燃机尾气的余热，并在催化剂的作用下，发生吸热分解反应形成氢气和氧气，将生成的氢气或氢气和氧气的混合物，导入所述内燃机的燃烧室，与此同时，向所述内燃机的燃烧室内导入其它燃料（即内燃机固有燃料），这样使所述内燃机的燃烧室中工质燃烧放出的热量大于向所述内燃机的燃烧室内导入的其它燃料燃烧放出的热量，从而达到利用余热增加发动机效率的目的。
本发明中，所述吸热燃料分解反应器是指在热和催化剂的作用下，能够使导入的燃料发生吸热分解反应的装置，在本发明中，是利用内燃机的余热和催化剂实现导入的燃料的分解反应的。其催化剂的种类和具体温度可参阅化学工程领域的公知技术。
本发明中，所述吸热水分解反应器是指在热和催化剂的作用下，能够使导入的水发生吸热分解反应生成氢气和氧气的装置，在本发明中，是利用内燃机的余热和催化剂实现导入的水的分解反应的。其催化剂的种类和具体温度可参阅化学工程领域的公知技术。
本发明中，应根据能源与动力领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
本发明的有益效果如下:
本发明的所述余热燃料增能发动机可以大幅度提高对内燃机余热的利用率，减少燃料消耗，实现节能的目的。
附图说明
图1所示的是本发明实施例1的结构示意图；
图2所示的是本发明实施例2的结构示意图；
图3所示的是本发明实施例3的结构示意图；
图4所示的是本发明实施例4的结构示意图；
图5所示的是本发明实施例5的结构示意图；
图6所示的是本发明实施例6的结构示意图；
图7所示的是本发明实施例7的结构示意图；
其中：
1内燃机、11活塞式内燃机、12燃气轮机、2燃料源、21水源、3吸热燃料分解反应器、31吸热水分解反应器。
具体实施方式
实施例1
如图1所示的余热燃料增能发动机，包括内燃机1和燃料源2，在所述内燃机1的排气道上设吸热燃料分解反应器3，所述燃料源2与所述吸热燃料分解反应器3的燃料入口连通，所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口与所述内燃机1的燃料入口连通。
本实施例中，所述内燃机1具体地设为了活塞式内燃机11，所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口直接与所述活塞式内燃机11的气缸上的燃料入口连通，所述燃料源2内的燃料设为甲醇。
所述活塞式内燃机11的排气道排出的气体具有很高的温度，在经过所述吸热燃料分解反应器3时释放大量的能量，经所述吸热燃料分解反应器3的燃料入口进入所述吸热燃料分解反应器3中的甲醇在催化剂的催化下吸热分解，吸热分解产生的一氧化碳和氢气进入所述活塞式内燃机11的燃烧室，并在接下来的工作循环中在所述燃烧室中发生燃烧化学反应。
作为可以变换的实施方式，所述吸热燃料分解反应器3可改为设在所述活塞式内燃机11的排气道内，或改为在所述活塞式内燃机11的排气道上和在所述活塞式内燃机11的排气道内同时设置；所述燃料还可以改为乙醇，此时吸热分解可以生成一氧化碳、氢气和甲烷，然后参与循环反应。
实施例2
如图2所示的余热燃料增能发动机，其与实施例1的区别在于：所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口与所述活塞式内燃机11的进气道连通，从所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口导出的燃料分解产物在进气道中与氧化剂混合后，从所述活塞式内燃机11的进气口进入所述活塞式内燃机11的燃烧室，并在接下来的工作循环中在所述燃烧室中发生燃烧化学反应，即，本实施例中所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口经所述活塞式内燃机11的进气道与兼作为燃料入口的进气口连通。
实施例3
如图3所示的余热燃料增能发动机，其与实施例1的区别在于：所述内燃机1改设为燃气轮机12，所述吸热燃料分解反应器3改设在所述燃气轮机12的排气道内，所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口与所述燃气轮机12的燃料入口连通。
所述燃气轮机12的排气口排出的气体具有很高的温度，在经过所述吸热燃料分解反应器3时释放大量的能量，通过所述吸热燃料分解反应器3的燃料入口进入所述吸热燃料分解反应器3中的燃料吸热分解生成可燃气体，生成的可燃气体从所述吸热燃料分解反应器3的燃料分解产物出口导出，经所述燃气轮机12的燃料入口进入所述燃气轮机12的燃烧室，并在接下来的工作循环中在所述燃烧室中发生燃烧化学反应。
实施例4
如图4所示的余热燃料增能发动机，包括内燃机和水源21，其中，所述内燃机具体地设为了燃气轮机12，在所述燃气轮机12的排气道内设吸热水分解反应器31，所述水源21与所述吸热水分解反应器31的水入口连通，所述吸热水分解反应器31的氢氧混合物出口与所述燃气轮机12的燃烧室连通。
所述燃气轮机12的排气道排出的气体具有很高的温度，在经过所述吸热水分解反应器31时释放大量的能量，自所述水源21通过所述吸热水分解反应器31的水入口进入所述吸热水分解反应器31的水在催化剂的作用下吸热分解生成氢气和氧气，生成的氢气和氧气经所述吸热水分解反应器31的氢氧混合物出口导入所述燃气轮机12的燃烧室中，并在接下来的工作循环中在所述燃烧室中发生燃烧化学反应。
根据需要，还可以向所述燃烧室内导入其他燃料，这样使所述内燃机的燃烧室内的工质燃烧放出的热量大于向所述内燃机的燃烧室内导入的其它燃料燃烧放出的热量，从而达到利用余热增加发动机效率的目的。
作为变换的实施方式，所述吸热水分解反应器31还可以改为设置在所述燃气轮机12的排气道上或改为在所述燃气轮机12的排气道上和在所述燃气轮机12的排气道内同时设置。
实施例5
如图5所示的余热燃料增能发动机，其与实施例4的区别在于：将所述内燃机改设为活塞式内燃机11，所述吸热水分解反应器31改设在所述活塞式内燃机11的排气道上，所述吸热水分解反应器31的氢氧混合物出口与所述活塞式内燃机11的燃烧室连通。
实施例6
如图6所示的余热燃料增能发动机，其与实施例5的区别在于：增设一个所述吸热水解反应器31，使得本实施例中的所述余热燃料增能发动机具有两个所述吸热水分解反应器31，两个所述吸热水分解反应器31的水入口均与所述水源21连通，两个所述吸热水分解反应器31的氢氧混合物出口均与所述活塞式内燃机11的燃烧室连通。
具体地，距离所述活塞式内燃机11的排气口较近的所述吸热水分解反应器31设置在所述活塞式内燃机11的排气道上，距离所述活塞式内燃机11的排气口较远的所述吸热水分解反应器31设置在所述活塞式内燃机11的排气道内。这种布置方式可以更有效的利用排气中的能量。
作为可变换的实施方式，上述设有所述吸热水分解反应器31的实施例均可采用本实施例增设吸热水分解反应器31的方案；上述设有所述吸热燃料分解反应器3的实施例均可采用本实施例增设所述吸热燃料分解反应器3的方案。
实施例7
如图7所示的余热燃料增能发动机，其与实施例6的区别在于：取消了设置在所述活塞式内燃机11的排气道上的所述吸热水分解反应器31。
可选择地，实施例1至实施例3中所述燃料源2的燃料还可选择乙醇或其他适合本发明工作需求的其他燃料。
显然，本发明不限于以上实施例，根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导出或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种余热燃料增能发动机，包括内燃机（1）和燃料源（2），其特征在于：在所述内燃机（1）的排气道上和/或在所述内燃机（1）的排气道内设吸热燃料分解反应器（3），所述燃料源（2）与所述吸热燃料分解反应器（3）的燃料入口连通，所述吸热燃料分解反应器（3）的燃料分解产物出口与所述内燃机（1）的燃料入口连通。
2. 如权利要求1所述余热燃料增能发动机，其特征在于：所述燃料源（2）内的燃料设为甲醇或乙醇。
3. 一种余热燃料增能发动机，包括内燃机（1）和水源（21），其特征在于：在所述内燃机（1）的排气道上和/或在所述内燃机（1）的排气道内设吸热水分解反应器（31），所述水源（21）与所述吸热水分解反应器（31）的水入口连通，所述吸热水分解反应器（31）的氢氧混合物出口与所述内燃机（1）的燃烧室连通。
4. 如权利要求1至3中任一项所述余热燃料增能发动机，其特征在于：所述内燃机（1）设为活塞式内燃机（11）或燃气轮机（12）。
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