CN107587956B - 用于车辆的燃料重整系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于车辆的燃料重整系统，其包括：废气再循环(EGR)管线，用于使发动机的废气的一部分朝向进气侧再循环；燃料重整器，设置在EGR管线上，该燃料重整器重整将要供给到发动机的燃料，并且该燃料重整器将重整的燃料经由EGR管线供给到发动机；EGR阀，设置在燃料重整器下游；以及压力控制阀，设置在燃料重整器中用于控制燃料重整器的内压。

Description

用于车辆的燃料重整系统
技术领域
本公开内容大体涉及用于车辆的燃料重整(reforming)系统，并且更具体地涉及设置在车辆的发动机室中以重整用于发动机的燃料并将重整的燃料供给到发动机的燃料重整系统。
背景技术
通常，氢(H2)具有比汽油更高的火焰传播速度和更低的热值，因此当燃烧汽油和氢(H2)的混合物时，可以解决由于在燃烧过程中发动机的压缩比增加到很大程度而趋向于发生的爆震或不稳定燃烧的问题，从而保证用于改善发动机的燃油里程的技术基础。
因此，用于将氢(H2)与汽油一起供给至发动机的技术是有利的。然而，这种技术需要额外的空间在车辆上设置氢罐，并且还需要从车辆的外部将氢(H2)连续地供给到车辆。
上述内容仅用于帮助对本公开内容背景的理解，而并非旨在表明本公开内容落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
发明内容
因此，考虑到现有技术中出现的上述问题作出本公开内容，并且本公开内容旨在提出一种用于车辆的燃料重整系统，该系统配置成通过与发动机一起被安装在车辆的发动机室中，并且通过重整预定量的将要供给到发动机的燃料而向发动机连续地供给氢(H2)，而非从车辆的外部供给氢(H2)，从而借助相对简单且紧凑的结构使发动机的燃料燃烧性能最大化。
在本公开内容的一方面，提供一种用于车辆的燃料重整系统，该系统包括：废气再循环(EGR)管线，用于使发动机的废气的一部分朝向进气侧再循环；燃料重整器，设置在EGR管线上，该燃料重整器重整将要供给到发动机的燃料，并且该燃料重整器将重整的燃料经由EGR管线供给到发动机；EGR阀，设置在燃料重整器下游；以及压力控制阀，设置在燃料重整器中用于控制燃料重整器的内压。
本公开内容的其它方面可以包括EGR冷却器，其设置在燃料重整器的下游的EGR管线上。
EGR管线可以将位于涡轮增压器的涡轮机的下游与催化转化器之间的部分连接到涡轮增压器的压缩机的上游。
本公开内容的另一方面还可以包括设置在燃料重整器上游的旁通阀。
EGR管线可以通过从设置在涡轮增压器下游的催化转化器的下游连接到涡轮增压器的压缩机的上游来设置。
EGR管线可以将涡轮增压器的涡轮机的上游部分连接到涡轮增压器的压缩机的上游部分。
进一步地，用于车辆的燃料重整系统可以包括：用于使发动机的废气的一部分朝向进气侧再循环的EGR管线；设置在EGR管线上的燃料重整器，该燃料重整器重整将要供给到发动机的燃料，并且该燃料重整器将重整的燃料经由EGR管线供给到发动机；以及设置在燃料重整器上游的EGR阀。
本公开内容的另一方面可以通过与发动机一起被设置在车辆的发动机室中，并且通过重整预定量的将要供给到发动机的燃料而向发动机连续地供给氢(H2)，而非从车辆的外部供给氢(H2)，从而借助相对简单且紧凑的结构使发动机的燃料燃烧性能最大化。
附图说明
根据下面结合附图的详细说明将更加清楚地理解本公开内容的上述和其他目的、特征以及其他优点，其中：
图1为示出本公开内容的第一示例性实施方式的视图；
图2为示出本公开内容的第二示例性实施方式的视图；
图3为示出本公开内容的第三示例性实施方式的视图；
图4为示出本公开内容的第四示例性实施方式的视图；
图5为示出本公开内容的第五示例性实施方式的视图；
图6为示出本公开内容的第六示例性实施方式的视图；且
图7为示出可用于本公开内容的示例性实施方式的燃料重整器的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述本公开内容的示例性实施方式。贯穿附图，相同的附图标记指代相同或类似的部分。
在图1至图6中的本公开内容的示例性实施方式可以同样地包括：EGR管线EL，其设置成使发动机E的EGR(废气再循环)气体通向进气侧；EGR阀EV，其设置在EGR管线EL上，以调节通过EGR管线EL的废气量；以及燃料重整器RF，其设置在EGR管线EL上，并且通过使用通过EGR管线EL的废气来重整预定量的燃料且将重整的燃料经由EGR管线EL供给到发动机E。
EGR冷却器EC可以进一步设置在EGR管线EL上，以冷却EGR气体，并且如图7所示，燃料重整器RF可设有燃料重整催化剂C，该燃料重整催化剂C可以通过使用经由EGR管线EL供给的燃料和废气，执行蒸汽重整和部分氧化中的至少一者。
蒸汽重整反应由下面的反应式来表示：CmHn+H2O→H2+CO(其中m和n为自然数)，其中燃料成分的CmHn与水发生反应，且被重整为氢H2。
部分氧化反应由下面的反应式来表示：CmHn+O2→H2+CO(其中m和n为自然数)，其中燃料成分的CmHn与氧发生反应，且被重整为氢H2。
换言之，在燃料重整器RF中，当EGR气体或者废气流进入口IN，且从燃料喷射器FI所供给的燃料与废气在混合室MC中结合时，燃料和废气的混合物通过燃料重整器RF的燃料重整催化剂C，产生含氢气体并且将含氢气体排放到出口OUT。
在图1至图4的第一示例性实施方式至第四示例性实施方式中，EGR管线EL在涡轮增压器的涡轮机TB的下游部分与催化转化器CT之间，延伸到涡轮增压器的压缩机CP的上游部分。
在燃料重整系统的这种布置中，避免通过催化转化器CT的废气通过燃料重整器RF，使得通过燃料重整器RF的废气比通过催化转化器CT并流入燃料重整器RF中的废气具有更高的温度，这种布置在提高重整反应效率方面是有利的。
同时，将背压阀EPV设置在催化转化器CT的下游，以控制发动机E的排气压力。
因此，从发动机E排放的废气的一部分通过涡轮机TB并绕过EGR管线EL，以被供给到燃料重整器RF，而废气的另一部分由催化转化器CT纯化并被排放到大气中，由此，这时背压阀EPV调节将要经由催化转化器CT排放到大气中的废气量。因此背压阀EPV调节发动机E的背压。
在第一示例性实施方式至第三示例性实施方式中，燃料重整器RF在EGR管线EL上设置在EGR冷却器EC的上游，并且EGR阀EV在EGR管线EL上设置在EGR冷却器EC的下游。
因此，绕过EGR管线的EL废气(EGR气体)通过燃料重整器RF且由EGR冷却器EC冷却，并且基于EGR阀EV的控制量被供给到压缩机CP的上游，以流入发动机E中。
在具有上述配置的用于车辆的燃料重整系统中，燃料重整RF通过使用通常设置在发动机E中以用于减少氮氧化物的EGR装置而被安装在发动机室中。因此，燃料重整系统使额外部件的数目最小化，并且允许简易的安装和紧凑的配置。
而且，燃料重整器RF设置在EGR冷却器EC的上游的配置使EGR气体在EGR冷却器EC中被冷却之前通过燃料重整器RF。因此，该配置迅速地活化燃料重整器RF的燃料重整催化剂C，并且充分地利用废气的热量以用于燃料重整性能。
在图2的第二示例性实施方式中，在燃料重整器RF的上游进一步设置旁通阀BPV，以调节从排气管旁通到EGR管线EL的废气量。
旁通阀BPV仅在需要时供给流进燃料重整器RF的废气，从而高效地防止燃料重整催化剂C的劣化。
换言之，在不设置旁通阀BPV的情况下，即使在由于EGR阀EV关闭而废气避免通过EGR管线EL时，在燃料重整器RF的燃料重整催化剂C的上游侧的催化剂因连续地暴露于废气而发生劣化。然而，在设置旁通阀BPV的情况下，在不需要EGR过程和燃料重整时，通过关闭旁通阀BPV以基本上完全地中断燃料重整催化剂C与废气之间的接触，来相对地延迟催化剂劣化。
同时，在图3的第三示例性实施方式中，可以进一步设置压力控制阀PCV，通过在燃料重整器RF的内压为预定水平或更高时打开该压力控制阀PCV来使废气通过。
压力控制阀PCV将通过燃料重整器RF的EGR气体的流速规律地控制在针对燃料重整性能的最佳水平。换言之，当EGR气体的流量较低时，压力控制阀PCV通过相对减小其开度，来相对增大通过燃料重整器RF的EGR气体的流速。当EGR气体的流量过高时，压力控制阀PCV通过相对增大其开度，来相对减小通过燃料重整器RF的EGR气体的流速。不管EGR气体的流速如何变化，压力控制阀PCV最终将通过燃料重整器RF的EGR气体的流速调节至针对燃料重整性能的最佳水平。
同时，在图4的第四示例性实施方式中，燃料重整器RF可设置在EGR冷却器EC的上游，并且EGR阀EV可以设置在燃料重整器RF的上游，这导致与图1的第一示例性实施方式相比基本不同的配置。第四实施方式的优点在于EGR阀EV还执行防止燃料重整催化剂C劣化的功能，该功能在图2的实施方式中通过旁通阀BPV来执行。
在图5的第五示例性实施方式中，EGR管线EL可以通过从设置在涡轮增压器下游的催化转化器CT的下游部分向涡轮增压器的压缩机CP的上游部分延伸而设置。
这里，燃料重整器RF设置在EGR冷却器EC的上游，并且EGR阀EV设置在EGR冷却器EC的下游。
在第五实施方式中，流进EGR管线EL的废气已由催化转化器CT纯化，因此该实施方式可以减少燃料重整器RF的燃料重整催化剂C上的杂质积聚。因此，该实施方式可以增加燃料重整器RF的使用寿命，而无需使用额外的旁通阀BPV。
在图6的第六示例性实施方式中，EGR管线EL可以通过从涡轮增压器的涡轮机TB的上游部分向涡轮增压器的压缩机CP的上游部分延伸而设置。
这里，在EGR管线EL上，燃料重整器RF设置在EGR冷却器EC的上游，并且EGR阀EV设置在EGR冷却器EC的下游。
在该实施方式中，与其他实施方式的相比，供给到EGR管线EL的废气具有相对较高的压力和温度。因此，该第六实施方式的优点在于其可以更加迅速地活化燃料重整器RF的燃料重整催化剂C，并且可以更加高效地执行燃料重整过程。
虽然出于示例说明性的目的描述了本公开内容的优选实施方式，但是本领域的技术人员将意识到，在不背离如在所附权利要求中公开的本公开内容的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加以及替换。

Claims (6)

1.一种用于车辆的燃料重整系统，所述系统包括：
废气再循环EGR管线，其用于使发动机的废气的一部分朝向进气侧再循环；
燃料重整器，设置在所述EGR管线上，所述燃料重整器重整将要供给到发动机的燃料，并且所述燃料重整器将所重整的燃料经由所述EGR管线供给到发动机；
EGR阀，设置在所述燃料重整器的下游；
压力控制阀，设置在所述燃料重整器中用于控制所述燃料重整器的内压；以及
旁通阀，设置在所述EGR管线上所述燃料重整器的上游，以通过关闭所述旁通阀来中断所述燃料重整器的燃料重整催化剂与废气之间的接触。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料重整系统，还包括设置在所述燃料重整器的下游的EGR管线上的EGR冷却器。
3.根据权利要求1所述的燃料重整系统，其中所述EGR管线将位于涡轮增压器的涡轮机下游与催化转换器之间的部分连接至所述涡轮增压器的压缩机的上游。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料重整系统，其中所述EGR管线通过从设置在涡轮增压器下游的催化转化器的下游向所述涡轮增压器的压缩机的上游延伸而设置。
5.根据权利要求1所述的燃料重整系统，其中所述EGR管线将涡轮增压器的涡轮机的上游部分连接至所述涡轮增压器的压缩机的上游部分。
6.一种用于车辆的燃料重整系统，所述系统包括：
废气再循环EGR管线，其用于使发动机的废气的一部分朝向进气侧再循环；
燃料重整器，设置在所述EGR管线上，所述燃料重整器重整将要供给到发动机的燃料，并且所述燃料重整器将所重整的燃料经由所述EGR管线供给到发动机；
EGR阀，设置在所述燃料重整器的上游；以及
旁通阀，设置在所述EGR管线上所述燃料重整器的上游，以通过关闭所述旁通阀来中断所述燃料重整器的燃料重整催化剂与废气之间的接触。
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