CN108869112A - 燃料重整系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料重整系统，可包括：燃烧重整气体以产生机械动力的发动机；与发动机连接以将重整气体和空气供应给发动机的进气管线；与发动机连接以循环从发动机排出的废气的排气管线；设置在从排气管线分支的废气再循环(EGR)管线上，使通过EGR管线的废气与燃料混合并且重整混合在EGR气体中的燃料的燃料重整器；设置在发动机上控制冷却发动机的冷却剂的水温控制器(WTC)；以及将由发动机产生的热量的一部分通过冷却剂散发到大气中的散热器。

Description

燃料重整系统
技术领域
本发明涉及燃料重整系统。更具体地，本发明涉及一种包括同时冷却发动机和燃料重整器的冷却剂通道的燃料重整系统。
背景技术
作为地球上具有最轻和简单结构的物质的氢，与汽油相比具有约六倍的层流火焰速度和约三倍的低热值的理化性质。因此，在通过适当混合汽油与氢的燃烧期间，通过扩大稀限或增加废气再循环的供给量，可以增加燃烧速度和燃烧稳定性以提高热效率。
同时，燃料重整器是生成氢的系统。通过利用从发动机排出的高温废气的热能，使供应给重整器的单独的汽油燃料与重整器中的催化剂反应而生成氢。
顺便提及，在废气温度高的特定条件下，为防止燃料重整器中的喷射器过热，冷却燃料重整器是必要的。为此，在传统技术中，燃料重整系统的结构复杂，并且系统成本和重量增加。
在本背景技术部分中公开的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解，而不可视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各方面旨在提供一种燃料重整系统，其包括循环经过发动机和燃料重整器的一个冷却剂通道以及冷却剂供应结构。
根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统包括：燃烧重整气体以产生机械动力的发动机；与发动机连接以将重整气体和空气供应给发动机的进气管线；与发动机连接以循环从发动机排出的废气的排气管线；设置在从排气管线分支的废气再循环(EGR)管线上，使通过EGR管线的废气与燃料混合并且重整混合在EGR气体中的燃料的燃料重整器；设置在发动机上控制冷却发动机的冷却剂的水温控制器(WTC)；以及将由发动机产生的热量的一部分通过冷却剂散发到大气中的散热器，其中燃料重整器包括：壳体；设置在壳体中并且作为使从外部供应的燃料与EGR气体混合的空间的混合部；设置在壳体的一侧并且将燃料供应给混合部的燃料喷射器；以及设置在燃料喷射器周围并且冷却剂流入和流出燃料重整器的内部所经过的冷却剂入口和冷却剂出口。
水温控制器可设置在发动机出口侧。
燃料重整器还可包括：设置在混合部的一侧并且EGR气体流入的EGR管；以及设置在混合部的另一侧并且重整在混合部中混合的燃料和EGR气体的重整催化剂部。
冷却剂通道可设置为顺序地连接发动机出口、冷却剂入口、冷却剂出口、散热器和发动机入口。
根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统还可包括：与进气管线连接并将重整气体和空气压缩且供应给发动机的压缩机；以及与排气管线连接并且由废气旋转以产生动力的涡轮机。
在EGR管线上，可设置冷却重整气体的EGR冷却器以及设置在EGR冷却器的后端部并且调节重整气体的流量的EGR阀。
燃料重整器可设置在EGR管线中的EGR冷却器的前部。
根据本发明的示例性实施例，可通过在气体温度高的高速/高扭矩驱动条件下将冷却剂供应给燃料重整器，防止由燃料喷射器过热导致的燃料重整系统的故障。
此外，由于通过利用发动机中的冷却剂冷却燃料重整器，使得用于燃料重整器的单独的冷却剂供给装置不必要，因此系统结构可以简化，并且系统成本和重量可以减少。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从结合在本文中的附图和以下具体实施方式中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统的示意图。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整器的示意图。
图3是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整器的立体图。
可以理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的多幅图形附图标记表示本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合示例性实施例说明本发明，但是应当理解，本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、改型、等效形式和其他实施例。
在下文中，将参照示出本发明的示例性实施例的附图更充分地说明本申请的示例性实施例。如本领域技术人员将会认识到的，在均不脱离本发明的思想或范围的情况下，所述实施例可以各种不同方式进行修改。
此外，在示例性实施例中，由于同样的附图标记表示具有相同构造的同样的元件，因此代表性地说明各种示例性实施例，并且在其它示例性实施例中，将仅说明与各种示例性实施例不同的构造。
附图是示意性的，并且未按比例示出。为了清楚和方便，附图中的各部分的相对尺寸和比例在尺寸上被夸大或缩小示出，并且尺寸仅为示例性的而非限制性的。此外，两幅或多幅图中所示的相同结构、元件或部件使用相同的附图标记以示出同样的特征。应当理解的是，当例如层、膜、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”时，其可直接在其它元件之上，或者也可存在中间元件。
本发明的示例性实施例详细示出本发明的示例性实施例。所以，附图的各种变形将可预期。因此，示例性实施例不限于所示区域的特定形式，而是例如包括制造形式的变形。
现在，将参照图1说明根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统。
图1是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统的示意图。
参照图1，燃料重整系统100包括发动机10、进气管线5、排气管线15、燃料重整器20、水温控制器(WTC)12和散热器18。
发动机10燃烧燃料与空气混合的空气-燃料混合物，以将化学能转化为机械能。发动机10与进气歧管连接以将空气接收至燃烧室内，并且与排气歧管连接使得在燃烧过程中生成的废气聚集在排气歧管中并排出至外部。喷射器安装在燃烧室中以将燃料喷射至燃烧室内。
进气管线5与发动机10的入口连接，以将重整气体和空气供应给发动机10，并且排气管线15与发动机10的出口连接，以循环从发动机10排出的废气。
从发动机10排出的废气的一部分通过EGR管线17再供应给发动机10。而且，EGR管线17与发动机10的进气歧管连接，使得通过将废气的一部分与空气混合来控制燃烧温度。该燃烧温度控制通过调节供应给进气歧管的废气量而进行。因此，调节重整气体的流量的EGR阀50可设置在EGR管线17上。
当根据驱动条件需要减少氮氧化物的排放量时，由EGR管线17实现的废气再循环系统将废气的一部分供应给进气系统并且流入燃烧室。由此，作为体积不变的惰性气体的废气降低空气-燃料混合物的密度，并且燃料燃烧期间火焰传播速度降低。因此，燃料的燃烧速度降低并且抑制燃烧温度的上升，从而抑制氮氧化物的生成。
燃料重整器20设置在从排气管线15分支的EGR管线17上，并将从EGR管线17流入的废气与燃料混合，以重整与废气混合的燃料。
在EGR管线17上可设置冷却通过发动机10和燃料重整器20的重整气体的EGR冷却器40。EGR冷却器25可设置在燃料重整器20的后端部并与燃料重整器20一体设置。
同时，水温控制器(WTC)12设置在发动机10上并控制冷却发动机10的冷却剂的温度。水温控制器12可设置在发动机出口侧。
散热器18是将由内燃机产生的热量的一部分通过冷却剂散发到大气中的装置。散热器18将高温冷却剂传送到细管中，并且通过冷却风扇使空气通过管之间的空间以冷却冷却剂。
冷却剂通道16可设置为顺序地连接发动机10的出口、燃料重整器20、散热器18和发动机10的入口，并且冷却剂可循环通过发动机10、水温控制器12、燃料重整器20和散热器18。
同时，根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统100还可包括与进气管线5连接并且压缩重整气体和空气以供应给发动机10的压缩机6，以及与排气管线15连接并且由废气旋转以产生动力的涡轮机7。
此外，重整系统可包括与压缩机6连接并且再次冷却流入发动机10的进气管线5中的空气和重整气体的中冷器8，以及调节空气和重整气体的流量的节流阀9。
而且，根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统100还可包括设置在EGR管线17后部的排气管线15上，并且净化包含于废气中的氮氧化物的催化剂30。
在排气管线15中的催化剂30的后端部，可设置调节废气流量的排气压力控制阀32。
同时，在EGR管线17上，可配置设置在EGR冷却器40的后端部并且调节重整气体流量的EGR阀50。
同时，根据本发明的示例性实施例的燃料重整系统还可包括设置在燃料重整器20的前端部的EGR管线17上，并且测量燃料重整器20的前端部的废气温度的温度传感器29。另外，冷却剂供给控制阀26可设置在冷却剂入口27处，以根据发动机驱动条件和废气温度将冷却剂供给或不供给到燃料重整器20的内部。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整器的示意图，并且图3是示出根据本发明的示例性实施例的燃料重整器的立体图。
参照图2和图3，燃料重整器20可包括壳体21、作为混合由外部供应的燃料和EGR气体的空间的混合部22、将燃料供给到混合部22的燃料喷射器23、EGR气体流入的EGR管24、调节通过EGR管24的EGR气体量的流量控制阀25，以及重整在混合部22中混合的燃料和EGR气体的重整催化剂部26。另外，在燃料喷射器周围可设置冷却剂流入和流出的冷却剂入口27和冷却剂出口28。通过经冷却剂入口27和冷却剂出口28流入和流出冷却剂，可冷却过热的燃料喷射器23。
混合部22设置在壳体21中，并且是混合由燃料喷射器23从外部供应的燃料和从EGR管24流入的EGR气体的空间。
燃料喷射器23设置在壳体21的一侧，并且流量控制阀25设置在EGR管24上。流量控制阀25调节通过EGR管24的EGR气体的量。重整催化剂部26设置在EGR管24所在侧的相反侧，并且重整在混合部22中混合的燃料和EGR气体。
根据本发明的示例性实施例，可通过在气体温度高的高速/高扭矩驱动条件下将冷却剂供应给燃料重整器，防止由燃料喷射器过热导致的燃料重整系统的故障。
此外，由于通过利用发动机中的冷却剂冷却燃料重整器，使得用于燃料重整器的单独的冷却剂供给装置不必要，因此系统结构可以简化，并且系统成本和重量可以减少。
为了在所附权利要求中方便说明和准确定义，使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”等，参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。
为了例示和说明的目的，已经给出了本发明的具体示例性实施例的前述说明。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且鉴于上述教导，显然多种改型和变形是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和改型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

Claims (7)

1.一种燃料重整系统，包括：
燃烧重整气体以产生机械动力的发动机；
与所述发动机连接以将重整气体和空气供应给所述发动机的进气管线；
与所述发动机连接以循环从所述发动机排出的废气的排气管线；
设置在从所述排气管线分支的废气再循环(EGR)管线上，使通过所述EGR管线的废气与燃料混合并且重整混合在EGR气体中的燃料的燃料重整器；
设置在所述发动机上控制冷却所述发动机的冷却剂的水温控制器(WTC)；以及
将由所述发动机产生的热量的一部分通过冷却剂散发到大气中的散热器，
其中所述燃料重整器包括：
壳体；
设置在所述壳体中并且作为使从外部供应的燃料与EGR气体混合的空间的混合部；
设置在所述壳体的一侧并且将燃料供应给所述混合部的燃料喷射器；以及
设置在所述燃料喷射器周围并且冷却剂流入和流出所述燃料重整器的内部所经过的冷却剂入口和冷却剂出口。
2.如权利要求1所述的燃料重整系统，其中所述水温控制器设置在发动机出口侧。
3.如权利要求1所述的燃料重整系统，其中所述燃料重整器还包括：
设置在所述混合部的第一侧并且EGR气体流入的EGR管；以及
设置在所述混合部的第二侧并且重整在所述混合部中混合的燃料和EGR气体的重整催化剂部。
4.如权利要求1所述的燃料重整系统，其中冷却剂通道设置为顺序地连接发动机出口、所述冷却剂入口、所述冷却剂出口、所述散热器和发动机入口。
5.如权利要求1所述的燃料重整系统，还包括：
与所述进气管线连接并将重整气体和空气压缩且供应给所述发动机的压缩机；以及
与所述排气管线连接并且由废气旋转以产生动力的涡轮机。
6.如权利要求1所述的燃料重整系统，其中
在所述EGR管线上，设置有冷却重整气体的EGR冷却器以及设置在所述EGR冷却器的后端部并且调节重整气体的流量的EGR阀。
7.如权利要求6所述的燃料重整系统，其中所述燃料重整器设置在所述EGR管线中的所述EGR冷却器的前部。
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