CN111075620B - 一种增程器冷启动系统及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增程器冷启动系统及汽车，所述系统，包括：甲醇存储装置、反应装置、分离装置、加热装置和甲醇增程器；所述甲醇存储装置与所述反应装置连接，用于提供甲醇至所述反应装置；所述反应装置，用于通过甲醇制备出二甲醚；所述分离装置与所述反应装置连接，用于将所述反应装置制备出的二甲醚与残留的甲醇气体进行分离；所述加热装置，用于为所述反应装置和所述分离装置提供的热量；所述甲醇增程器与所述分离装置连接，用于将制备出的二甲醚作为燃料进行冷启动；本发明能够简化燃料供给系统的布置，提高汽车的可靠性和安全性，避免传统燃料雾化导致发动机排放差。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种增程器冷启动系统及汽车。
背景技术
随着日益严峻的市场挑战，特别是日趋严格的油耗和排放法规要求，单纯依靠传统动力技术难以满足法规要求。以动力总成电气化为代表的新能源技术迅速崛起发展，传统内燃机不再是整车动力系统唯一核心，传统内燃机研发生产企业也应顺应技术革新的趋势，适时的转变发展思路，发挥传统动力的优势，抓住契机大力拓展新能源业务范畴。而对于车辆的心脏--动力的战略规划，增程式动力在一定程度上规避了纯电动力和传统动力各自的技术缺点。
为适应市场趋势，满足商用车车型动力需求，小排量、高性能、低成本、低油耗、低排放的动力系统成为开发的首选目标。与传统的汽油和柴油燃料相比，甲醇燃料的燃烧特性完全不同，具有清洁环保和经济实惠的优点，对降低车用排放污染物十分有利，日益受到社会的重视。
甲醇燃料蒸发潜热比汽油大三倍多，且甲醇燃料热值差不多汽油的一半，燃烧时理论空燃比相比汽油低很多，甲醇低温燃烧使用时会很难形成需要的混合气，因此发动机低温，冷起动非常困难，使甲醇燃料汽车使用者头痛不已。目前车用甲醇燃料车发动机都是采用汽油引燃，发动机内部冷却液温度达到25℃后，自动控制切换到甲醇燃料模式。因此车上必须布置汽油和甲醇两套燃料供给系统，增加车辆布置空间难度和成本。
为了解决以上问题，是本领域技术人所亟需解决的问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种增程器冷启动系统及汽车，能够简化燃料供给系统的布置，提高汽车的可靠性和安全性，避免传统燃料雾化导致发动机排放差。
为了解决上述问题，本发明提供一种增程器冷启动系统，包括：甲醇存储装置、反应装置、分离装置、加热装置和甲醇增程器；
所述甲醇存储装置与所述反应装置连接，用于提供甲醇至所述反应装置；
所述反应装置，用于通过甲醇制备出二甲醚；
所述分离装置与所述反应装置连接，用于将所述反应装置制备出的二甲醚与残留的甲醇进行分离；
所述加热装置，用于为所述反应装置和所述分离装置提供的热量；
所述甲醇增程器与所述分离装置连接，用于将制备出的二甲醚作为燃料进行冷启动。
进一步地，通过甲醇制备出二甲醚的化学发应方程为：
2CH3OH→(CH3)O+H2O。
进一步地，所述系统还包括电磁阀，所述电磁阀设置在所述甲醇存储装置与所述反应装置之间。
进一步地，所述电磁阀为三通电磁阀。
进一步地，所述分离装置包括第一容器和第二容器；所述第一容器用于储存甲醇脱水反应后的残余甲醇气体；所述第二容器用于储存甲醇脱水反应生产的二甲醚。
进一步地，所述第一容器与所述甲醇存储装置连接。
进一步地，所述加热装置包括加热器和动力电池，所述动力电池与所述加热器电连接，所述动力电池用于为所述加热器提供电能。
进一步地，所述系统还包括温度传感器，所述温度传感器与所述甲醇增程器电连接，所述温度传感器用于检测所述甲醇增程器的温度。
进一步地，所述系统还包括控制器，所述反应装置、所述分离装置、所加热装置、所述甲醇增程器、所述电磁阀和所述温度传感器均与所述控制器电连接。
本发明还保护了一种汽车，包括任意一项所述的增程器冷启动系统。
由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的一种增程器冷启动系统及汽车，通过制备出二甲醚作为甲醇增程器的发动机冷启动燃料，无需其他燃料进行启动，简化燃料供给系统的布置，提高汽车的可靠性和安全性；
2)本发明的一种增程器冷启动系统及汽车，通过制备出二甲醚作为甲醇增程器的发动机冷启动燃料，能够提高燃烧效率、燃烧温度高和燃烧时间长，并且因为燃烧充分转化成二氧化碳和水，降低无污染，节能环保，避免传统燃料雾化导致发动机排放差。
3)本发明的一种增程器冷启动系统及汽车，制备出二甲醚的热能由内部的动力电池提供，充分利用汽车内部的动力，简化结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明实施例1提供的增程器冷启动系统的结构示意图；
图2是本发明实施例2提供的增程器冷启动系统的结构示意图。
图中，1-甲醇存储装置，2-反应装置，3-分离装置，31-第一容器，32-第二容器，4-加热装置，41-加热器，42-动力电池，5-甲醇增程器，6-电磁阀，7-温度传感器，8-控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一
本实施例一提供一种增程器冷启动系统，如图1所示，所示系统包括：甲醇存储装置1、反应装置2、分离装置3、加热装置4和甲醇增程器5；
所述甲醇存储装置1与所述反应装置2连接，用于提供甲醇至所述反应装置2；
所述反应装置2，用于通过甲醇制备出二甲醚；
所述分离装置3与所述反应装置2连接，用于将所述反应装置2制备出的二甲醚与残留的甲醇进行分离；
所述加热装置4，用于为所述反应装置2和所述分离装置3提供的热量；
所述甲醇增程器5与所述分离装置3连接，用于将制备出的二甲醚作为燃料进行冷启动。
具体地，所述甲醇存储装置1输送甲醇燃料经过所述加热装置4进行加热蒸发形成甲醇蒸气，所述甲醇蒸气再通过固体催化剂，在所述反应装置2中经过气相脱水生成二甲醚，制备二甲醚的化学发应方程为：
2CH3OH→(CH3)O+H2O。
进一步地，化学反应的温度为200～380℃。
进一步地，二甲醚由于其沸点-24.9℃、凝固点-140℃、自燃点350℃和饱和蒸气压392kPa，并且在常温下为无色、无毒、无刺激性性气体，稳定性非常好，对人体安全，作为环保的冷启动燃料，并且其热值为64.686MJ/m3，其本身含氧量为34.8％，能够提高燃烧效率、燃烧温度高和燃烧时间长，在燃烧过程中无残渣、无黑烟，无污染。
具体地，所述分离装置3包括第一容器31和第二容器32；所述第一储存器31用于储存甲醇脱水反应后的残余甲醇气体；所述第二容器32用于储存甲醇脱水反应生产的二甲醚。
具体地，所述加热装置4包括加热器41和动力电池42，所述动力电池42与所述加热器41电连接，所述动力电池42用于为所述加热器41提供电能。
具体地，所述系统还包括温度传感器7，所述温度传感器7与所述甲醇增程器5电连接，所述温度传感器7用于检测所述甲醇增程器5的温度。
具体地，所述系统还包括控制器8，所述反应装置2、所述分离装置3、所加热装置4、所述甲醇增程器5和所述温度传感器7均与所述控制器8电连接。
具体地，所述控制器8接收到发动机启动指令，所述控制器8控制输送甲醇燃料至所述反应装置2；在所述反应装置2中进行脱水反应制备出二甲醚，其中所述反应装置2的温度由所述加热器41提供；所述反应装置2生产的二甲醚和残余的甲醇在所述分离装置3中进行分离，二甲醚输送至所述第二容器32，残余的甲醇输送至所述第一容器31，其中所述分离装置3的温度由所述加热器41提供；所述第二容器32中二甲醚输送至所述甲醇增程器5，用于所述甲醇增程器5中甲醇发动机冷启动；当所述温度传感器7检测到所述甲醇增程器5中甲醇发动机运行后水温至25℃，所述甲醇存储装置1直接供给所述甲醇增程器5中甲醇发动机进行使用。
进一步地，甲醇燃料的流量按照预设值进行输出。
进一步地，脱水反应生产的水蒸气直接排进空气中。
本发明还保护了一种汽车，包括整车控制系统，还包括上述任意一项所述的增程器冷启动系统，整车控制系统与所述控制器8连接，用于发送控制指令。
实施例一提供了一种增程器冷启动系统及汽车，通过制备出二甲醚作为甲醇增程器的发动机冷启动燃料，无需其他燃料进行启动，简化燃料供给系统的布置，提高汽车的可靠性和安全性；同时制备出二甲醚的热能由内部的动力电池提供，充分利用汽车内部的动力，简化结构。
实施例二
本实施例二提供一种增程器冷启动系统，如图2所示，所示系统包括：甲醇存储装置1、反应装置2、分离装置3、加热装置4和甲醇增程器5；
所述甲醇存储装置1与所述反应装置2连接，用于提供甲醇至所述反应装置2；
所述反应装置2，用于通过甲醇制备出二甲醚；
所述分离装置3与所述反应装置2连接，用于将所述反应装置2制备出的二甲醚与残留的甲醇进行分离；
所述加热装置4，用于为所述反应装置2和所述分离装置3提供的热量；
所述甲醇增程器5与所述分离装置3连接，用于将制备出的二甲醚作为燃料进行冷启动。
具体地，所述甲醇存储装置1输送甲醇燃料经过所述加热装置4进行加热蒸发形成甲醇蒸气，所述甲醇蒸气再通过固体催化剂，在所述反应装置2中经过气相脱水生成二甲醚，制备二甲醚的化学发应方程为：
2CH3OH→(CH3)O+H2O。
进一步地，化学反应的温度为200～380℃。
进一步地，二甲醚由于其沸点-24.9℃、凝固点-140℃、自燃点350℃和饱和蒸气压392kPa，并且在常温下为无色、无毒、无刺激性性气体，稳定性非常好，对人体安全，作为环保的冷启动燃料，并且其热值为64.686MJ/m3，其本身含氧量为34.8％，能够提高燃烧效率、燃烧温度高和燃烧时间长，在燃烧过程中无残渣、无黑烟，无污染。
具体地，所述分离装置3包括第一容器31和第二容器32；所述第一储存器31用于储存甲醇脱水反应后的残余甲醇气体；所述第二容器32用于储存甲醇脱水反应生产的二甲醚。
进一步地，所述第一容器31与所述甲醇存储装置1连接。
具体地，所述加热装置4包括加热器41和动力电池42，所述动力电池42与所述加热器41电连接，所述动力电池42用于为所述加热器41提供电能。
具体地，所述系统还包括电磁阀6，所述电磁阀6设置在所述甲醇存储装置1与所述反应装置2之间。
进一步地，所述电磁阀6为三通电磁阀，所述三通电磁阀的一端与所述第一容器31连接。
具体地，所述系统还包括温度传感器7，所述温度传感器7与所述甲醇增程器5电连接，所述温度传感器7用于检测所述甲醇增程器5的温度。
具体地，所述系统还包括控制器8，所述反应装置2、所述分离装置3、所加热装置4、所述甲醇增程器5、所述电磁阀6和所述温度传感器7均与所述控制器8电连接。
具体地，所述控制器8接收到发动机启动指令，所述控制器8控制所述电磁阀6启动输送甲醇燃料至所述反应装置2；在所述反应装置2中进行脱水反应制备出二甲醚，其中所述反应装置2的温度由所述加热器41提供；所述反应装置2生产的二甲醚和残余的甲醇在所述分离装置3中进行分离，二甲醚输送至所述第二容器32，残余的甲醇输送至所述第一容器31，其中所述分离装置3的温度由所述加热器41提供；所述第一容器31中残余的甲醇回收至所述甲醇存储装置1，所述第二容器32中二甲醚输送至所述甲醇增程器5，用于所述甲醇增程器5中甲醇发动机冷启动；当所述温度传感器7检测到所述甲醇增程器5中甲醇发动机运行后水温至25℃，开启所述电磁阀6将所述甲醇存储装置1中甲醇直接供给所述甲醇增程器5中甲醇发动机进行使用。
进一步地，甲醇燃料的流量按照预设值进行输出。
进一步地，脱水反应生产的水蒸气直接排进空气中。
本发明还保护了一种汽车，包括整车控制系统，还包括上述任意一项所述的增程器冷启动系统，整车控制系统与所述控制器8连接，用于发送控制指令。
实施例二与实施例一的区别在于，能够回收残余甲醇，同时能够实现实施例一相同的技术效果，通过制备出二甲醚作为甲醇增程器的发动机冷启动燃料，无需其他燃料进行启动，简化燃料供给系统的布置，提高汽车的可靠性和安全性；并且制备出二甲醚的热能由内部的动力电池提供，充分利用汽车内部的动力，简化结构。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (7)
1.一种增程器冷启动系统，其特征在于，包括：甲醇存储装置(1)、反应装置(2)、分离装置(3)、加热装置(4)和甲醇增程器(5)；
所述甲醇存储装置(1)与所述反应装置(2)连接，用于提供甲醇至所述反应装置(2)；
所述反应装置(2)，用于通过甲醇制备出二甲醚；
所述分离装置(3)与所述反应装置(2)连接，用于将所述反应装置(2)制备出的二甲醚与残留的甲醇进行分离；所述分离装置(3)包括第一容器(31)和第二容器(32)；所述第一容器(31)，用于储存甲醇脱水反应后的残余甲醇气体；所述第一容器(31)与所述甲醇存储装置(1)连接；所述第二容器(32)，用于储存甲醇脱水反应生产的二甲醚；
温度传感器(7)，所述温度传感器(7)用于检测所述甲醇增程器(5)的温度；
所述加热装置(4)，用于为所述反应装置(2)和所述分离装置(3)提供热量；
所述甲醇增程器(5)与所述分离装置(3)连接，用于将制备出的二甲醚作为燃料进行冷启动；
控制器(8)，所述反应装置(2)、所述分离装置(3)、所加热装置(4)、所述甲醇增程器(5)、所述温度传感器(7)均与所述控制器(8)电连接；当所述温度传感器(7)检测到所述甲醇增程器(5)中甲醇发动机运行后水温至25℃，所述控制器控制所述甲醇存储装置(1)直接供给甲醇燃料至所述甲醇增程器(5)中甲醇发动机进行使用。
2.根据权利要求1所述的一种增程器冷启动系统，其特征在于，通过甲醇制备出二甲醚的化学发应方程为：
2CH3OH→(CH3)O+H2O。
3.根据权利要求1所述的一种增程器冷启动系统，其特征在于，所述系统还包括电磁阀(6)，所述电磁阀(6)设置在所述甲醇存储装置(1)与所述反应装置(2)之间，所述电磁阀(6)与所述控制器(8)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种增程器冷启动系统，其特征在于，所述电磁阀(6)为三通电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种增程器冷启动系统，其特征在于，所述加热装置(4)包括加热器(41)和动力电池(42)，所述动力电池(42)与所述加热器(41)电连接，所述动力电池(42)用于为所述加热器(41)提供电能。
6.根据权利要求1所述的一种增程器冷启动系统，其特征在于，所述温度传感器(7)与所述甲醇增程器(5)电连接。
7.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-6项任意一项所述的增程器冷启动系统。
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