CN1821558A - 一种点燃式发动机燃用甲醇的方法 - Google Patents

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郑国璋
王淑平
朱建军
靳红玲
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郑国璋
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Abstract

本发明涉及一种点燃式发动机燃用甲醇的方法，包括有下列步骤：1采用PTC定温电热元件加热甲醇重整器内的甲醇重整催化剂，并使温度保持在200～300℃；2将甲醇喷入甲醇重整器，发生反应生成含氢气与一氧化碳的甲醇重整气；3将甲醇重整气输入进气歧管与空气混合形成可燃混合气；4发动机启动、预热、怠速运转燃用重整气与空气形成的混合气；5将发动机负荷加大所需的甲醇喷入进气道使甲醇与重整气及空气混合形成可燃混合气；使发动机带负荷工作时燃用氢气、一氧化碳、甲醇、空气的混合气。改善了发动机燃用甲醇的冷启动性能，解决了排放甲醛污染物的问题，提高了燃烧效率、降低了燃料消耗率、降低了排放污染，不消耗石油资源。

Description

一种点燃式发动机燃用甲醇的方法
技术领域
本发明涉及一种点燃式发动机燃用甲醇的方法。
技术背景
汽车主要以汽油机或柴油机作动力，燃用汽油或柴油。全世界汽车总量逐年增大，而石油资源日益枯竭。为此国内外大力开发重整甲醇燃料电池汽车，其方法是使甲醇通过甲醇重整器并使部分甲醇氧化反应加热重整催化剂、大部分甲醇在重整器内通过温度在200℃-300℃的催化剂发生重整反应生成氢气与一氧化碳混合成的重整气，再对重整气进行清除一氧化碳处理、将制取的纯氢输入燃料电池，在燃料电池内氢与氧反应生成水并输出电能。但因重整甲醇燃料电池成本昂贵，不能大规模进入市场。1975年瑞典首先提出甲醇可以成为汽车的代用燃料。各国先后开展汽车燃用甲醇的试验研究，中国已在部分地区推广汽车燃用M15甲醇汽油、M85甲醇汽油及M100(100％)燃料甲醇。
汽车所用的柴油机与汽油机是分别按柴油与汽油的物理化学特性及燃烧特性设计的，分别能高效低污染地燃用柴油和汽油。在柴油机上燃用(100％)甲醇燃料存在的问题多，难度大，是因为燃料甲醇与柴油的物理化学特性及燃烧特性相差很大，甲醇不适宜作柴油机燃料；甲醇特性与汽油相接近，但有差异，试验证明汽油机改烧M100燃料甲醇后，冷启动性能差，特别是怠速及小负荷运转时排放中有甲醇(CH3OH)燃烧过程产生的中间产物甲醛(HCHO)及未燃醇有害污染物。
中国专利ZL2003201036417、ZL03202360X分别利用发动机缸体缸盖的热能、排气余热加热甲醇使之蒸发或裂解；也有人采用发动机排气余热重整甲醇的方法进行过发动机燃用甲醇的台架试验，但是冷启动时无排气余热，未能解决冷启动问题，发动机怠速运转时排气温度低，不能保证甲醇裂解所需要的温度和热量，大负荷运转时排气温度过高又导致重整器积炭；特别是冷车启动后预热发动机期间发动机温度、排气温度都低，不能使甲醇燃料裂解，仍存在冷启动困难、冷启动预热期间及怠速运转时排气中有甲醛及未燃甲醇有害污染物的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免上述现有发动机燃用100％燃料甲醇存在的问题，提供一种比传统的汽油机、柴油机冷起动性能好、能高效低污染的燃用M100燃料甲醇的点燃式发动机燃用甲醇的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
(1)采用PTC定温电热元件加热甲醇重整器内的甲醇重整催化剂，并使甲醇重整催化剂的温度保持在200℃～300℃；
(2)用电控喷嘴将甲醇喷入甲醇重整器，使甲醇与温度200℃～300℃的甲醇重整催化剂接触发生重整反应生成含氢气与一氧化碳的甲醇重整气；
(3)将甲醇重整气输入进气歧管与空气混合形成可燃混合气；
(4)启动发动机，发动机启动、预热、怠速运转燃用重整气与空气形成的混合气；
(5)采用电控燃油喷嘴将发动机负荷加大所需的甲醇喷入进气道使甲醇与重整气及空气混合形成可燃混合气；使发动机带负荷工作时燃用氢气、一氧化碳、甲醇、空气的混合气。
发动机启动及怠速运转燃用氢气、一氧化碳、空气的混合气，发动机带负荷工作时燃用氢气、一氧化碳、甲醇、空气的混合气。
本发明的有益效果：1、改善了甲醇发动机的冷启动性能；2、发动机冷启动、预热、怠速运转燃用甲醇重整产生的氢与一氧化碳气，排放中无甲醛及未燃甲醇污染；3、发动机带负荷运转工况燃用甲醇、氢、一氧化碳气与空气形成的混合气，提高了燃烧效率，降低了燃料消耗率、降低了排放污染；4、发动机燃用M100甲醇燃料不消耗石油资源。
附图说明
图1为一种点燃式发动机启动与怠速运转工况燃用甲醇的方法的示意图
图2为一种点燃式发动机带负荷运转工况燃用甲醇的示意图
图中，1-导电板，2-PTC定温电热元件，3-甲醇重整器，4-甲醇重整催化剂，5-压燃油管，6-电控喷嘴，7-接管，8-旁通进气管，9-进气歧管，10-油轨，11-电控燃油喷嘴，12-气道，13-进气门，14-气缸，15-发动机，16-电源开关，17-重整器出气管，18、19-甲醇，20-重整气。
具体实施方式
如附图1所示的点燃式发动机燃用甲醇的方法，包括如下步骤：
(1)加热甲醇重整催化剂：接通电源开关16、电流经过导电板1、PTC定温电热元件2、重整器3，PTC定温电热元件2加热甲醇重整器3内由氧化铜(CuO)、与氧化锌(ZnO)、三氧化二铝(Al2O3)混合成的甲醇重整催化剂4并使其温度保持在200℃～300℃。
(2)甲醇重整：经中压燃油管5、电控喷嘴6将甲醇18喷入甲醇重整器3，甲醇18(CH3OH)与温度200℃～300℃的甲醇重整催化剂4接触发生重整反应生成由氢气(H2)与一氧化碳(CO)组成的重整气20；
(3)将重整气输入气缸：使重整气20经重整器出气管17、接管7、旁通进气管8进入进气歧管9与空气混合所形成的可燃混合气经气道12、进气门13吸入发动机气缸14；
(4)启动发动机，发动机启动、预热、怠速运转燃用重整气与空气形成的混合气；
(5)将发动机带负荷工作所需燃用甲醇喷入气缸：如附图2所示，经发动机中压燃油管5、油轨10、电控燃油喷嘴11将发动机15负荷加大时所需的甲醇19喷入进气道12与重整气(H2、CO)及空气混合形成的可燃混合气经进气门13吸入发动机气缸14。
如附图1所示，当发动机启动及怠速运转燃用氢气、一氧化碳、空气的混合气；如附图2所示当发动机带负荷工作时燃用氢气、一氧化碳、甲醇、空气的混合气。

Claims (1)

1、一种点燃式发动机燃用甲醇的方法包括如下步骤：
(1)采用PTC定温电热元件加热甲醇重整器内的甲醇重整催化剂，并使甲醇重整催化剂的温度保持在200℃～300℃；
(2)用电控喷嘴将甲醇喷入甲醇重整器，使甲醇与温度200℃～300℃的甲醇重整催化剂接触发生重整反应生成含氢气与一氧化碳的甲醇重整气；
(3)将甲醇重整气输入进气歧管与空气混合形成可燃混合气；
(4)启动发动机，发动机启动、预热、怠速运转燃用重整气与空气形成的混合气；
(5)采用电控燃油喷嘴将发动机负荷加大所需的甲醇喷入进气道使甲醇与重整气及空气混合形成可燃混合气；使发动机带负荷工作时燃用氢气、一氧化碳、甲醇、空气的混合气。
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