CN208310901U - 一种醇氢混燃发动机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发动机领域，尤其是一种醇氢混燃发动机装置。它包括一醇箱，醇箱的一侧设有醇泵，醇泵的出口端设有第一管路、第二管路，第一管路与发动机喷嘴相连，发动机排气管上设有一蒸发器和两支气管，一支气管上设有裂解器，两支气管上均设有电动调节阀；蒸发器分别与裂解器相连、与一电解器相连，裂解器的出口、电解器的出口分别与循环水箱相连，循环水箱的出口端与发动机相连；循环水箱的一侧设有水泵。它能在裂解器达不到裂解制氢条件时，电解器电解制氢，能维持发动机运转和动力输出的稳定性；并且，调节裂解器处支气管的排气量，裂解器处于正常稳定的温度范围内，保证裂解制氢的稳定性，能够有效满足人们的需求。

Description

一种醇氢混燃发动机装置

技术领域：

本实用新型涉及发动机领域，尤其是一种醇氢混燃发动机装置。

背景技术：

随着我国城市化进程的不断推进，我国汽车保有量逐年攀升，传统的汽车内燃发动机一般采用石油作动力燃料，但是石油属于不可再生的化石能源，随着开采力度的不断增加，地球上石油储量越来越少，因此，新能源汽车越来越受到人们的青睐，尤其是醇氢混燃发动力汽车，现有的醇氢混燃动力汽车的发动机装置，多直接在排气管上加装裂解器制氢，将所制得的氢直接送往发动机，由于裂解制氢要求制氢环境在一定温度范围内，因此在发动机刚刚启动初期，无法裂解制氢，需要使发动机处于全甲醇驱动状态，在排气管温度升高后再裂解制氢，并且，在排气管内温度较高时，裂解制氢装置无法制氢或制氢效率低下，无法满足混燃需求，由此使得发动机内燃料供给不平稳，不仅对发动机工艺具有较高的要求，还会影响发动机的启动、动力输出的稳定性、使用寿命；另外，裂解器长期处于温度不平稳状态，会严重影响内部催化剂的使用寿命，影响整个动力装置的稳定性。综上所述，现有的醇氢混燃发动机装置已经无法有效满足人们的需求。

实用新型内容：

本实用新型提供了一种醇氢混燃发动机装置，它结构巧妙，设计合理，能够在裂解器达不到裂解制氢条件时，通过电解器电解制氢，能够有效维持发动机运转和动力输出的稳定性，提高发动机的使用寿命；并且，还可通过调节裂解器处支气管的排气量，调节该处的温度。使裂解器处于正常稳定的温度范围内，保证裂解制氢的稳定性，提高裂解器的使用寿命。显然，本实用新型能够有效满足人们的需求。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种醇氢混燃发动机装置，包括一醇箱，在醇箱的一侧设有一醇泵，醇泵的出口端设有一第一管路、一第二管路，第一管路与发动机的喷嘴相连，在发动机的排气管上设有一与第二管路相连的蒸发器，蒸发器背离发动机一侧的排气管上设有两支气管，在其中一支气管上设有一裂解器，在两支气管上分别设有一电动调节阀；所述蒸发器的出口分别与裂解器的进气喷嘴相连、与一电解器的进气喷嘴相连，所述裂解器的出口、电解器的出口分别与一循环水箱相连，循环水箱的出口端与发动机的喷嘴相连；循环水箱的一侧设有一与其连通的水泵，水泵分别通过一水管与裂解器的进气喷嘴相连、电解器的进气喷嘴相连；在蒸发器与裂解器之间、蒸发器与电解器之间、第一管路、第二管路、各水管上分别设有一电动调节阀，在发动机进气喷嘴与循环水箱之间设有一电动调节阀；所述的一种醇氢混燃发动机装置还包括一控制装置，所述控制装置分别与各电动调节阀、醇泵、水泵、发动机相连。

进一步的，所述蒸发器包括一密封罩设在排气管外侧的壳体，在背离发动机一侧的壳体上设有一与第二管路相连的入口，在靠近发动机一侧的壳体上设有出口；在壳体内设有温度传感器，在壳体内设有一加热管。

进一步的，在所述壳体内的排气管包括若干个并联设置的排气分管。

进一步的，所述壳体位置处的排气管段与壳体外侧的排气管段之间可拆卸连接。

进一步的，所述可拆卸连接为法兰连接。

进一步的，所述裂解器包括一密封穿过支气管的反应管，反应管的一端与蒸发器相连，另一端与循环水箱相连，在支气管内的反应管螺旋设置；在支气管内反应管的一侧设有一温度传感器，在反应管与循环水箱相连的管路上设有一流量计。

进一步的，所述电解器包括一外壳，在外壳内设有与外界电源相连的阳极和阴极，在外壳内设有温度传感器和压力传感器，在外壳与循环水箱相连的管路上设有一流量计。

本实用新型的有益效果在于，它结构巧妙，设计合理，能够在裂解器达不到裂解制氢条件时，通过电解器电解制氢，能够有效维持发动机运转和动力输出的稳定性，提高发动机的使用寿命；并且，还可通过调节裂解器处支气管的排气量，调节该处的温度。使裂解器处于正常稳定的温度范围内，保证裂解制氢的稳定性，提高裂解器的使用寿命。显然，本实用新型能够有效满足人们的需求。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1、醇箱；2、醇泵；3、第一管路；4、第二管路；5、发动机；6、排气管；7、壳体；8、支气管；9、反应管；10、电动调节阀；11、电解器；1101、外壳；1102、阳极；1103、阴极；12、循环水箱；13、水泵；14、水管；15、温度传感器；16、加热管；17、排气分管；18、法兰；19、流量计；20、压力传感器。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型的实施方式如图1所示，一种醇氢混燃发动机装置，包括一醇箱1，在醇箱1的一侧设有一醇泵2，醇泵2的出口端设有一第一管路3、一第二管路4，第一管路3与发动机5的喷嘴相连，在发动机5的排气管6上设有一与第二管路4相连的蒸发器，蒸发器背离发动机5一侧的排气管6上设有两支气管8，在其中一支气管8上设有一裂解器，在两支气管上分别设有一电动调节阀10；所述蒸发器的出口分别与裂解器的进气喷嘴相连、与一电解器11的进气喷嘴相连，所述裂解器的出口、电解器11的出口分别与一循环水箱12相连，循环水箱12的出口端与发动机5的喷嘴相连；循环水箱12的一侧设有一与其连通的水泵13，水泵13分别通过一水管14与裂解器的进气喷嘴相连、电解器11的进气喷嘴相连；在蒸发器与裂解器之间、蒸发器与电解器11之间、第一管路3、第二管路4、水管14上分别设有一电动调节阀10，在发动机5进气喷嘴与循环水箱12之间设有一电动调节阀10；所述的一种醇氢混燃发动机装置还包括一控制装置，所述控制装置分别与各电动调节阀10、醇泵2、水泵13、发动机5相连。

由此可以在使用本实用新型的发动机装置时，不仅可以通过醇泵2直接将醇箱1内的甲醇供给发动机5，使本实用新型的发动机5依靠甲醇作为动力运转，还可以通过裂解器和电解器11产生氢气，向发动机5提供氢气，进而提供混合动力，可有效提高发动机5热效率，大幅降低有害排放物、提高发动机5的动力和经济指标；

值得一体的是，本实用新型设有裂解器和电解器11，可通过裂解、电接点方式获取氢气，相较于现有的混合燃料动力装置，可在汽车启动初期，排气管6温度较低，裂解器无法裂解甲醇、产生氢气时，通过电解器11电解产生氢气，向发动机5供氢气，能够使整个动力装置能够稳定的向发动机5内供给氢气，使整个动力装置在运转时，能够保证燃料混合比例，保证燃料质量的稳定，有利于维持发动机5的使用寿命，维持稳定的动力输出；在汽车正常运转时，可选择单独使用裂解器进行裂解产生氢气，关闭电解制氢气，由此可以减轻汽车电池、发电机的负担，不影响汽车内其他部件用电，可有效降低电池的容量，并且，在排气管6温度过高，或者裂解器出现故障，裂解器无法正常运转时，可通过控制装置调节两支气管上的电动调节阀10，使裂解器位置处的支气管8内的排气量变小或为零，以及时调整裂解器处的温度，即可维持整个动力装置的稳定性，也可避免裂解器损坏，尤其是避免内部催化剂在温度异常时容易失效；

并且，本实用新型的第二管路4与蒸发器相连，通过利用发动机5排气管6的余热，对蒸发器内的甲醇进行初步加热蒸发，再进一步的向电解器11和/裂解器内提供升温汽化后的甲醇，可提高电解、裂解的效率，提高能源利用率。

另外，为了防止与氢气混合的水分进入发动机5，电解器11和裂解器均与循环水箱12相连，氢气在循环水箱12内除水后再进入发动机5；并且，循环水箱12通过水泵13，向电解器11、裂解器提供制氢所需要的水，可一定程度上实现水分的内部循环。

在本实施方式中，所述蒸发器包括一密封罩设在排气管6外侧的壳体7，在背离发动机5一侧的壳体7上设有一与第二管路4相连的入口，在靠近发动机5一侧的壳体7上设有出口；在壳体7内设有温度传感器15，在壳体7内设有一加热管16。由此可以将甲醇由醇箱1内泵入蒸发器中，在蒸发器中利用排气管6的余热进行预加热、蒸发，并且甲醇在蒸发器内的流动方向与排气管6排气的方向相反，可以提高余热利用率，使甲醇被充分加热；另外，蒸发器内设有温度传感器15和加热管16，可通过温度传感器15实时的获悉蒸蒸发器内的温度，在初始状态下蒸发器内温度较低时，可通过加热管16对蒸发器内的甲醇进行辅助加热，提高电解制氢的效率。

为了进一步的提高蒸发器内甲醇蒸发效率，在所述壳体7内的排气管6包括若干个并联设置的排气分管17。由此可以提高蒸发器内甲醇与排气管6之间的接触面积。

需要说明的是，由于壳体7内排气管6包括若干个并联设置的排气分管17，排气分管17的内径相对较小，使得其易堵塞，为了便于维护、保养，所述壳体7位置处的排气管6段与壳体7外侧的排气管6段之间可拆卸连接。所述可拆卸连接为法兰18连接。由此可以在对该处维护时，将壳体7处的排气管6部分取下，即可方便的清理该部位出排气分管17内部的淤积物，在该部分排气管6部分已无法再次使用时，还可直接进行更换，方便快捷，经济性高。

进一步的，在本实施方式中，所述裂解器包括一密封穿过支气管8的反应管9，反应管9的一端与蒸发器相连，另一端与循环水箱12相连，在支气管8内的反应管9螺旋设置；在支气管8内反应管9的一侧设有一温度传感器15，在反应管9与循环水箱12相连的管路上设有一流量计19。由此可以通过支气管内尾气的余热对反应管9进行加热，使反应管9内的甲醇催化裂解制氢，并且，通过支气管8内的温度传感器15可以检测其内部温度，在支气管8内温度低于正常裂解反应温度时，可停止向裂解器内供甲醇，改由电解器11制氢，待其温度升高后再行切换；在支气管8内温度过高时，可通过控制装置调整支气管8上的电动调节阀10，调节支气管8内的排气量，以调整支气管8内温度。

在本实施方式中，所述电解器11包括一外壳1101，在外壳1101内设有与外界电源相连的阳极1102和阴极1103，在外壳1101内设有温度传感器15和压力传感器20。在实际使用时，电解器11也可具有其他形式。

在使用时，使用者首先根据控制装置获悉整个发动机5装置各部件的状态、温度，然后启动本装置，控制装置通过醇泵2向蒸发器内供甲醇，并且控制加热管16对蒸发器内的甲醇进行加热，然后将加热的甲醇送至电解器11内，水泵13将电解用水送至电解器11内，进行电解制氢，在电解器11内压力传感器20检测压力到一定数值时，醇泵2通过第二管路4向发动机5供甲醇，同时，电解器11内的氢气经循环水箱12除水后，经由发动机5喷嘴进入发动机5，发动机5开始运转；在发动机5尾气的作用下，壳体7内的温度达到一定数值时，加热管16不在进行加热，在裂解器达到反应温度时，蒸发器开始向裂解器内供醇，裂解器开始裂解制氢，在反应管9与循环水箱12之间的流量计19可实时的检测裂解制氢量，根据裂解制氢的量，逐渐减少向电解器11内供醇，逐渐关系电解制氢，最后完全使用裂解制氢；在发动机5运转时，控制装置对其进行实时监测，在裂解制氢处温度和流量异常时，可将裂解制氢关闭，改为电解制氢，能够保证运转的稳定性。

需要说明的是，本实用新型的控制装置为一PLC控制装置。不仅可以实现人工判断、控制，还可以实现自动判断控制，此部分为自动化设计领域内技术人员，根据实际工况，采用常规技术手段可实现，在此不再赘述。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (7)

1.一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于，包括一醇箱，在醇箱的一侧设有一醇泵，醇泵的出口端设有一第一管路、一第二管路，第一管路与发动机的喷嘴相连，在发动机的排气管上设有一与第二管路相连的蒸发器，蒸发器背离发动机一侧的排气管上设有两支气管，在其中一支气管上设有一裂解器，在两支气管上分别设有一电动调节阀；所述蒸发器的出口分别与裂解器的进气喷嘴相连、与一电解器的进气喷嘴相连，所述裂解器的出口、电解器的出口分别与一循环水箱相连，循环水箱的出口端与发动机的喷嘴相连；循环水箱的一侧设有一与其连通的水泵，水泵分别通过一水管与裂解器的进气喷嘴相连、电解器的进气喷嘴相连；在蒸发器与裂解器之间、蒸发器与电解器之间、第一管路、第二管路、各水管上分别设有一电动调节阀，在发动机进气喷嘴与循环水箱之间设有一电动调节阀；所述的一种醇氢混燃发动机装置还包括一控制装置，所述控制装置分别与各电动调节阀、醇泵、水泵、发动机相连。

2.根据权利要求1所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：所述蒸发器包括一密封罩设在排气管外侧的壳体，在背离发动机一侧的壳体上设有一与第二管路相连的入口，在靠近发动机一侧的壳体上设有出口；在壳体内设有温度传感器，在壳体内设有一加热管。

3.根据权利要求2所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：在所述壳体内的排气管包括若干个并联设置的排气分管。

4.根据权利要求3所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：所述壳体位置处的排气管段与壳体外侧的排气管段之间可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：所述可拆卸连接为法兰连接。

6.根据权利要求1所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：所述裂解器包括一密封穿过支气管的反应管，反应管的一端与蒸发器相连，另一端与循环水箱相连，在支气管内的反应管螺旋设置；在支气管内反应管的一侧设有一温度传感器，在反应管与循环水箱相连的管路上设有一流量计。

7.根据权利要求1所述的一种醇氢混燃发动机装置，其特征在于：所述电解器包括一外壳，在外壳内设有与外界电源相连的阳极和阴极，在外壳内设有温度传感器和压力传感器，在外壳与循环水箱相连的管路上设有一流量计。