CN2883692Y

CN2883692Y - 低污染甲醇发动机

Info

Publication number: CN2883692Y
Application number: CNU2006200237658U
Authority: CN
Inventors: 郑国璋; 王淑平; 朱建军; 靳红玲
Original assignee: 郑国璋
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2016-03-14

Abstract

本实用新型属于汽车发动机制造技术领域，具体是一种以甲醇为燃料低污染甲醇发动机的结构设计，低污染甲醇发动机，包括有发动机气缸盖1、气缸体3、电控燃油喷嘴9、油轨10、发动机中压燃油管11、电控喷嘴12、甲醇重整器13，其特征是甲醇重整器装在发动机的气缸盖上，甲醇重整器的上端装有电控喷嘴12，并与中压燃油管11相通，甲醇重整器下端的出气管18通过接管19与旁通进气管20上的进气岐管8连通；甲醇发动机的中压燃油管的另一接管与油轨10和电控燃油喷嘴9相通，当甲醇发动机在冷启动、怠速运转、小负荷运转工况均燃用甲醇时，燃用甲醇经重整反应生成的氢气与一氧化碳气体，改善了甲醇发动机的冷启动性能；大大降低了排放污染；实现了甲醇发动机燃用M100甲醇燃料不消耗石油资源的目的。

Description

低污染甲醇发动机

技术领域：

本实用新型属于汽车发动机技术领域，具体是一种以甲醇为燃料低污染甲醇发动机的改进。

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，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。但重整甲醇燃料电池因成本太高，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)及未燃甲醇有害污染物。

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，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，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：

本实用新型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、高效、低污染的燃用M100燃料甲醇的甲醇发动机。

本实用新型采用的技术方案是：低污染甲醇发动机，包括有发动机气缸盖、气缸体、排气岐管、进气歧管、电控燃油喷嘴、油轨、发动机中压燃油管、电控喷嘴、甲醇重整器、进气道、进气门、排气门、甲醇重整器出气管、接管、旁通进气管。甲醇重整器装在发动机的气缸盖上，甲醇重整器的上端装有电控喷嘴，并与中压燃油管相通，甲醇重整器下端的出气管通过接管与旁通进气管上的进气岐管连通。甲醇重整器是一种将甲醇中的水蒸汽重整反应和部分氧化反应同时发生通过部分氧化反应为重整反应提供热量，甲醇发动机在冷启动、怠速运转、小负荷运转工况均燃用甲醇时，燃用甲醇经重整反应生成的氢气(H₂)与一氧化碳(CO)气体；因氢气(H₂)的可燃界限比汽油宽、点火能量只有汽油的1/10，易点燃、火焰传播速度快，氢气(H₂)与一氧化碳(CO)在发动机燃烧室与氧气(O₂)反应燃烧生成水(H₂O)与二氧化碳(CO₂)气体、燃烧过程中不产生燃烧中间产物甲醛(HCHO)，从根本上解决了甲醇发动机排放甲醛，污染严重的问题，达到了甲醇发动机排放无甲醛、无甲醇、无未燃烧的碳氢化合物的目的。

本实用新型所述的甲醇发动机的中压燃油管的另一接管与油轨和电控燃油喷嘴相通。解决了甲醇发动机在大负荷与中负荷运转工况时，燃烧室内可燃混合气的燃烧效率低的技术问题，当发动机功率增大时所需的甲醇经发动机中压燃油管、油轨、电控燃油喷嘴喷入进气道与甲醇重整器重整反应生成的热的氢气(H₂)、一氧化碳(CO)及空气混合形成的可燃混合气经进气门15进入发动机燃烧室；甲醇发动机燃用氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、甲醇与空气的混合气，因混合气中的氢气(H₂)扩散速度快，可很快分布到混合气中、可燃界限宽(过量空气系数可达10～0.15)、所需点火能量小(仅为汽油的1/10)、易点燃、火焰传播速度快可提高燃烧室内可燃混合气的燃烧效率，降低燃料消耗率、降低排放。

本实用新型的有益效果：1、改善了甲醇发动机的冷启动性能；2、甲醇发动机冷启动、预热、怠速与小负荷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，大大降低了排放污染；3、甲醇发动机大、中负荷燃用甲醇、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、低污染甲醇发动机燃用M100甲醇燃料不消耗石油资源。

附图说明：

图1为本实用新型的低污染甲醇发动机的横剖视图

图2为本实用新型的低污染甲醇发动机的俯视图

图3为本实用新型的低污染甲醇发动机的后视图

图中：1气缸盖、2排气岐管、3气缸体、4活塞、5连杆、6曲轴、7机油盘、8进气歧管、9电控燃油喷嘴、10油轨、11发动机中压燃油管、12电控喷嘴、13甲醇重整器、14进气道、15进气门、16燃烧室、17排气门、18甲醇重整器出气管、19接管、20旁通进气管。

具体实施方式：

根据附图对实施例做进一步的描述，本实施例是用来说明本实用新型的，而不是对本实用新型进行任何限制。

低污染甲醇发动机(以6缸汽车发动机为例)，由气缸盖1、气缸体3、活塞4、连杆5、曲轴6、机油盘7、电控燃油喷嘴9、油轨10、发动机中压燃油管11、电控喷嘴12、甲醇重整器13、进气道14、进气门15、排气门17等构成，甲醇重整器(选用Johnson Matthey公司制造的自热甲醇重整器)，甲醇重整器13装在发动机的气缸盖1上，甲醇重整器13的上端装有电控喷嘴12，并与发动机中压燃油管11相通，甲醇重整器13下端的出气管18通过接管19与旁通进气管20上的进气岐管8连通；甲醇发动机的中压燃油管11的另一接管与油轨10和电控燃油喷嘴9相通。当发动机起动时，甲醇从汽车油箱经油泵泵入中压油管11，经中压燃油管11、电控喷嘴12喷入甲醇重整器13，经重整反应生成由氢气(H₂)与一氧化碳(CO)组成的重整气；重整气经重整器出气管18、接管19、旁通进气管20进入进气歧管8与空气混合所形成的可燃混合气经气道14、进气门15进入燃烧室16；当低污染甲醇发动机在大负荷与中负荷运转工况，除了一部分甲醇仍经电控喷嘴12喷入甲醇重整器13经重整反应生成氢气(H₂)与一氧化碳(CO)后经重整器出气管18、接管19、旁通进气管20进入进气歧管8、进气道14，发动机功率增大时所需的甲醇经发动机中压燃油管11、油轨10、电控燃油喷嘴9喷入进气道14与热的氢气(H₂)、一氧化碳(CO)及空气混合形成的可燃混合气经进气门15进入发动机燃烧室16进行燃烧。

Claims

1、一种低污染甲醇发动机，包括有发动机气缸盖(1)、气缸体(3)、排气岐管(2)、进气歧管(8)、电控燃油喷嘴(9)、油轨(10)、发动机中压燃油管(11)、电控喷嘴(12)、甲醇重整器(13)、进气道(14)、进气门(15)、排气门(17)、甲醇重整器出气管(18)、接管(19)、旁通进气管(20)，其特征是甲醇重整器(13)装在发动机的气缸盖(1)上，甲醇重整器(13)的上端装有电控喷嘴(12)，并与中压燃油管(11)相通，甲醇重整器(13)下端的出气管(18)通过接管(19)与旁通进气管(20)上的进气岐管(8)连通。

2、根据权利要求1所述的低污染甲醇发动机，其特征是发动机的中压燃油管(11)的另一接管与油轨(10)和电控燃油喷嘴(9)相通。