专利名称：汽油-含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽油一含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整 燃料供给系统，属于发动机燃料预处理和供给技术领域。
技术背景以乙醇(俗称"酒精")为代表的生物质燃料在发动机上的应用技 术是当今的研究热点之一，目前国内外对乙醇在车用发动机上的研究 或推广应用主要有以下两种技术路线。其一是乙醇汽油(掺烧)技术。这种技术的主要特点是①要求乙醇的纯度不低于99.5%，乙醇的生产成本很高且生产过程中必然会产生大量的温室气体(C02);②乙醇与汽油按比例进行混合，形成EIO(乙醇所占比例为10% (V/V))等不同乙醇含量的乙醇汽油。这种技 术虽然已经比较成熟，并已得到应用，但由于燃料乙醇价格高且乙醇 掺烧比例低，还不能满足节能减排的战略需要。其二是乙醇改质(属于纯烧技术之一)技术。这项技术尚处研究 之中，从已有的专利或研究资料看，这项技术的重点均集中在针对高 纯度乙醇如何利用发动机余热制备氢气的装置或催化剂上，而没有考 虑掺水乙醇和余热制氢发动机或装有该发动机的动力机械(如汽车等) 的燃料供给、控制策略及其实现方式。因此，该技术目前仍难以实用 化。本发明人早在1983年就开始在BJ492Q汽油机上进行甲醇裂解燃 料点燃式发动机研究，研制了我国同期首台甲醇裂解燃料点燃式发动 机原理样机，1987年3月，原交通部科技局组织清华大学等单位对该 项研究进行了技术鉴定。1999年至今，本发明人又先后进行了 LPG、 CNG、惨水乙醇等代用燃料在CY6102、 CY4102、 DC6110、 SH6114、 BJ492和EQ6100等发动机上的实用化技术研究，获得了 "柴油机掺烧 液化石油气燃料供给装置(ZL 00 2 29897.X)"和"柴油机掺烧压縮 天然气燃料供给装置(ZL 02 2 79417.4) " 二项国家实用新型专利。 发明内容本发明的目的是提出一种能实现100%含水酒精在传统发动机上 应用、能在一定条件下自动实现"汽油"和"含水酒精"两种燃料之 间的相互转换，且绝大部分时间内以含水酒精重整燃料模式运行的"汽油一含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统"。 本发明能在发动机工况产生变化时自动平抑含水酒精重整气压力，使 其稳定在设计范围内；能在发动机工作范围内实现含水酒精重整燃料 的优化供给。本发明的技术方案本发明的汽油一含水酒精重整气两用燃料发 动机酒精重整燃料供给系统包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整 子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，在含水酒精重整 子系统与发动机之间的重整气管路30上设置电磁截止阀16，电磁截止阀16由压力继电器3控制，压力继电器3的控制端与重整气管路30 连通。所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在截止阀16前的重整气管 路30设置重整气压力平抑器12;平抑器12与重整气管路30由连接管 路27和28连接，连接管路27上设置电磁截止阀14;电磁截止阀14 由压力继电器15控制，压力继电器15的控制口与重整气管路30连通， 在连接管路28上装有气体回馈单向阀13。所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在含水酒精重整子系统与 发动机的重整气管路30上设置稳压器17。所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在进入发动机混合器之前 的重整气管路30上设置重整气燃料控制装置18。所述的发动机酒精重整燃料供给系统，含水酒精重整子系统的酒 精重整器上安装温度传感器23，温度传感器23与温度表25连接。所述的发动机酒精重整燃料供给系统，在含水酒精供给子系统的 电动酒精泵7控制回路中设置转换开关5。本发明的优点1. 实现了 100%含水酒精在传统发动机内的燃烧，找到了一种可 再生能源在传统发动机上的应用方法；2. 根据设定的重整床温度自动实现"汽油"和"含水酒精"两种 燃料之间的相互转换，基本不改变操作人员的操作习惯；3. 当发动机工况产生变化时，能在一定范围内自动平抑酒精重整 气的压力，使其稳定在设计范围内；4. 由于燃用了含水酒精经过重整后的富氢混合气，有助于提高火 焰传播速度，可以实现稀薄燃烧，提高了燃烧效率，同时可大幅度减 少N(X等有害物质的排放量；5. 含水酒精在发动机上的应用可大幅度降低酒精生产成本以及生 产过程中温室气体(C02)的排放量；6.除压縮比和点火提前角需作适当调整外，原型机的结构基本不变。
图1是本发明的系统组成图。图中l-蓄电池，2-点火开关，3、 15-压力继电器，4-汽油泵， 5-转换开关，6-酒精罐，7-酒精泵，8-酒精滤清器，9-酒精压力调节 器，10-液态酒精控制阀，11-安全阀，12-重整气压力平抑器，13-单向 阀，14、 16电磁截止阀，17-稳压器，18-加浓阀，19-混合器，20-差动机构，21-发动机，22-酒精重整器总成，23-温度传感器，24-氧化净化器，25-温度表，26-溢流管，27、 28-连接管路，29-液态酒精 管路，30-重整气管路，31-发动机排气管。
具体实施方式
如图1所示，含水酒精重整燃料供给系统由含水酒精供给子系统、 含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统组成。含水酒精供给子系统主要包括酒精罐6、电动酒精泵7、酒精滤清 器8、酒精压力调节器9、酒精控制阀10和管路等。电动酒精泵7装 在酒精罐6中，由12V电源驱动；酒精压力调节器9的溢流管26与酒 精罐6连接；酒精控制阀10串联在压力调节器9之后的管路中。在含 水酒精供给子系统的电动酒精泵7控制回路设置转换开关5。含水酒精重整子系统主要包括液态酒精室、蒸发器、酒精蒸汽室、 催化反应器、酒精重整气室组成的重整器总成22和连接管路等。重整 器轴线方向一端与发动机排气管31连接，另一端与氧化净化器24连 接；重整器总成22的液态酒精室与液态酒精管路29连接；重整器总 成22的酒精重整气室与酒精重整气管路30相连。含水酒精重整气供给子系统主要包括重整气压力平抑器12、截止 电磁阀16、稳压器17、加浓阀18、混合器19、差动机构20、安全阀 11、压力表和管路等。重整气压力平抑器12并联安装在含水酒精重整 气管路30中，主要由回收罐、控制单元和管路组成；稳压器17由一 膜片将其分隔为两个腔室，其中一个腔室与大气相通，另一个腔室分 别有一个酒精重整气进口和出口，进口接酒精重整气管路，出口连接 通往混合器19的管路，其外表面有冷却水腔；混合器19为Venturi结 构，装在发动机空气滤清器与进气歧管之间的进气总管中；稳压器17 与混合器19之间装有加浓阀18，加浓阀18可以是蝶阀也可以是锥阀， 加浓阀18通过差动传动机构20与发动机节气门联动；酒精重整器总 成22与稳压器17之间还装有安全阀11和截止电磁阀16。控制子系统主要包括重整床温度传感器23及温度表25、转换开 关5、压力继电器3与15、电磁截止阀14与16、单向阀13和线路等 组成。转换开关5通过重整器反应床温度表25的温度控制电动酒精泵 7的工作状态；压力继电器3通过设定的酒精重整气管路中的压力分别 控制电磁截止阀16和电动汽油泵4的通断；酒精重整气管路中的上下 限压力通过压力继电器15、电磁截止阀14和单向阀13组成的控制单 元迸行自动调节。在原汽油机(化油器式或电控汽油喷射式)上增加一套含水酒精 重整燃料供给系统,即可改装成汽油一含水酒精重整气两用燃料发动 机。其工作原理是起动前，含水酒精重整气供给系统相关元件的初 始参数或装置的初始位置均为设计值或状态。采用汽油起动发动机， 并按正常程序暖机、运行，当温度表25的温度达到设定值时，将转换 开关5置于"酒精"位置，电动酒精泵7工作，液态酒精经酒精滤清 器8和酒精控制阀10进入酒精重整器总成22中进行蒸发、重整，重 整后的富氢气体进入电磁截止阀16与重整器22之间的重整气管路30 中，当其中的压力达到继电器3设定的上限压力值时，电动汽油泵4 断电，汽油停止供给，同时电磁截止阀16通电开启，重整气经稳压器 17、加浓阀18进入混合器19，在此与空气混合并被吸入气缸点火燃烧 并做功，完成汽油—酒精的正切换。停机前，首先将转换开关5置于 "汽油"位置，酒精泵7断电而停止酒精供给，重整气管路中的压力 逐渐下降，当其压力下降到继电器3设定的下限压力值时，截止电磁 阀16断电关闭，重整气停止供给，同时电动汽油泵4通电，系统恢复 汽油供给，完成酒精—汽油的反切换，待运行数秒钟后，关闭点火开 关2，发动机停止运转。酒精压力调节器9的作用是维持液态乙醇管路 中的压力基本稳定。重整气压力平抑器12的作用是当发动机工况发生 变化时在一定范围内自动调节重整气管路30中的压力。 实施例本发明人采用上述含水酒精重整燃料供给系统，先后将BJ492Q 化油器式汽油机和EQ6100电控汽油喷射汽油机改装成汽油-含水酒精 重整气两用燃料发动机，并据此改装了 "东风小康K07"和 "YK6100"汽油一含水酒精重整气两用燃料原理样车。发动机台架 和汽车道路试验结果表明1. 可在传统点燃式发动机上燃用100%含水酒精；2. 能自动实现"汽油"和"含水酒精"两种燃料之间的相互转 换，基本不改变操作人员的操作习惯；3. 当发动机工况产生变化时，能在一定范围内自动平抑酒精重整 气的压力，使其稳定在设计范围内；4. 使用含水酒精重整后的富氢混合气燃料，可以实现稀薄燃烧， 提高了燃烧效率，同时可大幅度减少NOx等有害物质的排放量；5. 除压縮比和点火提前角需作适当调整外，原型机的结构基本不变。
权利要求
1.一种汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统，包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，其特征在于在含水酒精重整子系统与发动机之间的重整气管路(30)上设置电磁截止阀(16)，电磁截止阀(16)由压力继电器(3)控制，压力继电器(3)的控制端与重整气管路(30)连通。
2. 根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征 在于在截止阀(16)前的重整气管路(30)设置重整气压力平抑器(12);平抑器(12)与重整气管路(30)由连接管路(27)和(28) 连接，连接管路(27)上设置电磁截止阀(14);电磁截止阀(14)由 压力继电器(15)控制，压力继电器(15)的控制口与重整气管路(30) 连通，在连接管路(28)上装有气体回馈单向阀(13)。
3. 根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征 在于在含水酒精重整子系统与发动机的重整气管路(30)上设置稳 压器(17)。
4. 根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征 在于在进入发动机混合器之前的重整气管路(30)上设置重整气燃 料控制装置(18)。
5. 根据权利要求1所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征 在于含水酒精重整子系统的酒精重整器上安装温度传感器(23)，温 度传感器(23)与温度表(25)连接。
6. 根据权利要求l所述的发动机酒精重整燃料供给系统，其特征 在于在含水酒精供给子系统的电动酒精泵(7)控制回路中设置转换 开关(5)。
全文摘要
本发明提供一种汽油—含水酒精重整气两用燃料发动机酒精重整燃料供给系统，包括含水酒精供给子系统、含水酒精重整子系统、含水酒精重整气供给子系统和控制子系统，在含水酒精重整子系统与发动机之间的重整气管路(30)上设置电磁截止阀(16)，电磁截止阀(16)由压力继电器(3)控制，压力继电器(3)的控制端与重整气管路(30)连通。在截止阀(16)前的重整气管路(30)设置重整气压力平抑器(12)；平抑器(12)与重整气管路(30)由连接管路(27)和(28)连接，连接管路(27)上设置电磁截止阀(14)；电磁截止阀(14)由压力继电器(15)控制，压力继电器(15)的控制口与重整气管路(30)连通，在连接管路(28)上装有气体回馈单向阀(13)。
文档编号F02M21/00GK101216003SQ20081004660
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月2日 优先权日2008年1月2日
发明者张新塘, 李格升, 游伏兵, 潘志翔, 罗齐江, 健 董, 陈绪文, 高孝洪 申请人:武汉理工大学;东风汽车公司