专利名称：一种全醇氢燃料发动机装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动力技术领域，具体地说是一种全醇氢燃料发动机装置。
背景技术：
目前，国内外的发动机燃料，大部份都采用汽油、柴油、天然气或甲醇汽油和乙醇 汽油，另外也有使用液态氢或压缩氢气，它们都各有优缺点，特别是采用汽油、柴油、天燃气 为燃料的发动机，它们都属不可再生的能源，总有一天，这些能源会枯竭，而且它们产生的 尾气污染很大，如果采用液态氢或压缩氢气，虽然尾气污染可大大降低，但是使用成本很 高，它们的运输和存储都比较困难，并且安全性较差，所以寻找一种运输，存储比较方便，安 全性较好，热效率比较高，并且可以再生的绿色燃料，是当务之急。为了解决发动机的燃料 问题，曾出现用《汽车余热》制出醇氢，部份代替汽油，据报道，可以达到30% 50%的代燃 率，现在关键的问题是，能不能用100%醇氢来代替其它燃料，因为醇氢燃料，它属于氢能源 范畴，众所周知，氢能源是目前世界上最清洁的能源之一，氢能源的大量应用，必须符合如 下几个原则①氢能大量、廉价的制取；②安全方便的储运；③广泛、经济的应用。本人为了 解决这些问题，曾在2009年11月4日，申请了《一种用微波裂解醇类制氢装置》的实用新 型专利，但是它也存在一个缺点，那就是需要用一个交流220V的电源，而且电源的功率不 会太小，如果在汽车上应用还必须配上逆变器，将直流12V或24V变成交流220V使用，显然 会增加不少成本。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有裂解醇类制氢方法的不足，提供一种全醇氢燃料发 动机装置。本实用新型的技术方案为本装置包括醇氢燃料的发动机、微波发生器、光波炉或 电磁炉裂解醇类制氢装置、醇箱、醇泵、储气筒、电脑控制器、电磁阀、连接管、加醇喷咀、控 制阀门，其特征在于还设置有发动机尾气裂解醇类制氢装置，该装置由连接管与醇箱和储 气筒连接，该装置由四个串联的醇裂解室，与醇裂解室连接的尾气加热装置构成，尾气加热 装置由蒸发室和过热室组成。其特征还在于发动机尾气裂解醇类制氢装置的尾气温度调节阀门处设置步进电 机。其特征还在于裂解醇类制氢装置的蒸发室和过热室连接微波加热器，而裂解室连 接光波炉或电磁炉。其特征还在于裂解醇类制氢装置的蒸发室和过热室连接光波炉或电磁炉下来，裂 解室连接光波炉或电磁炉。本装置中包括能用醇氢为燃料的发动机，和用电器裂解醇类制氢装置，此装置有 两种方法，一种是蒸发室，过热室用微波加热裂解室用光波炉或电磁炉加热，另一种方法是 蒸发室和过热室用光波炉或电磁炉加热，裂解室仍用光波炉或电磁炉加热。第一种方法的优点是蒸发室和过热室用微波加热效率较高，因为微波对极性分子加热让它蒸发特别有 效，而甲醇和乙醇是强的极性分子材料，但微波不适合用于对裂解室的加热。第二种方法用 光波炉或电磁炉对蒸发室和过热室进行加热，虽然热效率不如用微波加热高，但安装比用 微波简单和方便，特别是对裂解室的加热，只有用光波炉或电磁炉间接加热，才不存在打火 现象，不会出现安全问题，因此，它们各有优缺点。两种方法的裂解室结构和材料都是相同 的，用微晶玻璃或不锈钢材料制成的平底盒子，用隔板隔成四个区域并充满催化剂，让醇蒸 汽在其中绕行，与催化剂进行充分反应后制出醇氢，用电器制出的醇氢供发动机起动时用。 当发动机起动并运行一段时间和发动机尾气温度能到达裂解醇类制氢后，用电脑控制转为 用发动机尾气裂解醇类制氢装置工作，其工作过程是，醇通过喷咀喷进蒸发室，碰到被尾气 加热的三根管子而蒸发成醇蒸汽，通过与蒸发室相连的过热室再度被加热，而后进入与之 相连的裂解室，通过四个串连的裂解室绕行，与催化剂反应后变成醇氢，再通过电磁阀和单 向阀被送进储气筒内供发动机正常工作时使用，由此可见，这种装置可以全部使用醇氢气 作为发动机的燃料工作，不用其它任何燃料，实现100%的代燃率。本实用新型的全醇氢燃料发动机装置克服了上述专利的缺点，用取长补短的办 法，即取用汽车余热制氢，其热源不用花钱变废为宝的优点，补用电器制氢，需要用电源的 缺点，取电器能随时随地都可制氢的优点，补用汽车余热制氢，在汽车没有发动前或汽车速 度较低，其汽车尾气所产生的温度不足，以至不能达到裂解醇类制氢的缺点。制成用100% 的醇氢作为内燃机的燃料，这样就可以实现人们梦寐以求的氢汽车或以氢为燃料的内燃 机。
图1是本实用新型的全醇氢燃料发动机装置结构示意图；图2是图1中的用电器裂解醇类制氢装置的示意图，其中图a)是微波加热蒸发 室，图b)是用光波炉或电磁炉加热蒸发室；图3是图1中的用发动机尾气裂解醇类制氢装置的示意图；图4是图1中用发动机尾气加热裂解醇类制氢的醇输入喷咀示意图；图5是图1中用电器裂解醇类制氢的醇输入喷咀示意图；图6是本实用新型的全醇氢燃料发动机装置电脑控制按钮示意图。图1中1 一醇泵，2—醇箱，3—醇输出总管，4一醇回流调节阀，5—醇回流管，6— 醇过滤器，7—醇输入管，8—电磁阀，9一单向阀，10—醇氢输入管，11 一电磁阀，12—醇输入 喷咀，13—用电器裂解醇类制氢装置，14一压力传感器，15—储气筒，16—电磁阀，17—用发 动机尾气裂解醇类制氢装置，18—醇输入喷咀，19一电磁阀，20—单向阀，21—醇氢输入管， 22—醇氢总输出管，23—单向阀，24—电磁阀，25—空滤器，26—发动机排气管，27—发动 机，28—温度传感器。图2中，1 一蒸发室，2—连接法兰盘，3—催化剂，4、5—蒸发室隔板，6—过热室， 7—微波发生器，8—醇蒸汽输出管，9 一醇蒸汽输出管法兰盘，10—电器裂解醇类制氢外壳， 11 一醇蒸汽输入管，12—醇输入喷咀，13—第<1>裂解器入口温度传感器，14一加催化剂 盖，15—加催化剂管，16、17、18、21—隔板，19一加催化剂盖，20—加催化剂管，22—第<IV> 裂解器出口温度传感器，23—醇氢输出管，24—电器加热光波炉或电磁炉，25—蒸发室，26、27、28—隔板，29—醇蒸汽管，30—光波炉或电磁炉。图3中，1 一旁路管道，2—排气管，3—蒸发室外壳，4、5、23、26、31—隔板，6—蒸发 室，7—过热室，8、9、10—蒸发室隔板，11 一尾气输入管，12—醇蒸汽输出管，13—醇蒸汽输 入管，14一尾气出口管，15—第I裂解室，16—入口温度传感器，17—加催化剂管，18—醇输 入喷咀，19、21、27—连通管，20—第II裂解室，22—加催化剂管，24—第III解室，25—加催 化剂管，28—第IV裂解室，29—出口温度传感器，30—加催化剂管，32—醇氢输出管，33-尾气进气管，34—尾气温度调节阀门。图4中的16、18是图1中的序号，16—电磁阀，18—醇输入喷咀。图5中的10、12是图1中的序号，SP 11—电磁阀，12—醇输入喷咀。
具体实施方式
如图1所示，本装置主要由能用醇氢为燃料的发动机27，用发动机尾气裂解醇类 制氢装置17，用电器(微波发生器、光波炉或电磁炉)裂醇类制氢装置13，醇输入喷咀18 和12，加醇电磁阀16和11，输出醇氢电磁阀19和8，输出醇氢单向阀20和9，醇氢输入管 21和10，储气筒15，压力传感器14，总醇氢输出电磁阀24，总醇氢输出单向阀23，总醇氢输 出管22，空滤器25，醇总输出管3，醇泵1，醇箱2，醇过滤器6，吸醇管7，醇分流调节阀4，醇 回流管5等组成。其连接走向和工作原理发动机开始工作时，先启动用电器裂解醇类制氢装置 13 (见图2)。在图2中如用微波加热蒸发室(见图2a)，它由蒸发室1、连接法兰盘2，催化 剂3，蒸发室隔板4和5，过热室6，微波发生器7，醇蒸汽输出管8，醇蒸汽输出管法兰盘9， 电器裂解醇类制氢外壳10，醇蒸汽输入管11，第I裂解器入口温度传感器13，加催化剂盖 14，加催化剂管15，隔板16、17、21加催化剂盖19，加催化剂管20，第IV裂解器出口温度传 感器22，醇氢输出管23，电器加热光波炉或电磁炉24等组成。在图2中如用光波炉或电磁 炉加热时(见图2b)，它由蒸发室25，加醇喷咀12，隔板26、27、28、醇蒸汽管29，光波炉或电 磁炉30组成(用户可选择选用哪种方法)，产生醇蒸汽后，由醇蒸汽输入管11进入裂解室 I，通过隔板16、18、21绕行，最后进入裂解室IV，裂解室IV的出口处装有温度传感器22，由 醇氢输出管23输出。裂解器均由微晶玻璃或不锈钢做成扁平长方形的平底盒子，便以用光 波炉或电磁炉加热。产生醇氢后，供发动机起动用，当发动机开始运行，发动机尾气温度上 升，当尾气到达能裂解醇类制氢时，由电脑根据温度传感28，改用由发动机尾气裂解醇类制 氢装置17(图1中的)工作。如图3所示，发动机尾气裂解醇类制氢装置由旁路管道1，排气管2，蒸发室6，过热 室7，第I裂解室15，第II裂解室20，第III解室24，第IV裂解室28等构成；蒸发室通过 尾气输入管11和醇蒸汽输出管12连接裂解室的醇蒸汽输入管13和尾气出口管14 ；蒸发 室有隔板8、9、10，裂解室有隔板5、23、26、31，各裂解室间由连通管19、21、27连通，裂解室 IV设有醇氢输出管32，步进电机连接尾气温度调节阀门34和蒸发室6的排气管2与旁路 管道1连接。蒸发室由穿有三根管子的不锈钢制成的长方体盒子构成，与之相连的过热室 也由不锈钢材料制成的长方体盒子构成，用隔板使尾气在其中绕行对它们进行加热，裂解 室用不锈钢材料制成四个串联的长方体盒子组成，里面充满催化剂，盒子之间装有隔板，让 尾气在其中绕行，盒子之间，用管子连通，并使醇蒸汽在其中绕行，目的是让醇蒸汽能在其中充分反应变成醇氢，为了不让发动机的尾气温度过高而烧坏催化剂，采用了用步进机相 连的能正反旋转90°的尾气三通控制阀门。该尾气裂解醇类制氢装置与醇箱和储气筒的连 接管道上设有电磁阀，尾气加热装置设有醇输入喷咀。 工作时，用尾气裂解醇由图1中的尾气温度传感器28发出信号，调节尾气调节阀 门的开度，使发动机尾气进入裂解室内，通过隔板31、26、23、5让尾气在其中绕行，对裂解 室I、II、III、IV充分加热，最后通过出口管14输出，又由输入管11进入蒸发室和过热室 内，并通过隔板10、9、8让尾气在其中绕行，使蒸发室和过热室能得到充分加热，最后通过 蒸发室6的三根空心钢管输出至尾气排气管2排放。当醇输入喷咀18喷入醇液时，碰到已 被尾气加热的三根空心钢管a、b、c (见图4)，醇被蒸发成醇蒸汽，通过过热室7被再度加热 后，由输出管12输出，由与之相连的醇蒸汽输入管13进入裂解室I，通过连通管19进入裂 解室II，再通过连通管21进入裂解室III，又通过连通管27进入裂解室IV，最后通过醇氢 总输出管32输出至储气筒内，供发动机使用，如果尾气温度过高，由与步进电机相连的尾 气温度调节阀34旋转90°，把管33封住，让尾气不进入裂解室，使尾气从旁路管1直接从 排气管理2排出，由于尾气对裂解室、蒸发室、过热室都停止加热，可避免催化剂因过热而 被烧坏。工作时该装置随时根据温度信号不断地调节尾气温度调节阀门34的开闭度，因此 使裂解室处于最佳工作状态。该尾气裂解醇类制氢装置安装在发动机尾气管之后。当尾气 温度下降，不能裂解醇类制氢时，又自动改回用电器裂解醇类制氢装置工作。周而复始，直 至发动机不工作为止，发动机的全部工作过程，均用电脑(即单片机)自动控制，详见图6 所示，非常简单方便，这就实现了只用醇氢为燃料，而不用任何燃料的新型发动机。
权利要求一种全醇氢燃料发动机装置，包括醇氢燃料的发动机、微波发生器、光波炉或电磁炉裂解醇类制氢装置、醇箱、醇泵、储气筒、电脑控制器、电磁阀、连接管、加醇喷咀、控制阀门，其特征在于还设置有发动机尾气裂解醇类制氢装置，该装置由连接管与醇箱和储气筒连接，该装置由四个串联的醇裂解室，与醇裂解室连接的尾气加热装置构成，尾气加热装置由蒸发室和过热室组成。
2.根据权利要求1所述的全醇氢燃料发动机装置，其特征在于发动机尾气裂解醇类制 氢装置的尾气温度调节阀门处设置步进电机。
3.根据权利要求1所述的全醇氢燃料发动机装置，其特征在于裂解醇类制氢装置的蒸 发室和过热室连接微波加热器，而裂解室连接光波炉或电磁炉。
4.根据权利要求1所述的全醇氢燃料发动机装置，其特征在于裂解醇类制氢装置的蒸 发室和过热室连接光波炉或电磁炉，裂解室连接光波炉或电磁炉。
专利摘要本实用新型是一种全醇氢燃料发动机装置。一种全醇氢燃料发动机装置，包括醇氢燃料的发动机、微波发生器、光波炉或电磁炉裂解醇类制氢装置、醇箱、醇泵、储气筒、电脑控制器、电磁阀、连接管、加醇喷咀、控制阀门，其特征在于还设置有发动机尾气裂解醇类制氢装置，该装置由连接管与醇箱和储气筒连接，该装置由四个串联的醇裂解室，与醇裂解室连接的尾气加热装置构成，尾气加热装置由蒸发室和过热室组成。本装置可以使发动机不用汽油、柴油、天然气、甲醇汽油、乙醇汽油、液态氢、压缩氢等其它燃料，而100％用醇氢作为发动机的燃料，成为一种使用全醇氢为燃料的新型发动机。
文档编号F02B43/10GK201650445SQ201020164000
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者曾立敏 申请人:曾立敏