[发明专利]利用发动机废气余热无催化剂低温加水重整燃料装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用发动机废气余热低温加水重整燃料的新型装置，具体设计一种利用发动机废气加热的外置燃料重整器低温加水(T<1000K)重整燃料，通过控制该外置重整器的边界条件(温度、压力、当量比等)及加入重整器中水的比例将燃料重整成不同活性的低温氧化产物(醛类、酮类、过氧化物等)，而后根据实际工况条件将重整后不同活性的低温重整气导入到发动机中参与燃烧的装置系统。

背景技术

随着全球环境的不断恶化、能源的日趋枯竭，就汽车行业而言，内燃机高效清洁燃烧一直都是值得关注的问题，而传统内燃机的燃烧模式显然已经满足不了能源以及环境的要求。因此国内外专家学者针对燃烧技术进行了广泛的研究并提出了一些新型燃烧模式，如均质压燃(HCCI)、低温燃烧(LTC)和部分预混合燃烧(PPC)等等。近些年，燃料重整这一新型燃烧方式逐渐应用在内燃机上，并且提高了发动机的热效率，降低了排放。而在低温重整过程中，水的加入可以使重整过程的过氧化氢含量提高，这在发动机燃烧过程中属于高活性物质，可以促进发动机燃烧，改善高辛烷值燃料或者小负荷时点火困难等问题。与此同时，发动机废气余热的利用也已经引起国内外专家学者的重视。本发明将发动机废气余热与燃料重整相结合，对燃料进行无催化剂的低温加水热重整，旨在进一步提高发动机热效率及降低排放。

发明内容

本发明公开了一种利用发动机废气余热低温加水重整燃料的新型装置。主体部分将一款自制的外置燃料低温重整装置连接发动机，其中发动机排气管缠绕在该低温重整装置四周用于加热待重整的新鲜燃料，并通过向重整装置中的低温重整器中加入一定比例的水，重整后的燃料与新鲜空气混合导入到发动机中参与燃烧。发动机运行在不同的工况条件下，通过控制外置重整器相应的重整反应边界条件，可以排出不同氧化阶段不同活性的低温重整气，再结合发动机气缸内喷油器直喷的燃料，可以实现缸内混合气活性与浓度的分层，改变燃油燃烧反应的反应路径，可以有效拓宽高效清洁燃烧范围。本发明只需要采用简单的氧化反应后处理器即可以满足欧VI排放法规的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种利用发动机废气余热无催化剂低温加水重整燃料装置,包括发动机气缸、一台外置低温加水重整器、空气进气管、燃料进样管和水进样管，所述发动机气缸连接有发动机进气管和发动机废气管；所述空气进气管的一端和所述燃料进样管的一端均连接至所述外置低温加水重整器的进口，所述空气进气管的另一端连接至一空气瓶，所述空气进气管上设有气体流量计；所述燃料进样管的另一端连接至一燃料注射泵，所述燃料进样管上设有汽化罐；所述水进样管的一端与所述汽化罐的进口相连，所述水进样管的另一端连接至一水注射泵；所述外置低温加水重整器的出口通过重整气气管与所述发动机进气管相连；所述重整气气管上、并位于临近外置低温加水重整器的出口处设有一热电偶；所述发动机废气管上设有第一废气阀和第二废气阀，所述第一废气管位于发动机废气管的始端，所述第二废气阀位于发动机废气管的末端；所述第一废气阀上连接出有第一废气管旁路，所述第一废气管旁路与所述第一废气阀连接、并缠绕过所述外置低温加水重整器后连接至所述第一废气阀和第二废气阀之间的废气管的中间管段上，所述第一废气管旁路上，在绕过所述外置低温加水重整器的位置处设有一热电偶；所述第二废气阀上连接出有第二废气管旁路，所述第二废气管旁路与所述第二废气阀连接、并缠绕过所述汽化罐后连接至所述发动机废气管的末端，所述第二废气管旁路上，在绕过所述汽化罐的位置处设有一热电偶；通过将发动机废气管缠绕经过所述外置低温加水重整器和汽化罐，实现发动机废气余热的充分利用；初始燃料由所述燃料注射泵以匀速经燃料进样管进入到汽化罐中，此刻，水由水注射泵同样以匀速经水进样管进入到汽化罐中，初始燃料与水在汽化罐进行汽化，汽化后的燃料导入到所述外置低温加水重整器中，与此同时，由所述空气瓶提供的新鲜空气在气体流量计调控的流量下经空气进气管进入到所述外置低温加水重整器中，在所述外置低温加水重整器中，新鲜空气与汽化后的燃料与水的混合气进行低温重整；重整后的低温产物经过重整气气管进入到发动机进气管中，再次与新鲜空气混合形成均匀混合气导入到所述发动机气缸中，并与缸内直喷的燃料混合燃烧实现混合气活性及浓度分层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：