[发明专利]基于发动机联合外置重整器的低温燃料重整装置

说明书

本发明公开了一种基于发动机联合外置重整器的新型低温燃料重整装置，包括发动机气缸和外置低温燃料重整器，外置低温燃料重整器缠绕有电加热丝，并设有第一温控表；外置低温燃料重整器的进口连接有空气进气管和燃料进样管，空气进气管上设有气体流量计；燃料进样管连接有燃料注射泵和燃料汽化罐，燃料汽化罐设有第二温控表；外置低温燃料重整器的出口设有一热电偶并通过重整气气管与发动机进气管相连；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，由于上述过程中不需要添加催化剂，从而使发动机更加高效节能的运行。

技术领域

本发明涉及一种发动机燃料低温重整新型燃烧模式与装置，具体设计一种利用一个外置燃料重整器低温(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)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混合气导入到发动机中参与燃烧的装置系统。

背景技术

目前内燃机依旧在交通运输中占有绝对主导地位，然而随着近些年能源的逐渐枯竭、环境的日趋恶化，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。因此就内燃机而言，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[1-9]。美国Wi scons in大学Reitz等人[10]提出的基于活性控制的压燃燃烧技术(RCCI)，则是采用两种活性燃料如汽油、柴油双燃料方式，通过调控两种燃料比例实现混合气活性控制，从而可以大大拓宽发动机高效清洁运行工况范围，但该燃烧技术的缺点是需要采用两种燃料，安装两个油箱和两套燃油系统。伯明翰大学的Tsolakis等人[11]利用一台自制的外置重整装置催化重整燃料成CO和H2，再将重整后的混合气与新鲜燃料混合导入到发动机工作缸内参与燃烧，结果发现发动机的排放及油耗得到改善。天津大学的王洋等人[12]提出FCE (FlexibleCylinder Engine)发动机新型燃烧策略，该策略是将燃料不加催化剂低温重整成不同活性的低温重整产物来改善发动机的燃烧状态，该策略已经得到理论验证。实际上，燃料重整这种新型燃烧方式是可以仅利用一种燃料来实现双燃料燃烧策略的效果，也就是说将燃料重整成不同活性的物质再与新鲜燃料混合燃烧，可以实现混合气活性及浓度分层，从而改善发动机燃烧状态。

[参考文献]

[1]Yao Ming Fa,Zheng Zun Qing,Liu Hai Feng,Progress and recent trendsin homogeneous charge compression ignition(HCCI)engines.Progr Energy CombustSci,2009.35: 398-437.

[2]Jung Dongwon,Norimasa Iida,Closed-loop control of HCCI combustionfor DME using external EGR and rebreathed EGR to reduce pressure-rise ratewith combustion-phasing retard. Applied Energy,2015.138:315-330.

[3]Laura Manofsky Olesky,George A Lavoie,Dennis N Assanis,et al,Theeffects of diluent composition on the rates of HCCI and spark assistedcompression ignition combustion.Applied Energy,2014.124:186-198.