[發明專利]一種用于EGR系統中的重整制氫裝置

有效

• 申請號: 201710565333.2
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107514321B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 石秀勇;康楊;倪計民;高干;姜楠;羅亨波
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F02M26/35
• 分類號: F02M26/35;F02M25/12;F01N5/02;C01B3/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種用于EGR系統中的重整制氫裝置，包括外部的熱交換器和內部的反應器，反應器設于熱交換器的腔體內，熱交換器的入口連接發動機的廢氣排氣管，廢氣排氣管設有EGR系統廢氣分流管，反應器的入口連接該EGR系統廢氣分流管，EGR系統廢氣分流管連接重整制氫的燃料輸送管路，反應器出口連接EGR管路至發動機進氣系統。與現有技術相比，本發明整合EGR技術和廢氣重整制氫技術，將廢氣重整反應所得到的富氫氣體重新引入缸內燃燒，既能充分進行廢氣余熱回收再利用，同時也能促進缸內燃燒過程組織，提高發動機的綜合熱效率，有利于降低廢氣中的有害物質排放和改善汽車碳排放水平。

技術領域

本發明涉及內燃機技術領域，具體涉及一種用于EGR系統中的重整制氫裝置。

背景技術

當今社會，汽車保有量逐年提升，汽車尾氣對環境的負面作用越來越顯著，汽車尾氣中主要包括碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)以及顆粒物等，對環境造成很大影響，此外，汽車數量的劇增也帶來了石油資源短缺的問題。

為降低汽車NOx的排放而開發出的廢氣再循環(EGR)技術是將部分廢氣重新導入進氣側，使其再度參與燃燒過程，以達到降低NOx排放和改善發動機性能的目的，但目前的EGR系統存在著效率低、工作條件要求高、對發動機性能改善有限等問題。為解決傳統汽車內燃機效率低的問題，引入了燃料電池汽車上的燃料重整制氫技術，其效果明顯，非常具有應用價值。

燃料重整制氫，是一種將燃料通過催化裂解等方式轉變為小分子燃料(氫氣)的過程。燃料重整制氫最初用來解決電動汽車儲氫難的問題，方便車載攜帶燃料，將該技術應用到內燃機汽車上，可充分利用氫氣以下的燃燒特性：(1)辛烷值高；(2)氫氣的稀燃極限極低，燃料中混合氫氣可拓展極限；(3)點火溫度很低，可改善冷啟動；(4)火焰傳播速度快，促進燃料燃燒，減少循環波動；(5)擴散能力強，增強湍流，提高燃燒混合物均勻性；(6)淬熄距離短，火焰可到達氣缸壁的縫隙，減少不完全燃燒產物，提高燃燒效率。燃料重整制氫的熱量來自于廢氣中的熱量，對廢氣中的能量進行了回收再利用，提高了發動機的熱效率，有利于降低汽車碳排放水平。

中國專利201310668754.X公開了一種利用汽車尾氣余熱進行甲醇重整制氫的裝置，反應主體內外殼間加有絕熱陶瓷棉，在反應主體下蓋板上先層疊多層甲醇水蒸發層后，再交替層疊重整反應層和燃燒反應層，熱電偶的一端插入中間層的重整反應層中，另一端用溫度信號線與電控單元相連；電控單元分別與甲醇泵、甲醇水溶液泵、空氣泵、甲醇空氣流量控制電磁閥和甲醇水溶液流量控制電磁閥電路相連，甲醇水溶液泵的一端接入甲醇水儲存箱，另一端經控制電磁閥接入甲醇水蒸發層，甲醇泵的一端接甲醇儲存箱，另一端經控制電磁閥接甲醇水蒸發層，上、下蓋板開有多個廢氣流通孔。將產生的氫氣通入發動機與汽油混合燃燒，提高了能量利用效率，該裝置利用汽車尾氣余熱進行重整制氫，但效率比較低，重整制氫裝置不能夠充分的進行反應。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題而提供一種用于EGR系統中的重整制氫裝置，催化反應效率高、可充分利用廢氣進行換熱。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種用于EGR系統中的重整制氫裝置，安裝在EGR回路系統中，包括外部的熱交換器和內部用于重整制氫反應的反應器，所述的熱交換器由外部的殼體和內部的腔體構成，所述的反應器設于熱交換器的腔體內，所述的熱交換器的入口連接發動機的廢氣排氣管，所述的廢氣排氣管設有EGR系統廢氣分流管，所述的反應器的入口連接該EGR系統廢氣分流管，所述的EGR系統廢氣分流管連接重整制氫的燃料輸送管路，所述的反應器出口連接EGR管路至進氣系統，工作時，發動機排氣中一部分廢氣經所述的廢氣排氣管通入熱交換器用于換熱，換熱后的低溫廢氣經熱交換器出口排出系統；另一部分廢氣經所述的EGR系統廢氣分流管與燃料輸送管路通入的燃料進行混合，通入反應器完成重整制氫反應，重整后的富氫氣體經EGR管路通入發動機進氣系統進入氣缸燃燒。