[發明專利]一種基于發動機余熱氣化甲醇的燃醇系統

有效

• 申請號: 202110078480.3
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112682223B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 吉志勇;王鐵;石晉宏;趙震;陳東東
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02;F02M21/06;F02D41/00;F02D19/08
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明公開了一種基于發動機余熱氣化甲醇的燃醇系統，包括柴油機、甲醇供給系統、甲醇氣化發生器、甲醇蒸氣噴射系統和控制系統；甲醇供給系統包括甲醇箱、濾清器、甲醇泵，通過耐醇管路依次連接于甲醇氣化發生器；甲醇氣化發生器分為電加熱氣化和余熱氣化兩部分，每部分都包含有甲醇霧化噴嘴和單向出口，氣化甲醇通過出口與甲醇噴射系統連接；甲醇噴射系統包括氣液分離器、儲氣罐、調壓閥、甲醇氣軌和甲醇蒸氣噴嘴，并通過耐醇保溫管路依次連接，該燃醇系統通過將甲醇霧化、氣化和增壓的方式，提高甲醇與空氣的混合氣濃度和溫度，改善甲醇燃料發動機的低溫啟動性能，具有甲醇燃燒充分和醇柴比高的特點。

技術領域

本發明涉及甲醇燃料發動機技術領域，尤其涉及一種基于發動機余熱氣化甲醇的燃醇系統。

背景技術

甲醇是一種性能優良的燃料和汽油添加劑，其可以在燃料電池中高效率地產生電，也可以直接作為內燃機燃料使用。伴隨著節能減排技術的不斷發展，甲醇作為一種燃料和汽油添加劑正在引起人們的關注。甲醇具有生產技術成熟、資源豐富、使用方便，以及良好的排放性能和動力性能等特點，可以逐漸彌補化石能源消耗所造成的能源空缺，成為可再生的車用燃料，是具有巨大發展潛力的新型替代能源。

現有內燃機燃燒甲醇的技術主要采用引燃模式和點燃模式，通過進氣道噴射，使甲醇與空氣混合進入缸內。但是甲醇具有汽化潛熱高、蒸氣壓力低、熱值低、自燃溫度高和不易蒸發的特點，并且甲醇噴射受發動機溫度的影響較大，直接將液態甲醇噴射進入發動機缸內會吸收大量的熱，降低混合氣溫度和濃度，造成甲醇燃料發動機低溫啟動性能差、燃燒不充分和排放性能差等問題，同時未氣化的甲醇具有腐蝕發動機零件的風險。

發明內容

綜上所述，本發明設計了一種基于發動機余熱氣化甲醇的燃醇系統，通過利用發動機的高溫排氣或冷卻液余熱實現甲醇氣化，并采用甲醇霧化、氣化和增壓的方式，使甲醇以高溫氣態的形式進入發動機缸內，減少甲醇缸內氣化吸熱量，提高混合氣濃度和溫度，改善甲醇燃料發動機的低溫冷啟動性能，以及燃燒和排放性能。同時可以有效地利用發動機可用余熱，提高能源利用率，對甲醇燃料發動機的應用發展具有重要的意義。

本發明是采用如下的技術方案實現的：一種基于發動機余熱氣化甲醇的燃醇系統，包括甲醇供給系統、甲醇氣化發生器、甲醇蒸氣噴射系統和控制系統；所述甲醇供給系統包括甲醇箱、濾清器和甲醇泵，甲醇箱、濾清器和甲醇泵通過耐醇管依次連接，甲醇泵通過耐醇管與甲醇氣化發生器連接；所述甲醇氣化發生器分為電加熱氣化和余熱氣化兩部分，每部分都包含有甲醇進口、霧化噴嘴和單向出口，霧化后的甲醇通過吸熱氣化，氣化甲醇由單向出口流向甲醇蒸氣噴射系統；所述甲醇蒸氣噴射系統包括氣液分離器、儲氣罐、調壓閥、甲醇氣軌和甲醇蒸氣噴嘴，氣液分離器、儲氣罐、調壓閥、甲醇氣軌和甲醇蒸氣噴嘴通過耐醇保溫管依次連接，甲醇蒸氣噴嘴安裝于發動機各進氣歧管；所述氣液分離器用于分離甲醇氣化發生器流出的甲醇蒸氣與未氣化的甲醇，甲醇蒸氣流向儲氣罐；所述儲氣罐用于滿足瞬時甲醇蒸氣噴射壓力和噴射量的需求，以及為發動機短時間歇啟動提供甲醇蒸氣；所述調壓閥配合儲氣罐建立甲醇蒸氣噴射壓力，并起到穩壓作用；所述控制系統獲取發動機運行狀態信息，包括發動機轉速、機油溫度、冷卻液溫度、排氣溫度和油門踏板位置，并判斷發動機的運行工況，控制燃醇系統的甲醇氣化方式、氣化量、噴射時刻、噴射壓力和噴射量，以及柴油噴射系統的噴油時刻和噴油量。