[發明專利]一種利用尾氣加熱甲醇的裝置及方法

在審

• 申請號: 202110302974.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113062818A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 程勇;張寧;劉靜遠;孫嘉澤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F02M31/08
• 分類號: F02M31/08;F01N5/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明涉及一種利用尾氣加熱甲醇的裝置和工作方法，包括與尾氣管路連接的尾氣進氣端，和與發動機進氣管路連接的甲醇出氣端；裝置內部具有調節閥和甲醇混合器；尾氣由尾氣進氣端進入裝置內部，經調節閥進入甲醇混合器，形成甲醇蒸汽和尾氣的混合物后由甲醇出氣端進入發動機的進氣管路。一方面降低了發動機的排氣溫度，抑制氮氧化物的排放，另一方面提高甲醇進入發動機的溫度，改善甲醇發動機的冷啟動效果，同時進而提高燃燒效率。

技術領域

本發明涉及甲醇內燃機技術領域，具體為一種利用尾氣加熱甲醇的裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

甲醇作為一種比較新的內燃機燃料價格便宜，環境友好，熱效率高，在內燃機領域作為替代燃料應用廣泛。由于甲醇的理化特性相對于汽油、柴油較為特殊，其汽化潛熱較大，是柴油與汽油的約三倍，在實際的應用環境下，汽化潛熱高導致常溫的液態甲醇要先吸收較多的熱量才能汽化作為燃料噴入發動機燃燒，汽化不完全的甲醇會吸附在進氣道上不能進入發動機氣缸，導致有效燃料不足，致使發動機動力性不足，同時未完全汽化的甲醇進入氣缸，其中含有的液態甲醇會繼續吸收熱量直至汽化或到達燃點，這期間又會降低發動機的熱效率。

針對甲醇燃料的特殊理化性能，目前采用甲醇作為燃料的內燃機的一般會采用燃燒一部分柴油或汽油的方式來汽化甲醇，而這種方式來點燃或者加熱甲醇的時候，甲醇的反應階段會產生水，冷凝下來的水會堵塞汽油噴嘴，從而導致發動機啟動效果較差。

如果使用電加熱則需要相對較高的能量才能汽化甲醇，而汽車上的電池電壓是穩定的，高能量輸出使得車載蓄電池輸出較大的電流，大電流又會加速蓄電池的損耗。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種利用尾氣加熱甲醇的裝置及方法，將發動機燃燒之后的廢氣引入甲醇混合器，液態的甲醇和攜帶熱量的廢氣混合，利用廢氣的熱量來加熱液態甲醇使甲醇汽化，汽化后的甲醇再噴入發動機燃燒。一方面降低了發動機的排氣溫度，抑制氮氧化物的排放，另一方面提高甲醇進入發動機的溫度，改善甲醇發動機的冷啟動效果，同時進而提高燃燒效率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種利用尾氣加熱甲醇的裝置，包括與尾氣管路連接的尾氣進氣端，和與發動機進氣管路連接的甲醇出氣端；裝置內部具有調節閥和甲醇混合器；尾氣由尾氣進氣端進入裝置內部，經調節閥進入甲醇混合器，形成甲醇蒸汽和尾氣的混合物后由甲醇出氣端進入發動機的進氣管路。

甲醇出氣端具有溫度傳感器，控制器分別連接溫度傳感器和調節閥。

溫度傳感器采集甲醇混合器出口的溫度，并且把溫度傳遞給控制器。

控制器根據尾氣的溫度判斷調節閥的開度是否設定范圍內，否則調整閥門的開度。

以溫度傳感器的溫度作為標準，通過PID算法控制調節閥的開度，控制進入混合器的廢氣量。

甲醇混合器連接甲醇噴油器，甲醇噴油器的噴射方向朝向尾氣的流動方向，甲醇噴油器連接控制器。

甲醇噴油器連接甲醇油軌，甲醇油軌通過甲醇泵連接甲醇箱。

本發明的第二個方面提供上述裝置的工作方法，包括以下步驟：

設定調節閥，即甲醇混合器出口溫度處于T～T+5℃范圍內(T為甲醇常壓下的沸點)；

調節閥以初始開度啟動，溫度傳感器采集甲醇混合器的出口溫度，溫度數據傳遞給控制器；

控制器向甲醇噴油器發出指令，噴射甲醇到甲醇混合器內；

控制器以溫度傳感器獲取的溫度數據作為標準向調節閥發出控制指令；