專利名稱：具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及柴油機排放系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機與汽油機相比，具有熱效率高、功率大、可靠性強、使用壽命長、燃油經(jīng)濟 性好等優(yōu)勢。因此，被廣泛應(yīng)用于汽車、機車、船舶、農(nóng)用機械、發(fā)電機組等大功率需 求的地方。而且，隨著柴油機的輕型化和控制技術(shù)的進(jìn)步，柴油機也廣泛使用在轎車上。
車用柴油機的HC、 C0排放較少，但它的NOx和微粒排放非常高。特別是微粒排放，
它使柴油機被人們誤認(rèn)為是不清潔發(fā)動機。特別是隨著柴油機排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，加 上柴油機排放控制中"NOx—微粒"折中曲線的束縛，柴油機的排放控制成本也日益增加。 而且，柴油機的NOx排放主要是通過廢氣再循環(huán)進(jìn)行控制，但它是以犧牲柴油機經(jīng)濟性 為代價的。這些因素都限制了柴油機的發(fā)展。
燃料重整技術(shù)就是利用蒸汽重整、部分氧化、自供熱重整和催化裂解技術(shù)將天然氣、 煤及生物質(zhì)和醇類等燃料重整為氫氣或富氫混合氣，國內(nèi)外對這種技術(shù)的研究起步很 早，但大多是用在燃料電池上，重整得到的氫氣作為燃料電池的燃料。但是，氫氣具有 熱值最高、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、點火能量低和擴散系數(shù)大等優(yōu)點， 一直被認(rèn)為是內(nèi)燃機最 有前途的代用燃料。受生產(chǎn)和儲存問題限制，氫氣很難直接用在內(nèi)燃機上。柴油廢氣重 整技術(shù)的目的就是要在柴油機上實時產(chǎn)生氫氣。其本質(zhì)是向燃料重整器引入部分柴油和 廢氣，兩者在催化劑表面接觸反應(yīng)產(chǎn)生氣氣，重整后的富氫混合氣代替部分再循環(huán)廢氣 進(jìn)入缸內(nèi)，改善缸內(nèi)柴油的燃燒質(zhì)量。由于氫氣燃燒可以減少缸內(nèi)過熱區(qū)域的數(shù)量，且 允許使用空燃比更大的稀薄燃燒，因此能同時降低N0x和微粒排放，并能提高發(fā)動機的 熱效率和燃燒質(zhì)量。正因為有如此優(yōu)點，國外對汽油和柴油重整技術(shù)的研究日趨重視， 也在積極探討利用燃料重整技術(shù)擴大HCCI燃燒工作范圍的可行性。相比國外，國內(nèi)雖 有研究者涉及過燃料重整技術(shù)，但也多是應(yīng)用于燃料電池，還未見到針對汽油和柴油廢 氣重整技術(shù)研究。
近年來，隨著柴油機排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，以及對內(nèi)燃機經(jīng)濟性的迫切要求，柴油
機的"N0x-微粒"折中曲線已成為汽車工業(yè)發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是，研究柴油廢氣重整技術(shù)，將它和EGR系統(tǒng)結(jié)合起來，以同時 控制和降低柴油機有害排放物和燃油消耗，為柴油機的髙效率、低污染燃燒開拓新的途 徑，提供一種具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)。
具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案如下
具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)，包括柴油機進(jìn)氣管、排氣管，在進(jìn)氣管和排 氣管之間連通著廢氣再循環(huán)控制閥，所述廢氣再循環(huán)控制閥為真空膜片結(jié)構(gòu)閥，
A、 排氣管上并聯(lián)一重整廢氣控制閥；
B、 排氣管口連通著燃油重整器的進(jìn)氣口，燃油重整器的進(jìn)氣口通過三通管連通著 重整廢氣控制閥的出氣口；
所述燃油重整器為圓柱筒狀，其內(nèi)沿軸向設(shè)有蜂窩煤狀催化劑載體材料，軸向兩端 為倒喇叭口狀， 一端為進(jìn)氣口，另一端為排氣口；燃油重整器進(jìn)氣口一側(cè)設(shè)有重整燃料
燃油重整器的排氣口通過旁通管連通著柴油機進(jìn)氣管。
所述催化劑載體材料為堇青石，蜂窩煤狀，直徑為30-60mm,催化劑均布在載體上； 載體固定在燃油重整器內(nèi)，蜂窩煤狀催化劑載體材料與燃油重整器筒內(nèi)壁之間設(shè)有隔熱 保溫層。
本實用新型的有益技術(shù)效果是 一般來說，相比普通柴油機，帶廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的 柴油機，亂排放減少30%左右，微粒排放會增加90%。而帶有廢氣重整技術(shù)和廢氣再循 環(huán)系統(tǒng)的柴油機，NOX排放會減少5096左右，微粒排放幾乎不增加。
本實用新型根據(jù)申請人相關(guān)研究工作和國際上最新燃燒研究趨勢，考慮到N0x排放 的生成條件和柴油機的"N0x -微粒"折中曲線規(guī)律，提出利用柴油機廢氣重整系統(tǒng)產(chǎn) 生的富氫氣體作為柴油機燃料的添加劑，并結(jié)合廢氣再循環(huán)措施，同時降低發(fā)動機的N0x 和微粒排放量，并提高發(fā)動機的有效功率和熱效率，破解柴油機"N0X—微粒"難題。


圖l為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖， 圖2為燃料重整器結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3為圖2的A-A剖視圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本實用新型作進(jìn)一步地說明。 實施例
具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)包括柴油機進(jìn)氣管1、排氣管2，在進(jìn)氣管1 和排氣管2之間連通著廢氣再循環(huán)控制閥3，廢氣再循環(huán)控制閥為真空膜片結(jié)構(gòu)閥。 在排氣管2上并聯(lián)一重整廢氣控制閥4;
在排氣管口連通著燃油重整器5的進(jìn)氣口 ，燃油重整器5的進(jìn)氣口通過三通管連通 著重整廢氣控制閥4的出氣口；
燃油重整器5為圓柱筒狀，其內(nèi)沿軸向安裝有蜂窩煤狀催化劑載體材料6，蜂窩煤 狀催化劑載體材料6與筒內(nèi)壁之間設(shè)有隔熱材料層7，軸向兩端為倒喇叭口狀， 一端為 進(jìn)氣口，另一端為排氣口；燃油重整器5進(jìn)氣口一側(cè)安裝有重整燃料噴嘴8;
燃油重整器5的排氣口通過旁通管9連通著柴油機進(jìn)氣管1。
催化劑載體材料為堇青石，蜂窩煤狀，直徑為30-60 ram，催化劑均勻涂在載體上； 載體固定在燃油重整器內(nèi)，兩者之間有隔熱保溫層，保證載體內(nèi)能快速達(dá)到催化劑的起 燃溫度300'C。
該排放控制系統(tǒng)的工作原理為首先利用廢氣再循環(huán)措施控制柴油機的N0x排放， 廢氣再循環(huán)控制閥3可以根據(jù)工況需要控制EGR的比例，廢氣再循環(huán)控制閥為常用的真 空膜片結(jié)構(gòu)，可根據(jù)柴油機型號進(jìn)行選購。 一般柴油機使用廢氣再循環(huán)控制閥后，其經(jīng) 濟性變差和碳煙排放會增加。本排放控制系統(tǒng)中增加了燃料重整器，利用重整得到的氫 氣或富氫混合氣來改善缸內(nèi)燃燒質(zhì)量，降低碳煙排放。這就是基于燃料重整技術(shù)的柴油 機排放控制系統(tǒng)的實用新型點。其基本工作原理為利用重整廢氣控制閥引入適量的柴 油機排氣進(jìn)入燃料重整器的入口，同時通過重整燃料噴嘴向重整器噴入一部分柴油，噴 入的柴油和廢氣在催化劑的作用下，反應(yīng)生成氫氣或富氫混合氣，然后，這部分氣體通 過管道被引入到柴油機的進(jìn)氣道，進(jìn)入缸內(nèi)燃燒。由于氫氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?、點火能 量低和擴散系數(shù)大，它的加入會減少缸內(nèi)過熱區(qū)域數(shù)量，改善燃燒質(zhì)量，同時降低柴油 機的N0x和碳煙排放。重整廢氣控制閥根據(jù)排氣壓力的大小來控制閥的開度，從而控制 引入的廢氣量的多少。因此，重整廢氣控制閾也選用真空膜片結(jié)構(gòu)的EGR閥。
權(quán)利要求1、具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)，包括柴油機進(jìn)氣管、排氣管，在進(jìn)氣管和排氣管之間連通著廢氣再循環(huán)控制閥，所述廢氣再循環(huán)控制閥為真空膜片結(jié)構(gòu)閥，其特征在于A、排氣管上并聯(lián)一重整廢氣控制閥；B、排氣管口連通著燃油重整器的進(jìn)氣口，燃油重整器的進(jìn)氣口通過三通管連通著重整廢氣控制閥的出氣口；所述燃油重整器為圓柱筒狀，其內(nèi)沿軸向設(shè)有蜂窩煤狀催化劑載體材料，軸向兩端為倒喇叭口狀，一端為進(jìn)氣口，另一端為排氣口；燃油重整器進(jìn)氣口一側(cè)設(shè)有重整燃料噴嘴；燃油重整器的排氣口通過旁通管連通著柴油機進(jìn)氣管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)，其特征在于所 述催化劑載體材料為堇青石，蜂窩煤狀，直徑為30-60 mm，催化劑均布在載體上；載體 固定在燃油重整器內(nèi)，蜂窩煤狀催化劑載體材料與燃油重整器筒內(nèi)壁之間設(shè)有隔熱保溫層。
專利摘要本實用新型涉及具有燃料重整機構(gòu)的柴油機排放系統(tǒng)。其解決控制和降低柴油機有害排放物和燃油消耗的問題，特點是排氣管上并聯(lián)一重整廢氣控制閥；排氣管口連通著燃油重整器的進(jìn)氣口，燃油重整器的進(jìn)氣口通過三通管連通著重整廢氣控制閥的出氣口；燃油重整器內(nèi)沿軸向設(shè)有蜂窩煤狀催化劑載體材料。本實用新型的有益技術(shù)效果是NOX排放會減少50％左右，微粒排放幾乎不增加；并提高發(fā)動機的有效功率和熱效率，破解柴油機“NO_X-微?！彪y題。
文檔編號F02M25/12GK201003443SQ200720033729
公開日2008年1月9日 申請日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月19日
發(fā)明者左承基, 徐宏明, 建 談, 錢葉劍 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)