專利名稱：車用甲醇裂解氣裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明屬于車輛動力系統(tǒng)的技術領域，涉及內燃機燃料供應技術，更具體 地說，本發(fā)明涉及一種車用甲醇裂解氣裝置。另外，本發(fā)明還涉及該裝置所釆 用的控制方法。
背景技術：
甲醇作為一種替代燃料具有很好的發(fā)展前景，因為其具有可再生性、清潔 環(huán)保等特點。純甲醇的燃燒特點已為人們所熟悉。但是將其直接用于整車發(fā)動 機上，目前還存在冷啟動困難等問題。而甲醇經裂解后，生成一氧化碳和氫氣， 可以在發(fā)動機內實現(xiàn)快速燃燒，在中低負荷條件下熱效率有相當大的改善；并 且回收排氣廢熱，使能量得到充分運用。用于整車上的甲醇裂解裝置，使其裂 解成為一氧化碳和氫氣，動力性能夠滿足，經濟性和排放更佳。但是，這需要 一套復雜的加熱和裂解裝置，如何在整車上設置該裝置、如何對甲醇燃料進行 裂解等問題尚沒有很好的解決方案，因此這類裝置在整車上仍然沒有得到成功 實施。
中國專利號為CN88221260.5的專利技術文獻公開了一種"甲醇裂解燃燒裝 置"的專利技術，其主要發(fā)明構思與技術方案是
該裝置是將甲醇裂解為一氧化碳和氫氣的甲醇裂解燃燒裝置，利用發(fā)動機 排氣管的余熱使甲醇汽化，汽化后的甲醇在排氣歧管灼熱廢氣和催化劑的作用 下使甲醇氣體裂解為CO和H2氣體，排出的CO和H2受進氣歧管內負壓的作用， 不斷從氣體發(fā)生器內排出，使裂解反應能繼續(xù)不斷進行，從而形成甲醇燃燒系 統(tǒng)，供發(fā)動機使用。這種燃燒裝置可提高壓縮比，擴大稀薄界線，提高了經濟性，同時環(huán)境污染的狀況也得到了改善。
但是，上述技術方案所提出的排氣管路對甲醇進行加熱的技術方案，其結 構為"纏繞在排氣管上的加熱管"，只是在排氣管的管外對甲醇進行加熱，不能 充分和有效地利用廢氣熱量。并且該專利沒有解決好汽油燃料與甲醇燃料的切 換問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的第一個問題是提供一種車用甲醇裂解氣裝置，其目的 是更充分和有效地利用發(fā)動機排氣熱量，對甲醇及催化劑同時加熱，更好地對 甲醇進行裂解，實現(xiàn)甲醇燃料替代傳統(tǒng)燃料。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案為所提供的這種車用甲醇裂 解氣裝置，包括裂解氣裝置外殼、傳熱結構、催化裝置，用于將甲醇裂解為一 氧化碳和氫氣，所述的甲醇裂解氣裝置設在發(fā)動機的排氣管路上，即所述的裂 解氣裝置外殼是排氣管路的一部分，在裂解氣裝置外殼的兩端設前排氣管和后 排氣管，發(fā)動機氣缸排出的高溫氣體，通過前排氣管進入裂解氣裝置外殼，從 后排氣管排出。
為使本發(fā)明更加完善，還進一步提出了以下更為詳盡和具體的技術方案， 以獲得最佳的實用效果，更好地實現(xiàn)發(fā)明目的，并提高本發(fā)明的新穎性和創(chuàng)造 性
所述的甲醇裂解氣裝置的甲醇流動的管路設在所述的裂解氣裝置外殼內， 其結構為在裂解氣裝置外殼上設后排氣管的一端，設甲醇噴嘴，通過裂解氣 裝置外殼內的預熱管，與催化器外筒連通，在催化器外筒上設裂解氣出氣管， 所述的裂解氣出氣管從裂解氣裝置外殼上設前排氣管的一端，通到裂解氣裝置 外殼，并連接到發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。所述的預熱管的外表面上，設有多片具有良好導熱性能的傳熱片。 在所述的裂解氣裝置外殼上設前排氣管的一端，設溫度傳感器接頭，在所
述的溫度傳感器接頭上設溫度傳感器，并與發(fā)動機電子控制單元通過信號線路連接。
所述的甲醇噴嘴上，還設有中間管并通過冷卻噴嘴回油管與甲醇燃料箱相通。
本發(fā)明所要解決的第二個問題是提供以上所述的車用甲醇裂解氣裝置所 采用的控制方法，其發(fā)明目的與上述技術方案是相同的。 該方法的技術方案如下
在發(fā)動機啟動時，首先進入汽油燃料工作狀態(tài)，利用汽油進入發(fā)動機氣缸
燃燒，使發(fā)動機排氣管溫度升高；
當發(fā)動機排氣管溫度上升到設定溫度，發(fā)動機電子控制單元通過溫度傳感
器檢測到發(fā)動機排氣管達到該設定溫度的信號，并發(fā)出燃料切換指令，進入甲
醇燃料工作狀態(tài)；
甲醇油泵開始供應甲醇，甲醇通過甲醇噴嘴噴入預熱管； 甲醇在預熱管內溫度升高、汽化，進入催化器外筒的內部； 在催化器外筒內部的催化劑的作用下，甲醇發(fā)生裂解，轉變?yōu)橐谎趸己?br> 氫氣；
一氧化碳和氫氣通過裂解氣出氣管導向發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。 本發(fā)明采用上述技術方案，用甲醇作為替代燃料，并利用發(fā)動機排氣的熱 量與催化劑共同作用使其裂解為一氧化碳和氫氣，反應后熱值更高，動力性保 持在較高水平，提高燃油經濟性，滿足整車行駛動力要求。該結構簡單，使用 方便，解決了用可再生的甲醇燃料替代石油燃料的問題，有利于緩解石油能源緊張局面；同時降低了排放，減少了對環(huán)境的污染。其控制方法合理，工作狀
態(tài)的轉換靈活。


下面對本說明書各幅附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明 圖1為本發(fā)明所涉及的裂解氣裝置的內部結構示意圖； 圖2為圖1所表達的裂解氣裝置的外形結構示意圖； 圖3為本發(fā)明所涉及的控制方法的過程框圖。
圖中標記為1、后排氣管，2、裂解氣裝置外殼，3、前排氣管，4、溫度 傳感器接頭，5、裂解氣出氣管，6、催化器外筒，7、催化器內擋板，8、密封 墊，9、催化器堵蓋，10、催化器蓋板，11、預熱管，12、甲醇噴嘴支座，13、 中間管，14、螺母，15、螺栓，16、壓板，17、支架，18、醇軌，19、甲醇噴 嘴，20、冷卻噴嘴回油管，21、傳熱片。
具體實施例方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的具體實施方式
如所涉及 的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及 工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域 的技術人員對本發(fā)明的發(fā)明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
如圖l、圖2所表達的本發(fā)明的結構，為一種車用甲醇裂解氣裝置，包括裂 解氣裝置外殼2、傳熱結構、催化裝置，用于將甲醇裂解為一氧化碳和氫氣，所 述的甲醇裂解氣裝置設在發(fā)動機的排氣管路上。發(fā)動機的排氣管路內、由發(fā)動 機氣缸排出的高溫廢氣的熱量，通過傳熱結構傳遞給甲醇，使其溫度升高并汽 化，進而在催化劑的作用下發(fā)生裂解。
發(fā)動機的控制系統(tǒng)為發(fā)動機電子控制單元(ECU),通過多個傳感器，獲取發(fā)動機運行及車輛狀態(tài)的技術參數，對這些參數進行分析、判斷，并對發(fā)動機 發(fā)出調整、修正運行參數的指令。為了解決在本說明書背景技術部分所述的目前公知技術存在的問題并克服 其缺陷，實現(xiàn)更充分和有效地利用發(fā)動機排氣熱量對甲醇及催化劑同時加熱、 進而更好地對甲醇進行裂解，使甲醇燃料替代傳統(tǒng)燃料的發(fā)明目的，本發(fā)明采 取的技術方案為如圖1和圖2所示，本發(fā)明所提供的這種車用甲醇裂解氣裝置，其裂解氣 裝置外殼2是排氣管路的一部分，在裂解氣裝置外殼2的兩端設前排氣管3和 后排氣管l，發(fā)動機氣缸排出的高溫氣體，通過前排氣管3進入裂解氣裝置外殼 2，從后排氣管l排出。上述技術方案利用發(fā)動機排氣廢熱，把裂解裝置設置在排氣管道內，有效 提高了傳熱效率，使甲醇的溫高迅速上升，在催化劑的作用下，將甲醇裂解為 一氧化碳和氫氣，用輸氣管把裂解氣導入發(fā)動機進氣管，實現(xiàn)整車燃用一氧化 碳和氫氣。反應后熱值更高，動力性保持在較高水平，提高汽車排放性能和燃 油經濟性，滿足整車行駛動力要求。上述技術方案的另一個重要特點是甲醇在裂解氣裝置內流動的方向與發(fā) 動機廢氣在排氣管內流動的方向相反，這就有一個很大的好處，即甲醇在預熱 管ll的溫度逐步升高，到達催化器時溫度達到最高，更易于甲醇的裂解反應。為使更清楚和詳細地介紹本發(fā)明的實施方式，下面通過所推薦的若干實施 例，對本發(fā)明進行具體的描述實施例一通過本實施例，確定了甲醇在排氣管內的流動方向，使甲醇與發(fā)動機廢氣 排放的方向相反，其裂解的效果最佳。如圖1和圖2所示，所述的甲醇裂解氣裝置的甲醇流動的管路設在所述的 裂解氣裝置外殼2內，其結構為在裂解氣裝置外殼2上設后排氣管1的一端， 設甲醇噴嘴19，通過裂解氣裝置外殼2內的預熱管11，與催化器外筒6連通， 在催化器外筒6上設裂解氣出氣管5，所述的裂解氣出氣管5從裂解氣裝置外殼 2上設前排氣管3的一端，通到裂解氣裝置外殼2，并連接到發(fā)動機的燃料噴射 系統(tǒng)。甲醇噴嘴19通過甲醇噴嘴支座12固定在裂解氣裝置外殼2上。甲醇通過 醇軌18進入甲醇噴嘴19。而醇軌18又與甲醇油泵相連接，甲醇油泵從甲醇油 箱中將甲醇泵出。醇軌18通過支架17固定在排氣管上。用壓板16將醇軌18 壓在支架17上，壓板16是通過螺栓15和螺母14固定在支架17上的。甲醇噴嘴19噴出的甲醇進入預熱管11，在甲醇向前流動的過程中，預熱管 11的溫度越來越高。甲醇噴嘴19和預熱管11可以設為兩組，以增加甲醇的供給量。催化器外筒6是在靠近前排氣管3的位置，其溫度更高。催化器外筒6內 設置催化器內擋板7，上面設有許多密布的細小的孔，催化劑置于此處，阻止其 從裂解氣出氣管5流出。催化器外筒6與排氣管外部相通，便于放置或更換催化劑。催化器外筒6 露出排氣管的部分，設置催化器蓋板IO。設置催化器蓋板10的目的是用來安裝 催化器堵蓋9，催化器堵蓋9是可以拆卸的，用于更換催化劑。它與催化器蓋板 10之間用密封墊8進行密封。實施例二所述的預熱管11的外表面上，設有多片具有良好導熱性能的傳熱片21。 通過本實施例，提高預熱管的傳熱效果。傳熱片21采用焊接或其它工藝與預熱管ll連接成為一體。 實施例三在所述的裂解氣裝置外殼2上設前排氣管3的一端，設溫度傳感器接頭4， 在所述的溫度傳感器接頭4上設溫度傳感器，并與發(fā)動機電子控制單元通過信 號線路連接。通過溫度傳感器傳送信號及發(fā)動機ECU的控制指令，系統(tǒng)可以方便、靈活 地切換工作狀態(tài)的模式，按設定的條件，使發(fā)動機從汽油工作狀態(tài)轉換為甲醇 燃料工作狀態(tài)。實施例四所述的甲醇噴嘴19上，還設有中間管13并通過冷卻噴嘴回油管20與甲醇 燃料箱相通。甲醇噴油器由于處在高溫狀態(tài)，采用中間管13，利用甲醇回流冷卻。噴油 器高溫狀態(tài)采用甲醇回流冷卻，結構簡單合理。本發(fā)明所要解決的第二個問題是，提供以上所述的車用甲醇裂解氣裝置所 采用的控制方法，其目的與上述技術方案是相同的。如圖3所示，該方法的技術方案如下在發(fā)動機啟動時，首先進入汽油燃料工作狀態(tài)，利用汽油進入發(fā)動機氣缸 燃燒，使發(fā)動機排氣管溫度升高；當發(fā)動機排氣管溫度上升到設定溫度，發(fā)動機電子控制單元通過溫度傳感 器4檢測到發(fā)動機排氣管達到該設定溫度的信號，并發(fā)出燃料切換指令，進入 甲醇燃料工作狀態(tài)；甲醇油泵開始供應甲醇，甲醇通過甲醇噴嘴19噴入預熱管lh甲醇在預熱管ll內溫度升高、汽化，進入催化器外筒6的內部；在催化器外筒6內部的催化劑的作用下，甲醇發(fā)生裂解，轉變?yōu)橐谎趸?和氫氣；一氧化碳和氫氣通過裂解氣出氣管5導向發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。 上面結合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上 述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性 的改進，或未經改進將本發(fā)明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在 本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1. 一種車用甲醇裂解氣裝置，包括裂解氣裝置外殼(2)、傳熱結構、催化裝置，將甲醇裂解為一氧化碳和氫氣，所述的甲醇裂解氣裝置設在發(fā)動機的排氣管路上，其特征在于所述的裂解氣裝置外殼(2)是排氣管路的一部分，在裂解氣裝置外殼(2)的兩端設前排氣管(3)和后排氣管(1)，發(fā)動機氣缸排出的高溫氣體，通過前排氣管(3)進入裂解氣裝置外殼(2)，從后排氣管(1)排出。
2、 按照權利要求l所述的車用甲醇裂解氣裝置，其特征在于所述的甲醇 裂解氣裝置的甲醇流動的管路設在所述的裂解氣裝置外殼(2)內，其結構為 在裂解氣裝置外殼(2)上設后排氣管(1)的一端，設甲醇噴嘴(19)，通過裂 解氣裝置外殼(2)內的預熱管(11)，與催化器外筒(6)連通，在催化器外筒(6)上設裂解氣出氣管(5)，所述的裂解氣出氣管(5)從裂解氣裝置外殼(2) 上設前排氣管(3)的一端，通到裂解氣裝置外殼(2)，并連接到發(fā)動機的燃料 噴射系統(tǒng)。
3、 按照權利要求2所述的車用甲醇裂解氣裝置，其特征在于所述的預熱 管(11)的外表面上，設有多片具有良好導熱性能的傳熱片(21)。
4、 按照權利要求2或3所述的車用甲醇裂解氣裝置，其特征在于在所述 的裂解氣裝置外殼(2)上設前排氣管(3)的一端，設溫度傳感器接頭(4)， 在所述的溫度傳感器接頭(4)上設溫度傳感器，并與發(fā)動機電子控制單元通過 信號線路連接。
5、 按照權利要求3所述的車用甲醇裂解氣裝置，其特征在于所述的甲醇 噴嘴(19)上，還設有中間管(13)并通過冷卻噴嘴回油管(20)與甲醇燃料 箱相通。
6、 按照權利要求4所述的車用甲醇裂解氣裝置所采用的控制方法，其特征在于:在發(fā)動機啟動時，首先進入汽油燃料工作狀態(tài)，利用汽油進入發(fā)動機氣缸燃燒，使發(fā)動機排氣管溫度升高；當發(fā)動機排氣管溫度上升到設定溫度，發(fā)動機電子控制單元通過溫度傳感 器(4)檢測到發(fā)動機排氣管達到該設定溫度的信號，并發(fā)出燃料切換指令，進 入甲醇燃料工作狀態(tài)；甲醇油泵開始供應甲醇，甲醇通過甲醇噴嘴(19)噴入預熱管(11);甲醇在預熱管(11)內溫度升高、汽化，進入催化器外筒(6)的內部；在催化器外筒(6)內部的催化劑的作用下，甲醇發(fā)生裂解，轉變?yōu)橐谎趸?碳和氫氣；一氧化碳和氫氣通過裂解氣出氣管(5)導向發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明屬于車輛動力系統(tǒng)的技術領域，涉及內燃機燃料供應技術。本發(fā)明公開了一種車用甲醇裂解氣裝置，設在發(fā)動機的排氣管路上，即所述的裂解氣裝置外殼是排氣管路的一部分，在裂解氣裝置外殼的兩端設前排氣管和后排氣管，發(fā)動機氣缸排出的高溫氣體，通過前排氣管進入裂解氣裝置外殼，從后排氣管排出。采用上述技術方案，反應后熱值更高，動力性保持在較高水平，提高汽車排放性能和燃油經濟性，滿足整車行駛動力要求。該結構簡單，使用方便，解決了用可再生能源替代石油燃料的問題，更有利于緩解石油能源緊張局面；更為清潔和環(huán)保。其控制方法合理，工作狀態(tài)的轉換靈活。
文檔編號F02M25/10GK101270708SQ20081002503
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者趙新峰 申請人:奇瑞汽車股份有限公司