本发明专利技术提供了一种重整制氢发动机及车辆,涉及内燃机技术领域,解决了现有技术中的能量利用率低的问题,包括内燃机和与之配套的水冷系统,内燃机设有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器和喷气器;重整制氢发动机还包括重整反应器、第一换热器、甲醇水箱和第二甲醇泵;重整反应器的进气口和排气口分别连接第一换热器的冷媒通道出口和喷气器,第一换热器的冷媒通道入口连接第二甲醇泵;第二甲醇泵用于将甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至第一换热器;内燃机的排气管串接第一换热器的热媒通道;内燃机的排气管连接重整反应器用于提供重整制氢的热源。本发明专利技术与现有技术相比,能量利用率高,能使尾气排放达到环保指标,有效保护环境,减少驾驶隐患。少驾驶隐患。少驾驶隐患。
【技术实现步骤摘要】
一种重整制氢发动机及车辆
[0001]本专利技术涉及内燃机
,具体的说,是一种重整制氢发动机及车辆。
技术介绍
[0002]在车辆上,传统内燃机工作过程中,只有三分之一的热量在做功,其余热量被排放到外部浪费掉,不仅能量利用率低而且会对环境造成较大污染,如果能将这个外排能量利用,对内燃机的效率将会是质的飞跃。使用清洁能源是解决上述环境污染问题的一个手段,比如采用甲醇裂解制氢技术提供氢气作为发动机的燃料,但是,现有车辆上采用的甲醇制氢技术主要采甲醇裂解生成CO和氢气直接至发动机进气系统生成动力,由于在这过程中有CO生成,如果CO未燃烧干净很容易污染环境,并且如果泄露到车辆驾驶室内很容易造成驾驶人员CO中毒具有很大的安全隐患。
[0003]为了解决安全隐患的问题,可以利用水蒸气重整制氢反应来减少CO的生成,提高H2产量。专利号为CN103693618A的中国专利技术专利公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器,其利用汽车的高温尾气作为制氢反应器重整制氢的加热源。但是内燃机工作所产生的余热并没有得到充分利用,任然浪费严重,存在能量利用率较低的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于设计出一种重整制氢发动机及车辆,用以解决能量利用率低的问题。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现:
[0006]本专利技术提供了一种重整制氢发动机,包括内燃机和与之配套的水冷系统,所述内燃机设置有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器和喷气器;所述重整制氢发动机还包括重整反应器、第一换热器、甲醇水箱和第二甲醇泵;所述重整反应器的进气口和排气口分别连接所述第一换热器的冷媒通道出口和所述喷气器,所述第一换热器的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵;所述甲醇水箱用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液,所述第二甲醇泵用于将所述甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至所述第一换热器;所述内燃机的排气管串接所述第一换热器的热媒通道;所述内燃机的排气管连接所述重整反应器用于提供重整制氢的热源。
[0007]采用上述设置结构时,由于内燃机同时具有第一喷油器和喷气器,因此,在冷启动时,允许内燃机接入油泵使用燃油或接入一甲醇泵使用甲醇来作为初始燃料启动。启动后,由于内燃机的排气管能够为第一换热器和重整反应器提供热量,因此,在第二甲醇泵将甲醇水溶液从甲醇水箱中泵送至第一换热器时,甲醇水溶液会部分或全部汽化为甲醇水蒸汽,进而在进入重整反应器后,在制氢催化作用下,甲醇会裂解反应生成CO和H2,并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2,得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于甲醇裂解产生的CO可以与水蒸气反应生成CO2,因此,可减少或消除CO,更加环保并减少了驾驶隐患。由于第一换热器和重整反应器同时利用了内燃机的高温尾气,分别为甲醇水溶液汽化和反
应温度提供热量,提高了余热的利用率,使得该种重整制氢发动机的能量利用率较高。
[0008]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:所述重整反应器内还设置有热媒管道,所述内燃机的排气管依次串接所述重整反应器的热媒管道和所述第一换热器的热媒管道。
[0009]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:所述重整反应器的排气口连接一储气罐的进气口,所述储气罐的出气口通过减压阀与所述喷气器连接。
[0010]采用上述设置结构时,储气罐的设置可以将多余的氢气储存起来备用,并且可以配合减压阀来保证喷气器入口的压力恒定,以维持稳定的燃料供应。
[0011]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:所述重整反应器的排气口与所述储气罐之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器。
[0012]采用上述设置结构时,第一散热器的设置能够降低储气罐入口的混合气温度,使储气罐能储存更多的氢气。
[0013]进一步的:所述储气罐设置有泄压口,所述泄压口通过安全泄压阀与所述内燃机的排气管于所述第一换热器下游的位置连接;所述重整反应器与所述第一换热器之间的管路通过安全泄压阀与所述内燃机的排气管于所述第一换热器下游的位置连接。
[0014]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:还包括第二换热器;所述第二换热器的热媒通道接入所述水冷系统;所述第二换热器的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵,冷媒通道出口连接所述第一换热器的冷媒通道入口。
[0015]采用上述设置结构时,第二换热器的设置可以在第一换热器利用内燃机的排气热量的同时增加利用内燃机的水冷系统的热量,提高能量利用率,并且也使得甲醇水溶液在进入第一换热器前先经过第二换热器进行升温汽化。
[0016]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:所述第二甲醇泵连接有第二喷油器,所述第二喷油器连接所述第二换热器的冷媒通道入口,用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第二换热器的冷媒通道。
[0017]采用上述设置结构时,第二喷油器的设置可以让甲醇水溶液以雾化形式喷入第二换热器的冷媒通道中,可以提高吸热汽化的效率。
[0018]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:所述水冷系统的循环冷却水路中加注导热油。
[0019]采用上述设置结构时,水冷系统的冷却液为导热油时可以提高至冷却系统的温度,可以让甲醇水一次汽化,将甲醇水变成甲醇水蒸汽。
[0020]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:还包括甲醇箱和第一甲醇泵;所述甲醇箱用于存储燃料甲醇溶液,所述第一甲醇泵连接所述第一喷油器用于将所述甲醇箱中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第一喷油器。
[0021]采用上述设置结构时,第一甲醇泵可在冷启动时将甲醇箱内的燃料甲醇溶液泵送至第一喷油器处为内燃机提供启动所需的燃料,替代燃油,减少有害物质的排放。
[0022]进一步的为更好的实现本专利技术,特别采用下述设置结构:还包括无焰燃烧反应装置、风机和第三喷油器;所述内燃机的排气管串接位于所述重整反应器上游的无焰燃烧反应装置,所述无焰燃烧反应装置用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应;所述风机接入所述内燃机的排气管用于向所述无焰燃烧反应装置提供所需之氧气;所述第一甲醇
泵连接所述第三喷油器用于将所述甲醇箱中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第三喷油器,所述第三喷油器用于使燃料甲醇溶液雾化喷入所述内燃机的排气管以向所述无焰燃烧反应装置提供所需之甲醇。
[0023]采用上述设置结构时,第一甲醇泵可以将甲醇喷入内燃机的排气管汽化后进入无焰燃烧反应装置内与风机提供的空气发生氧化反应产生热量,更加迅速地加热重整反应器和第一换热器,可以缩短热车时间,尽早地进入到烧氢气的阶段。
[0024]本专利技术还提供了一种车辆,采用了上述的重整制氢发动机。
[0025]本专利技术具有以下优点及有益效果:
[0026]本专利技术中,由于内燃机同时具有第一喷油器和喷气器,因此,在冷启动时,允许内燃机接入油泵使用燃油或接入一甲醇泵使用甲醇来作为初始燃料启动。启动后,由于内燃机的排气管能够为第一换热器和重本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种重整制氢发动机,包括内燃机(1)和与之配套的水冷系统,其特征在于:所述内燃机(1)设置有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器(1a)和喷气器(1b);所述重整制氢发动机还包括重整反应器(4)、第一换热器(5)、甲醇水箱(6)和第二甲醇泵(7);所述重整反应器(4)的进气口和排气口分别连接所述第一换热器(5)的冷媒通道出口和所述喷气器(1b),所述第一换热器(5)的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵(7);所述甲醇水箱(6)用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液,所述第二甲醇泵(7)用于将所述甲醇水箱(6)存储的甲醇水溶液泵送至所述第一换热器(5);所述内燃机(1)的排气管串接所述第一换热器(5)的热媒通道;所述内燃机(1)的排气管连接所述重整反应器(4)用于提供重整制氢的热源。2.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机,其特征在于:所述重整反应器(4)内还设置有热媒管道,所述内燃机(1)的排气管依次串接所述重整反应器(4)的热媒管道和所述第一换热器(5)的热媒管道。3.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机,其特征在于:所述重整反应器(4)的排气口连接一储气罐(8)的进气口,所述储气罐(8)的出气口通过减压阀(15)与所述喷气器(1b)连接。4.根据权利要求3所述的一种重整制氢发动机,其特征在于:所述重整反应器(4)的排气口与所述储气罐(8)之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器(14)。5.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机,其特征在于:还包括第二换热器(9);所述第二换热器(9)的热媒通道接入所述水冷系统;所述第二换热器(9)的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵(7...
【专利技术属性】
技术研发人员:周明强,梁校锋,
申请(专利权)人:中氢新能北京新能源技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:
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