CN104100368B - 一种发动机用醇氢燃料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为1.0‑4.5％，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。本发明所述醇氢燃料燃烧的膨胀的效率高于汽油燃烧，所以可以达到更高的输出扭矩和功率，在根本上解决了醇氢燃料有效替代汽油的难题，醇氢燃料还具有以下优点：1)甲醇普遍可以获得，使用成本低；2)所述醇氢燃料燃烧时无污染，燃烧效果好；3)属可再生能源，可代替不可再生能源来使用。
Description
技术领域
本发明涉及燃料技术领域，特别涉及一种发动机用醇氢燃料。
背景技术
根据《BP世界能源统计年鉴》的自资料，截至2011年年底，全球石油储量约为1.653万亿桶，若按照现在全球每天非常保守的0.8亿桶的消耗速度来看，当前的世界石油储量可供全球消费54年。
石油作为一种有限资源，面对世界工业化的发展及汽车的大量使用，其资源会越来越紧张；石油价格从上世纪末的10.58美元上涨到现在的100美元，上涨速度之快，是石油史上罕见的，在其它大宗资源类产品涨幅中更是少见的。石油价格的飙升迫使世界各国千方百计寻找替代能源燃料。
我国石油储量仅占世界3％等，而石油消费猛增、家用车增多、经济成本加大，因此，我国的能源专家一致认为，必须实施能源安全战略，千方百计研究发展石油替代燃料。近年来，随着我国汽车工业的飞速发展，中国已成为世界第一的汽车生产大国，在极大方便了人民生活的同时也极大地加剧了我国对稀缺能源石油的需求，不但造成大规模的交通拥堵，更严重的是带来了严重的空气污染。北上广等大城市的雾霾，已严重影响到了人们的身体健康。
雾霾也叫“尘霾”。分析产生雾霾的原因，其中33.1％是由城市汽车尾气污染造成的。汽车尾气中极细微的氮氧化物、碳氢化合物等尘粒浮游在空气中，在低气压、高湿度、逆温及静风等不利扩散的天气出现时就形成了“霾”。
因此，解决雾霾根本的措施，就是推广新能源汽车，以替代传统的汽柴油汽车。目前出现在市场上的各类新能源汽车，如油电混合汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、储能汽车及太阳能汽车等等，都是人们试图对恶劣的空气污染做出改变的尝试。
人们寻找的替代燃料也五花八门，如天然气、二甲醚、甲醇、乙醇汽油等等。但普遍来讲，这些技术目前都存在许多问题，从而制约了其广泛应用。
如油电混合汽车：节能减排效果确实显著，但价格太高，而且大货车上无法使用，因而难以推广；
天然气汽车：可降低尾气中部分有害物质的浓度，但氮氧化物(NOx)的含量居高不下；
又如乙醇汽车：由于掺用的乙醇必须是99.7％以上的无水乙醇，而无水乙醇的制造成本远高于汽油，而且掺烧量只有10％(巴西可达25％)；而美国直接燃烧无水乙醇，其对汽油的替代率为1.6：1，成本更高，根本不适合中国国情。
鉴于上述描述，亟待有一种清洁、高效又可再生的成本比较低的燃料的出现。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种发动机用醇氢燃料，实现使用甲醇分解获得的氢气与甲醇按照一定比例进行混合后，完全替代汽油进行燃烧，给汽车提供动力，实现清洁和可再生能源完全替代汽柴油燃料的燃烧，缓解能源危机，保护环境。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为，
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，
并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为1.0-4.5％，
其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
优选的是，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积百分比为3.5-3.9％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
优选的是，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积百分比为3.5％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
优选的是，部分甲醇定时喷入发动机中成为雾化甲醇并与氢气、空气混合燃烧。
优选的是，所述甲醇和雾化甲醇均为含量99.9％以上的精醇。
优选的是，所述甲醇和雾化甲醇均为含量85％以上的甲醇。
优选的是，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为600-1450℃。
优选的是，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为0.5-7.5×106Pa。
本发明的有益效果：
甲醇不同于汽油，汽油的闪点很低(负46度)其燃烧速度非常快，甲醇较汽油闪点高(12度)，其燃烧速度较汽油慢，不适应汽油发动机的燃烧特性，所以单烧或掺烧甲醇有一定的困难，本发明人经过无数次的探索过程对醇氢燃料中氢气的含量进行调整，找到了如本发明所述的比较合适的氢气在发动机中的体积比例，保证了在氢气的燃烧速率快的带动下，提高雾化甲醇的燃烧效率，使雾化甲醇可以充分燃烧，使其燃烧速度与汽油相当，而由于醇氢燃料燃烧的膨胀的效率高于汽油燃烧，所以可以达到更高的输出扭矩和功率，在根本上解决了醇氢燃料有效替代汽油的难题。所述醇氢燃料燃烧温度低于1600℃的临界温度，与汽油相比只产生少量的氮氧化合物和可以忽略不计的碳氢化合物，不会对环境造成污染。简而言之，本发明所述醇氢燃料还具有以下优点：1)甲醇普遍可以获得，使用成本低；2)所述醇氢燃料燃烧时无污染，燃烧效果好；3)属可再生能源，可代替不可再生能源来使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为1.0％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为600-950℃；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为0.5-4.8×106Pa。
实施例2
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为2.0％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为600-1020℃；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为0.5-5.5×106Pa。
实施例3
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为2.8％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为600-1080℃；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为0.5-5.8×106Pa。
实施例4
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机气缸体积的百分比为3.5％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为760-1180℃；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为1.5-6.5×106Pa。
实施例5
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机气缸体积的百分比为3.9％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为800-1250℃，；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为2.3-6.5×106Pa。
实施例6
一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机气缸体积的百分比为4.5％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
以发动机转速在1200r/min时，检测发动机内醇氢燃料燃烧的温度及压力变化情况，其中，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为900-1450℃；氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为3.5-7.5×106Pa。
将上述实施例1-6的发动机用醇氢燃料进行燃烧测试(尾气成分及含量数据见表1)
表1
1000千克汽油通过汽车发动机燃烧产生动力后，要排出10-70千克尾气，另外，还有从燃料和燃烧***中蒸发、泄漏出来的气体和汽油，约有20-40千克，废气中含有150-200种不同的化合物，其主要有害成分为：未燃烧或燃烧不完全的CH、NOx、CO、CO2、SO2、HS以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸和含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染等。汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并芘，在一般情况下，1克颗粒物含有约70微克苯并芘，每燃烧1千克汽油可产生30毫克苯并芘，当空气中的苯并芘浓度达到0.012微克/立方米时，居民中的肺癌的人数就会明显增加。
由上述描述及上表1结果可知，用本发明的醇氢燃料，比传统汽油燃料燃烧效率高，且排放的有害气体少，不仅达到节能降耗、减少排放、提高热值、大幅度减少燃油使用量并减少对环境的污染。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (3)
1.一种发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为1.0-3.9％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解；
部分甲醇定时喷入发动机中成为雾化甲醇并与发动机中氢气和空气混合燃烧；
所述甲醇和雾化甲醇均为含量99.9％以上的精醇；
发动机转速在1200r/min时，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的温度范围为600-1450℃；
发动机转速在1200r/min时，氢气与雾化甲醇在发动机中混合燃烧的压强范围为0.5-7.5×106Pa。
2.如权利要求1所述的发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为2.0-3.9％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
3.如权利要求2所述的发动机用醇氢燃料，其特征在于，在汽油发动机中使用甲醇作燃料，并保持发动机内氢气的体积占汽油发动机进气量的百分比为3.5％，其余为空气，其中氢气来自于部分甲醇蒸汽裂解。
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