CN1048314C - 余热制氢发动机 - Google Patents

余热制氢发动机 Download PDF

Info

Publication number
CN1048314C
CN1048314C CN94116320A CN94116320A CN1048314C CN 1048314 C CN1048314 C CN 1048314C CN 94116320 A CN94116320 A CN 94116320A CN 94116320 A CN94116320 A CN 94116320A CN 1048314 C CN1048314 C CN 1048314C
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen generator
reaction chamber
engine
hydrogen
pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN94116320A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1118407A (zh
Inventor
董银谈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN94116320A priority Critical patent/CN1048314C/zh
Publication of CN1118407A publication Critical patent/CN1118407A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1048314C publication Critical patent/CN1048314C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

余热制氢发动机。属于内燃机的技术领域，本发明是在原有发动机的排气管路上直接串接一个氢发生器，发动机的排气***和醇裂解反应器组合为一体。醇裂解反应器由气化过热室(10)，联通管(2)和反应室(19)组成U形结构。本发明结构紧凑，耗材少，重量减轻50%，催化剂装填量增加三倍。强度好，受热、传热均匀，升温速度快，安装和使用都很方便，有利于环境保护，是一种具有广阔用途和极好市场开发前景的产品。

Description

余热制氢发动机
本发明属于内燃机技术领域，具体涉及一种可以广泛用于现代汽车、飞机、机车、轮船和固定使用的各类内燃机，以及燃气涡轮发动机的机载即刻制氢技术和为实施该技术而专门设计的装置。
用掺入一定比例氢气与汽油混合燃烧的方法来改善内燃机的燃烧状况，从而实现内燃机的节能与环保效果是内燃机领域公认的先进技术方案。但由于氢气的储存和携带方面的困难，导致该技术方案难以实用化。另一方面，为了减少对石油资源的依赖，比较现实的抉择是用醇类燃料代燃。而利用发动机排气余热，对燃料醇进行催化裂解，将醇类转化为富氢气体(或称醇裂解气，2H2+CO)，然后将富氢气体与汽油混合进入发动机作为燃料的方法，就是一种解决醇类代燃和掺氢燃烧过程中所面临的诸多困难的有效方法。实现此方法的关键技术就是余热制氢发动机。而现代发动机排气管路串接一个氢发生器即为余热制氢发动机。
本发明人在余热制氢发动机的技术领域进行了长期试验研究，并先后获得了CN 85 1 09487、CN 88108905.2和CN 88100666.1等多项发明专利。在上述专利文献中公开了有关利用排气余热裂解醇制氢和醇裂解反应器的内容。此后，在专利申请号为：89203685.0的专利文献中又有人公开了不同结构的醇类改质装置。上述已公开装置的共同结构特征都是将装置中的催化反应器部分设计成列管式结构，采用此种结构存在反应空间利用率低，装置体积大笨重，且催化剂装填量少和更换困难等缺点。造成在汽车，特别是轻型汽车极有限的剩余空间上安装使用十分困难，成为实用化的障碍。
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，结合醇-氢代燃技术实用化的迫切需要，设计一种结构更加合理、重量轻、耗材少、可增加催化剂装填量，强度好，受热均匀，升温速度快，安装和使用都很方便的余热制氢发动机。
本发明的目的可以通过以下的措施来实现：
本发明的余热制氢发动机，包括发动机、与发动机排气口相连的排气管、及进气管、并且排气管直接串接一个氢发生器和温控排气分流器，氢发生器燃料输入端连接有一个醇供料控制器，氢发生器的氢气输出端与发动机进气管之间设置有一个燃料混合器。本发明的氢发生器是一个将发动机的排气***和醇裂解反应器组合为一体的醇裂解***。氢发生器的气化室，联通管和反应室组成U形结构。气化室位于氢发生器的排气进口端，反应室位于氢发生器的排气出口端，气化室和反应室通过联通管相互连接。气化室和反应室是用金属材料制作的全封闭园壳体，气化室和反应室的前后封板上均布穿孔管和套管，形成圆形或椭圆形蜂窝状。
本发明的目的还可以通过以下措施来实现：
氢发生器的气化室的一侧焊有醇燃料输入管，其外端与来自醇供料控制器的输料管相连，其内端下方焊有一个醇液气化分流板。氢发生器的反应室焊有氢气输出管，经燃料混合器与发动机进气管相连，反应室底部联通管的端口填有金属丝网和磁环，在磁环之上的套管和穿孔列管外壁之间填有催化剂，催化剂中可以***热电偶向温控电子仪表输出信号。醇裂解反应器的构件可用铜、不锈钢或耐腐蚀铸铁材料制作。氢发生器所使用的裂解燃料的配方可为(重量百分比)：汽油或柴油或煤油0～50；甲醇或乙醇80～30；碳铵或尿素5～20；H2O 20～50，可通过燃料控制器调节燃料的供给量来实现对发动机燃料掺氢量的控制。
本发明与现有技术相比，具有下列突出优点：
1、本发明对氢发生器的结构作了重大改进，将发动机排气***和醇裂解反应器有机地结合为一体，使用的醇裂解反应器，其结构为蜂窝煤状的圆柱形或椭圆形，该结构紧凑，耗材少，重量减轻50％，催化剂装填量增加三倍。强度高，受热、传热均匀，升温速度快。
2、本发明的燃料混合器为圆盘形旋转混合器，混合均匀。便于与现有汽车发动机组合安装。易于实现发动机稀薄燃烧，掺氢节能。易实现发动机增压，提高功率。
3、本发明利用排气余热，在现有发动机排气管安装，对发动机不需要任何改动，安装和使用都十分方便。排气分流，催化床恒温由热敏元件自控，也可以利用排挡机械联动，实现催化床恒温自控。
4、本发明的醇掺量为0～85％，并在此范围内随机可调。
5、经检测，在保证原机动力性，经济性的情况下，本发明能有效地实现醇-氢代燃。当平均代燃量为30～50％(重量比)时，醇对汽油的替代比率≤1。醇裂解气成分为：氢64.2％，一氧化碳31.6％，甲烷1.13％，二氧化碳2.24％，氮0.62％，氧0.16％。
6、有利于环境保护，本发明的排气成分与国家限排标准相比，一氧化碳降低50％以上，碳氢化合物降低30％以上，氮氧化合物降低30％以上。
下面结合附图及附图所示的实施例，对本发明的内容作进一步描述，但本发明的内容不限于附图所示。
图1是本发明的关键设备氢发生器的结构示意图；
图2是图1所示装置的主视图；
图3是图1所示装置的俯视图；
图4是图1中的A-A剖视图；
图5是图2中的B-B剖视图；
图6是图2中的C-C剖视图；
壳体1，联通管2，前封板3，进气管4，套管5，穿孔管6，分流进气管7，气化室前封板8，套管9，气化室10，气化室后封板11，隔板12，消声尾管13，隔板14、15，中间消声管16，隔板17，反应室前封板18，反应室19，套管20，反应室后封板21，反应室穿孔管22，法兰23，封盖24，螺钉25，热电偶接头26，后封板27，醇燃料输入管28，醇气化分流管29，醇裂解气输出口30，醇裂解气输出管31，面板开口32。
实施例：
一种余热制氢发动机，包括发动机、与发动机排气口相连的排气管、及进气管、并且排气管直接串接一个氢发生器和温控排气分流器，氢发生器燃料输入管28连接有一个醇供料控制器，氢发生器的氢气输出端与发动机进气管之间设置有一个燃料混合器。本发明的氢发生器是将发动机的排气***和醇裂解反应器组合为一个完整的醇裂解***。氢发生器的气化室10，联通管2和反应室19组成U形结构。气化室10位于氢发生器的排气进口端，反应室19位于氢发生器的排气出口端，气化室和反应室通过联通管2相互连接。气化室10和反应室19是用金属材料制作的全封闭园壳体。气化室10和反应室19的前后封板8、11、18、21上均布穿孔管6、22和套管9、20，形成圆形或椭圆形蜂窝状。氢发生器的气化室10的一侧焊有醇燃料输入管28，其外端与来自醇供料控制器的输料管相连，其内端下方焊有一个醇液气体分流板29，分流板上均布8～12个直径为3mm的圆孔。反应室19的一侧焊有氢气输出管31，经燃料混合器与发动机进气管相连。反应室19另一侧的面板上有开口32，是供装填催化剂用。开口处配有法兰23和封盖24，用螺钉联接。封盖24中心孔上焊有螺纹管可***热电偶，热电偶导线与温控电子仪表相连接。反应室19底部联通管2的端口填有金属丝网和磁环，在磁环之上的套管20和穿孔列管22外壁之间填有催化剂。氢发生器的排气进气管4的前端设有排气分流回转阀，其侧边设有排气分流管7，发动机的主排气管与氢发生器的排气进气管4和排气分流管7形成一个三叉管结构。排气分流阀位于三叉管中心，具有排气分流功能，当氢发生器反应室被排气加热，处在反应室内的催化剂受热温度达到预定值时，则温控仪表通过传感信号指令电机驱动排气分流回转阀，使排气通过排气分流管7、排气出口管13直接排出机外。氢发生器的构件可用铜、不锈钢或耐腐蚀铸铁材料制作。
所使用的裂解燃料的配方为(重量百分比)：
汽(柴、煤)油    30
甲(乙)醇        60
碳铵(尿素)      12
H2O            40
可通过燃料控制器调节燃料的供给量来实现对发动机燃烧掺氢量的控制。
本发明提供的氢发生器工作原理：
是利用排气余热进行醇燃料催化裂解。发动机的排气由氢发生器消声管进入，通过中间消声管16转向消声尾管排除机外。排气在氢发生器的消声通道中进行消声降噪，并同时对气化室和反应室壳体外壁、穿孔列管内壁供热。当热电偶信号达到醇裂解催化温度预定值时，温控仪表指令醇泵启动。醇燃料经供料控制器从入口管进入气化室被分流气化。在发动机进气管抽吸负压作用下，呈气化状态的燃料通过联通管2穿过金属丝网进入反应室，并在穿过和接触催化剂的过程中发生催化裂解，成为醇裂解气(富氢气体，主要成分为2H2+CO)。最后醇裂解气循管路经燃料混合器进入进气管供发动机燃烧。由于醇裂解过程是吸热反应，需要耗用排气所携带的大量余热，可降低排气的温度和压力。从而进一步降低了排气所产生的噪音。当热电偶信号超过醇裂解温度范围预定值时，温控仪表指令排气分流，则高温排气转由分流进气管7进入消声尾管13后直接排出机外。

Claims (6)

1、一种余热制氢发动机，包括发动机、与发动机排气口相连的排气管、及进气管、并且排气管直接串接一个氢发生器和温控排气分流器，氢发生器燃料输入端连接有一个醇供料控制器，氢发生器的氢气输出端与发动机进气管之间设置有一个燃料混合器，其特征在于所述的氢发生器是一个将发动机的排气***和醇裂解反应器组合为一体的醇裂解***，氢发生器的气化室(10)，联通管(2)和反应室(19)组成U形结构；气化室(10)位于氢发生器的排气进口端，反应室(19)位于氢发生器的排气出口端，气化室(10)和反应室(19)通过联通管(2)相互连接；气化室和反应室是用金属材料制作的全封闭园壳体，气化室和反应室的前后封板(8、11、18、21)上均布穿孔管(6、22)和套管(9、20)，形成圆形或椭圆形蜂窝状。
2、根据权利要求1所述的发动机，其特征是氢发生器的气化室(10)的一侧焊有醇燃料输入管(28)，其外端与来自醇供料控制器的输料管相连，其内端下方焊有一个醇液气化分流板(29)。
3、根据权利要求1所述的发动机，其特征是氢发生器的反应室(19)焊有氢气输出管，经燃料混合器与发动机进气管相连，反应室底部联通管(2)的端口填有金属丝网和磁环，在磁环之上的套管(20)和穿孔列管(22)外壁之间填有催化剂，催化剂中可以***热电偶向温控电子仪表输出信号。
4、根据权利要求1所述的发动机，其特征是氢发生器的构件可用铜、不锈钢或耐腐蚀铸铁材料制作。
5、根据权利要求1所述的发动机，其特征是氢发生器所使用的裂解燃料的配方为(重量百分比)：
汽油或柴油或煤油    0～50
甲醇或乙醇         80～30
碳铵或尿素          5～20
H2O               20～50
6、根据权利要求1所述的发动机，可用于现代汽车、飞机、机车、轮船及固定使用的各类内燃机，也可用于燃气涡轮发动机。
CN94116320A 1994-09-05 1994-09-05 余热制氢发动机 Expired - Fee Related CN1048314C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN94116320A CN1048314C (zh) 1994-09-05 1994-09-05 余热制氢发动机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN94116320A CN1048314C (zh) 1994-09-05 1994-09-05 余热制氢发动机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1118407A CN1118407A (zh) 1996-03-13
CN1048314C true CN1048314C (zh) 2000-01-12

Family

ID=5037867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN94116320A Expired - Fee Related CN1048314C (zh) 1994-09-05 1994-09-05 余热制氢发动机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1048314C (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100579815C (zh) 2005-10-18 2010-01-13 董银谈 氢混合动力电动汽车
CN102039814A (zh) * 2009-10-26 2011-05-04 韩林生 醇裂解制氢氢汽车
CN102518533B (zh) * 2011-12-12 2013-12-11 樊品良 醇富氢发动机
CN102562225A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 中北大学 一种甲醇汽车发动机的消音裂解耦合装置
CN102650247B (zh) * 2012-05-14 2013-09-04 朱景建 发动机废热制氢装置
CN109026450B (zh) * 2018-08-24 2024-05-28 宁波吉宏醇氢动力技术有限公司 恒温裂解器及车辆
CA3200087A1 (en) * 2020-11-25 2022-06-23 TI-Holdings B.V. Thermal inverter

Also Published As

Publication number Publication date
CN1118407A (zh) 1996-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4059076A (en) Method and apparatus for generating reformed gas containing hydrogen and carbon monoxide from hydrocarbon fuel
Allenby et al. Hydrogen enrichment: a way to maintain combustion stability in a natural gas fuelled engine with exhaust gas recirculation, the potential of fuel reforming
EP0537968B1 (en) Nitrogen oxides decreasing apparatus for an internal combustion engine
CN100364881C (zh) 一种利用内燃机余热的甲醇催化重整制氢装置及控制方法
GB2316018A (en) Exhaust emission control device for diesel engines
CN101016870A (zh) 甲醇－氢组合燃料发动机
CA2241110A1 (en) A method and apparatus for reducing pollutants and contaminants in exhaust gases of an engine
CN202023613U (zh) 内燃机尾气余热甲醇裂解制气装置
CN1048314C (zh) 余热制氢发动机
CN101004156A (zh) 具有燃料重整机构的柴油机排放***
CN101749135A (zh) 车辆尾气排放控制技术
CN1401890A (zh) 醇氢混燃发动机装置
CN201003443Y (zh) 具有燃料重整机构的柴油机排放***
CN2494879Y (zh) 甲醇－氢燃料发动机
CN1231662C (zh) 车载甲醇催化裂解装置的油路自动控制***
CN102762826A (zh) 内燃机的排气净化装置
CN2494880Y (zh) 加热甲醇－氢燃料发动机
CN2494771Y (zh) 醇氢混燃发动机装置
Nakahira et al. “Catalytic Engine” NOx Reduction of Diesel Engines with New Concept Onboard Ammonia Synthesis System
CN1775659A (zh) 开发新能源醇氢和水氢的方法及其装置
Korematsu et al. Dual Fueled Diesel Engine with Diesel Fuel and Reformed Methanol
Sakai et al. Unburned fuel and formaldehyde purification characteristics of catalytic converters for natural gas fueled automotive engine
CN2435530Y (zh) 蛇形醇裂解器
Pettersson et al. An experimental and theoretical evaluation of the onboard decomposed methanol spark-ignition engine
CN106150777B (zh) 一种耦合三元催化器的燃料重整装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20000112

Termination date: 20120905