[发明专利]直接燃用甲醇裂解产物的点火式发动机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以甲醇为燃料的发动机，进一步涉及一种直接燃用甲醇裂解产物的点火式发动机及其控制方法。

背景技术

目前将传统发动机做部分改进后可直接燃烧甲醇燃料，喷油嘴布置在进气歧管，燃料来自燃料箱，在燃油泵的作用下进入燃烧室燃烧。由于甲醇的汽化潜热较大，在汽化过程中大量吸热，造成进气管及喷油嘴温度很低，致使甲醇汽化不好，出现甲醇燃烧不完全，造成醛类排放较高。此外，甲醇燃料的消耗量也较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直接燃用甲醇裂解产物的点火式发动机及其控制方法发动机。由于燃烧的燃料由甲醇转化为一氧化碳和氢气，热效率提高20％以上。同时由于燃烧比较完全，醛类排放较低。

本发明是在传统汽油发动机结构上进行的改进，根据甲醇液体可作为汽车燃料，甲醇液体汽化过程中大量吸热的特点，在发动机的排气管上设置甲醇裂解器，甲醇燃料从预热管和催化器流过，利用发动机的废气预热对甲醇液体加温，使之裂解为氢气和一氧化碳，提高燃烧热值。

本发明是通过下述技术方案加以实现的。

一种直接燃用甲醇裂解产物的点火式发动机，包括汽油发动机原机系统；与汽油发动机排气管串联连接的甲醇裂解装置；所述裂解装置的一端与甲醇燃料箱连接，另一端与汽油发动机的进气管并联连接；利用尾气余热将甲醇裂解为氢气和一氧化碳，以气态形式进入发动机燃烧。连接甲醇裂解装置与发动机进气管的裂解气输送管。位于裂解气输送管上的常闭电磁阀。与裂解装置相连的甲醇燃料箱。与甲醇裂解装置连接的电控单元，控制甲醇的喷入量，控制汽油模式向甲醇模式的转变。

所述裂解器包括一外壁，起支撑、固定和连接裂解器部件，以及共发动机所排放的尾气从中通过；所述外壁内依次设置了：甲醇喷嘴，将甲醇燃料以雾化的形式喷入预热管；甲醇预热管，利用尾气余热将雾化的甲醇气化；甲醇裂解催化器，内置催化剂，将气化的甲醇裂解为一氧化碳和氢气；温度传感器，位于尾气进入裂解器的入口处，为电控单元控制汽油模式向甲醇模式的转变提供依据；所述裂解器内甲醇的流动反向与尾气的流动方向正好相反，以保证裂解反应温度。

一种直接燃用甲醇裂解产物的点火式发动机的控制方法，包括如下步骤：

第一步：发动机在汽油工作模式下正常启动；

第二步：检测尾气的排气温度；

第三步：如果排气温度小于320℃，发动机继续在汽油工作模式下运行；

第四步：如果排气温度大于或等于320℃，发动机进入汽油-甲醇过渡工况运行模式，然后进入纯甲醇运行模式。

上述汽油-甲醇过渡工况运行模式包括如下步骤：

第一步：在裂解气输送管上的常闭电磁阀关闭的状态下，开启甲醇喷射电磁阀；

第二步：5秒内建立甲醇裂解气压力；

第三步：开启裂解气输送管上的常闭电磁阀，汽油喷射量逐步减小到零；

第四步：过渡到纯甲醇运行模式。

上述纯甲醇运行模式包括如下步骤：

第一步：检测尾气的排气温度；

第二步：如果排气温度小于320℃，甲醇喷射阀关闭，汽油喷射脉冲逐渐增大，1.5秒钟后，裂解气输送管上的常闭电磁阀关闭；

第三步：如果排气温度大于或等于320℃，电控单元在发动机转速和油门开度已知的情况下，根据MAP查值甲醇喷射量；

第四步：氧传感器检测入值；

第五步：如果入值大于1.1，增加甲醇喷射量，如果入值小于或等于1.1，减少甲醇喷射量。

本发明相对于现有技术，有如下优点：

(1)由于燃烧的燃料由甲醇转化为一氧化碳和氢气，热效率提高20％以上。

(2)与汽油机相比，不仅可以提高其动力性、经济性，还可以达到消除燃烧甲醇液体燃料所产生的醛类排放的目的。

(3)采用本发明的装置对现有机型的汽油机，可以方便地进行改装，易于实现造价低。

(4)当尾气排气温度达到320℃时，电控单元可以自动实现由汽油燃料向甲醇燃料的平稳过度，在变工况时，电控单元通过控制甲醇喷嘴的喷醇量，根据空燃比自动调节节气门的开度，使可燃混合气达到最佳燃烧状态。

附图说明

图1甲醇裂解器在发动机上的安装示意图；

图2甲醇裂解器结构图；

图3预热管结构图；

图4催化器结构图；

图5甲醇裂解气燃料系统控制策略图；

图6汽油—甲醇过渡工况模式图；

图7纯甲醇工作模式图。