[发明专利]用于内燃机的醇重整系统

说明书

发明领域

本发明总体涉及一种用于内燃机的醇重整系统以及一种在具有内燃机的车辆上重整醇的方法。

发明背景

作为用于内燃机的燃料，醇重整物优于母体醇。醇重整物，尤其是由甲醇和乙醇形成的那些醇重整物，其优越性主要归于氢的存在。重整物比原料醇燃烧得更快，并且更耐受空气或排气的稀释。在部分负载下，稀释通过减少节流损失和燃烧热量到冷却剂的损失而有益于效率。另外，重整物的燃烧热量大于原料醇的燃烧热量。醇和重整物两者都是可耐受高压缩比的高辛烷值燃料。

发明概述

本公开涉及用汽油-醇混合物供燃的车辆的操作，其中燃料重整在由废热驱动的车辆上进行。在一方面，E85或其它醇-汽油燃料共混物通过被称为“重整器”的反应器，通常利用废热将所述反应器维持在约300℃-350℃温度下。重整器中的催化剂催化根据等式1和等式2(针对乙醇)以及等式3(针对甲醇)的燃料中醇组分到永久气体的混合物的转化。

CH₃CH₂OH→ CH₃CHO+H₂ (1)

CH₃CHO→CH₄+CO(2)

CH₃OH→CO+2H₂ (3)

产物包含被称为“重整物”的永久气体与液体(主要是汽油以及一些未反应的醇和乙醛)的混合物。在300℃至350℃下，汽油不发生反应。产物通过热交换被冷却并且进入“缓冲罐”，所述缓冲罐用作分离液体时气体燃料的贮存器。

重整物的氢含量使其成为有吸引力的发动机燃料，因为它使内燃机在部分负载下(节气门打开和/或在高水平EGR下)的稀释操作成为可能。因此，重整醇的车辆依靠两种燃料来操作：重整物和液体燃料。后者因为重整而部分消耗乙醇。重整器和其它子系统需要提供可靠的重整物供应并且管理液体燃料流的组成。但是，在部分负载下，重整物的值最大。在高负载(2000rpm，8.5巴NMEP)下，由重整物提供的稀释耐受性不能部分地提高效率，因为可使用的稀释剂(EGR或过量空气)的量是有限的并且还归因于在高负载下的液体乙醇的装料冷却的值。

在一方面，一种用于内燃机的醇重整系统总体上包括：燃料系统，其被构造成将包含醇-汽油混合物的液体燃料传送至内燃机，所述燃料系统包括将液体燃料传送至内燃机所通过的燃料管线；重整器，其经过用于从燃料管线接收液体燃料的重整器入口管线与燃料管线选择性流体连通，所述重整器被构造成将燃料的醇-汽油混合物中的醇重整为包含氢气和汽油的重整物混合物；以及缓冲罐，其经过用于接收重整物混合物的重整器出口管线与重整器流体连通，所述缓冲罐被构造成将重整物混合物中的氢气与汽油脱离，其中所述缓冲罐包括液体燃料出口和重整物气体出口，所述液体燃料出口与燃料管线流体连通以用于将呈液体的汽油再次引入燃料管线，所述重整物气体出口用于将重整物气体传送至重整物管线，重整物气体通过所述重整物管线被传送至内燃机。

在另一方面，一种在具有内燃机的车辆上重整醇的方法总体上包括：将包含醇-汽油混合物的液体燃料传送至内燃机，其中液体燃料通过燃料管线传送；将燃料管线中的液体燃料的一部分通过重整器入口管线选择性地分流至重整器；使用重整器将燃料的醇-汽油混合物中的醇重整成包含氢气和汽油的重整物混合物；将重整物混合物通过重整器出口管线传送至缓冲罐；在缓冲罐中将氢气与汽油脱离；以预选的流率将呈液体的汽油从缓冲罐再次引入燃料管线；以及将重整物气体从缓冲罐传送至重整物管线，重整物气体通过所述重整物管线被传送至内燃机。

其它特征将会在下文中部分地显而易见并且部分地指出。

附图简述

图1是用于在具有内燃机的车辆上使用的醇重整系统的示意图；

图2是图1中的醇重整系统的缓冲罐的示意图；

图3是图2中的缓冲罐的除雾器支撑件；

图4是图1中的醇重整系统的针阀的示意分解透视图；

图5是图4中的针阀的示意截面，其中阀在打开位置；

图6与图5相似，但其中阀在关闭位置；

图7是示出E30，80％重整器转化率情况下的E_PFI相对分流比(SR)的图；

图8是实施例1中使用的醇重整系统的透视图；并且

图9是图8中的醇重整系统的缓冲罐和液体燃料出口的放大的截面。

在整个附图中，对应的参考字符指示对应的零件。

优选实施方案的描述