[发明专利]发动机联合外置重整器无催化剂低温加水燃料重整装置

说明书

本发明公开了一种发动机联合外置重整器无催化剂低温加水燃料重整装置，包括发动机气缸和外置低温加水重整器；外置低温燃料重整器的进口连接有空气进气管和燃料进样管；燃料进样管连接有燃料注射泵和汽化罐；汽化罐的进口还连接有水进样管，外置低温燃料重整器通过重整气气管与发动机进气管相连；初始燃料和水分别以匀速进入到汽化罐中汽化，汽化后的燃料导入所述外置低温加水重整器中；在所述外置低温加水重整器中，新鲜空气与汽化后的燃料和水的混合气进行低温重整；重整产物经过重整气气管进入到发动机进气管中，再次与新鲜空气混合形成均匀混合气导入到发动机气缸中，并与缸内直喷的燃料混合燃烧实现混合气活性及浓度分层。

技术领域

本发明涉及一种发动机燃料低温加水重整的新型燃烧模式与装置，具体设计一种利用一个外置燃料低温(T<1000K)加水重整器重整燃料，通过控制该外置重整器的边界条件(温度、压力、当量比等)以及加入重整器中水的比例将燃料重整成不同活性的低温氧化产物(醛类、酮类、过氧化物等)，而后根据实际工况条件将重整后不同活性的混合气导入到发动机中参与燃烧的装置系统。

背景技术

随着社会的发展，能源与环境的矛盾日益凸显，其中汽车对这二者的影响又至关重要，因此优化燃料燃烧以及排放过程，就逐渐被国内外科学家重视起来，并且相继提出一些新型燃烧方式，如均质压燃(HCCI)、低温燃烧(LTC)和部分预混合燃烧(PPC)等[1-9]。与此同时近些年来燃料重整这一新型燃烧模式的研究较为火热，因为重整后的燃料用于发动机上燃烧在效率和排放方面都表现出一些优秀的性质。Fennell等人[10]在缸内直喷汽油机上，实验研究了在汽油燃料中添加通过废气重整制得的氢气对燃料的燃烧效率及排放的影响。研究结果表明，通过废气重整得到的氢气可以提高发动机的指示效率，并且降低颗粒物排放。伯明翰大学的Tsolakis等人[11]利用一台自制的外置重整装置催化加水重整燃料，研究结果发现在同样的实验边界条件下，加水重整较之无水重整可使发动机重整气中氢含量提高15％左右，并且排放也得到了一定改善。天津大学的尧命发等人[12]提出FCE(Flexible Cylinder Engine)发动机新型燃烧方式，该方式是将燃料不加催化剂低温重整成不同活性的低温重整产物来改善发动机的燃烧状态，FCE模式已经得到理论验证。而在低温重整过程中，水的加入可以使重整过程的过氧化氢含量提高，这在发动机燃烧过程中属于高活性物质，可以促进发动机燃烧，改善高辛烷值燃料或者小负荷时点火困难等问题。

[1]Yao Ming Fa,Zheng Zun Qing,Liu Hai Feng,Progress and recent trendsin homogeneous charge compression ignition(HCCI)engines.Progr Energy CombustSci,2009.35:398-437.

[2]Jung Dongwon,Norimasa Iida,Closed-loop control of HCCI combustionfor DME using external EGR and rebreathed EGR to reduce pressure-rise ratewith combustion-phasing retard.Applied Energy,2015.138:315-330.

[3]Laura Manofsky Olesky,George A Lavoie,Dennis N Assanis,et al,Theeffects of diluent composition on the rates of HCCI and spark assistedcompression ignition combustion.Applied Energy,2014.124:186-198.