本發明專利技術公開了一種基于發動機聯合外置重整器的新型低溫燃料重整裝置，包括發動機氣缸和外置低溫燃料重整器，外置低溫燃料重整器纏繞有電加熱絲，并設有第一溫控表；外置低溫燃料重整器的進口連接有空氣進氣管和燃料進樣管，空氣進氣管上設有氣體流量計；燃料進樣管連接有燃料注射泵和燃料汽化罐，燃料汽化罐設有第二溫控表；外置低溫燃料重整器的出口設有一熱電偶并通過重整氣氣管與發動機進氣管相連；重整后的低溫產物經過重整氣氣管進入到發動機進氣管中，再次與新鮮空氣混合形成均勻混合氣導入到發動機氣缸中，并與缸內直噴的燃料混合燃燒實現混合氣活性及濃度分層，由于上述過程中不需要添加催化劑，從而使發動機更加高效節能的運行。
【技術實現步驟摘要】
基于發動機聯合外置重整器的新型低溫燃料重整裝置
本專利技術涉及一種發動機燃料低溫重整新型燃燒模式與裝置，具體設計一種利用一個外置燃料重整器低溫(T<1000K)重整燃料，通過控制該外置重整器的邊界條件(溫度、壓力、當量比等)將燃料重整成不同活性的低溫氧化產物(醛類、酮類、過氧化物等)，而后根據實際工況條件將重整后不同活性的混合氣導入到發動機中參與燃燒的裝置系統。
技術介紹
目前內燃機依舊在交通運輸中占有絕對主導地位，然而隨著近些年能源的逐漸枯竭、環境的日趨惡化，傳統內燃機的燃燒模式顯然已經滿足不了能源以及環境的要求。因此就內燃機而言，國內外專家學者針對燃燒技術進行了廣泛的研究并提出了一些新型燃燒模式，如均質壓燃(HCCI)、低溫燃燒(LTC)和部分預混合燃燒(PPC)等[1-9]。美國Wisconsin大學Reitz等人[10]提出的基于活性控制的壓燃燃燒技術(RCCI)，則是采用兩種活性燃料如汽油、柴油雙燃料方式，通過調控兩種燃料比例實現混合氣活性控制，從而可以大大拓寬發動機高效清潔運行工況范圍，但該燃燒技術的缺點是需要采用兩種燃料，安裝兩個油箱和兩套燃油系統。伯明翰大學的Tsolakis等人[11]利用一臺自制的外置重整裝置催化重整燃料成CO和H2，再將重整后的混合氣與新鮮燃料混合導入到發動機工作缸內參與燃燒，結果發現發動機的排放及油耗得到改善。天津大學的王洋等人[12]提出FCE(FlexibleCylinderEngine)發動機新型燃燒策略，該策略是將燃料不加催化劑低溫重整成不同活性的低溫重整產物來改善發動機的燃燒狀態，該策略已經得到理論驗證。實際上，燃料重整這種新型燃燒方式是可以僅利用一種燃料來實現雙燃料燃燒策略的效果，也就是說將燃料重整成不同活性的物質再與新鮮燃料混合燃燒，可以實現混合氣活性及濃度分層，從而改善發動機燃燒狀態。[參考文獻][1]YaoMingFa,ZhengZunQing,LiuHaiFeng,Progressandrecenttrendsinhomogeneouschargecompressionignition(HCCI)engines.ProgrEnergyCombustSci,2009.35:398-437.[2]JungDongwon,NorimasaIida,Closed-loopcontrolofHCCIcombustionforDMEusingexternalEGRandrebreathedEGRtoreducepressure-riseratewithcombustion-phasingretard.AppliedEnergy,2015.138:315-330.[3]LauraManofskyOlesky,GeorgeALavoie,DennisNAssanis,etal,TheeffectsofdiluentcompositionontheratesofHCCIandsparkassistedcompressionignitioncombustion.AppliedEnergy,2014.124:186-198.[4]MolinaS,GarciaA.,PastorJM,etal,OperatingrangeextensionofRCCIcombustionconceptfromlowtofullloadinaheavy-dutyengine.AppliedEnergy,2015.143:211-227.[5]ZhouDZ,YangWM,AnH,etal,ApplicationofCFD-chemicalkineticsapproachindetectingRCCIengineknockingfuelledwithbiodiesel/methanol.AppliedEnergy,2015.145:255-264.[6]ChaoYu,WangZhi,WangJianXin,Sequencedcombustioncharacteristics,emissionandthermalefficiencyingasolinehomogeneouschargeinducedignition.AppliedEnergy,2014.124:343-353.[7]DonkerbroekAJ,VanVlietAP,SomersLMT,etal,Relationbetweenhydroxylandformaldehydeinadirect-injectionheavy-dutydieselengine.CombustionandFlame,2011.158(3):564-572.[8]Al-QurashiKhalid,AngelaDLueking,AndréLBoehman,Thedeconvolutionofthethermal,dilution,andchemicaleffectsofexhaustgasrecirculation(EGR)onthereactivityofengineandflamesoot.CombustionandFlame,2011.158(9):1696-1704.[9]YangBinBin,YaoMingFa,ChengWaiK,etal,Experimentalandnumericalstudyondifferentdual-fuelcombustionmodesfuelledwithgasolineanddiesel.AppliedEnergy,2014.113:722-733.[10]ReitzRolfD,GaneshDuraisamy,Reviewofhighefficiencyandcleanreactivitycontrolledcompressionignition(RCCI)combustionininternalcombustionengines.ProgrEnergyCombustSci,2015.46:12-71.[11]BogarraM,HerrerosJM,TsolakisA,etal.Studyofparticulatematterandgaseousemissionsingasolinedirectinjectionengineusingon-boardexhaustgasfuelreforming.ApplEnergy2016；180:245-255.[12]WangY,WeiLX,YaoMF.Atheoreticalinvestigationoftheeffectsofthelow-temperaturereformingproductsonthecombustionofn-heptaneinanHCCIengineandaconstantvolumevessel.ApplEnergy2016；181:132-139.
技術實現思路
本專利技術公開了一種外置重整器低溫重整裝置。主體部分將一款自制的外置燃料低溫重整裝置連接發動機，重整裝置中的低溫重整氣與新鮮空氣混合導入到發動機中參與燃燒。發動機運行在不同工況條件下，通過控制外置重整器相應的重整反應邊界條件，可以排出不同氧化階段不同活性的混合氣，再結合發動本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于發動機聯合外置重整器的新型低溫燃料重整裝置，包括發動機氣缸(1)，所述發動機氣缸(1)連接有發動機進氣管(3)和發動機排氣管(2)，其特征在于，還包括一臺外置低溫燃料重整器(6)、空氣進氣管(11)和燃料進樣管(15)，所述外置低溫燃料重整器(6)纏繞有電加熱絲(7)，并設有第一溫控表(8)；所述空氣進氣管(11)的一端和所述燃料進樣管(15)的一端均連接至所述外置低溫燃料重整器(6)的進口；所述空氣進氣管(11)的另一端連接至一空氣瓶(13)，所述空氣進氣管(11)上設有氣體流量計(12)；所述燃料進樣管(15)的另一端連接至一燃料注射泵(14)，所述燃料進樣管(15)上設有燃料汽化罐(9)，所述燃料汽化罐(9)設有第二溫控表(10)；所述外置低溫燃料重整器(6)的出口通過重整氣氣管(4)與所述發動機進氣管(3)相連；所述重整氣氣管(4)上、并位于臨近外置低溫燃料重整器(6)的出口處設有一熱電偶(5)；初始燃料由所述燃料注射泵(14)以勻速經燃料進樣管(15)進入到燃料汽化罐(9)中進行汽化，汽化后的燃料導入所述外置低溫燃料重整器(6)中，與此同時，由所述空氣瓶(13)提供的新鮮空氣在氣體流量計(12)調控流量下經空氣進氣管(11)進入到所述外置低溫燃料重整器(6)中；在所述外置低溫燃料重整器(6)中，汽化后的燃料與新鮮空氣混合進行低溫重整形成低溫產物；重整后的低溫產物經過重整氣氣管(4)進入到發動機進氣管(3)中，再次與新鮮空氣混合形成均勻混合氣導入到所述發動機氣缸(1)中，并與缸內直噴的燃料混合燃燒實現混合氣活性及濃度分層。...
【技術特征摘要】
1.一種基于發動機聯合外置重整器的新型低溫燃料重整裝置，包括發動機氣缸(1)，所述發動機氣缸(1)連接有發動機進氣管(3)和發動機排氣管(2)，其特征在于，還包括一臺外置低溫燃料重整器(6)、空氣進氣管(11)和燃料進樣管(15)，所述外置低溫燃料重整器(6)纏繞有電加熱絲(7)，并設有第一溫控表(8)；所述空氣進氣管(11)的一端和所述燃料進樣管(15)的一端均連接至所述外置低溫燃料重整器(6)的進口；所述空氣進氣管(11)的另一端連接至一空氣瓶(13)，所述空氣進氣管(11)上設有氣體流量計(12)；所述燃料進樣管(15)的另一端連接至一燃料注射泵(14)，所述燃料進樣管(15)上設有燃料汽化罐(9)，所述燃料汽化罐(9)設有第二溫控表(10)；所述外置低溫燃料重整器(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：堯命發，王洋，衛立夏，劉海峰，王滸，鄭尊清，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12
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