汽車節油降汙器的製作方法
2023-11-06 17:28:02
專利名稱：汽車節油降汙器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車節油裝置，特別涉及一種裝有甲醇催化裂解反應器的汽車節油降汙器。
汽車排放廢氣對大氣產生汙染，已引起世界各國的普遍關注，為了減少汙染，最有可能實現的是以甲醇燃料代燃。甲醇燃料在汽車上的應用目前有三種方式一是甲醇與汽油摻燒；二是純甲醇代燃；三是甲醇裂解氣摻燒。第一種方式能較快地進入實用階段，但無法克服甲醇的腐蝕性、相分離、潤滑油變質以及腐蝕加劇了機械磨損等一系列難題。第二種方式是採用以純甲醇為燃料的發動機，在歐美等國雖然解決了上述問題進入實用階段，但甲醇消耗量與汽油之比是1.8∶1，帶來燃料成本上升，同時還要淘汰大量現行的發動機，其耗資巨大，發達國家推廣亦很艱難。第三種方式是甲醇裂解產生氫氣，它是清潔的能源，能作為內燃機的燃料。
但是現有的餘熱制氫發生器，其甲醇注入器安裝在換熱箱外，系常溫，不利於甲醇蒸發汽化，導熱係數小，換熱效果差，甲醇汽化速率低，有殘留甲醇，不利於甲醇催化裂解；其分流閥有瓶頸效應，增大了排氣阻力；其溫控儀表靠手工操作，分流閥執行機構選用電磁單向氣閥，復位靠彈簧，活塞行程長，活塞杆直接驅動容易咬死。
本實用新型的目的是提供一種汽車節油降汙器，它能使甲醇汽裂解轉化為氫氣和一氧化碳，利用發動機負壓通過管道進入混合器，使汽油、氫氣、一氧化碳、空氣攪拌混合燃燒，降低了汽車排放汙染。
本實用新型所述的一種汽車節油降汙器包括甲醇供料裝置、甲醇催化裂解反應器、氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置。所述甲醇供料裝置包括甲醇貯存箱、甲醇濾清器、甲醇電動泵、甲醇流量針閥，各部件通過甲醇輸送管連接，並由甲醇輸送管連接到甲醇催化裂解反應器。所述甲醇催化裂解反應器包括換熱箱、甲醇汽化槽、催化裂解反應床、集汽槽、氫氣集氣箱，各部件通過管道連接，選用甲醇催化裂解劑，在甲醇催化裂解反應器的前部連接分流閥和汽車尾氣排放管，在氫氣集氣箱的後部則連接氫氣輸送管並連接到氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置。所述氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置包括氫氣冷卻貯存器，由管道連接到發動機。所述甲醇供料裝置和甲醇催化裂解反應器均由自動溫控器控制。所述甲醇催化裂解反應器所裝設的甲醇汽化槽安裝在換熱箱內，換熱箱進口和出口各向內擴張成具有增大擴散角的喇叭口狀，所述分流閥為蝶片式分流閥，其執行機構採用單電控電磁換向氣閥，以連杆結構驅動。所述氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置還包括混合器、制動剎車連杆，所述混合器內裝有靠發動機負壓驅動的風扇葉片，混合器接有二個管口，其中一個連接氫氣貯存器，另一個連接空氣濾清器，其中氫氣管口裝有氫氣閥門，氫氣閥門通過所述制動剎車連杆同汽油閥門踏板槓桿連接，另一個空氣管口則裝有可手動調節的空氣閥門。
本實用新型與發動機尾氣排放管串接，利用發動機排放餘熱生產氫氣，並將氫氣引入發動機與汽油摻燒，醇——氫在中、低負荷工況時(醇——氫替代汽油比在≤1時)，摻燒量為20％～25％，在高負荷工況時約為10％，在怠速工況時為100％，平均代燃量為20％，即節省20％汽油。汽油摻氫混燃技術經車載獲得成功，大大降低了汽車尾氣有害物質的含量，一氧化碳含量為0.45％，碳氫化合物為190ppm，分別低於國家限排標準的91％和92.4％。
以下結合附圖對本實用新型作詳細說明。
圖1是一種汽車節油降汙器的甲醇催化裂解反應器的結構示意圖。
圖2是
圖1的A-A剖視圖。
圖3是
圖1的B-B剖視圖。
圖4是本實用新型裝於汽車底盤的安裝示意圖。
參看
圖1、圖2和圖3，一種汽車節油降汙器包括甲醇供料裝置、甲醇催化裂解反應器、氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置。
甲醇供料裝置包括甲醇貯存箱、甲醇濾清器、甲醇電動泵、甲醇流量針閥，各部件由紫銅管連接，其中甲醇流量針閥是關鍵部件，要求調節靈敏，流量精度可靠。
甲醇催化裂解反應器包括換熱箱21、甲醇汽化槽31、催化裂解反應床33、集汽槽34、氫氣集氣箱39、分流閥、熱電偶和溫控器。甲醇催化裂解反應器所裝設的甲醇汽化槽31安裝在換熱箱21內，換熱箱21內裝有二根橫向排列的換熱管32。換熱箱21進口22和出口23各向內擴張成具有增大擴散角的喇叭狀，使氣流分布面增大，氣流阻力降低。催化裂解反應床33設有57根交叉型反應床換熱管。換熱管壁厚由2mm改為1mm，由不鏽鋼材料製成，導熱係數加大，系統熱效率提高，甲醇汽化速率增強，無殘留甲醇。甲醇汽化槽31的底部裝有同集汽槽34連接的豎向設置的10根醇汽導流管35，醇汽導流管35位於甲醇催化裂解反應器的一側。集汽槽34內還裝設不鏽鋼絲網36。催化裂解反應床連接有熱電偶15，並由自動溫控器10控制(見圖4)。
在甲醇汽化槽31的前部連接分流閥和汽車尾氣排放管，分流閥為蝶片式分流閥，克服了瓶頸阻力，其執行機構採用單電控電磁換向氣閥，以連杆結構驅動。
選用的甲醇催化裂解劑為φ3～5mm球狀，可承受9kgf/球面壓力，裂解量為8kg/h，催化劑比重為0.95kg/l，甲醇在溫度250～420℃、液空速5.2h-1的情況下醇汽轉換率90％以上，裂解含量66％，一氧化碳33％，催化劑使用壽命5萬公裡。
圖3中標號37是甲醇進口，38是氫氣出口。
甲醇供料裝置和甲醇催化裂解反應器均由自動溫控器控制。在甲醇催化裂解反應床溫度場中心點設置一熱電偶，當溫度到300℃時，熱敏訊號轉換為電訊號，傳到控制器發出指令，甲醇電動泵開始工作，甲醇進入汽化槽汽化，經醇汽導流管下降至集汽槽，然後上升至催化裂解反應床中完成氫氣的產生；當溫度超過400℃時，催化劑活性與分解選擇性會壞死，控制器發出指令分流閥執行機構動作，關閉催化裂解反應器尾氣進口，走旁路排出；當催化裂解反應床溫度下降至310℃時，控制器發出指令，分流閥執行機構動作，復位關閉旁路排尾氣管口。如此循環，控制器工況顯示，不需人工操作。
氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置包括氫氣冷卻貯存器、混合器、制動剎車連杆。為使氫氣與汽油混合進入發動機缸內燃燒作動，將混合器安裝在發動機化油器口上，再將化油器安裝在混合器上口，使汽油、氫氣、一氧化碳、空氣等都靠發動機負壓吸入缸內。混合器外有二個管口，一個接貯存器氫氣，另一個接空氣濾清器。氫氣管口閥門控制氫氣流量，該閥門與加汽油門踏板槓桿由連杆結構聯接開和關。該裝置安全、可靠，不增加駕駛員操作工作量，空氣閥門手動三檔調節空氣量大小。混合器內風扇葉片靠發動機負壓驅動，加速旋轉助推油、氣均勻混合吸入缸內，起到燃燒完全的效果；同時，高速旋轉風扇葉片對霧狀汽油滴的撞擊，達到二次霧化效果，增大了汽油與氫氣、空氣的接觸面，燃燒效果更好。
圖4所示的標號12是汽車底盤，13是發動機，本實用新型所述的甲醇催化裂解反應器5安裝在汽車底盤上。圖中1是甲醇貯存箱，2是甲醇濾清器，3是甲醇電動泵，4是甲醇流量針閥，6是氫氣集氣箱，7是分流閥，8是單電控電磁換向氣閥，9是混合器，10是自動溫控器，11是尾氣排放管，14是氫氣輸送管，15是熱電偶，16是消聲器，17是油門踏板，18是手動調節空氣閥門。
本實用新型利用汽車排放的700～800℃尾氣，通過換熱使甲醇和水分別在64.7℃與100℃條件時在汽化槽中汽化，經醇汽導流管進入集汽槽，然後上升通過300～400℃催化裂解反應床，在催化劑作用下，甲醇汽裂解轉化為氫氣和一氧化碳，裂解後的氣體上升進入氫氣集氣箱後，經氫氣冷卻貯存器冷卻至55℃以下，利用發動機負壓通過管道進入混合器，在混合器高速旋轉風扇葉片助推力作用下，使汽油、氫氣、一氧化碳、空氣攪拌混合快速被吸入發動機缸內燃燒作動，即汽油摻氫混合燃燒作動。
權利要求1.一種汽車節油降汙器，它包括甲醇供料裝置、甲醇催化裂解反應器、氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置；所述甲醇供料裝置包括甲醇貯存箱、甲醇濾清器、甲醇電動泵、甲醇流量針閥，各部件通過甲醇輸送管連接，並由甲醇輸送管連接到甲醇催化裂解反應器；所述甲醇催化裂解反應器包括換熱箱、甲醇汽化槽、催化裂解反應床、集汽槽、氫氣集氣箱，各部件通過管道連接，選用甲醇催化裂解劑，在甲醇催化裂解反應器的前部連接分流閥和汽車尾氣排放管，在氫氣集氣箱的後部則連接氫氣輸送管並連接到氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置；所述氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置包括氫氣冷卻貯存器，由管道連接到發動機；其特徵在於，所述甲醇供料裝置和甲醇催化裂解反應器均由自動溫控器控制；所述甲醇催化裂解反應器所裝設的甲醇汽化槽安裝在換熱箱內，換熱箱進口和出口各向內擴張成具有增大擴散角的喇叭狀，所述分流閥為蝶片式分流閥，其執行機構採用單電控電磁換向氣閥，以連杆結構驅動；所述氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置還包括混合器、制動剎車連杆，所述混合器內裝有靠發動機負壓驅動的風扇葉片，混合器接有二個管口，其中一個連接氫氣貯存器，另一個連接空氣濾清器，其中氫氣管口裝有氫氣閥門，氫氣閥門通過所述制動剎車連杆同汽油閥門踏板槓桿連接，另一個空氣管口則裝有可手動調節的空氣閥門。
2.根據權利要求1所述的汽車節油降汙器，其特徵在於，所述甲醇催化裂解反應器的換熱箱內裝有橫向排列的換熱管。
3.根據權利要求1所述的汽車節油降汙器，其特徵在於，所述甲醇催化裂解反應器的催化裂解反應床設有交叉型反應床換熱管。
4.根據權利要求1所述的汽車節油降汙器，其特徵在於，所述甲醇催化裂解反應器的甲醇汽化槽的底部裝有同集汽槽連接的豎向設置的醇汽導流管，醇汽導流管位於甲醇催化裂解反應器的一側。
5.根據權利要求1所述的汽車節油降汙器，其特徵在於，所述甲醇催化裂解反應器的催化裂解反應床連接有熱電偶，並由自動溫控器控制。
6.根據權利要求1所述的汽車節油降汙器，其特徵在於，所述甲醇催化裂解劑為球狀，可承受球面壓力，裂解量為8kg/h。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車節油降汙器，它包括甲醇供料裝置、甲醇催化裂解反應器、氫氣與汽油摻燒及安全制動裝置，各部件通過管道連接。本實用新型與發動機尾氣排放管串接，能使甲醇汽裂解轉化為氫氣和一氧化碳，利用發動機負壓通過管道進入混合器，使汽油、氫氣、一氧化碳、空氣攪拌混合燃燒，降低了汽車排放汙染，使用本實用新型可節省20％汽油，使用效果很好。
文檔編號F02M25/00GK2237727SQ9521395
公開日1996年10月16日 申請日期1995年5月31日 優先權日1995年5月31日
發明者潘英成, 褚德龍, 顧國均 申請人:上海華聯機電技術研究所