專利名稱：車載甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)的制作方法
所屬領域本發(fā)明屬于一種車載甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)，具體地說涉及一種通過催化使甲醇裂解成為富氫氣體(H2和CO)再與空氣、燃油混合后加入汽車發(fā)動機中從而降低汽車尾氣中有害物質(zhì)含量的甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)。
機外凈化目前主要用三元(Pt-Pd-Rh)催化法，這種方法雖然理論上可行，但在實際使用中存在許多問題1)催化劑使用溫度范圍小，容易中毒；2)所用催化劑多為貴金屬，成本高，影響了催化反應器的推廣使用；3)使用三元催化劑時，需把混合氣成分嚴格控制在理論空燃比附近，使CO和HC的氧化反應和NOX的還原反應同時進行，這樣勢必會對有效降低CO、HC化合物及NOX的排放造成影響；4)由于三種金屬同時存在，抑制了彼此活性的充分發(fā)揮。
作為一種無污染潔凈燃料的氫氣，是未來可持續(xù)利用的能源，因此氫氣的制備和利用近年來一直是各國研究的重點，同時對氫燃料的關注也會一直持續(xù)到使該能源的利用滲透到降低人類社會廢氣污染排放的每一環(huán)節(jié)。氫作為代用燃料，其燃燒產(chǎn)物既無其他炭氫燃料燃燒所產(chǎn)生的HC、CO和炭煙等，也無近來被認為是造成地球環(huán)境惡化(溫室效應)主要成分之一的CO2，其唯一有害排放物是NOX。但氫燃燒后水的生成使發(fā)動機內(nèi)燃燒溫度降低，NOX的排放也相應減少。目前氫燃料的使用有三方面的技術問題尚未解決好1)氫的儲存，因為相同發(fā)熱量的氫與汽油重量比為0.37，而氣態(tài)氫在室溫下的體積卻是液態(tài)汽油的3000倍；2)氫的密度低，用進氣道通入氫的方法容易引起進氣道回火；3)氫生產(chǎn)的成本高。利用甲醇催化裂解裝置和本發(fā)明所涉及的油路自動控制系統(tǒng)，可有效解決上述問題。
本發(fā)明的具體步驟如下1)自動控制系統(tǒng)所需能量由發(fā)動機的蓄電池供給；2)冷啟動時，由溫度傳感器給電子控制器ECU輸入信號，ECU指令二次空氣噴入裝置和預熱裝置加熱，直到催化裂解裝置溫度到達150℃～280℃；3)ECU指令二次空氣噴入裝置和預熱裝置停止加熱，同時指令需要裂解的甲醇由甲醇箱經(jīng)油泵和單向閥后泵入甲醇催化裂解裝置，用壓力傳感器和溫度傳感器對油泵的工作進行控制，甲醇流量為16ml/min～22ml/min，燃油泵的泵油壓力為2.5公斤/厘米2～6公斤/厘米2；儲氣罐中氣體壓力達到2公斤/厘米2～5公斤/厘米2壓力時，ECU收到壓力傳感器的信號，指令油泵關閉，同時噴嘴開啟，噴出富氫氣體；4)空氣流量計給ECU輸入電壓信號，ECU根據(jù)這個信號判斷噴嘴不同工況和轉(zhuǎn)速下的開啟頻率，并給噴嘴發(fā)出指令，噴嘴是否開啟由其前后的壓差決定，要讓噴嘴噴出的氣體適量，產(chǎn)生的裂解氣壓力應為2公斤/厘米2～5公斤/厘米2；5)在原化油器上外加一個量孔，此量孔的開閉由電磁閥控制，電磁閥也由ECU根據(jù)壓力傳感器輸入的信號控制，電磁閥的開閉與噴嘴開閉相反，既壓力傳感器壓力P＜2公斤/厘米2時電磁閥導通；壓力P≥2公斤/厘米2時，電磁閥斷開，電噴車用ECU裝置調(diào)整發(fā)動機的進油量，使其AFR≥22；6)在ECU的指令下噴嘴將適量的裂解氣與從燃油箱泵出的燃油按燃油與裂解氣的重量比為4-35∶1混合后通入發(fā)動機，可使發(fā)動機在貧燃的條件下工作，從而達到降低發(fā)動機尾排的目的，。
為了實現(xiàn)本發(fā)明必須使催化裂解裝置用法蘭連接于尾排管上。甲醇裂解裝置是由圓柱體、甲醇進口、裂解氣出口、尾氣進口和尾氣出口組成，在圓柱體內(nèi)裝有平行的銅管，尾氣進口和尾氣出口與銅管是同一方向，甲醇進口、裂解氣出口與銅管垂直。
本發(fā)明具所涉及的裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點1)由于準確控制CO和H2的加入可使發(fā)動機在較低溫度下充分燃燒，不產(chǎn)生有害煤煙，降低尾氣中有害氣體的含量，對NOX的降低效果最為顯著，使尾氣排放達到國家排放標準；2)甲醇催化裂解裝置及其自動控制系統(tǒng)體積小，可直接裝在車上，加上此裝置后仍可沿用原發(fā)動機，并且該裝置對燃油沒有特殊要求，可應用于所有發(fā)動機，而液化氣、儲氫燃料車輛，除需加帶笨重鋼瓶外，還需對發(fā)動機做大的改造；3)本發(fā)明涉及的自動控制系統(tǒng)與電噴系統(tǒng)相比，成本低，系統(tǒng)元件易購買；裂解裝置結構簡單、制造成本低，催化劑正常工作溫度范圍大、壽命長、轉(zhuǎn)化率高；重整裝置的油路自動控制系統(tǒng)適用于所有的電噴車，與電噴車相比，降低尾排的效果更著顯；4)裂解裝置的自動控制系統(tǒng)耗能低(≤10W)，不影響整車供電。
實施例1甲醇在甲醇泵2的作用下由甲醇進口17進入催化裂解裝置4，裂解裝置4主體為圓柱體22，甲醇進口17焊接于主體22上，主體22用不銹鋼制成，鋼體里焊接有若干根平行放置的細銅管18，尾氣由尾氣進口23經(jīng)銅管18后由尾氣出口19排出，實現(xiàn)對甲醇進行預熱，鋼體和細管之間的空隙填充有催化劑21，本實驗所用催化劑為銅基甲醇裂解催化劑，其工作溫度為200℃～450℃，裂解出的富氫氣體由焊接在主體22上的裂解氣出口20通入發(fā)動機11。
1)該自動控制系統(tǒng)所需能量由發(fā)動機的蓄電池供給，自動控制系統(tǒng)所需傳感器有溫度傳感器8、壓力傳感器6和空氣流量計12；2)冷啟動時，甲醇催化裂解裝置4溫度沒有達到工作溫度，溫度傳感器8給ECU輸入信號，ECU指令二次空氣噴入裝置15和預熱裝置9工作，直到催化裂解裝置4溫度到達150℃～200℃；3)需要裂解的甲醇由甲醇箱1經(jīng)油泵2和單向閥3泵入甲醇催化裂解裝置4，加單向閥3的目的是為了防止裂解裝置4中壓力過高時甲醇倒流，甲醇流量為16ml/min，燃油泵2的泵油壓力為2.5公斤/厘米2，用壓力傳感器6和溫度傳感器8對油泵2的工作進行控制，裂解裝置4溫度在256℃范圍內(nèi)時，溫度傳感器8給ECU輸入信號，ECU指令油泵2開啟；儲氣罐5中氣體壓力達到2.2公斤/厘米2壓力時，ECU收到壓力傳感器6的信號，指令油泵2關閉，同時噴嘴7開啟，溫度傳感器和壓力傳感器發(fā)出的信號是“與”的關系；4)通入發(fā)動機11的燃油量隨發(fā)動機11在不同工況和轉(zhuǎn)速下進氣量的變化而變化，裂解氣是作為一種代用燃料通入發(fā)動機11的，所以可根據(jù)進入發(fā)動機空氣量的多少間接控制噴入發(fā)動機11進氣管的裂解氣量，使得進入發(fā)動機11的裂解氣量符合燃料供給曲線，空氣流量計12給ECU16輸入電壓信號，ECU根據(jù)這個信號判斷噴嘴7不同工況和轉(zhuǎn)速下的開啟頻率，并給噴嘴7發(fā)出指令，噴嘴7是否開啟由其前后的壓差決定，要讓噴嘴7噴出的氣體適量，產(chǎn)生的裂解氣壓力應為2.2公斤/厘米2；5)裂解氣作為一種代用燃料通入發(fā)動機11，會使發(fā)動機11內(nèi)燃料過多、混合氣過濃，尾氣10排放降低不顯著，為了改善這種狀況，在化油器上額外加一個量孔來彌補冷啟動時裂解氣量不多而造成燃料不足的缺陷，此額外量孔的開閉由電磁閥13控制，電磁閥13也由ECU16根據(jù)壓力傳感器6輸入的信號控制，電磁閥13的開閉與噴嘴7開閉相反，既壓力傳感器壓力P＜2公斤/厘米2時，ECU16指令電磁閥13導通；壓力P≥2公斤/厘米2時，ECU16輸出信號指令電磁閥13斷開，電噴車可用ECU裝置調(diào)整發(fā)動機的進油量，使其AFR≥22；6)在ECU16的指令下噴嘴7將適量的裂解氣作為一種代用燃料與從燃油箱14泵出的燃油混合后通入發(fā)動機11，可使發(fā)動機11在貧燃的條件下工作，從而達到降低發(fā)動機尾排10的目的，燃油與裂解氣的重量比為5∶1。
在發(fā)動機空載的狀態(tài)下進行試驗，用FLUX4005型號的尾氣分析儀對排放物組成進行測試，測試結果載入表二表二
權利要求
1.一種車載甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)，其持征在于包括如下步驟；1)自動控制系統(tǒng)所需能量由發(fā)動機的蓄電池供給；2)冷啟動時，由溫度傳感器給電子控制器ECU輸入信號，ECU指令二次空氣噴入裝置和預熱裝置加熱，直到催化裂解裝置溫度到達150℃～280℃；3)ECU指令二次空氣噴入裝置和預熱裝置停止加熱，同時指令需要裂解的甲醇由甲醇箱經(jīng)油泵和單向閥后泵入甲醇催化裂解裝置，用壓力傳感器和溫度傳感器對油泵的工作進行控制，甲醇流量為16ml/min～22ml/min，燃油泵的泵油壓力為2.5公斤/厘米2～6公斤/厘米2；儲氣罐中氣體壓力達到2公斤/厘米2～5公斤/厘米2壓力時，ECU收到壓力傳感器的信號，指令油泵關閉，同時噴嘴開啟，噴出富氫氣體；4)空氣流量計給ECU輸入電壓信號，ECU根據(jù)這個信號判斷噴嘴不同工況和轉(zhuǎn)速下的開啟頻率，并給噴嘴發(fā)出指令，噴嘴是否開啟由其前后的壓差決定，要讓噴嘴噴出的氣體適量，產(chǎn)生的裂解氣壓力應為2公斤/厘米2～5公斤/厘米2；5)在原化油器上外加一個量孔，此量孔的開閉由電磁閥控制，電磁閥也由ECU根據(jù)壓力傳感器輸入的信號控制，電磁閥的開閉與噴嘴開閉相反，既壓力傳感器壓力P＜2公斤/厘米2時電磁閥導通；壓力P≥2公斤/厘米2時，電磁閥斷開，電噴車用ECU裝置調(diào)整發(fā)動機的進油量，使其AFR≥22；6)在ECU的指令下噴嘴將適量的裂解氣與從燃油箱泵出的燃油按燃油與裂解氣的重量比為4-35∶1混合后通入發(fā)動機，可使發(fā)動機在貧燃的條件下工作，從而達到降低發(fā)動機尾排的目的。
全文摘要
一種車載甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統(tǒng)是由ECU(電子控制單元)根據(jù)溫度傳感器、壓力傳感器和空氣流量計輸入的信號對二次空氣噴入裝置、預熱裝置、油泵、噴嘴及電磁閥進行自動控制，使催化裂解裝置裂解出的富氫氣體和燃油能在不同的工況和轉(zhuǎn)速下以不同的比例混合后通入發(fā)動機，從而達到降低發(fā)動機尾排的目的。本發(fā)明具有體積小，成本低，系統(tǒng)元件易購買，耗能低；裂解裝置結構簡單、制造成本低，催化劑正常工作溫度范圍大、壽命長、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點。
文檔編號F02D41/00GK1405440SQ0213130
公開日2003年3月26日 申請日期2002年9月27日 優(yōu)先權日2002年9月27日
發(fā)明者王浩靜, 周立公, 申海芳, 晁兵 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所