[发明专利]一种高效低排放的甲醇发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是以甲醇为燃料的发动机。

背景技术

目前使用汽油和柴油的石油基燃料的汽车越来越多，而石油资源已经日益枯竭，为了应对日益严重的石油能源危机，各国都在积极发展替代燃料，我国能源结构的特点是富煤、少气、贫油，因此发展煤基燃料是符合我国的能源战略。甲醇作为一种煤基燃料，存在热值低、冷启动差及燃烧不充分导致非常规排放高的问题。专利号为200420029911.9和200620127767.1的专利公开的以甲醇为燃料的发动机的冷起动装置，通过在发动机要冷起动时，先将甲醇燃料预热的方式，解决了甲醇冷启动差的问题，但是甲醇热值低及非常规排放高的问题还没有解决，这使得目前的甲醇发动机还不适于大规模推广使用。

发明内容

本发明的目的是提出一种高效低排放的甲醇发动机。

本发明的高效低排放的甲醇发动机，包括内部设置有活塞的气缸体和盖在气缸体上的气缸盖，所述气缸盖上设置有火花塞及连接进气管的进气门和连接排气管的排气门，特别是所述活塞头部的表面设置有成分为用于重整甲醇的催化剂的涂层。

所述用于重整甲醇的催化剂可以为铜锌镍合金，其中铜锌镍合金中铜、锌、镍三种成分的摩尔比最好为5∶4∶1。

所述用于重整甲醇的催化剂也可以为含微量钯的氧化锌。

所述用于重整甲醇的催化剂还可以为氧化铜、氧化锌和氧化铬三者的混合物。

上述用于重整甲醇的催化剂具有使用寿命长、转化率高、反应压力及温度适合发动机使用的特点。

所述活塞头部表面设置有凸出的条状或柱状结构，这样可以加大催化剂涂层与甲醇燃料的接触面积，达到更好的催化裂解效果。

该甲醇发动机最好设置有利用汽油燃料启动的装置或者甲醇预热装置，以帮助发动机实现冷启动。其中利用汽油燃料启动的装置已经在专利号为200420093210.1和200710023317.7的专利文件中公开，甲醇预热装置已经在专利号为200420029911.9、200620127767.1和00253645.5的专利文件中公开，此处不再赘述。

本发明的甲醇发动机启动后，在进气工况时，甲醇燃料混合气被吸入气缸，在高温的气缸壁及废气的加热下，混合气在进气工况结束时，温度已升高到380K，此时液体的甲醇混合气已成为甲醇蒸汽；发动机在压缩工况时，气缸内的压力和温度迅速升高，气缸内的温度在点火前可以升至750K，在活塞头部表面设置的成分为用于重整甲醇的催化剂的涂层的作用下，部分甲醇蒸汽裂解成一氧化碳和氢气(化学反应式为CH3OH→2H2+CO)；然后发动机通过火花塞点燃一氧化碳、氢气以及甲醇蒸汽等组成的混合气体，进行膨胀做功，发动机一个裂解工况结束，然后循环往复。上述甲醇燃料通过充分利用气缸内的预热、气压并在催化剂的作用下，裂解成一氧化碳和氢气，无需额外增加投入。根据燃料的热值计算，一氧化碳和氢气燃烧的热值比甲醇燃料要高20％左右，因此本发明的发动机的效率更高，同时因为一氧化碳、氢气能够充分燃烧，所以排放出的气体中所含常规及非常规的污染物比现有的甲醇发动机要大大的降低，对环境的保护也将十分有利。

本发明的高效低排放的甲醇发动机结构简单，成本低，同时相比于现有的甲醇发动机，效率更高，且排放性能好，适合石油能源日益枯竭的今天推广使用。

附图说明

图1是实施例1的发动机的结构原理图。

具体实施方式

下面根据附图来详细说明实施例。

实施例1：

本实施例的高效低排放的甲醇发动机，包括内部设置有活塞8的气缸体1和盖在气缸体1上的气缸盖2，所述气缸盖2上设置有火花塞3及连接进气管4的进气门7和连接排气管5的排气门6，所述进气管4处设置有甲醇预热装置9，特别是所述活塞8头部的表面设置有成分为用于重整甲醇的催化剂的涂层。

所述用于重整甲醇的催化剂为铜锌镍合金，经试验证实，当铜锌镍合金中铜、锌、镍三种成分的摩尔比为5∶4∶1时，催化的效果最好。

所述活塞8的头部表面为凸出的条状，这样可以加大催化剂涂层与甲醇燃料的接触面积，达到更好的催化裂解效果。

所述进气门7和排气门6为X45CrSi9-3合金钢的耐醇材料制成，这样可以减少甲醇燃料对发动机内部的侵蚀，延长发动机的使用寿命。

所述进气管4处设置有甲醇预热装置9，在启动时，甲醇预热装置9对甲醇混合气体进行预热，提高了进气温度，使甲醇燃料的蒸发量增加，利于发动机实现冷启动。

本发明的高效低排放的甲醇发动机结构简单，成本低，同时相比于现有的甲醇发动机，效率更高，且排放性能好，适合石油能源日益枯竭的今天推广使用。