[发明专利]一种基于重整气的发动机燃烧优化及排气净化的装置及方法

权利要求书

1.一种基于重整气的发动机燃烧优化及排气净化的装置，包括发动机(1)、重整器(2)、三效催化器(3)、重整器温度传感器(4)、电子控制单元(5)、重整燃料箱(6)、重整燃料泵(7)、重整燃料喷嘴(8)、重整气气泵(9)、重整气存储罐(10)、进气管重整气喷嘴(11)、重整气压力传感器(12)、排气管重整气喷嘴(13)、NOx传感器(14)、发动机转速信号(15)、发动机负荷信号(16)，其特征在于：

该装置分为四部分：a.尾气处理模块：包括发动机(1)、重整器(2)、三效催化器(3)。其中发动机(1)的排气管和回收发动机尾气余热的重整器(2)相连，重整器(2)和处理发动机尾气的三效催化器(3)相连；b.重整燃料供给模块：包括重整燃料箱(6)、重整燃料泵(7)、重整燃料喷嘴(8)。其中重整燃料泵(7)和重整燃料箱(6)相连接将燃料泵出，将燃料喷入重整器(2)的重整燃料喷嘴(8)与重整燃料泵(7)连接；c.重整气存储和供给模块：包括重整气气泵(9)、重整气存储罐(10)、进气管喷嘴(11)和排气管喷嘴(12)。其中重整气气泵(9)与重整器(2)相连将重整气泵入重整气存储罐(10)后，与重整气存储罐(10)相连的进气管喷嘴(11)和排气管喷嘴(12)将重整气喷入发动机的进气管和排气管；d.电子控制模块：包括电子控制单元(5)、重整器温度传感器(4)、重整气压力传感器(12)、NOx传感器(14)、发动机转速信号(15)、发动机负荷信号(16)。其中电子控制单元(5)通过重整器温度传感器(4)采集重整器(2)的温度，通过重整气压力传感器(12)采集重整气存储罐(10)的内部压力，通过NOx传感器(14)采集发动机尾气中NOx的含量，电子控制单元(5)还同时接收发动机转速信号(15)和发动机负荷信号(16)。

2.权利要求1所述的一种基于重整气的发动机燃烧优化及排气净化的装置，其特征在于：重整燃料箱(6)中的燃料可以是甲醇、乙醇或其水溶液。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于重整气的发动机燃烧优化及排气净化装置，其特征在于：在重整器(2)中在非贵金属催化剂的作用下，甲醇、乙醇或其水溶液发生重整反应，生成包括H₂和CO的富氢重整气；收集存储上述的重整气，与燃油混合燃烧，或与发动机排气中的NOx反应。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于重整气的发动机燃烧优化及排气净化装置的控制方法，其特征在于：在重整燃料和重整气的存储和供给过程中，采用如下控制方法：

Ⅰ)当电子控制单元(5)通过重整器温度传感器(4)检测到重整器(2)的温度低于400℃，电子控制单元(5)切断重整燃料泵(7)的供电，同时控制重整燃料喷嘴(8)处于闭合状态，避免重整燃料进入重整器(2)；

Ⅱ)当电子控制单元(5)通过重整器温度传感器(4)检测到重整器(2)的温度高于400℃，电子控制单元(5)控制重整燃料泵(7)的供电，同时控制重整燃料喷嘴(8)处于开启状态，使重整燃料进入重整器(2)；重整燃料在催化剂和一定温度的条件下发生反应制取重整气，电子控制单元(5)控制重整燃料泵(9)的供电，重整气被不断泵入重整气存储罐(10)；当电子控制单元(5)通过重整器压力传感器(12)检测到重整气存储罐(10)内的压力高于3MPa时，电子控制单元(5)切断重整燃料泵(7)的供电；

Ⅲ)当电子控制单元(5)通过发动机转速信号(15)和发动机负荷信号(16)判断发动机处于中低转速和中低负荷工况时，电子控制单元(5)控制重整燃料喷嘴(11)处于开启状态，同时通过NOx传感器(14)检测发动机尾气中NOx的含量，排气管重整气喷嘴(13)的喷射脉宽随着NOx含量的升高而延长，直至尾气中NOx的浓度低于2000ppm；

Ⅳ)当电子控制单元(5)通过发动机转速信号(15)和发动机负荷信号(16)判断发动机处于高负荷或高转速工况时，电子控制单元(5)控制重整燃料喷嘴(11)处于闭合状态，避免重整气进入发动机的进气管；同时电子控制单元(5)通过NOx传感器(14)检测发动机尾气中NOx的含量，排气管重整气喷嘴(13)的喷射脉宽随着NOx含量的升高而延长，直至尾气中NOx的浓度低于2000ppm。