专利名称：一种醇增湿空气或天然气用于内燃机掺烧醇燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种用醇燃料对空气或天然气增湿，应用于内燃机掺烧甲醇、乙醇燃料的方法。
背景技术：
能源是发展国民经济的基础，又是人们赖以生存的必要资源，随着科学技术的进步和人类文明的发展，民用液体燃料的需求量越来越大。以石油为代表的矿物燃料日趋紧张，而且价格也居高不下。因此寻求一种或多种与矿物燃料相混合的复合燃料，便成为将来燃料发展的必由之路。醇类燃料作为一种廉价能源及清洁能源受到世界关注，但醇与汽油、柴油理化性质的差异，难以任意比混溶，它掺入油品中燃烧，势必造成一些使用纯油品所没有遇到的新问题。
如掺醇汽油燃料中高浓度的甲醇汽油混合燃料(甲醇含量在15％～85％之间)是今后甲醇燃料的发展趋势。但是由于受甲醇理化特性的限制，甲醇一汽油混合燃料仍然普遍存在着材料相溶性、动力下降、遇水分层、冷启动等世界性技术难题，使甲醇的掺合比例无法提高，不能获得更多的经济效益。掺醇柴油燃料乙醇和柴油混合后，油品润滑性能下降；储存稳定性不好。据报道，10％～15％乙醇含量的柴油在环境温度低于10℃时就会出现分层，如果有水分进入，储存稳定性将更差。虽然当前助溶剂的研制已取得一定成果，但仍存在产品经济性及混溶稳定性等问题。
同时，天然气汽车由于天然气燃料的不可压缩性，存在一次充气续驶行程短等问题，限制了天然气汽车的推广应用。
发明内容
在化工生产过程中，常采用气体调湿技术，将冬季低温、低湿度空气进行加热、增湿处理或将夏季高温、高湿度空气进行冷却、减湿处理，以便将空气调节到所要求湿度和温度。基于上述调湿原理，本发明将该技术用于醇燃料来增湿空气或天然气，以解决醇燃料与矿物燃料油因性质差异而带来的难以混和均匀以及天然气发动机掺烧醇燃料问题。
本发明的目的是为了克服上述醇、油燃料因性质差异而导致的两相难以混合均匀以及天然气汽车续驶行程短等问题，欲通过内燃机进气口空气或天然气，携带醇燃料而形成一种组成稳定的混合气体，再进入发动机燃烧室与矿物燃料或空气(天然气发动机)混合燃烧，特提出一种醇增湿空气或天然气用于内燃机掺烧醇燃料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种醇增湿空气或天然气用于内燃机掺烧醇燃料方法，其特征是空气由空气泵输送，天然气由钢瓶内压缩天然气提供，分别用气体流量计测定流量，控制空气或天然气流量，把气体由空气或天然气进气口送入醇燃料箱；醇燃料在加热套中预热，实施时热量由发动机的循环冷却液(冷却水)提供，控制加热套温度在20～60℃范围内的某一固定温度；固定气/液接触面积和气相体积，用醇燃料对空气或天然气增湿，测定醇燃料的携带体积量，计算常压下混合气体的百分组成；内燃机运转时，进气口存在一定负压，空气或天然气被抽进气缸，形成燃料混合气；通过空气或天然气携带，使醇燃料与空气或天然气形成稳定混合气，再一起进入汽缸与矿物燃料或空气(天然气发动机)进行混合燃烧。
本发明提供的一种内燃机掺烧醇燃料的新方法，通过实验室试验，醇燃料温度及醇燃料相接触面积对增湿醇量影响显著，空气或天然气的流量对增湿醇量影响不大，而改造装置，相接触面积固定则不易改变，因此该种掺烧方式只要控制加热套温度(实施时热量可由发动机的循环冷却液提供)，就可以形成稳定组成的混合气(如在40℃就可以形成甲醇占25％的空气混合气)。该掺烧方式为醇类燃料的发展提供了一条新思路，具有可行性。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果(1)克服了醇基液体与矿物燃料液态时无法混合均匀的缺陷，使醇基燃料与空气形成稳定混合气，一起进入汽缸实现充分燃烧，不存在分相问题；(2)采用该掺烧方式，对醇类燃料中水的要求，也没那么苛刻，95％乙醇同样可以与矿物燃料进行混合掺烧，降低了无水乙醇的利用率，提高了经济性；(3)该方法实施简单，只要控制醇燃料的温度即可控制混合气中的醇含量，加热水套所需热量由发动机循环冷却液提供；(4)该方法使用范围广，可用于甲醇、乙醇或含水的甲醇、乙醇燃料，不仅满足于汽、柴油座式内燃机掺烧醇燃料的应用，也可在汽、柴油汽车发动机上实现应用；(5)可实现天然气汽车掺烧醇燃料的应用，醇燃料通过天然气携带，直接进入汽缸，实现与天然气的混合掺烧，提高天然气汽车的续驶行程。
附图为本发明提出的内燃机掺烧醇燃料增湿装置工作原理示意图。图中1.空气或天然气进口；2.去内燃机的燃烧室；3.气相空间；4.内燃机循环冷却液(冷却水)进口；5.内燃机循环冷却液(冷却水)出口；6.醇类燃料；7.加热套。
具体实施例方式
下面通过实例对本发明作进一步说明。
实例1在室温20℃，醇液面相接触面积11cm2，用醇燃料增湿空气或天然气，形成醇与空气或天然气的混合气体，测定空气或天然气流量(Q)与醇混合气中醇体积含量(V)关系，数据见附表1。其中醇类燃料包括甲醇、无水乙醇及95％乙醇，下同。
实例2空气或天然气流量2.4L/min，醇液面相接触面积11cm2，用醇燃料增湿空气或天然气，形成醇与空气或天然气的混合气体，测定醇燃料温度(T)与醇混合气中醇体积含量(V)关系，数据见附表2。
实例3空气或天然气流量3.0L/min，用醇燃料增湿空气或天然气，形成醇与空气或天然气的混合气体，醇燃料温度在30℃和50℃，分别测定醇燃料相接触面积(S)与醇混合气中醇体积含量(V)关系，数据见附表3。
表1空气①(或天然气②)流量Q与醇混合气中醇体积含量关系
表2醇燃料温度T与醇混合气中醇体积含量关系
表3醇燃料相接触面积S与醇混合气中醇体积含量关系
注甲醇掺烧实验是加热温度30℃时的情况；乙醇掺烧实验加热温度为50℃。
权利要求
1.一种醇增湿空气或天然气用于内燃机掺烧醇燃料的方法，其特征是空气由空气泵输送，天然气由钢瓶内压缩天然气提供，分别用气体流量计测定流量，控制空气或天然气流量，把气体由空气或天然气进气口送入醇燃料箱；醇燃料在加热套中预热，实施时热量由发动机的循环冷却液提供，控制加热套温度在20～60℃范围内的某一固定温度；固定气/液接触面积和气相体积，用醇燃料对空气或天然气增湿，测定醇燃料的携带体积量，计算常压下混合气体的百分组成；内燃机运转时，进气口存在一定负压，空气被抽进气缸，形成燃料混合气；通过空气或天然气携带，使醇燃料与空气或天然气形成稳定混合气，再一起进入汽缸与矿物燃料或空气指天然气汽车进行混合燃烧。
2.根据权利要求1所述的内燃机掺烧醇燃料的方法，其特征是醇燃料温度及醇燃料相接触面积对增湿醇量影响显著，这种掺烧方式可控制加热套温度在20～60℃范围内变化，实现醇燃料对空气或天然气增湿，而得到不同体积百分含量的醇/空气或天然气均匀混合气。
全文摘要
本发明涉及一种用醇燃料对空气或天然气增湿，用于内燃机掺烧醇燃料的方法。本发明可克服醇、油燃料因性质差异而导致两相难以混和均匀以及天然气汽车续驶行程短等问题。其特征是控制空气或天然气流量，把气体由空气或天然气进口送入醇燃料箱；醇燃料在加热套中预热，控制加热套温度在20～60℃；固定气/液接触面积和气相体积，对空气或天然气进行增湿；通过空气或天然气携带，使醇燃料与空气形成稳定混合气，再一起进入汽缸与矿物燃料或空气进行混合燃烧。本发明克服了醇基液体与矿物燃料液态时无法混和均匀的缺陷；该方法实施简单、使用范围广，可用于汽油、柴油座式内燃机掺烧醇燃料；也可用于汽油车、柴油车和天然气发动机上；可以降低耗油量，提高经济性，具有可行性。
文档编号F02B43/12GK1995720SQ20061002255
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月7日 优先权日2006年12月7日
发明者唐晓东, 崔盈贤, 李晶晶, 何柏 申请人:西南石油大学