专利名称：汽油内燃机用醇化汽油发生器的制作方法
技术领域：
汽油内燃机用醇化汽油发生器
一、 技术领域
本实用新型涉及一种醇化汽油设备及其在内燃机汽油发动机上的应用，尤 其涉及一种醇化汽油燃料发生器及其在汽油机动车辆上的应用。以下简称醇化 汽油发生器或醇化汽油车。
二、 背景技术
中国的石油储藏量占世界石油储藏量的1.8%,而中国的石油消费量却已超 过3亿吨，占世界的石油消费量7.0%; 二氧化碳的排放量却高达17%;中国的 石油依赖度已超过40%。如何使用可替代能源代替石油，建立可持续发展的能源 系统，研究和推广可替代能源的使用技术，对于中国乃至世界都具有重大意义。
在各种可替代能源中，甲醇(Methanol)和乙醇(Ethanol)是最有希望的替代能 源形式，他们辛垸值高，调和辛垸值更高。经醇化后的醇类燃料的动力性能更接 近于一般汽油。而汽车尾气中的一氧化碳排放量大幅减少，NOx、未燃HC等污 染物明显低于汽油机，可以降低对大气的污染。
变性燃料乙醇和车用乙醇汽油是我国正在逐步推广的汽车用燃料。变性燃料 乙醇是以玉米、小麦、薯类、甘蔗、甜菜等为原料，经发酵、蒸馏制得乙醇，脱 水后加入变性剂变性后成为变性燃料乙醇。再将10%的变性燃料乙醇加入汽油 中，从而成为车用乙醇汽油(EIO)，也就是通常所说的醇化汽油，国际上通常称 为汽油醇(Gasohol)。国家还为这两种产品专门制定了两项强制性标准，并开始 推广执行。
但是目前醇化汽油的使用技术，是在不改变车辆供油系统和发动机控制系统 的前提下，仅靠加入10%的变性乙醇料，和一定量添加剂实现醇化汽油的。由于 加油站的醇化汽油是预先混合好再销售的所以称之为预先混合技术，由于是预先 醇化好的，因此容易受到环境、车型、发动机的运行状态的影响而出问题。
另外，使用醇类燃料后，国家用于购买原油的外汇减少了，国家用这部分钱, 补贴醇化燃料的生产企业，企业是受益了，而消费者的受益情况表现甚微，这就
是目前形成的国家强制推广试行的市场局面，而消费者却没有太大的消费积极 性。
还有，目前的内燃机型汽油发动机，都是为使用汽油燃料而设计的，改用醇 化汽油后会出现低温冷启动困难；供油管容易产生气阻；橡胶溶胶现象；醇化汽 油易分层，严重时甚至损坏发动机。为了解决这些问题，E10技术通常需要加入 大量的添加剂，但也不能彻底解决。由于大量添加剂的加入，势必造成醇化汽油 成本居高不下，国家采用补贴的方式才能保证价格与汽油相当。总是贴钱势必会 动摇人们使用醇化汽油的信心。
Hil七，只有解决了这些问题，才能彻底解决预先混合式醇化汽油燃料技术带 来的技术问题，才能推进醇化汽油的推广进程，只有技术上解决问题，才能兼顾 国家、企业、环境和个人利益。
三、发明内容
1、 解决技术问题
本实用新型提供了一种实际应用于汽油内燃机发动机的，为解决醇化汽油预 先混合技术(E10)问题的，专业化成套技术设备----汽油发动机用醇化汽油燃
料发生器(可以称之为现场混合技术)。
利用该设备可以解决变性燃料甲醇或乙醇与汽油的现场混合醇化问题；同时 也就解决油箱沉积物被洗下来的问题；利用自控设备还解决了冷启动问题；解决 了变性燃料甲醇或乙醇与汽油的分储问题。由于分储还解决了吸收水分和分层问 题，为醇化原料的分储分运分别管理提供了技术保证。
该设备还可以调整变性甲醇、乙醇与汽油的混兑比例，更大限度的增加醇类 原料的使用量，从而提高醇化汽油的经济性和可推广性。另外利用该设备在变性 剂和稱滑油所允许的前提下，可以极大限度的降低变性剂的使用品种和使用 量，从而降低醇化汽油的价格。由于利用设备进行现场混合醇化，放宽了原料中 水含量的限制，使水在醇化汽油中的影响成为次要因素。
2、 技术方案
本实用新型提供了一种专业化成套设备汽油发动机用醇化汽油发生器，其 特征在于该设备是一种在工业化醇化汽油设备的基础上，研制和发明的可以直
接应用于一般汽油发动机的醇化汽油发生器，特别是公开了一种车载式醇化汽 油发生器。其设备主要有变性醇化原料储存箱1、混合醇化单元2、静置缓冲单 元3、过滤单元4、电路控制单元5、循环再生单元6等结构单元构成。如图-1 所示虛线部分为醇化汽油发生器原理示意图。
油箱通过进油管(11)与所述醇化发生器相连，醇箱通过进醇管(12)与所 述醇化发生器相连，醇化发生器通过醇化原料输出管(13)与发动机的进油管相 连，发动机通过醇化燃料回油管(14)与醇化发生器的静置缓冲单元(3)相连。 其中变性醇化原料储存箱1是用以存放变性醇化燃料甲醇或乙醇的容器，变性 醇化康料通过加注口加入容器中；容器可以是箱、罐、桶等器皿可以是任何几 何形状的，金属、塑料、玻璃等材料，最好是坚固、耐用、抗腐蚀材料制成。 如汽油油箱，变性醇化燃料可以是变性燃料乙醇等等。
其中混合醇化单元2为变性醇化原料与汽油燃料进行混合醇化的场所和设 施。其设备表现可以是强制搅拌混合、电磁搅拌混合、超声波强制混合、静态 混合器混合、高速剪切混合等等。其最小混合粒径小于0.5微米。
其中静置缓冲单元3为混合后的醇化汽油进行静置分层及颗粒物沉淀的设 备，也是各回路压力平衡的场所和设备。其设备表现可以是箱、罐、桶等坚 固、耐用、抗腐蚀材料。
其中过滤单元4为静置处理后的醇化汽油过滤去除杂质的吸附过滤设备。 其设备表现可以是过滤器、滤过器、分离过滤器等等。其材料表现可以是纸质 滤芯、布制滤芯、化纤滤芯等等。其功用主要表现为过滤并吸附燃料中的杂 质，待保养时更换过滤器以达到清除杂质的目的。
其中电路控制单元5为保证系统正常运转的自控设施。其设备表现可以是 电力控制箱、电路控制器、自动控制仪器等等，通过温度传感器测量发动机温 度，低温使用汽油高温使用醇化汽油，并对混合工艺实施动态控制、状态切 换、手动选择、故障判断、应急处理等智能化控制。
其中循环再生单元6是将静置缓冲单元3底层的液体抽出并回送至混合醇化 单元2,进行再生混合醇化。可独立进行强制再生混合醇化，也可与新的醇化原 料一起进行强制再生混合醇化。其作用可以将底层的大颗粒液体或分层后的水份 或均相差异较大的液体进行再生处理，以解决燃料分层或水份混入等储运和储
存过程中出现的问题。
如前所述的发动机用醇化汽油发生器，连同变性醇化原料储存箱一起，可以 改造安装到发动机的油路中。油料和醇料可以通过加油口和加醇口，分别加入到 油料箱和醇料箱中。油箱出油管安装到醇化发生器的进油管11上，醇箱出醇管
安装到鹏化发生器的进醇管12上，醇化原料输出管13与发动机的进油管连接， 醇化燃^f回油管14与发动机的回油管连接如图-2。在此同时对原来的油路控制 器和呼吸线路进行相应的改动，从而完成发动机油路的醇化燃料适应性改造工 作。
如前所述的醇化发生器以原理方式进行模拟使用情况描述如下转动启动按 钮汽油箱的油泵A开始工作，同时变性醇料储存箱1的醇泵B也开始工作，油料 和醇料按一定比例进入混合醇化单元2进行高强度的混合醇化，以保证混合后液 体的最小粒径在0. 5微米以下。醇化后的燃料进入静置缓冲单元3进行动态静置 分层，大颗粒液体沉降后，经再生泵C与再生混合线路返回混合醇化单元2进行 再生混合。小颗粒液体经醇化汽油供出泵C输送至过滤单元4，粒径大于过滤器 网目的液体被吸附，小于滤网目数的液体通过过滤器，来到共轨喷油器入口，在 持续压力的作用下经喷油嘴喷入汽缸内进行燃烧作功。多余的醇化汽油燃料经过 回油管回送至缓冲罐。详见示意图-3。
过滤单元4的过滤网，在发动机维修保养时进行更换。为保持各通道之间的 压力平衡，在静置缓冲单元3的顶部安装有压力平衡呼吸管25与外部连通，从 而保持静置缓冲单元3与大气压力保持一致。各油泵分别由电路控制单元5控制 启停。电路控制单元5还通过控制各回路的限流阀来控制汽油和醇料的混合比 例，因此混合比例可以根据需要自由调节。
3、技术效果
将实际应用型的汽油内燃发动机用醇化汽油发生器安装至汽油机车辆、汽油 机发电机、汽油机船舶以及其它汽油机动力设备中使用后，可以达到如下效果
①由于使用醇化汽油，可以大大降低动力设备尾气中的一氧化碳，N0x、 未燃HC等污染物的排量，大幅降低尾气排放温度，降低动力设备对大气的污 染。
② 由于醇化发生器的引入可以实现汽油和醇料是分开加注存储，这样就为 醇料和汽油的独立储运和独立销售创造了技术和设备条件，尤其为变性醇化汽 油的长期储存创造了条件。
③ 自控系统根据发动机的温度状态控制燃料供给，低温时使用汽油，待温 度上来之后切换到醇化汽油，这样就避免了醇化汽油低温冷启动时存在的问题。
由于静置缓冲单元设计了底层液体再生循环管路，解决了醇化汽油长时 间放置分层，外来游离的水滴进入等问题。外来的水滴在经过多次的循环再生 以后，可以完全溶解在醇化汽油中。
在冷启动的时候发动机以汽油进行暖机待温，再生循环系统高效运作， 此时即使混合箱里存在水和分层问题，再生混合系统也会将其均匀打散，最终 形成均相液体，这就保证了使用醇化汽油时，液体是均一相。
⑥ 由于安装过滤单元，保证了醇化汽油的输出粒径可以一直减少到极限 0.1微米，为发动机喷油嘴的高效喷雾，减少积碳提供了有效的保证。
⑦ 由于采用了再生循环技术，可以将醇化汽油的水含量提高，从目前的试 验情况来看，可以直接使用95%的工业乙醇原料；甚至最高含水可到20%，完 全不用使用无水乙醇，这样就为乙醇的生产降低了成本和能耗。
⑧ 该醇化发生器还可以提高变性燃料甲醇或乙醇与汽油的混兑比例，大大 增加变性醇料的使用量， 一般建议从25% 85%。极限状态下，可以完全使用 变性醇料，也就是说可以100%使用可再生能源。
⑨ 由于是现场混合可以大大减少变性剂的使用量，极限情况甚至根本不用 加入变性剂，从而大大降低了燃料乙醇的价格。因此使用变性醇化燃料，尤其是 大量使用可以给消费者和国家带来巨大的经济效益。
该设备使用以后，还将改变液体燃料的使用结构，进而推动醇化原料的生 产和配送结构，为消费者提供更多的选择机会。能源问题不仅仅是中国的问 题，也是全世界的问题，绿色环保清洁能源的生产将很好解决能源、农业、环 境、就业等一系列问题。
图-l醇化汽油发生器原理示意图。
图-2醇化汽油发生器原则构成图。
图-3醇化汽油发生器可实施结构示意图。
附图标记 燃料泵——A; 酵料泵——B; 再生泵一""C; 供出泵——D; 四通——E;
限、流阀——F。
五、具体实施例
以下结合附图对本发明实施例做进一步的说明。
一种汽油机用醇化汽油发生器20,其特征在于该发生器设备连同变性燃料 储存箱(变性醇料箱)，可以安装到发动机供油系统的油路中，并对油路和控制 部分进行适当的改动以后，可以为发动机IO提供醇化汽油。以变性燃料乙醇和 汽油发动机为实施例做如下说明。
如前所述的醇化发生器连同变性醇化原料箱1(另外一个油箱用以装载变性 燃料乙醇)，固定到汽车的后备箱内，并将油路系统及其控制系统进行适当的改 装，使其符合醇化汽油供油。如燃料汽油箱30的出油管连接到燃料入口21上； 醇化原料箱1的出油管连接到醇料入口 22上。醇化汽油输出管23与发动机的进 油管连接，醇化汽油回油管24与原发动机的回油管连接。此时的电力供应和控 制线路也做了相应的改造，各油泵分别由电路控制单元5控制启停。电路控制单 元5还通过限流阀来控制汽油和醇料的混合比例。待一切调试测试检验完成后， 就完成了醇化汽油发生器的车辆改造，此种车可以称之为醇化汽油发动机汽车。 此改装工作可以在专业改装厂内完成。
醇化汽油车的使用与普通车辆并无不同，转动启动按钮汽油箱的油泵开始工 作，同时变性燃料乙醇箱l的醇泵A也开始工作，油料和醇料按固定比例进入混 合器2进行高强度的混合醇化。醇化后的燃料进入缓冲罐3进行动态静置分层，
大颗粒液体沉降后，经再生泵C和再生混合线路返回混合器2进行再生混合。小 颗粒液体经醇化汽油供出泵D输送至吸附过滤器4，粒径大于过滤器网目数的被 吸附，小于滤网目数的液体通过过滤器，来到共轨喷油器入口，在持续压力的作 用下经喷油嘴喷入汽缸内进行燃烧作功。多余的醇化汽油燃料经过回油管回送至 缓冲罐。详见示意图-3。此过程由控制器自动完成，车辆使用者并无感觉。
醇化汽油车的加油与普通车辆有所不同，两个油箱两个加油口会有不同颜色
和形状识别，用以方便一般人进行识别。首先选择将汽油加入汽油箱中，然后再 将变性燃料乙醇加入醇箱。两者不能加错，也不能混加。加油站的加注人员必须 经过专门的培训，并获得上岗证，燃料加注时注意严格区分标识分别加入对应的 燃料。付款时的票据上也严格标明汽油和乙醇的价格、加入量、燃油税等便于让 使用者了解燃料使用情况。
其他说明，本发明专利由于采用了部分汽车改装技术；因此必须对产品生产、 汽车改装、产品测试和质量验收等工作进行技术性和专业性的认证和许可，以保 证最终的车辆安全。
理解说明，本实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围；实施 例中未注明具体条件的方法或设备，通常应按照常规条件或通用设备进行理解； 如汽车行业技术手册、燃料工业技术要求等公开出版物所记载的或提供的条件， 或按照设备具体制造厂商所提供的条件要求。
权利要求1.一种汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于，所述醇化汽油燃料发生器直接安装和应用于普通汽油机系统，包括变性醇化原料储存箱(1)、混合醇化单元(2)、静置缓冲单元(3)、过滤单元(4)、电路控制单元(5)、循环再生单元(6)等基本结构单元；油箱通过进油管(11)与所述醇化发生器相连，醇箱通过进醇管(12)与所述醇化发生器相连，醇化发生器通过醇化原料输出管(13)与发动机的进油管相连，发动机通过醇化燃料回油管(14)与醇化发生器的静置缓冲单元(3)相连。
2. 如衩利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 所述的变性醇化原料储存箱(1)是存放变性醇化燃料甲醇或乙醇的容器，容器 设有加注口用以加注变性醇化原料；容器形状是箱、罐、桶或任何几何形状的， 容器由金属、塑料、玻璃，材料制成。
3. 如权利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 在所述的混合醇化单元(2)中，醇类燃料与汽油进行强制混合，其混合设备包 括机械强制搅拌混合、电磁搅拌混合、超声波强制混合、静态混合器混合、高速 剪切渴合设备；混合后液体的最小粒径为0.5微米以下。
4. 如权利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 在所述的静置缓冲单元(3)中，混合后的醇化汽油进行静置分层及颗粒物沉淀，平衡各回路压力；其设备形状是箱、罐、桶。
5. 如权利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 所述的过滤单元(4)是汽油过滤器，其材料是纸质滤芯、布制滤芯、化纤滤芯。
6. 如权利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 所述的电路控制单元(5)是保证系统正常运转的自控设施；处理温度、液位、 开关信号；并对油路进行电控切换；对油泵进行启停控制；对相关状态信息进行 显示；其设备包括电力控制箱、电路控制器、自动控制仪器；电路控制方式包括 模拟电路控制、数字化电路控制、单片机控制、计算机控制或PLC控制。
7. 如权利要求1所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，其特征在于， 所述的tl环再生单元(6)与静置缓冲单元(3)底层相连，将液体抽出并回送 至混合醇化单元(2)，进行再生混合醇化；其将底层的大颗粒液体或分层后的水 份、均相差异较大的液体进行再生处理。
8. —种醇化汽油发动机，其特征在于，应用权利要求1-7中任意一项所述的汽 油内燃机发动机用的醇化汽油发生器。
9. 一种醇化汽油机车辆，其特征在于，应用权利要求1-7中任意一项所述的汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器。
10. —种醇化汽油船舶，其特征在于，应用权利要求1-7中任意一项所述的汽油 内燃机发动机用的醇化汽油发生器。
11. 一种醇化汽油飞机，其特征在于，应用权利要求1-7中任意一项所述的汽油 内燃机发动机用的醇化汽油发生器。
12. —种醇化汽油发电机，其特征在于，应用权利要求1-7中任意一项所述的汽 油内燃机发动机用的醇化汽油发生器。
专利摘要本实用新型公开了一种汽油内燃机发动机用的醇化汽油发生器，该醇化汽油发生器直接安装和应用于普通汽油机系统，包括变性醇化原料储存箱、混合醇化单元、静置缓冲单元、过滤单元、电路控制单元、循环再生单元等结构单元；油箱通过进油管与醇化发生器相连，醇箱通过进醇管与醇化发生器相连，醇化发生器通过原料输出管与发动机的进油管相连，发动机通过回油管与醇化发生器的静置缓冲单元相连。解决了E10醇化汽油易吸水分层、低温冷启动困难，10％的混兑比例限制，从而实现了醇料和燃料的分储分运；减少变性剂的使用量。并且可以大大降低尾气中一氧化碳，NOx、未燃HC等污染物的排放量，同时大幅降低烟气排放温度。由于乙醇是国际上公认的零碳排放燃料，因此该技术为降低碳排放提供了技术保证。
文档编号F02M37/00GK201184254SQ20072007458
公开日2009年1月21日 申请日期2007年9月11日 优先权日2007年9月11日
发明者虓 张 申请人:虓 张