专利汇可以提供一种高效低排放氢混合燃料动力系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种高效低排放氢混合 燃料 动 力 系统,包括氢气存储单元、氢混合燃料 发动机 、控制单元、高压氮气储罐、混合罐、稳压轨、中冷器、EGR 阀 、余氢吸收单元、三元催化装置和空气滤清器。氢气存储单元和高压氮气储罐分别连接到混合罐,混合罐通过稳压轨连接到燃料 喷嘴 。空气入口通过空气滤清器连接到进气口。尾气管线分为两路,一路通过余氢吸收单元和三元催化装置连接到废气排放口,另一路通过中冷器和EGR阀连接到进气口。本发明充分利用高压氢混合燃料压力能进行做功,并利用氢混合燃料发动机做功后的废气的压力能为 涡轮 增压 单元压缩助燃空气,提高 汽车 动力系统热效率。尾气经余氢吸收单元回收未燃烧的氢气进行利用。,下面是一种高效低排放氢混合燃料动力系统专利的具体信息内容。
1.一种高效低排放氢混合燃料动力系统,包括氢气存储单元(1)、氢混合燃料发动机(28)、控制单元(7)、空气入口(14)和废气排放口(11);所述氢混合燃料发动机(28)设有进气口(17)、燃料喷嘴(18)、火花塞(19)和排气口(21);其特征是:所述动力系统设有高压氮气储罐(15)、混合罐(3)、稳压轨(4)、中冷器(29)、EGR阀(30)、余氢吸收单元(9)、三元催化装置(10)和空气滤清器(13);所述氢气存储单元和高压氮气储罐分别连接到混合罐,所述混合罐通过稳压轨连接到燃料喷嘴;所述空气入口通过空气滤清器连接到进气口;所述排气口后的尾气管线分为两路,一路通过余氢吸收单元和三元催化装置连接到废气排放口,另一路通过中冷器和EGR阀连接到进气口。
2.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:所述动力系统设有涡轮增压单元(12)、高压稳压泵(34)和脱水干燥器(35),所述涡轮增压单元包括尾气膨胀机(16)、高压燃料膨胀机(32)和增压机(27),所述尾气膨胀机(16)、高压燃料膨胀机和增压机同轴连接;所述氢混合燃料发动机(28)还设有高压进气口(31),所述混合罐通过高压燃料膨胀机连接到稳压轨,稳压轨(4)出口连接到燃料喷嘴(18),所述空气入口(14)通过空气滤清器(13)和增压机连接到高压进气口;所述排气口的一路通过尾气膨胀机连接到余氢吸收单元(9);所述高压稳压泵连接到高压氮气储罐(15),所述高压氮气储罐(15)通过脱水干燥器连接到混合罐(3)。
3.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:所述动力系统设有低浓度混合罐(2)、低浓度稳压轨(5)和涡轮增压单元(12),所述涡轮增压单元包括尾气膨胀机和增压机(27),所述尾气膨胀机(16)和增压机同轴连接;所述氢混合燃料发动机(28)还设有低浓度燃料喷嘴(20);所述氢气存储单元和高压氮气储罐分别连接到低浓度混合罐和混合罐(3),所述低浓度混合罐通过低浓度稳压轨连接到低浓度燃料喷嘴,所述混合罐通过稳压轨(4)连接到燃料喷嘴(18);所述空气入口(14)通过空气滤清器(13)和增压机连接到进气口(17);所述排气口的一路通过尾气膨胀机连接到余氢吸收单元(9)。
4.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:所述氢混合燃料发动机(28)包括缸体(23)和曲轴(26),缸体的内部为燃烧室(33),所述燃烧室内设有活塞(24),所述活塞通过连杆机构(25)与曲轴连接;所述进气口(17)、燃料喷嘴(18)、火花塞(19)、低浓度燃料喷嘴(20)和排气口(21)位于气缸盖上,所述进气口和排气口设有气门(22)。
5.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:所述控制单元(7)设有检测信号输入端(6)和控制信号输出端(8)。
6.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:来自氢气及高压氮气储存单元的氢气和高压氮气按一定比例先后进入氢气与高压氮气混合单元,在完成混合的同时实现高压氮气对氢混合燃料的增压;然后通过自适应式燃料供给单元送入氢混合燃料发动机,在氢混合燃料发动机内燃烧做功;燃烧做功后的尾气一部分通过排气再循环单元送回到发动机的进气口;其余部分送入尾气后处理单元实现氢的回收以及低污染排放,尾气后处理单元包括余氢吸收单元和三元催化装置;动力系统还设有安全及通风单元以避免在氢气泄露时发生事故;整个系统通过发动机控制单元(ECU)进行控制以实现稳定有序的工作。
7.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:氢气与高压氮气分开单独储存;高压氮气储存在高压氮气储罐中,高压氮气储罐的储存压力为0~100MPa;
氢气储存方式包括高压压缩储氢、液化储氢、金属氢化物储氢、新型碳材料储氢、有机液体储氢、无机物储氢或者其他储氢方式中的任一种或其组合;当采用储氢材料储氢时,放出氢气所需要的热量可由动力系统的余热和电力来提供。
8.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:设有一组高压混合罐,每组高压混合罐设置有两个或多个高压混合罐交替进行充气和工作;氢混合燃料的氢气浓度为6~100%,氢混合燃料的混合压力为0~50MPa;高压混合罐充气过程中先打开氢气单向阀从储氢单元充入氢气,当达到设定的氢分压后关闭氢气单向阀,然后打开充氮单向阀从高压氮气储罐充入氮气,按设定的氢浓度充入一定量的氮气并增加至一定压力后关闭充氮单向阀,充气过程结束,高压混合罐标定为“待工作”状态,可投入工作使用;所述高压混合罐还可设置两组或多组,分别对应不同浓度和压力的氢混合燃料。
9.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:高压氮气可以被二氧化碳或其它惰性气体的一种或多种混合物全部或部分代替,高压氮气中也允许加入部分氢气;所述的氢气允许加入一定比例的其他气体、液体或固体燃料的一种或多种,如甲烷、甲醇、乙醇、氨等。
10.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:包括氢混合燃料稳压轨、氢混合燃料喷嘴、电控调压阀、氢混合燃料管路;发动机控制单元(ECU)采集氢混合燃料发动机转速、油门踏板位置和氢混合燃料稳压轨压力信号,判断氢混合燃料发动机的当前工况,并控制电控调压阀,调节氢混合燃料轨道的压力,即喷嘴前端至目标的实际喷射压力;同时根据MAP中与当前工况对应的喷氢时刻和喷氢持续期控制其喷射过程;解决了固定压力燃料供给方式面临的在怠速、小负荷工况运转下燃料喷射不稳定和高速、大负荷时功率、扭矩输出不足的难题;燃料喷入策略为保证点火时刻发动机缸内当量空燃比小于
1.05,大大降低了NOx的产生,解决了目前氢气发动机尾气中含有NOx的问题;该策略也可以应用于现有的汽油机或柴油机上,例如喷油时加入少量氢气实现燃烧时汽缸内为还原性气氛,以降低NOx的生成,并设置余氢吸收单元将多余的氢气回收,避免了燃料消耗。
11.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:氢混合燃料发动机采用四冲程发动机,氢混合燃料发动机可以采用缸内直喷的方式从氢混合燃料喷嘴喷入汽缸,充分利用氢混合燃料的压力能和化学能;氢混合燃料喷嘴在吸气行程中先喷入少量燃料,与吸入的空气混合在缸内形成均质稀薄混合气,在压缩行程中点火提前角前氢混合燃料喷嘴再加入足量燃料,在火花塞附近形成混合气相对较浓的区域,点火后则在缸内实现了分层燃烧,提高了发动机的热效率,减少了燃料消耗;所述氢混合燃料发动机也可以采用进气道喷射的方式加入全部或部分氢混合燃料。
12.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:整个动力系统中还可增设涡轮增压单元以增加发动机进气量和强化燃烧,涡轮增压单元为一级或两级;
采用一级涡轮增压时,只利用尾气来增压空气,燃烧做功后从发动机出来的尾气一部分通过排气再循环单元送回到发动机的进气口,其余部分先经过涡轮增压单元的膨胀机做功压缩空气后,再送到尾气后处理单元实现氢的回收以及低污染排放;采用两级涡轮增压时,同时利用尾气和高压氢混合燃料来增压空气,首先从氢气与氮气高压混合单元来的高压氢混合燃料进入两级涡轮增压单元的高压燃料膨胀机(32)做功,然后通过自适应式燃料供给单元送入氢混合燃料发动机,尾气则按上述流程进入两级涡轮增压单元的尾气膨胀机(16)做功,两级膨胀机同时带动增压机(27)压缩空气,将空气压缩至高压。
13.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:当动力系统中增设涡轮增压单元时,发动机的作业制度可改变为二冲程;二冲程时活塞运行过程中没有吸气、压缩行程,只有燃烧做功和排气行程;高压氢混合燃料和高压空气在燃烧做功行程前段直喷入发动机内,推动活塞下行,活塞下行至一定位置后氢混合燃料烧嘴和高压空气喷嘴关闭,火花塞在合适的点火时刻点火,氢混合燃料燃烧做功继续推动活塞下行至下止点,燃烧做功行程结束;之后活塞上行,汽缸排气口打开,开始排气行程,活塞上行至上止点时,排气口关闭,排气行程结束,发动机重新开始燃烧做功行程,如此往复;发动机改为二冲程后,可以减少发动机吸气、压缩行程的空转能耗,有效地强化发动机的做功能力。
14.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:尾气后处理单元包括余氢吸收单元和三元催化装置;尾气先经过余氢吸收单元将尾气中残余的氢气回收利用,回收率达到90%以上;然后尾气送入三元催化装置还原NOx,进一步降低NOx含量后排放;也可调整余氢吸收单元和三元催化装置这两者的顺序为先经过三元催化装置再经过余氢吸收单元;余氢吸收单元采用储氢材料吸收、膜分离、分子筛吸附或其他氢气分离工艺的任一种或其组合,余氢吸收单元设置两组交替工作和再生;可调节尾气的温度和压力以满足上述余氢吸收单元的要求。
15.根据权利要求1所述的高效低排放氢混合燃料动力系统,其特征是:为保证车内氢系统有泄露的情况下不会发生爆炸事故,预警等级及应对机制分为两级,第一级为0.35%浓度,当车内氢气浓度达到此值探测器发出声光报警,同时传输电信号将汽车天窗自动打开排出氢气,这时供氢系统只是微渗漏,不会造成事故,车辆操作人员应及时至车辆检修处检查处理漏点;第二级为2.25%浓度,当车内氢气浓度到达此值探测器发出声光报警,同时关闭电磁阀,切断供气系统;此时为保证车辆及人身安全,车辆操作人员应立即离开不能再继续驾驶车辆,并通知专业人员采取措施。
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