专利汇可以提供一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种利用高压氢混合 燃料 驱动 汽车 的方法和动 力 系统,动力系统包括氢混合燃料储罐、 活塞 式燃气 发动机 、 涡轮 增压 单元、换热器、储热设备、储冷设备和空气管路。氢混合燃料储罐中高压混合燃料气经脱 水 和换热,通过涡轮增压单元释放压力能和在储冷设备放出冷量后,或通过压力能利用控制单元释放压力能后到活塞式燃气发动机,空气经涡轮增压单元压缩后到活塞式燃气发动机,活塞式燃气发动机燃烧做功驱动汽车行驶。废气通过涡轮增压单元释放压力能排放,或再与氢混合燃料气换热后排放。本发明用高压混合燃料气的压力能驱动涡轮增压单元压缩空气,并回收高压混合燃料气膨胀降温后的冷量,充分利用了高压氢混合燃料的压力能,提高了汽车动力系统热效率。,下面是一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统专利的具体信息内容。
1.一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:所述氢混合燃料储罐中压力为0~100MPa,氢混合燃料通过脱水、换热,经2号涡轮增压单元(22)从高压降到0~30MPa压力,释放压力能和在储冷设备(2)放出冷量后进入活塞式燃气发动机,或通过压力能利用控制单元(12)后到活塞式燃气发动机;空气经2号涡轮增压单元(22)的增压机(26)压缩到0~
30MPa后,到活塞式燃气发动机的高压空气喷嘴(31),燃料气和空气在活塞式燃气发动机内燃烧做功驱动汽车行驶;活塞式燃气发动机燃烧后的废气,经涡轮增压单元(13)的膨胀机(3)做功,再通过换热器(5)为氢混合燃料气换热后排放,空气经涡轮增压单元(13)的增压机(4)压缩到0~2MPa后,到活塞式燃气发动机的空气入口(9)。
2.根据权利要求1所述利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:所述氢混合燃料储罐(1)氢气的体积含量为6~100%,氮气的含量为0~94%;上述的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,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、乙醇等。
3.根据权利要求1所述利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:使用低谷电、风电、太阳能电、水电或潮汐发电加压氢混合燃料后,注入管道或大型储罐,然后加注到氢混合燃料储罐中,驱动汽车行驶。
4.一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,包括氢混合燃料储罐(1)、活塞式燃气发动机(8)、涡轮增压单元(13)和空气管路,所述涡轮增压单元设有膨胀机(3)和增压机(4),膨胀机和增压机同轴连接,所述活塞式燃气发动机设有空气入口(9)、燃气入口(14)、废气出口(10)、动力输出轴(11),其特征是:所述氢混合燃料储罐连接到活塞式燃气发动机的燃气入口,所述空气管路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口,所述活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机(3)连接到废气排放口;所述活塞式燃气发动机设有缸体冷却机构,所述缸体冷却机构连接到储热设备,所述储热设备通过循环泵(7)连接到缸体冷却机构。
5.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述动力系统设有2号涡轮增压单元(22)、脱水干燥器(15)、换热器(5)和储冷设备(2);所述2号涡轮增压单元设有2号增压机(26)和2号膨胀机(27),所述2号增压机和2号膨胀机同轴连接,所述活塞式燃气发动机设有高压空气喷嘴(31);所述氢混合燃料储罐通过脱水干燥器和换热器连接到2号涡轮增压单元的2号膨胀机,2号膨胀机的出口通过储冷设备连接到活塞式燃气发动机的燃气入口;所述空气管路的一路通过2号增压机连接到高压空气喷嘴,所述膨胀机(3)出口通过换热器连接到废气排放口。
6.根据权利要求5所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述动力系统设有高压稳压泵(16),所述储热设备(6)通过高压稳压泵与氢混合燃料储罐(1)连接。
7.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述动力系统设有压力能利用控制单元(12)和储冷设备(2),所述压力能利用控制单元与储冷设备连接;所述氢混合燃料储罐通过压力能利用控制单元连接到活塞式燃气发动机的燃气入口(14)。
8.根据权利要求7所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:设有制冷调压设备(19)、辅助动力设备(21)、高压膨胀机(20)、发电膨胀机(17)和发电机(18),所述高压膨胀机与涡轮增压单元的膨胀机(3)和增压机(4)同轴连接;所述氢混合燃料储罐(1)通过制冷调压设备和辅助动力设备连接高压膨胀机,所述高压膨胀机出口通过发电膨胀机连接到活塞式燃气发动机的燃气入口(14)。
9.根据权利要求8所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述的储冷设备(2)装有储冷介质,所述脱水干燥器(15)装有干燥剂,所述储热设备(6)中的蓄热介质为水、防冻液、机油或有机溶剂。
10.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述活塞式燃气发动机(8)包括缸体(23)和曲轴(30),缸体的内部为燃烧室(28),所述燃烧室内设有活塞(29),燃烧室的顶部设有空气入口(9)、高压空气喷嘴(31)、火花塞(25)、燃料入口(14)和废气出口(10),所述活塞通过连杆机构(24)与曲轴连接。
11.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述活塞式燃气发动机(8)为四冲程发动机,由于燃料气和助燃空气均有一定的高压力,发动机的作业制度为四冲程或改为二冲程;发动机改为二冲程后,可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗,有效地强化发动机的做功能力;四冲程发动机的燃料气可以在吸气行程中喷入,同时在活塞到达气缸上止点前点火;也可以在燃烧做功行程中喷入,燃料喷入后点火;
高压空气喷嘴(31),可以在燃烧做功行程中喷入足量的空气,与汽油、柴油相比氢气易燃、燃烧速度快,单位体积内可以燃烧更多的燃料,需要更多的助燃空气。
12.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统,其特征是:所述活塞式燃气发动机(8)设有空气入口(9)和高压空气喷嘴(31)四冲程运行,当发动机低速运转时,涡轮增压机(13)不开启,发动机靠活塞吸入常压空气;当发动机的转速较高时,涡轮增压机(13)开启,空气经增压机(4)压缩到0~2MPa后,从空气入口(9)进入活塞式燃气发动机;当发动机在高速运转时,空气经2号涡轮增压单元(22)的增压机(26)压缩到0~30MPa后,从高压空气喷嘴(31)喷入活塞式燃气发动机,强化空气的进入量,使足量的空气与燃料气在活塞式燃气发动机内燃烧做功,为汽车提速或高速行驶时提供强劲的动力。
13.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:所述压力能利用控制单元(12)既可以连续利用压力能、也可以阶梯式利用压力能;
连续利用压力能的方法是,氢混合燃料储罐(1)中的高压氢混合燃料气经过压力能利用控制单元(12)后,直喷进入活塞式燃气发动机(8)作为燃料燃烧利用化学能做功,同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功;既可以先释放压力能再释放燃料燃烧的化学能,也可以同时释放压力能和燃料燃烧的化学能;随着氢混合燃料储罐(1)中燃气压力的不断下降,压力能利用控制单元(12)可以控制和实时调整,活塞式燃气发动机(8)的进气时间和喷嘴开度大小,保证进气量的稳定、均匀和一致,不受压力波动的影响;
阶梯式利用压力能的方法是,氢混合燃料储罐(1)中的高压氢混合燃料经压力能利用控制单元(12),减压稳压后分成多个压力梯级,直喷进入活塞式燃气发动机(8)作为燃料燃烧做功,同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功;压力能利用控制单元(12)根据氢混合燃料储罐(1)的实时压力,按梯级减小依次输出不同压力的氢混合燃料气;保证活塞式燃气发动机(8)的进气量稳定、均匀,压力能利用控制单元(12)根据输出压力的梯级,按各自梯级对应的时长调整进气时间。
14.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:所述活塞式燃气发动机(8)改为二冲程后的作业制度是,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;高压氢混合燃料气和高压空气,在活塞排气行程结束前或结束后,分别直喷进入活塞式燃气发动机,当气缸内达到一定的压力时,火花塞点燃燃气做功;改为二行程后可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗,使发动机在运转过程中的燃烧做功冲程增加,有效的增加发动机的做功能力;利用压力能的发动机2个气缸相当于普通发动机
2个以上气缸的做功能力。
15.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法,其特征是:所述储热设备6、储冷设备2的热量和冷量,用于驾驶室空调的制热制冷;具体实施过程,在汽车停止行驶发动机熄火后,也可以用蓄电池的电力驱动风扇,将热量或冷量输送进入驾驶室;该冷量也可以用于汽车冰箱制冷。
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