一种发动机制氢装置及其方法与流程

文档序号:15579022发布日期:2018-09-29 06:21

本发明属于发动机领域,具体涉及一种发动机制氢装置及其方法。



背景技术:

现在我国已经成为世界第一汽车大国,汽车的产销量仍在逐年增长。长久以来,各类机动车的发动机燃料利用率都较低,从而导致能耗虚高,尾气的排放量过大,对环境造成了影响。造成这种情况的部分原因是燃料进入发动机时是液体状的,因此无法在发动机内充分燃烧。

现在市面上有不少改善此问题的设备,例如授权公告号201318232Y的中国发明专利,包括汽化器壳体,汽化器壳体内开设第一室、第二室和第三室,第二室内安装至少一根第一换热管,第一换热管的一端与第一室相通,第一换热管的另一端与第三室相通,汽化器壳体上安装电喷器喷嘴,电喷器喷嘴与第一室相通,汽化器壳体与第二输气管的一端连接,第二输气管的另一端与发动机进气总管连接,汽化器壳体分别与第二水管和第一水管的一端连接,第二水管和第一水管分别与第二室相通,第一水管和第二水管的另一端分别与热源连接。它使燃料汽化,汽化后的燃料进入发动机后,可充分燃烧,从而,可提高发动机的燃料利用率和工作效率,减少尾气的排放。但是该技术方案需要在发动机之前额外安装一个汽化器壳体,提高了汽车的加装设计上的困难,同时汽化燃料增加了额外的能源消耗。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足,从而提供一种发动机制氢装置及其方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种发动机制氢装置,包括与发动机相连的第一进气管以及第一出气管、消声器壳体、氢能油油箱、安装在油门踏板上的油门传感器,消声器壳体内开有消声器腔体,消声器壳体上开有与消声器腔体相连的废气入口以及废气出口,废气入口与第一出气管一端连接,其特征在于:还包括控制器和催化器,控制器包括控制器壳体和安装在控制器壳体内的ECU单片机。

进一步的,消声器腔体内固定有位于消声器腔体中部的支撑板以及贯穿支撑板的蒸发器,支撑板上开有若干通气孔;所述蒸发器包括蒸发器壳体和换热装置,蒸发器壳体为圆柱形,蒸发器壳体内开有蒸发器腔体,换热装置安装在蒸发器腔体上端,蒸发器壳体顶端设有与蒸发器壳体一体成型的连接口;换热装置包括平行设置在蒸发器腔体内的上花盘和下花盘、位于上花盘和下花盘之间的换热腔以及设置在换热腔内的换热管,上花盘位于支撑板上方,下花盘位于支撑板下方;连接口为半圆柱形,连接口上端与废气入口连接,连接口下端与蒸发器腔体连接且覆盖一半上花盘;下花盘上开有与蒸发器腔体连接的燃料输入口,燃料输入口外连接有贯穿消声器壳体底部的输送油管,蒸发器壳体上开有与蒸发器腔体连接的燃料输出口,燃料输出口外连接有贯穿消声器壳体一侧的第二进气管;消声器腔体内还设置有温度传感器、位于支撑板下方的排气背压调节器以及与排气背压调节器连接的排气管,排气管一端穿过废气出口位于消声器壳体外。

进一步的,催化器一端连接第二进气管,另一端连接有第二出气管,第二出气管另一端与第一进气管连接;氢能油油箱上设置有输送泵,输送泵与输送油管连接;ECU单片机分别与温度传感器、输送泵以及油门传感器连接。

进一步的,所述催化器包括催化器壳体和放电电极,催化器壳体内开有放电腔以及位于催化器壳体两端且与放电腔连接的进气口以及出气口,放电电极安装在放电腔内,进气口与第二进气管连接,出气口与第二出气管连接。

进一步的,所述上花盘上开有若干上通孔,下花盘上开有与上通孔对应的下通孔,每一上通孔与其对应的下通孔之间固定有一换热管。

进一步的,消声器壳体、蒸发器壳体、上花盘和下花盘、排气背压调节器以及排气管均由耐高温隔热合金制成,能够保证设备在高温下长时间工作,同时防止内部的热量溢出,保证了热交换的高效性。

进一步的,换热管由不锈钢制成,不锈钢制成的换热管能够更好的转移废气与液体燃料之间的热量,实现燃料充分汽化的过程。

进一步的,催化器壳体由耐高温陶瓷制成,有更好的绝缘能力,保证了催化器能够长时间工作。

一种通过上述发动机制氢装置自动制氢的方法,包括如下步骤:

A.将发动机排出的废气通过第一出气管送入消声器腔体内;

B.当消声器腔体内的温度达到指定数据,氢能油油箱向消声器腔体输油;

C. 氢能油在蒸发器腔体内与废气完成热交换被汽化后送入催化器内,废气被排出;

D. 氢能油在催化器内被分解呈氢气和其他可燃气体,输送至发动机内。

上述方法中,步骤B中所述的指定温度为120℃。当消声器腔体内的温度达到120℃之后再将氢能油送入,能够快速实现汽化,防止出现氢能油汽化不完全的情况。

本发明和现有技术相比,具有以下优点和效果:结构科学,安装设计简单,方便加装在汽车内;在消声器内加入蒸发器,利用从发动机排出的高温废气所包含的热量完成对氢能油的汽化,经过催化器催化分解得到包含氢气的可燃气体,送入发动机内,和柴油燃料、空气一起燃烧做功,从而达到替代传统柴油燃料,起到节油、减排的效果,使废气内包含的热量得到充分利用,节省能源的同时降低了排出尾气的温度,提高了安全性;废气在消声器内一次循环的设计使热交换更加充分,降低了热交换过程中的热量损失。

附图说明

图1为本发明实施例的结构图。

图2为本实施例中消声器壳体内的结构示意图。

图3为本发明实施例的正视图。

图4为本发明实施例的后视图。

图5为本发明实施例的俯视图。

图6为图5的a-a剖视图。

图7为本发明实施例的另一俯视图。

图8为图7的b-b剖视图。

图9为图7的另一示意图。

图10为本实施例中催化器的结构示意图。

图11为本实施例中控制器的结构示意图。

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例。

如图1-9所示,本实施例包括与发动机1相连的第一进气管11以及第一出气管12、消声器壳体5、氢能油油箱6、安装在油门踏板上的油门传感器7、控制器8和催化器9。消声器壳体5内开有消声器腔体51,消声器壳体5上开有与消声器腔体51相连的废气入口52以及废气出口53,废气入口52与第一出气管12一端连接。消声器腔体51内设置有有位于消声器腔体51中部的支撑板54以及贯穿支撑板54的蒸发器,支撑板54上开有若干通气孔55。支撑板54外侧通过螺栓与消声器壳体5内壁固定,支撑板54用作对蒸发器的定位以及固定。

蒸发器包括蒸发器壳体21和换热装置,蒸发器壳体21为圆柱形,蒸发器壳体21内开有蒸发器腔体22,蒸发器壳体21内开有蒸发器腔体22,换热装置安装在蒸发器腔体22上端,蒸发器壳体21顶端设有与蒸发器壳体21一体成型的连接口23。

换热装置包括平行设置在蒸发器腔体22内的上花盘24和下花盘25、位于上花盘24和下花盘25之间的换热腔26以及设置在换热腔26内的换热管27。上花盘24位于支撑板54上方,上花盘24上开有若干上通孔28,下花盘25位于支撑板54下方,下花盘25上开有与上通孔28对应的下通孔29,每一上通孔28与其对应的下通孔29之间固定有一换热管27,换热管27一端与上通孔28连接,另一端与下通孔29连接。下花盘25上开有与蒸发器腔体22连接的燃料输入口31,燃料输入口31外连接有贯穿消声器壳体5底部的输送油管32。蒸发器壳体21上开有与蒸发器腔体22连接的燃料输出口33,燃料输出口33的位置位于支撑板54上方,燃料输入口31外还连接有贯穿消声器壳体5一侧的第二进气管34。需要蒸发的氢能油通过输送油管32送入蒸发器中,完成换热汽化后再由第二进气管34送入至催化器9中。

本实施例中,连接口23为半圆柱形,连接口23上端与废气入口52连接,连接口23下端与蒸发器腔体22连接且覆盖一半上花盘24。由发动机1中排出的废气通过废气入口52沿着半圆柱形的连接口23进入蒸发器腔体22内,由被覆盖的一半上通孔28进入换热装置中,通过换热管27道从下通孔29再次进入蒸发器腔体22内,再由另一半的下通孔29进入换热装置,通过换热管27道从上通孔28进入消声器腔体51内,完成换热循环。废气的一次循环使热交换更加充分,降低了废气内的热量损失。

消声器腔体51内还设置有温度传感器57、位于支撑板54下方的排气背压调节器4以及与排气背压调节器4连接的排气管41,排气管41一端与废气出口53连接。由蒸发器送入消声器腔体51上端的废气穿过通气孔55进入消声器腔体51下端,经由排气背压调节器4的作用下依次通过废气出口53和排气管41排出。

如图10所示,催化器9包括催化器壳体90和放电电极91,催化器壳体90内开有一体成型的放电腔92以及位于催化器壳体90两端且与放电腔92连接的进气口93以及出气口94,放电电极91固定安装在放电腔92内。其中,进气口93与第二进气管34连接,出气口94外连接有第二出气管35,第二出气管35的另一端与第一进气管11连接。汽化后的氢能油依次通过第二进气管34、进气口93进入放电腔92内,在通往出气口94的过程中由通电的放电电极91作用下,氢能油会被催化分解成为氢气和其他可燃气体,分解后的气体依次通过出气口94、第二出气管35进入第一进气管11内。具体的,催化器壳体90由耐高温陶瓷制成,陶瓷制成的催化器壳体90有更好的绝缘能力,保证了催化器9能够长时间工作。

氢能油油箱6上设置有输送泵61,输送泵61与输送油管32连接,氢能油油箱6内的油在输送泵61的控制下通过输送油管32向蒸发器输送。

如图11所示,控制器8包括控制器壳体81和安装在控制器壳体81内的ECU单片机82。控制器壳体81内还安装有集成在ECU单片机82一侧的电源83,控制器壳体81为其内部零件提供保护作用。ECU单片机82分别与温度传感器57、输送泵61以及油门传感器7连接,控制器能够通过ECU单片机82的预设程序对各个部件进行调配控制,包括通过油门传感器7操控输送泵61控制氢能油的输送量、通过监控温度传感器57的数值控制输送泵61的启动。

本实施例的工作流程为:从发动机1内通过第一出气管12排出的废气通过废气入口52沿着半圆柱形的连接口23进入蒸发器腔体22内,由被覆盖的一半上通孔28进入换热装置中,通过换热管27道从下通孔29再次进入蒸发器腔体22内,再由另一半的下通孔29进入换热装置,通过换热管27道从上通孔28进入消声器腔体51上部,通过通气孔55至消声器腔体51下部,经由排气背压调节器4的控制下通过排气管41和废气出口53排出,在此过程中蒸发器腔体22内的温度迅速升高;当温度传感器57监控到的温度达到120℃,控制器向输送泵61发送指令,氢能油油箱6开始输送氢能油,输送氢能油的输送量根据油门传感器7的传输信息适时调整,即当油门加大时氢能油输送量增加、当油门减小时氢能油输送量减少;氢能油依次通过输送油管32以及燃料输入口31进入换热腔26内,在换热腔26内充分与每一换热管27内的废气进行热交换,由于此时换热腔26内的温度在120-470℃之间或者更高,液体的氢能油被迅速加热汽化,汽化后的氢能油经由排气背压调节器4的作用下依次通过废气出口53和排气管41排出,被排出的氢能油依次通过第二进气管34、进气口93进入放电腔92内,汽化的氢能油在通往出气口94的过程中由通电的放电电极91作用下被催化分解成为氢气和其他可燃气体,分解后的气体(包括氢气)依次通过出气口94、第二出气管35进入第一进气管11后送入发动机1内,和柴油燃料、空气一起燃烧做功,从而达到替代传统柴油燃料,节油、减排的效果。

本实施例中,消声器壳体5、蒸发器壳体21、上花盘24和下花盘25、排气背压调节器4以及排气管41均由耐高温隔热合金制成,能够保证设备在高温下长时间工作,同时防止内部的热量溢出,保证了热交换的高效性。此外,换热管27由不锈钢制成,不锈钢制成的换热管27能够更好的转移废气与液体燃料之间的热量,实现燃料充分汽化的过程。

本发明相较现有技术,结构科学,在消声器内加入蒸发器,利用从发动机1排出的高温废气所包含的热量完成对氢能油的汽化,经过催化器9催化分解得到包含氢气的可燃气体,送入发动机1内,和柴油燃料、空气一起燃烧做功,从而达到替代传统柴油燃料,起到节油、减排的效果。一方面使废气内包含的热量得到充分利用,节省能源,另一方面降低了排出尾气的温度,提高了安全性。一次循环的设计使热交换更加充分,降低了热交换过程中的热量损失。此外,该装置安装设计简单,方便加装在汽车内。经过测试,在保障发动机1功率输出的情况下(同功率同工况条件下对比测试检测),柴油替代率达到25-35%,经济成本节能率达到9.5-15.6%,氮氧化物NOX排放减少62-89%。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

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