专利名称：一种燃油汽车的节油减排装置及其应用方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车节油减排方法，特别涉及一种燃油汽车的节油减排装置及其应用方法。
背景技术：
当前，节省能源和减少排放成为举世关注的焦点。我国燃油的年消耗量已超过2 亿吨，节省燃油并减少有害气体排放，意义重大。用氢气作为燃料一直是人们追求的目标， 因为与燃油相比，氢气的燃烧值更高，而且完全不存在有害物质排放。燃氢汽车在国内外一直在研制之中，包括用贮氢合金、高压氢或液态氢作为氢源的汽车，以燃料电池为动力的汽车，以及燃油/氢气混合动力车。这些以氢气作为主要燃料或部分燃料的汽车，目前还需要技术上的重大突破以贮氢合金为氢源的燃氢汽车，氢源的自重太大，以高压氢(目前上限 70MPa)为氢源时一次充氢可行驶的里程仍远小于燃油汽车加一次油可行驶的里程，以液氢为氢源时的氢燃料的供应，燃料电池的效率与价格，再加上氢源系统的安全性和经济性以及供氢网络的建设等，都是目前尚未解决的问题。
发明内容
针对现有燃油汽车在实用方面存在的问题，本发明提供一种燃油汽车的节油减排装置及其应用方法，通过在燃油中加入微量氢气，以改善燃烧行为，增加燃烧效率。本发明的燃油汽车的节油减排装置由氢气贮罐和氢气管路组成，氢气贮罐包括罐体、阀门、罐体内的贮存高密度氢气的贮氢合金和阀门下端的多孔材料过滤片，氢气管路中串接有电磁阀与流量控制器，氢气管路的一端通过阀门与氢气贮罐连接，另一端与发动机进气歧管连接。上述的氢气贮罐的材质为铝合金、钢或树脂增强金属材料。上述的贮氢合金选用LaNi5、MmNi5 (Mm为混合稀土)或改性V，贮氢合金的室温平衡氢气压力为0. Γ0. 5MPa。上述的氢气贮罐的阀门下端设有多孔材料过滤片；其材质为不锈钢，孔径为 0.广0.5微米。上述的氢气管路选用耐压塑胶管或不锈钢管。上述的流量控制器选用气体转子流量计或控制量孔。上述氢气管路中串接的电磁阀与与发动机的油泵继电器连接，两者同步运行。本发明的燃油汽车的节油减排装置的应用方法为，启动发动机，电磁阀随油泵继电器同时开启，油箱内的油进入到发动机的燃烧室中，在阀门打开的情况下氢气贮罐中的氢气经过阀门进入氢气管路，再经电磁阀和流量控制器进入到发动机进气歧管中，到达发动机的进气系统，最终进入燃烧室；控制氢气在氢气管路中的流量为5(T500mL/min。上述的氢气贮罐的充氢方法是将贮氢合金破碎后置于氢气贮罐中并装满；将氢气钢瓶与氢气贮罐连接，第一次充入氢气的时间3(T50h，充氢完成后氢气贮罐中贮氢合金的平衡氢气压力在0. Γ0. 5MPa，贮氢合金在第一次充入氢气过程中活化并自动粉碎成细碎的颗粒；以后再次充氢时，可在0. 5-2h贮氢量达到总的贮氢容量的50、0%。上述方法中，当氢气贮罐附带的压力表显示氢压<0. IMPa时，向氢气贮罐再次充
Μ,ο上述的多孔材料过滤片能够防止活化后的贮氢合金颗粒从氢气贮罐中随氢气逸出进入氢气管路。本发明与现有技术相比，最显著的特点和产生的积极效果是利用贮氢合金的可逆吸氢量大(贮氢密度远高于高压气态贮氢和液态贮氢)、吸放氢迅速(几分钟内吸氢可达半饱和)、平衡氢压低因而安全(室温时平衡氢压< 0. 5MPa)和放氢纯度高(>99. 999%)的特点，将其放置于氢气贮罐中，成为贮氢密度高、使用安全的氢源；在燃油燃烧时加入少量氢气，能够显著改善燃油的燃烧行为，包括降低点火能量(氢气的点火能量约0. 02mJ，仅为汽油点火能量的十分之一)，增加点火传播速度(氢气的点火传播速度为4. 85m/s,比汽油快5 倍，)，改善火焰分布(氢气燃烧时熄火间隙只有0. 06秒，为汽油的三分之一，较小的熄火间隙使火焰分布到汽车气缸的任意部分，包括活塞环内隙，有利于迅速清除原有的积碳，同时避免产生新的积碳，能够有效的保护发动机，延长使用寿命)，从而达到节省燃油消耗，减少污染排放和增加汽车动力的效果。经过试验，与不添加氢气相比，本发明能够使燃油汽车节省燃油5 22%，明显减少烟雾排放，增加动力输出，降低燃油汽车的使用成本；氢气贮罐能够反复进行充氢一放氢使用500次以上，使用安全方便成本低，几乎不需要维护。
图1为本发明实施例中的燃油汽车的节油减排装置结构示意图中1、氢气贮罐，2、压力表，3、多孔材料过滤片，4、电磁阀，5、油泵继电器，6、流量控制器，7、氢气管路，8、发动机进气歧管，9、贮氢合金，10、阀门。
具体实施例方式本发明实施例中采用的氢气管路为市购耐压塑胶管或市购不锈钢管。本发明实施例中采用的气体转子流量为UB型转子流量计，最大量程为 200 1000mL/min。本发明实施例中选用的多孔材料过滤片选用市购不锈钢微孔过滤片。本发明实施例中的控制量孔为市购产品。本发明实施例中选用的氢气贮罐容积为0. 25、升，材质为铝合金、钢或树脂增强金属材料，均为市购产品，公称压力15MPa，满足气体压力15MPa和水压22. 5MPa的密封要求。实施例1
将M在真空感应炉中熔化后，在压力为0. 03MPa的氩气保护条件下加入La，当全部物料熔化后浇注制成LaNi5贮氢合金；
将贮氢合金机械破碎后置于氢气贮罐中并装满，用氢气钢瓶向氢气贮罐中通入氢气； 第一次充入氢气的时间3(T50h，贮氢合金在此过程中活化并自动粉碎成细碎的颗粒；以后再次充氢时，时间控制在0. 5^2h,达到贮氢合金总吸氢量的5(Γ80% ；充氢完成后氢气贮罐中贮氢合金的平衡氢气压力在0. Γ0. 5MPa ；
将充氢后的氢气贮罐、氢气管路与燃油汽车的油泵继电器和发动机进气歧管装配在一起，结构如图1所示，氢气贮罐1内放置有贮氢合金9，氢气贮罐1顶部设有阀门10，阀门10 的下部设有多孔材料过滤片3，阀门10的出口与氢气管路7的一端连接，氢气管路7上从氢气贮罐1到进气管路8方向依次设置电磁阀4和流量控制器6 ；氢气管路7的另一端与发动机的进气歧管8连接；其中电磁阀4与燃油汽车的油泵继电器5相连接，两者同步运行； 氢气贮罐上安装有压力表2 ；
多孔材料过滤片为不锈钢微孔过滤片，微孔孔径为0. 5微米； 氢气贮罐的材质为铝合金； 氢气管路为耐压塑胶管； 流量控制器选用气体转子流量计；
应用方法为启动发动机，油箱内的油进入到发动机的燃烧室中，电磁阀随继电器同时开启，在阀门打开的情况下，氢气贮罐中的氢气经过氢气贮罐的阀门进入氢气管路，再经电磁阀和流量控制器进入到发动机进气歧管中，到达发动机的进气系统，最终进入燃烧室；控制氢气在氢气管路中的流量为50mL/min ；
采用配有汽油发动机的轿车进行测试，行驶距离为496公里，与不通入氢气的传统方法相比，汽油节省7%，一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物及颗粒悬浮物排放总量减少11%。实施例2
贮氢合金同实施例1 ；充入氢气方法同实施例1 ；将充氢后的氢气贮罐、氢气管路与燃油汽车的油泵继电器和发动机的进气歧管装配在一起，方法同实施例1，不同点在于 氢气贮罐的材质为钢； 氢气管路为不锈钢管； 流量控制器选用控制量孔；
应用方法同实施例1，不同点在于控制氢气在氢气管路中的流量为200mL/min ； 采用配有汽油发动机的轿车进行测试，行驶距离为496公里，与不通入氢气的传统方法相比，汽油节省14%，一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物及颗粒悬浮物排放总量减少15%。实施例3
真空熔炼制成MmNi5贮氢合金(Mm为混合稀土)；
将贮氢合金机械破碎后置于氢气贮罐中装满，方法同实施例1 ；将充氢后的氢气贮罐与氢气管路、燃油汽车油泵继电器和发动机进气歧管装配在一起，方法同实施例1，不同点在于
氢气贮罐的材质为树脂增强金属材料； 流量控制器选用控制量孔；
应用方法同实施例1，不同点在于控制氢气在氢气管路中的流量为lOOmL/min ； 采用配有柴油发动机的中巴进行测试，行驶距离为496公里，与不通入氢气的传统方法相比，柴油节省13%，采用排放测试仪(选用BY — 6010型透射式烟度计)，根据国标 GB3847 - 2005的方法测出烟雾排放数据，测量获得的排放量为A1，其中不采用氢气助燃的排放量为Atl，采用氢气助燃的排放量为A1，根据公式(Atl-A1 VAtl X 100%计算得出减排率31%。实施例4将金属钒与LaNi5在Ar气保护下球磨，制成LaNi5重量含量3%的改性钒贮氢合金(改性V)；
将贮氢合金机械破碎后置于氢气贮罐中装满，方法同实施例1 ；将充氢后的氢气贮罐与氢气管路、燃油汽车油泵继电器和发动机进气歧管装配在一起，方法同实施例1，不同点在于
流量控制器选用控制量孔；
应用方法同实施例1，不同点在于控制氢气在氢气管路中的流量为500mL/min ； 采用配有柴油发动机的载重车进行测试，行驶距离为496公里，与不通入氢气的传统方法相比，柴油节省17%，减排率23%。实施例5
贮氢合金同实施例1 ；充入氢气方法同实施例1 ；将充氢后的氢气贮罐与氢气管路、燃油汽车油泵继电器和发动机进气歧管装配在一起，方法同实施例1，不同点在于 氢气贮罐的材质为钢；
应用方法同实施例1，不同点在于控制氢气在氢气管路中的流量为200mL/min ； 采用配有柴油发动机的中巴进行测试，行驶距离为496公里，与不通入氢气的传统方法相比，柴油节省22%，减排率23%。实施例6
贮氢合金同实施例1 ；充入氢气方法同实施例1 ；将充氢后的氢气贮罐与氢气管路、燃油汽车油泵继电器和发动机进气歧管装配在一起，方法同实施例1，不同点在于 氢气贮罐的材质为树脂增强金属材料；
应用方法同实施例1，不同点在于控制氢气在氢气管路中的流量为200mL/min ； 采用水力测功机和CC6102柴油发动机进行测试，柴油发动机的转速为lOOOr/min，测功机分别选取5，10，15，20，25，30，35,40kg扭力，测量30s时间区间的耗油量，按照国标 GB3847 - 2005测量排放烟雾，与不通入氢气的传统方法相比，柴油平均节省16%，烟雾平均减排率45%，动力输出平均增加7%。
权利要求
1.一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于装置由氢气贮罐、阀门和氢气管路组成，氢气贮罐内放置贮氢合金，阀门下端有多孔材料过滤片，氢气管路中串接有电磁阀与流量控制器，电磁阀与发动机的油泵继电器连接，氢气管路的一端通过阀门与氢气贮罐连接， 另一端与发动机进气歧管连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于所述的氢气贮罐的材质为铝合金、钢或树脂增强金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于所述的贮氢合金选用LaNi5、MmNi5或改性V，贮氢合金的室温平衡氢气压力为0. Γθ. 5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于所述的氢气贮罐的阀门下端设有多孔材料过滤片；其材质为不锈钢，孔径为0. Γ0. 5微米。
5.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于所述的氢气管路选用耐压塑胶管或不锈钢管。
6.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于所述的流量控制器选用气体转子流量计或控制量孔。
7.根据权利要求1所述的一种燃油汽车的节油减排装置，其特征在于氢气管路中串接的电磁阀与发动机的油泵继电器连接，两者同步运行。
8.权利要求1所述的燃油汽车的节油减排装置的应用方法，其特征在于启动发动机时电磁阀随继电器同时开启，油箱内的油进入到发动机的燃烧室中，在阀门打开的情况下， 氢气贮罐中的氢气经过阀门进入氢气管路，再经电磁阀和流量控制器进入到发动机进气歧管中，到达发动机的进气系统进入燃烧室；控制氢气在氢气管路中的流量为5(T500mL/ min0
全文摘要
一种燃油汽车的节油减排装置及其应用方法，装置由氢气贮罐、阀门和氢气管路组成；氢气贮罐内放置贮氢合金，阀门下端有多孔材料过滤片，氢气管路中串接有电磁阀与流量控制器，电磁阀与发动机的油泵继电器连接；氢气管路的一端通过阀门与氢气贮罐连接，另一端与发动机进气歧管连接。方法为当发动机启动时，氢气管路的电磁阀随发动机油泵继电器同时开启，氢气贮罐中的贮氢合金释放的氢气通过发动机进气歧管与进气管的气体混合进入发动机燃烧室对燃油助燃。本发明能够节省燃油5~22%，明显减少烟雾排放，增加燃油汽车的动力输出，降低燃油汽车的使用成本。贮氢合金贮存的氢气使用完毕后可以重新充氢使用。
文档编号F02M25/10GK102330623SQ20111027950
公开日2012年1月25日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者吕曼祺, 吕铮, 康洪卓, 鞠峰 申请人:东北大学