本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)裝置，特別涉及一種新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，石油燃料供需矛盾日益加劇，同時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，二氧化碳的大量排放是導(dǎo)致溫室效應(yīng)的主要原因之一，而CO、PM等有害物的排放也對(duì)環(huán)境造成了很大損害。氨作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，燃燒產(chǎn)物中不含CO2，對(duì)改善溫室效應(yīng)有著十分積極的促進(jìn)作用，同時(shí)又可以降低人們對(duì)化石燃料不可再生資源的依賴。根據(jù)目前氨燃料研究狀況得知，氨作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，因其惰性而點(diǎn)火性較差，尤其是在低負(fù)荷低轉(zhuǎn)速下燃燒不充分。為了解決氨氣在缸內(nèi)不易燃燒的問題，本發(fā)明選擇氫氣作為助燃劑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)充分燃燒進(jìn)行調(diào)節(jié)。在發(fā)動(dòng)機(jī)包括排氣管在內(nèi)的廢氣換熱氨分解器達(dá)到氨分解所需的溫度后，通過(guò)氨分解產(chǎn)生的氫氣或儲(chǔ)氫器的氫氣對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持正常運(yùn)行。日本造船株式會(huì)社在專利CN102216588A中，采用氨分解產(chǎn)生氫的方法，利用氫氣對(duì)氨氣在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，但其為了保證氨分解產(chǎn)生氫所需的溫度，在系統(tǒng)內(nèi)加了一個(gè)氨氧化裝置，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。同時(shí)其氨燃料只能從外部進(jìn)行加注，因而也只能依靠加氨站，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自給自足。此外，在汽車啟動(dòng)時(shí)，因氨燃料不易點(diǎn)火，而此時(shí)又無(wú)法利用氨分解產(chǎn)生氫氣進(jìn)行助燃，因此其點(diǎn)火可靠性也無(wú)法保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置，以解決現(xiàn)有的氨發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易點(diǎn)火、燃料加注不便及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火可靠性較低等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、氨生成裝置、液氨罐、儲(chǔ)氫罐、分離器、第一壓縮機(jī)、第二壓縮機(jī)、氨換熱器、廢氣換熱氨分解器；所述分離器具有第一入口、第二入口、第一出口、第二出口、第三出口及第四出口；所述氨生成裝置的出口分別與廢氣換熱氨分解器及所述第一入口相連通，所述第一出口與所述第一壓縮機(jī)相連通，第三出口與外部空氣相通；所述第二出口與所述第二壓縮機(jī)相連通，所述第四出口與所述廢氣換熱氨分解器相連通；所述氨換熱器的入口與所述液氨罐的出口相連通，所述氨換熱器的第一出口與所述廢氣換熱氨分解器相連通，所述氨換熱器的第二出口與所述分離器相連通；所述廢氣換熱氨分解器的第一出口與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連通，第二出口與氨換熱器相連通；所述第二壓縮機(jī)的第一出口與儲(chǔ)氫罐的相連通，所述儲(chǔ)氫罐與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連通，同時(shí)所述第二壓縮機(jī)的第二出口與所述發(fā)動(dòng)機(jī)相連通。較佳地，所述氨生成裝置用于生成氨氣，同時(shí)所述氨氣中還混有來(lái)自空氣中的氮?dú)?，包括所述氨氣及氮?dú)獾幕旌蠚怏w經(jīng)所述第一入口輸入所述分離器；所述分離器用于將所述氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w分離為氨氣和氮?dú)猓⒎蛛x后的氨氣經(jīng)第一出口送入所述第一壓縮機(jī)壓縮至所述液氨罐儲(chǔ)存，同時(shí)所述分離器將分離后的氮?dú)饨?jīng)第三出口放入空氣中；較佳地，還包括一空調(diào)換熱器，所述空調(diào)換熱器的入口與所述液氨罐相連通，所述空調(diào)換熱器的出口與所述氨換熱器的入口相連通；液氨罐中的液氨通過(guò)所述空調(diào)換熱器換熱后送入所述氨換熱器。較佳地，所述廢氣換熱氨分解器用于將氨氣進(jìn)行催化分解反應(yīng)，得到氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，所述氨換熱器用于對(duì)低溫的氨氣升溫處理送入廢氣換熱氨分解器，或?qū)?lái)自廢氣換熱氨分解器的氫氣、氨氣和氮?dú)饣旌蠚怏w進(jìn)行降溫處理后送入所述分離器；所述分離器用于將所述氫氣、氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w分離為氫氣、氨氣和氮?dú)猓⒎蛛x后的氫氣經(jīng)第二出口送入所述第二壓縮機(jī)壓縮送入所述儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存，將所述分離器將分離后的氮?dú)饨?jīng)第三出口放入空氣中，同時(shí)將部分未分解氨氣送入所述廢氣換熱氨分解器再催化分解；其中，加熱后的氨氣溫度為100℃~1000℃。較佳地，所述分離器的第四出口與廢氣換熱氨分解器相連通，所述分離器用于將未催化分解的氨氣輸入所述廢氣換熱氨分解器中。較佳地，當(dāng)所述廢氣換熱氨分解器中的氨氣與氫氣、氮?dú)膺_(dá)到預(yù)定比例后，直接將氨氣與氫氣、氮?dú)馑腿胨霭l(fā)動(dòng)機(jī)。較佳地，所述儲(chǔ)氫罐為發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫燃料或所述第二壓縮機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫燃料。較佳地，所述廢氣換熱氨分解器為電能或/和發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量加熱的。較佳地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，氨氣及氫氣以直噴的方式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。較佳地，所述氨生成裝置還與電源連接，所述氨生成裝置通過(guò)該電源進(jìn)行電解制氨，所述電源為外接電源或電能來(lái)自車載發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能；所述發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)良好時(shí)，以氨氣和氫氣為混合燃料提供動(dòng)力，其中，所述廢氣換熱氨分解器中的部分氫氣直接通過(guò)所述分離器進(jìn)入儲(chǔ)氫罐中進(jìn)行儲(chǔ)存以備用。本發(fā)明提供了一種新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置，該裝置利用廢氣熱量加熱氨氣進(jìn)行催化分解，也可利用電能加熱氨氣進(jìn)行催化分解，可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱能利用效率；氨、氫作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，有助于消除二氧化碳等溫室氣體的排放，同時(shí)大幅減少CO、PM等有害排放物對(duì)環(huán)境的污染；該裝置可以有效緩解石油過(guò)度使用，替代汽油作為汽車的綠色環(huán)保燃料。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燃料加注方便，可在停車時(shí)進(jìn)行自主生成氨燃料并儲(chǔ)存，也可以外部加注，且該裝置通過(guò)該裝置可以通過(guò)汽車電子控制單元ECU控制氫氣及氨燃料的比例提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率，且燃料的點(diǎn)火可靠性極好。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1-電源裝置；2-氨生成裝置；3-壓縮機(jī)；4-液氨罐；5-空調(diào)換熱器；6-氨換熱器；7-廢氣換熱氨分解器；8-壓縮機(jī)；9-分離器；10-發(fā)動(dòng)機(jī)；11-儲(chǔ)氫罐。具體實(shí)施方式為更好地說(shuō)明本發(fā)明，茲以一優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，具體如下：實(shí)施例一：如圖1所示，本實(shí)施例提供的新型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氫氨混合燃料供應(yīng)裝置包括：發(fā)動(dòng)機(jī)10、氨生成裝置2、液氨罐4、儲(chǔ)氫罐11、分離器9、第一壓縮機(jī)3、第二壓縮機(jī)8、氨換熱器6、廢氣換熱氨分解器7及空調(diào)換熱器5，其中，氨生成裝置2還與一電源1相連，氨生成裝置2可以通過(guò)電源1的供電進(jìn)行電解制氨，從而得到氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w。如圖1所示，分離器具有2個(gè)入口，三個(gè)出口，分別為：第一入口、第二入口、第一出口、第二出口、第三出口及第四出口。氨生成裝置2與分離器的第一入口相連通，第一出口與第一壓縮機(jī)3相連通，第三出口與外部空氣相通；第二出口與第二壓縮機(jī)8相連通，第四出口與廢氣換熱氨分解器7相連通。空調(diào)換熱器5的入口與液氨罐4的出口相連通，空調(diào)換熱器5的出口與氨換熱器6的入口相連通；氨換熱器6的第一出口與廢氣換熱氨分解器7相連通。氨換熱器6的第二出口與分離器9的第二入口相連通；廢氣換熱氨分解器7的第一出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10相連通，廢氣換熱氨分解器7的第二出口與氨換熱器6相連通；第二壓縮機(jī)8的第一出口與儲(chǔ)氫罐11的入口相連通，儲(chǔ)氫罐11的出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10相連通，同時(shí)第二壓縮機(jī)8的第二出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10相連通。此外，氨生成裝置2的出口還與廢氣換熱氨分解器7相連通，用于直接將生成的氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w送入廢氣換熱氨分解器7進(jìn)行催化反應(yīng)。在本實(shí)施例提供的裝置的工作過(guò)程中，液氨可以通過(guò)電源1提供的電能在氨生成裝置2中進(jìn)行電解制備，并將所制的氨氣儲(chǔ)存在液氨罐4中，同時(shí)液氨罐4也具備了從外部直接加注的功能，即也可以由加氨站直接加注，這樣雙重保證了液氨的供給。具體地，當(dāng)通過(guò)電解制氨時(shí)，氨生成裝置2電解制氨得到氨氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，該混合氣體經(jīng)第一入口送入分離器9，分離器將該混合氣體分離為氨氣和氮?dú)?。其中，此處分離后的氨氣進(jìn)入第一壓縮機(jī)3進(jìn)行壓縮，得到液氨送入液氨罐進(jìn)行儲(chǔ)存。其中，分離器分離后的氨氣溫度為10℃~30℃。本實(shí)施例中的氨氣溫度為20℃，液氨罐中的壓強(qiáng)為10~30bar。此外，由于氨生成裝置中所得到的混合氣體中會(huì)混有部分氧氣，當(dāng)該混合氣體輸入分離器9后，氧氣隨氮?dú)庖黄饛牡谌隹谒腿胪獠靠諝庵小Ｔ谄囆旭倳r(shí)，氨產(chǎn)直接送入廢氣換熱氨分解器7參加催化反應(yīng)，得到氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，溫度不高時(shí)該混合氣體中還會(huì)混有部分未反應(yīng)完全的氨氣。當(dāng)氫氣與氨氣達(dá)到預(yù)定的適宜發(fā)動(dòng)機(jī)需要的比例時(shí)，即可直接從廢氣換熱氨分解器7輸入發(fā)動(dòng)機(jī)，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒使用。當(dāng)氫氣和氨氣的比例不適合直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，則電子控制單元ECU進(jìn)行調(diào)節(jié)。廢氣換熱氨分解器7中氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w經(jīng)氨換熱器降溫后直接送入分離器9進(jìn)行分離，分離后的氮?dú)庵苯臃趴?，分離后的氫氣通過(guò)第二壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，壓縮后存儲(chǔ)在儲(chǔ)氫罐11中或直接輸入發(fā)動(dòng)機(jī)10，此時(shí)，氨燃料來(lái)自液氨罐4。具體地，液氨罐中的氨經(jīng)空調(diào)換熱器5。這種情況下，可以通過(guò)控制儲(chǔ)氫罐11中向發(fā)動(dòng)機(jī)10的氫氣流量實(shí)現(xiàn)氫氣與氨氣比例的控制。此時(shí)，儲(chǔ)氫罐11中存儲(chǔ)的氫燃料或者來(lái)自分離器分離的氫氣與氨氣以一定比例構(gòu)成氨燃料一同輸入發(fā)動(dòng)機(jī)10，供發(fā)動(dòng)機(jī)10供燃燒使用。汽車行使時(shí)，液氨經(jīng)汽化與空調(diào)換熱器5換熱后可吸收熱量達(dá)到降低車內(nèi)溫度的目的。汽化后的氨氣送入氨換熱器6與熱氨氣交換后送入廢氣換熱氨分解器7參加催化分解反應(yīng)，得到氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，廢氣換熱氨分解器7的溫度由電子控制單元ECU進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而得到不同比例的的氫氣和氨氣。廢氣換熱氨分解器7溫度不高時(shí)得到的混合氣體會(huì)有部分未分解氨氣，經(jīng)分離器分離后重新進(jìn)入廢氣換熱氨分解器7再進(jìn)行催化分解。也可由電子控制單元ECU調(diào)節(jié)與儲(chǔ)氫罐中的氫氣達(dá)到最佳比例直接送入發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃燒?；旌蠚怏w可再次經(jīng)氨換熱器6進(jìn)行降溫處理后送入分離器9，分離器9將氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w分離為氫氣、氮?dú)饧鞍睔?。其中，氫氣送入第二壓縮機(jī)8進(jìn)行壓縮后送入儲(chǔ)氫罐11進(jìn)行儲(chǔ)存。這部分氫氣也可直接送入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒，由電子控制單元ECU調(diào)整氫氣流量與氨氣形成最佳比例以提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率。這個(gè)過(guò)程中（廢氣換熱氨分解器工作時(shí)，無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作），分離器9還可將來(lái)自氨換熱器的混合氣體中所混有的未完全催化反應(yīng)的氨氣再次分離出來(lái)并經(jīng)第四出口送回至廢氣換熱氨分解器7再次參加催化分解反應(yīng)，以提高催化反應(yīng)效率。在上述過(guò)程中，經(jīng)空調(diào)換熱器5后得到的氨氣溫度為20℃左右，氨氣經(jīng)氨換熱器6換熱后送入廢氣換熱氨分解器7中進(jìn)行催化反應(yīng)。廢氣換熱氨分解器7中得到的氫氣、氮?dú)饧鞍睔獾幕旌蠚怏w為500℃左右，該混合氣體經(jīng)氨換熱器6換熱后送入分離器9進(jìn)行分離。當(dāng)然，催化反應(yīng)的溫度可在100℃~1000℃之間變化，上述各部分物質(zhì)溫度也可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，本發(fā)明不作特定限制。本實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)為直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，氨氣及氫氣通過(guò)直噴的方式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸進(jìn)行燃燒提供動(dòng)力。廢氣換熱氨分解器為通過(guò)電能或和廢氣熱量加熱。其中，電能也可以采取風(fēng)能、太陽(yáng)能等綠色電能，利用發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣熱量及電能加熱可以進(jìn)一步減少空氣污染及提高能源利用率。采用本發(fā)明裝置為發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料時(shí)，首先，液氨可通過(guò)外部加注，也可以通過(guò)氨生成裝置進(jìn)行電解制氨，這樣保證了液氨的雙重供給。即在車輛停駛狀態(tài)下也可接通電源，利用電能通過(guò)氨生成裝置產(chǎn)生氨氣，并將其分離出高純度的氨氣儲(chǔ)存到液氨罐內(nèi)，同時(shí)利用電源加熱廢氣換熱氨分解器將氨氣分解成氫氣和氮?dú)?，并通過(guò)分離器將分離出的純凈氫氣儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫罐中備用。液氨也可通過(guò)外界加注的方式進(jìn)入液氨罐儲(chǔ)存。在發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行時(shí)，氨燃料首先經(jīng)過(guò)空調(diào)換熱器，在夏天需要開啟空調(diào)時(shí)，可以利用氨氣蒸發(fā)達(dá)到降低車內(nèi)溫度的目的。此外，經(jīng)氨換熱器出來(lái)的氨氣、或從廢氣換熱氨分解器出來(lái)的氨氣、以及來(lái)自儲(chǔ)氫罐中的氫氣均以缸內(nèi)直噴的形式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的氣缸燃燒，儲(chǔ)氫罐11內(nèi)的氫氣可以對(duì)缸內(nèi)優(yōu)化燃燒過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中，氨氣、氫氣的比例由電子控制單元ECU進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最優(yōu)的性能，最低的排放。經(jīng)廢氣換熱氨分解器出來(lái)的混合氣體，若其NH3和H2的比例適合發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒需求，也可直接進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行燃燒。其尾氣排放出的NOx可以通過(guò)后處理的方式去除掉，這樣即可大幅降低空氣污染，也可實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能綠色環(huán)保。液氨罐中的液氨可以通過(guò)電源提供電能利用氨生成裝置電解制氨，并將所制的氨氣儲(chǔ)存在液氨罐中，由于液氨罐具備了從外部直接加注的功能，從而雙重保證了液氨的供給。本實(shí)施例中，氨在壓縮比為50左右的等體積燃燒內(nèi)燃機(jī)中燃燒可達(dá)到50%以上的熱效率，廢氣中氨和NOx的排放濃度為0.82g/m3，用硅酸鹽沸石可以很容易地去除氨和NOx。采用火花點(diǎn)火的富氨低氧內(nèi)燃機(jī)，NOx排放濃度小于0.41g/m3。在其他優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2所示，氨生成裝置2還包括一氧氣出口，該氧氣出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10相連，當(dāng)電量充足進(jìn)行電解制氨時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，電解制氨產(chǎn)生的氧氣可直接輸入至發(fā)動(dòng)機(jī)10供燃燒使用，進(jìn)一步提高氨燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的充分燃燒，降低排放污染。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速運(yùn)行時(shí)，廢氣換熱氨分解器將會(huì)將氨氣完全分解從而得到充足的氫氣，此時(shí)可與經(jīng)氨換熱器出來(lái)的氨氣一起進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明所做的變形或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。