本發(fā)明涉及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)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，節(jié)能減排是當(dāng)前汽車(chē)發(fā)展的重要趨勢(shì)，同時(shí)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)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)溫室效應(yīng)的改善有積極作用，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，液氨的密度與汽油相近，雖然其燃燒值僅約為汽油的一半，但辛烷值卻遠(yuǎn)高于汽油，只要增加內(nèi)燃機(jī)壓縮比，完全可以提高輸出功率。氨內(nèi)燃機(jī)的熱效率可達(dá)到50％甚至近60％，為通常汽油內(nèi)燃機(jī)的兩倍以上。但同時(shí)因其惰性而點(diǎn)火性較差不易燃燒，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(wèn)題，我們選擇氫氣作為助燃劑對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。

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)更加復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)裝置，以解決現(xiàn)有的技術(shù)中氨內(nèi)燃機(jī)的氨氣在低負(fù)荷時(shí)燃燒不充分，以及裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)力不足等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)裝置，包括：燃料供應(yīng)部分、發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池及起動(dòng)電池，所述燃料供應(yīng)部分用于進(jìn)行氨及氫處理，以作為燃料供應(yīng)至所述發(fā)動(dòng)機(jī)；所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一輸出端，用于直接輸出動(dòng)力，所述發(fā)動(dòng)機(jī)還具有用于分別為所述動(dòng)力電池及起動(dòng)電池充電的第二輸出端，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一輸出端及動(dòng)力電池交替或同時(shí)為汽車(chē)提供動(dòng)力。

較佳地，還包括發(fā)電機(jī)，所述第二輸出端與所述發(fā)電機(jī)的輸入端相連，所述發(fā)電機(jī)的輸出端分別與所述動(dòng)力電池及起動(dòng)電池連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)所述發(fā)電機(jī)為所述動(dòng)力電池及起動(dòng)電池充電。

較佳地，還包括外接電源模塊，所述外接電源模塊與所述動(dòng)力電池連接，用于連接外接電源為所述動(dòng)力電池充電。

較佳地，所述燃料供應(yīng)部分包括液氨存儲(chǔ)設(shè)備、氨換熱器、分離器、第一壓縮機(jī)、氫存儲(chǔ)設(shè)備及廢氣催化換熱反應(yīng)器，其中，

所述液氨存儲(chǔ)設(shè)備的出口與所述氨換熱器的入口連通，所述氨換熱器的第一出口與所述廢氣催化換熱反應(yīng)器的入口連通，所述氨換熱器的第二出口與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一入口連通；所述氨換熱器的第三出口與所述分離器的入口連通，所述分離器的第一出口與所述發(fā)動(dòng)機(jī)第一入口連通，所述分離器的第二出口與所述第一壓縮機(jī)的入口連通，所述氫存儲(chǔ)設(shè)備與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第三入口連通，所述廢氣催化換熱反應(yīng)器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第四入口連通。

較佳地，所述燃料供應(yīng)部分還包括空調(diào)換熱器及第二壓縮機(jī)，所述液氨存儲(chǔ)設(shè)備的出口依次經(jīng)過(guò)相連的所述空調(diào)換熱器及第二壓縮機(jī)與所述氨換熱器的入口連通，所述空調(diào)換熱器用于對(duì)液氨存儲(chǔ)設(shè)備的液氨進(jìn)行換熱以冷卻空氣和升溫氨氣，再通過(guò)所述第二壓縮機(jī)對(duì)所述氨氣進(jìn)行壓縮后送入所述氨換熱器。

較佳地，所述分離器還具有第三出口，所述第三出口用于將分離得到的氮?dú)夥趴栈蚴占詾殡娊庵瓢钡葌溆谩?/p>

較佳地，所述燃料供應(yīng)部分工作時(shí)，所述第一壓縮機(jī)通過(guò)第一出口為所述儲(chǔ)氫罐提供儲(chǔ)備氫氣，并通過(guò)第二出口為所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫燃料，及/或所述氫存儲(chǔ)設(shè)備為所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供氫燃料。

較佳地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)為直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料以直噴的形式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。

較佳地，還包括ecu，用于調(diào)整所述氨換熱器輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)的氨氣量及所述氫存儲(chǔ)設(shè)備輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)的氫氣的比例，以及調(diào)整所述廢氣催化換熱反應(yīng)器輸出至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的氨氣量。

本發(fā)明具有以下有益效果：

配合動(dòng)力電池及啟動(dòng)電池，解決了傳動(dòng)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的氨氣在低負(fù)荷時(shí)燃燒不充分、裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)力不足等問(wèn)題；

利用廢氣熱量加熱氨氣并進(jìn)行催化分解，提高熱管理系統(tǒng)的利用效率；

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)減少了co、pm等有害排放物對(duì)環(huán)境的污染，有效緩解霧霾天氣；

解決了石油緊缺問(wèn)題，可以替代汽油作為汽車(chē)的燃料。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明優(yōu)先實(shí)施例提供的裝置組成示意圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1-外接電源模塊；2-動(dòng)力電池；3-發(fā)電機(jī)；4-起動(dòng)電池；5-空調(diào)換熱器；6-氨換熱器；7-廢氣催化換熱反應(yīng)器；8-第一壓縮機(jī)；9-分離器；10-發(fā)動(dòng)機(jī)；11-儲(chǔ)氫罐；12-液氨罐；13-第二壓縮機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

為了便于對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。

本實(shí)施例提供了一種插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)裝置，包括：燃料供應(yīng)部分、發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池及起動(dòng)電池，其中，燃料供應(yīng)部分用于進(jìn)行氨及氫處理，以作為燃料供應(yīng)至所述發(fā)動(dòng)機(jī)；發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一輸出端，用于直接輸出動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)還具有用于分別為動(dòng)力電池及起動(dòng)電池充電的第二輸出端，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)的第一輸出端及動(dòng)力電池交替或同時(shí)為汽車(chē)提供動(dòng)力，當(dāng)負(fù)荷滿足燃料供應(yīng)部分提供燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中有效燃燒時(shí)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的第一輸出端輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，而當(dāng)負(fù)荷不滿足發(fā)動(dòng)機(jī)利用氨燃料燃燒的條件時(shí)，可借助或同時(shí)通過(guò)動(dòng)力電池輸出能量進(jìn)而驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。

該插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)裝置工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)為汽車(chē)的動(dòng)力電池及起動(dòng)電池充電，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)汽車(chē)工作。這里通過(guò)采用了發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池進(jìn)行交替或同時(shí)為汽車(chē)提供動(dòng)力，從而為汽車(chē)不簡(jiǎn)單地提供動(dòng)力，避免了由于氨氣能量不足不能有效提供動(dòng)力的問(wèn)題。

優(yōu)選的，該裝置還包括發(fā)電機(jī)，所述第二輸出端與所述發(fā)電機(jī)的輸入端相連，所述發(fā)電機(jī)的輸出端分別與所述動(dòng)力電池及起動(dòng)電池連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)所述發(fā)電機(jī)為所述動(dòng)力電池及起動(dòng)電池充電。進(jìn)一步的，裝置還包括外接電源模塊，所述外接電源模塊與所述動(dòng)力電池連接，用于連接外接電源為所述動(dòng)力電池充電。

其中，上述的燃料供應(yīng)部分包括液氨存儲(chǔ)設(shè)備、氨換熱器、分離器、第一壓縮機(jī)、氫存儲(chǔ)設(shè)備及廢氣催化換熱反應(yīng)器，通過(guò)液氨存儲(chǔ)設(shè)備提供液氨，由氨換熱器進(jìn)行換熱后送入分離器進(jìn)行分離得到氫氣及氨氣，其中，氫氣送入氫存儲(chǔ)設(shè)備進(jìn)行存儲(chǔ)或直接送入發(fā)動(dòng)機(jī)以供燃燒，而氨氣直接作為燃料送入發(fā)動(dòng)機(jī)供燃燒。

裝置工作過(guò)程中，動(dòng)力電池接通電源后，動(dòng)力電池得到電能并在汽車(chē)行駛過(guò)程中根據(jù)需要為汽車(chē)提供能量。液氨存儲(chǔ)設(shè)備中的液氨作為燃料，經(jīng)過(guò)空調(diào)換熱器、氨換熱器、廢氣催化換熱反應(yīng)器分解出氫氣，并通過(guò)分離器將分離出的純凈氫氣儲(chǔ)存到氫存儲(chǔ)設(shè)備中備用，將未分解的氨氣通過(guò)分離器分離進(jìn)入廢氣催化換熱反應(yīng)器重新進(jìn)行分解。同時(shí)，液氨存儲(chǔ)設(shè)備中的液氨經(jīng)過(guò)空調(diào)換熱器、氨換熱器升到一定溫度與壓縮機(jī)輸出的氫氣或氫存儲(chǔ)設(shè)備的氫氣一起進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)也可以為動(dòng)力電池和起動(dòng)電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池可交替或同時(shí)為汽車(chē)提供動(dòng)力。

在夏天液氨經(jīng)過(guò)空調(diào)換熱器可以降低車(chē)內(nèi)溫度，之后經(jīng)過(guò)氨換熱器，并在廢氣催化換熱反應(yīng)器中加熱分解生成氫氣、氮?dú)?，利用分離器可將分離出的氮?dú)夥趴栈蚴占噪娊庵瓢钡葌溆?，將分離出的氫氣儲(chǔ)存到氫存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。氫存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的氫氣和氨換熱器第一出口加熱過(guò)的氨氣通過(guò)缸內(nèi)直噴的形式進(jìn)入氣缸燃燒，并利用ecu進(jìn)行比例調(diào)劑，可使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最優(yōu)的性能。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以替代石油燃料，大幅降低二氧化碳等氣體的排放，是一種可行的石油替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。

下面結(jié)合一具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明提供的插電式汽車(chē)氫氨混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)裝置的組成及工作原理做詳細(xì)說(shuō)明：

如圖1所示，該裝置具體包括：外接電源模塊1、動(dòng)力電池2、發(fā)電機(jī)3、起動(dòng)電池4、空調(diào)換熱器5、氨換熱器6、廢氣催化換熱反應(yīng)器7、第一壓縮機(jī)8、分離器9、發(fā)動(dòng)機(jī)10、儲(chǔ)氫罐11、液氨罐12及第二壓縮機(jī)13。

其中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的第二輸出端與發(fā)電機(jī)3的輸入端相連，發(fā)電機(jī)3的輸出端分別與動(dòng)力電池2及起動(dòng)電池4連接，發(fā)動(dòng)機(jī)10輸出動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3工作，進(jìn)而通過(guò)發(fā)電機(jī)3為動(dòng)力電池2及起動(dòng)電池4充電。此外，外接電源模塊1與動(dòng)力電池2連接，用于連接外接電源為動(dòng)力電池2進(jìn)行充電。

其中，空調(diào)換熱器5、氨換熱器6、廢氣催化換熱反應(yīng)器7、第一壓縮機(jī)8、分離器9、發(fā)動(dòng)機(jī)10、儲(chǔ)氫罐11、液氨罐12及第二壓縮機(jī)13構(gòu)成燃料供應(yīng)部分，其中，液氨罐12的出口與氨換熱器6的入口連通，氨換熱器6的第一出口與廢氣催化換熱反應(yīng)器7的入口連通，氨換熱器6的第二出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10的第一入口連通；氨換熱器6的第三出口與分離器9的入口連通，第一壓縮機(jī)8的第一出口與儲(chǔ)氫罐11連通，第一壓縮機(jī)8的第二出口與發(fā)動(dòng)機(jī)10的第二入口連通，儲(chǔ)氫罐11與發(fā)動(dòng)機(jī)10的第三入口連通。

具體地，上述液氨罐12的出口依次經(jīng)過(guò)相連的空調(diào)換熱器5及第二壓縮機(jī)13與氨換熱器6的入口連通，空調(diào)換熱器5用于對(duì)來(lái)自液氨罐12的液氨進(jìn)行換熱以冷卻空氣和升溫氨氣，再通過(guò)第二壓縮機(jī)13對(duì)氨氣進(jìn)行壓縮后送入氨換熱器6。

而分離器9還具有第三出口用于將分離得到的氮?dú)夥趴栈蚴占詾殡娊庵瓢钡葌溆谩?/p>

該裝置的燃料供應(yīng)部分工作時(shí)，由分離器9通過(guò)第二出口為發(fā)動(dòng)機(jī)10提供分離得到的氫燃料，或由儲(chǔ)氫罐11直接為發(fā)動(dòng)機(jī)10提供氫燃料。

其中，本實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)為直噴發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料以直噴的形式進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸。

進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例中，該裝置還包括ecu，用于調(diào)整所述氨換熱器輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)的氨氣量及所述氫存儲(chǔ)設(shè)備輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)的氫氣的比例，以及調(diào)整廢氣催化換熱反應(yīng)器輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)的氨氣量。具體地，該裝置在汽車(chē)行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒的氨氣、氫氣的比例由電子控制單元ecu進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最優(yōu)的性能，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放出的nox可以通過(guò)后處理的方式去除掉，從而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能環(huán)保。

在該裝置的工作過(guò)程中，液氨罐中的液氨具備從外部(如加氨站)直接加注的功能，也可以直接更換液氨罐，這樣雙重保證了液氨的供給。

車(chē)輛停駛狀態(tài)下而裝置工作時(shí)，首先要接通外接電源，使其接入外接電源模塊，從而為動(dòng)力電池直接進(jìn)行充電，進(jìn)而動(dòng)力電池可直接輸出能量為汽車(chē)提供動(dòng)力。也可利用液氨罐的液氨通過(guò)空調(diào)換熱器進(jìn)行熱交換，不僅降低車(chē)內(nèi)溫度，同時(shí)可以將液氨轉(zhuǎn)化為氨氣。特別是夏天需要開(kāi)啟空調(diào)制冷時(shí)，液氨蒸發(fā)汽化為氨氣的過(guò)程中，會(huì)吸收大量的熱量，進(jìn)而達(dá)到降低車(chē)內(nèi)溫度的目的。氨氣再經(jīng)過(guò)氨換熱器，然后進(jìn)入廢氣催化換熱反應(yīng)器分解產(chǎn)生氫氣、氮?dú)饣旌蠚怏w?；旌蠚怏w經(jīng)過(guò)分離器，由分離器分離混合氣體中的氨氣、但其、氧氣和請(qǐng)其。分離器可將氮?dú)庵苯臃趴栈蚴占噪娊庵瓢钡葌溆?，并將得到的氫氣?jīng)過(guò)第一壓縮機(jī)處理后儲(chǔ)存到儲(chǔ)氫罐內(nèi)備用。

在行駛過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)可使用氨換熱器輸出的氨氣做燃料，氨氣經(jīng)氨換熱器升到一定溫度與壓縮機(jī)輸出的氫氣或儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣一起加入氣缸。如有未參與反應(yīng)的氨氣可重新進(jìn)入廢氣催化換熱反應(yīng)器內(nèi)再次催化分解。儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)。使得該裝置工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒的氨氣、氫氣的比例由電子控制單元ecu進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最優(yōu)的性能，最低的排放。其中，本實(shí)施例的氨內(nèi)燃機(jī)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。

汽車(chē)行駛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)也可以為動(dòng)力電池和起動(dòng)電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池可交替或同時(shí)為汽車(chē)提供動(dòng)力。

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)。