[發明專利]氫燃料內燃機

無效

• 申請號: 200680017638.X
• 申請日: 2006-04-07
• 公開（公告）號: CN101180462A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 黑木煉太郎;品川知弘;伊藤泰志;鈴木誠;山田賢一
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;F02B43/10;F02D19/08
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 馬江立;柴智敏

技術領域

本發明涉及使用碳氫燃料和氫氣兩者作為燃料的氫燃料內燃機。

背景技術

某種傳統的氫燃料內燃機將碳氫燃料和氫氣供應到燃燒室來進行燃燒，而常規的內燃機使用汽油或其他碳氫燃料來進行燃燒。這種氫燃料內燃機除了碳氫燃料外還使用氫氣作為燃料，并通過利用氫氣的快速燃燒和其他特性來改善燃燒效率。由于燃燒效率改善，所以空燃比可以向著更稀區域移動(即可以提高稀極限)。結果，可以降低燃料消耗率并減少NOx(氮氧化物)排放量、THC(總碳氫化合物)排放量等。這種氫燃料內燃機例如由以下專利文獻公開。

專利文獻1：日本專利申請未審定公開No.2004-116398

專利文獻2：日本專利申請未審定公開No.2004-239158

專利文獻3：日本專利申請未審定公開No.2003-293809

專利文獻4：日本專利申請未審定公開No.2004-100501

發明內容

但是，在以上傳統的氫燃料內燃機中，液體碳氫燃料經由燃料供應裝置噴射到進氣通路或燃燒室內，該燃料供應裝置例如是專用于碳氫燃料的燃料噴射裝置、燃料輸送管或燃料供應通路。氫氣經由氫氣供應裝置噴射到進氣通路或燃燒室內，該氫氣供應裝置例如是專用于氫氣的燃料噴射裝置、燃料輸送管或燃料供應通路。在傳統的氫燃料內燃機中，兩種燃料經由如上所述的分開的通路進行噴射。因此，液體碳氫燃料和氫氣不容易在燃燒室中以均勻方式混合。另外，大量的氫氣無法混合到碳氫燃料中，使得通過添加氫氣來改善燃燒效率的主要目的未能完全實現。換言之，當碳氫燃料和氫氣如同傳統氫燃料內燃機中那樣被分開地噴射時，碳氫燃料和氫氣無法恰當混合。結果，燃燒效率沒有得到充分改善。

另外，在以上傳統氫燃料內燃機中經由分開的通路供應兩種燃料。因此，每種燃料需要使用專用的燃料噴射裝置。結果，所需部件的數量增大，從而降低了可安裝性并提高了生產成本。

本發明的第一目的是提供一種氫燃料內燃機，其可以解決傳統氫燃料內燃機的以上問題，以優異的方式混合液體碳氫燃料和氫氣，并減少兩種燃料的燃料供應裝置所需的部件數量。

為了實現以上目的，根據本發明的第一方面，提供了一種使用液體碳氫燃料和氫氣作為燃料的氫燃料內燃機，該氫燃料內燃機包括：用于噴射碳氫燃料的燃料噴射裝置；用于向所述燃料噴射裝置供應碳氫燃料的燃料供應裝置；和用于產生氫氣微氣泡并將所產生的氫氣微氣泡混合到所述燃料供應裝置內的液體碳氫燃料中的微氣泡產生裝置。

本發明的第一方面在液體碳氫燃料和氫氣到達燃料噴射裝置之前將它們混合。因此，碳氫燃料和氫氣的可混合性比它們被分開地噴射并供給到燃燒室內時更好。另外，氫氣微氣泡被混合到碳氫燃料中。因此，可以將大量的氫氣混合到碳氫燃料中，從而改善碳氫燃料和氫氣的可混合性。還應注意，燃料噴射裝置、燃料輸送管等可以由這兩種燃料共享。

根據本發明的第二方面，提供了如第一方面所述的氫燃料內燃機，其中所述微氣泡產生裝置定位成向構成所述燃料供應裝置的燃料供應通路內的碳氫燃料添加氫氣微氣泡。

本發明的第二方面按照工作狀態提供了與第一方面相同的優點。更具體地，如果根據工作狀態應該避免添加氫氣，則可以僅僅基于碳氫燃料來進行燃燒。另一方面，如果需要添加氫氣，則如同本發明第一方面的情況一樣可以將氫氣微氣泡混合到碳氫燃料中，從而改善兩種燃料的可混合性。

根據本發明的第三方面，提供了如第一或第二方面所述的氫燃料內燃機，其中所述微氣泡產生裝置定位成向構成所述燃料供應裝置的燃料箱內的碳氫燃料添加氫氣微氣泡。

當將氫氣微氣泡僅僅混合到燃料箱內的碳氫燃料中時，本發明的第三方面提供了與第一方面相同的優點。另一方面，當將氫氣微氣泡混合到燃料箱內的碳氫燃料和燃料供應通路內的碳氫燃料中時，可以添加增大量的氫氣以進行混合。因此，可以進一步改善碳氫燃料和氫氣的可混合性。

但是，如果將過量的氫氣混合到液體燃料中，則氫氣可能會在從燃料噴射裝置噴射之前與碳氫燃料分離。燃料噴射量通過改變燃料噴射裝置的閥開啟時間而被調節。但是，如果氫氣與碳氫燃料分離，則閥開啟時間和燃料噴射量之間的關系被破壞，從而可能無法獲得所期望的燃料噴射量。另外，所分離的氫氣增大了燃料管中的壓力。因此，燃料管必須具有高的壓力緊密性。

在以上情況下，本發明的第二目的是提供一種氫燃料內燃機，其可以將增大量的氫氣混合到碳氫燃料中，而不允許已經混合的氫氣與碳氫燃料分離。