[發明專利]內燃機引擎的加氫系統

無效

• 申請號: 201110322358.2
• 申請日: 2011-10-21
• 公開（公告）號: CN103061923A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馮輝文;鄭耀宗;雷敏宏
• 申請（專利權）人: 火傳利能科技股份有限公司;碧氫科技開發股份有限公司
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;F02M31/16;F02M31/20
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明是有關一種內燃機引擎的加氫系統，其主要在機體上直接生產氫氣，并控制內燃機加氫的時機，以確實達到省油、減污的目的。

背景技術

由于車輛使用本身既是溫室氣體排放重要來源，同時又是高度倚賴石油的使用部門，故車輛節能減碳為重要政策方向。

一般的車輛用的內燃機引擎為達成良好的點火燃燒效率，車廠于內部設定其最佳的空燃比A值(空氣與燃料的混合比率，通常為14.5-15.0)，在此數值下能使燃料發揮最大的燃燒效益。國際知名的汽車制造商在生產省油車輛時，在油、氣混合上，以精確的控制系統使空燃比接近這最佳A值。

空燃比越高表示燃料的含量越少，越能省油，但常導致引擎不穩定及震蕩，也欠缺足夠的馬力來行駛。當空燃比大于A值時，表示燃料為相對稀薄。則點火時引擎內為稀薄燃燒的狀態。稀薄燃燒會延遲爆炸的時間，使引擎內發生爆震現象，以至于引擎運轉不順暢。當汽車的引擎發生爆震現象時，車輛會產生劇烈震動，導致引擎效率的下降，且有熄火的情況，對車體及車內系統容易因爆震而損壞。

油箱所送出的油與進氣歧管輸入的空氣，在混合后進入引擎內點火燃燒、爆炸，而推動引擎內的活塞作功。在燃燒過程中約有1/3的燃料未燃燒完全，而隨廢氣由排氣管排出，造成污染。空燃比過低時，會發生燃料燃燒不完全的現象，使廢氣污染度較高，影響空氣品質，有害環保。由于氫氣的燃燒能階極低(0.017MJ；汽油，0.29MJ)，快速燃燒而其火焰速度(3.2-4.4M/s)遠比汽油的火焰速度(0.34M/s)快，因此，美國麻省理工學院的教授們在引擎內加氫，通過氫氣的助燃以提高燃油在引擎的燃燒效率，使原來無法完全穩定燃燒的燃料瞬間燃燒殆盡，也免除引擎的爆震，更使排放的廢氣中含碳量降低，減少污染。即利用氫燃料輔助提高石油能源的效率與凈化其排氣，從而減低石油的消耗及溫室氣體排放。但困難是如何在行駛的車輛在車上連續提供安全而低廉的氫氣。

現階段的作法，所要的氫氣一種來自高壓氫氣鋼瓶或儲氫罐，另一種來自水的電解或電漿重組(Plasma?reforming)所產生的氫氣。前者所用的儲氫設備笨重，昂貴，儲存量有限，無法長期連續使用，這些缺點限制了這方法的實用性。

電解水獲得氫氣的方法，有下列的缺點：

1)所產的氫氣與氧氣2比1的比例混合(67％氫氣及33％氧氣)，在氫氣的自燃范圍內(4-74％H2)，有爆炸的危險，

2)水電解所要的電力(4-5度/立方米氫氣)間接來自燃油在引擎的運作所產，如果氫氣量高則引起燃油的浪費，抵銷氫氣助燃的效益，如果注入的氫氣量低，則效益不彰。故此方法也難于達成預期的效益。

以電漿重組方法取得氫氣，必須抽用電池的電能，于車上將汽油轉制氫氣，來進行氫氣的助燃。由美國麻省理工學院的研究人員所開發出，并由Arvin?Meritor與德國汽車的汽車工程公司IAV改良的Hydrogen-Boosted?Gasoline?Engine通過車上產氫設備，添加15～30％氫氣于現有汽車引擎，達成提升30％能源效率降低燃料成本，并且因為氫氣的幫助使燃料更完全的燃燒，降低廢氣的排放量，更有效降低NOx的排放至幾乎沒有，這方法的設備復雜，昂貴，且其氫氣濃度很低，約12-18％，效益有限。因此至今缺乏商業產品。

為突破上述三種方法的缺點及限制，在不改變原有內燃機結構情況下，本發明一方面以新穎的設備控制引擎的操作狀態，滿足氫氣輔助燃料燃燒的條件。另采用一種特殊設計的甲醇重組氫氣制造器，利用引擎廢熱生產氫氣，注入引擎達成氫氣助燃的效益20-30％。

發明內容

本發明主要目的在提供一種內燃機引擎的加氫系統，其配合預設的空燃比設定值，控制加氫時機及加氫的量，并改善稀薄燃燒造成內燃機發生震暴現象及運轉不順暢，確實達到省油的目的。

本發明次一目的在提供一種內燃機引擎的加氫系統，其通過最適化的空油比值，以及利用內燃機廢熱提供熱源給甲醇重組氫氣制造器，于機體上直接連續生產氫氣，可節省氫氣生產所需能源，并通過系統設備加以控制，并可使內燃機內的油氣燃料完全燃燒，清除廢氣中的碳，以降低污染。

本發明第三目的在提供一種內燃機引擎的加氫系統，其由產氫設備的溫度及自動調節進油量，使氫氣的加入時段與進氫量配合引擎的狀態加以最適化的控制，以避免稀薄燃燒的情形下發生引擎的震蕩與磨損。