[發(fā)明專利]用于調(diào)節(jié)注入燃燒發(fā)動機中的氫氣和氧氣的按需電解生產(chǎn)的管理系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780065362.0
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN109891079B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大衛(wèi)·布里奇;拉斯頓·杰倫·霍夫曼
• 申請（專利權(quán)）人: 戴內(nèi)瑟特股份公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02M25/12;F02D19/00;F02D19/06;F02D43/00
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

一種管理按需電解反應(yīng)器的系統(tǒng)和方法，所述按需電解反應(yīng)器用于向內(nèi)燃機供應(yīng)氫氣和氧氣。所述系統(tǒng)使反應(yīng)器的通常與永恒反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)的功耗和寄生能量損耗最小化。所述系統(tǒng)包括聯(lián)接到所述反應(yīng)器的測量多個反應(yīng)器參數(shù)的多個傳感器、聯(lián)接到所述多個傳感器和所述發(fā)動機的電子控制單元，以及聯(lián)接到所述反應(yīng)器和所述電子控制單元的反應(yīng)器控制板。所述電子控制單元：監(jiān)測所述多個反應(yīng)器參數(shù)和所述多個發(fā)動機參數(shù)；確定反應(yīng)器性能水平；確定發(fā)動機性能水平；確定發(fā)動機性能水平的變化以預(yù)測未來發(fā)動機需求水平；以及確定對應(yīng)于所述發(fā)動機性能水平的或?qū)?yīng)于所述未來發(fā)動機需求水平的理想反應(yīng)器性能水平。所述反應(yīng)器控制板通過修改供應(yīng)給所述反應(yīng)器的電流、供應(yīng)給所述反應(yīng)器的電壓和所述反應(yīng)器的溫度中的至少一個來調(diào)節(jié)所述反應(yīng)器。

技術(shù)領(lǐng)域

本文所述的實施例涉及用于管理向內(nèi)燃機供應(yīng)氫氣和氧氣的按需電解反應(yīng)器的系統(tǒng)和方法。特別地，所述實施例涉及一種能夠通過以下方式同時減少排放并改進(jìn)內(nèi)燃機的性能的管理系統(tǒng)和方法：確定反應(yīng)器性能水平或計算由所述按需電解反應(yīng)器生成的氣體量；監(jiān)測所述發(fā)動機性能水平，確定所述發(fā)動機性能水平是將改變(即降低或增加)還是保持不變，以預(yù)測未來發(fā)動機需求水平；在預(yù)測的未來發(fā)動機需求水平實現(xiàn)之前，調(diào)整反應(yīng)器性能水平以改進(jìn)所述發(fā)動機性能，以使與連續(xù)操作的反應(yīng)器(即不能根據(jù)實時發(fā)動機性能水平調(diào)整反應(yīng)器的性能水平或產(chǎn)生氣體的水平的反應(yīng)器)相關(guān)聯(lián)的寄生損耗最小化；并且，從而改進(jìn)所述發(fā)動機性能并減少排放。

背景技術(shù)

在本領(lǐng)域中已表明，向預(yù)燃混合物添加氫氣和/或氧氣可提高內(nèi)燃機的燃燒效率。燃燒效率的提高可導(dǎo)致排放的降低和/或燃料經(jīng)濟性的提高。為實現(xiàn)此結(jié)果，電解反應(yīng)器負(fù)責(zé)使用水生成氫氣和氧氣。為了實現(xiàn)操作，反應(yīng)器需要功率來源。在車輛內(nèi)安裝有附加反應(yīng)器的情況下，功率來源是車輛的發(fā)動機。在缺乏適當(dāng)?shù)墓芾砗涂刂葡到y(tǒng)的情況下，反應(yīng)器會連續(xù)操作。向發(fā)動機不間斷地供應(yīng)氫氣和氧氣可能并不總是導(dǎo)致排放降低或燃料經(jīng)濟性的提高。諸如周圍空氣中的氧氣水平、溫度、海拔高度、濕度、路面及其坡度等外部條件可使反應(yīng)器的操作變得不必要。

因此，如果反應(yīng)器在沒有對供應(yīng)氣體進(jìn)行控制的情況下不斷地起作用，則發(fā)動機性能可能不會得到改進(jìn)。反應(yīng)器從發(fā)動機汲取的功率以保持生成氣體。因此，由發(fā)動機產(chǎn)生的功率并不完全消耗以用于推進(jìn)和車輛的內(nèi)部需求，諸如給車輛的電池再充電或使用其照明系統(tǒng)照亮道路。眾所周知，添加反應(yīng)器給發(fā)動機引入了外部需求或負(fù)荷。如果反應(yīng)器在沒有進(jìn)行控制的情況下連續(xù)工作，則從發(fā)動機汲取的供反應(yīng)器的操作的功率可能成為發(fā)動機的寄生損耗。因此，可能排放減少了而燃料效率未提高。有眾多現(xiàn)有技術(shù)致力于添加電解反應(yīng)器來改進(jìn)排放，如下文所論述。然而，沒有一個參考文獻(xiàn)論述一種可減少與這些反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)的寄生發(fā)動機損耗以由此同時改善發(fā)動機性能和燃料經(jīng)濟性并減少排放的管理和控制系統(tǒng)。

De Souza等人在US6332434中公開了一種用于生成在內(nèi)燃機中使用的氫氣的系統(tǒng)和方法。De Souza教導(dǎo)監(jiān)測特定發(fā)動機參數(shù)并通過調(diào)節(jié)所提供的電能的量來調(diào)整反應(yīng)速率。按照De Souza所述，氫氣生成系統(tǒng)的操作可通過傳感器來監(jiān)測，并且當(dāng)該系統(tǒng)在正常狀況之外操作時，可對該系統(tǒng)的操作進(jìn)行校正。然而，De Souza所述的正常狀況、控制和監(jiān)測是為了安全特性而不是為了改進(jìn)發(fā)動機的性能。此外，De Souza所述的系統(tǒng)沒有利用傳感器來計算所生成的氣體的量。由反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體的量與反應(yīng)器生成氣體所消耗的功率關(guān)聯(lián)。因此，De Souza所述的系統(tǒng)無法監(jiān)測發(fā)動機的與反應(yīng)器操作相關(guān)聯(lián)的能量損耗，并且無法使損耗最小化。換句話說，De Souza可能能夠提高燃料效率，但它永遠(yuǎn)不會使反應(yīng)器的影響最小化，因為De Souza所教導(dǎo)的系統(tǒng)并不使反應(yīng)器的功耗最小化。

Fong等人在US20110303194中公開了用于通過受控的氫氧注入改進(jìn)燃燒和發(fā)動機性能的系統(tǒng)和方法。此現(xiàn)有技術(shù)公開了從發(fā)動機控制模塊讀取燃燒參數(shù)并通過控制所供應(yīng)的電流來改變氫氣的產(chǎn)生。然而，F(xiàn)ong等人似乎并未教導(dǎo)確定反應(yīng)器所生成的氣體的量。