含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接富氫燃?xì)獍l(fā)生器再與發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器連接，含水乙醇儲(chǔ)存箱內(nèi)裝入含水乙醇溶液，含水乙醇儲(chǔ)存箱接含水乙醇泵，將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器將醇裂解成氫氣，經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離器,分離得到的液體通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出線接控制器后接發(fā)動(dòng)機(jī)電控板，其能接收傳感器傳輸過來的電信號(hào)，并對(duì)所接受的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分析處理后向閥體發(fā)出指令；含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇泵將含水乙醇水溶液輸送到混合器，與儲(chǔ)氣罐提供的氫氣混合后，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒推動(dòng)汽缸工作。
【專利說明】
含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系統(tǒng)，具體是一種含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方 法，適用于電動(dòng)汽車、火力發(fā)電站、太陽能混合發(fā)電站、蓄電池充電粧等需要補(bǔ)充電能的小 型發(fā)電站。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平得到了極大地提高，電力和交通已經(jīng) 發(fā)生非同一般的發(fā)展，以交通來說，由于對(duì)汽車的依賴程度越來越深，這種便捷的汽車生活 背后是以大量的能源消耗和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染為代價(jià)的，不斷減少的石油資源和不斷升 高的油價(jià)對(duì)汽車行業(yè)的發(fā)展構(gòu)成了障礙。為了擺脫這種困境，尋找一種既可以擺脫對(duì)石油 依賴而又可以減小環(huán)境污染具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 現(xiàn)在市場(chǎng)上出現(xiàn)的清潔能源汽車主要指混合動(dòng)力車以及純電動(dòng)車?，F(xiàn)有的混合動(dòng) 力汽車同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源：熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源 (電池與電動(dòng)機(jī)）。通過在混合動(dòng)力汽車上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照車輛的實(shí)際運(yùn) 行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。
[0004] 相比于傳統(tǒng)的燃油汽車，混合動(dòng)力汽車對(duì)環(huán)境造成的污染已經(jīng)大大降低，但并未 徹底解決問題。純電動(dòng)汽車被普遍認(rèn)為是能夠同時(shí)解決石油枯竭和汽車尾氣污染問題的綠 色環(huán)保汽車，但以蓄電池為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車具有幾個(gè)明顯地不足：（1)蓄電池充電時(shí)間 太長(zhǎng)，嚴(yán)重影響車輛使用的方便性;（2)續(xù)駛里程不長(zhǎng)，制約車輛的適用范圍，目前純電動(dòng)汽 車只能用于路程較近的交通運(yùn)輸，與傳統(tǒng)汽車差距很大；（3)車輛的動(dòng)力性難以保證，特別 是當(dāng)車輛的蓄電池電量不足時(shí)，其爬坡性能和最高車速都將受到很大影響。因此，電池及動(dòng) 力系統(tǒng)是制約純電動(dòng)車發(fā)展的瓶頸問題。
[0005] 基于此種情形，尋求一種既能利用可再生能源而又不污染環(huán)境的新能源車受到國(guó) 際社會(huì)的極大關(guān)注。氫電混合動(dòng)力車是一種新能源車，而且是一種環(huán)保車，它具有能量轉(zhuǎn)化 效率高、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，從而成為汽車工業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。公開文獻(xiàn)也報(bào)道了一些氫電混 合動(dòng)力汽車及系統(tǒng)，例如： 1、中國(guó)專利：性能優(yōu)異的氫電混合動(dòng)力車，申請(qǐng)?zhí)枺?01210528622.2,申請(qǐng)日： 2012.12.11，
【申請(qǐng)人】:南通大學(xué)，地址：226019江蘇省南通市嗇園路9號(hào)，發(fā)明人:黃明宇、 馮小保、厲丹彤、問朋朋、馬駿、廖萍、倪紅軍、周一丹、朱昱，摘要:該發(fā)明公開了一種性能優(yōu) 異的氫電混合動(dòng)力車，包括氫電動(dòng)力源，所述氫電動(dòng)力源是燃料電池和二次電池兩種動(dòng)力 源混合的混合動(dòng)力源;燃料電池和鉛酸電池或鎳氫電池兩種動(dòng)力源混合的混合動(dòng)力源的混 合度范圍為0.4-0.7;燃料電池和鋰電池兩種動(dòng)力源混合的混合動(dòng)力源的混合度范圍為 0.5-0.8。在滿足車輛動(dòng)力性要求(最高車速多90km/h，百公里加速時(shí)間彡13.6s，爬坡度多 25%)的前提下，氫燃料經(jīng)濟(jì)性和電池壽命最佳。
[0006] 2、中國(guó)專利:氫電混合動(dòng)力汽車，申請(qǐng)?zhí)枺?01110372678 · 9，申請(qǐng)日：2011 · 11 · 22，
【申請(qǐng)人】：昆明新能源發(fā)展有限公司，地址:云南省昆明市人民東路483號(hào)，發(fā)明人:徐澤濤、董 榮、董寶蓮、董銀談，摘要:該發(fā)明涉及一種用氫作燃料的氫電混合動(dòng)力汽車，屬汽車領(lǐng)域。 其特征是在氫發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管路上串接一個(gè)醇裂解氫發(fā)生器，它可利用排氣余熱（并用電加 熱作為醇裂解氫發(fā)生器反應(yīng)床的冷態(tài)升溫、恒溫的補(bǔ)充熱源），將醇催化裂解隨車制氫，并 使所產(chǎn)氫氣作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料運(yùn)轉(zhuǎn)，以此驅(qū)動(dòng)汽車行駛和發(fā)電機(jī)發(fā)電，并對(duì)用戶供電。當(dāng)和電 動(dòng)機(jī)組合驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)，可達(dá)到超低排放或零排放水平。而制醇原料豐富，有甘蔗、玉米、高 粱、木薯等均是可再生的資源，取之不盡，用之不竭。所述制氫的原料醇類可以是50°-65°含 水甲醇或乙醇，制造工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。液態(tài)醇的貯存、運(yùn)輸和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)也十分安全和方 便。
[0007] 3、中國(guó)專利：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枺?01210301665 · 7，申請(qǐng)日： 2012.08.23，
【申請(qǐng)人】:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司，地址:311228浙江省杭州 市蕭山區(qū)臨江工業(yè)園區(qū)農(nóng)二場(chǎng)房屋206號(hào)，
【申請(qǐng)人】:浙江吉利汽車研究院有限公司、浙江吉 利控股集團(tuán)有限公司，發(fā)明人:孫全、杜志強(qiáng)、金啟前、由毅、吳成明、趙福全，摘要:該發(fā)明公 開了一種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)，包括電機(jī)及驅(qū)動(dòng)軸，由所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)以給汽車提供動(dòng)力；所述系統(tǒng)還包括:第一電池以及第二電池，用于給所述電機(jī)提供能 量；以及控制器，用于控制所述第一電池與所述第二電池為所述電機(jī)提供的能量分配。當(dāng)所 述第一電池能夠提供車輛所需能量時(shí)，由所述第一電池單獨(dú)提供能量；當(dāng)所述第一電池提 供的能量不能滿足車輛所需能量時(shí)，通過所述第二電池與所述第一電池相配合，共同輸出 能量給所述電機(jī)以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。具體地，所述第二電池提供的能量為所述第一電池提供 的能量與車輛所需能量之間的差額。
[0008] 4、中國(guó)專利：氫電混合動(dòng)力轎車，申請(qǐng)?zhí)枺?01510233939.7,申請(qǐng)日：2012.12.11，
【申請(qǐng)人】：南通大學(xué)，地址：226019江蘇省南通市嗇園路9號(hào)，發(fā)明人:黃明宇、馮小保、厲丹 彤、問朋朋、馬駿、廖萍、倪紅軍、周一丹、朱昱，摘要:該發(fā)明公開了一種氫電混合動(dòng)力轎車， 包括氫電動(dòng)力源，所述氫電動(dòng)力源是燃料電池和二次電池兩種動(dòng)力源混合的混合動(dòng)力源； 燃料電池和鉛酸電池或鎳氫電池兩種動(dòng)力源混合的混合動(dòng)力源的混合度范圍為0.4-0.7; 燃料電池和鋰電池兩種動(dòng)力源混合的混合動(dòng)力源的混合度范圍為0.5-0.8。在滿足車輛動(dòng) 力性要求(最高車速多90km/h，百公里加速時(shí)間<13.6s，爬坡度多25%)的前提下，氫燃料 經(jīng)濟(jì)性和電池壽命最佳。
[0009] 上述公開報(bào)道的混合動(dòng)力系統(tǒng)不完善，有的還在試驗(yàn)階段，要推廣不容易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種性能優(yōu)異的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系 統(tǒng)及其控制方法。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是： 一種含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的熱量加熱將含水乙醇裂解為 氫氣后導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒作功的系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接富氫燃?xì)獍l(fā)生器再與發(fā)動(dòng)機(jī)消聲 器連接，含水乙醇儲(chǔ)存箱內(nèi)裝入含水乙醇溶液，含水乙醇儲(chǔ)存箱接含水乙醇栗，將含水乙醇 溶液輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器將醇裂解成氫氣，經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口 進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循 環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出線接控制器后接發(fā)動(dòng)機(jī)電控 板； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控板能接收傳感器傳輸過來的電信號(hào)，并對(duì)所接受的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì) 算和分析處理后向閥體發(fā)出指令。
[0012] 含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器，與儲(chǔ)氣罐提 供的氫氣混合后，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒推動(dòng)汽缸工作。
[0013] 所述含水乙醇溶液中，乙醇與水的體積比為：乙醇55-70%，其余為水。
[0014]所述含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器的管路 中設(shè)有穩(wěn)壓閥、壓力傳感器和含水乙醇噴嘴。
[0015] 所述儲(chǔ)氣罐輸送氫氣到混合器的管路中，安裝有高壓電磁閥、壓力傳感器和穩(wěn)壓 閥。
[0016] 所述含水乙醇儲(chǔ)存箱輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器的管路中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器的入口處 設(shè)有流量傳感器和流量控制閥。
[0017] 所述富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)裝入的催化劑是用銠-鎳-氧化鎂-氧化鋁復(fù)合催化劑，各 成分質(zhì)量含量為:銠2-3%;鎳2-3%;氧化鋁10-20%，其余為氧化鎂。
[0018] 所述控制器包括單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊和保護(hù)模 塊，驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊和保護(hù)模塊均與單片機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)模塊與 發(fā)動(dòng)機(jī)連接； 功能模塊包括:報(bào)警指示燈、鳴器振動(dòng)報(bào)警模塊、USB模塊和存儲(chǔ)模塊； 通信模塊包括:RS485模塊、Zigbee模塊、RS232模塊和Usb模塊； 保護(hù)模塊包括:欠壓時(shí)能保存相應(yīng)數(shù)據(jù)的欠壓存儲(chǔ)模塊、過壓時(shí)能保護(hù)控制器的過壓 保護(hù)模塊、高壓時(shí)能使控制器停止工作的高壓停機(jī)模塊和過溫保護(hù)模塊。
[0019] 所述RS485模塊用于有線連接;所述Zigbee模塊用于控制器的無線通信；所述 RS232模塊用于串口連接進(jìn)行配置;所述Usb模塊用于控制器與外界的數(shù)據(jù)交換;所述故障 檢測(cè)模塊可以對(duì)控制器進(jìn)行自檢，快速地確定控制器的故障點(diǎn)，明確故障位置與類型。
[0020] 所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控板包括溫度控制電路、氫氣濃度控制電路、線圈點(diǎn)火電路和CPU， 富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)安裝有溫度傳感器和氫氣濃度傳感器有引線接到發(fā)動(dòng)機(jī)電控板的CPU輸 入端。
[0021 ]含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟： ① 操作人員啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)電控板并完成相關(guān)設(shè)置，控制器自檢，完成電動(dòng)機(jī)的正常驅(qū)動(dòng)； ② 儲(chǔ)氣罐備有氫氣，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板控制儲(chǔ)氣罐的閥門打開往混合器輸送氫氣； ③ 與步驟②同時(shí)進(jìn)行，含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混 合器，與儲(chǔ)氣罐提供的氫氣混合后，進(jìn)入并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，含水乙醇儲(chǔ)存箱通過含水乙醇栗將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)?發(fā)生器中，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入富氫燃?xì)獍l(fā)生器，并加熱進(jìn)入富 氫燃?xì)獍l(fā)生器的含水乙醇溶液，在催化劑的作用下裂解產(chǎn)生氫氣； ⑤ 裂解產(chǎn)生的氫氣經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體 通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ) 氣罐，維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ⑥ 當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度高于工作溫度時(shí)，旁路管開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通過旁 路管排出，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度低于最低工作溫度時(shí)，旁路管關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)催化 劑的過熱保護(hù)，保證本含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作； ⑦ 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)電控板，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，各閥門關(guān)閉，循環(huán)結(jié)束。
[0022] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)： 1、 提供一種含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，使用乙醇裂解成氫氣再混合乙 醇為原料，減少了目前汽油的廢氣污染，特別是在未來汽油資源即將衰竭的時(shí)候，能夠利用 生物質(zhì)提供新的能源； 2、 以電動(dòng)汽車來說，克服了目前電動(dòng)汽車持續(xù)駕駛里程不長(zhǎng)，制約車輛的適用范圍，目 前純電動(dòng)汽車只能用于路程較近的交通運(yùn)輸，與傳統(tǒng)汽車差距很大;車輛的動(dòng)力性難以保 證，特別是當(dāng)車輛的蓄電池電量不足時(shí)，其爬坡性能和最高車速都將受到很大影響。因此， 電池及動(dòng)力系統(tǒng)是制約純電動(dòng)車發(fā)展的瓶頸問題，含水乙醇-氫混合動(dòng)力車是目前電動(dòng)汽 車不可比擬的； 3、 本發(fā)明含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作不難，通過發(fā)動(dòng)機(jī) 電控板進(jìn)行控制，能夠有效降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染，提高能源利用率； 4、 本發(fā)明的富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)裝入的催化劑是用銠-鎳-氧化鎂-氧化鋁復(fù)合催化劑， 各成分質(zhì)量含量為：Rh 2-3%;鎳2-3%;氧化鋁10-20%，其余為MgOAh/MgO制氫的活性和穩(wěn) 定性高;MgO是堿性載體，其積碳速率很低;氧化鋁對(duì)氫氣的選擇性為95%，且副產(chǎn)物只有甲 烷一種;醇的水溶液在熱裂解裝置內(nèi)的溫度是600-800°C，適合尾氣的排出溫度； 5、 本發(fā)明含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法，通過發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)電控制板可以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板包括溫度控制電路、氫氣濃度控制電路、線圈點(diǎn)火電路和CPU，富氫 燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)安裝有溫度傳感器和氫氣濃度傳感器有引線接到發(fā)動(dòng)機(jī)電控板的CPU輸入 端，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板能接收傳感器傳輸過來的電信號(hào)，并對(duì)所接受的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算和分 析處理后向閥體發(fā)出指令； 6、 通過RS485模塊、Zigbee模塊、RS232模塊和Usb模塊可與控制器進(jìn)行多種方式 的通信，克服現(xiàn)有物理連接通信的不足，使控制器能夠適應(yīng)不同的工業(yè)需求； 7、 故障檢測(cè)模塊可以對(duì)控制器進(jìn)行自檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)控制器的隱患，快速地確定控制器 的故障點(diǎn)，明確故障位置與類型，方便了控制器的日常維護(hù)； 8、 含水乙醇經(jīng)過裂解制氫，進(jìn)人氣缸燃燒后，可減少污染物80%~90%，且二氧化碳 的排放量，可以減少60%以上。
【附圖說明】
[0023] 圖1是含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)及其控制方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是控制器的電路框圖。
[0025] 圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)電控板電路示意圖。
[0026] 圖中的名稱序號(hào)為： 1-富氫燃?xì)獍l(fā)生器、2-發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器、3-冷卻及氣液分離器、4-壓縮機(jī)、5-儲(chǔ)氣罐、6-混 合器、7-含水乙醇噴嘴、8-流量傳感器、9-流量控制閥、10-電磁閥、11 -含水乙醇栗、12-含水 乙醇儲(chǔ)存箱、13-穩(wěn)壓閥、14-發(fā)動(dòng)機(jī)、15-控制器、16-發(fā)動(dòng)機(jī)電控板、17-壓力傳感器、18-高 壓電磁閥。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0028] 圖1所示， 一種含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的熱量加熱將含水乙醇裂解為 氫氣后導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒作功的系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接富氫燃?xì)獍l(fā)生器再與發(fā)動(dòng)機(jī)消聲 器連接，含水乙醇儲(chǔ)存箱內(nèi)裝入含水乙醇溶液，含水乙醇儲(chǔ)存箱接含水乙醇栗，將含水乙醇 溶液輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器將醇裂解成氫氣，經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口 進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循 環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出線接控制器后接發(fā)動(dòng)機(jī)電控 板； 含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器，與儲(chǔ)氣罐提供的 氫氣混合后，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒推動(dòng)汽缸工作。
[0029] 所述含水乙醇溶液中，乙醇與水的體積比為：乙醇55-70%，其余為水。
[0030]所述含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器的管路 中設(shè)有穩(wěn)壓閥、壓力傳感器和含水乙醇噴嘴。
[0031] 所述儲(chǔ)氣罐輸送氫氣到混合器的管路中，安裝有高壓電磁閥、壓力傳感器和穩(wěn)壓 閥。
[0032]所述含水乙醇儲(chǔ)存箱輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器的管路中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器的入口處 設(shè)有流量傳感器和流量控制閥。
[0033] 所述富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)裝入的催化劑是用銠-鎳-氧化鎂-氧化鋁復(fù)合催化劑，各 成分質(zhì)量含量為:銠2-3%;鎳2-3%;氧化鋁10-20%，其余為氧化鎂。
[0034] 圖2所示，所述控制器包括單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊 和保護(hù)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊和保護(hù)模塊均與單片機(jī)連接，驅(qū) 動(dòng)模塊與發(fā)動(dòng)機(jī)連接； 功能模塊包括:報(bào)警指示燈、鳴器振動(dòng)報(bào)警模塊、USB模塊和存儲(chǔ)模塊； 通信模塊包括:RS485模塊、Zigbee模塊、RS232模塊和Usb模塊； 保護(hù)模塊包括:欠壓時(shí)能保存相應(yīng)數(shù)據(jù)的欠壓存儲(chǔ)模塊、過壓時(shí)能保護(hù)控制器的過壓 保護(hù)模塊、高壓時(shí)能使控制器停止工作的高壓停機(jī)模塊和過溫保護(hù)模塊。
[0035]所述RS485模塊用于有線連接;所述Zigbee模塊用于控制器的無線通信；所述 RS232模塊用于串口連接進(jìn)行配置;所述Usb模塊用于控制器與外界的數(shù)據(jù)交換;所述故障 檢測(cè)模塊可以對(duì)控制器進(jìn)行自檢，快速地確定控制器的故障點(diǎn)，明確故障位置與類型。
[0036]圖3中，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板包括溫度控制電路、氫氣濃度控制電路、線圈點(diǎn)火電路和 CPU，富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)安裝有溫度傳感器和氫氣濃度傳感器有引線接到發(fā)動(dòng)機(jī)電控板的 CPU輸入端。發(fā)動(dòng)機(jī)電控板能接收傳感器傳輸過來的電信號(hào)，并對(duì)所接受的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、 計(jì)算和分析處理后向閥體發(fā)出指令。
[0037]含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)的控制方法包括以下步驟： ①操作人員啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)電控板并完成相關(guān)設(shè)置，控制器自檢，完成電動(dòng)機(jī)的正常驅(qū)動(dòng)； ② 儲(chǔ)氣罐備有氫氣，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板控制儲(chǔ)氣罐的閥門打開往混合器輸送氫氣； ③ 與步驟②同時(shí)進(jìn)行，含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混 合器，與儲(chǔ)氣罐提供的氫氣混合后，進(jìn)入并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，含水乙醇儲(chǔ)存箱通過含水乙醇栗將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)?發(fā)生器中，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入富氫燃?xì)獍l(fā)生器，并加熱進(jìn)入富 氫燃?xì)獍l(fā)生器的含水乙醇溶液，在催化劑的作用下裂解產(chǎn)生氫氣； ⑤ 裂解產(chǎn)生的氫氣經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體 通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ) 氣罐，維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ⑥ 當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度高于工作溫度時(shí)，旁路管開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通過旁 路管排出，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度低于最低工作溫度時(shí)，旁路管關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)催化 劑的過熱保護(hù)，保證本含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作； ⑦ 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)電控板，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，各閥門關(guān)閉，循環(huán)結(jié)束。
[0038]以下是應(yīng)用的實(shí)施例： 實(shí)施例1 某汽車廠，采用本發(fā)明的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)技術(shù)后，汽車動(dòng)力增加10%、節(jié) 約燃油30%、運(yùn)行費(fèi)用減少40%、尾氣污染減少80%~90%。含水乙醇經(jīng)過裂解后，進(jìn)人氣 缸的不再是乙醇，而是富氫氣。而氫氣許多優(yōu)越的性能是汽油無法比擬的。燃料性能對(duì)比如 表1所示： 表1燃料性能對(duì)比表
(1)氫氣點(diǎn)火所需能量小，只為汽油的1/6~1/9。這樣就可以提高混合燃燒的著火性， 使含氫燃料能及時(shí)點(diǎn)火，避免因失火而造成浪費(fèi)能源和排放污染。
[0039] (2)氫氣的著火溫度高，約為520°C;汽油著火溫度是240-470°C。氫氣自燃溫度 高出汽油許多，所以氫著火的安全性能比較高。
[0040] (3)氫氣燃燒的火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤瞧偷?倍?；旌蠚庵屑尤霘錃猓黾恿嘶鹧?zhèn)?播的速度，使混合氣體燃燒的更加充分，可實(shí)現(xiàn)等容燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率，既節(jié)能又減少 污染。
[0041] (4)辛烷值是衡量燃料在汽缸中燃燒時(shí)抗爆震性能的一項(xiàng)指標(biāo)，辛烷值越高越 好。氫氣的辛烷值是130,而汽油則只有91~100,燃燒氫有利于加大壓縮比，從而節(jié)能。
[0042] (5)在空氣中燃燒界限較寬，可實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。
[0043] 實(shí)施例2 : 某汽車改裝廠，從2015年3月起使用本發(fā)明含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)來改裝車輛，具 體方案是:發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接富氫燃?xì)獍l(fā)生器再與發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器連接，含水乙醇儲(chǔ)存箱 內(nèi)裝入含水乙醇溶液，含水乙醇儲(chǔ)存箱接有含水乙醇栗，將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)?發(fā)生器中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器將醇裂解成氫氣，經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離 器，分離得到的液體通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循環(huán)利用，分離得到的氫 氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出線接控制器后接發(fā)動(dòng)機(jī)電控板;含水乙醇儲(chǔ)存箱接 通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器，與儲(chǔ)氣罐提供的氫氣混合后，供發(fā)動(dòng)機(jī) 燃燒推動(dòng)汽缸工作。該廠的余熱制氫發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)取得了飛速發(fā)展，從當(dāng)初的只有30%的代燃 率(乙醇制氫，輸入發(fā)動(dòng)機(jī)替代汽柴油的代燃率)到目前改裝車提高到50%的代燃率，新組裝 下線車提高到100%代燃率，現(xiàn)今已實(shí)現(xiàn)輕卡、轎車、摩托車也代燃率100%，經(jīng)過40000公里的 測(cè)試，尾氣碳排放下降95%，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的效果。為中國(guó)制造的新源汽車創(chuàng)造出一個(gè)新 的標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管的熱量加熱將含水乙醇裂解 為氫氣后導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒作功的系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連接富氫燃?xì)獍l(fā)生器 再與發(fā)動(dòng)機(jī)消聲器連接，含水乙醇儲(chǔ)存箱內(nèi)裝入含水乙醇溶液，含水乙醇儲(chǔ)存箱接含水乙 醇栗，將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器將醇裂解成氫氣，經(jīng)富氫 燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含 水乙醇儲(chǔ)存箱循環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出線接控制器 后接發(fā)動(dòng)機(jī)電控板； 所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控板能接收傳感器傳輸過來的電信號(hào)，并對(duì)所接受的信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì) 算和分析處理后向閥體發(fā)出指令； 所述含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器，與儲(chǔ)氣罐提 供的氫氣混合后，供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒推動(dòng)汽缸工作。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述含水乙醇溶液 中，乙醇與水的體積比為：乙醇55-70%，其余為水。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述含水乙醇儲(chǔ)存 箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混合器的管路中設(shè)有穩(wěn)壓閥、壓力傳感器和 含水乙醇噴嘴。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述儲(chǔ)氣罐輸送氫 氣到混合器的管路中，安裝有高壓電磁閥、壓力傳感器和穩(wěn)壓閥。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述含水乙醇儲(chǔ)存 箱輸送到富氫燃?xì)獍l(fā)生器的管路中，富氫燃?xì)獍l(fā)生器的入口處設(shè)有流量傳感器和流量控制 閥。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述富氫燃?xì)獍l(fā)生 器內(nèi)裝有催化劑，催化劑是用銠-鎳-氧化鎂-氧化鋁復(fù)合催化劑，各成分質(zhì)量含量為:銠2_ 3%;鎳2-3%;氧化錯(cuò)10-20%，其余為氧化鎂。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器包括單 片機(jī)、驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信模塊、故障檢測(cè)模塊和保護(hù)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊、功能模塊、通信 模塊、故障檢測(cè)模塊和保護(hù)模塊均與單片機(jī)連接，驅(qū)動(dòng)模塊與發(fā)動(dòng)機(jī)連接； 功能模塊包括:報(bào)警指示燈、鳴器振動(dòng)報(bào)警模塊、USB模塊和存儲(chǔ)模塊； 通信模塊包括:RS485模塊、Zigbee模塊、RS232模塊和Usb模塊； 保護(hù)模塊包括:欠壓時(shí)能保存相應(yīng)數(shù)據(jù)的欠壓存儲(chǔ)模塊、過壓時(shí)能保護(hù)控制器的過壓 保護(hù)模塊、高壓時(shí)能使控制器停止工作的高壓停機(jī)模塊和過溫保護(hù)模塊。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述RS485模塊用 于有線連接;所述Zigbee模塊用于控制器的無線通信;所述RS232模塊用于串口連接進(jìn)行 配置;所述Usb模塊用于控制器與外界的數(shù)據(jù)交換;所述故障檢測(cè)模塊可以對(duì)控制器進(jìn)行自 檢，快速地確定控制器的故障點(diǎn)，明確故障位置與類型。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控板 包括溫度控制電路、氫氣濃度控制電路、線圈點(diǎn)火電路和CPU，富氫燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)安裝有溫 度傳感器和氫氣濃度傳感器有引線接到發(fā)動(dòng)機(jī)電控板的CPU輸入端。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)，其特征在于：其控制方法包括 以下步驟： ① 操作人員啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)電控板并完成相關(guān)設(shè)置，控制器自檢，完成電動(dòng)機(jī)的正常驅(qū)動(dòng)； ② 儲(chǔ)氣罐備有氫氣，發(fā)動(dòng)機(jī)電控板控制儲(chǔ)氣罐的閥門打開往混合器輸送氫氣； ③ 與步驟②同時(shí)進(jìn)行，含水乙醇儲(chǔ)存箱接通過含水乙醇栗將含水乙醇水溶液輸送到混 合器，與儲(chǔ)氣罐提供的氫氣混合后，進(jìn)入并啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ④ 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，含水乙醇儲(chǔ)存箱通過含水乙醇栗將含水乙醇溶液輸送到富氫燃?xì)?發(fā)生器中，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的高溫廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入富氫燃?xì)獍l(fā)生器，并加熱進(jìn)入富 氫燃?xì)獍l(fā)生器的含水乙醇溶液，在催化劑的作用下裂解產(chǎn)生氫氣； ⑤ 裂解產(chǎn)生的氫氣經(jīng)富氫燃?xì)獍l(fā)生器出口進(jìn)入冷卻及氣液分離器，分離得到的液體 通過裝有電磁閥的管路進(jìn)入含水乙醇儲(chǔ)存箱循環(huán)利用，分離得到的氫氣經(jīng)過壓縮機(jī)進(jìn)入儲(chǔ) 氣罐，維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行； ⑥ 當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度高于工作溫度時(shí)，旁路管開啟，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣通過旁 路管排出，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到催化劑溫度低于最低工作溫度時(shí)，旁路管關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)對(duì)催化 劑的過熱保護(hù)，保證本含水乙醇?xì)浠烊剂蟿?dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作； ⑦ 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)電控板，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，各閥門關(guān)閉，循環(huán)結(jié)束。
【文檔編號(hào)】F02M25/12GK106042909SQ201610574519
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月20日
【發(fā)明人】陳照生
【申請(qǐng)人】廣西桂通發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司