[发明专利]混合燃料系统

说明书

一种用于柴油喷射式内燃发动机及其它燃料的喷射式内燃发动机的混合燃料供应系统；该系统包括独立的液体燃料源和压缩氢气源；并且其中氢气供应模块基于发动机尺寸和容量以及从发动机控制单元(ECU)输出的至少一个参数来计算或获得实时液体燃料需求的“图”，以得出用于添加到所述发动机的燃料喷射系统的氢气的实时体积。还公开了一种氢气供应调节系统，该系统适合使用可变压力调节器以响应于实时运行状况将氢供应到发动机的进气歧管。发动机的进气口可进一步包括诸如自由旋转涡轮机的扩散器以使空气与氢气混合。

技术领域

本发明涉及用于发动机的燃料系统，并且更具体地涉及用于向内燃发动机且具体地但非排它地向燃料喷射式柴油发动机供应气态氢的动态压力和流量控制系统。

背景

向内燃发动机的液态烃燃料添加氢是已知的。因此，例如，本申请人的PCT/AU2011/000762公开了适用于向交通工具的自然吸气式汽油发动机供应补充氢气的系统。如在本发明的情况下，PCT/AU2011/000762公开了一种基于加压氢气源的系统。

本领域中已知的其它系统，例如在US4442801、US2009/0320789、US6311648、US4763610和US5105773中公开的系统，以上每个申请都描述了基于在载体上电解水(on-board electrolysis of water)来产生氢气供应的系统。还有的其它已知的系统，例如US7290504中公开的系统，通过在载体上处理诸如乙醇或甲醇的液体燃料来获得氢供应物。

US4253428描述了使用来自加压源的气态氢的用于内燃发动机的燃料添加系统。虽然调节器被包括在输送系统中，但是当压力降低到加压源罐中的可接受水平以下时，这些调节器仅运行以维持氢气的流量水平。不存在根据发动机运行状况对输送压力或流量的动态控制。

US3906913使用在载体上生成氢气，并且虽然提到氢供应物可以由控制系统调节，但是实际上不赞成这种系统，因为这种系统是不合需要复杂的。

US6655324教导了具有燃料与空气的当量比的双重水平的燃料输送系统。该双重水平将汽油和氢的组合作为当量比的燃料部分进行控制。

US5408957中描述了另一种系统，其用于从载体上加压源到发动机的进气歧管向液态燃料添加气态燃料(例如氢)。气态燃料的压力和流量可以通过控制模块来控制，但是该控制是在系统安装后对调节器进行初始手动设置以当发动机达到正常运行温度时实现最佳的发动机运转。

US6612269中描述的又一个系统包括根据感测到的这些燃料的组成来调节至少两种气态燃料的混合物的量，并以恒定的压力供应混合物。

US4502763公开了通过在调节压力下对固定体积的腔室进行预装料而向发动机燃烧室进行的氢气的脉冲式供应。

如在许多上述现有技术引用中指出的，将氢气添加到液体燃料内燃发动机可以在发动机的运行中提供显著的经济性。除了提供更大的燃料经济性之外，在柴油发动机的情况下，氢的添加可以显著降低微粒排放物。

将氢气应用于内燃发动机且尤其是应用于涡轮增压式发动机的问题在于大的压力变化，大的压力变化可能会在变化的运行状况下在进气歧管中出现。这些压力变化可能阻止持续的、充足的或最佳的氢供应用于进气歧管中。

在涡轮增压式发动机中，进气歧管压力上的变化特别显著，在涡流增压式发动机中，一旦涡轮增压器已经达到并且超过其升压阈值，则存在非常大的压力增加。

氢气添加的常见问题是缺乏一种控制系统，该控制系统经由发动机的燃料喷射系统允许切合发动机实时运行状况的经调节的气体供应。从这个意义上讲，如果氢作为供应给发动机喷射系统的液体燃料的补充而被有效地提供，则“切合的(Relevant)”意味着计算得到的且可测量的气体流量。