CN101180462B - 氢燃料内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是改善液体碳氢燃料和氢气的可混合性并减少供应两种燃料的燃料供应装置所需的部件数量。公开了使用液体碳氢燃料和氢气作为燃料的氢燃料内燃机(1)。该氢燃料内燃机包括：用于喷射碳氢燃料的燃料喷射装置(12)；用于向燃料喷射装置供应碳氢燃料的燃料供应装置；和用于产生氢气微气泡并将所产生的氢气微气泡混合到燃料供应装置内的液体碳氢燃料中的微气泡产生装置(16)。氢气微气泡被供应到例如构成燃料供应装置的燃料供应通路(第二燃料供应通路)和燃料箱。

Description

氢燃料内燃机 

技术领域

本发明涉及使用碳氢燃料和氢气两者作为燃料的氢燃料内燃机。 

背景技术

某种传统的氢燃料内燃机将碳氢燃料和氢气供应到燃烧室来进行燃烧，而常规的内燃机使用汽油或其他碳氢燃料来进行燃烧。这种氢燃料内燃机除了碳氢燃料外还使用氢气作为燃料，并通过利用氢气的快速燃烧和其他特性来改善燃烧效率。由于燃烧效率改善，所以空燃比可以向着更稀区域移动(即可以提高稀极限)。结果，可以降低燃料消耗率并减少NOx(氮氧化物)排放量、THC(总碳氢化合物)排放量等。这种氢燃料内燃机例如由以下专利文献公开。 

专利文献1：日本专利申请未审定公开No.2004-116398 

专利文献2：日本专利申请未审定公开No.2004-239138 

专利文献3：日本专利申请未审定公开No.2003-293809 

专利文献4：日本专利申请未审定公开No.2004-100501 

发明内容

但是，在以上传统的氢燃料内燃机中，液体碳氢燃料经由燃料供应装置喷射到进气通路或燃烧室内，该燃料供应装置例如是专用于碳氢燃料的燃料喷射装置、燃料输送管或燃料供应通路。氢气经由氢气供应装置喷射到进气通路或燃烧室内，该氢气供应装置例如是专用于氢气的燃料喷射装置、燃料输送管或燃料供应通路。在传统的氢燃料内燃机中，两种燃料经由如上所述的分开的通路进行喷射。因此，液体碳氢燃料和氢气不容易在燃烧室中以均匀方式混合。另外，大量的氢气无法混合到碳氢燃料中，使 得通过添加氢气来改善燃烧效率的主要目的未能完全实现。换言之，当碳氢燃料和氢气如同传统氢燃料内燃机中那样被分开地喷射时，碳氢燃料和氢气无法恰当混合。结果，燃烧效率没有得到充分改善。 

另外，在以上传统氢燃料内燃机中经由分开的通路供应两种燃料。因此，每种燃料需要使用专用的燃料喷射装置。结果，所需部件的数量增大，从而降低了可安装性并提高了生产成本。 

本发明的第一目的是提供一种氢燃料内燃机，其可以解决传统氢燃料内燃机的以上问题，以优异的方式混合液体碳氢燃料和氢气，并减少两种燃料的燃料供应装置所需的部件数量。 

为了实现以上目的，根据本发明的第一方面，提供了一种使用液体碳氢燃料和氢气作为燃料的氢燃料内燃机，该氢燃料内燃机包括：用于喷射碳氢燃料的燃料喷射装置；用于向所述燃料喷射装置供应碳氢燃料的燃料供应装置；和用于产生氢气微气泡并将所产生的氢气微气泡混合到所述燃料供应装置内的液体碳氢燃料中的微气泡产生装置。 

本发明的第一方面在液体碳氢燃料和氢气到达燃料喷射装置之前将它们混合。因此，碳氢燃料和氢气的可混合性比它们被分开地喷射并供给到燃烧室内时更好。另外，氢气微气泡被混合到碳氢燃料中。因此，可以将大量的氢气混合到碳氢燃料中，从而改善碳氢燃料和氢气的可混合性。还应注意，燃料喷射装置、燃料输送管等可以由这两种燃料共享。 

根据本发明的第二方面，提供了如第一方面所述的氢燃料内燃机，其中所述微气泡产生装置定位成向构成所述燃料供应装置的燃料供应通路内的碳氢燃料添加氢气微气泡。 

本发明的第二方面按照工作状态提供了与第一方面相同的优点。更具体地，如果根据工作状态应该避免添加氢气，则可以仅仅基于碳氢燃料来进行燃烧。另一方面，如果需要添加氢气，则如同本发明第一方面的情况一样可以将氢气微气泡混合到碳氢燃料中，从而改善两种燃料的可混合性。 

根据本发明的第三方面，提供了如第一或第二方面所述的氢燃料内燃机，其中所述微气泡产生装置定位成向构成所述燃料供应装置的燃料箱内的碳氢燃料添加氢气微气泡。 

当将氢气微气泡仅仅混合到燃料箱内的碳氢燃料中时，本发明的第三方面提供了与第一方面相同的优点。另一方面，当将氢气微气泡混合到燃料箱内的碳氢燃料和燃料供应通路内的碳氢燃料中时，可以添加增大量的氢气以进行混合。因此，可以进一步改善碳氢燃料和氢气的可混合性。 

但是，如果将过量的氢气混合到液体燃料中，则氢气可能会在从燃料喷射装置喷射之前与碳氢燃料分离。燃料喷射量通过改变燃料喷射装置的阀开启时间而被调节。但是，如果氢气与碳氢燃料分离，则阀开启时间和燃料喷射量之间的关系被破坏，从而可能无法获得所期望的燃料喷射量。另外，所分离的氢气增大了燃料管中的压力。因此，燃料管必须具有高的压力紧密性。 

在以上情况下，本发明的第二目的是提供一种氢燃料内燃机，其可以将增大量的氢气混合到碳氢燃料中，而不允许已经混合的氢气与碳氢燃料分离。 

为了实现以上目的，根据本发明的第四方面，提供了如第一、第二或第三方面所述的氢燃料内燃机，还包括：氢添加量确定装置，其用于按照所述内燃机的工作状态以及碳氢燃料的压力和/或温度来确定待由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的氢气的量。 

由于氢气微气泡被混合到碳氢燃料中，所以可以便利于氢气在碳氢燃料中的溶解。即使氢气供应量超过氢饱和量，只要氢气供应量不超过一定水平，氢气也可以均匀存在于碳氢燃料中，而不会与碳氢燃料分离。碳氢燃料中可以溶解的氢气的量和碳氢燃料中可以作为微气泡存在而不会与碳氢燃料分离的氢气的量取决于碳氢燃料的压力和温度。 

本发明的第四方面在考虑内燃机的工作状态和碳氢燃料的压力和/或温度的情况下确定氢气添加量。因此，在碳氢燃料的当前压力和温度下，可以将增大量的氢气混合到碳氢燃料中，而不允许已经混合的氢气与碳氢燃料分离。 

为了实现以上目的，根据本发明的第五方面，提供了如第一、第二或第三方面所述的氢燃料内燃机，还包括：氢添加量确定装置，其用于按照所述内燃机的工作状态来确定由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的 氢气的量；和控制装置，其用于按照由所述氢添加量确定装置确定的氢气添加量来控制待由所述燃料供应装置供应到所述燃料喷射装置的液体燃料的压力和/或温度。 

本发明的第五方面按照氢气添加量来控制碳氢燃料的压力和/或温度。因此，可以防止在将氢气添加到碳氢燃料之后氢气与碳氢燃料分离，其中按照内燃机的工作状态来确定必要的氢气添加量。 

根据本发明的第六方面，提供了如第一、第二、第三、第四或第五方面中所述的氢燃料内燃机，还包括用于从液体氢化合物产生氢气的氢产生装置，其中所述氢产生装置仅仅产生待由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的氢气的量。 

本发明的第六方面仅仅从液体氢化合物产生待混合到碳氢燃料中的氢气的量。因此，减少了处理气体状态下的氢的范围。此外，不必使用氢气存储装置。从而，系统构造可以简化。 

根据本发明的氢燃料内燃机增强了液体碳氢燃料和氢气的可混合性。因此，当添加氢气时，燃烧效率大大改善，从而可以显著提高稀极限。因此，根据本发明的氢燃料内燃机可以大大降低燃料消耗率和NOx排放量。另外，由于燃料喷射装置、燃料输送管等装置由两种燃料共享以预先混合液体碳氢燃料和氢气，所以不必向两种燃料中的每种都提供这些装置。结果，可以减少所需部件的数量。 

附图说明

图1示出根据本发明第一实施例的氢燃料内燃机的构造； 

图2是示出由根据第一实施例的氢燃料内燃机所进行的典型操作的流程图； 

图3示出根据本发明第二实施例的氢燃料内燃机的构造； 

图4示出根据本发明第三实施例的氢燃料内燃机的构造； 

图5是示出由根据第三实施例的氢燃料内燃机所进行的典型操作的流程图； 

图6示出根据本发明第四实施例的氢燃料内燃机的构造； 

图7是示出由根据第四实施例的氢燃料内燃机所进行的典型操作的流程图。 

具体实施方式

现在将参照附图详细描述根据本发明的氢燃料内燃机的优选实施例。但是，应该理解本发明并不限于这些优选实施例。 

第一实施例 

现在将参照图1和2描述根据本发明的氢燃料内燃机的第一实施例。 

首先，将参照图1描述根据第一实施例的氢燃料内燃机的构造。图1中的标号1表示根据第一实施例的氢燃料内燃机。尽管该图仅仅示出一个气缸，但是本发明也可以应用于多气缸氢燃料内燃机，而无论其是例如直列式还是V式。 

如图1所示，根据第一实施例的氢燃料内燃机1包括：气缸盖3，其将空气和燃料供应到燃烧室2并从燃烧室2排出燃烧后的缸内气体；气缸体5，其螺栓连接或以其他方式经由气缸盖衬垫4紧固到气缸盖3的下侧；和活塞6，其位于气缸体5的气缸孔5a中并可以竖直往复运动。燃烧室2由在气缸盖3的下侧中形成的凹部3a的壁表面、气缸孔5a的壁表面以及活塞6的顶面6a所围的空间形成。 

如图1所示，根据第一实施例的气缸盖3设有至少一个进气通路3b和至少一个排气通路3c。进气通路3b和排气通路3c开口到燃烧室2。进气通路3b设有打开/关闭对燃烧室2的通路的进气门7。当进气门7打开时，空气从进气通路3b吸入燃烧室2中。排气通路3c设有打开/关闭对燃烧室2的通路的排气门8。当排气门8打开时，燃烧后的缸内气体从燃烧室2排出到排气通路3c。 

通过改变进气歧管9中设置的节气门10的打开/关闭角度来调节吸入燃烧室2中的空气量(进气量)，该进气歧管9与气缸盖3的进气通路3b连通。节气门10由图1中所示节气门致动器11打开和关闭。 

气缸盖3设有喷射燃料以将燃料供应到燃烧室2的燃料喷射装置12、以及点燃供应到燃烧室2的空气燃料混合物的火花塞13。在根据第一实施例的氢燃料内燃机1中，燃料喷射装置12喷射燃料到进气通路3b中。然后将燃料与空气混合，经由进气通路3b引入燃烧室2中，并由火花塞13点燃。 

上述节气门致动器11、燃料喷射装置12和火花塞13的工作由图1所示电子控制单元(ECU)14控制。 

例如，电子控制单元14按照氢燃料内燃机1的要求转矩从所准备的脉谱图数据(map data)确定进气量和燃料喷射量。电子控制单元14控制节气门致动器11来调节节气门10的气门打开角度，以获得所确定的进气量。电子控制单元14还控制燃料喷射装置12以获得所确定的燃料喷射量。因此，空气按照所确定的进气量被引入进气通路3b中，并且燃料喷射按照所确定的燃料喷射量而进行。当进气门7随后打开时，空气和燃料的混合物被吸入燃烧室2中。之后，电子控制单元14控制火花塞13来按照匹配要求转矩的点火正时点燃空气燃料混合物。这使得氢燃料内燃机1输出要求转矩。 

如果提供可变气门机构以按照内燃机1的工作状况根据需要调节进气门7和排气门8的打开/关闭时间和提升量，则可变气门机构的工作也由电子控制单元14控制。 

根据第一实施例的氢燃料内燃机1使用两种燃料进行燃烧：碳氢燃料(结合第一实施例以汽油作为示例)和氢气。下面将详细描述将这两种燃料供应到燃烧室2的方法。 

在根据第一实施例的氢燃料内燃机1中，使用前述燃料喷射装置12将两种燃料(碳氢燃料和氢气)喷射到进气通路3b中。因此这两种燃料必须在供给到燃料喷射装置12之前被混合。 

在这两种燃料被供给到燃料喷射装置12之前，碳氢燃料处于液体状态，而氢气处于气体状态。因此，当碳氢燃料和氢气混合时，在液体碳氢燃料中存在氢气气泡。 

一般而言，液体中通常的气泡会以高速上升到表面并彼此合并或吸收。因此，当大量氢气被混合到液体碳氢燃料中时，由于合并或吸收在碳氢燃料中形成大的氢气气泡。如果将这种大氢气气泡和碳氢燃料的混合物就这样供应到燃料喷射装置12，则可能会间歇地交替出现仅仅喷射氢气和仅仅喷射碳氢燃料。如果出现这样的情况，则氢燃料内燃机1由于无法实现其主要目的而变得没有意义。更具体地，氢燃料内燃机1无法将碳氢燃料和氢气作为燃料同时燃烧，例如用于提高稀极限。 

由于这种情况，优选在碳氢燃料内不形成大的氢气气泡。为了防止形成大的氢气气泡，必须减少添加到液体碳氢燃料的氢气量。如果减少氢气添加量，则即使氢气气泡彼此合并或吸收氢气气泡也不会在到达燃料喷射装置12之前变得很大。但是，如果添加到液体碳氢燃料的氢气量过小，则氢燃料内燃机1无法实现其主要目的。 

除了上述通常气泡，直径小于通常气泡的微气泡也作为气泡已知。微气泡的特性如下所述。 

首先，液体中的微气泡以低速上升到表面且不会彼此合并或吸收。因此，微气泡可以作为独立的气体个体在液体中存在很长时间。 

其次，微气泡具有大的每单位体积表面积。因此，微气泡在液体中溶解、变小并最终消失。换言之，微气泡容易在液体中溶解。 

第三，微气泡由于表面张力σ而对自身加压。如下式(1)所示，压力增大与气泡的直径D成反比。因此，随着气泡直径的减小，内部压力P1增大。从而，气泡内部压力P1和外部压力P2之间的压力差ΔP增大。 

ΔP＝4σ/D    (1) 

如上所述，微气泡具有三个特性。当氢气处于微气泡形式时，可以将增大量的氢气混合到液体碳氢燃料中。另外，增大量的氢气可以在液体碳氢燃料中存在很长时间。 

于是，第一实施例构造成使得在将燃料供给到燃料喷射装置12之前的阶段，将氢气的微气泡混合到液体碳氢燃料中。在将燃料供给到燃料喷射装置12之前的阶段中，燃料处于图1所示燃料供应装置15中，该燃料供 应装置15将燃料供应到燃料喷射装置12。 

如图1所示，根据第一实施例的燃料供应装置15包括：用于存储液体碳氢燃料的燃料箱15a；燃料泵15c，其用于经由第一燃料供应通路15b从燃料箱15a吸出碳氢燃料，对碳氢燃料施加预定压力，并转送加压的碳氢燃料；以及用于将从燃料泵15c供应的燃料引入到燃料喷射装置12的第二燃料供应通路15d。燃料泵15c的工作由电子控制单元14按照氢燃料内燃机1的工作状态进行控制。 

现在将描述具有多个燃烧室2的多气缸氢燃料内燃机1。气缸盖3设有用于燃烧室2的进气通路3b。各进气通路3b设有燃料喷射装置12。因此，根据第一实施例的燃料供应装置15还包括燃料输送管15e，该燃料输送管15e从第二燃料供应通路15d接收燃料并将所接收的燃料以恒定压力供应到各燃料喷射装置12。 

燃料箱15a中存储的液体碳氢燃料通过燃料供应装置15供应到各燃料喷射装置12。 

同时，作为另一燃料且形式为微气泡的氢气混合到存在于燃料供应装置15的部件之一内的液体碳氢燃料中，该燃料供应装置15如前所述包括燃料箱15a、第一燃料供应通路15b、燃料泵15c、第二燃料供应通路15d和燃料输送管15e。为了以微气泡的形式添加氢气，第一实施例包括如图1所示的微气泡产生装置16。微气泡产生装置16形成氢气的微气泡。例如，当前已知直径在几微米到几十微米之间的微气泡。第一实施例使用产生氢气微气泡的微气泡产生装置16。 

现在将作为示例描述在燃料泵15c和各燃料喷射装置12之间进行氢气添加的情形。如果氢气被供应到燃料泵15c或燃料输送管15e，则可能破坏其功能(泵送功能和压力稳定功能)。因此，在第二燃料供应通路15d连接到微气泡产生装置16或者微气泡产生装置16设置用于第二燃料供应通路15d的情况下，将氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d。 

根据第一实施例的微气泡产生装置16可以使用任何微气泡产生方法，只要其产生氢气微气泡。下面将描述典型的微气泡产生方法。 

例如，微气泡产生装置16可以将氢气吹入强的涡流中以将氢气气泡分成微气泡。当使用这种方法时，在微气泡产生装置16的中央处产生氢气和液体的两个涡流，以对旋转轴段提供空的空间。另外，该空的空间被转化成旋风以产生强的剪切力来切断和粉碎所吸入的氢气。 

另外，微气泡产生装置16可以使用另一方法，其中对氢气加压，使得增大量的氢气溶解在液体中。然后例如通过提高液体的流速来产生气穴。 

另外，微气泡产生装置16可以使用另一方法，其中超声振动氢气气泡来产生微气泡。 

当微气泡产生装置16使用上述典型微气泡产生方法时，只有将氢气供应到微气泡产生装置16才能产生微气泡。因此，第一实施例包括图1所示氢气供应装置17，该氢气供应装置17用于将氢气供应到微气泡产生装置16。 

如图1所示，氢气供应装置17包括：用于存储压缩的高压氢气的氢燃料箱17a；氢燃料泵17b，其用于从氢燃料箱17a吸出氢气、对氢气施加预定压力并将氢气泵送出去；以及用于接收从氢燃料泵17b输送的氢气并将氢气引入微气泡产生装置16中的氢气供应通路17c。 

氢气供应装置17还包括氢气流量计17d，其用于检测氢气供应通路17c中的氢气流速，氢气从氢燃料泵17b输送到该氢气供应通路17c。由氢气流量计17d产生的检测信号被送到电子控制单元14。 

电子控制单元14通过按照氢燃料内燃机1的工作状态驱动氢燃料泵17b并驱动微气泡产生装置16而将氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d，氢气从所驱动的氢燃料泵17b供应到微气泡产生装置16。 

如上所述，碳氢燃料和氢气在到达燃料喷射装置12之前的阶段进行混合。因此，碳氢燃料和氢气的可混合性比在它们分开地喷射和供给到燃烧室2中时更好。另外，由于氢气微气泡混合到液体碳氢燃料中，所以大量的氢气可以混合到碳氢燃料中。因此，根据第一实施例的氢燃料内燃机1可以将增大量的氢气供应到燃烧室2，大大改善燃烧效率，并在比传统内燃机更稀的空燃比区域中工作。换言之，根据第一实施例的氢燃料内燃机 1可以通过预先混合液体碳氢燃料和氢气微气泡而显著提高稀极限。这使得可以大大减小燃料消耗率和NOx排放量。 

当氢燃料泵17b被驱动时，优选在考虑第二燃料供应通路15d中碳氢燃料的流速的情况下进行控制。添加到一定量的碳氢燃料的可能的氢气微气泡的量受到限制。如果供应过量的氢气微气泡，则将发生浪费。因此优选驱动氢燃料泵17b而不超过氢气微气泡供应量的极限。从而，电子控制单元14按照第二燃料供应通路15d中碳氢燃料的流速来确定氢气微气泡添加的极限，并在观察由氢气流量计17d检测到的值的同时驱动氢燃料泵17b而不超过该极限。 

在以上情况中，可以通过向第二燃料供应通路15d提供流量计来检测碳氢燃料流速。但是，所检测到的流速与用于燃料泵15c的受控变量(驱动力)基本成比例。因此，可以从用于燃料泵15c的受控变量确定碳氢燃料流速。另外，准备限定碳氢燃料流速或燃料泵受控变量与按照流速或受控变量(即用于氢燃料泵17b的受控变量)的可混合氢气微气泡供应量极限之间的关系的脉谱图数据，并按照所准备的脉谱图数据驱动氢燃料泵17b。 

如上所述，根据第一实施例的氢燃料内燃机1在燃料喷射装置12的上游侧预先混合液体碳氢燃料和氢气微气泡。因此，如上所述，根据第一实施例的氢燃料内燃机1可以改善燃烧效率以提高稀极限，并大大减小燃料消耗率和NOx排气量。 

另外，根据第一实施例的氢燃料内燃机1可以通过预先混合液体碳氢燃料和氢气微气泡而减少所需部件的数量。更具体地，根据第一实施例的氢燃料内燃机1不需要传统的氢气装备，例如专用于氢气的燃料喷射装置、燃料输送管和燃料供应通路(其对应于第二燃料供应通路15d)，并允许两种燃料共享燃料喷射装置12、第二燃料供应通路15d和燃料输送管15e。这使得可以提高各个部件的可安装性并降低生产成本。 

现在将参照图2中的流程图描述由根据第一实施例的氢燃料内燃机1所执行的典型工作。 

首先，电子控制单元14按照氢燃料内燃机1的发动机速度和加速器开度计算氢燃料内燃机1的要求转矩(步骤ST1)。例如，从包括发动机速度和加速器开度作为参数的准备好的脉谱图数据确定要求转矩。 

随后，电子控制单元14按照发动机速度、加速器开度、空燃比等检测工作状态，并判断是否应当供应氢气(步骤ST2)。例如，如果检测到发动机在低或中负载下并在理论或稀空燃比下工作，则电子控制单元14判断为应当供应氢气。另一方面，如果检测到发动机在高负载下工作，则电子控制单元14判断为不应供应氢气。 

当电子控制单元14判断为应当供应氢气时，使用所准备的脉谱图数据按照步骤ST1计算出的要求转矩来确定进气量以及碳氢燃料和氢气的燃料喷射量(步骤ST3)。当要确定碳氢燃料和氢气的燃料喷射量时，使用所准备的脉谱图数据按照步骤ST2中检测到的工作状态来计算碳氢燃料和氢气之间的混合比，并按照所计算出的混合比来确定燃料喷射量。 

电子控制单元14驱动氢燃料泵17b和微气泡产生装置16以获得计算出的混合比，并将大量氢气微气泡混合到第二燃料供应通路15d内的碳氢燃料中(步骤ST4)。 

随后，电子控制单元14驱动节气门致动器11来调节节气门10的气门打开角度以获得步骤ST3中所确定的进气量，并驱动燃料喷射装置12以获得所确定的燃料喷射量(步骤ST5)。 

然后按照所确定的进气量将空气引入进气通路3b中。另外，按照所确定的燃料喷射量喷射碳氢燃料和氢气的燃料混合物。当进气门7打开时，将所引入空气以及所喷射的碳氢燃料和氢气的空气燃料混合物被吸入燃烧室2中。 

随后，电子控制单元14进行对火花塞13的点火控制以按照匹配要求转矩的点火正时点燃空气燃料混合物(步骤ST6)，并使氢燃料内燃机1输出要求转矩。 

另一方面，当电子控制单元14判断为不应供应氢气时，使用所准备的脉谱图数据按照步骤ST1计算出的要求转矩来确定进气量和碳氢燃料的燃 料喷射量(步骤ST7)。 

在步骤ST5中，电子控制单元14驱动节气门致动器11来调节节气门10的气门打开角度以获得所确定的进气量，并驱动燃料喷射装置12以获得所确定的燃料喷射量。 

然后按照所确定的进气量将空气引入进气通路3b中。另外，按照所确定的燃料喷射量喷射碳氢燃料。当进气门7打开时，将所引入空气以及所喷射的碳氢燃料的空气燃料混合物被吸入燃烧室2中。 

随后，在步骤ST6中，电子控制单元14使火花塞13按照匹配要求转矩的点火正时点燃空气燃料混合物，并使氢燃料内燃机1输出要求转矩。 

上述工作示例处理其中按照工作状态确定碳氢燃料和氢气之间的混合比的情况。在这种情况下，可以将最大可混合量的氢气或者较少量的氢气与液体碳氢燃料混合。这两种模式的选择性使用取决于工作状态。为了进行精确燃烧控制，应该选择性使用以上两种模式中任一种来控制用于混合的氢气添加量。 

但是，某些氢燃料内燃机1不需要这样的选择性使用。在某些情况下，如果减少氢气添加量，则从排放性能等角度考虑，氢燃料内燃机1可能最好仅仅使用碳氢燃料来工作。因此，当氢燃料内燃机1需要供应氢气时，总是供应最大可混合量的氢气并将其与液体碳氢燃料混合。 

尽管第一实施例假定使用直径在几微米和几十微米之间的微气泡，但是可以替代使用直径不大于1微米的微气泡。直径不大于1微米的微气泡称为纳米气泡。当将氢气的纳米气泡添加到液体碳氢燃料时，与使用微气泡时相比可以将更大量的氢气与碳氢燃料混合。这使得可以进一步改善燃烧效率，由此进一步提高稀极限并大大减小燃料消耗率和NOx排放量。 

前述氢燃料箱17a可以通过使用氢存储合金或氢吸收材料来存储氢气。一种替代方式是提供氢产生装置并操作该氢产生装置来将氢气供应到微气泡产生装置16，该氢产生装置通过甲醇或汽油等的流重组、基于等离子放电的液体燃料重组、或者微通道催化重组来产生氢气。另一替代方式是通过用有机氢化物分离氢来产生氢气。另外，如果微气泡产生装置16 可以从液体氢产生氢气并形成氢气微气泡，则前述氢燃料箱17a可以用液化氢填充。 

第一实施例还假定燃料喷射装置12将燃料(碳氢燃料和氢气)喷射到进气通路3b中。但是作为替代，燃料喷射装置12可以将燃料直接喷射到燃烧室2。换言之，以上所述根据本发明的技术也可以应用于使用碳氢燃料和氢气的所谓缸内直喷内燃机。 

第二实施例 

现在将参照图3描述根据本发明的氢燃料内燃机的第二实施例。 

首先，将描述根据第二实施例的氢燃料内燃机的构造。图3中的标号20表示根据第二实施例的氢燃料内燃机。尽管该图仅仅示出一个气缸，但是本发明也可以应用于多气缸氢燃料内燃机，而无论其是例如直列式还是V式。 

与根据第一实施例的氢燃料内燃机1相比，根据第二实施例的氢燃料内燃机20将更大量的氢气混合到液体碳氢燃料中。更具体地，根据第二实施例的氢燃料内燃机20构造成将氢气微气泡也混合到燃料箱15a中存储的液体碳氢燃料中。 

为了实现以上目的，如图3所示，除了产生待添加到第二燃料供应通路15d内的碳氢燃料中的氢气微气泡的微气泡产生装置(以下在第二实施例中称为第一微气泡产生装置)16外，第二实施例还包括第二微气泡产生装置18，其产生待添加到燃料箱15a内的碳氢燃料中的氢气微气泡。如同第一微气泡产生装置16一样，第二微气泡产生装置18也在电子控制单元14的控制下被驱动。 

第一微气泡产生装置16和第二微气泡产生装置18可以产生微气泡或纳米气泡。 

在第二实施例中，为了将氢气也供应到第二微气泡产生装置18，改变了氢气供应装置17的构造。 

更具体地，如图3所示，新设置了第二氢气供应通路17e和第二氢气 流量计17f。第二氢气供应通路17e在氢燃料泵17b和氢气流量计(下面在第二实施例中称为第一氢气流量计)17d之间从氢气供应通路(下面在第二实施例中称为第一氢气供应通路)17c分叉，并将氢气从第一氢气供应通路17c引到第二微气泡产生装置18。第二氢气流量计17f检测第二氢气供应通路17e中的氢气流速。由第二氢气流量计17f产生的检测信号也供给到电子控制单元14。 

另外，根据第二实施例的氢气供应装置17设有流路选择阀17g，该流路选择阀17g位于第一氢气供应通路17c和第二氢气供应通路17e之间的分叉点处。电子控制单元14控制流路选择阀17g，使得第一微气泡产生装置16或第二微气泡产生装置18将氢气微气泡混合到碳氢燃料中。 

在如上所述构造的第二实施例中，电子控制单元14首先将流路选择阀17g设定到第二微气泡产生装置位置，在观察由第二氢气流量计17f检测到的值的同时按照燃料箱15a中剩下的碳氢燃料的量来驱动氢燃料泵17b，并驱动氢气相应供应到的第二微气泡产生装置18。电子控制单元14观察由图3所示剩余燃料检测装置15f产生的检测信号，以判断剩余碳氢燃料的量。 

在以上情况中，氢燃料泵17b被驱动，以使得能够混合到剩余量的碳氢燃料中的最大量的氢气微气泡被供应到燃料箱15a。可以从限定燃料箱15a中剩余碳氢燃料的量与可混合氢气微气泡供应量极限(即用于氢燃料泵17b的受控变量)之间的关系的所准备脉谱图数据来确定用于氢燃料泵17b的受控变量(驱动力)。因此，电子控制单元14在观察由第二氢气流量计17f检测到的值的同时按照从脉谱图数据获得的结果驱动氢燃料泵17b。 

然后将大量氢气微气泡混合到燃料箱15a内的碳氢燃料中。进行混合直到达到最大的可混合量。 

碳氢燃料和氢气的燃料混合物被由燃料泵15c抽吸、加压到预定水平并供应到第二燃料供应通路15d。燃料混合物在通过燃料泵15c时被加压，使得附加量的氢气可以混合到燃料混合物中。 

因此，电子控制单元14将流路选择阀17g设定到第一微气泡产生装置位置，然后确定可以新添加到第二燃料供应通路15d内的燃料混合物中的最大可混合量的氢气。此最大可混合量的氢气可以基于与第一实施例相同的考虑从以下脉谱图数据而确定，该脉谱图数据限定第二燃料供应通路15d中的燃料混合物流速(或用于燃料泵15c的受控变量)与根据该流速(或用于燃料泵15c的受控变量)的可混合氢气微气泡供应量极限(即用于氢燃料泵17b的受控变量)之间的关系。 

电子控制单元14不仅在观察由第一氢气流量计17d检测到的值的同时进行控制来驱动氢燃料泵17b，以使得将最大可混合量的氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d，而且进行控制来驱动第一微气泡产生装置16。 

然后将由第一微气泡产生装置16产生的氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d。另外，可以附加地将大量的氢气混合到第二燃料供应通路15d内的燃料混合物流中。 

如上所述，第二实施例可以比第一实施例将更大量的氢气预先混合到碳氢燃料中。因此，第二实施例可以比第一实施例将燃烧效率提高到更高水平，由此进一步升高稀极限。结果，与第一实施例相比，根据第二实施例的氢燃料内燃机20可以将燃料消耗率和NOx排放量减小到更低水平。 

如同根据第一实施例的氢燃料内燃机一样，根据第二实施例的氢燃料内燃机20还消除了专用于氢气的传统燃料喷射装置、燃料输送管和燃料供应通路的需要。根据第二实施例的氢燃料内燃机20允许两种燃料共享燃料喷射装置12、第二燃料供应通路15d和燃料输送管15e。结果，第二实施例还可以提高各个部件的可安装性并降低生产成本。 

第二实施例还可以应用于将燃料从燃料喷射装置12直接喷射到燃烧室2的所谓缸内直喷内燃机。 

第二实施例的前述描述假定两个微气泡产生装置(第一微气泡产生装置16和第二微气泡产生装置18)将氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d和燃料箱15a。但是，第二实施例可以替代构造成使得一个微气泡产生装置可以将氢气微气泡供应到第二燃料供应通路15d和燃料箱15a。另一 替代方式是将氢气微气泡仅仅供应到燃料箱15a。 

第三实施例 

现在将参照图4和5描述根据本发明的氢燃料内燃机的第三实施例。 

图4示出根据第三实施例的氢燃料内燃机的构造。图4中的标号100表示根据第三实施例的氢燃料内燃机。根据第三实施例的氢燃料内燃机100包括发动机主体102，该发动机主体包括多个气缸(尽管在图4中仅示出一个气缸)。发动机主体102对每个气缸具有一个活塞108。每个气缸的内部设有燃烧室110，该燃烧室110随着活塞108上下运动而膨胀和收缩。发动机主体102连接到进气通路104和排气通路106，进气通路104用于将空气供应到各气缸的燃烧室110，排气通路106用于将燃烧后的气体排出燃烧室110。排气通路106设有用于净化燃烧后的气体的催化剂(例如NOx催化剂)。 

在发动机主体102中，进气通路104与燃烧室110之间的连接处设有进气门112，该进气门112控制进气通路104和燃烧室110之间的连通状态。排气通路106与燃烧室110之间的连接处设有排气门114，该排气门114控制排气通路106和燃烧室110之间的连通状态。燃烧室110设有将燃料直接喷射到燃烧室110中的燃料喷射装置(缸内喷射器)118和点燃燃烧室110内的燃料混合物的火花塞116。 

燃料喷射装置118经由燃料供应线路36连接到燃料箱30。燃料箱30存储作为液体碳氢燃料的汽油。燃料箱30内的液体燃料由安装在燃料供应线路36中的燃料泵(高压泵)32抽吸，压缩到比燃烧室110内的燃烧气体压力更高的预定压力，并供应到缸内喷射器118。燃料泵32可以是由发动机主体102驱动的机械泵或者由电机驱动的电动泵。燃料供应线路36设有燃料压力传感器54和燃料温度传感器56。燃料压力传感器54按照燃料供应线路36内液体燃料流的压力而输出信号。燃料温度传感器56按照燃料供应线路36内液体燃料流的温度而输出信号。 

微气泡产生装置52位于燃料供应线路36中燃料泵32的下游，以将液 体燃料与另一燃料(氢气)混合。微气泡产生装置52形成直径不大于几十微米的氢气微气泡并将它们混合到燃料供应线路36内的液体燃料中。由于微气泡产生装置52形成氢气微气泡并将它们混合到液体燃料中，所以氢气能够被均匀混合到液体燃料中。另外，可以方便氢气在液体燃料中的溶解。微气泡产生装置52可以使用任何微气泡产生方法，只要其在液体燃料中形成氢气微气泡。典型的微气泡产生方法已经结合第一实施例进行了描述。 

从氢产生装置50经由氢气供应线路46供应待由微气泡产生装置52混合到液体燃料中的氢气。氢产生装置50可以从液氢化合物快速产生氢气。例如，可以使用水、酒精、汽油或轻油作为液氢化合物。第三实施例使用水作为液氢化合物。下面描述氢产生装置50可以使用的一些典型氢气产生方法。 

第一种氢产生方法是通过对燃料电池施加反电动势力来电解水。 

第二种氢产生方法是用低温等离子来分解液氢化合物。更具体地，可以通过在液氢化合物中进行直流脉冲放电来产生氢气。 

第三种氢产生方法是用高活性金属来还原水。例如，当在去离子水中摩擦铝或铝合金以加速水与金属的腐蚀反应并分解水分子时，可以产生纯氢气。还可以通过将水供应到二氢化镁或二氢化镁合金来产生纯氢气。另外，当允许水蒸气与通过还原氧化铁获得的金属铁进行反应时，可以由于金属铁氧化而产生纯氢气。 

当使用上述方法中任一种时，可以从水或其他液氢化合物快速产生氢气。具体地，使用第三实施例使得可以仅仅产生纯氢气。另外，当使用上述方法中任一种时，可以在相对低的温度或常温下产生氢气。因此，使用上述方法的有利之处在于，当微气泡产生装置52将氢气混合到液体燃料中时，可以将增大量的氢气溶解在液体燃料中。 

当由氢产生装置50产生氢气时，可以将氢气在液体状态下存储。于是，与使用压力箱等存储处于气体状态的氢气时相比更容易操纵氢气。此外，可以实现高安装效率。在第三实施例中，氢产生装置50中为了产生氢气而使用的水从水箱40经由水供应线路44供应。水泵42安装在水供应线路 44中，以从水箱40抽吸水并将水供应到氢产生装置50。 

根据第三实施例的氢燃料内燃机100包括电子控制单元(ECU)60。电子控制单元60的输出端连接到前述火花塞116、燃料喷射装置118、燃料泵32、水泵42、微气泡产生装置52、氢产生装置50以及各种其他装置。电子控制单元60的输入端连接到前述燃料压力传感器54和燃料温度传感器56、用于获取有关发动机主体102的工作状态的信息(加速器开度、车速、发动机速度、空燃比、水温、撞击信号等)的工作状态测量装置62以及各种其他传感器。在接收到从各种传感器产生的输出时，电子控制单元60按照预定控制程序来控制各种装置。 

当需要向液体燃料添加氢气时，采用如上所述系统构造的根据第三实施例的氢燃料内燃机100可以通过操作氢产生装置50从水快速产生氢气、形成氢气微气泡并将这些微气泡混合到液体燃料中。图5的流程图中所示的例程是由根据第三实施例的电子控制单元60执行的氢添加控制例程。现在将参照图5的流程图描述根据第三实施例的氢添加控制。图5所示例程以预定曲柄角度周期性地执行。 

在图5所示例程的第一步骤即步骤ST101中，关注由工作状态测量装置62测量的发动机主体102的工作状态以判断氢添加执行条件是否成立。如果例如发动机主体102在可能发生撞击(爆燃/敲缸，knocking)的工作范围并在可能发生燃烧变化的工作范围下工作，则氢添加执行条件成立。如果氢添加执行条件成立，则通过执行步骤ST102至ST106将氢气添加到液体燃料。 

执行步骤ST102来按照从燃料压力传感器54输出的信号测量液体燃料压力，并按照从燃料温度传感器56输出的信号测量液体燃料温度。液体燃料压力和温度与液体燃料中可以溶解的氢气量即氢饱和量相关。氢饱和量随着液体燃料压力的增大和液体燃料温度的降低而增大。 

在下一步骤(步骤ST103)中，关注所存储的脉谱图，以按照液体燃料压力和温度以及发动机主体102的工作状态确定要求的氢添加比例。氢添加比例可以定义为例如液体燃料和氢气的燃料混合物的氢气热量值对总 热量值的比例。该脉谱图按照液体燃料压力和温度限定要求氢添加比例的上限值。 

优选要求氢添加比例的上限值不大于氢饱和量的氢添加比例。当使用这种上限值时，液体燃料中氢气的量被调节成使得其不大于氢饱和量。因此，所添加的氢气不会与液体燃料分离。即使液体燃料留在燃料供应线路36中很长时间，也不会发生氢气分离而产生问题。结果，该系统的可靠性可以提高。 

但是，上述上限值可以稍大于氢饱和量的氢添加比例。原因在于当形成氢气微气泡时，即使氢添加量稍稍超过氢饱和量，氢气可以作为微气泡均匀地存在于液体燃料中而不会与液体燃料分离。 

进行下一步骤(步骤ST104)来按照要求氢添加比例确定要求氢产生量(要求的氢气产生量)。更具体地，按照加速器开度、发动机速度等确定发动机主体102上的要求负载。然后从要求负载和要求氢添加比例确定氢气所承载的负载(氢负载)。最后，按照例如每单位量氢气的热量值计算作为要求氢产生量的适合于氢负载的氢气量。 

在下一步骤(步骤ST105)中，水泵42工作，使得合适量的水按照要求氢产生量从水箱40供应到氢产生装置50。然后氢产生装置50工作来进行氢产生处理，以按照要求氢产生量产生氢气。所产生的氢气从氢产生装置50供应到微气泡产生装置52。 

在下一步骤(步骤ST106)中，微气泡产生装置52形成氢气微气泡。然后将所得到的氢气微气泡混合到液体燃料中。在与氢气混合后，液体燃料从微气泡产生装置52供应到燃料喷射装置118。燃料喷射装置118将燃料混合物直接喷射到燃烧室110中。 

由于所喷射的燃料包含具有优异燃烧性的氢气，所以抑制了高负载工作期间的撞击和低负载工作期间的燃烧变化。如果在步骤ST101中获得的判断结果表明氢添加执行条件不成立，则进行步骤ST107来停止氢产生装置50中的氢产生处理。随后，进行步骤ST108来停止微气泡产生装置52中的微气泡产生处理。 

上述氢添加控制例程在考虑液体燃料压力和温度以及发动机主体102的工作状态的同时确定氢气添加比例。因此，可以在当前液体燃料压力和温度下将增大量的氢气混合到液体燃料中，而不允许已经添加的氢气与液体燃料分离。因此，根据第三实施例的氢燃料内燃机100可以最大程度地利用氢气添加的效果，而不牺牲由燃料喷射装置118执行的精确燃料喷射控制。 

另外，由于如上所述从水按需要产生氢气，所以不必在气体状态下存储氢气，在气体状态下氢气无法容易操纵且安装效率低。此外，仅仅产生所需量的氢气，并且所产生的氢气被全部转化成微气泡并混合到液体燃料中。因此，不必提供调节氢气产生量和供应量之间差别的缓冲箱。结果，根据第三实施例的发动机是有利的，因为可以简化系统构造。 

在第三实施例中，在电子控制单元60执行步骤ST102、ST103和ST104时实现根据本发明第四方面的“氢添加量确定装置”。 

假定第三实施例按照液体燃料压力和温度确定要求氢添加比例的上限值。但是，可以替代地按照液体燃料压力或液体燃料温度确定要求氢添加比例的上限值。 

图4所示构造包括将燃料直接喷射到燃烧室110中的燃料喷射装置(缸内喷射器)118。但是，可以替代地设置用于将燃料喷射到进气口中的燃料喷射装置(口喷射器)。 

第四实施例 

现在将参照图6和7描述根据本发明的氢燃料内燃机的第四实施例。 

图6示出根据第四实施例的氢燃料内燃机的构造。图6中的标号101表示根据第四实施例的氢燃料内燃机。根据第四实施例的氢燃料内燃机101包括控制燃料供应线路36中液体燃料流的压力和温度的压力/温度控制装置58，来代替根据第三实施例的氢燃料内燃机100中所包括的燃料压力传感器54和燃料温度传感器56。在所有其他方面中，根据第四实施例的氢燃料内燃机101具有与根据第三实施例的氢燃料内燃机100相同的构 造。在图6中，与结合第三实施例描述的元件相同的元件由与其相应元件相同的标号表示。 

压力/温度控制装置58包括液体燃料加压装置和液体燃料冷却装置。例如，可以使用高压泵作为液体燃料加压装置。可以使用热交换器作为液体燃料冷却装置。 

压力/温度控制装置58的工作由电子控制单元60控制。液体燃料中的氢气饱和量(氢饱和量)取决于液体燃料的压力和温度。因此，当由压力/温度控制装置58控制液体燃料压力和温度时，可以间接控制氢饱和量。当氢饱和量能够被控制时，可以避免所添加的氢气与液体燃料的分离并可以将增大量的氢气添加到液体燃料。图7的流程图中所示的例程是由根据第四实施例的电子控制单元60执行的氢添加控制例程。现在将参照图7的流程图描述根据第四实施例的氢添加控制。图7所示例程以预定曲柄角度周期性执行。 

在图7所示例程的第一步骤即步骤ST201中，关注由工作状态测量装置62测量的发动机主体102的工作状态，以判断氢添加执行条件是否成立。如果氢添加执行条件成立，则通过执行步骤ST202至ST207将氢气添加到液体燃料。 

在下一步骤(步骤ST202)中，关注所存储的脉谱图以按照发动机主体102的工作状态来确定要求的氢添加比例。在下一步骤(步骤ST203)中，按照要求氢添加比例来确定要求氢产生量。 

在步骤ST204中，关注所存储的脉谱图以按照要求氢添加比例来确定要求燃料压力和温度。该脉谱图组织成使得当燃料温度保持不变时，要求燃料压力随着要求氢添加比例的增大而增大。该脉谱图还组织成使得当燃料压力保持不变时，要求燃料温度随着要求氢添加比例的增大而降低。原因在于氢饱和量随着液体燃料压力的增大和液体燃料温度的降低而增大。 

要求燃料压力和温度应该设定成使得在要求燃料压力和温度下的氢饱和量不小于与要求氢添加比例相对应的氢饱和量。当这样设定要求燃料压力和温度时，液体燃料中的氢气量不超过氢饱和量。于是，可以避免所添 加氢气与液体燃料的分离。 

但是，要求燃料压力和温度可以设定成使得液体燃料中的氢气量稍稍超过氢饱和量。原因在于当形成氢气微气泡时，即使氢添加量稍稍超过氢饱和量，氢气也可以作为微气泡均匀存在于液体燃料中而不会与液体燃料分离。 

在下一步骤(步骤ST205)中，水泵42和氢产生装置50工作，以按照要求氢产生量进行氢产生处理。在步骤ST206中，压力/温度控制装置58工作，使得燃料供应线路36中液体燃料流的压力和温度被调节成适于要求燃料压力和温度。 

在下一步骤(步骤ST207)中，将氢产生装置50产生的氢气转送到微气泡产生装置52从而产生氢气微气泡。然后将所产生的氢气微气泡混合到液体燃料中，该液体燃料的压力和温度由压力/温度控制装置58控制。将所得到的氢气和液体燃料的混合物从微气泡产生装置52供应到燃料喷射装置118，并从燃料喷射装置118直接喷射到燃烧室110中。 

由于所喷射的燃料包含具有优异燃烧性的氢气，所以抑制了高负载工作期间的撞击和低负载工作期间的燃烧变化。如果在步骤ST201中获得的判断结果表明氢添加执行条件不成立，则进行步骤ST208来停止氢产生装置50中的氢产生处理。随后，进行步骤ST209来停止微气泡产生装置52中的微气泡产生处理。另外，进行步骤ST210来停止压力/温度控制装置58中的液体燃料压力/温度控制处理。 

上述氢添加控制例程按照氢气添加比例来控制液体燃料压力和温度。因此，可以在按照发动机主体102的工作状态将所需量的氢气混合到液体燃料中之后避免所添加的氢气与液体燃料的分离。结果，根据第四实施例的氢燃料内燃机101可以最大程度地利用氢气添加的效果，而不牺牲由燃料喷射装置118执行的精确燃料喷射控制。 

在第四实施例中，在电子控制单元60执行步骤ST202和ST203时实现根据本发明第五方面的“氢添加量确定装置”。另外，在电子控制单元60执行步骤ST204和ST206时实现根据本发明第五方面的“控制装置”。 

第四实施例按照要求氢添加比例来确定液体燃料压力和温度两者。但是，可以替代地按照要求氢添加比例来控制液体燃料压力或液体燃料温度。 

图6所示构造包括将燃料直接喷射到燃烧室110中的燃料喷射装置(缸内喷射器)118。但是，可以替代地设置用于将燃料喷射到进气口中的燃料喷射装置(口喷射器)。 

虽然按照优选实施例描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于这些优选实施例，而是可以进行变化而不偏离本发明的精神和范围。例如，图1、3、4和6所示的氢燃料内燃机构造为使用汽油作为燃料的汽油发动机。但是，本发明还可以应用于使用轻油作为燃料的柴油发动机。 

工业应用性 

如上所述，根据本发明的氢燃料内燃机可用作燃烧碳氢燃料和氢气作为燃料的内燃机，并尤其适合作为将大量氢气供应到燃烧室的技术。 

Claims (7)

1.一种氢燃料内燃机，所述氢燃料内燃机使用液体碳氢燃料和氢气作为燃料，并且包括：

用于喷射碳氢燃料的燃料喷射装置；

用于向所述燃料喷射装置供应碳氢燃料的燃料供应装置；和

微气泡产生装置，所述微气泡产生装置用于产生氢气微气泡，并将所产生的氢气微气泡混合到所述燃料供应装置内的液体碳氢燃料中，其中，所述氢气微气泡作为独立的气体个体悬浮在所述液体碳氢燃料中。

2.根据权利要求1所述的氢燃料内燃机，其中所述微气泡产生装置定位成向构成所述燃料供应装置的燃料供应通路内的碳氢燃料添加氢气微气泡。

3.根据权利要求1所述的氢燃料内燃机，其中所述微气泡产生装置定位成向构成所述燃料供应装置的燃料箱内的碳氢燃料添加氢气微气泡。

4.根据权利要求1所述的氢燃料内燃机，其中所述微气泡产生装置定位成向构成所述燃料供应装置的燃料供应通路内的碳氢燃料和构成所述燃料供应装置的燃料箱内的碳氢燃料添加氢气微气泡。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的氢燃料内燃机，还包括：

氢添加量确定装置，所述氢添加量确定装置用于按照所述内燃机的工作状态以及碳氢燃料的压力和/或温度来确定待由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的氢气的量。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的氢燃料内燃机，还包括：

氢添加量确定装置，所述氢添加量确定装置用于按照所述内燃机的工作状态来确定待由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的氢气的量；和

控制装置，所述控制装置用于按照由所述氢添加量确定装置确定的氢气添加量来控制待由所述燃料供应装置供应到所述燃料喷射装置的碳氢燃料的压力和/或温度。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的氢燃料内燃机，还包括：

氢产生装置，所述氢产生装置用于从液体氢化合物产生氢气，

其中所述氢产生装置仅仅产生待由所述微气泡产生装置混合到碳氢燃料中的氢气的量。

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