CN101338711A - 富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统 - Google Patents

富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统 Download PDF

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CN101338711A CNA2007101232275A CN200710123227A CN101338711A CN 101338711 A CN101338711 A CN 101338711A CN A2007101232275 A CNA2007101232275 A CN A2007101232275A CN 200710123227 A CN200710123227 A CN 200710123227A CN 101338711 A CN101338711 A CN 101338711A
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石育岑
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Abstract

本发明是一种富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其包含一引擎管理单元、一控制单元、一燃料供应装置、一侦测单元、一重组器以及一燃料箱；其中，该引擎管理单元与一引擎连接，并可接受该引擎的运转讯号；该侦测单元可置于该引擎的排气管，以侦测该引擎的排气状况；而该控制单元则分别与该引擎管理单元及该侦测单元连接，并可依据二者的输入控制该燃料供应装置，使该燃料供应装置将该燃料箱的燃料输出至该重组器，而该重组器可将燃料裂解重组为富氢气体并输出至该引擎，如此，提升该引擎的运转效率与减少废气排放量。

Description

富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统
技术领域
本发明是一种富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，尤其是关于一种可依据引擎运转效率与排气状况以调节输入引擎的富氢气体总量的装置。
背景技术
随着温室效应日趋恶化，大量应用于机动车的引擎，其效率与排放废气量已受到相当大的注目与重视。传统应用于机动车的引擎，其以汽柴油与空气作为该引擎运转所需的燃料，虽可达到运转与驱动机动车量的功效，但其效率与废气排放普遍不佳。
一般认为，氢气是一种无污染的干净燃料，也是未来可以持续利用的能源，因此，氢气的制备与应用于燃料是近年来持续受到关注的议题。将氢气作为代用燃料，既可大量消除温室气体如CO2的产生，也可减少有毒气体如NOx的产生。因此，遂有一专利号为ZL02131306.7的中国专利“车载甲醇催化裂解装置的油路自动控制系统”，为装设于引擎的甲醇催化裂解装置以及其控制系统，其中，该控制系统先侦测该引擎的状态，例如温度、压力等，之后依据该引擎的状态，利用该甲醇催化裂解装置将作为燃料的甲醇催化裂解形成富氢气体，并以该富氢气体作为辅助燃烧气体，而达到前述减少废气排放及提升效率的目的。
然而，前述车载甲醇催化裂解装置的油路自动控制系统，其运作必需以甲醇为燃料，且由于前述输入富氢气体的输入量是依据引擎工作情况予以调整，并无可侦测该引擎实际排放的废气并予以调整输入富氢气体总量的机制，因此存在不足之处。
发明内容
为解决前述既有技术需以甲醇为燃料但无法实时调整输入富氢气体总量的问题与缺憾，本发明是一种富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其包含：
一管理控制模块，其包含：
一引擎管理单元，与一引擎连接，可接受该引擎的一运转状态讯号；以及
一控制单元，与该引擎管理单元双向连接，并可接受该运转状态讯号；
一燃料供应装置，其一控制端与该控制单元连接，其包含一燃料输入口与一燃料输出口，该燃料输入口接受含氢燃料的输入；
至少一侦测单元，为一气体浓度侦测组件，其输出端与该控制单元电性连接，并根据侦测结果产生一气体浓度信号并输出至该控制单元；以及
一重组器，将由该燃料供应装置所输出的含氢燃料经重组处理作业而产出富氢气体，其包含一重组器输入口与一富氢气体输出口，其中该重组器输入口与该燃料供应装置的燃料输出口形成连通，该富氢气体输出口与该引擎的一进气口形成连通；
其中，该控制单元依据该侦测单元的侦测结果及该运转状态讯号，执行一算法后，依据该算法的运算结果控制该燃料供应装置，使该燃料供应装置适当调整输往至重组器的含氢燃料量。
藉此，本发明可依据该引擎的运转状态、该引擎的废气排放或该重组器所输出的该富氢气体状况，实时调整输入至该引擎的富氢气体，使该引擎的废气排放量与运转效率得到最佳化。
附图说明
图1是为本发明第一较佳实施例系统图。
图2是为本发明第二较佳实施例系统图。
图3是为本发明第三较佳实施例系统图。
【主要组件符号说明】
(10)管理控制模块
(12)引擎管理单元
(14)控制单元
(30)燃料供应装置
(32)燃料输入口
(34)燃料输出口
(40)侦测单元
(50)重组器
(52)重组器输入口
(54)富氢气体输出口
(60)燃料箱
(62)输出口
(80)引擎
(82)引擎本体
(84)进气管
(86)油箱
(88)排气管
具体实施方式
请参考图1，为本发明的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统的第一较佳实施例，其包含一管理控制模块10、一燃料供应装置30、一侦测单元40、一重组器50以及一燃料箱60。
该管理控制模块10包含一引擎管理单元12以及一控制单元14，其中该引擎管理单元12与一引擎80连接，接收该引擎80的运转状态讯号，例如引擎转速讯号(RPM)、进气压力讯号(MAP)、进气流量讯号(MAF)、进气温度讯号(AT)或油门位置感知讯号(TP)等。而该控制单元14与该引擎管理单元12双向电性连接，其透过该引擎管理单元12接收该引擎80的各种运转状态讯号。
该燃料供应装置30为一流量控制阀或燃料供应帮浦，具有一燃料输入口32以及一燃料输出口34，且该燃料供应装置1430的一控制端与该控制单元14电性连接，其可接受该控制单元14的控制，调节自该燃料输出口34送出的燃料供应量。
该侦测单元40可侦测一特定气体的浓度，例如侦测氢气、一氧化碳或氧气浓度等，其输出端与该控制单元14电性连接，根据侦测的氢气浓度而输出一气体浓度讯号至该控制单元14。
该重组器50可将汽油、柴油、烷类、醇类等燃料进行重组转化，例如一电浆重组器、高温裂解装置或类似的裂解重组装置。将该些燃料转化后，形成一富氢气体，其中，所谓富氢气体是具有高氢气含量的气体。该重组器50包含一重组器输入口52以及一富氢气体输出口54，其中该重组器输入口52与该燃料输出口34形成连通，使该燃料供应装置30可将一燃料送至该重组器50。
该燃料箱60填装该燃料，其包含一输出口62，该输出口62与该燃料供应装置30的燃料输入口32形成连通，使填充于该燃料箱60内的燃料可经该燃料输入口32进入该燃料供应装置30。
使用时，本较佳实施例与该引擎80连接，其中，该引擎80包含一引擎本体82以及与该引擎本体82连接的一进气管84、一油箱86以及一排气管88，该进气管84与该油箱86分别作为该引擎本体82运转所需的气体及燃料来源，该排气管88为该引擎本体82运转后的废弃排出口。其中，该引擎管理单元12与该引擎本体82连接，其可侦测与接受该引擎本体82运转时的各种状态讯号；该重组器50的富氢气体输出口54与该进气管84形成连通，使该重组器50的输出气体可送至该引擎本体82内；另外，该侦测单元40的一侦测端可置于该重组器50的富氢气体输出口54内。
当该引擎本体82运转时，该引擎管理单元12开始测得该引擎本体82的运转状态讯号，并将该运转状态讯号送至该控制单元14；且该侦测单元40也将所侦测的气体浓度讯号，送至该控制单元14，该控制单元14整合由该引擎管理单元12及该侦测单元40的输入讯号后，控制该燃料供应装置30使其改变由该燃料箱60输往该重组器50的燃料流量；如此，由于该重组器50的输入燃料量改变，且该些燃料经该重组器50裂解或转化后产生的该富氢气体也即随之改变，因此，达到改变输入该引擎本体82的富氢气体的功能，且由于该引擎本体82接受该富氢气体的输入而提升其运转效率。
其中，该控制单元14是以一智能型算法，例如类神经网络、模糊逻辑(FUZZY LOGIC)或基因算法等算法，将该侦测单元40以及该引擎管理单元12的输入讯号进行运算后，再对该重组器50进行控制；举例而言，当该侦测单元40侦测到气体浓度后转换成为一电压讯号(例如：0～5V)，而当该电压讯号介于0～2.5V时，表示该重组器50的输出气体浓度较低，此时该控制单元14接受到该电压讯号并依该智能型算法计算后，输出一控制电压讯号(例如：2.5～5V)，控制该燃料供应装置30使输往该重组器50的燃料流量提升；反之，当该侦测单元40的输出电压讯号介于2.5～5V时，表示气体浓度过高，该控制单元14接受到电压讯号并经运算后，获得一控制电压讯号(例如：0～2.5V)以控制该燃料供应装置30达到减少输往该重组器50的燃料的目的。
请参考图2，为本发明的第二较佳实施例，与该第一较佳实施例比较，其特征在于：其将该侦测单元40设于该排气管88，使其可实时侦测该引擎80排出的废气，并依据侦测的输出废气成分及含量，调整输往该重组器50的燃料，达到控制废气流量的目的。其中，该侦测单元40的种类可依据设计改变不同功能的侦测器，例如为可侦测碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)或二氧化碳(CO2)浓度的气体浓度侦测器，以本较佳实施例为例，其为一可侦测氧气及一氧化碳(CO)浓度的侦测器。
请参考图3，为本发明的第三较佳实施例，与前述第二较佳实施例比较，其特征在于：该燃料供应装置30的燃料输入口32直接与该引擎80的油箱86内部形成连通，且使本较佳实施例不需包含该燃料箱60，并且，因为本第三较佳实施例输往该重组器50的燃料与提供该引擎本体82运转所需的燃料相同，故需将该重组器50改为可裂解或催化分解汽油或柴油并形成该富氢气体的装置，如此，使本第三较佳实施例具有更精简的设计。
进一步地，请参考图1及图3，也可将该第三较佳实施例中该侦测单元40换至如第一较佳实施例的位置，即将该侦测单元40置于该重组器50的富氢气体输出口54，使该侦测单元40侦测富氢气体的氢气浓度。或者，也可于该重组器50的富氢气体输出口54以及于该排气管88内各分别设有一个侦测单元40，如此，该控制单元14可同时监控该重组器50的富氢气体输出口54或该排气管88的特定气体含量分布状况，并据此调整由该重组器50所输出的富氢气体流量。

Claims (10)

1.一种富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，包含：
一管理控制模块，其包含：
一引擎管理单元，与一引擎连接，可接受该引擎的一运转状态讯号；以及
一控制单元，与该引擎管理单元双向连接，并可接受该运转状态讯号；
一燃料供应装置，其一控制端与该控制单元连接，其包含一燃料输入口与一燃料输出口，该燃料输入口可接受含氢燃料的输入；
至少一侦测单元，为一气体浓度侦测组件，其输出端与该控制单元电性连接，并根据侦测结果产生一气体浓度信号并输出至该控制单元；以及
一重组器，将由该燃料供应装置所输出的含氢燃料经重组处理作业而产出富氢气体，其包含一重组器输入口与一富氢气体输出口，其中该重组器输入口与该燃料供应装置的燃料输出口形成连通，该富氢气体输出口与该引擎的一进气口形成连通；
其中，该控制单元依据该侦测单元的侦测结果及该运转状态讯号，执行一算法后，依据该算法的运算结果控制该燃料供应装置，使该燃料供应装置适当调整输往至重组器的含氢燃料量。
2.如权利要求1所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，包含一个侦测单元，该侦测单元设于该重组器的富氢气体输出口，且可侦测该输出端富氢气体输出口的氢体浓度。
3.如权利要求1或2所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，包含一个侦测单元设于该引擎的一排气管内，并可侦测该排气管内的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物气体或碳氢化合气体的气体浓度。
4.如权利要求3所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该燃料供应装置为一流量控制阀或燃料供应帮浦。
5.如权利要求4所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该运转状态讯号包含一引擎转速讯号、一进气压力讯号、一进气流量讯号、一进气温度讯号与一油门位置感知讯号。
6.如权利要求4所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该重组处理作业包含高温裂解、催化裂解或电浆辅助裂解。
7.如权利要求4所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该算法包含一类神经网络算法、模糊逻辑算法或基因算法。
8.如权利要求4所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该燃料输入口与该引擎的一油箱内部形成连通。
9.如权利要求4所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该燃料输入口与一填装该含氢燃料的一燃料箱形成连通。
10.如权利要求9所述的富氢气体辅助内燃机引擎燃烧的控制系统，其特征在于，该含氢燃料包含汽油、柴油、烷类化合物或醇类化合物。
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