CN106224088A - 一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统，动力系统包括氢混合燃料储罐、活塞式燃气发动机、涡轮增压单元、换热器、储热设备、储冷设备和空气管路。氢混合燃料储罐中高压混合燃料气经脱水和换热，通过涡轮增压单元释放压力能和在储冷设备放出冷量后，或通过压力能利用控制单元释放压力能后到活塞式燃气发动机，空气经涡轮增压单元压缩后到活塞式燃气发动机，活塞式燃气发动机燃烧做功驱动汽车行驶。废气通过涡轮增压单元释放压力能排放，或再与氢混合燃料气换热后排放。本发明用高压混合燃料气的压力能驱动涡轮增压单元压缩空气，并回收高压混合燃料气膨胀降温后的冷量，充分利用了高压氢混合燃料的压力能，提高了汽车动力系统热效率。

Description

一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统

技术领域

本发明属于动力机械设备技术领域，涉及一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法和动力系统。

背景技术

进入二十一世纪，汽车发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响以及减少大气污染和汽车发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。氢能源是众多替代能源中的一种可再生资源，热值高，并且燃烧后大部分生成物是水蒸气，是一种理想的绿色燃料。作为代用燃料的氢能源可以解决二大难题：一是石油燃料储量有限，二是使用石油燃料带来的环境污染。

氢能源的缺点，氢能源成本约为汽油发动机的10-20倍，氢能储运成本高于汽油4倍，氢能制备成本高于汽油、电力，氢能的储运安全性也为业内担忧，氢能源的燃烧过程产生NO_X，会对环境造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，充分利用高压氢混合燃料压力能进行做功，提高汽车动力系统热效率。本发明的另一目的是提供一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统。

本发明的技术方案是：利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，氢混合燃料储罐中高压混合燃料气经脱水和换热，通过涡轮增压单元释放压力能和在储冷设备放出冷量后，或通过压力能利用控制单元释放压力能后到活塞式燃气发动机，空气经涡轮增压单元压缩后到活塞式燃气发动机，活塞式燃气发动机燃烧做功驱动汽车行驶。废气通过涡轮增压单元释放压力能排放，或再与氢混合燃料气换热后排放。本发明用高压混合燃料气的压力能驱动涡轮增压单元压缩空气，并回收高压混合燃料气膨胀降温后的冷量，充分利用了高压氢混合燃料的压力能，提高了汽车动力系统热效率。

氢混合燃料储罐氢气的体积含量为6～100%，氮气的含量为0～94%。上述的氮气可以被二氧化碳或其它惰性气体的一种或多种混合物全部或部分代替，允许加入一定比例的其他气体、液体或固体燃料的一种或多种，如甲烷、甲醇、乙醇等。使用低谷电、风电、太阳能电、水电或潮汐发电加压氢混合燃料后，注入管道或大型储罐，然后加注到氢混合燃料储罐中，驱动汽车行驶。

本发明利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，包括氢混合燃料储罐、活塞式燃气发动机、涡轮增压单元和空气管路，涡轮增压单元设有膨胀机和增压机，膨胀机和增压机同轴连接。活塞式燃气发动机设有空气入口、燃气入口、废气出口、动力输出轴。氢混合燃料储罐连接到活塞式燃气发动机的燃气入口，空气管路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口，活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机连接到废气排放口。活塞式燃气发动机设有缸体冷却机构，缸体冷却机构连接到储热设备，储热设备通过循环泵连接到缸体冷却机构。

动力系统设有2号涡轮增压单元、脱水干燥器、换热器和储冷设备。2号涡轮增压单元设有2号增压机和2号膨胀机。2号增压机和2号膨胀机同轴连接，活塞式燃气发动机还设有高压空气喷嘴。氢混合燃料储罐通过脱水干燥器和换热器连接到2号涡轮增压单元的2号膨胀机，2号膨胀机的出口通过储冷设备连接到活塞式燃气发动机的燃料入口。空气管路的一路通过2号增压机连接到高压空气喷嘴，膨胀机出口通过换热器连接到废气排放口。储热设备通过高压稳压泵与氢混合燃料储罐连接。

储冷设备装有蓄冷介质，脱水干燥器装有干燥剂，储热设备中的蓄热介质可以为水、防冻液、机油或有机溶剂。

动力系统设有制冷调压设备、储冷设备、辅助动力设备、高压膨胀机、发电膨胀机和发电机。氢混合燃料储罐与制冷调压设备连接，然后与辅助动力设备连接，制冷调压设备与储冷设备连接，辅助动力设备与高压膨胀机连接，高压膨胀机出口通过发电膨胀机连接到活塞式燃气发动机的燃气入口。发电膨胀机与和发电机同轴连接，高压膨胀机与涡轮增压单元的膨胀机和增压机同轴连接。

活塞式燃气发动机包括缸体和曲轴，缸体的内部为燃烧室，燃烧室内设有活塞，燃烧室的顶部设有空气入口、高压空气喷嘴、火花塞、燃料入口和废气出口，活塞通过连杆机构与曲轴连接。

活塞式燃气发动机为四冲程发动机，由于燃料气和助燃空气均有一定的高压力，发动机的作业制度为四冲程或改为二冲程。发动机改为二冲程后，可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗，有效地强化发动机的做功能力。四冲程发动机的燃料气可以在吸气行程中喷入，在活塞到达气缸的上止点前点火；也可以在燃烧做功行程中喷入，燃料喷入后点火。高压空气喷嘴可以在燃烧做功行程中喷入足量的空气，与汽油、柴油相比氢气易燃、燃烧速度快，单位体积内可以燃烧更多的燃料，需要更多的助燃空气。

压力能利用控制单元既可以连续利用压力能、也可以阶梯式利用压力能。

连续利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐中的高压氢混合燃料气经过压力能利用控制单元后，直喷进入活塞式燃气发动机作为燃料燃烧利用化学能做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功。既可以先释放压力能再释放燃料燃烧的化学能，也可以同时释放压力能和燃料燃烧的化学能。随着氢混合燃料储罐中燃气压力的不断下降，压力能利用控制单元可以控制和实时调整，活塞式燃气发动机的进气时间及喷嘴开度，保证进气量的稳定、均匀和一致，不受压力波动的影响。

阶梯式利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐中的高压氢混合燃料经压力能利用控制单元，减压稳压后分成多个压力梯级，直喷进入活塞式燃气发动机作为燃料燃烧做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功。压力能利用控制单元根据氢混合燃料储罐的实时压力，按梯级减小依次输出不同压力的氢混合燃料气。保证活塞式燃气发动机的进气量稳定、均匀，压力能利用控制单元根据输出压力的梯级，按各自梯级对应的时长调整进气时间。

活塞式燃气发动机为四冲程发动机，可以改为二冲程。发动机改为二冲程后的作业制度是：活塞运行过程中没有吸气、压缩行程，只有燃烧做功和排气行程。高压氢混合燃料气和高压空气，在活塞排气行程结束前或结束后，分别直喷进入活塞式燃气发动机，当气缸内达到一定的压力时，火花塞点燃燃气做功。改为二行程后可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗，使发动机在运转过程中的燃烧做功冲程增加，有效的增加发动机的做功能力。利用压力能的发动机2个气缸相当于普通发动机2个以上气缸的做功能力。

活塞式燃气发动机可以改造现有汽车上的活塞式燃油发动机，也可以在汽车出厂时配套活塞式燃气发动机。活塞式燃气发动机用于发电、轮船等其它设备时，既可以采用活塞式燃气发动机、也可以采用燃气轮机。

氢混合燃料与全氢燃料比较有以下优点。在防止爆燃、降低燃烧温度、防止氮氧化物的生成时，比使用全氢燃料的尾气循环合理（全氢燃料尾气循环量达到进气量的25～30%时也可以达到防止爆燃、防止氮氧化物生成的效果）。早燃和回火是全氢发动机的技术难点，氢混合燃料同样解决了这个问题。混合燃料气在生产、储存、运输、使用时更安全。氢气发动机的空气过量系数为2时，氢发动机所产生的氮氧化物几乎为0。我们的氢混合燃料燃烧同样几乎没有氮氧化物排放。充分利用了混合燃料气的压力能。零排放，汽车发动机尾气排放标准从1992年的欧1到2013年的欧6，22年间升级5次、平均每4年更新一次。一氧化碳减少了66.7%、有机物减少了88%、氮氧化物减少了94.5、PM减少了98%。我们没有一氧化碳、有机物、PM排放，氮氧化物排放远远低于欧6标准。汽油发动机的热效率35%左右，柴油发动机的热效率40%左右，全氢发动机效率45%左右，我们的氢混合燃料发动机，充分利用了氢混合燃料的压力能后，使热效率提高到50%以上。天然气汽车百公里能耗230MJ，汽油汽车百公里能耗236MJ，我们的氢混合燃料汽车百公里能耗远低于以上数据。

本发明利用活塞式燃气发动机做功后的废气的压力能为涡轮增压单元压缩助燃空气，也利用氢混合燃料储罐中高压混合燃料气的压力能驱动2号涡轮增压单元压缩助燃空气，并回收高压混合燃料气膨胀降温后的冷量为储冷设备蓄冷，充分利用了高压氢混合燃料压力能进行做功，提高了汽车动力系统热效率。利用冷却缸体的热量为储热设备蓄热，使能量利用进一步提高。

附图说明

图1为本发明利用高压氢混合燃料驱动汽车动力系统的流程示意图；

图2 为活塞式燃气发动机的结构示意图；

图3为活塞式燃气发动机的做功行程和排气行程示意图；

图4为本发明另一种实施方案的流程示意图；

图5为本发明第三种实施方案的流程示意图；

其中：1—氢混合燃料储罐、2—储冷设备、3—膨胀机、4—增压机、5—换热器、6—储热设备、7—循环泵、8—活塞式燃气发动机、9—空气入口、10—废气出口、11—动力输出轴、12—压力能利用控制单元、13—涡轮增压单元、14—燃气入口、15—脱水干燥器、16—高压稳压泵、17—发电膨胀机、18—发电机、19—制冷调压设备、20—高压膨胀机、21—辅助动力设备、22—2号涡轮增压单元、23—缸体、24—连杆机构、25—火花塞、26—2号增压机、27—2号膨胀机、28—燃烧室、29—活塞、30—曲轴、31—高压空气喷嘴。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统如图1所示，包括氢混合燃料储罐1、储热设备6、循环泵7、高压稳压泵16、脱水干燥器15、换热器5和储冷设备2、活塞式燃气发动机8、涡轮增压单元13、2号涡轮增压单元22和空气管路。涡轮增压单元设有膨胀机3和增压机4，膨胀机和增压机同轴连接， 2号涡轮增压单元设有2号增压机26和2号膨胀机27， 2号增压机和2号膨胀机同轴连接。活塞式燃气发动机设有空气入口9、燃气入口14、废气出口10、动力输出轴11。储冷设备设有蓄冷剂，储热设备中的蓄热介质为水，脱水干燥器内装有干燥剂。氢混合燃料储罐通过脱水干燥器和换热器连接到2号涡轮增压单元的膨胀机，膨胀机的出口通过储冷设备连接到活塞式燃气发动机的燃气入口14。空气管路分为两路，一路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口9，另一路通过2号增压机连接到高压空气喷嘴31。活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机3和换热器5连接到废气排放口。活塞式燃气发动机8设有缸体冷却机构，缸体冷却机构连接到储热设备，储热设备一路通过循环泵连接到缸体冷却机构，另一路通过高压稳压泵连接到氢混合燃料储罐。如图2所示，活塞式燃气发动机包括缸体23和曲轴30，缸体的内部为燃烧室28，燃烧室内设有活塞29，燃烧室的顶部设有空气入口9、高压空气喷嘴31、火花塞25、燃料入口14和废气出口10，活塞通过连杆机构24与曲轴连接。

本发明利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，压力30～40MPa的氢混合燃料储罐中的燃料气，经过脱水干燥器脱水，进入换热器与发动机300℃的尾气换热升温到200℃后，经2号多级涡轮增压单元22的2号膨胀机27，为2号增压机26提供动力。氢混合燃料从高压降到3～10MPa，释放压力能温度降低到负30℃，与储冷设备2换热升温到负10℃后，作为活塞式燃气发动机的燃料，储冷设备由蓄冷剂储存冷量。一路空气经2号涡轮增压单元的增压机26压缩到1.5～1.8MPa后，到活塞式燃气发动机的高压空气喷嘴31，另一路经涡轮增压单元13的增压机3压缩到0.3~0.5MPa后，到空气入口9，燃料气和空气在活塞式燃气发动机内燃烧做功驱动汽车行驶。活塞式燃气发动机燃烧后的废气经涡轮增压单元13的膨胀机3为增压机4提供动力后，再经换热器5为氢混合燃料气换热后到废气排放口排放。

活塞式燃气发动机8为四冲程发动机，由于燃料气和助燃空气均有一定的高压力，发动机的作业制度为四冲程或改为二冲程，如图3所示活塞运行过程中没有吸气压缩过程，只有燃烧做功和排气行程，a做功行程前段，b为做功行程中段，c为排气行程。发动机改为二冲程后，可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗，有效地强化发动机的做功能力。四冲程发动机见图2燃料气可以在吸气行程中喷入，同时在活塞到达气缸上止点前点火；也可以在燃烧做功行程中喷入，燃料喷入后点火；高压空气喷嘴在燃烧做功行程中喷入足量的空气，与汽油、柴油相比氢气易燃、燃烧速度快，单位体积内可以燃烧更多的燃料，需要更多的助燃空气。

四冲程运行，当发动机低速运转时，涡轮增压机（13）不开启，发动机靠活塞吸入常压空气；当发动机的转速较高时，涡轮增压机（13）开启，空气经增压机（4）压缩到0.3～0.5MPa后，从空气入口（9）进入活塞式燃气发动机；当发动机在高速运转时，空气经2号涡轮增压单元（22）的增压机（26）压缩到1.5～1.8MPa后，从高压空气喷嘴（31）喷入活塞式燃气发动机，强化空气的进入量，使足量的空气与燃料气在活塞式燃气发动机内燃烧做功，为汽车提速或高速行驶时提供强劲的动力。

通过高压稳压泵16把热水打入氢混合燃料储罐，保持储罐内压力恒定在30~40MPa输出燃料气。

实施例2

本发明另一实施方式如图4所示，包括氢混合燃料储罐1、活塞式燃气发动机8、涡轮增压单元13、压力能利用控制单元12、储热设备6、储冷设备2和空气管路。涡轮增压单元设有膨胀机3和增压机4，膨胀机和增压机同轴连接。活塞式燃气发动机设有空气入口9、燃气入口14、废气出口10、动力输出轴11。压力能利用控制单元与储冷设备连接，形成循环回路。氢混合燃料储罐通过压力能利用控制单元连接到活塞式燃气发动机的燃气入口，空气管路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口，活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机3连接到废气排放口。活塞式燃气发动机设有缸体冷却机构，缸体冷却机构连接到储热设备，储热设备通过循环泵连接到缸体冷却机构。

如图4所示，氢混合燃料通过压力能利用控制单元12后到活塞式燃气发动机，空气经涡轮增压单元13的增压机4压缩后到活塞式燃气发动机的空气入口9，燃料气和空气在活塞式燃气发动机内燃烧做功驱动汽车行驶。活塞式燃气发动机燃烧后废气通过涡轮增压单元的膨胀机释放压力能后排放。涡轮增压单元13利用发动机尾气压力能作为动力给空气加压，回收尾气能量，强化活塞式燃气发动机8空气进入量，节约发动机吸入空气时消耗的能量，增加活塞式燃气发动机功率输出。

活塞式燃气发动机的工作原理是，30MPa氢混合燃料进入压力能利用控制单元12后，与活塞式燃气发动机连接，可以将压力能梯级利用或者连续利用。压力能利用控制单元与储冷设备连接，压力能利用过程中气体膨胀所产生的冷量，由储冷设备2中的蓄冷剂带走蓄冷。活塞式燃气发动机2冷却采用水冷的方式，与储热设备6连接，将热量储存在储热设备的热水中。

压力能利用控制单元12，连续利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐（1）中的高压氢混合燃料气经过压力能利用控制单元（12）后，直喷进入活塞式燃气发动机（8）作为燃料燃烧做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功。既可以先释放压力能再释放燃料燃烧的化学能，也可以同时释放压力能和燃料燃烧的化学能。随着氢混合燃料储罐（1）中燃气压力的不断下降，压力能利用控制单元（12）可以控制和实时调整，活塞式燃气发动机（8）的进气时间和喷嘴开度大小，保证进气量的稳定、均匀和一致，不受压力波动的影响。

压力能利用控制单元12阶梯式利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐（1）中的高压氢混合燃料经压力能利用控制单元（12），减压稳压后分成4个压力梯级16MPa、8MPa、4MPa和2MPa，直喷进入活塞式燃气发动机（8）作为燃料燃烧做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功。压力能利用控制单元（12）根据氢混合燃料储罐（1）的实时压力，按梯级减小依次输出不同压力的氢混合燃料气。保证活塞式燃气发动机（8）的进气量稳定、均匀，压力能利用控制单元12根据输出压力16MPa、8MPa、4MPa和2MPa的梯级，分别调整进气时间的比例为1:2:4:8。

实施例3

本发明第三种实施方式如图5所示，包括氢混合燃料储罐1、活塞式燃气发动机8、涡轮增压单元13、储热设备6、储冷设备2、制冷调压设备19、发电膨胀机17、发电机18和高压膨胀机20和空气管路，涡轮增压单元13设有膨胀机3和增压机4，高压膨胀机与膨胀机、增压机同轴连接，发电膨胀机与和发电机同轴连接。活塞式燃气发动机设有空气入口9、燃气入口14、废气出口10、动力输出轴11。制冷调压设备与储冷设备连接，形成循环回路。氢混合燃料储罐通过制冷调压设备连接到高压膨胀机，高压膨胀机出口连接到发电膨胀机，发电膨胀机出口连接到活塞式燃气发动机的燃气入口14。空气管路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口，活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机3连接到废气排放口，为增压机提供动力。活塞式燃气发动机设有缸体冷却机构，缸体冷却机构连接储热设备，储热设备通过循环泵连接到缸体冷却机构，形成循环回路。

本实施例的作业制度是：涡轮增压单元13利用发动机尾气的压力能作为动力给空气加压，回收尾气压力能，强化活塞式燃气发动机8空气进入量，节约发动机吸入空气时消耗的能量，增加活塞式燃气发动机功率输出。活塞式燃气发动机8的工作原理是，30MPa氢混合燃料进入制冷调压设备19将压力能梯级利用。制冷调压设备19与储冷设备2连接，压力能利用过程中气体膨胀所产生的冷量，由储冷设备2中的蓄冷剂带走蓄冷。活塞式燃气发动机8冷却采用水冷的方式，与储热设备6连接，将热量储存在储热设备的热水中。

制冷调压设备采用压力梯级输出。当氢混合燃料储罐压力大于15MPa时，氢混合燃料气进入制冷调压设备后，调压到15MPa压力稳定输出。调压设备与储冷设备连接，将燃料膨胀冷量储存在储冷设备2中。15MPa的氢混合燃料气进入辅助动力设备，利用其压力能推动辅助动力设备运转，并通过传动系统带动汽车运行，氢混合燃料气压力降到8MPa。8MPa氢混合燃料气进入高压膨胀机，利用其压力能加压助燃空气，压力从8MPa降压到3Mpa。从高压膨胀机出来的3MPa氢混合燃料气进入发电膨胀机，推动发电机发电并储存至蓄电池中，供汽车电力系统使用，压力从3MPa降压到1.5MPa，1.5MPa的氢混合燃料气直喷进入活塞式燃气发动机。当氢混合燃料储罐压力小于15MPa大于8MPa时，将辅助动力设备短路，制冷调压设备调压到8MPa稳定输出，气体膨胀的冷量由储冷设备储存。8MPa氢混合燃料气进入高压膨胀机，以下流程同上。 当氢混合燃料储罐压力小于8MPa大于3MPa时，将辅助动力设备和高压膨胀机短路， 3MPa氢混合燃料气进入发电膨胀机17，重复以上流程。

Claims (15)

1.一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：所述氢混合燃料储罐中压力为0～100MPa，氢混合燃料通过脱水、换热，经2号涡轮增压单元（22）从高压降到0～30MPa压力，释放压力能和在储冷设备（2）放出冷量后进入活塞式燃气发动机，或通过压力能利用控制单元（12）后到活塞式燃气发动机；空气经2号涡轮增压单元（22）的增压机（26）压缩到0～30MPa后，到活塞式燃气发动机的高压空气喷嘴（31），燃料气和空气在活塞式燃气发动机内燃烧做功驱动汽车行驶；活塞式燃气发动机燃烧后的废气，经涡轮增压单元（13）的膨胀机（3）做功，再通过换热器（5）为氢混合燃料气换热后排放，空气经涡轮增压单元（13）的增压机（4）压缩到0～2MPa后，到活塞式燃气发动机的空气入口（9）。

2.根据权利要求1所述利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：所述氢混合燃料储罐（1）氢气的体积含量为6～100%，氮气的含量为0～94%；上述的氮气可以被二氧化碳或其它惰性气体的一种或多种混合物全部或部分代替，允许加入一定比例的其他气体、液体或固体燃料的一种或多种，如甲烷、甲醇、乙醇等。

3.根据权利要求1所述利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：使用低谷电、风电、太阳能电、水电或潮汐发电加压氢混合燃料后，注入管道或大型储罐，然后加注到氢混合燃料储罐中，驱动汽车行驶。

4.一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，包括氢混合燃料储罐（1）、活塞式燃气发动机（8）、涡轮增压单元（13）和空气管路，所述涡轮增压单元设有膨胀机（3）和增压机（4），膨胀机和增压机同轴连接，所述活塞式燃气发动机设有空气入口（9）、燃气入口（14）、废气出口（10）、动力输出轴（11），其特征是：所述氢混合燃料储罐连接到活塞式燃气发动机的燃气入口，所述空气管路通过增压机连接到活塞式燃气发动机的空气入口，所述活塞式燃气发动机的废气出口通过涡轮增压单元的膨胀机（3）连接到废气排放口；所述活塞式燃气发动机设有缸体冷却机构，所述缸体冷却机构连接到储热设备，所述储热设备通过循环泵（7）连接到缸体冷却机构。

5.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述动力系统设有2号涡轮增压单元（22）、脱水干燥器（15）、换热器（5）和储冷设备（2）；所述2号涡轮增压单元设有2号增压机（26）和2号膨胀机（27），所述2号增压机和2号膨胀机同轴连接，所述活塞式燃气发动机设有高压空气喷嘴（31）；所述氢混合燃料储罐通过脱水干燥器和换热器连接到2号涡轮增压单元的2号膨胀机，2号膨胀机的出口通过储冷设备连接到活塞式燃气发动机的燃气入口；所述空气管路的一路通过2号增压机连接到高压空气喷嘴，所述膨胀机（3）出口通过换热器连接到废气排放口。

6.根据权利要求5所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述动力系统设有高压稳压泵（16），所述储热设备（6）通过高压稳压泵与氢混合燃料储罐（1）连接。

7.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述动力系统设有压力能利用控制单元（12）和储冷设备（2），所述压力能利用控制单元与储冷设备连接；所述氢混合燃料储罐通过压力能利用控制单元连接到活塞式燃气发动机的燃气入口（14）。

8.根据权利要求7所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：设有制冷调压设备（19）、辅助动力设备（21）、高压膨胀机（20）、发电膨胀机（17）和发电机（18），所述高压膨胀机与涡轮增压单元的膨胀机（3）和增压机（4）同轴连接；所述氢混合燃料储罐（1）通过制冷调压设备和辅助动力设备连接高压膨胀机，所述高压膨胀机出口通过发电膨胀机连接到活塞式燃气发动机的燃气入口（14）。

9.根据权利要求8所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述的储冷设备（2）装有储冷介质，所述脱水干燥器（15）装有干燥剂，所述储热设备（6）中的蓄热介质为水、防冻液、机油或有机溶剂。

10.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述活塞式燃气发动机（8）包括缸体（23）和曲轴（30），缸体的内部为燃烧室（28），所述燃烧室内设有活塞（29），燃烧室的顶部设有空气入口（9）、高压空气喷嘴（31）、火花塞（25）、燃料入口（14）和废气出口（10），所述活塞通过连杆机构（24）与曲轴连接。

11.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述活塞式燃气发动机（8）为四冲程发动机，由于燃料气和助燃空气均有一定的高压力，发动机的作业制度为四冲程或改为二冲程；发动机改为二冲程后，可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗，有效地强化发动机的做功能力；四冲程发动机的燃料气可以在吸气行程中喷入，同时在活塞到达气缸上止点前点火；也可以在燃烧做功行程中喷入，燃料喷入后点火；高压空气喷嘴（31），可以在燃烧做功行程中喷入足量的空气，与汽油、柴油相比氢气易燃、燃烧速度快，单位体积内可以燃烧更多的燃料，需要更多的助燃空气。

12.根据权利要求4所述的利用高压氢混合燃料驱动汽车的动力系统，其特征是：所述活塞式燃气发动机（8）设有空气入口（9）和高压空气喷嘴（31）四冲程运行，当发动机低速运转时，涡轮增压机（13）不开启，发动机靠活塞吸入常压空气；当发动机的转速较高时，涡轮增压机（13）开启，空气经增压机（4）压缩到0～2MPa后，从空气入口（9）进入活塞式燃气发动机；当发动机在高速运转时，空气经2号涡轮增压单元（22）的增压机（26）压缩到0～30MPa后，从高压空气喷嘴（31）喷入活塞式燃气发动机，强化空气的进入量，使足量的空气与燃料气在活塞式燃气发动机内燃烧做功，为汽车提速或高速行驶时提供强劲的动力。

13.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：所述压力能利用控制单元（12）既可以连续利用压力能、也可以阶梯式利用压力能；

连续利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐（1）中的高压氢混合燃料气经过压力能利用控制单元（12）后，直喷进入活塞式燃气发动机（8）作为燃料燃烧利用化学能做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功；既可以先释放压力能再释放燃料燃烧的化学能，也可以同时释放压力能和燃料燃烧的化学能；随着氢混合燃料储罐（1）中燃气压力的不断下降，压力能利用控制单元（12）可以控制和实时调整，活塞式燃气发动机（8）的进气时间和喷嘴开度大小，保证进气量的稳定、均匀和一致，不受压力波动的影响；

阶梯式利用压力能的方法是，氢混合燃料储罐（1）中的高压氢混合燃料经压力能利用控制单元（12），减压稳压后分成多个压力梯级，直喷进入活塞式燃气发动机（8）作为燃料燃烧做功，同时利用氢混合燃料的压力能辅助做功；压力能利用控制单元（12）根据氢混合燃料储罐（1）的实时压力，按梯级减小依次输出不同压力的氢混合燃料气；保证活塞式燃气发动机（8）的进气量稳定、均匀，压力能利用控制单元（12）根据输出压力的梯级，按各自梯级对应的时长调整进气时间。

14.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：所述活塞式燃气发动机（8）改为二冲程后的作业制度是，活塞运行过程中没有吸气、压缩行程，只有燃烧做功和排气行程；高压氢混合燃料气和高压空气，在活塞排气行程结束前或结束后，分别直喷进入活塞式燃气发动机，当气缸内达到一定的压力时，火花塞点燃燃气做功；改为二行程后可以减少发动机吸气、压缩过程的空转能耗，使发动机在运转过程中的燃烧做功冲程增加，有效的增加发动机的做功能力；利用压力能的发动机2个气缸相当于普通发动机2个以上气缸的做功能力。

15.根据权利要求1所述一种利用高压氢混合燃料驱动汽车的方法，其特征是：所述储热设备6、储冷设备2的热量和冷量，用于驾驶室空调的制热制冷；具体实施过程，在汽车停止行驶发动机熄火后，也可以用蓄电池的电力驱动风扇，将热量或冷量输送进入驾驶室；该冷量也可以用于汽车冰箱制冷。