CN110168210A - 使用太阳能或电能进行车载燃料重整 - Google Patents

使用太阳能或电能进行车载燃料重整 Download PDF

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Abstract

用于内燃发动机的操作控制系统(1)、内燃发动机(40)、车辆(10)和在由内燃发动机(40)提供动力的车辆(10)中车载产生氢气的方法。操作控制系统(1)包括电流源(2)，具有氢前体材料供应装置的气体发生器(3)以及SCR(5)装置和燃料辛烷值增强装置。气体发生器(3)配置成通过由所述源输送的太阳能、电能或两者的操作将所包含的前体材料转换成H2气体。SCR(5)装置与气体发生器(3)流体配合，使得设置在由SCR(5)装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过它并且至少间歇地接收来自气体发生器(3)的H2气体以进行NOx的催化还原。同样地，燃料辛烷值增加装置限定了H2气体导管，其构造成从气体发生器(3)输送H2，可以至少间歇地引入内燃发动机，作为向在其中燃烧的柴油、汽油或相关燃料提供增强的能量量的方式。

Description

使用太阳能或电能进行车载燃料重整
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年1月10日提交的美国临时申请第15/402,498号的优先权，所述临时申请以全文引用的方式并入。
背景技术
本公开总体上涉及用于提供车载生产氢气的车辆系统；更具体地说，用于内燃发动机(ICE)点火后排放副产物的处理和ICE运行效率的燃料辛烷值改进中的一种或两种的车载生产氢气。
为了符合日益严格的空气质量标准，ICE制造商——通常以车辆原始设备制造商(OEM)的形式——已转向排放处理以控制氮氧化物(通常称为NOx)、一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)和颗粒物(PM)的产生。这些ICE最常见的是火花点火(SI)发动机或压缩点火(CI)发动机，其前者包括汽油发动机，后者包括传统柴油发动机以及基于汽油的CI发动机。在上面提到的各种形式的排放中，由于其与地面臭氧(即雾霾)的假设相关，NOx最近受到了特别严格的审查。
已知的排放处理已经提供了降低NOx以及CO和HC的车辆尾气排放的措施。一种常见的处理形式包括用于SI发动机的催化转化器。虽然这些装置利用了近似化学计量的燃料和这些发动机中存在的O2水平的消耗，但它们不能很好地用于CI发动机，因为后者的高峰值温度和稀薄燃烧过程通常会留下大量的O2在排气流中；这种升高的O2水平有利于NOx形成。更具体地，当氮气(N2)和氧气(O2)在高温下混合在一起时，例如在ICE燃烧室或相关发动机气缸中发生的那些，它们在一系列化学反应之后解离成其原子状态，产生NOx和其他氮基氧化物。因此，对于通常的CI发动机和特别是基于柴油的CI发动机，使用另外两种减少NOx排放的方法：排气再循环(EGR)和选择性催化还原(SCR)。也用作热交换器的EGR系统利用燃烧室内较低温度显著降低NOx产生的事实。实现此目的的一种方法是通过向汽缸中引入富含CO2的排气。较高的CO2热含量使其能够吸收汽缸中的大量潜热，这又降低局部温度。此外，排气中较低的氧含量意味着在汽缸中可能发生较少的产生NOx的反应。关于一般的CI发动机和特别是基于柴油的CI发动机，EGR的使用对于满足严格的排放水平标准是必不可少的。然而，除了有助于更高ICE的生产成本和较低的燃料经济性(这又导致在CO2和其它所谓的温室气体排放产量的增加，其直接关系到燃料使用)，EGR系统不足以作为独立的NOx减少补救措施。
这促使OEM找到减少NOx排放的其他方法，包括使用SCR，其中尿素或相关还原剂的水溶液在催化剂存在下注入排气流中以将NOx转化为水和分子N2。在一种常见配置中，SCR与EGR组合，而在另一种配置中，SCR提供用于NOx还原的唯一手段。尽管如此，传统的基于尿素的SCR有缺点。例如，导管、泵和尿素储存罐增加了系统重量和复杂性。此外，必须定期补充尿素供应。此外，尿素导致产生硫酸氢盐、硫酸盐、硝酸盐和相关的铵粉末基化合物。该粉末的形成在低温(即低于大约140℃)特别普遍，并已被鉴定为设备结垢问题的来源。此外，基于尿素的SCR系统可能受到氨泄漏问题的困扰，其中一些氨与排气一起通往环境空气。
用于实现CI发动机中的NOx还原的第三种方法被称为NOx吸附器或贫NOx捕集器(LNT)。该方法使用碱性催化剂，其在排气吸附过程中形成基于硝酸盐的物质。虽然结构比SCR的结构简单，但其作为再生催化剂的方式循环注入柴油燃料作为更新活性吸附位点的方式导致燃料使用损失。
关于操作的改进，可以添加氢(H2)以通过提高燃料的辛烷值来提高ICE燃烧效率。通过增加功率输出和SI发动机和基于汽油的CI发动机的无爆震操作来提高效率。在车上生产H2的已知方法涉及中间合成气(即合成气)的生产。不幸的是，除了H2之外，合成气含有CO，由于其强烈的表面吸附，CO可以干扰催化活性位点。其他形式的生产，例如通过电解水或氨，通常产生H2需要的能量比从其使用得到的能量更多。此外，就车载产生H2可用于燃料辛烷值增强而言，本公开的作者未发现将这些特征与上述减少NOx和其他排放物的需要相结合的任何尝试。
发明内容
尽管存在上述缺点，但本公开的作者已经发现，H2的机载产生可以以这样的方式完成：产生的H2可以产生比其消耗的更多的能量，用作至少某些形式的ICE操作的增强的电源，以及提供可依赖于ICE配置用于NOX还原的排放处理。根据本公开的一个实施例，操作控制系统包括电流源，气体发生器，其配置成包含H2前体材料的供应装置，以及SCR装置和燃料辛烷值增强装置中的一个或两个。气体发生器配置成通过由所述源输送的太阳能、电能或两者的操作将所包含的前体材料转换成H2气体。SCR装置与气体发生器流体配合，使得设置在由SCR装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过它并且至少间歇地接收来自气体发生器的H2气体。同样地，燃料辛烷值增强装置限定H2气体导管，其构造成与ICE流体配合，使得来自气体发生器的氢气可至少间歇地引入到ICE，作为向在其中燃烧的柴油、汽油或相关燃料提供增强的能量量的方式。
根据本公开的另一实施例，公开了一种ICE。ICE包括氧气供应装置，燃料供应装置，一个或多个燃烧室，每个燃烧室在其中限定可往复移动的活塞，排气系统和操作控制系统。燃烧室与氧气供应装置和燃料供应装置流体配合，使得在燃烧室中的含氧反应物和含燃料反应物的组合以及随后的燃烧反应之后，膨胀的燃烧产物气体迫使活塞运动然后作为排气通过排气系统排出。操作控制系统提供可用于实现排气处理和燃料辛烷值之一或两者的车载氢气产生，并且包括电流源，气体发生器，其包含氢气前体材料供应并且配置为通过操作太阳能和由电流源输送的电能中的至少一种将氢气前体材料转换成氢气，以及SCR装置和燃料辛烷值增强装置中的一个或两个。在存在SCR装置的情况下，其被配置为至少间歇地处理通过排气系统的排气，并且与气体发生器流体配合，使得设置在由SCR装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自气体发生器的氢气。同样地，在存在燃料辛烷值增强装置的情况中，其限定了与燃料供应装置流体配合的氢气导管，使得来自气体发生器的氢气可以至少间歇地引入至至少一个燃烧室，作为提供增强的能量含量至燃料供应装置输送的燃料的方式。
根据本公开的又一实施例，公开了一种车辆。除了结合前面的实施例讨论的ICE之外，车辆还包括平台，该平台包括轮式底盘，与轮式底盘配合的引导装置，和乘客舱。ICE向车辆提供推进力，而操作控制系统提供车载产生氢气，其可用于实现排气处理和燃料辛烷值中的一个或两个。
根据本公开的又一实施例，公开了一种在由内燃发动机提供动力的车辆中车载产生氢气的方法。产生的氢气可以用在车辆排气处理组件和燃料辛烷值增强组件中的一个或两个中。
尽管本文中主要参考某些ICE配置描述了本公开的概念，但是可以考虑的是，这些概念不限于此，并且因此适用于基于运输的使用的任何ICE。
附图说明
当结合以下附图阅读时，可最好地理解本公开的具体实施方案的以下详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记表示，并且其中：
图1示出了根据本公开的实施例的使用太阳能或电能的氢生产系统的简化视图；
图2示出表示根据本公开的实施例的包括图1的氢生产系统的车辆的简化视图；
图3示出了根据本公开的一个实施例的图1的氢生产系统概念性放置在车辆上以及其与排气系统集成；和
图4示出构成图3的排气系统的一些排气处理组件的附加细节。
具体实施方式
本文公开的实施例涉及在车辆上燃烧H2气体作为替代存在于可用于ICE中的排放处理的常规基于尿素的SCR过程中的氨的方式。取决于发动机构造，产生的H2可以选择性地用于增加被输送到发动机增加发动机效率或输出的燃料的辛烷值。此外，在车上产生的H2气体是通过水或氨电解，使用已存在于车辆上的太阳能或电能完成的。在更具体的形式中，所产生的H2气体用于减少排气中的NOx排放，作为SCR装置中尿素的替代物。
首先参考图1，操作控制系统1用于为下游排放副产物的后处理和上游燃料辛烷值增加中的一种或两种提供选择性产生H2，用于ICE，所述ICE可用作地基的(即静止的)机械或电能的来源(后者当耦合到适当的电机时为后者)，以及用作车辆和相关的基于运输的平台的车载动力源，如下面更详细地讨论。从本公开的上下文中显而易见的是，这种ICE可以是前述的SI、CI变体，以及用于汽油压缩点火(GCI)发动机。操作控制系统1包括电流源2(当前显示为太阳能电池板，但是也可以使用其他形式，例如电池电源，以及当连接到车辆配置中的ICE时为交流发电机)，气体发生器(即反应器)3，其构造成将氢前体材料转化为H2，任选的罐4，其用于容纳电解产生的H2，以及各种组分(下面更详细地讨论)，其处理或使用流过排气系统(例如车辆排气系统70，如下面更详细讨论的)的燃烧副产物。操作控制系统1的部分沿着这种导管流体连接，使得它们在功能上集成到这种排气系统的一个或多个部分中。
就燃料辛烷值而言，由于SI发动机无爆震运行所需的燃料辛烷值随载荷变化大，因此在所有接近满载的运行条件下，所用燃料的辛烷值均未得到充分利用。然而，因为非常需要避免无爆震操作，为了确保在这些满载情况下存在所需的辛烷值，需要额外的成本和能量消耗来生产具有足够辛烷值的汽油。相反，通过使用本文公开的操作控制系统1，H2(其为辛烷值增强剂)可用于通过多种因素来提高ICE效率，例如以更高的压缩比运行，以及发动机物理结构的小型化。还可以实现其他益处，例如对于存在微粒过滤器8的配置，更长的这种过滤器8寿命。特别是，添加H2将使燃料富含辛烷，这反过来将提高燃烧过程的效率。这导致需要将更少的燃料引入燃烧室中以便获得每冲程相同的功率输出。在燃烧室中燃烧更丰富的气体的另一个优点是然后行进到微粒过滤器8的剩下的未燃烧的过剩燃料可以用来通过燃烧被粘在过滤器8的表面上的微粒洗涤过滤器8，这将趋向延长过滤器8的寿命。
同样，对于CI和GCI发动机，H2辅助的辛烷值增强可用于改变点火延迟。例如，使用来自EGR 6的冷却可以帮助促进GCI发动机的相对低的燃烧温度，作为同时减少NOx和微粒排放的方式。这种增强的冷却倾向于增加点火延迟时间，这反过来可能减慢热释放速率，进而产生较低的燃烧噪声。由这些低充电温度引起的循环效率的变化也调节了传热性能。
如上所述，操作控制系统1可以使用各种类型的电流源，包括(在基于运输的平台的情况下)车辆电池、交流发电机等。在一个优选的实施例中，电流源是太阳能电池板2。这种太阳能电池板2的尺寸用于提供在气体发生器3的电化学单元中，以所需的电压差(>1.23V)开始电解反应并将水分离成H2和O2气体。在一种形式中，太阳能电池板2由分层系列的子组件构成，包括由玻璃保护板中的一个或多个包围的多个单独的大致平面的电池单元，用于将所述单元密封地固定到保护板的密封剂，以及膜。
气体发生器3接收来自太阳能电池板2的电流并用于产生H2气体，该H2气体随后被输送到下面讨论的一个或多个装置，其提供燃料辛烷值增强和排气后处理。气体发生器3由一个或多个电解反应器组成，该电解反应器响应于所施加的电流将含氢的前体材料如水或氨分解成H2气体。将来自太阳能电池板2(或其他电流源)的过电位施加到气体发生器3内包含的电解质(即水或氨)将产生克服溶液活化势垒和相关的有限自电离的电流(特别是当电解质是水时)；这反过来导致电解和随后在阴极产生H2和在阳极产生O2。在带负电的阴极处的水中，还原半反应发生，其中来自阴极的电子e-与氢阳离子结合形成H2气：
2H+2e-→H2
同样，在带正电的阳极发生氧化半反应，产生O2气体并向阳极提供电子以完成电路：
2H2O→O2+4H+4e-
这些各种半反应用合适的碱或酸平衡。结合半反应对导致水整体分解为H2和O2：
2H2O→2H2+O2
在标准温度和压力下将纯水分解成H2和O2在热力学上不是有利的。例如，水基电解池的标准电位在25℃时为-1.23V。因此，必须施加至少该电压电位以驱动反应向前。
气体发生器3包括各种进口和输出，用于电气导管和流体导管，以及用于输送由电解产生的H2和O2。电解产生的H2可以与少量的热蒸汽结合以输送到进气歧管然后到达燃烧室，以便在燃烧过程期间增强汽油、柴油燃料或相关燃料的辛烷值。因此，通过在车上产生H2并将其发送到ICE，它会增加辛烷值；因此，允许提高发动机效率，同时减少或省去了以昂贵的高辛烷值汽油给车辆10提供燃料的需要。除了直接发送产生的H2至ICE外，它也可以通过EGR 6间接注入到ICE，EGR充当改性的热交换器，以用惰性副产物(即废料)气体置换提供给燃烧室的一些进气，以冷却燃烧过程，这又限制了NOx的形成，特别是当ICE被配置为CI变型时。
罐4可以流体连接到一个或多个泵或压缩机(未示出)，以帮助储存和输送在气体发生器3中产生的H2。由气体发生器3产生的O2可被排出或引导到ICE，以增强功率，而产生的H2可以被直接喷射到ICE或催化剂，以及被引导到任选的小的存储罐4以便以后使用。如果使用罐4，它可以以一种形式形成简单的容器，而在另一种情况下，它可以包括具有H2亲和力的吸附剂，作为在较低压力下储存更多气态H2的方式。从气体发生器3的电解槽放出并储存在罐4中的累积H2可以在罐4内产生足够的压力，使其能够避免需要单独的泵或压缩机(未示出)；在这种情况下，罐4在本文中被认为是自加压的。如本文所述，用于CI发动机的所产生的H2气体被引导至一种或多种形式的后处理以减少NOx；在剩余过量H2的情况下，可以将其储存在罐4中以便在后处理中进一步利用，或者引导至ICE以减少点火延迟并提高发动机效率。另一方面，在SI发动机的情况下，其中NOx排放可能已经满足空气质量标准，使得不需要将后处理中的NOx水平降低到超过常规三效催化剂提供的水平，产生的H2气体可以直接送到ICE以增强燃料辛烷值或其他目的。
使用所产生的H2来处理或使用燃烧副产物的操作控制系统1的各种部件或装置被称为系统1的后处理部分，并且包括用于NOx还原的SCR 5和用于燃料辛烷值提高和NOx还原的EGR 6中的至少一个。所有这些部件都响应于电气控制单元(ECU)7，其通过后者基于逻辑的构造和操作来执行以下主要功能：(a)在车辆10上产生H2气体，(b)利用产生的H2通过将其引导至SCR 5以在后处理中减少NOx并且(c)将产生的H2喷射到发动机汽缸中或者将其与EGR6组合以提高ICE的操作效率。
其它任选的组分，如上述微粒过滤器8和一个或多个氧化催化剂9，可以流体地设置在构成排气系统70的导管中。可以看出，当存在时，氧化催化剂9位于SCR 5的上游，并且优选地包括一个或多个基于罐的金属或陶瓷基材，其促进来自ICE的排气歧管的排气的流过。合适的催化剂(例如，贵金属化合物或通常的混合物，特别是铂族变体)设置在基材上。一般地(以及特别是对于GCI发动机)，作为一种添加O2的方式在基于CI的发动机中使用以便将CO和未燃烧的烃在与SCR 5中发生还原不同的反应中转化时，氧化催化剂9可以是特别有用的。特别地，氧化催化剂9氧化CO和未燃烧的烃以形成水和CO2。在这种情况下，产生的H2可以被输送到氧化催化剂9，使得在贫条件下H2的放热氧化可以用于降低氧化催化剂9的起燃温度。这又有助于促进燃烧副产物的排气流中CO和未燃烧的烃的浓度降低。
特别是对于SCR 5，通过接收由气体发生器3产生的H2，避免了必须依靠面积或氨来减少NOx。当用作ICE的一部分被配置为SI发动机时，在使用SCR 5的NOx后处理中使用H2避免了与基于尿素的SCR相关的困难。SCR 5的结构可以具有与氧化催化剂9的一些相似性，因为它包括基于罐的流通型陶瓷或金属基材，其由与从ICE的排气歧管过来的排气管道流体连通的入口访问。例如，基材可以由多孔氧化铝、二氧化硅、沸石或氧化锆核制成，其具有由一种或多种贱金属组分(例如铁、钴、铜或钒)或铂族贵金属制成的催化活性混合物或化合物，以及含金属氧化物(如铁、钴、镍和钼)的催化剂。在另一种形式中，催化剂可以基于酸性固体组分，其包括一种或多种金属和它们的混合物，其选自IB族、IVA族、VB族、VIIB族、VIII族等。当暴露于诸如产生的H2的还原剂时，这种结构允许排气中的NOx成分的有效转化。优选地，SCR 5被放置在氧化催化剂9的下游。在一种操作形式中，可以使SCR 5响应于预设，例如与ICE冷却剂温度、大气压力、环境空气温度等相关的预设，使得对于给定水平的这些条件，可以预测预期的NOx生产水平。在一种形式中，这些预设值和相应的NOx水平可以存储在查找表或类似的数据结构中，该数据结构又可以体现在ECU 7的存储器中或由ECU 7访问，这将在下面更详细地讨论。
EGR 6包括阀和热交换器，它们流体地设置在ICE的排气系统的管道中。在一种形式中，阀门放置在ICE的排气歧管中或周围，使得选择量的燃烧副产物气流可以再循环到ICE进气歧管中。在一个优选形式中，EGR 6可以是基于温度的，使得其响应于来自ECU 7的基于温度传感器的控制信号，这将在下面更详细地讨论，使得EGR 6将一部分排气与接收的空气混合，进入歧管以调节再循环到进气歧管中的排气流的量。
接下来参考图2和3，示出了可以使用操作控制系统1的机动车辆10。车辆10包括为乘客舱30提供支撑的轮式底盘20，配置为动力单元40的ICE和变速器50(其与动力单元40一起统称为动力传动系统)，引导装置60如转向、加速和制动，以及排气系统70，其流体联接到动机单元40，以处理和排放在动机单元40内发生的燃烧的气态副产物。还可以包括悬架(未示出)以在车轮和底盘20之间提供阻尼的柔性联接。可以看出，在一种优选的车辆形式中，电流源是安装到车辆10的车顶(或形成为车辆10的车顶的一部分)的太阳能板2。虽然示出为单个面板，但太阳能电池板2也可以由多个分立的板构成，其可以在不同的位置被放置在车辆10上并且以增加被输送到气体发生器3的电极的电压或电流的这种方式电连接；任一种变体都被认为是在本公开的范围内。
虽然目前作为轿车示出，但是应当理解，车辆10也可以包括其他架构，包括卡车、公共汽车、货车、运动型多功能车、叉车等，以及其中ICE用于提供动力或其他形式的机械或电力的任何其他基于运输的平台。构成车辆10外部的各种车身板件中的每一个可以通过各种梁、框架或相关结构构件(未示出)以已知方式固定到底盘20。应当进一步理解的是，虽然车辆10在其上安装了其他部件的底盘20方面进行了讨论，但这些讨论同样适用于传统的车身在框架上的车辆结构以及已知为一体式结构的相对较新的变型，在一体式结构中传统上由框架所起的作用通过单壳体设计由高惯性矩形成件取代，其中未装载在更传统的车身在框架上设计中的部件(例如，外部车身板、车顶等)现在是结构构件。无论车辆10是车身在框架上还是一体式结构，底盘20都形成基本结构框架。本领域技术人员将理解，一体式(或单壳式)设计倾向于模糊结构底盘与车身、挡泥板和相关车身之间的线条；然而，在任一种配置中，车辆10包括与底盘20相关联的基本结构特征，并且任一变型都被认为是在本公开的范围内。
动力单元40可以被配置为作为SI动力装置的示例的汽油发动机或CI动力装置的基于柴油或汽油的示例。除了具有ICE组件之外，动力单元40还可以包括电池补充件以赋予其混合动力发动机属性；只要所产生的功率的至少一部分来自ICE，任一形式都被认为在本公开的范围内。动力单元40可用于各种运输应用，包括客车10、商用车辆(包括重型卡车等)、海运、航空和铁路，以及用于各种民用、军用、工业、农业或类似情况，其中车辆10需要被推进或以其他方式供电。除了在车辆中使用之外，动力单元40可以用在可移动或固定的发电机和相关的发电设备中；这些用途也被认为是在本公开的范围内。
在一种优选形式中，动机单元40是多气缸ICE，其中气缸的这种数量通常是四个、六个或八个气缸变型。气缸体用于限定由包含相当数量的往复活塞的气缸占据的空间。汽缸盖设置在汽缸体的上部并且限定燃烧室，其中空气和燃料通过凸轮轴致动阀选择性地引入，然后混合和点燃。在ICE的SI形式中，还包括火花塞以引发燃料/空气混合物的燃烧，而在ICE的CI形式中，不需要这样的引发源。燃烧室流体地连接到进气口(以提供O2)和燃料进气口(以提供汽油，柴油燃料或其他富含能量的流体)。可以终止于一个或多个燃料喷射器中的包括空气歧管和燃料管线(作为进气道喷射、共轨喷射等)的导管用于将相应的反应物引入燃烧室。在燃烧室中燃料/空气混合物燃烧时，燃烧气体迫使活塞沿着汽缸的纵向移动，使得它向曲轴提供运动，曲轴容纳在曲轴箱中并通过连杆连接到活塞；这种连接将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动，该旋转运动可以使驱动轴通过变速器30转动，以便在车辆10的前轴和后轴中的一个或两个上旋转车轮。曲轴还可旋转地连接到一个或多个凸轮轴，使得前者中的旋转运动被赋予后者，使得燃烧室进气门和排气门的打开和关闭可以定时以与给定循环内的特定冲程(即，四冲程发动机的进气、压缩、点火/动力和排气)一致。往复式和旋转部件的润滑通过储存在位于气缸体下部的油底壳中的油来实现，其中油泵促进油循环到活塞、曲轴、连杆和气缸体内其他易受摩擦、热或磨损的部件。排气通道也流体地连接到燃烧室，使得在选择性地打开和关闭安装在燃烧室内的阀门时，形成燃烧副产物的气体可以通过排气通道进入排气系统70。
排气系统70用于处理在从车辆10排出之前在动力单元40的操作期间形成的燃烧副产物。排气系统70包括排气歧管，该排气歧管通过燃烧室中的一些阀流体连接，以接收在燃烧过程中形成的燃烧气体副产物。额外的导管用于使来自排气歧管的气体经过各种传感器(例如NOx传感器、O2传感器和温度传感器，例如排气温度传感器、中间温度传感器等)、一个或多个催化剂装置(例如采用汽油SI的ICE配置中的常规三效催化转化器)、起燃转换器、排气管、消声器和尾管。
ECU 7用于从操作控制系统1接收数据并向其提供基于逻辑的指令。如本领域技术人员将理解的，ECU 7可以是单个单元，或整个车辆10中的分布式单元组之一，这取决于这些控制单元之间所需的集成度或自主性。因此，在一种配置中，每个ECU 7可以被配置为具有与较少数量的组件功能相关联的更离散的操作能力集，而在另一种配置中，ECU 7可以具有更全面的能力，使得其用于控制更大的组件数量；在后一种配置的一个示例中，ECU 7除了调节操作控制系统1之外，还可以另外提供监控和控制动力单元40或一些其他车辆部件。在一种形式中，ECU 7被配置为专用集成电路(ASIC)。无论ECU 7执行的功能的结构和范围如何，所有这些变型都被认为是在本公开的范围内。同样地，虽然示意性地示出为乘客舱30内，但是应当理解，ECU 7位于车辆10内任何合适的位置，在那里容易获得到布线、吊带或总线的通路。ECU 7配备有一个或多个输入/输出(I/O)、微处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)，它们分别通过总线连接以提供逻辑电路的连接，用于接收基于信号的数据，以及发送命令或相关指令。各种算法和相关控制逻辑可以以本领域技术人员已知的方式存储在ECU 7的ROM或RAM中。因此，在一种形式中，可以使CPU在操作控制系统1的其他部件上操作，以便提供对排气系统70的监测和选择性控制，以及调节H2辅助燃料辛烷值增加的产生。控制逻辑可以以预编程的算法或相关的程序代码来实施，其可以通过CPU操作，然后经由I/O端口传送到操作控制系统1，如以下所讨论的。在I/O的一种形式中，来自各种传感器的信号与ECU 7交换。其他这样的信号，例如指示发动机或相关动力单元40是否可操作的点火信号(未示出)也可以信号地提供给ECU 7，以便由控制逻辑进行适当的处理。
更具体地，ECU 7用于至少部分地管理动力单元40和操作控制系统1中的一个或两个的操作。ECU 7可以使用模型预测控制方案来实现，例如监督模型预测控制(SMPC)方案或其变体，例如多输入和多输出(MIMO)协议，其中输入包括与各种后处理组件相关的多个值，传感器(例如排气温度传感器、O2传感器、NOx传感器、SOx传感器等)，估计值(例如来自上述查找表)等。以这种方式，ECU 7接收与一个或多个感测值相关联的输出电压，然后数字化并与预定的表、映射、矩阵或算法值进行比较。基于这些差异，生成指示特定操作条件的输出。这些输出可用于操作控制系统1中的调整，其中在一个示例性形式中，输出可包括预测的NOx转换效率，其反过来可帮助确定将多少H2还原剂引入一个或多个操作控制系统1组件。
ECU 7可用于施加到位于所述电解质内的气体发生器3的阳极和阴极的电压和电流强度的控制，以及用于电解质和其他所需材料的供应和流通。在一个优选形式中，ECU 7被连接以接收来自各种传感器诸如各种压力和温度传感器的信号，以此方式控制组成操作控制系统1的各种组件，包括SCR 5和EGR 6装置。例如，ECU 7可以预先加载各种参数(例如上述冷却剂温度、大气压和与动力单元40相关的环境空气温度)到查询表中，该查询表可以包括在RAM或ROM中。在另一种形式中，ECU 7可以包括一个或多个基于方程式或公式的算法，其允许CPU基于来自各种传感器的输入生成合适的基于逻辑的控制信号，而在另一种形式中，ECU 7可以包括查找表和算法特征，以促进其监视和控制功能。
特别参照图3和4，根据本公开的实施例，示意图示出了操作控制系统1的基本元件放置到车辆10中(图3)，以及通过操作控制系统1的一些部件的排气流路的一部分(图4)。具体地，系统1产生基本上纯的H2和O2源，其优选通过气体发生器3形式的水电解装置制成。ECU7提供用于接收动力单元40上的操作数据(例如通过传感器，未示出)的逻辑，包括发动机速度、发动机负载等。同样地，ECU 7可以采取并处理该数据，作为向操作控制系统1提供控制逻辑的一部分，作为管理其操作的方式，使得所产生的反应物(即，H2和O2)可以从气体发生器3通过合适的计量装置(未示出)到达动力单元40的燃烧室的相应进气口。如上所述，一些产生的H2可以通过位于罐4中的吸附装置储存以备将来使用；这种储存是有用的，因为可以节省H2，直到燃料辛烷提高或其他选择性反应或相关操作需要作为还原剂。取决于吸附装置对H2的吸附水平，可能产生罐4内的足够的内部H2压力以避免需要泵、压缩机或相关的加压装置。在其他情况下，可以包括这样的加压装置，以便将H2的足够量和压力输送到一个或多个后处理部件。
以下两个实例提供了有关在SI和CI发动机中实施操作控制系统1及其控制基础架构的更多详细信息。
实例I
在一种形式中，车辆10由SI发动机推进，并且可以配置为轻型车辆。太阳能电池板2具有1平方米(m2)的暴露面积，并且假设太阳能强度为2200KWh/m2/年。假设太阳能电池板2的效率为15％，而气体发生器3内的电解反应转换效率假定为85％。每年产生的H2量(考虑到太阳能强度的日变化和季节变化)可以如下确定。
太阳能电池板每年产生的用于产生H2的能量等于：
该能量可以产生的H2量等于：
假设车辆10每年运行12,000英里并且其燃料经济性为30mpg，并且知道汽油的平均密度为0.74kg/L，则可以如下估计减少NOx所需的H2的量，其中估计的排气量可通过下式确定：
CHy+(1+y/4)O2→CO2+y/2H2O (4)
其中CHy代表燃料，例如汽油、柴油燃料等，其中y＝1.5至2。因此，空气比例为：
O2将与存在于动力单元40的燃烧室中的空气中存在的百万分之一(ppm)水平的N2反应以产生NOx。考虑到先前的假设，当y＝2时，排气的总摩尔数等于61.1×104摩尔/年，其对于排气中的NOx浓度为100ppm意味着大约61.1摩尔/年的NOx正在生成。虽然化学计量地给定数量的NO摩尔需要完全处理相同数量的H2摩尔，但实际上NO后处理需要过量的H2气体。因此，处理NOx所需的H2气体量约等于488.8摩尔/年。
2NO+2H2→N2+2H2O (6)
对于y和过量H2的其他值，所需的H2量在下表中给出。
轻型(例如客车)
上述计算表明，对于ICE例如动力单元40，在车辆10上使用1m2太阳能电池板2足以为基于电化学电池的车载气体发生器3提供足够的电力以产生H2以用于NOx后处理和辛烷值增加中的一个或两个。
实例II
在另一种形式中，车辆10由CI发动机推进，并且可以配置为重型车辆。重复在前面实例的式(1)至(6)中执行的计算，并假设为30m2的太阳能电池板2，在相同的区域，用于柴油卡车行进100000英里/年，8mpg的燃料经济性，这样的车辆10将生产1911摩尔NO/年，而太阳能电池板2将产生1.28×105摩尔H2/年。后处理所需的H2量为0.15×105摩尔，再次表明在车上产生足够的H2以满足后处理需要，然后将剩余的H2送到动力单元40或者储罐3储存。这对于y和过量H2的其他值显示，所需的H2量在下表中给出。
重型(例如卡车)
出于描述和定义本公开中讨论的特征的目的，应注意，本文中对作为参数或另一变量的“函数”的变量的引用并不旨在表示该变量仅是所列参数或变量的函数。而是，本文中提及为所列参数的“函数”的变量旨在是开放式的，使得该变量可以是单个参数或多个参数的函数。同样要注意的是，本文中以特定方式“配置”或“编程”以特定方式体现特定属性或功能的本公开的组件的叙述是结构性叙述，而不是预期用途的叙述。更具体地，本文中对组件“编程”或“配置”的方式的引用表示组件的现有物理条件，并且因此，将被视为组件的结构特征的明确叙述。
已经详细地并且通过参考其特定实施例描述了本公开的主题，应注意，本文中公开的各种细节不应被视为暗示这些细节与作为本文描述的各种实施例的基本组分的元件相关，即使在本说明书随附的每个附图中示出了特定元件的情况下也是如此。此外，显然在不脱离所附权利要求的范围的情况下可以进行修改和变化，包括但不限于所附权利要求中限定的实施方案。更具体地说，尽管本公开的一些方面在本文中被识别为优选的或特别有利，但预期本公开不必限于这些方面。
注意，以下权利要求中的一个或多个使用术语“其中”作为过渡短语。出于定义本公开讨论的特征的目的，应注意，所述术语在权利要求中作为开放式过渡短语引入，所述短语用于引入结构的一系列特征的叙述，并且应当以与更常用的开放式前导词术语“包含”同样方式地理解。
应注意，诸如“优选地”、“一般地”和“通常地”的术语在此不用于限制权利要求的范畴或暗示某些特征对本文公开的结构或功能是关键的、必要的或甚至是重要的。相反，这些术语仅旨在突出可能在或可能不在公开的主题的特定实施例中利用的替代或额外特征。同样，应注意，术语“基本上”和“近似”及其变体在本文中用于表示可归因于任何定量比较、值、测量或其他表示的固有不确定度。因此，这些术语的使用表示定量表示可以与所述参考不同而不会导致所讨论主题的基本功能发生变化的程度。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施例进行各种修改和变化。因此，意图是本说明书覆盖本文中所描述的各种实施例的修改和变化，其条件是，此类修改和变化落在所附权利要求及其等效物的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种操作控制系统，其包括：
电流源；
电解气体发生器，其配置成通过操作电能将所述电解气体发生器中包含的氢前体材料转换成氢气；所述电能由所述电流源输送，
选择性催化还原装置，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理由于内燃发动机的运行而产生的排气，所述选择性催化还原装置与所述电解气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述电解气体发生器的氢气，所述选择性催化还原装置还被配置为使得在不存在尿素和氨二者的情况下电解产生的氢气与来自所述排气的NOx化合物反应；
燃料辛烷值增加子系统，其包括氢气导管，所述氢气导管构造成与内燃发动机流体配合，使得来自所述电解气体发生器的氢气可以间歇地引入至内所述燃发动机；
多个传感器，其被放置为允许测量发动机参数、选择性催化还原装置参数或NOx浓度；和
控制单元，其包括处理器、存储器、多个传感器输入、第一输出和第二输出，其中
所述控制单元的传感器输入电连接至所述传感器，
所述控制单元的第一输出电连接至所述选择性催化还原装置，
所述控制单元的第二输出电连接至所述燃料辛烷值增加子系统，
所述控制单元的处理器配置成从所述多个传感器输入接收传感器信息并将所述传感器信息与所述控制单元的存储器中存储的信息比较，以确定最佳内燃发动机运行和选择性催化还原装置运行所需的氢气量，和
所述控制单元还被配置为采用使用第一输出和第二输出送至所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加子系统的控制信号分配所述所需的氢气量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加子系统二者，其中后者至少形成排气再循环装置的一部分；所述排气再循环装置与内燃发动机排气系统流体地配合，使得经过所述排气再循环装置的至少一部分排气被输送到内燃发动机的燃烧室。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电解气体发生器限定：基于水的电解反应器，其连接至所述电流源，使得由此产生的电流被输送到所述反应器，用于其中存在的水或氨分解为氢气和其他成分。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流源经由太阳能电池板通过太阳能的直接转换产生电流。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述气体发生器配合的发动机控制单元以调节所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加子系统中的至少一个的操作；其中所述控制单元和所述燃料辛烷值增加子系统的配合使得基于从发动机控制单元和内燃发动机中的至少一个接收到的信号，所述氢气被按需输送。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括流体地设置在所述气体发生器和所述内燃发动机之间的罐，所述罐被配置为存储所述气体发生器中产生的氢气的至少一部分。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述罐还包括布置在其中的吸附剂材料，使得存储在所述罐中的氢气的蓄积自身加压。
8.一种内燃发动机，其包括：
氧气供应装置；
燃料供应装置；
至少一个燃烧室，在其中限定可移动活塞，所述燃烧室与所述氧气供应装置和所述燃料供应装置流体配合，使得在所述燃烧室中含氧反应物和含燃料反应物的组合以及随后的其中燃烧反应之后，由此产生的膨胀气体迫使所述活塞在所述燃烧室中运动，之后至少一部分所述膨胀气体通过与所述至少一个燃烧室流体连通的排气系统排出；和
权利要求1所述的操作控制系统。
9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述发动机是火花点火发动机。
10.根据权利要求8所述的内燃发动机，其中所述发动机是压缩点火发动机；所述压缩发动机是柴油发动机或汽油直喷压缩发动机。
11.一种车辆，其包括：
平台，其包括轮式底盘、与所述轮式底盘配合的引导装置和乘客舱；
内燃发动机，其固定在所述平台上以向其提供推进动力，所述内燃发动机包括：
氧气供应装置；
燃料供应装置；和
至少一个燃烧室，在其中限定可移动活塞，所述燃烧室与所述氧气供应装置和所述燃料供应装置流体配合，使得在所述燃烧室中含氧反应物和含燃料反应物的组合以及随后的其中燃烧反应之后，由此产生的膨胀气体迫使所述活塞在所述燃烧室中运动；
排气系统，其与所述至少一个燃烧室流体连接，使得在所述燃烧室中产生的至少一部分所述膨胀气体通过所述排气系统排出；和
权利要求1所述的操作控制系统。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中所述发动机是压缩点火发动机，并且所述燃料辛烷值增加子系统形成排气再循环装置的至少一部分，所述排气再循环装置与所述排气系统和所述燃料供应装置两者流体连接，使得至少一部分所述排气由所述排气再循环装置从所述排气系统中取出并通过所述燃料供应装置注入所述燃烧室。
13.根据权利要求11所述的车辆，还包括流体地设置在所述气体发生器和所述内燃发动机之间的罐，所述罐被配置为存储所述气体发生器中产生的氢气的至少一部分，并且包括设置在其中的吸附剂材料，使得储存在所述罐中的氢气的蓄积自身加压。
14.一种在以内燃发动机为动力的车辆中车载产生氢气的方法，所述氢气用于车辆排气处理组件和燃料辛烷值增加组件的至少一个中，所述方法包括：
提供氢前体材料的供应装置；
通过电能源提供电流；
操作电解气体发生器，使得供应的氢前体材料通过所述电能源的操作转化成氢气；
将所述氢气输送到选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加子系统，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理由于内燃发动机的运行而产生的排气，所述选择性催化还原装置与所述电解气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述电解气体发生器的氢气，所述选择性催化还原装置还被配置为使得在不存在尿素和氨二者的情况下电解产生的氢气与来自所述排气的NOx化合物反应；进一步其中
所述燃料辛烷值增加子系统包括氢气导管，所述氢气导管构造成与内燃发动机流体配合，使得来自所述电解气体发生器的氢气可以间歇地引入至所述内燃发动机；
多个传感器，其被放置为允许测量发动机参数、选择性催化还原装置参数或NOx浓度；和
控制单元，其包括处理器、存储器、多个传感器输入、第一输出和第二输出，其中
所述控制单元的传感器输入电连接至所述传感器，
所述控制单元的第一输出电连接至所述选择性催化还原装置，
所述控制单元的第二输出电连接至所述燃料辛烷值增加子系统，
所述控制单元的处理器配置成从所述多个传感器输入接收传感器信息并将所述传感器信息与所述控制单元的存储器中存储的信息比较，以确定最佳内燃发动机运行和选择性催化还原装置运行所需的氢气量，和
所述控制单元还被配置为采用使用第一输出和第二输出送至所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加子系统的控制信号分配所述所需的氢气量。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述氢前体材料包含水、氨或它们的组合。

Claims (25)

1.一种操作控制系统，其包括：
电流源；
气体发生器，其配置成通过操作由所述电流源输送的太阳能和电能中的至少一种将其中包含的氢前体材料转换成氢气；和
选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加装置中的至少一个，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理由于内燃发动机的运行而产生的排气，所述选择性催化还原装置与所述气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述气体发生器的氢气，并且进一步其中所述燃料辛烷值增加装置限定氢气导管，所述氢气导管构造成与内燃发动机流体配合，使得来自所述气体发生器的氢气可以至少间歇地引入至内燃发动机作为提供增加的能量含量给其中燃烧的燃料的方式。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统包括所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加装置二者，其中后者至少形成排气再循环装置的一部分。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述气体发生器限定其中包含水和氨的至少一种的容器。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述气体发生器限定基于水的电解反应器，其连接至所述电流源，使得由此产生的电流被输送到所述反应器，用于其中存在的水分解为氢气和氧气。
5.根据权利要求1所述的系统，其中设置在所述气体发生器内的氢前体材料供应装置不包含尿素。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流源经由太阳能电池板通过太阳能的直接转换产生电流。
7.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述气体发生器配合的发动机控制单元以调节所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加装置中的至少一个的操作。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制单元和所述燃料辛烷值增加装置的配合使得基于从发动机控制单元和内燃发动机中的至少一个接收到的信号，所述氢气被按需输送。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括排气再循环装置，其与内燃发动机排气系统流体地配合，使得经过所述排气再循环装置的至少一部分排气被输送到内燃发动机的燃烧室。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括流体地设置在所述气体发生器和所述内燃发动机之间的罐，所述罐被配置为存储所述气体发生器中产生的氢气的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述罐还包括布置在其中的吸附剂材料，使得存储在所述罐中的氢气的蓄积自身加压。
12.一种内燃发动机，其包括：
氧气供应装置；
燃料供应装置；
至少一个燃烧室，在其中限定可移动活塞，所述燃烧室与所述氧气供应装置和所述燃料供应装置流体配合，使得在所述燃烧室中含氧反应物和含燃料反应物的组合以及随后的其中燃烧反应之后，由此产生的膨胀气体迫使所述活塞在所述燃烧室中运动，之后至少一部分所述膨胀气体通过与所述至少一个燃烧室流体连通的排气系统排出；和
操作控制系统，其包括：
电流源；
气体发生器，其配置成通过操作由所述电流源输送的太阳能和电能中的至少一种将其中包含的氢前体材料转换成氢气；和
选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加装置中的至少一个，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理经过与所述至少一个燃烧室流体连接的排气系统的排气，所述选择性催化还原装置与所述气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述气体发生器的氢气，并且进一步其中所述燃料辛烷值增加装置限定氢气导管，所述氢气导管与所述燃料供应装置流体配合，使得来自所述气体发生器的氢气可以至少间歇地引入至所述至少一个燃烧室作为提供增加的能量含量给从所述燃料供应装置输送的燃料的方式。
13.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中所述发动机是火花点火发动机。
14.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中所述发动机是压缩点火发动机。
15.根据权利要求14所述的内燃发动机，其中所述压缩点火发动机是柴油发动机或汽油直喷压缩点火发动机。
16.根据权利要求12所述的内燃发动机，其中所述气体发生器包括基于水的电解反应器，其连接至所述电流源，使得由此产生的电流被输送到所述反应器，用于其中存在的水分解为氢气和氧气。
17.根据权利要求16所述的内燃发动机，其中所述气体发生器进一步流体连接到所述氧气供应装置，使得通过在反应器中水的分解产生的氧气的至少一部分被输送到所述氧气供应装置。
18.根据权利要求12所述的内燃发动机，还包括流体地设置在所述气体发生器和所述至少一个燃烧室之间的罐，所述罐被配置为存储所述气体发生器中产生的氢气的至少一部分。
19.根据权利要求18所述的内燃发动机，其中所述罐还包括布置在其中的吸附剂材料，使得存储在所述罐中的氢气的蓄积自身加压。
20.一种车辆，其包括：
平台，其包括轮式底盘、与所述轮式底盘配合的引导装置和乘客舱；
内燃发动机，其固定在所述平台上以向其提供推进动力，所述内燃发动机包括：
氧气供应装置；
燃料供应装置；和
至少一个燃烧室，在其中限定可移动活塞，所述燃烧室与所述氧气供应装置和所述燃料供应装置流体配合，使得在所述燃烧室中含氧反应物和含燃料反应物的组合以及随后的其中燃烧反应之后，由此产生的膨胀气体迫使所述活塞在所述燃烧室中运动；
排气系统，其与所述至少一个燃烧室流体连接，使得在所述燃烧室中产生的至少一部分所述膨胀气体通过所述排气系统排出；和
操作控制系统，其包括：
电流源；
车载气体发生器，其配置成通过操作由所述电流源输送的太阳能和电能中的至少一种将其中包含的氢前体材料转换成氢气；和
选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加装置中的至少一个，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理经过所述排气系统的排气，所述选择性催化还原装置与所述气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述气体发生器的氢气，并且进一步其中所述燃料辛烷值增加装置限定氢气导管，所述氢气导管与所述燃料供应装置流体配合，使得来自所述气体发生器的氢气可以至少间歇地引入至所述至少一个燃烧室作为提供增加的能量含量给从所述燃料供应装置输送的燃料的方式。
21.根据权利要求20所述的车辆，其中所述发动机是压缩点火发动机，并且选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加装置中的所述至少一个包括所述选择性催化还原装置和所述燃料辛烷值增加装置二者，其中后者形成排气再循环装置的至少一部分，所述排气再循环装置与所述排气系统和所述燃料供应装置两者流体连接，使得至少一部分所述排气由所述排气再循环装置从所述排气系统中取出并通过所述燃料供应装置注入所述燃烧室。
22.根据权利要求20所述的车辆，还包括流体地设置在所述气体发生器和所述内燃发动机之间的罐，所述罐被配置为存储所述气体发生器中产生的氢气的至少一部分，并且包括设置在其中的吸附剂材料，使得储存在所述罐中的氢气的蓄积自身加压。
23.一种在以内燃发动机为动力的车辆中车载产生氢气的方法，所述氢气用于车辆排气处理组件和燃料辛烷值增加组件的至少一个中，所述方法包括：
提供氢前体材料的供应装置；
通过太阳能和电能源中的至少一个提供电流；
操作电解气体发生器，使得供应的氢前体材料通过所述源的操作转化成氢气；和
将所述氢气输送到选择性催化还原装置和燃料辛烷值增加装置中的至少一个，其中所述选择性催化还原装置配置成至少间歇地处理由于内燃发动机的运行而产生的排气，所述选择性催化还原装置与所述气体发生器流体配合，使得设置在由所述选择性催化还原装置限定的排气流路中的催化剂活化的流体可渗透介质接收排气通过其中并且至少间歇地接收来自所述气体发生器的氢气，并且进一步其中所述燃料辛烷值增加装置限定氢气导管，所述氢气导管构造成与内燃发动机流体配合，使得来自所述气体发生器的氢气可以至少间歇地引入至内燃发动机作为提供增加的能量含量给其中燃烧的燃料的方式。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述氢前体材料包含水、氨或它们的组合。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述氢前体材料不包括尿素。
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