CN113631806A - 重整系统和发动机系统 - Google Patents

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Abstract

重整系统(10)具备：气化器(12)，其使液体氨气化而生成氨气；重整器(13)，其对由气化器(12)生成的氨气进行重整而生成含有氢的重整气体；空气供给部(21)，其对重整器(13)供给空气；电加热器(17)，其使重整器(13)升温；重整气体流路(18)，其供由重整器(13)生成的重整气体流动；重整气体冷却器(19)，其配设于重整气体流路(18)，并对重整气体进行冷却；循环路径(27)，其设置为将气化器(12)与重整气体冷却器(19)连接，并供制冷剂在气化器(12)与重整气体冷却器(19)之间循环；以及循环泵(28)，其配设于循环路径(27)，并使制冷剂在循环路径(27)循环。

Description

重整系统和发动机系统
技术领域
本发明涉及重整系统和发动机系统。
背景技术
例如如专利文献1所述的那样，以往公知有用于发动机的重整系统。专利文献1所述的重整系统具备：蒸发器，其使存积于罐的液体的氨气化；分解器，其通过催化剂对由该蒸发器得到的气体的氨进行分解而生成氢；氨供给管，其对该分解器供给气体的氨；空气供给管，其对分解器供给空气；流出管，其供包含由分解器生成的氢的气体流出；以及冷却器，其与该流出管连接，并对从分解器流出的高温的气体进行冷却。
专利文献1：日本特再公表2012-090739号公报
然而，在上述现有技术中，存在以下的问题点。即，例如在供冷却发动机的发动机冷却水循环的发动机冷却系统上追加与蒸发器(气化部)连接的配管和与冷却器(冷却部)连接的配管，使用发动机冷却水进行蒸发器和冷却器处的热交换的情况下，需要发动机冷却系统的水泵的大型化和发动机冷却系统的大改造。
发明内容
本发明的目的在于提供能够通过简单的系统高效地进行气化部和冷却部处的热交换的重整系统和发动机系统。
本发明的一方式所涉及的重整系统具备：气化部，其使液体燃料气化而生成燃料气体；重整部，其对由气化部生成的燃料气体进行重整而生成含有氢的重整气体；空气供给部，其对重整部供给空气；燃料气体供给部，其对重整部供给燃料气体；加热器部，其使重整部升温；重整气体流路，其供由重整部生成的重整气体流动；冷却器部，其配设于重整气体流路，并对重整气体进行冷却；循环路径，其设置为将气化部与冷却器部连接，并供制冷剂在气化部与冷却器部之间循环；以及循环泵，其配设于循环路径，并使制冷剂在循环路径循环。
在这样的重整系统中，通过循环泵使制冷剂在循环路径循环。此时，若对气化部供给高温的制冷剂，则在气化部中高温的制冷剂与液体燃料进行热交换，从而使液体燃料气化而生成燃料气体，并且制冷剂的温度降低。而且，若对冷却器部供给低温的制冷剂，则在冷却器部中低温的制冷剂与重整气体进行热交换，从而将重整气体冷却，并且制冷剂的温度上升。而且，将高温的制冷剂再次向气化部供给。这样通过循环路径和循环泵这样简单的系统，能够实现气化部和冷却部处的热交换。另外，气化部与冷却器部经由循环路径而直接连接，因此，能够高效地进行气化部和冷却部中的热交换。
也可以是，重整系统还具备温度调节部，上述温度调节部配设于循环路径，对在循环路径流动的制冷剂的温度进行调节。在这样的结构中，即便气化部的制冷剂的温度降低的量与冷却器部的制冷剂的温度上升的量不同，也能够通过温度调节部使在循环路径流动的制冷剂的温度恒定。
也可以是，温度调节部通过对在循环路径流动的制冷剂进行冷却，从而调节制冷剂的温度。在这样的结构中，即便冷却器部的制冷剂的温度上升的量比气化部的制冷剂的温度降低的量大，也能够通过温度调节部而使在循环路径流动的制冷剂的温度恒定。
也可以是，温度调节部通过对在循环路径流动的制冷剂进行加热，从而调节制冷剂的温度。在这样的结构中，即便气化部的制冷剂的温度降低的量比冷却器部的制冷剂的温度上升的量大，也能够通过温度调节部而使在循环路径流动的制冷剂的温度恒定。
本发明的一方式所涉及的发动机系统具备：发动机；进气通路，其供向发动机供给的空气流动；气化部，其使液体燃料气化而生成燃料气体；重整部，其对由气化部生成的燃料气体进行重整而生成含有氢的重整气体；空气供给部，其对重整部供给空气；燃料气体供给部，其对发动机和重整部供给燃料气体；加热器部，其使重整部升温；重整气体流路，其供由重整部生成的重整气体朝向发动机流动；冷却器部，其配设于重整气体流路，并对重整气体进行冷却；循环路径，其设置为将气化部与冷却器部连接，并供制冷剂在气化部与冷却器部之间循环；以及循环泵，其配设于循环路径，并使制冷剂在循环路径循环。
在这样的发动机系统中，通过循环泵使制冷剂在循环路径循环。此时，若对气化部供给高温的制冷剂，则在气化部中高温的制冷剂与液体燃料进行热交换，从而液体燃料气化而生成燃料气体，并且制冷剂的温度降低。而且，若对冷却器部供给低温的制冷剂，则在冷却器部处使低温的制冷剂与重整气体进行热交换，从而将重整气体冷却，并且制冷剂的温度上升。而且，将高温的制冷剂再次向气化部供给。这样通过循环路径和循环泵这样的简单的系统，能够实现气化部和冷却部处的热交换。另外，气化部与冷却器部经由循环路径而直接连接，因此，能够高效地进行气化部和冷却部处的热交换。
根据本发明，能够通过简单的系统高效地进行气化部和冷却部中的热交换。
附图说明
图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的重整系统的发动机系统的概略结构图。
图2是表示由图1所示的控制器执行的控制处理步骤的详情的流程图。
图3是表示具备本发明的其他实施方式所涉及的重整系统的发动机系统的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外，附图中，对相同或者同等的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是表示具备本发明的一实施方式所涉及的重整系统的发动机系统的概略结构图。图1中，发动机系统1搭载于车辆。发动机系统1具备氨发动机2、进气通路3、排气通路4、多个(此处四个)主喷射器5、主节气门6。
氨发动机2是将氨(NH 3)用作燃料的发动机。氨发动机2例如为四缸发动机，并具有四个燃烧室2a。对于氨发动机2，与氨一起供给氢(H 2)(后述)。
进气通路3与燃烧室2a连接。进气通路3是供向燃烧室2a供给的空气流动的通路。在进气通路3配设有将空气所含的粉尘和灰尘等异物除去的空气滤清器7。
排气通路4与燃烧室2a连接。排气通路4是供从燃烧室2a产生的排气气体流动的通路。在排气通路4配设有将排气气体所含的氮氧化物(NOx)和氨等有害物质除去的废气净化催化剂8。作为废气净化催化剂8，例如使用三元催化剂、SCR(Selective CatalyticReduction，选择性催化还原)催化剂等。
主喷射器5是对燃烧室2a喷射氨气(NH 3气体)的电磁式的燃料喷射阀。主喷射器5经由氨气流路9而与后述的气化器12连接。主喷射器5安装于氨发动机2。
主节气门6配设于进气通路3的空气滤清器7与氨发动机2之间。主节气门6是对向氨发动机2供给的空气的流量进行控制的电磁式的流量控制阀。
另外，发动机系统1具备对氨发动机2进行冷却的发动机冷却系统40。发动机冷却系统40具有与氨发动机2连接的冷却循环流路41、以及配设于该冷却循环流路41的水泵42和散热器43。
冷却循环流路41是供发动机冷却水流动的流路。作为发动机冷却水，例如使用防冻液。水泵42使发动机冷却水在冷却循环流路41在一个方向上循环。水泵42直接附接于氨发动机2。例如，通过氨发动机2的驱动力经由皮带而向水泵42传递，从而驱动水泵42。
散热器43通过行驶带起来的气流或者散热风扇(未图示)的气流使来自氨发动机2内的热的发动机冷却水散热而冷却。由散热器43冷却的发动机冷却水返回氨发动机2内。
另外，发动机系统1具备进行氨气的重整的本实施方式的重整系统10。重整系统10具备氨罐11、气化器12、重整器13、空气流路14、重整节气门15、重整喷射器16、电加热器17、重整气体流路18、重整气体冷却器19。
氨罐11将氨以液体状态储藏。换句话说，氨罐11储藏作为液体燃料的液体氨。气化器12是使储藏于氨罐11的液体氨气化而生成氨气的气化部。后面对气化器12的动作进行详述。
重整器13是对氨气进行重整而生成含有氢的重整气体的重整部。重整器13例如是呈现蜂窝构造的载体13a。在载体13a上涂覆有将氨气分解为氢的重整催化剂13b。重整催化剂13b除了具有将氨气分解为氢的功能之外，还具有使氨气燃烧的功能。重整催化剂13b是ATR(Autothermal Reformer自热重整器)式氨重整催化剂。此外，作为重整催化剂13b，也可以采用低温反应催化剂。
空气流路14将进气通路3与重整器13连接。具体而言，空气流路14的一端与进气通路3中空气滤清器7和主节气门6之间的部分分支连接。空气流路14的另一端与重整器13连接。空气流路14是供向重整器13供给的空气流动的流路。
重整节气门15配设于空气流路14。重整节气门15是对向重整器13供给的空气的流量进行控制的电磁式的流量控制阀。空气流路14和重整节气门15构成向重整器13供给空气的空气供给部21。
重整喷射器16经由氨气流路9而与气化器12连接。氨气流路9是供由气化器12生成的氨气流动的流路。重整喷射器16是朝向重整器13喷射氨气的电磁式的燃料喷射阀。具体而言，重整喷射器16在空气流路14中重整节气门15与重整器13之间喷射氨气。因此，在空气流路14中重整节气门15与重整器13之间的部分流动有空气和氨气。
氨气流路9、主喷射器5、重整喷射器16和空气流路14构成对氨发动机2和重整器13供给氨气的氨气供给部22(燃料气体供给部)。
在氨气流路9配设有减压阀23。减压阀23对向氨发动机2和重整器13供给的氨气进行减压。减压阀23将向氨发动机2和重整器13供给的氨气的压力保持为规定压。
电加热器17是通过对向重整器13供给的氨气进行加热而通过氨气使重整器13升温的加热器部。电加热器17具备配设于空气流路14的发热体24和使该发热体24通电的电源25。发热体24例如呈现蜂窝构造。由电加热器17加热后的氨气的热向重整器13传递，从而重整器13升温。
重整气体流路18将重整器13与进气通路3连接。具体而言，重整气体流路18的一端与重整器13连接。重整气体流路18的另一端与进气通路3中主节气门6和氨发动机2之间的部分分支连接。重整气体流路18是供由重整器13生成的重整气体朝向氨发动机2流动的流路。
重整气体冷却器19配设于重整气体流路18。重整气体冷却器19是对向氨发动机2供给的重整气体进行冷却的冷却器部。通过具备重整气体冷却器19，可防止主节气门6等进气系部件由于热而损伤，并且抑制重整气体的体积膨胀，因此，空气容易充分地被氨发动机2的燃烧室2a吸入。
另外，重整系统10具备循环路径27、循环泵28、温度调节用冷却器29。循环泵28和温度调节用冷却器29配设于循环路径27。
循环路径27是设置为将气化器12与重整气体冷却器19连接，并供制冷剂在气化器12与重整气体冷却器19之间循环的路径。与发动机冷却水相同，作为制冷剂例如使用防冻液。循环泵28使制冷剂在循环路径27在一个方向上循环。作为制冷剂的循环方向，可以为任何方向。循环泵28例如始终工作。
温度调节用冷却器29是对在循环路径27流动的制冷剂的温度进行调节的温度调节部。温度调节用冷却器29通过对在循环路径27流动的制冷剂进行冷却，从而对制冷剂的温度进行调节。作为温度调节用冷却器29，例如使用与发动机冷却系统40的散热器43不同的散热器。此时，温度调节用冷却器29也可以与散热器一起具有散热风扇。散热器通过行驶带起来的气流或者散热风扇的气流使制冷剂散热并冷却。此外，作为温度调节用冷却器29，没有特别局限于此，也可以使用珀耳帖元件等。
在循环泵28工作期间，制冷剂在循环路径27在一个方向上循环。于是，通过气化器12生成氨气，并且通过重整气体冷却器19冷却重整气体。
具体而言，高温的制冷剂在循环路径27流动并被导入气化器12，在气化器12中高温的制冷剂与液体氨进行热交换。作为其结果，液体氨气化而生成氨气，并且制冷剂的温度降低。降温后的制冷剂通过温度调节用冷却器29而进一步冷却。
然后，由温度调节用冷却器29冷却后的低温的制冷剂在循环路径27流动并被导入重整气体冷却器19，在重整气体冷却器19中低温的制冷剂与高温状态的重整气体进行热交换。作为其结果，将高温状态的重整气体冷却，并且制冷剂的温度上升。而且，升温后的高温的制冷剂在循环路径27流动并被导入气化器12。
另外，发动机系统1具备温度传感器31、点火开关32(IG开关)、起动马达33、控制器34。
温度传感器31是检测重整器13的温度的传感器。温度传感器31例如对重整器13的重整催化剂13b的上游侧端部的温度进行检测。点火开关32是用于供车辆的驾驶员指示氨发动机2的起动和停止的手动操作开关。起动马达33是使氨发动机2起动的马达。
控制器34由CPU、RAM、ROM和输入输出接口等构成。控制器34基于点火开关32的操作信号和温度传感器31的检测值，对主喷射器5、主节气门6、重整节气门15、重整喷射器16、电加热器17、水泵42、循环泵28和起动马达33进行控制。
图2是表示由控制器34执行的控制处理步骤的详情的流程图。本处理在氨发动机2起动时执行。在本处理执行前，主喷射器5、主节气门6、重整节气门15和重整喷射器16成为关闭的状态。
图2中，控制器34首先基于点火开关32的操作信号，判断是否对点火开关32进行了接通操作(步骤S101)。控制器34在判断为对点火开关32进行了接通操作时，以使电加热器17的发热体24通电的方式控制电源25(步骤S102)。由此，发热体24发热。
然后，控制器34控制为打开重整喷射器16(步骤S103)。由此，氨气从重整喷射器16喷射，对重整器13供给氨气。此时，通过发热体24将氨气加热，因此，通过氨气的热使重整器13升温。接着，控制器34控制为打开重整节气门15(步骤S104)。由此，对重整器13供给空气。
然后，控制器34以使氨发动机2曲柄起动的方式控制起动马达33(步骤S105)。由此，氨发动机2起动。
接着，控制器34控制为打开主节气门6，并且控制为打开主喷射器5(步骤S106)。由此，对氨发动机2供给空气，并且氨气从主喷射器5喷射，对氨发动机2供给氨气。
接着，控制器34基于温度传感器31的检测值，判断重整器13的温度是否为规定温度以上(步骤S107)。规定温度成为氨气可燃烧的温度，例如为200℃左右。控制器34在判断为重整器13的温度为规定温度以上时，以使发热体24的通电停止的方式控制电源25(步骤S108)。
此外，作为由控制器34执行的控制处理步骤，没有特别局限于上述的流程。例如，步骤S105也可以在步骤S107之后执行。
在以上那样的发动机系统1中，在通过循环泵28使制冷剂在循环路径27循环的状态下，若对点火开关32进行接通操作，则电加热器17的发热体24通电，发热体24发热。
而且，通过重整喷射器16开阀，从而氨气从重整喷射器16喷射，将由气化器12生成的氨气向重整器13供给。此时，通过发热体24的热将氨气加热，将变热的氨气的热向重整器13传递，因此，重整器13升温。然后，通过重整节气门15开阀，对重整器13供给空气。
然后，通过起动马达33使氨发动机2起动。这样，氨发动机2驱动，从而水泵42工作。而且，通过主节气门6和主喷射器5开阀，对氨发动机2的燃烧室2a供给空气，并且氨气从主喷射器5喷射，对氨发动机2的燃烧室2a供给氨气。由此，氨气在燃烧室2a中燃烧。
若重整器13的温度达到规定温度，则发热体24的通电停止，但通过重整器13的重整催化剂13b，使氨气点燃而燃烧，通过其燃烧热使重整器13进一步升温。具体而言，如下述式那样，通过一部分氨与空气中的氧进行化学反应(氧化反应)，从而产生氨的燃烧反应，产生燃烧热。
NH 3+3/4O 2→1/2N 2+3/2H 2O+Q
然后，若重整器13的温度达到可重整的温度(例如300℃～400℃左右)，则通过重整器13的重整催化剂13b开始氨气的重整，生成含有氢的高温的重整气体。具体而言，如下述式那样，通过氨的燃烧热产生将氨分解为氢和氮气的重整反应，生成包含氢和氮气的重整气体。
NH 3→3/2H 2+1/2N 2-Q
此时，通过重整气体冷却器19将重整气体冷却，并将冷却后的重整气体向氨发动机2的燃烧室2a供给。由此，在燃烧室2a中氨气与重整气体中的氢一起燃烧。根据以上内容，发动机系统1成为重整器13的预热结束后的稳定动作。
如以上那样在本实施方式中，通过循环泵28使制冷剂在循环路径27循环。此时，若对气化器12供给高温的制冷剂，则在气化器12中高温的制冷剂与液体氨进行热交换，从而液体氨气化而生成氨气，并且制冷剂的温度降低。然后，若对重整气体冷却器19供给低温的制冷剂，则在重整气体冷却器19中低温的制冷剂与重整气体进行热交换，从而将重整气体冷却，并且制冷剂的温度上升。然后，将高温的制冷剂再次向气化器12供给。这样通过循环路径27和循环泵28这样的简单的系统，能够实现气化器12和重整气体冷却器19中的热交换。由此，发动机冷却系统40不需要大幅改造，因此，能够实现低成本化。另外，气化器12与重整气体冷却器19经由循环路径27而直接连接，因此，能够高效地进行气化器12和重整气体冷却器19中的热交换。由此，能够实现燃料损耗的减少。
另外，在本实施方式中，即便气化器12处的制冷剂的温度降低的量与重整气体冷却器19处的制冷剂的温度上升的量不用，更具体而言，即便重整气体冷却器19处的制冷剂的温度上升的量比气化器12处的制冷剂的温度降低的量大，也能够通过温度调节用冷却器29而使在循环路径27流动的制冷剂的温度恒定。
图3是表示具备本发明的其他实施方式所涉及的重整系统的发动机系统的概略结构图。图3中，本实施方式的重整系统10A取代上述的实施方式的温度调节用冷却器29而具备温度调节用加热器39。温度调节用加热器39是对在循环路径27流动的制冷剂的温度进行调节的温度调节部。温度调节用加热器39通过对在循环路径27流动的制冷剂进行加热，从而对制冷剂的温度进行调节。
温度调节用加热器39与发动机冷却系统40的冷却循环流路41中氨发动机2和散热器43之间的部分连接。温度调节用加热器39通过将来自氨发动机2内的热的发动机冷却水与在循环路径27流动的制冷剂之间进行热交换，从而对制冷剂进行加热。此外，作为温度调节用加热器39，没有特别局限于此，也可以使用电加热器等。
高温的制冷剂在循环路径27流动并被导入气化器12，在气化器12中高温的制冷剂与液体氨进行热交换。作为其结果，液体氨气化而生成氨气，并且制冷剂的温度降低。降温后的制冷剂由温度调节用加热器39加热。
而且，由温度调节用加热器39加热后的低温的制冷剂在循环路径27流动并被导入重整气体冷却器19，且在重整气体冷却器19中低温的制冷剂与高温状态的重整气体进行热交换。作为其结果，将高温状态的重整气体冷却，并且制冷剂的温度上升。而且，升温后的高温的制冷剂在循环路径27流动并被导入气化器12。
在这样的本实施方式中，即便气化器12处制冷剂的温度降低的量比重整气体冷却器19处制冷剂的温度上升的量大，也能够通过温度调节用加热器39而使在循环路径27流动的制冷剂的温度恒定。
此外，本发明不限定于上述实施方式。例如在上述实施方式中，具备对在循环路径27流动的制冷剂的温度进行调节的温度调节用冷却器29或者温度调节用加热器39，但没有特别局限于该形式。例如，在通过基于气化器12的制冷剂的降温动作与基于重整气体冷却器19的制冷剂的升温动作平衡而使气化器12的制冷剂的温度降低的量与重整气体冷却器19的制冷剂的温度上升的量几乎相等那样的情况下，特别是也可以不具备温度调节部。
另外，在上述实施方式中，电加热器17通过对向重整器13供给的氨气进行加热，从而通过氨气使重整器13升温，但没有特别局限于该形式。也可以是，电加热器17通过对重整器13进行直接加热而使重整器13直接升温。另外，也可以使用燃烧氨而加热的燃烧式加热器。
另外，也可以是，在氨发动机2起动时，通过电加热器等对气化器12进行加热。在这种情况下，在对点火开关32进行了接通操作时，使电加热器等工作而对气化器12进行加热。通过像这样对气化器12进行加热，能够将使液体氨气化的热充分地向气化器12供给。
另外，在上述实施方式中，通过温度传感器31检测重整器13的温度，但没有特别局限于该形式，也可以根据氨气的流量、空气的流量、时间和室温等来推断重整器13的温度。
另外，在上述实施方式中，供向重整器13供给的空气流动的空气流路14与进气通路3分支连接，但没有特别局限于该形式，也可以从与和氨发动机2连接的进气通路3不同的路径对空气流路14供给空气。此时，能够防止受到进气通路3的脉动的影响。
另外，在上述实施方式中，对氨发动机2的各燃烧室2a喷射氨气的多个主喷射器5安装于氨发动机2，但作为主喷射器5的数量，也可以是一个。此时，主喷射器5也可以配置为在进气通路3的主节气门6与氨发动机2之间喷射氨气。
另外，在上述实施方式中，氨气供给部22具有朝向重整器13喷射氨气的重整喷射器16，但没有特别局限于该形式，例如也可以取代重整喷射器16而使用流量调节阀。此时，将氨气流路9的另一端与空气流路14连接，并且在氨气流路9配设流量调节阀。通过使用流量调节阀，能够将氨气连续供给于重整器13。
另外，在上述实施方式中，重整气体流路18的另一端与进气通路3连接，但没有特别局限于该形式，例如也可以在重整气体流路18的另一端设置朝向氨发动机2或者进气通路3喷射重整气体的喷射器。
另外，在上述实施方式中，作为向氨发动机2和重整器13供给的燃料而使用氨，但作为使用的燃料，没有特别局限于氨，例如也可以是酒精等乙基醇系物质等。
另外，上述实施方式的重整系统具备于发动机系统，但本发明没有特别局限于发动机系统，例如也能够应用于涡轮系统或者燃料电池系统等。
附图标记说明
1...发动机系统；2...氨发动机(发动机)；3...进气通路；10、10A...重整系统；12...气化器(气化部)；13...重整器(重整部)；17...电加热器(加热器部)；18...重整气体流路；19...重整气体冷却器(冷却器部)；21...空气供给部；22...氨气供给部(燃料气体供给部)；27...循环路径；28...循环泵；29...温度调节用冷却器(温度调节部)；39...温度调节用加热器(温度调节部)。

Claims (5)

1.一种重整系统，其特征在于，具备：
气化部，其使液体燃料气化而生成燃料气体；
重整部，其对由所述气化部生成的所述燃料气体进行重整而生成含有氢的重整气体；
空气供给部，其对所述重整部供给空气；
燃料气体供给部，其对所述重整部供给所述燃料气体；
加热器部，其使所述重整部升温；
重整气体流路，其供由所述重整部生成的所述重整气体流动；
冷却器部，其配设于所述重整气体流路，并对所述重整气体进行冷却；
循环路径，其设置为将所述气化部与所述冷却器部连接，并供制冷剂在所述气化部与所述冷却器部之间循环；以及
循环泵，其配设于所述循环路径，并使所述制冷剂在所述循环路径循环。
2.根据权利要求1所述的重整系统，其特征在于，
还具备温度调节部，所述温度调节部配设于所述循环路径，对在所述循环路径流动的所述制冷剂的温度进行调节。
3.根据权利要求2所述的重整系统，其特征在于，
所述温度调节部通过对在所述循环路径流动的所述制冷剂进行冷却，从而调节所述制冷剂的温度。
4.根据权利要求2所述的重整系统，其特征在于，
所述温度调节部通过对在所述循环路径流动的所述制冷剂进行加热，从而调节所述制冷剂的温度。
5.一种发动机系统，其特征在于，具备：
发动机；
进气通路，其供向所述发动机供给的空气流动；
气化部，其使液体燃料气化而生成燃料气体；
重整部，其对由所述气化部生成的所述燃料气体进行重整而生成含有氢的重整气体；
空气供给部，其对所述重整部供给空气；
燃料气体供给部，其对所述发动机和所述重整部供给所述燃料气体；
加热器部，其使所述重整部升温；
重整气体流路，其供由所述重整部生成的所述重整气体朝向所述发动机流动；
冷却器部，其配设于所述重整气体流路，并对所述重整气体进行冷却；
循环路径，其设置为将所述气化部与所述冷却器部连接，并供制冷剂在所述气化部与所述冷却器部之间循环；以及
循环泵，其配设于所述循环路径，并使所述制冷剂在所述循环路径循环。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220170415A1 (en) * 2019-03-26 2022-06-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Engine system
CN114922748A (zh) * 2022-03-31 2022-08-19 武汉神动汽车电子电器股份有限公司 适用于氨燃料内燃机点火启动的氢气发生供给系统与方法
CN115217621A (zh) * 2022-04-14 2022-10-21 广州汽车集团股份有限公司 内燃机、内燃机控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114183275B (zh) * 2021-11-09 2022-11-29 佛山仙湖实验室 基于氢气起燃的氨氢混合气动力系统及运行控制方法
CN115370468A (zh) * 2022-06-23 2022-11-22 重庆凯瑞动力科技有限公司 喷射液氨的氢气-液氨双燃料发动机
CN116122992B (zh) * 2023-04-17 2023-07-11 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种基于等离子体裂解技术的氨燃料发动机系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102900572A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 株式会社电装 燃料供给系统
CN103249668A (zh) * 2010-12-30 2013-08-14 丰田自动车株式会社 氢发生装置和具备氢发生装置的内燃机
CN108884761A (zh) * 2016-03-14 2018-11-23 艾奎诺能源公司 氨裂解

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3671422A (en) * 1970-11-13 1972-06-20 Mobil Oil Corp Water pollution abatement in a petroleum refinery
US5343699A (en) * 1989-06-12 1994-09-06 Mcalister Roy E Method and apparatus for improved operation of internal combustion engines
WO2001007765A1 (en) * 1999-07-22 2001-02-01 Bechtel Corporation A method and apparatus for vaporizing liquid gas in a combined cycle power plant
EP1490625B1 (en) * 2002-03-29 2011-08-31 Excelerate Energy Limited Partnership Method and apparatus for the regasification of lng onboard a carrier
JP2005226665A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Osaka Gas Co Ltd 液化天然ガスの気化システム
US8206574B2 (en) * 2006-11-17 2012-06-26 Etter Roger G Addition of a reactor process to a coking process
US8272353B2 (en) * 2008-02-19 2012-09-25 University Of Ontario Institute Of Technology Apparatus for using ammonia as a sustainable fuel, refrigerant and NOx reduction agent
JP5049947B2 (ja) * 2008-11-19 2012-10-17 日立造船株式会社 アンモニアエンジンシステム
CA2759411A1 (en) * 2009-04-28 2010-11-04 Panasonic Corporation Fuel cell system and method for removing water of fuel cell system
CA2774872C (en) * 2010-06-30 2017-10-31 Jose Lourenco Method to upgrade heavy oil in a temperature gradient reactor (tgr)
KR101106088B1 (ko) * 2011-03-22 2012-01-18 대우조선해양 주식회사 고압 천연가스 분사 엔진용 연료 공급 시스템의 재액화 장치에 사용되는 비폭발성 혼합냉매
JP2013087820A (ja) * 2011-10-14 2013-05-13 Jx Nippon Oil & Energy Corp 水素ステーション
KR101200561B1 (ko) * 2012-04-27 2012-11-13 주식회사 엑스에프씨 해수전해설비를 이용한 연료전지, 해수전해설비를 이용하여 가성소다, 암모니아, 요소, pvc의 제조방법 및 그 통합시스템
JP5780205B2 (ja) * 2012-05-10 2015-09-16 株式会社デンソー 燃料気化器
JP6887090B2 (ja) * 2016-10-13 2021-06-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 水素生成システムおよび燃料電池システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103249668A (zh) * 2010-12-30 2013-08-14 丰田自动车株式会社 氢发生装置和具备氢发生装置的内燃机
CN102900572A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 株式会社电装 燃料供给系统
CN108884761A (zh) * 2016-03-14 2018-11-23 艾奎诺能源公司 氨裂解

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220170415A1 (en) * 2019-03-26 2022-06-02 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Engine system
US11713727B2 (en) * 2019-03-26 2023-08-01 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Engine system
CN114922748A (zh) * 2022-03-31 2022-08-19 武汉神动汽车电子电器股份有限公司 适用于氨燃料内燃机点火启动的氢气发生供给系统与方法
CN115217621A (zh) * 2022-04-14 2022-10-21 广州汽车集团股份有限公司 内燃机、内燃机控制方法

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