CN205117548U - 一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统 - Google Patents

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陈清楚
张光德
周昃
黄玮隆
郭健忠
游彩霞
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Abstract

本实用新型涉及一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统。其技术方案是：隔膜泵(2)的入口通过管道与饱和氯化铵溶液罐(1)的出口相通，隔膜泵(2)的出口通过管道与反应罐(4)的进口相通，反应罐(4)的出口通过管道与减压阀(6)的入口相通，减压阀(6)的出口通过管道与喷氢阀(8)的进口相通，喷氢阀(8)的喷嘴安装在进气道(7)内。压力传感器(9)的测压接头通过测压软管与反应罐(4)的测压接头相通；在反应罐(4)的入口处和出口处依次装有第一旋止阀(3)和第二旋止阀(5)。电子控制单元(10)的输入电路同压力传感器(9)的信号采集卡连接，电子控制单元(10)的输出电路与隔膜泵(2)的信号接收器连接。该实用新型具有方便、快捷和能随车制备氢气且随车使用的特点。

Description

一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统
技术领域
本实用新型属于发动机燃料供给系统技术领域。具体涉及一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统。
背景技术
化石燃料匮乏、全球变暖威胁和环境保护压力成为研究和发展替代燃料的主要推动力。与传统石油燃料相比，氢气具有燃烧速度快、点火能量低、可燃范围广、辛烷值和热效率高等优点，而且氢燃烧的生成物是水及氮氧化物，对空气的污染少，是一种清洁能源。但由于氢气的储存及运输技术很不完善，制约了氢气发动机的发展。
气态储氢所占的体积很大，在室温及一个大气压下，1kg的氢气所占的容积达到12350L，而具有同等能量的2.88kg汽油只占4.1L，即使在40MPa的压力下，1kg氢也要占30L的容积；而液态储氢和金属储氢花费成本太高，且生产液态氢要比生产气态氢多花40%的能量(DietrichGwinner.实用氢气汽车.国外汽车，1986,3)。现有的“车用环保氢气制备供应方法及氢气发动机”(CN101457868A)专利技术，所生产的氢气必须经高压气罐运输至加气站，然后由加气机向车辆的燃料罐加入氢气，且加入的氢气使燃料罐处于高压状态，不利于行车安全，因此，制约了超低排放氢气代用燃料的应用与推广。
发明内容
本实用新型旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种方便、快捷和能随车制备氢气且随车使用的现制现用的氢气发动机燃料供给系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：所述氢气发动机燃料供给系统包括饱和氯化铵溶液罐、隔膜泵、反应罐、压力传感器、电子控制单元、减压阀和喷氢阀。隔膜泵的入口通过管道与饱和氯化铵溶液罐的出口相通，隔膜泵的出口通过管道与反应罐的进口相通，反应罐的出口通过管道与减压阀的入口相通，减压阀的出口通过管道与喷氢阀的进口相通，喷氢阀的喷嘴安装在进气道内。压力传感器的测压接头通过测压软管与反应罐的测压接头相通；在反应罐的入口处和出口处依次装有第一旋止阀和第二旋止阀。电子控制单元的输入电路同压力传感器的信号采集卡连接，电子控制单元的输出电路与隔膜泵的信号接收器连接。
所述反应罐的容积为30~60L。
所述喷氢阀的出口压力为0.3~0.6MPa。
由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下积极效果：
本实用新型利用硼氢化钾与水反应生成氢气的方式，将氯化铵作为催化剂，使饱和氯化铵溶液罐中的饱和氯化铵溶液经隔膜泵进入反应罐，并与反应罐中的硼氢化钾进行反应：和；制得氢气。
本实用新型制备的氢气通过减压阀控制气压后，从喷氢阀送入进气道与空气混合；混合气在发动机进气行程中进入气缸。在发动机的工作循环中通过电子控制单元控制隔膜泵的开与闭，当隔膜泵打开时能使饱和氯化铵溶液进入反应罐，从而能与反应罐中的硼氢化钾进行反应产生氢气；当隔膜泵关闭时能使饱和氯化铵溶液停止进入反应罐，反应罐中因缺少反应物而停止反应，从而停止氢气的制备。通过压力传感器进行压力检测使反应罐内的压力维持在1MPa~1.5MPa的范围，再经过减压阀的减压，使进入进气道中的氢气维持在0.3MPa~0.6MPa的范围。在日常使用中，饱和氯化铵溶液罐中的溶液直接加注，而硼氢化钾的更换则需要关闭第一旋止阀和第二旋止阀，将反应罐直接拆下，整罐更换。
根据实验测得：在30℃的温度下每分钟每克催化剂能够催化反应物产生4500ml氢气，其制备过程为非明显的放热或吸热反应，且产生少量氨气。以燃油经济性为14.8km/L的汽油机汽车作为对比参考，一次加油后能行驶420km，所需的汽油油箱的体积约为31L，质量约为30kg。保持同样的续驶里程，通过计算可知，1kg氢气的能量等同于2.88kg汽油，故30kg汽油燃烧产生的热值和10.4kg氢气燃烧产生的热值相当(汽油的燃烧热值是46000kJ/kg，氢气的燃烧热值是140000kJ/kg)，经过反应换算，需要2.6kg的硼氢化钾，预计行驶里程约为400km。
因此，本实用新型具有方便、快捷和能随车制备氢气且随车使用的特点。
附图说明
图1是本实用新型的一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统。如图1所示，所述氢气发动机燃料供给系统包括饱和氯化铵溶液罐1、隔膜泵2、反应罐4、减压阀6、喷氢阀8、压力传感器9和电子控制单元10。隔膜泵2的入口通过管道与饱和氯化铵溶液罐1的出口相通，隔膜泵2的出口通过管道与反应罐4的进口相通，反应罐4的出口通过管道与减压阀6的入口相通，减压阀6的出口通过管道与喷氢阀8的进口相通，喷氢阀8的喷嘴安装在进气道7内。压力传感器9的测压接头通过测压软管与反应罐4的测压接头相通；在反应罐4的入口处和出口处依次装有第一旋止阀3和第二旋止阀5。电子控制单元10的输入电路同压力传感器9的信号采集卡连接，电子控制单元10的输出电路与隔膜泵2的信号接收器连接。
所述反应罐4的容积为30~45L。
所述喷氢阀8的出口压力为0.3~0.45MPa。
实施例2
一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统。除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述反应罐4的容积为45~60L。
所述喷氢阀8的出口压力为0.45~0.6MPa。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
本具体实施方式利用硼氢化钾与水反应生成氢气的方式，将氯化铵作为催化剂，使饱和氯化铵溶液罐1中的饱和氯化铵溶液经隔膜泵2进入反应罐4，并与反应罐中的硼氢化钾进行反应：和；制得氢气。
本具体实施方式制备的氢气通过减压阀6控制气压后，从喷氢阀8送入进气道7与空气混合；混合气在发动机进气行程中进入气缸。在发动机的工作循环中通过电子控制单元9控制隔膜泵2的开与闭，当隔膜泵2打开时能使饱和氯化铵溶液进入反应罐4，从而能与反应罐4中的硼氢化钾进行反应产生氢气；当隔膜泵2关闭时能使饱和氯化铵溶液停止进入反应罐4，反应罐4中因缺少反应物而停止反应，从而停止氢气的制备。通过压力传感器9进行压力检测使反应罐4内的压力维持在1MPa~1.5MPa的范围，再经过减压阀6的减压，使进入进气道7中的氢气维持在0.3MPa~0.6MPa的范围。在日常使用中，饱和氯化铵溶液罐1中的溶液直接加注，而硼氢化钾的更换则需要关闭第一旋止阀3和第二旋止阀5，将反应罐4直接拆下，整罐更换。
根据实验测得：在30℃的温度下每分钟每克催化剂能够催化反应物产生4500ml氢气，其制备过程为非明显的放热或吸热反应，且产生少量氨气。以燃油经济性为14.8km/L的汽油机汽车作为对比参考，一次加油后能行驶420km，所需的汽油油箱的体积约为31L，质量约为30kg。保持同样的续驶里程，通过计算可知，1kg氢气的能量等同于2.88kg汽油，故30kg汽油燃烧产生的热值和10.4kg氢气燃烧产生的热值相当(汽油的燃烧热值是46000kJ/kg，氢气的燃烧热值是140000kJ/kg)，经过反应换算，需要2.6kg的硼氢化钾，预计行驶里程约为400km。
因此，本具体实施方式具有方便、快捷和能随车制备氢气且随车使用的特点。

Claims (3)

1.一种现制现用的氢气发动机燃料供给系统，其特征在于所述氢气发动机燃料供给系统包括饱和氯化铵溶液罐(1)、隔膜泵(2)、反应罐(4)、减压阀(6)、喷氢阀(8)、压力传感器(9)和电子控制单元(10)；隔膜泵(2)的入口通过管道与饱和氯化铵溶液罐(1)的出口相通，隔膜泵(2)的出口通过管道与反应罐(4)的进口相通，反应罐(4)的出口通过管道与减压阀(6)的入口相通，减压阀(6)的出口通过管道与喷氢阀(8)的进口相通，喷氢阀(8)的喷嘴安装在进气道(7)内；压力传感器(9)的测压接头通过测压软管与反应罐(4)的测压接头相通；在反应罐(4)的入口处和出口处依次装有第一旋止阀(3)和第二旋止阀(5)；电子控制单元(10)的输入电路同压力传感器(9)的信号采集卡连接，电子控制单元(10)的输出电路与隔膜泵(2)的信号接收器连接。
2.根据权利要求1所述现制现用的氢气发动机燃料供给系统，其特征在于所述反应罐(4)的容积为30~60L。
3.根据权利要求1所述现制现用的氢气发动机燃料供给系统，其特征在于所述喷氢阀(8)的出口压力为0.3~0.6MPa。
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