TW201518599A - 氫基發動機脫碳的系統及其方法 - Google Patents

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Abstract

一種發動機脫碳系統，包括多個本地發動機脫碳單元，所述發動機脫碳單元與一遠端發動機脫碳管理系統通信。每一發動機脫碳單元包括一可連接於一干氫源的氫流調節單元；一用於將幹氫引入一發動機的氫輸送管線；一發動機排氣分析器，該排氣分析器用於測量發動機排氣成分並確定一組相應的λ值；以及一控制單元，當發動機根據一發動機脫碳工藝參數的初始設置運作時，所述控制單元用於將幹氫可控地引入所述發動機，所述發動機脫碳工藝參數的初始設置可以由遠端發動機脫碳管理系統提供或確定，所述遠端發動機脫碳管理系統是以發動機類型和發動機功率為基礎。每一個發動機脫碳單元將幹氫速率引入一發動機，以便於確定對應於發動機燃燒狀況的λ值接近一目標λ值範圍或維持在一目標λ值範圍內。

Description

氫基發動機脫碳的系統及其方法
該公開文本通常涉及利用氫基發動機脫碳的系統及其方法。該公開文本具體針對用於發動機脫碳的自動系統和過程，這是通過由電腦控制進入發動機的進氣口通道的，來源於固態氫源或幹氫源的氫的流量，以及為了提供對脫碳工藝的回饋，對發動機排氣成分和/或參數(例如，空燃比，或λ)進行即時監控而共同實現的。
在燃燒室中有氧化劑的情況下，通過燃燒燃料(例如，石油或烴基燃料)來操作內燃機，導致燃料轉化為其他化學物質或燃燒產物，並產生了機械能和熱能。在理想化的、具有完全效率的碳氫化合物燃燒的條件下，碳氫燃料將被完全燃燒，燃燒產物將是CO2和H2O。遺憾的是，內燃機以(相當)有限的效率運行。因此，在燃燒室內產生了不完全燃燒副產品。隨著時間的推移，不完全燃燒副產品例如碳、碳基、碳類，或是碳類物質沉積在暴露於燃燒氣體的發動機單元的不同內表面上(例如，活塞頭、氣缸表面、發動機閥門表面、和排氣通道表面)，該不完全燃燒副產品將會對發動機效率和/或性能產生不利影響。
存在多種發動機“脫碳”或“脫炭”技術，都是針對至少部分地移除沉積在發動機內表面上的不完全燃燒副產品。例如，能夠結合 或加入特定化學物質發動機的燃料或燃油，以便在發動機運作期間，這些所添加的化學物質能夠與發動機沉積物發生化學反應，並部分移除(例如，逐步溶解)它們，該特定的化學物質是已知的能與各種碳氫化合物沉積發生化學反應或液化各種碳氫化合物沉積的物質。另一種脫碳方法是，在發動機運作期間有意地將氫引入發動機的燃燒室，該方法更加有效且對環境無害。被引入的氫與發動機內表面上的燃燒副產品發生化學反應，產生與正常的排氣流一起排出發動機單元的化學物質。
現有的氫基脫碳系統利用電解水方式而產生的氫，換言之，就是通過電流將H2O分解為H2和O2。這樣的氫可以被稱為“氫氧混合氣”或“濕氫”。更具體地說，現有的氫基脫碳系統包括一個水貯存器，電流通過該水貯存器生成氫氧混合氣。根據發動機功率，以預定的時間量(例如，20分鐘或40分鐘)向發動機的進氣通道(例如，經由一根常見的排氣再迴圈軟管，一根與刹車系統真空口或軟管相連接的真空管，或另一條路徑)提供氫氧混合氣，在這之後發動機就被視為“脫碳”了。
儘管傳統的脫碳系統和技術提供了一既定程度的發動機效率和/或性能比率，但是關於發動機是否真正地以有效的、幾近理想的或所期望的最優的方式脫碳，這樣的系統和技術還不能提供足夠的資訊。存在著對一種對改良後的發動機脫碳系統和技術的需求。
與該公開文本一致的各種實施例都針對系統架構、系統、裝置、單元、設備、過程和模組(例如，軟體或程式指令模組)，用於通過將氫(例如，從至少一個固態氫源提供)引入發動機，在一種或更多類型 的內燃機上可控地執行脫碳或脫碳工藝，與脫碳工藝監控和/或回饋控制相結合，例如，該監控和/或回饋控制是即時的、近即時的或週期性的(例如有規律的取樣間隔)，該週期性依據以一個或多個排氣成分和/或參數(例如，空燃比或λ)的測量為基礎。根據該公開文本的實施例可以進行脫碳工藝的發動機，通常適用於幾乎任何種類的路基運輸車輛例如客運汽車、計程車、卡車/貨車、或電單車/摩托車/踏板車/全地形車輛，但是還能另外或選擇性地適用於幾乎任何其他類型的機器(例如，基於活塞的內燃機航空器、割草機、或其他類型的機器)，該機器具有一台發動機，在該發動機中，由於不完全/低效的燃燒，長期沉積了或積累了碳、碳基、碳類或烴基材料或物質。
根據該公開文本的一個方面，發動機脫碳的過程包括：確定一個第一發動機脫碳工藝參數的初始設置，該初始設置適用於第一發動機；以及根據該第一發動機執行第一發動機脫碳工藝，該第一發動機脫碳工藝包括：根據第一發動機脫碳工藝參數的初始設置，在第一發動機運行時將幹氫引入第一發動機；當幹氫被引入第一發動機時，自動測量第一發動機排氣成分；以及當幹氫被引入第一發動機時，基於測量後的排氣成分，自動確定一組λ值，每一個λ值都對應于第一發動機的一個空燃比。
在許多實施例中，將幹氫引入第一發動機意味著將幹氫從幹氫源釋放到第一發動機中，而不是將氫氧混合氣引入第一發動機。
該發動機脫碳工藝參數的初始設置包括幹氫流速、壓力和/或體積，以及能夠額外地或選擇性地包括一個第一時期，該第一時期以第一發動機類型、第一發動機功率、第一發動機里程表讀數，和/或一組對應 於第一發動機的初步λ值為基礎。
該過程可以包括調整幹氫的流速，以根據發動機脫碳參數建立初始的幹氫流速或壓力，該幹氫來源於幹氫源。該過程還可以包括確定幹氫源的溫度，幹氫從該幹氫源被引入第一發動機；以及在第一發動機脫碳工藝之前和/或期間調整幹氫源的溫度，以根據第一發動機脫碳工藝參數的初始設置建立或維持幹氫流速或壓力。
該過程還可以包括，基於至少一些已確定的λ值，確定一組第一發動機脫碳工藝參數的更新後的設置；以及根據該第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置繼續進行第一發動機脫碳工藝。根據該第一發動機脫碳參數更新後的設置繼續進行第一發動機脫碳工藝，能夠改變第一發動機燃燒狀況，以便確定後的λ值至少接近一目標λ值範圍，或者維持在該目標λ值範圍內。
第一發動機脫碳工藝參數的更新後的設置可以包括一個更新後的幹氫流速或壓力。該第一發動機脫碳工藝參數的更新後的設置可以額外地或選擇性地包括第二時期，該第二時期以第一發動機類型、第一發動機功率、第一發動機里程表讀數、和/或一個或多個已經確定了的λ值為基礎，該λ值是在將幹氫引入第一發動機的期間，根據第一發動機脫碳工藝參數的初始設置確定的。
為第一發動機脫碳工藝確定第一發動機脫碳工藝參數的初始設置，可以包括：在一遠端發動機脫碳管理系統接收第一發動機資訊，該資訊包括一個或多個第一發動機類型、第一發動機功率、第一發動機里程表讀數，以及一組為第一發動機而確定的初步的λ值；根據第一發動機 資訊，通過該遠端發動機脫碳管理系統自動地確定第一發動機脫碳工藝參數的初始設置；以及自動地將第一發動機脫碳工藝參數的初始設置從該遠端發動機脫碳管理系統傳送到第一本地發動機脫碳單元，該發動機脫碳單元用於根據第一發動機脫碳工藝參數的初始設置將幹氫引入第一發動機，並測量第一發動機排氣成分。
該過程還可以包括，根據第二發動機執行第二發動機脫碳工藝，該第二發動機脫碳工藝包括：確定一組第二發動機脫碳工藝參數的初始設置；根據第二發動機脫碳工藝參數的初始設置，在第二發動機運行期間將幹氫引入第二發動機；當幹氫被引入第二發動機時，自動測量第二發動機排氣成分；以及當幹氫被引入第二發動機時，基於測量後的排氣成分，自動確定一組λ值，每一個λ值都對應于第一發動機的一個空燃比。將幹氫引入第二發動機並測量第二發動機排氣成分，這一過程是通過第二本地發動機脫碳單元執行的，該第二本地發動機脫碳單元與第一本地發動機脫碳單元不同。該第一和第二發動機脫碳程式能夠同時進行。
在一些實施例中，第一本地發動機脫碳單元存儲了第一授權代碼，並且第二本地發動機脫碳單元存儲了第二授權密碼。每一個第一和第二授權代碼都是可傳達給遠端脫碳管理系統的，以便通過該遠端脫碳系統，分別自動查驗該第一本地發動機脫碳單元和該第二本地發動機脫碳單元。
該過程還可以包括資料庫的存儲，該資料庫與該遠端發動機脫碳管理系統的歷史發動機脫碳資訊相關聯。該過程還包括提供一基於網路的車輛製造介面，通過該車輛製造介面，車輛製造商可以使用脫碳工 藝歷史紀錄，該脫碳工藝歷史紀錄對應於他們已經製造的車輛，和/或他們和/或其他製造商已經製造的所有類型的車輛。
根據該公開文本的一個方面，一個用於給發動機脫碳的系統包括一組發動機脫碳單元，每一個發動機脫碳單元包括：一氫流調節系統，該氫流調節系統可連接於幹氫源；一氫輸送管道，該氫輸送管道連接於該氫流調節器並用於將幹氫引入一台發動機；一發動機排氣分析器，用於測量發動機排氣成分，並且確定一組相應的λ值，每一個λ值都對應於該發動機的一個空燃比；以及一控制單元，根據發動機脫碳工藝參數的初始設置，當發動機運行時，該控制單元可控地將幹氫引入發動機，其中該發動機脫碳工藝參數的初始設置以發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數、和一組對應於該發動機的初步的λ值中的至少某些為基礎。
每一個發動機脫碳系統的控制單元還可以用於調整進入該發動機的幹氫流速，以改變發動機燃燒狀況，以便於確定後的λ值至少接近一目標λ值範圍，或維持在該目標λ值範圍內。
每一個發動機脫碳單元都可以包括一組溫度感測器和一台溫度調節設備，該溫度調節設備用於控制幹氫源的溫度。
在許多實施例中，該組發動機脫碳單元包括多個發動機脫碳單元，並且該系統還包括一個遠端發動機脫碳管理系統，該遠端發動機脫碳管理系統用於與每一個發動機脫碳單元的網路通訊，該網路通訊涉及：將一組對應於發動機的λ值從每一個發動機脫碳單元傳達到該遠端發動機脫碳管理系統，並且經歷脫碳工藝，該發動機與發動機脫碳單元相關聯；以及將一組更新後的發動機脫碳工藝參數從該遠端發動機脫碳管理系 統傳達給每一個發動機脫碳單元，該組發動機脫碳工藝參數具體說明了幹氫流速、壓力、和/或體積，用以改變該發動機的燃燒狀況，該發動機與發動機脫碳單元相關聯，以便為發動機而確定的λ值至少接近一個目標λ值範圍，或維持在該目標λ值範圍內。
該網路通訊可以額外地或選擇性地涉及：將發動機資訊傳達給遠端發動機脫碳管理系統，該發動機資訊包括一個或多個發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數、和一組對應於該發動機的初步的λ值，該發動機與發動機脫碳單元相關聯；以及將一組初始發動機脫碳工藝參數從該遠端發動機脫碳管理系統傳達到每一個發動機脫碳單元，該組初始的發動機脫碳工藝參數以發動機資訊為基礎。
該遠端發動機脫碳管理系統可用于查驗對應於每一個發動機脫碳單元的授權代碼。
該系統可以包括一個連接於該遠端發動機脫碳管理系統的資料庫，以便該遠端發動機脫碳管理系統存儲發動機脫碳的歷史紀錄，該歷史紀錄對應於資料庫中不同類型的發動機。在一些實施例中，該遠端發動機脫碳管理系統提供了一個依賴於聯網的車輛製造介面，通過該介面，車輛製造商能夠使用脫碳工藝的歷史紀錄，該歷史紀錄對應於他們已經生產的車輛，和/或他們和/或其他製造商已經生產的所有類型的車輛。
根據該公開文本的一個方面，用於給發動機脫碳的系統包括一組發動機脫碳單元，每一個發動機脫碳單元包括：一個可連接於幹氫源(例如，除了氫氧混合氣以外的氫源)的氫流調節單元；一根氫輸送管道，該氫輸送管道連接於該氫流調節器，並將幹氫引入一台發動機；一台 氫排氣分析器，用於測量發動機排氣成分並確定一組相應的λ值，每一個λ值都對應於該發動機的一個空燃比；以及一個控制單元，當發動機運行時，根據一組發動機脫碳工藝參數的初始設置，該控制單元將幹氫可控地引入發動機，其中該組發動機脫碳工藝參數的初始設置以至少一些發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數、和一組對應於該發動機的初步的λ值為基礎。
每一個發動機脫碳單元還可以包括一組溫度感測器和一台溫度調節設備，該溫度調節設備用於控制幹氫源的溫度。每一個發動機脫碳單元的幹氫源包括一組固態氫氣容器/固態氫氣盒，或者每一個發動機脫碳單元的幹氫源是一組固態氫氣容器/固態氫氣盒，其中每一個發動機脫碳單元還包括一個外殼，該外殼用於移動地接收該組固態氫氣容器/固態氫氣盒，並且將該組固態氫氣容器/固態氫氣盒連接於氫流調節單元。
每一個發動機脫碳單元都可以額外地或選擇性地包括一台顯示設備，和/或至少一個數字代碼閱讀器(例如，該數字代碼閱讀器包括一台QR代碼閱讀器，或該數位代碼是一台QR代碼閱讀器)。該系統包括一個脫碳設備電腦系統，該脫碳設備電腦系統具有至少一個數位代碼生成單元(例如，該數位代碼生成單元包括一個QR代碼生成單元，或者該數位代碼生成單元是一個QR代碼生成單元)。
該組發動機脫碳單元包括多個發動機脫碳單元，例如，位於第一脫碳設備上的第一組發動機脫碳單元，以及位於第二脫碳設備上的第二組發動機脫碳單元，該第二發動機脫碳設備的位置不同於該第一發動機脫碳設備；該系統包括一遠端發動機脫碳管理系統，該遠端發動機脫碳 管理系統通過電腦網路連接於每一個發動機脫碳單元。該系統另外包括一個連接於該遠端發動機脫碳管理系統的資料庫，該資料庫存儲了發動機脫碳的歷史資訊(例如，與每一個第一組發動機脫碳單元和第二組發動機脫碳單元相關聯的脫碳歷史資訊/資料)。該系統還包括一個對應於該第一脫碳設備的第一閘道，用於與第一組發動機脫碳單元和遠端發動機脫碳管理系統進行通訊；以及一個對應於該第二脫碳設備的第二閘道，用於與第二組發動機脫碳單元和遠端發動機脫碳管理系統進行通訊。
〔本發明〕
10‧‧‧脫碳系統架構
100‧‧‧脫碳單元
100a‧‧‧第一脫碳設備
100b‧‧‧第二脫碳設備
100c‧‧‧第三脫碳單元
100d‧‧‧第四脫碳單元
100e-k‧‧‧第k個發動機脫碳單元
102‧‧‧外殼
104‧‧‧接通/斷開開關
105‧‧‧代碼採集設備
106‧‧‧緊急斷電(ESO)開關或按鈕
107a-b‧‧‧溫度調節元件或設備
108‧‧‧顯示設備
110‧‧‧控制單元
111‧‧‧用戶介面
112‧‧‧資料存儲單元
115‧‧‧處理單元
120‧‧‧排氣採樣管、真空管、軟管或管線
122‧‧‧尖端或尾部
125‧‧‧排氣感測器/分析器
130a-b‧‧‧溫度感測器
135‧‧‧溫度傳感和/或控制介面
140a-b‧‧‧溫度控制設備
150‧‧‧氫流控制/調節單元
152‧‧‧氫輸送管線
155‧‧‧氫流控制介面
160‧‧‧圖片採集設備
165‧‧‧成像介面
175‧‧‧網路通訊介面
195‧‧‧信號或資料傳輸通道
20‧‧‧脫碳設備
20a‧‧‧第一脫碳設備
20b‧‧‧第二脫碳設備
20c‧‧‧第三脫碳設備
25‧‧‧脫碳設備電腦系統
200‧‧‧記憶體
202‧‧‧作業系統
204‧‧‧記憶體
206‧‧‧脫碳進程記憶體
220‧‧‧圖形用戶介面(GUI)模組
222‧‧‧初始化模組
224‧‧‧選擇性成像模組
230‧‧‧脫碳工藝控制模組
232‧‧‧通訊模組和資料/事件記錄
234‧‧‧排氣檢測模組
236‧‧‧溫度檢測和/或控制模組
238‧‧‧氫流管理/調節模組
30‧‧‧發動機
30a‧‧‧第一發動機
30b‧‧‧第二發動機
30c‧‧‧第三發動機
30d‧‧‧第四發動機
30e-k‧‧‧第k發動機
32‧‧‧車輛
300a-b‧‧‧氫氣容器、氫氣盒和/或氫氣匣
400‧‧‧閘道系統、裝置或設備
401a‧‧‧第一螢幕
401b‧‧‧第二螢幕
402‧‧‧車輛識別符
404‧‧‧時間/資料識別符
406‧‧‧氫容器壓力圖示
408‧‧‧氫壓讀出器
410‧‧‧氫容器溫度圖示
412‧‧‧氫溫度讀出器
414a-b‧‧‧圖形氫氣容器圖示
430‧‧‧剩餘脫碳工藝/時間讀出器
432‧‧‧圖形脫碳工藝指示器
434‧‧‧水準值讀出器
436‧‧‧水準顯示窗
450‧‧‧λ值讀出器
460、462‧‧‧視窗
470‧‧‧表格
490‧‧‧下一螢幕選擇按鈕
500‧‧‧遠端電腦系統/脫碳管理系統
510‧‧‧伺服器
520‧‧‧資料庫
600‧‧‧互聯網
第1圖係本發明發動機脫碳系統的結構示意圖。(該發動機脫碳系統結構與本公開文本的一個實施例一致)
第2圖係本發明脫碳系統結構的各部分示意圖。(該脫碳系統結構與本公開文本的一個實施例一致，其中，與脫碳設備、位置或服務站相關聯的一個發動機脫碳單元在汽車發動機上執行發動機脫碳工藝)
第3圖係本發明展示本地控制單元各部分的框圖。(該本地控制單元用於發動機脫碳單元，該發動機脫碳系統與本公開文本的一個實施例相一致)
第4圖A、第4圖B係本發明脫碳工藝的圖形用戶介面(GUI)的代表性圖示。(該圖形用戶介面與本公開文本的一個具體實施例一致)
在本公開文本中，在一特定圖示或者與描述性材料中，對 一特定元件的描述，或對特定元件數量的認定或使用，也包含同樣的、相同的或類似的元件或元件數量，該元件或元件數量通過另一圖示或與之相關的描述性材料識別。在一圖示或相關的文本中“/”的使用應理解為“和/或”的意思，除非另有說明。此處列舉的特定數值或數值範圍應理解為包括一近似數值或數值範圍，或是對一近似數值或數值範圍的例舉(例如，在+/-20%、+/-10%、+/-5%、+/-2%，或+/-1%的範圍之內)。
正如本文所使用的，術語“組”對應於或被界定為非空的有限的元件組織，該元件在數學上表現至少為1(即，此處所界定的一組相當於一個單元、單件或單元素集或一個多元素集)，與已知的數學定義(例如，《數字推理的介紹：數位、組和函數》“第11章：有限集合的特點”(例如，如第140頁所述)，彼得．J．艾克爾斯，劍橋大學出版社(1998年))相一致。總之，一組的一個元素可以包括或是一個系統、一台裝置、一台設備、一個結構、一個物體、一個過程、一個物理參數、或一個值，該值取決於研究中的組的類型。
一個典型的發動機脫碳系統架構的各個方面
第1圖是一典型的發動機脫碳或脫碳系統架構10的示意圖，該發動機脫碳系統結構與該公開文本的一個實施例相一致。在一個實施例中，該發動機脫碳系統架構10包括至少一個，通常是多個(例如幾個或許多)發動機脫碳或脫碳單元100，每一個都與發動機脫碳或脫碳設備、位置、地點或服務站20a-c有關(例如位於該發動機內或可進入該發動機)。一台脫碳設備20可以在任何給定時間，以發動機30(例如車輛發動機)預定的數量執行脫碳服務，該時間取決於相關的發動機脫碳單元100的數 量，其中每一次脫碳服務都涉及一個脫碳服務程式或步驟，該程式或步驟包括至少一個脫碳工藝或週期，如下文進行的詳細描述。每一台脫碳設備20可以包括至少一個脫碳設備電腦系統25(例如，包括一台臺式機、筆記本電腦或平板電腦以及一台與設備服務台相連的印表機)，通過該脫碳設備，訪問脫碳設備的車輛或機器所有人可以與脫碳設備服務人員進行溝通，以登記、註冊並為脫碳工藝付款。
一發動機脫碳單元100，用於或可用於可控地引入或傳遞氫，在許多實施例中，該發動機脫碳單元包括幹氫，或該發動機脫碳單元是幹氫，在發動機脫碳工藝中，該幹氫來源於固態氫源或幹氫源中的供給、並且被釋放到發動機30中，或者來源於固態氫源或幹氫源的該幹氫被釋放到發動機30中，例如，該幹氫源是固態氫電池、固態氫容器或固態氫盒。換言之，在各種實施例中，發動機脫碳單元100用於將幹氫源，而不是通過電解水方式產生的氫氧混合氣，從固態(例如金屬氫化物)氫存儲單元或設備中引入發動機30。在脫碳工藝中，將幹氫，而不是氫氧混合氣，可控地引入發動機30便於獲得更加可預見的、更可靠的、更可控的、和/或改進後的脫碳工藝結果(例如，相對於既定的脫碳工藝時間，獲得一個更可控的和/或更有效的脫碳工藝結果)。每一個發動機脫碳單元100還可以在脫碳工藝之前、期間和/或之後，一次或多次監測、取樣、和/或分析發動機排氣成分和/或參數(例如，在即時或近即時的基礎上)，該脫碳單元可以一次或多次提供脫碳工藝進程或功效和/或發動機燃燒效率的指示(例如，在脫碳工藝中或由於脫碳工藝，指示燃燒效率的改變)。
在幾個實施例中，至少一些發動機脫碳單元100還可以 通過一個或多個通訊網絡例如互聯網，與至少一個遠端電腦系統500進行有線和/或無線資訊傳輸、交換、或通訊，其中該遠端電腦系統500可用於授權、監測、管理、和/或控制單獨的脫碳服務程式和/或進程，由發動機脫碳單元100執行該脫碳服務程式和/或進程。在此後的描述中，為了簡化和清晰的目的，這樣的一個遠端電腦系統500是指遠端脫碳管理系統500。在遠端脫碳管理系統500和本地發動機脫碳單元100之間的網路通訊或資訊交換/傳輸涉及一個閘道系統、裝置或設備400，該本地發動機脫碳單元100與特定的脫碳裝置20相連，通過該閘道系統、裝置或設備發生這種網路通訊。該脫碳管理系統500可以包括一組伺服器510(例如，一個或多個雲計算伺服器)，用於確定一組或多組脫碳工藝參數和/或分析脫碳工藝資料或進程，以及至少一個資料庫520，在該資料庫中存儲了與脫碳相關的資訊，包括車輛/發動機資訊(例如，所有人資訊、發動機類型和當前里程表讀數)和相關的脫碳工藝結果/歷史記錄，如下文的詳細描述。
第1圖中典型的脫碳系統架構10包括多個脫碳設備20，即，至少一個第一脫碳設備、一個第二脫碳設備、和一個第三脫碳設備20a-c，其中每一個這樣的脫碳設備20中的每一個脫碳單元100都可以用於與遠端脫碳管理系統500的網路(互聯網)通訊。在其他實施例中，一個或多個脫碳單元100可以獨立於遠端脫碳管理系統500而運作，並且不需要與該遠端脫碳管理系統進行通訊。根據實施例的詳細說明，該脫碳系統架構10可以包括較少的或另外的(例如，許多)脫碳設備20，該脫碳設備可以分佈在不同的地方(例如，不同城市和/或國家)。
與該公開文本的一個實施例相一致的脫碳系統架構10可以展現出多種多樣的配置。所示的實施例中提供了一個典型的脫碳系統架構10的非限制性闡述，該實施例中，第一脫碳設備20a包括一個第一脫碳設備、一個第二脫碳設備和一個第三脫碳單元100a-c。該第一發動機脫碳單元100a可以在第一發動機30a上執行脫碳工藝，例如，該第一發動機對應於以第一機器或車輛。同時地或單獨地，該第二發動機脫碳單元100b可以在第二發動機30b上執行脫碳工藝，該第二發動機對應於第二車輛；和/或該第三脫碳單元100c可以在第三發動機30c上執行脫碳工藝，該第三發動機對應於第三車輛。類似地，一台第二脫碳設備20b包括一個單獨的或第四個發動機脫碳單元100d，該發動機脫碳單元可以在發動機30d上執行脫碳工藝，該發動機對應於第四機器或車輛。此外類似地，第三脫碳設備20c包括一個第k個發動機脫碳單元100e-k中的第五發動機脫碳單元，可以在第k發動機30e-k中的第五發動機上相應地執行脫碳工藝，以一種相關領域的普通技術人員能夠理解的方式進行。
典型的發動機脫碳單元的各個方面
第2圖是一展示脫碳系統結構各部分的示意圖，該脫碳系統結構與該公開文本的一個實施例相一致，其中，既定的發動機脫碳單元100用於或可用於在機器或車輛32，例如汽車的發動機上執行發動機脫碳工藝，該既定的發動機脫碳單元100與特定的脫碳設備、位置或服務站20相關聯。在一個實施例中，發動機脫碳單元100包括一個外殼102，該外殼運載了一個本地控制器或控制單元110，一組氫氣容器、氫氣盒和/或 氫氣匣300a-b，一個氫流控制/調節單元150，以及其他元件，該元件有利於發動機脫碳工藝的執行，方法是通過氫流從氫氣容器/氫氣盒/氫氣匣300a-b中控釋，以及將這種氫氣引入發動機30，如下文詳細的描述。
該本地控制單元110用於可控地釋放儲存在固態氫氣容器、固態氫氣盒和/或固態氫氣匣300a-b中的氫氣，以及當發動機30運行時(例如，在怠速、適度高怠速、或高怠速的狀態下)，將這種氫氣傳遞到汽車32的發動機30中，該發動機通過氫流控制/調節單元150和氫輸送管線或管道152運作。該氫輸送管線152可以連接於一條通道，通過該通道可以將氣體引入或吸收入汽車的發動機30。這種通道可以包括或是，例如一根刹車系統的真空管道、管線、軟管或埠；或者一根排氣再迴圈(EGR)管線、軟管或埠。氫輸送管線152連接發動機進氣通道的方式取決於研究中的發動機30和/或車輛32的類型(例如，一台汽油/柴油發動機，與柴油機相對)，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。
在各種實施例中，本地控制單元110還可以通過一組溫度感測器130a-b，檢測或感測與一個或多個氫氣容器/氫氣盒/氫氣匣300a-b有關的溫度，並且還可以通過一個或多個類型的溫度調節元件或設備107a-b控制或調節與氫氣罐130a-b相關的溫度，以便於從氫氣容器、氫氣盒和/或氫氣匣300a-b中可預見地或可控地釋放氫。本地控制單元110也可以通過排氣感測器/分析器檢測、取樣、和/或分析特定發動機排氣，該排氣感測器/分析器連接於一根具有尖端或尾部122的排氣採樣管、真空管、軟管或管線120，該尖端或尾部可插入發動機的排氣通道(例如， 車輛的排氣管)，通過該排氣感測器/分析器可以收集並取樣或檢測排氣。
該本地控制單元110可以用於採集發動機內表面或內部空間的圖片，例如展示發動機燃燒室表面(例如，氣缸表面和活塞頭)的圖片(例如，脫碳工藝之前/之後的圖片)，方法是通過一個普通的管道鏡/內窺鏡或其他類型的圖片採集設備160，在相關領域的普通技術人員可以很容易地理解這種方式。最後，該本地控制單元110可以用於與遠端脫碳管理系統500的資料通訊，該遠端脫碳管理系統通過對應於脫碳設備20的閘道400連接於互聯網600，該脫碳設備與本地控制單元相連。
該發動機脫碳單元的外殼102運載了許多用戶介面元件、設備、和/或控制器，例如一個接通/斷開開關或按鈕104；還可能有一個機器可讀的代碼採集設備105，例如一台可以採集快速回應(QR)碼和/或其他類型的資訊編碼圖像的照相機；一個緊急斷電(ESO)開關或按鈕106，和一台顯示設備108，通過該顯示設備，與脫碳設備20相關的服務人員可以與發動機脫碳單元100互動。在特定的實施例中，該發動機脫碳單元100包括一個或多個額外的或其他用戶介面元件、設備或控制器，例如一個鍵盤。
第3圖是一展示本地控制單元100的各部分的框圖，該本地控制單元用於發動機脫碳單元100，該發動機脫碳系統與該公開文本的一個實施例相一致。在一個實施例中，該本地控制單元100包括一個用戶介面111，該用戶介面連接於接通/斷開開關104、QR碼採集設備105、ESO開關106、顯示設備108、以及可能有一個或多個的其他 用戶介面/控制元件或設備(例如，鍵盤)；一個資料存儲單元112；至少一個處理單元115；一個網路通訊介面175，通過閘道400該網路通訊介面可以與遠端脫碳工藝管理器500進行資料通訊；一個連接於排氣傳感線120的排氣感測器/分析器125；一個連接於溫度感測器130的溫度傳感和/或控制介面135；一個連接於氫流控制單元150的氫流控制介面155；以及根據具體情況可能有一個成像介面165，該成像介面連接於可選的管道鏡和/或另一種成像設備160。每一個前述介面都包括常見的電路、電子設備、和/或便於信號或資料傳輸、交換、通訊的埠，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。
該本地控制單元110還包括一個用於存儲資料和軟體模組或程式指令組的記憶體200，該程式指令組可由處理單元115執行，用於管理、檢測、控制或執行發動機脫碳服務程式和/或進程的各個方面。在一個實施例中，該記憶體200包括一個作業系統202；一個本地發動機脫碳單元授權代碼或識別字(ID)記憶體204，用於存儲本地授權代碼或ID；一個本地脫碳進程記憶體206，用於存儲關於脫碳服務程式和/或脫碳進程的信號和/或資料，或是在這一過程中生成的信號和/或資料；一組脫碳工藝的圖形用戶介面(GUI)模組220；一個初始化模組222；一個選擇性成像模組224，和一個本地脫碳工藝控制模組230，該本地脫碳工藝控制模組用於啟動、管理、指導、和/或控制脫碳工藝的本地方面，通過遠端脫碳系統500，該脫碳工藝與脫碳工藝的遠端啟動、管理或控制相關聯。在一個實施例中，本地脫碳工藝控制模組230包括一個通訊模組和資料/事件記錄232，一個排氣檢測模組234；一個溫度檢 測和/或控制模組236；和一個氫流管理/調節模組238。本地控制單元110的每一個元件都連接於一組信號或資料傳輸通道195，例如一組信號和/或資料傳輸匯流排。
發動機脫碳單元的典型實施例的各個方面
每一個氫氣容器、氫氣盒和/或氫氣匣300a-b可以包括一個用於存儲固體氫氣的市售容器、盒或匣，或者每一個氫氣容器、氫氣盒和/或氫氣匣300a-b是一個用於存儲固體氫氣的市售容器、盒或匣，例如，一個用於存儲約70克氫氣的氫氣罐，可向浩運(北京)材料科技有限公司(中華人民共和國北京市海澱區學院路30號方興大廈405室，郵編100083)購買。每一個氫氣容器、氫氣盒或氫氣匣300a-b通常都包括一個常見的或標準的快速連接/斷開介面，該介面利於快速且可靠地與流量控制單元150進行連接和斷開連接，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。該組溫度感測器130a-b可以包括常見的熱電偶，該熱電偶靠近氫氣容器/氫氣盒/氫氣匣300a-b擺放，例如適當地放置在一個或多個內含氫氣容器/氫氣盒/氫氣匣300a-b的隔室之中。溫度控制設備140a-b可以包括一組常見的加熱/冷卻元件或金屬板，和/或一組常見的氣溫加熱/冷卻元件或單元。流量控制/調節單元150包括一組常見的可自動調節的(例如，螺線管)閥門，當氫氣從氫氣容器/氫氣盒/氫氣匣300a-b中釋放出來時，該閥門能夠控制和/或調整氫氣的流量。氫氣輸送管線152可以由一種或多種不會與氫氣(H2)發生反應的材料(例如，Viton®和丁腈橡膠)製成。
排氣感測器/分析器125可以包括一個傳統認證的可用於汽車的排氣感測器(例如，空燃比、或λ、感測器)。在詳細的實施例中，排 氣感測器/分析器125包括一個排氣分析器，該排氣分析器用於確定在發動機排出氣流中一個或多個O2,CO,CO2,NOx和碳氫化合物(HC)的水準。在一個典型的實施中，該排氣感測器/分析器125包括一個汽車微工作臺II(AMBII)感測器，或者該排氣感測器/分析器125是一個汽車微工作臺II(AMBII)感測器，可以向感測器有限公司(美國密歇根州鹽湖市感測器有限公司)購買該汽車微工作臺感測器。在這樣一種實施中，發動機脫碳單元100包括一個參考或校正用氣瓶(沒有顯示)，該氣瓶便於排氣感測器/分析器的校正或歸零，並且發動機脫碳單元的記憶體200包括一個排氣感測器/分析器校正模組(沒有顯示)，以便於能夠自動(重新)校正該排氣感測器/分析器，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。
本地控制單元110包括至少一個微處理器或微控制器，例如將一個Intel® AtomTM系列微處理器(美國加利福尼亞州聖克拉拉市英代爾公司)作為它的處理單元115，還可以包括一個或多個千百萬位元組的記憶體200，該記憶體可以包括一種或多種隨機存取記憶體(RAM)和唯讀記憶體(ROM)。資料存儲單元112包括一個基於固態記憶體(例如快閃記憶體)的資料存儲設備，和/或一個磁碟機，取決於實施例細節。網路通訊介面175包括一個無線乙太網介面。最後，顯示設備108包括一個觸摸屏顯示器，或者該顯示設備108是用於呈現脫碳工藝GUI，該GUI使脫碳服務人員能夠以特定的方式與發動機脫碳單元100互動，並且觀察或監控發動機脫碳進程的各個方面。在特定的實施中，處理單元115，至少記憶體200的各部分，以及顯示設備108可由市售的人機界面 (HMI)單元，例如Intel® AHM-6087B提供。
典型的脫碳設備服務台登記程式的各個方面
在許多實施例中，當車主將他們的車32帶到一個脫碳設備20中時，一個或多個脫碳設備服務人員利用脫碳設備電腦系統25進行登記程式，在進行該登記程式期間，他們輸入、記錄或採集識別字，例如車輛識別碼(VIN)和/或車牌號，以及車輛的里程表讀數。這樣的資訊被傳送到遠端脫碳管理系統500，該資訊確定了在其資料庫520中是否存在這輛汽車32的記錄，該記錄表明了這輛汽車32已經預先在這台或相應的/相關的/等效的脫碳設備20上進行了脫碳工藝，該脫碳設備連接於遠端脫碳管理系統500。如果在資料庫520中不存在這輛汽車32的先前記錄，那麼遠端脫碳管理系統500向脫碳設備電腦系統25表明這種情況，然後脫碳設備服務人員利用脫碳設備電腦系統25輸入、採集或獲得有關車輛32的其他資訊。這樣的資訊包括車輛製造商、車輛型號、生產年份、發動機類型(例如，汽油/石油/火花點火式，或柴油機)、發動機功率(例如，1600cc，2000，2500cc等)，以及其他相關資訊例如，車主姓名、地址和電話號碼。該服務人員然後將這些資訊傳送給遠端脫碳管理系統500，創建對應於車輛32的資料記錄。
如果在資料庫中存在車輛32的先前記錄，或曾經為車輛32創建過資料記錄，那麼遠端脫碳管理系統500會為車輛發動機30確定一組脫碳工藝參數，在許多實施例中，該組參數包括一組脫碳工藝參數的初始或默認設置，或者該組參數是一組脫碳工藝參數的初始或默認設置。脫碳工藝參數的初始設置可以以一個或多個車輛發動機類型、發動機功率 和里程表讀數為基礎。
遠端脫碳管理系統500、脫碳設備電腦系統25、和/或脫碳設備服務人員可以將一個發動機脫碳單元100分配到研究中的發動機30或車輛32中。在一些實施例中，脫碳工藝參數的初始設置可以額外或選擇性地以一個或多個初步的λ值為基礎，該λ值是當發動機運作時為了發動機30而生成、測量或獲得的。例如，一組初步的λ值可以是一組由發動機脫碳單元生成的預脫碳λ值，在幹氫氣被引入發動機30之前，通過監測發動機排氣成分，將該發動機脫碳單元分配給或連接於發動機30/車輛32中。為了確定脫碳工藝參數的初始設置，發動機脫碳單元100可以將該組初步的λ值傳送給遠端脫碳管理系統500。例如，遠端脫碳管理系統500可以確定一個或多個初步的λ值是否在預脫碳工藝初步的λ值的範圍內。
鑒於前述事項，遠端脫碳管理系統500可以在一個或多個車輛發動機類型、發動機功率、里程表讀數和初步λ值的基礎上，為發動機30確定發動機脫碳工藝參數的初始設置。該發動機脫碳工藝參數的初始或默認設置可以包括、指明一初始或默認的氫氣流速、壓力和/或體積，或者該發動機脫碳工藝參數的初始或默認設置是一初始或默認的氫氣流速、壓力和/或體積。例如，該發動機脫碳工藝參數的初始設置可以指明一個預定的或恒定的初始氫氣流速或壓力；以及一個初始的或默認的氫氣流量期間、間隔和/或體積，例如，一個預定的分鐘數。在許多實施例中，該遠端脫碳管理系統的資料庫520存儲了資料(例如，以統計表格的形式)，該資料將不同的發動機類型、發動機功率、里程表讀數或里程表讀數 類別、和/或初步的λ值或初步的λ值範圍與詳細的初始或默認發動機脫碳工藝參數相結合。根據從該脫碳設備電腦系統25所接收到的資訊和/或發動機脫碳單元100指派給研究中的發動機30/車輛32的資訊，遠端脫碳管理系統500可以生成、檢索或查看脫碳工藝參數的合適的初始設置。
該遠端脫碳管理系統500隨後將這組發動機脫碳工藝參數(例如，初始/默認的脫碳工藝參數)傳送給脫碳設備電腦系統25，和/或發動機脫碳單元100，脫碳設備電腦系統25已分配該發動機脫碳單元執行在車輛發動機30上的脫碳工藝。
在一些實施例中，脫碳設備電腦系統25生成了一個機器可讀的代碼例如快速回應(QR)代碼，該QR代碼為這一車輛發動機30包括或指明了這組脫碳參數(例如，初始/默認的脫碳工藝參數)。該QR代碼可以與一個服務指令(例如，在一份服務指令形式上)相關聯，或作為服務指令的一部分而列印出來，將該QR代碼交給一個或多個脫碳服務人員，該脫碳服務人員負責啟動或檢測這一車輛的脫碳工藝。一個發動機脫碳單元的QR代碼採集設備105可以掃描在這種服務指令上的QR代碼，以便於該發動機脫碳單元100可以開始一個脫碳工藝，該脫碳工藝適合於該在研究中的車輛發動機30，該研究給定了車輛的發動機類型、發動機功率和當前里程表讀數。
典型的發動機脫碳單元運作的各個方面
在幾個實施例中，一旦打開了發動機脫碳單元100，該發動機脫碳單元就經過一次初始化程式，該發動機脫碳單元包括一個證明或授權驗證程式，在該程式中，該發動機脫碳單元100與它所對應的閘道400和/ 或遠端脫碳管理系統500進行通訊，以便於該遠端脫碳管理系統500可以核實本地發動機脫碳單元或存儲在記憶體200中的ID是有效的。在一些實施例中，發動機脫碳單元100在執行每一個脫碳服務程式之前，執行這一證明/授權程式，例如，在掃描QR代碼之後並在氫氣從氫氣罐300a-b釋放到發動機30中之前。如果該授權代碼或存儲在它的本地記憶體200中ID是有效的，那麼遠端脫碳管理系統500授權、允許或許可該發動機脫碳單元100執行發動機脫碳工藝；否則，將會忽略或禁止發動機脫碳單元100和閘道400和/或遠端脫碳管理系統500之間的後續通訊，限於發動機脫碳單元100可以執行脫碳程式或防止發動機脫碳單元100執行脫碳程式的程度。在特定的實施例中，如果該授權代碼或ID是無效的，該遠端脫碳管理系統500可以禁用該發動機脫碳單元100。
發動機脫碳單元100與初始化程式相結合，或在啟動氫氣流之前與一個發動機脫碳程式相結合，可以確定對應於氫容器組300a-b的當前溫度，並且可以確定這一溫度是否在預期的或可接收的溫度範圍內(例如，大約30攝氏度，或在20-35或20-40攝氏度之間)，以便於在脫碳工藝中，將氫從氫容器組300a-b中可預見的和/或可控地釋放或傳輸。否則，發動機脫碳單元100可以通過酌情加熱或冷卻容器300a-b(例如，加熱或冷卻容器300a-b所在的環境)的方式調整氫容器300a-b的溫度，以將氫氣容器300a-b建立和/或維持在一個預期的或目標溫度上或者在目標或合適的溫度範圍內。
發動機脫碳單元100還可以在初始化程式期間，為發動機脫碳程式啟動氫氣流之前，在發動機脫碳工藝期間，和/或在發動機脫碳程 式之後，確定氫壓和/或保留在一個或多個氫容器300a-b中的氫的標準或體積，並且能夠向服務人員提供是否需要關注或更換一個或多個這樣的氫容器300a-b的指示。在許多實施例中，發動機脫碳單元100包括多種氫容器300a-b，以便於氫氣就可以從一個氫容器300a，b中排出，而另一個氫容器300b，a是空的，以及可能便於一個氫容器300a，b被取代或換出(例如，熱調換)的同時，該另一個氫容器300b，a正被用於最小化發動機脫碳單元的停工期。
該發動機脫碳單元100還可以在顯示幕108上呈現當前的氫容器溫度和氫容器壓力/水準/體積(例如，通過一個或多個視覺或圖形圖示)，作為脫碳GUI的一部分。在一些實施例中，該發動機脫碳單元100還可以通過一個或多個濕度感測器(未顯示)，確定對應於氫容器300a-b的當前濕度水準，例如，該濕度水準是氫容器300a-b所在的隔室中的濕度水準。
該發動機脫碳單元100可以一次或多次將每一個氫容器300a-b中對應於氫容器溫度的氫壓力或水準/體積傳送給遠端脫碳管理系統500，以便於通過遠端脫碳管理系統500實施的使用監測/追蹤。在特定的實施例中，發動機脫碳單元100可以一次或多次地將與氫容器相關的濕度資訊相應地傳送給遠端脫碳管理系統500。
發動機脫碳工藝的典型方面
在脫碳工藝的初始階段，在收到遠端脫碳管理系統500所提供或生成的初始/默認脫碳工藝參數之後，並且有可能在執行了任何所需的證明或授權查驗程式之後，發動機脫碳單元100可以啟動將氫氣從氫氣容器300 a-b中排放或釋放到發動機30中的過程，該遠端脫碳管理系統500向該發動機30提供初始/默認脫碳工藝參數。該脫碳工藝初始階段可以包括以預定的時間段向發動機30提供氫氣，該預定的或恒定/固定流速和/或壓力例如，每分鐘約2.0、2.5、3.0公升(SLPM)，該預定的時間段例如約5.0分鐘(或者約7.5或10分鐘)向發動機30提供氫氣。可以在發動機類型、發動機功率、車輛里程表讀數和/或一組初步的λ值的基礎上選擇氫氣流速、壓力、和/或體積，該氫氣流速、壓力、和/或體積為發動機脫碳工藝的初始階段而選擇的，例如，通過存儲在遠端脫碳管理系統的資料庫520中的查找表進行選擇。
在許多實施例中，脫碳工藝期間，發動機脫碳單元100抽樣檢測或測量特定排氣成分的水準(例如，包括O2，CO，CO2，NOx和HC的水準)，並且確定或計算發動機的空燃比值或λ值，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。本地控制單元110還可以在脫碳工藝期間，在脫碳GUI上顯示λ值和/或一種或多種排氣成分的採樣水準。
本地控制單元110將至少一些採樣的λ值(例如，一個平均的λ值，該λ值對應於每n個第二間隔)，以及至少一些採樣的排氣成分水準(例如，為了研究中的每一種排氣成分，一個平均的λ值，該λ值對應於每q個第二間隔)，傳送給遠端脫碳管理系統500，該本地控制單元110可以分析λ值和排氣成分水準，該λ值和排氣成分水準是在脫碳工藝期間從發動機脫碳單元100接收到的。
在發動機脫碳工藝的初始階段期間，遠端脫碳管理系統500可以分析發動機燃燒狀況，並且描述或定義一組初始的或非最終的發動機 燃燒狀況。在幾個實施例中，在發動機脫碳工藝的初始階段結束之前，根據(a)λ距離目標值或最佳值(例如100)有多遠，或者λ在一目標範圍或最佳範圍(例如，1.00+/- 0.05，或者1.0+/- 0.03)之外多遠，以及可能(b)在發動機脫碳工藝的初始階段期間，所計算的λ值的一個或多個改變速率，遠端脫碳管理系統500確定了(i)發動機30燃料是否充足或在足夠優化的條件下運行，和/或(ii)一個或多個發動機脫碳程式參數的額外或更新後的設置，每一個該設置都指明了一個氫氣流速、壓力、和/或體積，該設置可以是調整後的或是更新後的流速、壓力、和/或體積，分別與預先確定的流速、壓力和/或體積相關。遠端脫碳管理系統500在發動機脫碳工藝的第二階段，將發動機脫碳工藝參數的每一個額外設置都傳送給發動機脫碳單元100，該遠端脫碳管理系統可以在預定的時間段-5-30分鐘(10-20分鐘)內持續，取決於發動機類型、發動機功率、里程表讀數和/或一個或多個λ值，該λ值是在脫碳工藝的初始階段確定的。
為了回應接收到的每一組額外的發動機脫碳工藝參數，發動機脫碳單元100通過氫流控制單元150調整了氫氣流量，該氫氣是由氫氣容器300a-b輸出的，與額外組的發動機脫碳參數所顯示或指明的一樣。一特定的調整後的或更新後的氫氣流速適用於向發動機30提供增加或減少的氫氣流量，以改變或建立發動機燃燒狀況，以便於計算後的λ值至少接近目標的或最佳的λ值或範圍(例如，以加速的方式)，或落入或維持在該目標或最佳的範圍內。例如，如果當前的和/或最近計算的λ值表明，發動機30運行燃料充足或貧乏，那麼氫氣流速可以增加(例如，增加10%-50%)；然而如果λ值表明，已經獲得了近於最佳的或最佳的燃燒狀 況，那麼氫氣流速可以降低(例如，降低10%-50%)。
在脫碳工藝的第二階段結束之前，遠端脫碳管理系統500確定是否需要一個可選的第三或最終脫碳階段，該第三或最終脫碳階段可以包括在可變的時間量內，例如，額外的2.5-15分鐘(例如，額外的5-10分鐘)內，向發動機30提供預定的(例如，恒定的)氫氣流(例如，以約2.0或2.5SLPM的流量)，取決於各種因素，如發動機類型、發動機功率、里程表讀數、經過的時間和/或運行里程、發動機年齡、和/或一個或多個λ值，該運行里程是從最近一次的發動機脫碳工藝執行後計算的，該λ值是在當前和/或先前發動機脫碳工藝期間所確定的。如果將要執行該可選的第三或最終脫碳階段，遠端脫碳管理系統500將最後一組脫碳工藝參數傳送給發動機脫碳單元100，該遠端脫碳管理系統500根據該最後一組脫碳工藝參數調整氫氣流量，並且在脫碳工藝的最後階段，維持或大致維持這一氫氣流量。
遠端脫碳服務管理系統的典型方面
除了(a)驗證單獨的發動機脫碳單元100有權執行脫碳工藝，該發動機脫碳單元與每一個脫碳設備20相關聯，(b)維護資料庫520，在該資料庫中，存儲了在既定的發動機30或車輛32上所進行的每一次脫碳工藝的歷史記錄，以及(c)為每一次脫碳工藝確定脫碳工藝參數，在被帶入脫碳設備20的每一台發動機30/車輛32上執行該脫碳工藝，並且將這種脫碳工藝參數傳送給脫碳設備20中的合適的發動機脫碳單元100(例如，通過生成一個QR代碼的方式)，該遠端脫碳管理系統500可以額外生成或檢索資料，該資料可用於提供或生成一份綜合報告，該綜合報告對應 於在車輛32上執行的最近一次和/或一個或多個歷史的發動機脫碳工藝，並且可以將這樣的資料傳送給一台脫碳設備的電腦系統25，以便於為車主生成脫碳結果總結/報告。在一些實施例中，該遠端脫碳管理系統500提供一個以互聯網為基礎的車主介面(例如，可通過網頁流覽的方式訪問)，通過該介面車主可以有選擇地獲得、檢索或下載對應於車輛32的脫碳工藝歷史記錄和/或資料。
此外，該遠端脫碳管理系統500可以追蹤或監控每一個發動機脫碳單元100的使用，該發動機脫碳單元穿過多個脫碳設備100，並且該遠端脫碳管理系統500可以基於這種追蹤或監控而生成脫碳單元的使用統計/報告。這種使用追蹤或監控可以促進有效率的氫氣供應鏈後勤管理，以及週期性的發動機脫碳單元檢修計畫。
隨著時間的推移，該遠端脫碳管理系統的資料庫520可以存儲脫碳資訊，該脫碳資訊對應於上千(例如，幾千或數千)台不同的機器或車輛32。在許多實施例中，該遠端脫碳管理系統500可以分析存儲在它的資料庫520中的資訊，用於獲得、檢索，或確定/生成歷史的發動機脫碳資訊(例如，歷史資料和/或統計資料)，該發動機脫碳資訊對應於不同類型的發動機30、不同類型的車輛32、不同的車輛製造商、和各種里程表讀數範圍。在許多實施例中，該遠端脫碳管理系統500提供了一個基於互聯網的車輛製造商介面(例如，可通過網頁流覽的方式訪問)，通過該介面車輛製造商可以有選擇地獲得、檢索或下載脫碳工藝的歷史記錄和/或資料，該歷史記錄和/或資料對應於他們所生產的車輛32，和/或他們和/或其他製造商已經生產的任何種類的車輛32。
儘管前述細節描述針對的是在具有內燃機30的車輛32上所執行的脫碳工藝，但是在相關領域的一名普通技術人員知道在幾乎任何具有內燃機30的機器上都可以執行脫碳工藝。對於沒有里程表的機器32來說，表明發動機年齡和/或距離在發動機30進行的最近一次脫碳工藝的時間量的資訊可以用來促進脫碳工藝參數的初始/默認設置的確定。
第4圖A和第4圖B是展現脫碳圖形用戶介面(GUI)400各部分的代表性闡述，該脫碳GUI與該公開文本的一個實施例相一致。該脫碳GUI400包括多種螢幕，可以通過該螢幕向脫碳設備服務人員和/或車主呈現或提供與脫碳相關的資訊。每一塊螢幕都包括許多在顯示設備108上呈現的視覺或圖形物體，在相關領域內的普通技術人員能夠很容易地理解這種方式。依賴於在研究中的顯示幕，通過與發動機脫碳工藝進程和/或結果有關的方式，或者通過表明了發動機脫碳工藝進程和/或結果的方式，可以更新至少一些這種視覺的或圖形的物體。
例如，在第4圖A所述的典型實施例中，該脫碳GUI400包括一塊第一螢幕401a，該第一螢幕包括一個車輛識別符402；一個時間/資料識別符404；一個圖形的氫容器壓力圖示406和一個相應的氫壓讀出器408，該氫壓讀出器對應於一個活躍的或當前選擇的氫氣容器300a；一個圖形的氫容器溫度圖示410和一個相應的氫溫度讀出器412，該氫溫度讀出器對應於氫氣容器300a-b；對應於氫氣容器300a-b的圖形氫氣容器圖示414a-b，該圖形氫氣容器圖示生動地表明瞭保留在氫氣容器300a-b中的預估的氫氣水準或數量；一個剩餘脫碳工藝/時間讀出器430和一個相應的圖形脫碳工藝指示器432；一個當前/近期採樣的HC水準值讀出 器434和對應的圖形HC水準顯示窗436；一個當前/近期採樣的CO水準值讀出器434和對應的圖形CO水準顯示窗436；一個當前/近期採樣的CO2水準值讀出器434和對應的圖形CO2水準顯示窗436；一個當前/近期採樣的O2水準值讀出器434和對應的圖形O2水準顯示窗436；以及一個當前/近期計算的λ值讀出器450和一對應的圖形(例如，滑動型)當前λ值，該λ值與目標λ值的圖示相對應。最後，該第一螢幕401a包括一個下一螢幕選擇按鈕490，以及一個關閉/停止按鈕402。
如第4圖B所示，典型的脫碳GUI400還可以包括一個第二螢幕401b，該第二螢幕包括在第一螢幕401中顯示的特定元件，以及一個“之前”視窗460，在該視窗中，顯示了或可以顯示一幅內窺鏡圖像，該圖像展示了在發動機30進行脫碳工藝之前的發動機30的燃燒室表面；一個“之後”視窗462，在該視窗中，顯示了或可以顯示一幅內窺鏡圖像，該圖像展示了在發動機30進行脫碳工藝之後的發動機30的燃燒室表面；以及一張“結果”表格470，該表格表明了特定排氣成分的水準(例如，平均採樣值、最小採樣值和最大採樣值)，以及在發動機脫碳工藝的開始和結束時所計算出的λ值，以及相應的開始與結束相比的差值，該差值對應於這種排氣成分水準和計算後的λ值(例如，以完全的和/或相關的/百分率為基礎)。
在本公開文本的特定實施例中的各個方面解決了至少一個與現有發動機脫碳系統或技術有關的方面、問題、限度和/或缺陷。儘管在本公開文本中描述了與特定實施例相關的特徵、方面、和/或優點，其他實施例也可能展示這種特徵、方面、和/或優點，並且不是所有實施例都有必要 展示這種特徵、方面、和/或優點，以符合該公開文本的保護範圍。在該領域的普通技術人員應當理解，上述公開的系統、元件、工藝、或其替代選擇可以與其他不同的系統、元件、工藝、和/或應用程式相結合。此外，在該公開文本的範圍內，可以向對該領域的普通技術人員公開的各種實施例做出各種修改、改變、和/或改進。
10‧‧‧脫碳系統架構
100a‧‧‧第一脫碳設備
100b‧‧‧第二脫碳設備
100c‧‧‧第三脫碳單元
100d‧‧‧第四脫碳單元
100e-k‧‧‧第k個發動機脫碳單元
20a‧‧‧第一脫碳設備
20b‧‧‧第二脫碳設備
20c‧‧‧第三脫碳設備
25‧‧‧脫碳設備電腦系統
30a‧‧‧第一發動機
30b‧‧‧第二發動機
30c‧‧‧第三發動機
30d‧‧‧第四發動機
30e-k‧‧‧第k發動機
400‧‧‧閘道系統、裝置或設備
500‧‧‧遠端電腦系統/脫碳管理系統
510‧‧‧伺服器
520‧‧‧資料庫
600‧‧‧互聯網

Claims (38)

  1. 一種用於發動機脫碳的方法，包括：為一第一發動機確定一脫碳工藝參數的初始設置；在所述第一發動機上執行一第一脫碳工藝，所述第一發動機脫碳工藝包括：根據所述發動機脫碳工藝參數的初始設置，當所述第一發動機運作時將幹氫引入所述第一發動機；當幹氫被引入所述第一發動機時，自動測量第一發動機排氣成分；以及當幹氫被引入所述第一發動機時，自動以所述測量後的排氣成分為基礎，確定一組λ值，每一組λ值都對應於所述第一發動機的空燃比。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，將幹氫引入所述第一發動機包括：將來自於一干氫源的幹氫釋放到所述第一發動機中，而不是將氫氧混合氣引入所述第一發動機。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，所述發動機脫碳工藝參數的初始設置包括一干氫流速、壓力或體積。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，所述發動機脫碳工藝參數的初始設置包括一第一時期，所述第一時期以第一發動機類型、第一發動機功率和第一發動機里程表讀數中的至少某些作為依據。
  5. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括調整來源於一干氫源的幹氫流速，以根據所述發動機脫碳工藝參數的初始設置設置一初始的幹氫流速或壓力。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的方法，還包括：確定一干氫源的一溫度，來自所述幹氫源的所述幹氫被引入所述第一發動機；以及在所述第一發動機脫碳工藝之前和/或期間，調整所述幹氫源的溫度，以根據所述發動機脫碳工藝參數的初始設置設置或維持一干氫流速或壓力。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，還包括：確定一第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置，所述設置以所述確定後的λ值中的至少某些為基礎；以及根據所述第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置，通過將幹氫引入所述第一發動機，繼續進行所述第一發動機脫碳工藝。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的方法，其特徵在於，根據所述第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置，繼續進行所述第一發動機脫碳工藝，改變了第一發動機燃燒狀況，以便於確定後的λ值至少接近一目標λ值範圍，或維持在所述目標λ值範圍內。
  9. 根據申請專利範圍第7項所述的方法，其特徵在於，所述第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置包括一更新後的幹氫流速或壓力。
  10. 根據申請專利範圍第7項所述的方法，其特徵在於，所述第一發動機脫碳工藝參數更新後的設置包括一第二時期，所述第二時期是以第一發動機類型、第一發動機功率、第一發動機里程表讀數和/或一或多個確定後的λ值為依據的，根據所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置，在將幹氫引入所述第一發動機過程中，確定了所述確定後的λ值。
  11. 根據申請專利範圍第1項所述的方法，其特徵在於，為所述第一發動機脫碳工藝確定所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置包括：在一遠端發動機脫碳管理系統上接收第一發動機資訊，所述第一發動機資訊包括至少一第一發動機類型、第一發動機功率和第一發動機里程表讀數；根據所述第一發動機資訊，通過所述遠端發動機脫碳管理系統，自動確定所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置；以及自動將所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置從所述遠端發動機脫碳管理系統傳送到一第一本地發動機脫碳單元，所述第一本地發動機脫碳單元用於(a)根據所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置，將幹氫引入所述第一發動機以及(b)測量第一發動機排氣成分。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的方法，其特徵在於，確定所述第一發動機脫碳工藝參數的初始設置還包括：為所述第一發動機確定一組初步的λ值；以及將所述組初步的λ值作為所述第一發動機資訊的一部分，傳送給所述遠端發動機脫碳管理系統。
  13. 根據申請專利範圍第11項所述的方法，還包括：在一第二發動機上執行一第二發動機脫碳工藝，所述第二發動機脫碳工藝包括：確定一第二發動機脫碳工藝參數的初始設置；根據所述發動機脫碳工藝參數的初始設置，當所述第二發動機運作時，將幹氫引入所述第二發動機； 當幹氫被引入所述第二發動機時，測量第二發動機排氣成分；以及當幹氫被引入所述第二發動機時，以所述測量後的排氣成分為基礎，確定一組λ值，每一λ值都對應於所述第二發動機的空燃比。
  14. 根據申請專利範圍第13項所述的方法，其特徵在於，由一第二本地發動機脫碳單元將幹氫引入所述第二發動機並且測量第二發動機排氣成分，所述第二本地發動機脫碳單元不同於所述第一本地發動機脫碳單元。
  15. 根據申請專利範圍第14項述的方法，其特徵在於，所述第一發動機脫碳工藝和第二發動機脫碳工藝是同時運行的。
  16. 根據申請專利範圍第14項所述的方法，其特徵在於，所述第一本地發動機脫碳單元存儲了一第一授權代碼，以及所述第二本地發動機脫碳單元存儲了一第二授權代碼，並且其中，每一所述第一或第二授權代碼都可以分別通過所述遠端發動機脫碳管理系統，被傳送到所述遠端發動機脫碳管理系統，用於所述第一本地發動機脫碳單元以及所述第二本地發動機脫碳單元的自動查驗。
  17. 根據申請專利範圍第14項所述的方法，還包括將發動機脫碳的歷史資訊存儲在一資料庫中，所述資料庫與所述遠端發動機脫碳管理系統相關聯。
  18. 根據申請專利範圍第17項所述的方法，還包括提供一基於網路的車輛製造介面，通過所述車輛製造介面，一車輛製造商可以獲得脫碳工藝的歷史記錄，所述脫碳工藝的歷史記錄對應於他們已經生產的車輛，和/或他們和/或其他製造商已經製造的任何種類的車輛。
  19. 一種用於發動機脫碳的系統，包括：一組發動機脫碳單元，每一組發動機脫碳單元包括：一可連接於一干氫源的氫流調節單元；一氫輸送管線，所述氫輸送管線連接於所述氫流調節單元，並且用於將幹氫引入一發動機；一發動機排氣分析器，用於測量發動機排氣成分並確定一組相應的λ值，每一λ值都對應於所述發動機的一空燃比；以及一控制單元，當發動機根據一發動機脫碳工藝參數的初始設置運作時，所述控制單元用於將幹氫可控地引入所述發動機，其特徵在於，所述發動機脫碳工藝參數的初始設置是建立在發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數和一組初步的λ值中至少某些的基礎上的，所述初步的λ值對應於所述發動機。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述的系統，其特徵在於，每一發動機脫碳單元的控制單元還可以用於調整進入所述發動機的一干氫流速，以改變發動機燃燒狀況，以便於確定後的λ值至少接近一目標λ值範圍，或維持在所述目標λ值範圍內。
  21. 根據申請專利範圍第19項所述的系統，其特徵在於，每一發動機脫碳單元還包括一組溫度感測器和一溫度調節設備，所述溫度調節設備用於控制所述幹氫源的溫度。
  22. 根據申請專利範圍第19項所述的系統，其特徵在於，發動機脫碳單元組包括大量發動機脫碳單元，並且其特徵在於，所述系統還包括一遠端發動機脫碳管理系統，所述遠端發動機脫碳管理系統用於與每一發 動機脫碳單元進行網路通訊，所述網路通訊包括：將一組對應於一發動機的λ值從每一發動機脫碳單元傳送到所述遠端發動機脫碳管理系統，所述發動機與所述發動機脫碳單元相關聯，包括當幹氫作為一脫碳工藝的一部分被引入所述發動機時確定λ值；以及將一組更新後的發動機脫碳參數從所述遠端發動機脫碳管理系統傳送到每一發動機脫碳單元，所述一組更新後的發動機脫碳參數明確了一干氫流速，用於改變發動機的燃燒狀況，所述發動機與所述發動機脫碳單元相關聯，以便於所述發動機確定後的λ值至少接近一目標λ值範圍，或維持在所述目標λ值範圍內。
  23. 根據申請專利範圍第22項所述的系統，其特徵在於，所述網路通訊還包括：將發動機資訊傳送給所述遠端發動機脫碳管理系統，所述發動機資訊包括發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數和一組初步的λ值中的至少某些，所述初步的λ值對應於與所述發動機脫碳單元相關聯的發動機；以及將一組初始的發動機脫碳工藝參數從所述遠端發動機脫碳管理系統傳送給每一發動機脫碳單元，所述初始的發動機脫碳工藝參數組以所述發動機資訊為基礎。
  24. 根據申請專利範圍第22項所述的系統，其特徵在於，所述遠端發動機脫碳管理系統用於查驗一對應於每一發動機脫碳單元的授權代碼。
  25. 根據申請專利範圍第22項所述的系統，還包括一連接于所述遠端發動機脫碳管理系統的資料庫，並且其特徵在於，所述遠端發動機脫碳管理系統用於存儲發動機脫碳歷史記錄，所述發動機脫碳歷史記錄對應於資料庫中不同類型的發動機。
  26. 根據申請專利範圍第25項所述的系統，其特徵在於，所述遠端發動機脫碳管理系統提供了一以網路為基礎的車輛製造介面，通過所述車輛製造介面，一車輛製造商可以獲得脫碳工藝的歷史記錄，所述脫碳工藝的歷史記錄對應於他們已經生產的車輛，和/或他們和/或其他製造商已經製造的任何種類的車輛。
  27. 一種用於發動機脫碳的系統，包括：一發動機脫碳單元組，每一發動機脫碳單元包括：一可連接於一干氫源的氫流調節單元；一氫輸送管線，所述氫輸送管線連接於所述氫流調節單元，並且用於將幹氫引入一發動機；一發動機排氣分析器，用於測量發動機排氣成分並確定一組相應的λ值，每一λ值都對應於所述發動機的一空燃比；以及一控制單元，當發動機根據一發動機脫碳工藝參數的初始設置運作時，所述控制單元用於將幹氫可控地引入所述發動機，其特徵在於，所述發動機脫碳工藝參數的初始設置是建立在發動機類型、發動機功率、發動機里程表讀數和一組初步的λ值中至少一些的基礎上的，所述初步的λ值對應於所述發動機。
  28. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其特徵在於，每一發動機脫碳單元還包括一組溫度感測器和一溫度調節設備，所述溫度調節設備用於控制所述幹氫源的溫度。
  29. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其特徵在於，所述用於每一發動機脫碳單元的幹氫源包括一固態氫氣容器或固態氫氣盒組，並且其特徵在於，每一發動機脫碳單元還包括一外殼，所述外殼用於移動地接收所述固態氫氣容器/固態氫氣盒組，並且將所述組固態氫氣容器和/固態氫氣盒組連接於氫流調節單元。
  30. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其特徵在於，每一發動機脫碳單元還包括一顯示設備。
  31. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其特徵在於，每一發動機脫碳單元還包括一數位代碼閱讀器。
  32. 根據申請專利範圍第31項所述的系統，其特徵在於，所述數位代碼閱讀器包括一QR代碼閱讀器。
  33. 根據申請專利範圍第31項所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括一脫碳設備電腦系統，所述脫碳設備電腦系統具有一數位代碼生成單元。
  34. 根據申請專利範圍第33項所述的系統，其特徵在於，所述數位代碼生成單元包括一QR代碼生成單元。
  35. 根據申請專利範圍第27項所述的系統，其特徵在於，所述組發動機脫碳單元包括大量發動機脫碳單元，並且其特徵在於，所述系統還包括一遠端發動機脫碳管理系統，所述遠端發動機脫碳管理系統通過一電腦閘道連接於每一發動機脫碳單元。
  36. 根據申請專利範圍第35項所述的系統，其特徵在於，所述組發動機脫碳單元包括一組第一發動機脫碳單元，所述一組第一發動機脫碳單元位於一第一脫碳設備上，以及一第二組發動機脫碳單元，所述第二組發動機脫碳單元位於一第二脫碳設備上，所述第二脫碳設備與所述第一脫碳設備的位置不同。
  37. 根據申請專利範圍第36項所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括：一第一閘道，所述第一閘道對應於所述第一脫碳設備，並且用於與所述第一組發動機脫碳單元和所述遠端發動機脫碳管理系統的通訊；以及一第二閘道，所述第二閘道對應於所述第二脫碳設備，並且用於與所述第二組發動機脫碳單元和所述遠端發動機脫碳管理系統的通訊。
  38. 根據申請專利範圍第36項所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括一連接於所述發動機脫碳管理系統的資料庫，所述資料庫存儲了發動機脫碳的歷史資訊，所述發動機脫碳的歷史資訊與每一所述第一組發動機脫碳單元和所述第二組發動機脫碳單元相關聯。
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