TWI329703B - - Google Patents

Description

1329703 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種富氫氣體辅助内燃機引擎燃燒之控制系 統，尤其是關於一種可依據引擎運轉效率與排氣狀況以調 節輪入引擎之富氫氣體總量的裝置。 【先前技術】

隨著溫室效應日趨惡化’大量應用於機動車的引擎， 其效率與排放廢氣量已受到相當大的注目與重視。傳統應 用於機動車的引擎，其係以汽柴油與空氣作為該引擎運轉 所需的燃料，雖可達到運轉與驅動機動車量的功效，但其 效率與廢氣排放普遍不佳。 一般認為，氫氣是一種無污染的乾淨燃料，也是未來 可以持續利用的能源，因此，氫氣的製備與應用於燃料是 近年來持續受到關注的議題。將氫氣作為代用燃料，既可 大量消除溫室氣體如c〇2的產生，也可減少有毒氣體如叭 的產生。因此，遂有一專利號為ZL〇213i3〇67之中國大陸 專利「車載甲醇催化裂解裝置的油路自動控制系統」，係 為裝設於料的甲醇催化裂解裝置以及其㈣系統，其 中’該控制系統先偵測該引擎的狀態’例如溫度、壓力等， =㈣㈣擎的狀態’利㈣W㈣裂解裝置將作為 燃料之f醇催化裂解形成富氫氣體 7 ^ ^ ^ 並以該田虱虱體作為 一體，而達到前述減少廢氣裤放及提昇效率的目 的〇 1329703 然而，前述車載甲醇催 統’其運作必需以甲醇為燃 的輸入量係依據引擎工作情 擎實際排放的廢氣並予以調 甚為可惜。 化裂解裝置的油路自動控制系 料，且由於前述輸入富氫氣體 况予以調整，並無可偵測該引 整輸入富氫氣體總量的機制， 【發明内容】

為解決前述既有技術需以甲醇為燃料但無法即時㈣ 輸入富氫氣體總量的問題與缺憾，本發明係一種富氫氣體 輔助内燃機引擎燃燒之控制系統，其包含： 一管理控制模組，其包含： 一引擎管理單元，俜盥—g丨敬4 & 糸…引擎連接，可接受該引擎之 一運轉狀態訊號；以及 •ί工市』皁凡，係與該引擎管 受該運轉狀態訊號； —燃料供應裝置，立一批在“山办山# 衣直再控制端係與該控制單元連接， ”匕含一燃料輸入口與一 岛人好 、燃枓輸出口，該燃料輸入口係接 欠含氫燃料之輸入； 至少一偵測單元，係為一 端係與該控制單元電性連接， '辰度信號並輪出至該控制單元 氣體濃度偵測元件，其輸出 並根據偵測結果產生一氣體 ;以及 重组器’係將由該燃料供應梦署 經—舌，* 付货應衮置所輪出之含氫燃料 重，、且處理作業而產出富氫氣體 口與一含田虱虱體其包含—重組器輸入 、_虱氣體輸出口，直中嗜#细盟私 甲a重組盗輸入口與該燃料供 1329703 應裝置之燃料輸出端形成連通，該富氫氣體輸出口係與該 引擎之一進氣口形成連通； 其中’該控制單元依據該偵測單元之偵測結果及該運 轉狀態訊號’執行一演算法後，依據該演算法之運算結果 控制該燃料供應裝置，使該燃料供應裝置適當調整輸往至 重組器的含氫燃料量。 藉此’本發明可依據該引擎的運轉狀態、該引擎的廢 氣排放或該重組器所輸出之該富氫氣體狀況，即時調整輸 入至該引擎的富氫氣體，使該引擎的廢氣排放量與運轉效 率得到最佳化。 【實施方式】 請參考第一圖’係為本發明之富氫氣體輔助内燃機引 擎燃燒之控制系統之第一較佳實施例，其包含一管理控制 模組（1 〇 )、一燃料供應裝置（3 0 )、一偵測單元（4 〇)、一重組器（50)以及一燃料箱（60)。 該管理控制模組（1 0)包含一引擎管理單元（i 2) 以及控制單元（14)，其中該引擎管理單元（12) 係與-引擊（8〇)連接，接收該引擎（8〇)的運轉狀 態訊號’例如引擎轉速訊號（RPM)、進氣壓力訊號（M AP)、進氣流量訊號（MAF)、進氣溫度訊號（at) 或油門位置感知訊號（Τ Ρ )等。而該控制單a (丄4) 係Π1擎官理單元（1 2 )雙向電性連接，纟透過該引 擎管理單元（1 2 )接收該引擎（8 〇 ) <各種運轉狀態 訊號。 該燃料供應裝置 應幫浦，具有—揪胁30)係為-流量控制閥或燃料供 控制單元（“）電性、連接：之一控制端係與該 之控制，調節自該辨d可接受該控制軍元（“) 該偏測單元（’4〇 4)送出的燃料供應量。 如偵測氨氣、-測一特定氣體之滚度，例 制單元（…電性遠:度等，其輸出端係與該控 氣體濃度訊號至該控::元:=广氫氣濃度而輪出- 燃料二係可將汽油、柴油，、醇類等 ，，轉例如一電聚重組器、^盈裂解裝置或 的裂解重組裝置。將該些燃料轉化後，形成—富氫氣 體，其中，所謂富氫氣體係具有高氫氣含量之氣體。二： 組益（50)包含一重組器輸入口（52)以及—5 體輸出口（54)，其中該重組器輸入口（52)係與: 燃料輸出口（34)$成連通，使該燃料供應裝置（3〇) 可將一燃料送至該重組器（5 〇 )。 該燃料箱（6 0 )係填裝該燃料，其包含一輸出口（ 6 2)，該輸出口（62)係與該燃料供應裝置（3〇)之 燃料輸入口（ 3 2 )形成連通，使填充於該燃料箱（6 〇 ) 内的燃料可經該燃料輸入口（32)進入該燃料供應裴置 使用時 本較佳實施例係與該引擎（8 〇 )連接，1 1329703 中’該引擎（80)包含一引擎本體 擎本體（82)連接之一進氣管（8 4 )8 2 )以及與該引 以及一排氣管（8 8 )，該進氣管（8盘由相（8 6 ) 6)係分別作為該引擎本體（82)運轉所：：該油箱（8 料來源，該排氣管（88 ”系為該引擎…體及燃 該”管理單元（η)係與該 ”運= 接，其可偵測與接受該引擎本體（8

種狀態訊號;該重…5〇)之富氫氣 =出（54)係、與該進氣管（84)形成連通，使該 重組益（5 0 )之輸出氣體可送至該引擎本體（8 2)内； 另卜該偵測單兀（4 〇 )之一偵測端係可置於該重組器 (50)之富氫氣體輸出口（54)内。 當該引擎本體（8 2)運轉時，該引擎管理單元（工 2 )開始測得該引擎本體（8 2 )之運轉狀態訊號，並將 该運轉狀態訊號送至該控制單元（丄4 );且該偵測單元 (4 0 )亦將所偵測之氣體濃度訊號，送至該控制單元（1 4) ’該控制單元（1 4)係整合由該引擎管理單元（1 2 )及該镇測單元（4 〇 )之輸入訊號後，控制該燃料供 應裝置（3 0 )使其改變由該燃料箱（6 〇 )輸往該重組 器（50)之燃料流量；如此，由於該重組器（5〇)之 輸入燃料量改變，且該些燃料經該重組器（5 〇 )裂解或 轉化後產生的該富氫氣體亦即隨之改變，因此，達到改變 輸入該引擎本體（8 2)之富氫氣體的功能，且由於該引 擎本體（8 2 )接受該富氫氣體的輸入而提升其運轉效率。 1329703 其中，該控制單元（14)係以— 一 如類神經網路、模糊邏輯（F υ ζ ζ γ 决算法，例 基因演算法等演算法，將該偵測單元 G I C)或 管理單元)以及該引擎 (12)之輸入訊號進行運算後， (5 〇 )進行栌制.兴 再對該重組器 埂仃控制，舉例而έ，當該偵測 測到氣體濃度後轉換成為一電壓訊號（例 〇 )偵 而當該電壓訊號介於〇〜2.5¥時，表〜5V)， 0 )的輸出氣體濃度較低’此時該控制單=重組器（5 到該電壓訊轳卄价兮知接, （14)接受 电堅訊唬並依該智慧型演算法計算 壓訊號（例如：2 · 5〜5 1 ^ 輸出一控制電 η、 5 5 V)，控制該燃料供靡驻罢r 〇 〇)使輸往該重組器（50)之燃料流量：供應裝置？ 該摘測單μ4。)之輸出電壓訊號介於2.:’=二當 表示氣體濃度過高，該控制〜5V時， 並經運算徭僅a ^ 1 4 )接受到電壓訊號 ’獲侍-控制電壓訊號（例如：〇 以控制該燃料供應裝置（3 5 ) cn之燃料之目的。3Q)達到減少輪往該重組器u 請參考第二圖，係為太 今第龄杜# 本發明之一第二較佳實施例，與 該第一較佳實施例比較，立 員 (40)設於該排氣管（8'8^在於：其係將該摘測單元 (⑷排出的廢氣，…）’使其可即㈣測該引擎 調整輸往該重組器\5〇俄測的輸出廢氣成分及含量， 目的。其中，該偵測單料’達到控制廢氣流量的 不同功能的備測器，例如^ 〇占）的種類可依據設計改變 氧化合物⑺0χ)、—氣:债測碳氣化合物（HC)、氮 氧化碳（CO)或二氧化碳（co 2濃度的氣體濃度偵測器，以本較佳實施例為例，其係 為可偵測氧氣及-氧化碳（C 0)濃度的偵測器。 ^月〃考第一圖，係為本發明之一第三較佳實施例，與 ⑴述第_較佳實施例比較，其特徵在於：該燃料供應裝置 (3〇)之燃料輸入口（32)係直接與該引擎（8〇) 八由Is ( 8 6 )内部形成連通，且使本較佳實施例不需包 該燃料相（6 ◦)，並且，因為本第三較佳實施例輸往 -組器（5 0 )之燃料與提供該引擎本體（8 2 )運轉 所需的燃料相…故需將該重組器（5 0 )改為可裂解或 催化分解汽油或柴油並形成該富氮氣體之裝置，如此，使 本第二較佳實施例具有更精簡的設計。 進一步地，請參考第一圖及第三圖，亦可將該第三較 佳實施例中該伯測單元（4 〇 )換至如第—較佳實施例之 位置，亦即將該偵測單元（4 〇 )置於該重組器（5 〇 ) 之虽氫亂體輸出口（ 5 4 )，使該偵測單元（4 〇 )偵測 虽氫氣體的氫氣濃度。或者，亦可於該重組器（5〇)之 虽虱氣體輸出口（54)以及於該排氣管（88)内各分 別设有一個偵測單元（4 〇 )，如此，該控制單元（丄4 ) 可同時監控該重組器（5〇)之富氫氣體輸出〇 (54) 或該排氣管（8 8 )的特定氣體含量分佈狀況，並據此調 整由該重組器（5 0)所輪出之富氫氣體流量。 【圖式簡單說明】 第圖係為本發明第—較佳實施例系統圖。 1329703 第二圖係為本發明第二較佳實施例系統圖。 第三圖係為本發明第三較佳實施例系統圖。 【主要元件符號說明】 (1 0 )管理控制模組 (1 2 )引擎管理單元 (1 4 )控制單元 (3 0 )燃料供應裝置 # ( 3 2 )燃料輸入口 (3 4 )燃料輸出口 (4 0 )偵測單元 (5 0 )重組器 (52)重組器輸入口 (54)富氫氣體輸出口 (6 0 )燃料箱 (6 2 )輸出口 • ( 8 0 )引擎 (8 2 )引擎本體 (8 4 )進氣管 (8 6 )油箱 (8 8 )排氣管 12

Claims (1)

1. ^29703 十、申請專利範圍： 1 . 一種富氫氣體輔助 其包含： m ^ /2,::: i—_ · 内燃機弓丨擎燃燒之控制系 統 管理控制模組，其包含： -引擎管理單元’係與—弓丨 〜運轉狀態訊號；以及 τ接党該引擎之 —控制單元，係與該引擎管 受該運轉狀態訊號； 〜雙向連接，並可接

   其勺2料供應裝置，其-控制端係與該控制單元連接， 桩〜a 燃枓輪出口，該燃料輸入口係可 接文含氫燃料之輸入； 宁 一重組器’係將由該燃 經重組處理作業而產出富氫 與一富氫氣體輸出口，其中 装置之燃料輪出口連通，該 一進氣口連通； 料供應裝置所輸出之含氫燃料 氣體，其包含一重組器輸入口 該重組器輸入口與該燃料供應 富氫氣體輸出口係與該引擎之

   第—偵測單元，係為一氣體濃度偵測元件且設於該 έ曰哭夕舍与一 ^ ^ " 田虱氣體輸出口，偵測該輸出端富氫氣體輪出口之 氫體濃度，該第一偵測單元之輸出端係與該控制單元電性 連接，並根據偵測結果產生一第一氣體濃度信號並輪出至 該控制單元； 第一偵測單元’係為一氣體濃度偵測元件且設於該引 擎之一排氣管内，並偵測該排氣管内之一氧化碳、二氧化 碳、氣氧化合物氣體或碳氫化合氣體之氣體濃度，該第二 13 1329703 偵測單元之輸出端係與該控制單元 钍杲產在 ^产 性連接’並根據偵測 ，，·。果產生-弟二氣體濃度信號並輸出至該控制單元； 其中，該控制單元依據該第—價 分夕扁別，丄 1貝叫早凡及第二偵測單 几之偵測結果及該運轉狀離 ㈣筲、土 遇得狀先、訊唬，執仃-演算法後，依據 該〜鼻法之運算結果控制該辦 坡番·* a 付併應裝置，使該燃料供應 裝置適备調整輸往至重組器的含氫燃料量。 2 .如申請專利範 機引擎燃燒之控制系統 閥或燃料供應幫浦。

   圍第1項所述之富氫氣體輔助内燃 ，該燃料供應裝置係為一流量控制 •如中請專利範圍第2項所述之富氫氣體辅助内燃 機。引擎燃燒之控制系統，該運轉狀態訊號包含—引擎轉速 訊號、-進氣壓力訊號、一進氣流量訊號、一進氣溫度訊 唬與一油門位置感知訊號。 4如申請專利範圍第2項所述之富氫氣體輔助内燃 機引擎燃燒之控制系統，該重組處理作業包含高溫裂解、 催化裂解或電漿輔助裂解。 5 .如申請專利範圍第2項所述之富氫氣體輔助内燃 機引擎燃燒之控制系統，該演算法係包含-類神經網路演 算法、模糊邏輯演算法或基因演算法。 ” 6·如申請專利範圍第2項所述之富氫氣體輔助内燃 機引擎燃燒之控制系統，該燃料輪入口係與該引擎之一油 箱内部連通。 7 如申凊專利範圍第2項所述之富氫氣體輔助内燃 機引擎燃燒之控制系統，該燃料輸入口係與一填裝該含氫 1329703 燃料之一燃料箱連通。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之富氫氣體辅助内燃 機引擎燃燒之控制系統，該含氫燃料包含汽油、柴油、烷 類化合物或醇類化合物。 十一、圖式： 如次頁。

   15