CN201620958U - 车用智能增力减排节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车用节能控制装置，特别是涉及一种车用智能增力减排节能控制装置。其结构如下：与原车电控单元的输出端连接的整形电路，整形电路的输出端与微处理器连接，微处理器的输出端与功率放大电路连接，功率放大电路的输出端与氢氧机及喷油电磁阀连接，氢氧机的输气管与水气分离罐连接，水气分离罐的输气管与发动机进气支管连接，微处理器的输入端还与操作按键和电源变换电路连接，电源变换电路的输入端与汽车电瓶连接。本实用新型可增加发动机的动力，节省燃料，减少有害气体排放，实现了减排、节能，提高车辆安全性、可靠性，降低成本的目的，可以延长发动机的使用寿命。

Description

车用智能增力减排节能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种车用节能控制装置，特别是涉及一种车用智能增力减排节能控制装置。

背景技术

社会生产和人类生活条件随着工业生产发展的改善，汽车在给人们生活带来诸多便利的同时，其所引起的环境污染和能源消耗等问题也严峻地摆在了人们面前。节能、减排也是世界各国人民共同的目标。国内外许多研究机构、能源公司，甚至各大汽车公司争相把汽车的节能减排作为研究目标。

这方面的研究主要包括新型能源动力汽车的研究和现在应用汽车的节能减排技术的研究。新能源动力汽车技术的研究如：电动力车、混合动力汽车等，或各种替代能源产品。但其投资巨大、待解决的问题多，很多技术有待成熟。相比之下，应用型号汽车的节能减排技术的研究和应用投资小、见效快，经济效益明显，成为了解决汽车节能减排问题研究的一个重要方向。

在这方面，经过多年的摸索实践，氢氧增力节能减排技术和甲醇燃料使用技术，作为一个技术研究和应用领域，已经提上了议事日程。甲醇燃料来源广泛，作为车用燃料具有辛烷值高、燃烧充分、尾气排放少、可降低常规排放物CO和CH30％～50％等优点。使用甲醇燃料汽车的生产或改装成本目前较低，其改装技术也比较成熟。

提高汽车内燃机效率，需要加大空气流量，利用空气中的氧气参与燃烧，达到碳氢燃料完全燃烧的目的，但是后果是增加了排气量，汽车排出尾气的温度高达几百度，排气量增加，同样意味着排出的废热量增加，热值利用率仍然会较低。同样，如果减少空气流量，则无法让碳氢燃料完全燃烧，无法完全利用碳氢燃料的热值。这就是现代的汽车内燃机技术，仍然无法达到较高的燃烧效率的原因。提高汽车动力效率的直接办法是富氧燃烧，然而在汽车上携带氧气瓶是不现实的，这将增加汽车的载重量，减少汽车的可利用空间，增加汽车的使用成本。助燃的另一种方法植入氢气，氢是一种无色、无味、无臭、无毒、导热性极佳的气体，易燃、高能量的一种极佳的燃料。燃烧后的能量为汽油的三倍，酒精的3.9倍，焦碳的4.5倍，而燃烧后产物只有纯净的水，对环境无污染。为解决汽车氢气燃料使用问题，氢内燃机和燃料电池两种氢能汽车方案都存在制氢、储存成本高等现实难题，要想达到产业化和全面普及有待技术的继续发展。

最近，一种车载低碳氢氧机方案正在全球范围内的各个国家的许多技术人员和民间组织都进行长期反复的研究和实验。车载低碳氢氧机利用蓄电池直流电，通过分解装置，将水分解为氢气和氧气，输出到内燃机引擎中。一氧化碳与空气混合物的燃烧速度很小，在有含氢物质存在时，燃烧速度就会显著提高。由于氢对燃烧中间产物氧化反映的链锁推进，提高了CO、烃类等的氧化反应速度，可以在保持燃烧性能的前提下，大幅度降低空气过量系数，从而减少排烟热损失，提高燃烧***的热效率。这种气体发生装置，是一种用在各种车上各种燃油燃气车辆上用于节省燃料、减少排放的新型高科技节能环保产品，集结国内外电化学、燃机科学膜电极燃料电池之科技学术机构，研制以纳米等级之高分子聚合物固态电解质及催化性膜电极组共同沉积之最新低能耗制氢技术，充分融合化学与电解制氢之复合式优点，并增加高温裂解之制氢手段，制得氢气，甚至爆发能量更强大的重氢。所产生的氢氧混合气体由进风口被吸入汽车内燃机中，和传统的汽油、柴油或是天然气混合燃烧。

车载低碳氢氧机节能减排的实践验证，这是氢能普及道路上的一个过度方案。虽没有完全替代传统燃料，但能达到节能减排的目的。这种方案投资少，见效快，技术成熟，装置简单，容易与原车接口更容易被消费者所接受和广泛推广。

目前，甲醇燃料和车用氢氧机的实际开发和试验大多处于原理性试验阶段，虽然试验已经显示出一些效果，但还不能完全适宜实际的复杂应用情况和最大效益，甲醇燃料，使用燃料供给控制、氢氧机与车动力状态的结合控制亟待解决。另外装置的实际使用与原车改装的成本，对原车标准***的影响，对车辆安全性、可靠性、维护性等问题的探讨和措施都有待完善的解决。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种车用智能增力减排节能控制装置，目的是实现减排、节能，提高车辆安全性、可靠性，降低成本。

为达上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：

车用智能增力减排节能控制装置，

车用智能增力减排节能控制装置结构如下：与原车电控单元的输出端连接的整形电路，整形电路的输出端与微处理器连接，微处理器的输出端与功率放大电路连接，功率放大电路的输出端与氢氧机及喷油电磁阀连接，氢氧机的输气管与水气分离罐连接，水气分离罐的输气管与发动机进气支管连接，微处理器的输入端还与操作按键和电源变换电路连接，电源变换电路的输入端与汽车电瓶连接。

上述的操作按键为输入部，用于输入燃料信息。

上述的微处理器的输出端与信号显示装置连接。

上述的信号显示装置为显示器。

上述的微处理器为智能控制器，它采用Microchip公司PIC系列单片机。

本实用新型的优点效果：

本实用新型可增加发动机的动力，节省燃料，减少有害气体排放，实现了减排、节能，提高车辆安全性、可靠性，降低成本的目的。本实用新型排放指标：CO减少30％以上，HO和HC化合物减少30％以上；发动机动力提高20％以上；节省燃料15％以上；增加了汽车在各种环境下启动动力；成本低。本实用新型还具有清洗发动机燃烧室和排气管的作用，可以延长发动机的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型车用智能增力减排节能控制装置的结构方框图。

图中：1、原车电控单元；2、汽车电瓶；3、电源变换电路；4、信号显示装置；5、操作按键；6、整形电路；7、功率驱动电路；8、微处理器；9氢氧机，10、喷油电磁阀，11、发动机进气支管，12、发动机气缸，13、水气分离罐。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不受实施例所限。

如图1所示，本实用新型车用智能增力减排节能控制装置结构如下：与原车电控单元1的输出端连接的整形电路6，整形电路6的输出端与微处理器8连接，微处理器8的输出端与功率放大电路7连接，功率放大电路7的输出端与氢氧机9及喷油电磁阀10连接，氢氧机9的输气管与水气分离罐13连接，水气分离罐13的输气管与发动机进气支管11连接，微处理器7的输入端还与操作按键5和电源变换电路3连接，电源变换电路3的输入端与汽车电瓶2连接。

上述的喷油电磁阀10和发动机进气支管11与发动机气缸12连接。

上述的操作按键5为输入部，用于输入燃料信息。

上述的微处理器7的输出端与信号显示装置连接。

上述的信号显示装置4为显示器。

上述的微处理器为智能控制器，它采用Microchip公司PIC系列单片机，PIC系列单片机是目前应用最广泛的单片机，适用与汽车等控制领域。

上述整形电路6、电源变换电路3和功率放大电路7均为本领域非常常规的电路。

本实用新型的工作原理如下：本实用新型把经由原车电控单元(ECU)采集的指示发动机当前运行工况的信号经过整形电路的滤波、整形和放大处理，并通过微处理器进行运算后，确定发动机在不同转速、负荷、温度等工况下的喷氢量，按照喷射正时要求向执行机构输送控制脉冲信号，从而控制喷油量和氢气产生量及时间。

本实用新型对节能性能良好的氢氧发生器和配套的智能控制专装置进行了研究，并经过了大量部件和性能台架试验和实车道路试验，并经过相关部门的初步检测，其有害尾气排放达到、超过欧IV排放标准，燃料消耗在重载和长途运行状态下节省10-30％。对甲醇混合燃料的使用和不同比例甲醇对最佳空燃比以及发动机其他性能的影响与氢氧机结合配套控制的智能控制算法研究和试验也在进行。控制器的开发也在实验阶段，已经开发出具有基本控制功能的智能控制器样机，在实验台架和实验用车上均作了相应实验，已取得的初步试验效果。以下为部分实试验数据表：

表1完全燃烧汽油与M85甲醇混合燃料发动机动力经济性能实验数据转速(r/min)

由以上数据可以看出：完全燃烧汽油时发动机的最高功率为36.7千瓦，而经过改装的发动机燃烧M85甲醇与汽油混合燃料时最高功率可达38千瓦，而M85+氢氧机共同作用的情况下，最高功率为39.02千瓦，而且在各转速下，后者功率始终高于前者。由于甲醇燃料的特性可使发动机获得高的压缩比和大的喷油量，故而功率有所提高。

原发动机燃烧汽油的最高转矩为78.85N.m，而经过改装的发动机燃烧M85甲醇与汽油混合燃料时最高转矩可达87.32N.m，而M85+氢氧机共同作用的情况下，最高转矩可达90.22N.m而且在各转速下，后者转矩始终高于前者。

在各转速下，M85甲醇与汽油混合燃料的HC排放均高于汽油燃料。主要原因是甲醇的燃烧后会产生甲醛及未燃甲醇，所以HC排放较高。而M85+氢氧机共同作用的情况下，其HC排放要比M85甲醇与汽油混合燃料的HC排放降低。

综上所述，在原汽油发动机基础上改造的甲醇混合燃料氢氧助力发动机，其动力线、经济性优于原汽油机，排放性总体上也优于原机，也优于单纯的M85甲醇与汽油混合燃料发动机。

本实用新型在同一车上安装前后汽车尾气排放对比检测试验：

本实施例制得的车用智能增力减排节能控制装置安装在小型客车上和没有按装两种状态下进行了汽车尾气排放检测，所用小型客车的车辆信息为：发动机排量为1.800L，共油方式为电喷，燃油种类为汽油，驱动方式为前驱，累计行驶里程为21.7万km。

检测方法及依据为：本检测方法依据GB18285-2005《点燃式发动机汽车排气污染排放限值及检测方法》(附录D点燃式发动机汽车简易瞬态工况法)；DB21/1415-2006《点燃式轻型在用汽车排气污染物排放限值(简易瞬态工况法)》。

检测设备：设备名称为VMAS检测***，型号为CDG-10DBDCG-10DV，底盘测功机为DCG-10排放测试台架，设备编号为06001，排气分析仪为GASBOARD-5160。

检测环境：温度为4.40℃，大气压：101.50KPa，相对湿度为14.70％。

检测结果及判断(标志：绿标)

表1为没有安装本实用新型普通小型客车的尾气排放数据表。

表2为安装了本实用新型车用智能增力减排节能控制装置的同一量小型客车的尾气排放数据表。

Claims (5)

1.车用智能增力减排节能控制装置，其特征在于结构如下：与原车电控单元(1)的输出端连接的整形电路(6)，整形电路(6)的输出端与微处理器(8)连接，微处理器(8)的输出端与功率放大电路(7)连接，功率放大电路(7)的输出端与氢氧机(9)及喷油电磁阀(10)连接，氢氧机(9)的输气管与水气分离罐(13)连接，水气分离罐(13)的输气管与发动机进气支管(11)连接，微处理器(7)的输入端还与操作按键(5)和电源变换电路(3)连接，电源变换电路(3)的输入端与汽车电瓶(2)连接。

2.根据权利要求1所述的车用智能增力减排节能控制装置，其特征在于所述的操作按键(5)为输入部，用于输入燃料信息。

3.根据权利要求1所述的车用智能增力减排节能控制装置，其特征在于所述的微处理器(7)的输出端与信号显示装置连接。

4.根据权利要求3所述的车用智能增力减排节能控制装置，其特征在于所述的信号显示装置(4)为显示器。

5.根据权利要求1所述的车用智能增力减排节能控制装置，其特征在于所述的微处理器为智能控制器，它采用PIC单片机。

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