[发明专利]潮湿气体的引入或供给系统

说明书

此申请是于2005年2月3日提交的，申请日为2000年8月3日，申请号为200510006470.X的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及潮湿气体的引入或供给系统，特别地，但非专门地涉及内燃机的潮湿空气引入或供给系统和燃料电池的潮湿气体引入或供给系统。

背景技术

在能量转化系统中，通常燃料与氧化剂燃烧产生能量。在这种方法中，化学能转化成动能或电以及热。

在内燃机中，其中包括双冲程、四冲程以及例如回转马达和柴油发动机，燃料-空气混合物燃烧提供这种化学能。燃烧之前，可以采用直接注射器或采用汽化器将燃料分散到引入空气物流中，再通过电火花，白热丝或就通过燃料-空气混合物压缩热触发其燃烧。在所有内燃机中，燃料-空气混合物在燃烧室中燃烧所引起压力的突然增加导致发动机部件转动，于是为以发动机为用动力推动的车辆提供了动能。

许多因素制约了化学能转化成有用动能或电的效率，同时将总是并行产生的非-生产热降最低。把内燃机效率增至最大的关键变量包括，在燃烧过程中使压力增加最大，并且使引入空气和燃烧室的温度最低。冷却器-燃烧发动机还提供了环境方面的优点，即降低了在燃烧过程中空气中的氮与氧反应放出的副产物氧化氮的量。

除了燃料和空气外，化学惰性物质可以加到燃烧室，用以吸收热量与产生压力，因此满足了优化发动机效率的上述两个要求。特别地，可以使用水满足这种功能。

人们知道，例如汽车工业以前使用发动机气缸的选择性注水冷却系统。但是，这样一种系统的复杂性和高制造成本共同导致胜过由大规模生产方法所带来的效益。更特别地，发动机气缸的注水系统预先要求能量输入、精确控制与高操作压力，这些要求本身中任何一个要求对可能的实施都有很大的制约作用。

其中湿润作用很有价值的其他气体引入或供给系统包括燃料电池，特别是质子交换膜(PEM)燃料电池，其中为了最佳性能，气体不断地通过应该保持潮湿的膜。还可以考虑，使用下述发明润湿温室中的循环空气。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供一种包括亲水膜表面的潮湿气体引入与供给系统。

优选地，潮湿气体引入与供给系统还包括与亲水膜表面整体形成的水箱。

可以设置罩以调节面临水箱和气体引入与供给系统之一的亲水膜表面面积。

在本发明的另一个方面，提供包括有亲水膜表面的潮湿空气引入与供给系统的发动机。

优选地，发动机还包括与亲水膜表面整体偶合的水箱。

在本发明的另一个方面，提供包括有亲水膜表面的潮湿空气引入与供给系统的摩托化车辆。

优选地，摩托化车辆还包括与亲水膜表面连接的水箱。

可设置罩以调节面临水箱和空气引入系统之一的亲水膜表面区域。

发动机的排气系统排出了内部燃烧过程的废气，这些废气可以通过水箱中的热交换盘管用于加热水箱中的水。

在另一个实施方案中，摩托化车辆还包括：具有水蒸汽全蒸发横过的亲水膜表面的燃料箱；以及与亲水膜并置的并与水箱连接的管路，该管路提供了来自燃料箱全蒸发水蒸汽的冷凝捕集器，并且其中该管路与水箱相连，或者该管路提供了将亲水膜释放的水蒸汽直接送到引入空气流的部件。但是，从燃料箱析水的膜也可以在分开的系统中单独起作用。

有利地，本发明允许选择性增加水蒸汽进入空气引入系统，例如在汽车发动机内，这可以很容易(从机械和控制简单性看)并较(如果不是不可忽略的)低成本地达到。的确，包括本发明的系统是人们极希望的，因为它可限制汽车发动机(以及类似物)排放污染物，同时也提高了这类发动机的效率和性能。

在本发明另一方面，提供一种包括具有亲水膜表面的潮湿气体引入或供给系统的燃料电池。

有利地，本发明允许把水蒸汽加到燃料电池的一个或多个气流中，特别是质子交换膜燃料电池尤其如此，以防止质子交换膜变干，因此优化了燃料电池的性能。

在本发明系统中可以使用通常的自来水或其他水源的水(不是费钱的蒸馏水)，因为亲水膜可除去腐蚀性的、有害的杂质。此外，不断把水蒸汽送到发动机系统的引入气流避免了与水和汽车燃料不溶混性相关的所有问题以及与液态水存在相关的腐蚀问题；而不断把水蒸汽送到燃料电池一个或多个气体中，可通过防止质子交换膜变干以优化其性能。

附图说明

现在，参看下述附图描述本发明例证性实施方案，其中：

图1是本发明优选的潮湿空气进气系统示意图，说明在摩托化车辆等的发动机中的该空气进气系统。