[发明专利]一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置及方法

说明书

本发明提供一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置及方法，具体内容涉及溶氢柴油随车存储、测量与供给技术。该装置包括高压氢气瓶，氢气泵，溶氢柴油箱，流量计及电子控制单元。通过协同高压氢气泵及安装在溶氢柴油箱上的电磁阀动作规律，可以将氢气从氢气瓶加压后送入至溶氢柴油箱上方气体空间，也可以在加注溶氢柴油过程中将上方空间内超压的氢气回收进入氢气瓶，从而使从轻柴油箱内的氢气压力保持在稳定的高压状态，保证溶氢柴油在储存与供油过程中不会出现因压力降低而导致的氢气溶解度剧烈变化及气阻等问题。本发明可以实时计算供出溶氢柴油中氢气的浓度，为发动机控制提供基本依据。

技术领域

本发明提供一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置及方法，具体内容涉及溶氢柴油随车存储、测量与供给技术。

背景技术

柴油机在重载、长途运输、矿车及军用动力领域的作用不可替代，随着“碳中和”目标的提出，节能、减排已经成为柴油机技术发展的重点。降低柴油机碳排放、提高热效率的有效方式之一便是向柴油机中掺入氢气，利用氢气燃烧极限宽、火焰传播速度快、燃烧温度高等优点改善柴油的蒸发、混合与燃烧过程，同时降低燃料的总体C/H比，进而达到控制碳排放，改善热效率的目的。

现有掺氢柴油机多是将氢气在进气道内喷射，使之在缸内形成准均质混合气以改善柴油机的混合与燃烧过程。但该方式在柴油喷射与着火时能够有效分布在油束附近的氢浓度很低，导致气道少量掺氢难以大幅提高柴油机热效率。如果加大气道喷射条件下的掺氢比例，则会引发柴油机充气效率降低，进而导致其做功能力下降。同时，大量喷氢会导致氢气在燃烧室大空间内的高浓度分布，使得柴油着火时氢气被快速引燃形成预混燃烧模式。在柴油机大压缩比所造成的压缩终点高温条件下，一旦氢气出现大量预混燃烧，则柴油机出现燃烧粗暴甚至爆震的风险便会迅速增加。

石化工业相关企业再生产柴油时必须对柴油进行加氢处理，将氢气在不低于10MPa的条件下预先溶解于柴油形成溶氢柴油以完成后续的柴油精制过程，在精制过程完成后，溶氢柴油将被泄压使氢气从柴油中气化并通过复杂的工艺对氢气进行回收，回收的氢气由于含有柴油蒸气而使纯度大幅降低，难以被再次使用。如果将精制后的溶氢柴油直接用于柴油机燃烧，则可以利用溶于柴油的氢气在喷雾时快速气化特性促进柴油的雾化、破碎与混合，并在柴油油束附近形成高密度分布，而燃烧室空间内形成低密度分布，进而在大幅改善柴油燃烧过程的同时避免了燃烧粗暴、爆震等风险。但溶氢柴油在随车储运与使用过程中必须控制其压力，否则就会因为容器内压力低于临界压力而导致氢的提前气化。

发明内容

针对溶氢柴油目前缺乏相关随车储运与氢浓度测量的问题，本发明提供一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置及方法。本发明通过在油箱外增加一套氢气存储、氢气泵及相关配套管路与电磁阀的方式，可以根据溶氢柴油油箱内的压力与温度调整油箱内氢气的压力，通过氢气来保持溶氢柴油在油箱内处于条件，避免其提前气化，同时在油箱出口设有用于测量溶氢柴油质量流量与密度的流量计，根据其质量流量与密度实时估算出口处溶氢柴油中的氢气比例，为发动机电控单元控制相关溶氢柴油发动机的喷射与燃烧提供基础参数。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置,包括氢气瓶19，氢气泵5，溶氢柴油箱8，流量计15及电子控制单元18；

所述氢气瓶19上安装有氢气瓶入口单向阀1和氢气瓶出口单向阀2；

所述氢气泵5上装有氢气泵入口单向阀20与氢气泵出口单向阀21，连接氢气泵入口单向阀20与氢气瓶出口单向阀2的管路中串联安装有氢气瓶出口电磁阀4，连接氢气泵出口单向阀21与氢气瓶入口单向阀1的管路中串联安装有氢气瓶入口电磁阀3；