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CN107735557B - 混合燃料系统 - Google Patents

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CN107735557B CN201680037842.1A CN201680037842A CN107735557B CN 107735557 B CN107735557 B CN 107735557B CN 201680037842 A CN201680037842 A CN 201680037842A CN 107735557 B CN107735557 B CN 107735557B
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Abstract

一种用于柴油喷射式内燃发动机及其它燃料的喷射式内燃发动机的混合燃料供应系统；该系统包括独立的液体燃料源和压缩氢气源；并且其中氢气供应模块基于发动机尺寸和容量以及从发动机控制单元(ECU)输出的至少一个参数来计算或获得实时液体燃料需求的“图”，以得出用于添加到所述发动机的燃料喷射系统的氢气的实时体积。还公开了一种氢气供应调节系统，该系统适合使用可变压力调节器以响应于实时运行状况将氢供应到发动机的进气歧管。发动机的进气口可进一步包括诸如自由旋转涡轮机的扩散器以使空气与氢气混合。

Description

混合燃料系统
技术领域
本发明涉及用于发动机的燃料系统，并且更具体地涉及用于向内燃发动机且具体地但非排它地向燃料喷射式柴油发动机供应气态氢的动态压力和流量控制系统。
背景
向内燃发动机的液态烃燃料添加氢是已知的。因此，例如，本申请人的PCT/AU2011/000762公开了适用于向交通工具的自然吸气式汽油发动机供应补充氢气的系统。如在本发明的情况下，PCT/AU2011/000762公开了一种基于加压氢气源的系统。
本领域中已知的其它系统，例如在US4442801、US2009/0320789、US6311648、US4763610和US5105773中公开的系统，以上每个申请都描述了基于在载体上电解水(on-board electrolysis of water)来产生氢气供应的系统。还有的其它已知的系统，例如US7290504中公开的系统，通过在载体上处理诸如乙醇或甲醇的液体燃料来获得氢供应物。
US4253428描述了使用来自加压源的气态氢的用于内燃发动机的燃料添加系统。虽然调节器被包括在输送系统中，但是当压力降低到加压源罐中的可接受水平以下时，这些调节器仅运行以维持氢气的流量水平。不存在根据发动机运行状况对输送压力或流量的动态控制。
US3906913使用在载体上生成氢气，并且虽然提到氢供应物可以由控制系统调节，但是实际上不赞成这种系统，因为这种系统是不合需要复杂的。
US6655324教导了具有燃料与空气的当量比的双重水平的燃料输送系统。该双重水平将汽油和氢的组合作为当量比的燃料部分进行控制。
US5408957中描述了另一种系统，其用于从载体上加压源到发动机的进气歧管向液态燃料添加气态燃料(例如氢)。气态燃料的压力和流量可以通过控制模块来控制，但是该控制是在系统安装后对调节器进行初始手动设置以当发动机达到正常运行温度时实现最佳的发动机运转。
US6612269中描述的又一个系统包括根据感测到的这些燃料的组成来调节至少两种气态燃料的混合物的量，并以恒定的压力供应混合物。
US4502763公开了通过在调节压力下对固定体积的腔室进行预装料而向发动机燃烧室进行的氢气的脉冲式供应。
如在许多上述现有技术引用中指出的，将氢气添加到液体燃料内燃发动机可以在发动机的运行中提供显著的经济性。除了提供更大的燃料经济性之外，在柴油发动机的情况下，氢的添加可以显著降低微粒排放物。
将氢气应用于内燃发动机且尤其是应用于涡轮增压式发动机的问题在于大的压力变化，大的压力变化可能会在变化的运行状况下在进气歧管中出现。这些压力变化可能阻止持续的、充足的或最佳的氢供应用于进气歧管中。
在涡轮增压式发动机中，进气歧管压力上的变化特别显著，在涡流增压式发动机中，一旦涡轮增压器已经达到并且超过其升压阈值，则存在非常大的压力增加。
氢气添加的常见问题是缺乏一种控制系统，该控制系统经由发动机的燃料喷射系统允许切合发动机实时运行状况的经调节的气体供应。从这个意义上讲，如果氢作为供应给发动机喷射系统的液体燃料的补充而被有效地提供，则“切合的(Relevant)”意味着计算得到的且可测量的气体流量。
值得注意的是，压缩氢气可以形成大约320兆焦耳的能源，使其在作为空气、氢、液体燃料混合物以“切合的”气体流量被供应时，成为合适的能量补充。
本发明的目的是解决或至少缓和以上的一些缺点。
备注
术语“包括(comprising)”(及其语法变体)在本说明书中以“具有”或“包括(including)”的包含性含义使用，而不是以“仅由……组成”的排他性含义来使用。
在本发明的背景中对现有技术的以上讨论并不是承认其中所讨论的任何信息是可引用的现有技术或任何国家的本领域技术人员的公知常识的一部分。
发明概述
因此，在本发明的第一广义形式中，提供了一种用于柴油喷射式内燃发动机及其它燃料喷射式内燃发动机的混合燃料供应系统；该系统包括独立的液体燃料源和压缩氢气源；并且其中氢气供应模块基于发动机尺寸和容量以及从发动机控制单元(ECU)输出的至少一个参数来计算实时液体燃料需求的“图”，以得出用于添加到发动机的燃料喷射系统的氢气的实时体积。
优选地，氢气供应模块利用被定制成用于氢气输送的燃料喷射控制单元的原理。
优选地，提供给喷射系统的添加的氢气的实时体积导致发动机控制单元(ECU)对液体燃料体积进行减量。
优选地，氢的实时体积同时将液体燃料喷射的信号电压降低高达75％。
优选地，信号电压的降低允许液体燃料引入标度的减少，使得发动机控制单元(ECU)对计算的和可测量的液体燃料百分比进行“减量(draw back)”，实际上在发动机的汽缸中提供了容纳所添加的氢气所需要的体积空间。
在本发明的另一广义形式中，提供了一种用于为内燃发动机供应气态氢的分配系统；所述系统包括氢气供应调节系统；所述调节系统响应于所述发动机的实时运行状况。
优选地，所述调节系统调节所述气态氢的供应的压力。
优选地，所述调节系统调节所述气态氢的供应的体积流量。
优选地，当所述发动机运转时，供应到所述发动机的所述气态氢供应是连续的。
优选地，所述气态氢被从机载的加压气态氢主供应源提供到所述发动机的进气歧管。
优选地，所述机载的加压气态氢主供应源包括可更换的加压氢气瓶。
优选地，所述气态氢在连续调节的供应压力下被提供到所述发动机的所述进气歧管；所述供应压力响应于所述发动机的实时运行状况通过致动器控制的可变压力调节器来调节。
优选地，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
优选地，所述气态氢以至少两个不同的供应压力和流动速率中的任一种提供到所述发动机的所述进气歧管。
优选地，所述主供应源将所述气态氢提供给主调节器，所述主调节器分别将所述气态氢供给到至少第一分配调节器和第二分配调节器；来自所述第一分配调节器和所述第二分配调节器的气态氢流量由相应的电磁阀控制；所述电磁阀中的每一个与公共供应歧管和进气供应导管连通。
优选地，所述至少两个不同的供应压力中的第一供应压力是在较低发动机转速下提供给所述进气歧管的相对较低的压力，在较低发动机转速下，至所述涡轮增压器的排气流量低于升压阈值；所述进气歧管中的压力于是低于预定压力。
优选地，所述至少两个供应压力中的第二供应压力是在排气流量已激活所述涡轮增压器并且所述进气歧管中的压力高于所述预定压力的发动机转速下提供给所述进气歧管的相对较高的压力。
优选地，所述两个不同的供应压力中的第一供应压力在0.5巴(bar)至0.8巴的范围内。
优选地，所述两个不同的供应压力中的第二供应压力在0.8巴至1.2巴的范围内。
优选地，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从所述主供应源提供。
优选地，所述电磁阀由处理器控制；所述处理器响应于感测到的所述实时运行状况。
优选地，所述发动机的所述实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力确定。
优选地，所述实时运行状况根据所述发动机的排气特性确定。
优选地，所述实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
优选地，所述系统还包括在所述主供应源处的切断电磁阀；所述切断阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
在本发明的进一步的广义形式中，提供了一种调节向内燃发动机的进气口供应气态氢的方法；所述方法包括以下步骤：
a.将致动器控制的连续可变压力调节器置于主加压气态氢供应源和所述进气口之间，
b.提供用于控制所述连续可变压力调节器的控制模块；所述控制模块包括微处理器和存储元件，
c.为所述控制模块提供与所述发动机的实时运行状况有关的数据。
在本发明的还有的另一广义形式中，提供了一种调节向内燃发动机的进气歧管供应气态氢的方法；所述方法包括以下步骤：
a.将气态氢从主加压气态氢供应源至少分成处于相对较低的压力下的第一供应和处于相对较高的压力下的第二供应，
b.当实时发动机运行状况的至少一个参数低于预定值时，选择处在所述相对较低的压力下的所述第一供应，
c.当实时发动机运行状况的至少一个参数处于或高于所述预定值时，选择处在所述相对较高的压力下的所述第二供应。
优选地，所述相对较低的压力和所述相对较高的压力由相应的压力调节器来控制。
优选地，所述气态氢的所述第一供应和所述第二供应由相应的电磁阀来控制。
优选地，所述相应的电磁阀中的任一个从常闭位置到打开位置的激活取决于所述实时发动机运行工况的所述至少一个参数。
优选地，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
优选地，所述实时发动机运行状况包括进气歧管压力、排气NOX水平和发动机管理系统数据中的任何一个或组合。
在本发明的进一步的广义形式中，提供了一种增加引入到内燃发动机的燃烧室内的燃料/空气进料的功率密度的方法，所述方法包括调节至所述发动机的进气歧管的氢的压力和流量；所述压力和流量的调节响应于所述发动机的实时运行状况。
在本发明的另一个广义形式中，提供了一种减少来自内燃发动机的NOx排放物的方法；所述方法包括：从可更换的加压氢气瓶为所述发动机的进气歧管提供调节的氢供应；响应于所述发动机的实时运行状况调节所述氢气的压力和流量。
优选地，所述发动机的所述实时运行状况由歧管压力传感器、排气流NOX水平传感器和来自所述发动机的发动机管理系统的数据中的任何一个或组合来监测。
在本发明的另一广义形式中，提供了一种用于以液体烃为燃料的内燃发动机的气态氢喷射系统；所述系统包括位于所述发动机的进气口内的气态氢燃料扩散器；所述扩散器用于将进入到所述发动机的进气歧管内的空气流与所述气态氢混合。
优选地，所述气态氢源包括可更换的加压气态氢瓶。
优选地，所述气态氢燃料扩散器邻近进气管的进入所述发动机的进气歧管内的入口定位。
优选地，所述气态氢燃料扩散器包括自由旋转的涡轮机；所述涡轮机通过流动通过所述涡轮机的气态氢而被促使进行旋转。
优选地，所述气态氢燃料扩散器与所述可更换的加压气态氢瓶的连接部包括气态氢供应调节系统；所述调节系统调节至所述导管的气态氢的压力和流量；所述调节系统响应于所述发动机的实时运行状况。
优选地，所述气态氢在连续调节的供应压力下被提供到所述气态氢燃料杆的所述导管；所述供应压力响应于所述发动机的所述实时运行状况通过致动器控制的可变压力调节器来调节。
优选地，所述气态氢以至少两个不同的供应压力和流动速率中的任一种提供到所述发动机的所述进气歧管。
优选地，所述气态氢源将所述气态氢提供给主调节器，所述主调节器分别将所述气态氢供给到至少第一分配调节器和第二分配调节器；来自所述第一分配调节器和所述第二分配调节器的气态氢的流量由相应的电磁阀控制；所述电磁阀中的每一个与公共供应歧管和进气供应导管连通。
优选地，所述至少两个不同的供应压力中的第一供应压力是在较低的发动机转速下提供给所述气态氢燃料杆的所述导管的相对较低的压力，在较低的发动机转速下，至所述涡轮增压器的排气流量低于升压阈值，所述进气歧管中的压力于是低于预定压力。
优选地，所述至少两个供应压力中的第二供应压力是在排气流量已激活所述涡轮增压器并且所述进气歧管中的压力高于所述预定压力的发动机转速下提供给所述气态氢燃料杆的所述导管的相对较高的压力。
优选地，所述两个不同的供应压力中的第一供应压力在0.5巴至0.8巴的范围内。
优选地，所述两个不同的供应压力中的第二供应压力在0.8巴至1.2巴的范围内。
优选地，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从所述气态氢源提供。
优选地，所述电磁阀由控制模块控制；所述控制模块包括微处理器和存储元件；所述微处理器响应于感测的所述实时运行状况。
优选地，所述发动机的所述实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力确定。
优选地，所述实时运行状况根据所述发动机的排气特性确定。
优选地，所述实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
优选地，所述系统还包括在所述气态氢源处的切断电磁阀；所述切断阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
优选地，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
在本发明的另一广义形式中，提供了一种向以液态烃为燃料的柴油发动机提供气态氢的方法；所述方法包括以下步骤：
a.制备气态氢扩散器；所述扩散器包括自由旋转的涡轮机，
b.在进气管内并且靠近所述进气管的进入所述发动机的进气歧管内的入口装配所述气态氢扩散器，
c.将气态氢供应导管连接到所述扩散器和加压气态氢源。
优选地，所述气态氢供应导管与所述加压气态氢源的连接部包括致动器控制的连续可变压力调节器，所述致动器控制的连续可变压力调节器置于所述加压气态氢源和所述气态氢供应导管之间。
优选地，用于控制所述连续可变压力调节器的控制模块包括微处理器和存储元件。
优选地，所述控制模块被提供有与所述发动机的实时运行状况有关的数据，所述实时运行状况包括来自进气歧管压力传感器的数据、监测来自所述发动机的排气流量的NOX传感器的数据和由发动机管理系统提供的数据中的任何一个或组合。
优选地，所述方法包括另外的步骤：
a.将气态氢从主加压气态氢供应源至少分成处于相对较低的压力下的第一供应和处于相对较高的压力下的第二供应，
b.当实时发动机运行状况的至少一个参数低于预定值时，选择处在所述相对较低的压力下的所述第一供应，
c.当实时发动机运行状况的至少一个参数处于或高于所述预定值时，选择处在所述相对较高的压力下的所述第二供应。
优选地，所述相对较低的压力和所述相对较高的压力由相应的压力调节器来控制。
优选地，所述气态氢的所述第一供应和所述第二供应由相应的电磁阀来控制。
优选地，所述相应的电磁阀中的任一个从常闭位置到打开位置的激活取决于所述实时发动机运行工况的所述至少一个参数。
优选地，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
优选地，所述实时发动机运行状况包括进气歧管压力、排气NOX水平和发动机管理系统数据中的任何一个或组合。
在特定的优选形式中，处理器26参考查找表24A、24B，以便确定在一种形式中作为压力的函数的流动速率。在进一步的形式中，根据表24B，流量是载荷的函数。
附图简述
现在将参考附图描述本发明的实施方案，其中：
图1是用于向内燃发动机供应气态氢的分配系统的第一优选实施方案的示意图，
图1A是图1的第一优选实施方案的变型的示意图，
图1B是图1的第二优选实施方案的变型的示意图，
图2示出了根据第一优选实施方案的供应到图1的发动机的气态氢的连续调节的压力供应和进气歧管压力之间的关系，
图3示出了根据第二优选实施方案的供应到图1的发动机的气态氢的两级调节的压力供应和进气歧管压力之间的关系，
图4是NOX排放物水平与气态氢的连续调节压力供应之间的关系的图示，
图5是用于内燃发动机的气态氢供应系统的典型安装的另外的示意图。
实施方案描述
对氢气供应到内燃发动机的进气口以补充烃燃料的压力和/或流量进行调节控制对于发动机的有效运行是重要的。虽然对于自然吸气式发动机，这一点很重要，但对于涡轮增压发动机，这一点变得至关重要。
涡轮增压器利用来自发动机的排气的流动来驱动涡轮机，典型地，涡轮机转而再驱动离心式压缩机。在低的发动机转速下，由于排气的流动不足以使涡轮机达到其升压阈值(boost threshold)，可能从压缩机没有输出或有非常小的输出，并且在这种状态下，发动机作为自然吸气式发动机有效地运行，从而在环境压力下将空气吸入到进气歧管中。
为了经由发动机的进气歧管向内燃发动机的液体燃料添加氢气，必须以合适的压力和体积流量供应气体，以使气体形成期望比例的组合气态吸入物而进入到燃烧室中。然而，在发动机作为自然吸气式发动机运行的情况下，适于在低发动机转速下与进入空气进行混合的合适的氢气压力可能在进气歧管内的空气压力被涡轮增压器大大提高时被完全淹没(swamped)。
本发明通过提供一种氢气管理系统来解决这个以及其它的运行状况问题，该氢气管理系统根据发动机的实时运行状况来控制气体供应物的压力。
第一优选实施方案
本系统优选地，但不是必须地，将待供应的气态氢从加压的可更换的气瓶提供到柴油发动机。气态氢的供应是可选的，使得发动机在仅其正常的烃燃料系统上保持可运行。发动机可以是自然吸气式发动机或者是涡轮增压式或增压式发动机。
在图1中示出了优选的气态氢输送系统，在该系统中，从加压气态氢瓶12为柴油发动机10(在该例中为涡轮增压式柴油发动机)提供气态氢。常闭电磁切断阀14，其可以受发动机管理系统16的控制，发动机管理系统16仅在发动机10运转时打开阀14。
向发动机10供应气态氢优选地通过致动器运行的可变压力调节器18来连续调节，调节器18由控制模块20控制。控制模块20包括微处理器22和存储元件24，并且可以接收与发动机10的实时运行状况有关的各种输入数据。数据可以从例如，监测排气流30的歧管压力传感器26和/或NOX传感器28提供。可选地或另外地，数据可以从发动机管理系统16提供。
气态氢从调节器18经由导管传送到发动机的进气歧管的进气管上的接合配件34。然后气态氢被引导至邻近进气管的入口定位的氢气扩散器元件，从而进入到进气歧管中。
优选地，气态氢扩散器包括小型自由旋转涡轮机，该小型自由旋转涡轮机通过从导管流出的气态氢而被促使进行旋转运动。
尽管对于在相对较窄的rpm范围内运行的固定式柴油发电机组而言较不那么重要，但是期望的是，根据发动机的实时运行状况来优化供应到发动机的气态氢的供应压力和流动特性。
在涡轮增压式发动机中，这种对气态氢的输送压力的控制变得至关重要。涡轮增压器利用来自发动机的排气的流动来驱动涡轮机，典型地，涡轮机转而再驱动离心式压缩机。在低的发动机转速下，由于排气的流动不足以使涡轮机达到其升压阈值，可能从压缩机没有输出或有非常小的输出，并且在这种状态下，发动机作为自然吸气式发动机有效地运行，从而在环境压力下将空气吸入到进气歧管中。
为了经由发动机的进气歧管向内燃发动机的液体燃料添加气态氢，必须以合适的压力和体积流量供应气体，以使气体形成期望比例的组合气态吸入物而进入到燃烧室中。然而，在发动机作为自然吸气式发动机运行的情况下，适于在低发动机转速下与进入空气进行混合的合适的气态氢压力可能在进气歧管内的空气压力被涡轮增压器大大提高时被完全淹没。
在图1中所示的一种布置中，微处理器22从与进气歧管通信的压力传感器26接收压力数据。在此例中，微处理器22对压力传感器26提供的实时压力读数与储存在存储元件24中的响应曲线数据进行比较，进而调节可变压力调节器18的输送压力。图3的曲线图示出了气态氢供应的压力与进气歧管内的压力之间的可能关系。如所示出的，从涡轮增压器经过升压阈值的点开始需要供应压力显著地不连续增加。
在另一种布置中，排气30的成分由一氧化二氮(NOX)传感器28来监测。因为充足的气态氢供应可以将柴油的使用降低到接近三分之一，所以排气流30中的NOX也随之减少。因此，根据发动机运行的其它相关参数，诸如例如实时液体燃料使用，以及由发动机管理系统16提供的功率输出数据，将NOX数据水平提供给微处理器22的NOX传感器28可用于优化气态氢的供应压力。图4的曲线图示意性地示出了NOX排放物与气态氢压力之间的可能关系。
在特定的优选形式中，处理器26参考查找表24A、24B，以便确定在一种形式中作为压力的函数的流动速率。在进一步的形式中，根据表24B，流量是载荷的函数。
第二优选实施方案
在该优选实施方案中，现在参照图1B，将气态氢输送到扩散器元件102的方式仍然如上面对于第一实施方案所描述那样，但是在这种情况下，对于到扩散器102的气态氢的压力和流量的管理采用了不同的系统。
如图1B中所示，根据本发明的此第二优选实施方案的气态氢管理系统100提供了至少以两个不同的供应压力将气态氢供应到位于涡轮增压式柴油发动机110的进气管136内的扩散器102。同样，向发动机110供应气态氢可以通过关闭气态氢供应系统而是可选的；也就是说发动机可以仅使用正常的烃液体燃料来运行。
在优选的布置中，同样，加压气态氢的主供应源以一个或更多个气瓶106的形式提供，优选地在200巴下，将气态氢供应通过优选地设定为8巴的主压力调节器108。如上面针对第一优选实施方案所描述的，设置有安全切断阀107，在此例中，安全切断阀107置于瓶106和主调节器108之间。如果发动机未运转，则开关107默认为其闭合位置。从主调节器108开始，在此例中，供应通过两个分配调节器110和112分成相对较低的压力供应和相对较高的压力供应。
在特定的优选形式中，处理器26参考查找表24A、24B，以便确定在一种形式中作为压力的函数的流动速率。在进一步的形式中，根据表24B，流量是载荷的函数。
两个分配调节器110和112经由电磁控制阀114和116将气态氢供给到公共分配歧管118。如上面在第一优选实施方案中所描述的，在由两个分配调节器110和112中的任一个控制的所需压力下，从分配歧管118，导管120将气态氢供给到进气管136并由此供给到扩散器102。
在该优选实施方案中，第一分配调节器110被设定为约0.7巴的输送压力。已经发现，该压力足以为在怠速和半节气门之间运行的发动机提供每分钟2升至3升的充足的气态氢流量。
优选地，第二分配调节器112被设定为约1巴，从而提供每分钟3至5升的流量，足以使发动机在半节气门和全节气门之间运行。
在优选的控制布置中，通过监测进气歧管138中的实时压力来控制从第一分配调节器110提供的第一较低压力到从第二分配调节器112供应的较高压力的供应切换。当压力升高到预定阈值水平时，与进气歧管138通信的压力传感器126向微处理器122发送信号。微处理器122转而对电磁阀114和116起作用，以切断来自较低压力分配调节器110的气态氢流动并打开来自较高分配压力调节器112的流动。当压力下降到阈值压力以下时，阀被颠倒过来以使供应回到较低的压力。
尽管图1B中所示的此第二优选实施方案的示例性系统利用了两个分配调节器，但是应当理解，该原理可以通过设定为一定范围的输送压力的一系列分配调节器来实现。
可选地或另外地，如上面对于第一优选实施方案所描述的，可以通过实时发动机运行的其它参数来通知对气态氢压力和流量的控制。
在上述实施方案中的每一个中，经由扩散器102向进气歧管138调节地供应气态氢的效果是增加了引入发动机的压缩室中的空气/燃料进料的功率密度。功率密度的这种增加转化为通过发动机管理系统感测，对于给定的功率输出需要较少的燃料，并且因此液体燃料的喷射进料减少。
第三优选实施方案
在第三优选实施方案中，参照图1，涡轮增压式柴油发动机10设置有气态氢的可变供应以补充其正常的烃液体燃料。当发动机运转时，气态氢被作为连续供应从可替换的加压供应瓶12形式的加压供应源(优选地加压到约200巴)提供。向发动机10供应气态氢是可选的，因为供应可以根据需要来开启或关闭，使得发动机可以仅在液体燃料模式下运行。
电磁控制安全切断阀14位于供应瓶12和致动器控制的可变压力调节器16之间，以防止当发动机静止时在进气歧管中和发动机中气态氢的危险性积聚。切断阀14布置成如果发动机10不运转，则默认为闭合状态。可变压力调节器16经由导管18连接到发动机10的进气歧管20。
根据本发明的系统还包括控制模块22，该控制模块22包括数据存储元件24和微处理器26，控制模块22根据发动机的实时运行状况控制致动器，以使可变压力调节器16在优选地0.5巴和1.5巴之间的压力范围内运行。
微处理器26可以从各种传感器中的任何一个或各种传感器的组合接收与发动机10的实时运行状况有关的数据，并且至少在一个布置中可以与发动机管理系统(EMS)28协同工作。
在一种布置中，微处理器26从与进气歧管20通信的压力传感器30接收压力数据。在此例中，微处理器26对压力传感器30提供的实时压力读数与储存在存储元件24中的响应曲线数据进行比较，进而调节可变压力调节器16的输送压力。图2的曲线图示出了气态氢供应的压力与进气歧管内的压力之间的可能关系。如所示出的，从涡轮增压器32经过升压阈值的点开始需要供应压力显著地不连续增加。
在另一种布置中，排气的成分由一氧化二氮(NOX)传感器34来监测。因为充足的气态氢供应可以将柴油的使用降低到接近三分之一，所以排气流33中的NOX也随之减少。因此，根据发动机运行的其它相关参数，诸如例如实时液体燃料使用，以及由EMS 28提供的功率输出数据，将NOX数据水平提供给微处理器26的NOX传感器34可用于优化气态氢的供应压力。图4的曲线图示意性地示出了NOX排放物与氢压力之间的可能关系。
第四优选实施方案
如图1A中所示的，上面所描述的氢供应调节系统可以应用于非涡轮增压式发动机。在自然吸气式发动机中，当发动机转速增加时，如果要保持氢与空气的最佳当量比，则需要更大的空气量，顺便还需要增加氢的供应压力。
在该非涡轮增压式布置中，提供给进气歧管的氢气压力根据感测到的实时发动机运行状况来连续调节。实时运行状况可以从“独立式(stand alone)”传感器，例如进气歧管处的压力传感器30、排气流中的NOX传感器获得，或者来自这些传感器的数据可以通过微处理器而与来自发动机管理系统的数据结合。
第五优选实施方案
参考图5，根据本发明的此第二优选实施方案的氢气管理系统100提供了至少以两个不同的供应压力将氢气供应提供到涡轮增压式柴油发动机的进气口歧管102。同样地，向发动机供应的氢通过控制开关104可以是可选的；也就是说发动机可以仅使用正常的烃液体燃料来运行。
在优选的布置中，加压氢气的主供应源同样以一个或更多个气瓶106的形式提供，优选地在200巴下，将气态氢供应通过优选地设定为8巴的主压力调节器108。如上面针对第一优选实施方案所描述的，设置有安全切断阀107，在此例中，安全切断阀107置于瓶106和主调节器108之间。如果发动机未运转，则开关107默认为其闭合位置。从主调节器108开始，在此例中，供应通过两个分配调节器110和112分成相对较低的压力供应和相对较高的压力供应。
两个分配调节器110和112经由电磁控制阀114和116将氢供给到公共分配歧管118。在由两个分配调节器110和112中的任一个控制的所需压力下，从分配歧管118，导管120将氢经由导管120供给到发动机的进气歧管102。
在该优选实施方案中，第一分配调节器110被设定为约0.7巴的输送压力。已经发现，该压力足以为在怠速和四分之一至半节气门之间运行的发动机提供每分钟2升至3升的充足的氢流量。
优选地，第二分配调节器112被设定为约1巴，从而提供每分钟3至5升的流量，足以使发动机在半节气门和四分之三节气门之间运行。
应当理解的是，上面阐述的压力和流动速率仅作为示例，并将取决于具体发动机的尺寸和运行特性。
在优选的控制布置中，通过监测进气歧管102中的实时压力来控制从第一分配调节器110提供的第一较低压力到从第二分配调节器112供应的较高压力的供应切换。当压力升高到预定阈值水平时，与进气歧管102通信的压力传感器122向处理器124发送信号。处理器124转而对电磁阀114和116起作用，以切断来自较低压力分配调节器110的氢流动并打开来自较高分配压力调节器112的流动。当压力下降到阈值压力以下时，阀被颠倒过来以使供应回到较低的压力。
尽管图5中所示的此第二优选实施方案的示例性系统利用了两个分配调节器，但是应当理解，该原理可以通过设定为一定范围的输送压力的一系列分配调节器来实现。
可选地或另外地，如上面对于第一优选实施方案所描述的，可以通过实时发动机运行的其它参数来通知对氢压力和流量的控制。
从图5的示意性电路布局可以看出，可以通过闭合控制开关104来选择性地激活氢气供应系统。这激活了处理器122，该处理器转而打开电磁阀114或116中的任一个，以允许气体从第一调节器110或第二调节器112流出。哪个电磁阀被打开取决于由压力传感器/开关122提供的压力信息。
在上述实施方案中的每一个中，向进气歧管调节地供应氢的效果是增加了引入发动机的压缩室中的空气/燃料进料的功率密度。功率密度的这种增加转化为通过发动机管理系统感测，对于给定的功率输出需要较少的燃料，并且因此液体燃料的喷射进料减少。
以连续可变的调节或至少以两种预定水平，根据发动机实时运行状况对气态氢供应压力和流量的调节在减少NOX排放物的效果方面提供了改善。这是由于在本发明中特别是在连续可变调节的情况下提供了微处理器和存储元件，微处理器和存储器元件允许来自发动机管理系统的发动机性能数据与进气歧管和排气流处的附加传感器结合。
以连续可变的调节或至少以两种预定水平，根据发动机实时运行状况对气态氢供应压力和流量的调节在减少NOX排放物的效果方面提供了改善。这是由于在本发明中特别是在连续可变调节的情况下提供了微处理器和存储元件，微处理器和存储器元件允许来自发动机管理系统的发动机性能数据与进气歧管和排气流处的附加传感器结合。
第六优选实施方案
在进一步优选的实施方案中，参考图1，涡轮增压式柴油发动机10设置有气态氢的可变供应以补充其正常的烃液体燃料。当发动机运转时，气态氢被作为连续供应从可替换的加压供应瓶12形式的加压供应源(优选地加压到约200巴)提供。向发动机10供应气态氢是可选的，因为供应可以根据需要来开启或关闭，使得发动机可以仅在液体燃料模式下运行。
电磁控制安全切断阀14位于供应瓶12和致动器控制的可变压力调节器16之间，以防止当发动机静止时在进气歧管中和发动机中气态氢的危险性积聚。切断阀14布置成如果发动机10不运转，则默认为闭合状态。可变压力调节器16经由导管18连接到发动机10的进气歧管20。
根据本发明的系统还包括控制模块22，该控制模块22包括数据存储元件24和微处理器26，控制模块22根据发动机的实时运行状况控制致动器，以使可变压力调节器16在优选地0.5巴和1.5巴之间的压力范围内运行。
微处理器26可以从各种传感器中的任何一个或各种传感器的组合接收与发动机10的实时运行状况有关的数据，并且至少在一个布置中可以与发动机管理系统(EMS)28协同工作。
在一种布置中，微处理器26从与进气歧管20通信的压力传感器30接收压力数据。在此例中，微处理器26对压力传感器30提供的实时压力读数与储存在存储元件24中的响应曲线数据进行比较，进而调节可变压力调节器16的输送压力。图2的曲线图示出了气态氢供应的压力与进气歧管内的压力之间的可能关系。如所示出的，从涡轮增压器32经过升压阈值的点开始需要供应压力显著地不连续增加。
在另一种布置中，排气的成分由一氧化二氮(NOX)传感器34来监测。因为充足的气态氢供应可以将柴油的使用降低到接近三分之一，所以排气流33中的NOX也随之减少。因此，根据发动机运行的其它相关参数，诸如例如实时液体燃料使用，以及由EMS 28提供的功率输出数据，将NOX数据水平提供给微处理器26的NOX传感器34可用于优化气态氢的供应压力。图4的曲线图示意性地示出了NOX排放物与氢压力之间的可能关系。
第七优选实施方案
如图1A中所示，上面所描述的氢气供应调节系统可以应用于非涡轮增压式发动机。在自然吸气式发动机中，当发动机转速增加时，如果要保持氢与空气的最佳当量比，则需要更大的空气量，顺便还需要增加氢的供应压力。
在该非涡轮增压式布置中，提供给进气歧管的氢气压力根据感测到的实时发动机运行状况来连续调节。实时运行状况可以从“独立式”传感器，例如进气歧管处的压力传感器30、排气流中的NOX传感器获得，或者来自这些传感器的数据可以通过微处理器而与来自发动机管理系统(EMS)的数据结合。
第八优选实施方案
在该优选实施方案中，现在参照图1B，将气态氢输送到扩散器元件102的方式仍然如上面对于第一实施方案所描述那样，但是在这种情况下，对于到扩散器102的气态氢的压力和流量的管理采用了不同的系统。
如图1B中所示，根据本发明的此第二优选实施方案的气态氢管理系统100提供了至少以两个不同的供应压力将气态氢供应到位于涡轮增压式柴油发动机110的进气管136内的扩散器102。同样，向发动机110供应气态氢可以通过关闭气态氢供应系统而是可选的；也就是说发动机可以仅使用正常的烃液体燃料来运行。
在优选的布置中，同样，加压气态氢的主供应源以一个或更多个气瓶106的形式提供，优选地在200巴下，将气态氢供应通过优选地设定为8巴的主压力调节器108。如上面针对第一优选实施方案所描述的，设置有安全切断阀107，在此例中，安全切断阀107置于瓶106和主调节器108之间。如果发动机未运转，则开关107默认为其闭合位置。从主调节器108开始，在此例中，供应通过两个分配调节器110和112分成相对较低的压力供应和相对较高的压力供应。
两个分配调节器110和112经由电磁控制阀114和116将气态氢供给到公共分配歧管118。如上面在第一优选实施方案中所描述的，在由两个分配调节器110和112中的任一个控制的所需压力下，从分配歧管118，导管120将气态氢供给到进气管136并由此供给到扩散器102。
在该优选实施方案中，第一分配调节器110被设定为约0.7巴的输送压力。已经发现，该压力足以为在怠速和半节气门之间运行的发动机提供每分钟2升至3升的充足的气态氢流量。
优选地，第二分配调节器112被设定为约1巴，从而提供每分钟3至5升的流量，足以使发动机在半节气门和全节气门之间运行。
在优选的控制布置中，通过监测进气歧管138中的实时压力来控制从第一分配调节器110提供的第一较低压力到从第二分配调节器112供应的较高压力的供应切换。当压力升高到预定阈值水平时，与进气歧管138通信的压力传感器126向微处理器122发送信号。微处理器122转而对电磁阀114和116起作用，以切断来自较低压力分配调节器110的气态氢流动并打开来自较高分配压力调节器112的流动。当压力下降到阈值压力以下时，阀被颠倒过来以使供应回到较低的压力。
尽管图1B中所示的此第二优选实施方案的示例性系统利用了两个分配调节器，但是应当理解，该原理可以通过设定为一定范围的输送压力的一系列分配调节器来实现。
可选地或另外地，如上面对于第一优选实施方案所描述的，可以通过实时发动机运行的其它参数来通知对气态氢压力和流量的控制。
第九优选实施方案
参考图5，根据本发明的此进一步优选的实施方案的氢气管理系统100提供了至少以两个不同的供应压力将氢气供应提供到涡轮增压式柴油发动机的进气口歧管102。同样地，向发动机供应的氢通过控制开关104可以是可选的；也就是说发动机可以仅使用正常的烃液体燃料来运行。
在优选的布置中，加压氢气的主供应源同样以一个或更多个气瓶106的形式提供，优选地在200巴下，将气态氢供应通过优选地设定为8巴的主压力调节器108。如上面针对第一优选实施方案所描述的，设置有安全切断阀107，在此例中，安全切断阀107置于瓶106和主调节器108之间。如果发动机未运转，则开关107默认为其闭合位置。从主调节器108开始，在此例中，供应通过两个分配调节器110和112分成相对较低的压力供应和相对较高的压力供应。
两个分配调节器110和112经由电磁控制阀114和116将氢供给到公共分配歧管118。在由两个分配调节器110和112中的任一个控制的所需压力下，从分配歧管118，导管120将氢经由导管120供给到发动机的进气歧管102。
在该优选实施方案中，第一分配调节器110被设定为约0.7巴的输送压力。已经发现，该压力足以为在怠速和四分之一至半节气门之间运行的发动机提供每分钟2升至3升的充足的氢流量。
优选地，第二分配调节器112被设定为约1巴，从而提供每分钟3至5升的流量，足以使发动机在半节气门和四分之三节气门之间运行。
应当理解的是，上面阐述的压力和流动速率仅作为示例，并将取决于具体发动机的尺寸和运行特性。
在优选的控制布置中，通过监测进气歧管102中的实时压力来控制从第一分配调节器110提供的第一较低压力到从第二分配调节器112供应的较高压力的供应切换。当压力升高到预定阈值水平时，与进气歧管102通信的压力传感器122向处理器124发送信号。处理器124转而对电磁阀114和116起作用，以切断来自较低压力分配调节器110的氢流动并打开来自较高分配压力调节器112的流动。当压力下降到阈值压力以下时，阀被颠倒过来以使供应回到较低的压力。
尽管图5中所示的此第三优选实施方案的示例性系统利用了两个分配调节器，但是应当理解，该原理可以通过设定为一定范围的输送压力的一系列分配调节器来实现。
可选地或另外地，如上面对于第一优选实施方案所描述的，可以通过实时发动机运行的其它参数来通知对氢压力和流量的控制。
从图5的示意性电路布局可以看出，可以通过闭合控制开关104来选择性地激活氢气供应系统。这激活了处理器122，该处理器转而打开电磁阀114或116中的任一个，以允许气体从第一调节器110或第二调节器112流出。哪个电磁阀被打开取决于由压力传感器/开关122提供的压力信息。
在上述实施方案中的每一个中，向进气歧管调节地供应氢的效果是增加了引入发动机的压缩室中的空气/燃料进料的功率密度。功率密度的这种增加转化为通过发动机管理系统感测，对于给定的功率输出需要较少的燃料，并且因此液体燃料的喷射进料减少。
以连续可变的调节或至少以两种预定水平，根据发动机实时运行状况对气态氢供应压力和流量的调节在减少NOX排放物的效果方面提供了改善。这是由于在本发明中特别是在连续可变调节的情况下提供了微处理器和存储元件，微处理器和存储器元件允许来自发动机管理系统的发动机性能数据与进气歧管和排气流处的附加传感器结合。
第十优选实施方案
可变流动速率的映射控制
具体参考上述实施方案，在本发明的另一方面，根据发动机尺寸和容量，氢气的供应作为计算和可测量的气体量被有效地映射到发动机的实时需求。如上面在背景技术部分中所提及的，没有标准的和/或设定的气体流动速率可以满足发动机在依照开度(opening)和/或RPM在可变节气门位置内运行时的最佳能量输入要求。
本发明提供了氢燃料“图(map)”的研发，以产生对内燃发动机的切合或适当的氢气补充。该“图”利用了供在氢气输送中使用而定制的燃料喷射控制单元的原理。
如上面针对第一优选实施方案所描述的，图1的氢气电子控制单元(ECU)22包括电路和具有存储器和软件程序的中央处理器模块，软件程序用于根据发动机在其运行周期期间的需要计算最佳可变气体体积和流动速率。
氢ECU对输入参数的选择作出响应。这些输入参数包括发动机的容量和发动机燃料消耗。在ECU中运行的算法还包括以下参数：
a.液体形式的柴油分子每摩尔重230克(雾化形式为每摩尔2.16克)
b.气态形式的氢每摩尔重2.01克。
因此，1.5％比例的氢与1％的柴油可用作替代品，注意，与具有34.95兆焦耳的柴油相比，氢气能量约为120兆焦耳。
为了计算所需的体积和流量率，则对于三升容量的四缸发动机，氢ECU继续进行如下：
每缸立方厘米容量是3000/4＝750cc
20℃时的空气密度＝1.2Kg/M3或约1mg/cm3
柴油化学计量比＝15份空气与1份柴油，因此15mg空气与1mg柴油用于燃烧发热。
因此，在每个活塞冲程的全节气门开度下，具有每缸750cc容量的发动机需要705mg空气与45mg柴油。
在4000rpm时，1个活塞冲程＝15ms
对于四缸发动机＝每分钟16000个活塞冲程＝每分钟16000个活塞冲程@每个活塞冲程45mg＝全节气门时每分钟675mg柴油燃料或0.675升/分钟。
本实施方案的系统输送根据在不存在氢添加的情况下基于实时节气门位置按照原始设备制造商(OEM)发动机控制单元(ECU)的规定已经提供给燃料喷射系统的实时柴油体积计算得到的氢体积。
添加提供给燃料喷射系统的计算得出的氢体积实际上导致由ECU检测到的所需的柴油体积成比例地减少。
基于可变比例的“切合的”氢气添加使得发动机成为能够以双能量源运行的混合燃料发动机。该布置在商业上是特别有利的，因为它为更昂贵的(柴油)能源提供了经济补充。
可以注意到，氢供应与发动机的柴油装料的映射为发动机在高的rpm期间和在承受载荷时提供了增加的有效装料。在没有本实施方案的氢ECU系统提供的映射的情况下，恒定的氢气供应将导致发动机运行的间歇性的“相关性(relevance)”。
以前，氢添加系统已经使用了与节气门位置开度相一致的可变电磁阀，典型地使用步进马达阀，但是这样的系统仍然是限制性的，因为与发动机的尺寸和容量没有计算可得的和可测量的相关性。尽管这些电磁阀允许可变的流动速率，但是它们通常以“标准”流动速率运行，例如全开度、3/4开度、1/2开度和1/4开度。对于“发动机相关性”，这些电磁阀无法按比例调整。
因此，本实施方案的系统将待提供给喷射系统的氢的体积“映射”到发动机的实时运行状况，并同时将液体燃料喷射的信号电压降低高达75％，从而允许在液体燃料引入标度上的减少。这导致原始设备制造商(OEM)发动机控制单元(ECU)对计算和可测量的液体燃料的百分比进行了“减量”，实际上在发动机的汽缸中提供了容纳所添加的氢气所需的体积空间。
应该理解的是，在不对液体燃料进行减量的情况下，由于汽缸体积的限制，可能没有物理空间来添加氢气，因为一旦达到空气/燃料的化学计量体积，汽缸基本上是满的，并且可能导致拒绝(抵制)氢气添加。
在本实施方案中，系统在氢气喷射器之前包括第二电子调节器，以确保经过喷射器的映射流动速率保持与发动机的实时运行参数“切关”。
在以上实施方案中的任何一个的特定形式中：
1)发动机控制单元利用当前的发动机控制单元以及发动机中的传感器来确定关于转速、载荷可变的“氢气流动速率”，
2)发动机控制单元具有专门设计的“燃料图(Fuel Map)”(如Excel扩展表)，燃料图被设置用于从“满载荷”到“怠速”—在所有转速和载荷范围内确定氢的流动速率。
适用于“发动机尺寸”的“燃料图”决定了“燃油喷射”的量。注意，氢是柴油的替代品，其比例为1.5升氢对1升燃料。
“燃料图”被编程，以用于发动机载荷的所有阶段，从“全节气门”按比例向下调整。

Claims (72)

1.一种用于以液体烃为燃料的内燃发动机的气态氢喷射系统；所述气态氢喷射系统包括位于所述发动机的进气口内的气态氢燃料扩散器；所述气态氢燃料扩散器包括自由旋转的涡轮机；所述气态氢燃料扩散器用于将进入到所述发动机的进气歧管内的空气流与气态氢混合。
2.根据权利要求1所述的气态氢喷射系统，其中，气态氢源包括可更换的加压气态氢瓶。
3.根据权利要求1所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢燃料扩散器邻近进气管的进入所述发动机的进气歧管内的入口定位。
4.根据权利要求3所述的气态氢喷射系统，其中，所述涡轮机通过流动通过所述涡轮机的气态氢而被促使进行旋转。
5.根据权利要求2所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢燃料扩散器与所述可更换的加压气态氢瓶的连接部包括气态氢供应调节系统；所述调节系统调节至所述气态氢燃料扩散器的导管的气态氢的压力和流量；所述调节系统响应于所述发动机的实时运行状况。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢在连续调节的供应压力下被提供给所述气态氢燃料扩散器的导管；所述供应压力由致动器控制的可变压力调节器响应于所述发动机的实时运行状况而被调节。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢以至少两个不同的供应压力和流动速率中的任一种提供到所述发动机的所述进气歧管。
8.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，气态氢源将所述气态氢提供给主调节器；所述主调节器分别将所述气态氢供给到至少第一分配调节器和第二分配调节器；来自所述第一分配调节器和所述第二分配调节器的气态氢的流量由相应的电磁阀控制；所述电磁阀中的每一个与公共供应歧管和进气供应导管连通。
9.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述至少两个不同的供应压力中的第一供应压力是在较低的发动机转速下提供给所述气态氢燃料扩散器的导管的相对较低的压力，在所述较低的发动机转速下，流至涡轮增压器的排气流量低于升压阈值；所述进气歧管中的压力于是低于预定压力。
10.根据权利要求8所述的气态氢喷射系统，其中，所述至少两个不同的供应压力中的第一供应压力是在较低的发动机转速下提供给所述气态氢燃料扩散器的导管的相对较低的压力，在所述较低的发动机转速下，流至涡轮增压器的排气流量低于升压阈值；所述进气歧管中的压力于是低于预定压力。
11.根据权利要求9所述的气态氢喷射系统，其中，所述至少两个供应压力中的第二供应压力是在排气流量已激活所述涡轮增压器并且所述进气歧管中的压力高于所述预定压力的发动机转速下提供给所述气态氢燃料扩散器的所述导管的相对较高的压力。
12.根据权利要求10所述的气态氢喷射系统，其中，所述至少两个供应压力中的第二供应压力是在排气流量已激活所述涡轮增压器并且所述进气歧管中的压力高于所述预定压力的发动机转速下提供给所述气态氢燃料扩散器的所述导管的相对较高的压力。
13.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述两个不同的供应压力中的第一供应压力在0.5巴至0.8巴的范围内。
14.根据权利要求8-12中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述两个不同的供应压力中的第一供应压力在0.5巴至0.8巴的范围内。
15.根据权利要求8-13中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述两个不同的供应压力中的第二供应压力在0.8巴至1.2巴的范围内。
16.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述两个不同的供应压力中的第二供应压力在0.8巴至1.2巴的范围内。
17.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述两个不同的供应压力中的第二供应压力在0.8巴至1.2巴的范围内。
18.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从气态氢源提供。
19.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从气态氢源提供。
20.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从气态氢源提供。
21.根据权利要求8-13和16-17中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢在180巴和220巴之间的压力范围内从气态氢源提供。
22.根据权利要求8所述的气态氢喷射系统，其中，所述电磁阀由控制模块控制；所述控制模块包括微处理器和存储元件；所述微处理器响应于感测的所述发动机的实时运行状况。
23.根据权利要求6所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
24.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
25.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
26.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
27.根据权利要求21所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
28.根据权利要求1-5、8-13、16-20和22中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的所述进气歧管中的压力来确定。
29.根据权利要求1-5、8-13、16-20和22中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
30.根据权利要求6所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
31.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
32.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
33.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
34.根据权利要求21所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据所述发动机的排气特性来确定。
35.根据权利要求6所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
36.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
37.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
38.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
39.根据权利要求21所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
40.根据权利要求1-5、8-13、16-20和22中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机的实时运行状况根据由所述发动机的发动机管理系统感测到的数据和监测所述发动机的排气流的至少NOX传感器的组合来确定。
41.根据权利要求1-5、8-13、16-20、22-27和30-39中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
42.根据权利要求6所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
43.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
44.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
45.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
46.根据权利要求21所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
47.根据权利要求28所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
48.根据权利要求29所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
49.根据权利要求40所述的气态氢喷射系统，其中，所述气态氢喷射系统还包括在气态氢源处的切断电磁阀；所述切断电磁阀仅在所述发动机运转时能够保持在打开位置。
50.根据权利要求1-5、8-13、16-20、22-27、30-39和42-49中任一项所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
51.根据权利要求6所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
52.根据权利要求7所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
53.根据权利要求14所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
54.根据权利要求15所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
55.根据权利要求21所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
56.根据权利要求28所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
57.根据权利要求29所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
58.根据权利要求40所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
59.根据权利要求41所述的气态氢喷射系统，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
60.一种向以液态烃为燃料的柴油发动机提供气态氢的方法；所述方法包括以下步骤：
a.制备气态氢扩散器；所述气态氢扩散器包括自由旋转的涡轮机，
b.在进气管内并且靠近所述进气管的进入所述发动机的进气歧管内的入口装配所述气态氢扩散器，
c.将气态氢供应导管连接到所述气态氢扩散器和加压气态氢源。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，所述气态氢供应导管与所述加压气态氢源的连接部包括致动器控制的连续可变压力调节器，所述致动器控制的连续可变压力调节器置于所述加压气态氢源和所述气态氢供应导管之间。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，用于控制所述致动器控制的连续可变压力调节器的控制模块包括微处理器和存储元件。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述控制模块被提供有与所述发动机的实时运行状况有关的数据，所述实时运行状况包括来自进气歧管压力传感器的数据、监测来自所述发动机的排气流量的NOX传感器的数据和由发动机管理系统提供的数据中的任何一个或组合。
64.根据权利要求61所述的方法，其中，所述方法包括另外的步骤：
a.将气态氢从主加压气态氢供应源至少分成处于相对较低的压力下的第一供应和处于相对较高的压力下的第二供应，
b.当实时发动机运行状况的至少一个参数低于预定值时，选择处在所述相对较低的压力下的所述第一供应，
c.当实时发动机运行状况的至少一个参数处于或高于所述预定值时，选择处在所述相对较高的压力下的所述第二供应。
65.根据权利要求64所述的方法，其中，所述相对较低的压力和所述相对较高的压力由相应的压力调节器控制。
66.根据权利要求64所述的方法，其中，所述气态氢的所述第一供应和所述第二供应由相应的电磁阀控制。
67.根据权利要求65所述的方法，其中，所述气态氢的所述第一供应和所述第二供应由相应的电磁阀控制。
68.根据权利要求66所述的方法，其中，所述相应的电磁阀中的任一个从常闭位置到打开位置的激活取决于所述实时发动机运行状况的所述至少一个参数。
69.根据权利要求67所述的方法，其中，所述相应的电磁阀中的任一个从常闭位置到打开位置的激活取决于所述实时发动机运行状况的所述至少一个参数。
70.根据权利要求60-69中任一项所述的方法，其中，所述发动机是涡轮增压式柴油发动机。
71.根据权利要求64-69中任一项所述的方法，其中，所述发动机的实时运行状况包括进气歧管压力、排气NOX水平和发动机管理系统数据中的任何一个或组合。
72.根据权利要求70所述的方法，其中，所述发动机的实时运行状况包括进气歧管压力、排气NOX水平和发动机管理系统数据中的任何一个或组合。
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