发动机除碳设备和发动机除碳方法与流程

1.本发明涉及发动机除碳技术领域，特别是涉及一种发动机除碳设备，以及一种发动机除碳方法。


背景技术：

2.当发动机的油料未能充分燃烧，在高温和氧的催化作用下形成盐酸和树脂状的胶质，粘附在零件表面上，再经过高温作用进一步浓缩成沥青质和油焦质等复杂的混合物，这种混合物被称为积碳。积碳对发动机的危害很大，因此需要定期对发动机做除碳处理。
3.传统的除碳方式主要有物理除碳和化学除碳，而物理除碳和化学除碳各有缺陷：物理除碳：1、需要对发动机进行深度拆卸，不仅操作难度大，而且容易对发动机的零部件造成损伤而缩短使用寿命；2、发动机的结构复杂，存在清洗死角，难以清洗彻底。化学除碳：1、清除不彻底，只能清洗掉表层的一些积碳；2、积碳被化学除碳机软化后，虽然脱落了，但是依然具有很大的黏性，再通过尾气排出，会对车辆的零部件造成损伤；3、除碳完毕后，化学除碳剂会残留在发动机和管道中，造成“湿缸”，容易导致车辆打不着火。
4.由于传统的除碳方式缺陷明显，因此，近年来出现了氢氧除碳机，先通过电解水产生氢气和氧气，再将氢气和氧气输入到发动机中，利用氢氧燃烧的瞬间高温，破坏积碳结构，而燃烧产生的水汽，又与高温碳发生水煤气反应，再将积碳变成一氧化碳和二氧化碳消耗掉，从而解决了传统的物理除碳和化学除碳的缺陷。然而，这种氢氧除碳机也带来了一些新的技术问题：
5.1、氢氧电解槽的操作温度高，散热困难，无法连续运转；
6.2、电解水的能耗高，例如产生1000nm3氢气的电解水耗电为5000kwh，运营成本很高；
7.3、氢氧除碳机和发动机所构成的气路为封闭气路，容易导致发动机回火，进而存在进气歧管炸裂的风险。
8.4、电解水产生的氢气和氧气混合在一起，并且共同存在于氢氧除碳机的内部，加之氢氧电解槽的操作温度高，存在较大的安全风险。


技术实现要素：

9.基于此，本发明提供一种发动机除碳设备，利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备与发动机所构成的气路为开放气路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备内不存在氧气，安全性高。
10.一种发动机除碳设备，包括：
11.原料供给组件；原料供给组件包括：储液箱、连接储液箱的进料泵、以及连接进料泵的气化室；储液箱用于存储甲醇水；气化室用于将甲醇水加热以得到甲醇水蒸气；
12.连接原料供给组件的制氢组件；制氢组件包括：连接气化室的制氢反应器、连接制
氢反应器的水洗塔、以及连接水洗塔的缓冲罐；制氢反应器用于催化甲醇水裂解制氢；水洗塔用于吸收未反应的甲醇水；
13.连接制氢组件的对接组件；对接组件包括：连接缓冲罐的三通阀、连接三通阀的流量调节阀、以及连接流量调节阀的歧管接头；三通阀具有第一输入端和第二输入端；第一输入端连接缓冲罐以导入氢气；第二输入端连接外部环境以导入空气；以及
14.分别连接原料供给组件和制氢组件的控制组件。
15.上述发动机除碳设备，通过对甲醇水进行气化，得到甲醇水蒸气，然后通过制氢反应器实现甲醇裂解制得氢气。得到的氢气通过水洗塔去除未反应的甲醇水后输入到缓冲罐中。在缓冲罐的气压和发动机的吸力作用下，缓冲罐输出的氢气和外部环境中的空气被吸入到发动机的燃烧室中燃烧，从而达到除碳的目的。该设计的优点在于，利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备与发动机所构成的气路为开放气路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备内不存在氧气，安全性高。
16.在其中一个实施例中，原料供给组件还包括：连接储液箱的液位计。液位计可以监测储液箱的甲醇水的余量，便于提醒用户及时补充甲醇水。
17.在其中一个实施例中，制氢组件还包括：连接在缓冲罐的放空阀。放空阀用于在除碳完毕后对缓冲罐进行排空处理。
18.在其中一个实施例中，制氢组件还包括：连接在缓冲罐与三通阀之间的气体流量计。气体流量计用于监测缓冲罐的氢气输出流量，便于用户直观知晓氢气的供给情况。
19.在其中一个实施例中，控制组件设有无线通讯模块；无线通讯模块用于连接云端服务器。通过无线通讯模块可以将除碳过程的运行数据上传至云端服务器，便于厂家根据采集数据掌控设备运行状态，判断设备是否需要维护、保养，从而消除潜在风险，同时也便于厂家对大数据进行统计分析。
20.在其中一个实施例中，歧管接头为宝塔头。宝塔头可以适用于大小型号不同的进气歧管，泛用性强。
21.同时，本发明还提供一种发动机除碳方法。
22.一种发动机除碳方法，包括步骤：
23.s10：启动发动机除碳设备，进入预热状态；
24.s20：预热完成后，根据车辆参数设置治理档位和治理时长；
25.s30：将歧管接头对接车辆的发动机的进气歧管；
26.s40：启动车辆的发动机，保持怠速状态；
27.s50：打开流量调节阀，启动除碳治理，发动机除碳设备通过甲醇水裂解制得的氢气和外部环境的空气被导入到发动机中，并且在除碳治理过程中根据车辆的怠速情况调整流量调节阀；
28.s60：达到设置的治理时长，停止除碳治理，将歧管接头与进气歧管分离。
29.上述发动机除碳方法，通过发动机除碳设备实现甲醇水裂解制氢，并且所制得的氢气与外部环境的空气一起输入到发动机的进气歧管中。该设计的优点在于，利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备与发动机所构成的气路为开放气
路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备内不存在氧气，安全性高。
30.在其中一个实施例中，在步骤s10中，在启动发动除碳设备时，通过无线通讯模块与云端服务器连接以建立远程关联。通过无线通讯模块可以将除碳过程的运行数据上传至云端服务器，便于厂家根据采集数据掌控设备运行状态，判断设备是否需要维护、保养，从而消除潜在风险，同时也便于厂家对大数据进行统计分析。
31.在其中一个实施例中，在步骤s20中，所述车辆参数包括：发动机型号、排量、以及驾驶里程。
32.在其中一个实施例中，在步骤s50中，通过调整调节阀，将车辆的怠速维持在800～1000转。
附图说明
33.图1为本发明的一种实施例的发动机除碳设备的立体视图；
34.图2为图1所示的发动机除碳设备的另一视角的立体视图；
35.图3为图2所示的发动机除碳设备的局部视图；
36.图4为图3所示的发动机除碳设备的另一视角的局部视图；
37.图5为图3所示的发动机除碳设备中的对接组件的示意图；
38.图6为本发明的一种实施例的发动机除碳方法的流程框图。
39.附图中各标号的含义如下：
40.100-发动机除碳设备；
41.10-原料供给组件，11-储液箱，12-进料泵，13-气化室，14-液位计；
42.20-制氢组件，21-制氢反应器，22-水洗塔，23-缓冲罐，24-放空阀，25-气体流量计；
43.30-对接组件，31-三通阀，311-第一输入端，312-第二输入端，32-流量调节阀，33-歧管接头；
44.40-控制组件，41-控制箱，42-操作面板。
具体实施方式
45.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
51.如图1至图5所示，其为本发明的一种实施例的发动机除碳设备100。
52.如图1至图4所示，该发动机除碳设备100包括：原料供给组件10、连接原料供给组件10的制氢组件20、连接制氢组件20的对接组件30、以及分别连接原料供给组件10和制氢组件20的控制组件40。其中，原料供给组件10用于存储甲醇水，并且在除碳时将甲醇水加热气化为甲醇水蒸气。制氢组件20用于接收甲醇水蒸气并且完成甲醇水裂解反应，从而得到氢气。对接组件30用于对接车辆的发动机的进气歧管，使得产生的氢气和外部环境的空气被导入到发动机的燃烧室以完成除碳。控制组件40用于监控设备的运行状态。
53.下文，结合图1至图5，对上述的发动机除碳设备100做进一步的说明。
54.如图3和图4所示，原料供给组件10包括：储液箱11、连接储液箱11的进料泵12、以及连接进料泵12的气化室13。储液箱11用于存储甲醇水，进料泵12用于将甲醇水输送至气化室13，气化室13用于将甲醇水加热以得到甲醇水蒸气。
55.为了便于用户直观地知晓储液箱11内的甲醇水的余量，如图3所示，在本实施例中，原料供给组件10还可以包括：连接储液箱11的液位计14。液位计14可以监测储液箱11的甲醇水的余量，便于提醒用户及时补充甲醇水。此外，该液位计14也可以连接控制组件40以反馈储液箱11的甲醇水的余量信息。
56.如图3和图4所示，制氢组件20包括：连接气化室13的制氢反应器21、连接制氢反应器21的水洗塔22、以及连接水洗塔22的缓冲罐23。制氢反应器21用于催化甲醇水裂解制氢。水洗塔22用于吸收未反应的甲醇水。甲醇水蒸气进入到制氢反应器21后，在催化剂的作用下，发生甲醇水裂解反应以制得氢气(含有二氧化碳和少量水蒸气)。
57.若在除碳完毕后，需要排清缓冲罐23内残余的氢气，则可以设置相应的排空结构。例如，如图4所示，在本实施例中，制氢组件20还可以包括：连接在缓冲罐23的放空阀24，该放空阀24的输出口连接到外部环境。放空阀24用于在除碳完毕后对缓冲罐23进行排空处理。
58.在除碳过程中，为了便于用户直观地知晓氢气的供给量，如图3所示，在本实施例中，制氢组件20还可以包括：连接在缓冲罐23与三通阀31之间的气体流量计25。气体流量计25用于监测缓冲罐23的氢气输出流量，便于用户直观知晓氢气的供给情况。此外，该气体流量计25也可以连接控制组件40以反馈除碳过程中的氢气供给情况信息。
59.如图5所示，对接组件30包括：连接缓冲罐23的三通阀31、连接三通阀31的流量调节阀32、以及连接流量调节阀32的歧管接头33。三通阀31具有第一输入端311和第二输入端312。第一输入端311连接缓冲罐23以导入氢气，第二输入端312连接外部环境以导入空气。
60.进一步地，在本实施例中，歧管接头33为宝塔头。宝塔头可以适用于大小型号不同的进气歧管，泛用性强。
61.如图5所示，在本实施例中，控制组件40包括：控制箱41和连接控制箱41的操作面板42。其中，控制箱41分别电连接原料供给组件10和制氢组件20。在本实施例中，操作面板42为液晶触控屏，其集成了输入功能和显示功能。
62.此外，在本实施例中，控制组件40设有无线通讯模块。无线通讯模块用于连接云端服务器。通过无线通讯模块可以将除碳过程的运行数据上传至云端服务器，便于厂家根据采集数据掌控设备运行状态，判断设备是否需要维护、保养，从而消除潜在风险，同时也便于厂家对大数据进行统计分析。
63.进一步地，该无线通讯模块可以为4g通讯模块、5g通讯模块、或者wifi通讯模块。另外，在一些实施例中，控制组件40也可以设有有线通讯模块以接入互联网。
64.工作原理简述：
65.通过对甲醇水进行气化，得到甲醇水蒸气，然后通过制氢反应器21实现甲醇裂解制得氢气。得到的氢气通过水洗塔22去除未反应的甲醇水后输入到缓冲罐23中。在缓冲罐23的气压和发动机的吸力作用下，缓冲罐23输出的氢气和外部环境中的空气被吸入到发动机的燃烧室中燃烧，从而达到除碳的目的。具体地，在发动机怠速状态下，利用缓冲罐23的出气压力和发动机的吸力，将缓冲罐23输出的氢气和外部环境中的空气吸入到发动机的燃烧室中燃烧。
66.上述发动机除碳设备100，利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低(例如产生1000nm3氢气的甲醇水裂解制氢耗电为80kwh)，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备100与发动机所构成的气路为开放气路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备100内不存在氧气，安全性高。
67.另外，通过调整流量调节阀32，控制进气量，可以避免因进气过量或者过少而造成的发动机怠速过高、打不着火、熄火、以及回火等问题。
68.如图6所示，本发明还提供一种发动机除碳方法。
69.如图6所示，该发动机除碳方法，包括步骤：
70.s10：启动发动机除碳设备，进入预热状态。
71.在步骤s10中，在启动发动除碳设备时，通过无线通讯模块与云端服务器连接以建立远程关联。通过无线通讯模块可以将除碳过程的运行数据上传至云端服务器，便于厂家根据采集数据掌控设备运行状态，判断设备是否需要维护、保养，从而消除潜在风险，同时也便于厂家对大数据进行统计分析。
72.s20：预热完成后，根据车辆参数设置治理档位和治理时长。
73.在步骤s20中，所述车辆参数包括：发动机型号、排量、以及驾驶里程。例如，根据车辆的排量，可以选择不同的治理档位，如排量＜2.0t选用一档，而排量≥2.0t则选用二档。例如，根据不同的驾驶里程，选用不同的治理时长，驾驶里程越大，则选择的治理时长越长。
74.s30：将歧管接头对接车辆的发动机的进气歧管。
75.在步骤s30中，该歧管接头优选为宝塔头。宝塔头可以适用于大小型号不同的进气歧管，泛用性强。
76.s40：启动车辆的发动机，保持怠速状态。
77.s50：打开流量调节阀，启动除碳治理，发动机除碳设备通过甲醇水裂解制得的氢气和外部环境的空气被导入到发动机中，并且在除碳治理过程中根据车辆的怠速情况调整流量调节阀。
78.在步骤s50中，通过调整流量调节阀，将车辆的怠速维持在800～1000转。
79.s60：达到设置的治理时长，停止除碳治理，将歧管接头与进气歧管分离。
80.上述发动机除碳方法，通过发动机除碳设备实现甲醇水裂解制氢，并且所制得的氢气与外部环境的空气一起输入到发动机的进气歧管中。该设计的优点在于，利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备与发动机所构成的气路为开放气路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备内不存在氧气，安全性高。
81.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
82.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种发动机除碳设备，其特征在于，包括：原料供给组件；所述原料供给组件包括：储液箱、连接所述储液箱的进料泵、以及连接所述进料泵的气化室；所述储液箱用于存储甲醇水；所述气化室用于将甲醇水加热以得到甲醇水蒸气；连接所述原料供给组件的制氢组件；所述制氢组件包括：连接所述气化室的制氢反应器、连接所述制氢反应器的水洗塔、以及连接所述水洗塔的缓冲罐；所述制氢反应器用于催化甲醇水裂解制氢；所述水洗塔用于吸收未反应的甲醇水；连接所述制氢组件的对接组件；所述对接组件包括：连接所述缓冲罐的三通阀、连接所述三通阀的流量调节阀、以及连接所述流量调节阀的歧管接头；所述三通阀具有第一输入端和第二输入端；所述第一输入端连接所述缓冲罐以导入氢气；所述第二输入端连接外部环境以导入空气；以及分别连接所述原料供给组件和所述制氢组件的控制组件。2.根据权利要求1所述的发动机除碳设备，其特征在于，所述原料供给组件还包括：连接所述储液箱的液位计。3.根据权利要求1所述的发动机除碳设备，其特征在于，所述制氢组件还包括：连接在所述缓冲罐的放空阀。4.根据权利要求1所述的发动机除碳设备，其特征在于，所述制氢组件还包括：连接在所述缓冲罐与所述三通阀之间的气体流量计。5.根据权利要求1所述的发动机除碳设备，其特征在于，所述控制组件设有无线通讯模块；所述无线通讯模块用于连接云端服务器。6.根据权利要求1所述的发动机除碳设备，其特征在于，所述歧管接头为宝塔头。7.一种发动机除碳方法，其特征在于，包括步骤：s10：启动发动机除碳设备，进入预热状态；s20：预热完成后，根据车辆参数设置治理档位和治理时长；s30：将歧管接头对接车辆的发动机的进气歧管；s40：启动车辆的发动机，保持怠速状态；s50：打开流量调节阀，启动除碳治理，发动机除碳设备通过甲醇水裂解制得的氢气和外部环境的空气被导入到发动机中，并且在除碳治理过程中根据车辆的怠速情况调整流量调节阀；s60：达到设置的治理时长，停止除碳治理，将歧管接头与进气歧管分离。8.根据权利要求7所述的发动机除碳方法，其特征在于，在步骤s10中，在启动发动除碳设备时，通过无线通讯模块与云端服务器连接以建立远程关联。9.根据权利要求7所述的发动机除碳方法，其特征在于，在步骤s20中，所述车辆参数包括：发动机型号、排量、以及驾驶里程。10.根据权利要求7所述的发动机除碳方法，其特征在于，在步骤s50中，通过调整调节阀，将车辆的怠速维持在800～1000转。

技术总结
本发明涉及发动机除碳技术领域，尤其涉及一种发动机除碳设备，包括：原料供给组件、制氢组件、对接组件、以及控制组件。原料供给组件包括：储液箱、进料泵、以及气化室；制氢组件包括：制氢反应器、水洗塔、以及缓冲罐；制氢反应器用于催化甲醇水裂解制氢；对接组件包括：三通阀、流量调节阀、以及歧管接头。同时，本发明还提供一种发动机除碳方法。利用甲醇水裂解制氢，其工作温度相对较低，不会因为散热问题而导致设备无法连续运转；甲醇水裂解制氢的能耗低，运营成本低；在工作时，发动机除碳设备与发动机所构成的气路为开放气路，避免发动机回火问题；在发动机除碳设备内不存在氧气，安全性高。安全性高。安全性高。


技术研发人员：周传刚 聂诚 刘幻
受保护的技术使用者：广东蓝玖新能源科技有限公司
技术研发日：2023.02.01
技术公布日：2023/5/30