本發(fā)明屬于動力機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

進入二十一世紀(jì)，汽車發(fā)動機工業(yè)得到了迅速地發(fā)展，然而目前汽油機和柴油機依然是車用發(fā)動機的主要機種。汽油和柴油都是不可再生資源，為了減緩石油資源的匱乏所帶來的一系列負(fù)面影響以及減少大氣污染和汽車發(fā)動機尾氣排放，需要尋找發(fā)動機的代用燃料，而氫能源是目前最理想的清潔燃料。氫能源是眾多替代能源中的一種可再生資源，熱值高，并且燃燒后大部分生成物是水蒸氣，是一種理想的綠色燃料。作為代用燃料的氫能源可以解決二大難題：一是石油燃料儲量有限，二是使用石油燃料帶來的環(huán)境污染。

環(huán)境污染和能源短缺已經(jīng)成為當(dāng)今社會的兩大突出問題，為尋求人類社會與汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，燃料電池汽車是公認(rèn)的可同時解決能源和環(huán)境問題的綠色環(huán)保車，也被認(rèn)為是電動汽車的最終選擇，是今后汽車發(fā)展的主要方向之一。然而受儲氫系統(tǒng)技術(shù)、成本、壽命和可靠性諸多因素的制約，使得純?nèi)剂想姵仄嚭茈y真正市場化運行，針對汽車的起動需要輸出較大的功率、瞬態(tài)響應(yīng)特性、燃料電池系統(tǒng)的成本等問題，世界各國汽車制造商開始把注意力轉(zhuǎn)到混合動力汽車，提高了汽車的經(jīng)濟性。

氫能源的缺點是，目前氫能的儲運安全性為業(yè)內(nèi)擔(dān)憂，氫能源的燃燒過程中會產(chǎn)生NOx，會對環(huán)境造成一定的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)，充分利用高壓氫混合燃料壓力能進行做功，提高汽車動力系統(tǒng)熱效率，降低氮氧化物排放。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)，包括氫氣存儲單元、氫混合燃料發(fā)動機、控制單元、空氣入口和廢氣排放口。氫混合燃料發(fā)動機設(shè)有進氣口、燃料噴嘴、火花塞和排氣口。動力系統(tǒng)設(shè)有高壓氮氣儲罐、混合罐、穩(wěn)壓軌、中冷器、EGR閥、余氫吸收單元、三元催化裝置和空氣濾清器。氫氣存儲單元和高壓氮氣儲罐分別連接到混合罐，混合罐通過穩(wěn)壓軌連接到燃料噴嘴?？諝馊肟谕ㄟ^空氣濾清器連接到進氣口。排氣口分為兩路，一路通過余氫吸收單元和三元催化裝置連接到廢氣排放口，另一路通過中冷器和EGR閥連接到進氣口。

本發(fā)明另一種選擇為，動力系統(tǒng)設(shè)有渦輪增壓單元、高壓穩(wěn)壓泵和脫水干燥器，渦輪增壓單元包括尾氣膨脹機、高壓燃料膨脹機和增壓機，尾氣膨脹機、高壓燃料膨脹機和增壓機同軸連接。氫混合燃料發(fā)動機還設(shè)有高壓進氣口?；旌瞎尥ㄟ^高壓燃料膨脹機連接到穩(wěn)壓軌，穩(wěn)壓軌出口連接到燃料噴嘴，空氣入口通過空氣濾清器和增壓機連接到高壓進氣口。排氣口的一路通過尾氣膨脹機連接到余氫吸收單元。高壓穩(wěn)壓泵連接到高壓氮氣儲罐，高壓氮氣儲罐通過脫水干燥器連接到混合罐。

本發(fā)明再一種選擇為，動力系統(tǒng)設(shè)有低濃度混合罐、低濃度穩(wěn)壓軌和渦輪增壓單元，渦輪增壓單元包括尾氣膨脹機和增壓機，尾氣膨脹機和增壓機同軸連接，氫混合燃料發(fā)動機還設(shè)有低濃度燃料噴嘴。氫氣存儲單元和高壓氮氣儲罐分別連接到低濃度混合罐和混合罐，低濃度混合罐通過低濃度穩(wěn)壓軌連接到低濃度燃料噴嘴，混合罐通過穩(wěn)壓軌連接到燃料噴嘴?？諝馊肟谕ㄟ^空氣濾清器和增壓機連接到進氣口。排氣口的一路通過尾氣膨脹機連接到余氫吸收單元。氫混合燃料發(fā)動機包括缸體和曲軸，缸體的內(nèi)部為燃燒室，燃燒室內(nèi)設(shè)有活塞，活塞通過連桿機構(gòu)與曲軸連接。進氣口、燃料噴嘴、火花塞、低濃度燃料噴嘴和排氣口位于氣缸蓋上，進氣口和排氣口設(shè)有氣門?？刂茊卧O(shè)有檢測信號輸入端和控制信號輸出端。

來自氫氣及高壓氮氣儲存單元的氫氣和高壓氮氣按一定比例先后進入氫氣與高壓氮氣混合單元，在完成混合的同時實現(xiàn)高壓氮氣對氫混合燃料的增壓。然后通過自適應(yīng)式燃料供給單元送入氫混合燃料發(fā)動機，在氫混合燃料發(fā)動機內(nèi)燃燒做功。燃燒做功后的尾氣一部分通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機的進氣口。其余部分送入尾氣后處理單元實現(xiàn)氫的回收以及低污染排放。動力系統(tǒng)還設(shè)有安全及通風(fēng)單元以避免在氫氣泄露時發(fā)生事故。整個系統(tǒng)通過發(fā)動機控制單元（ECU）進行控制以實現(xiàn)穩(wěn)定有序的工作。氫氣與高壓氮氣分開單獨儲存。高壓氮氣儲存在高壓氮氣儲罐中，高壓氮氣儲罐的儲存壓力為0～100MPa。氫氣儲存方式包括高壓壓縮儲氫、液化儲氫、金屬氫化物儲氫、新型碳材料儲氫、有機液體儲氫、無機物儲氫或者其他儲氫方式中的任一種或其組合。當(dāng)采用儲氫材料儲氫時，放出氫氣所需要的熱量可由動力系統(tǒng)的余熱和電力來提供。

設(shè)有一組高壓混合罐，每組高壓混合罐設(shè)置有兩個或多個高壓混合罐交替進行充氣和工作。氫混合燃料的氫氣濃度為6～100%，氫混合燃料的混合壓力為0～50MPa。高壓混合罐充氣過程中先打開氫氣單向閥從儲氫單元充入氫氣，當(dāng)達到設(shè)定的氫分壓后關(guān)閉氫氣單向閥，然后打開充氮單向閥從高壓氮氣儲罐充入氮氣，按設(shè)定的氫濃度充入一定量的氮氣并增加至一定壓力后關(guān)閉充氮單向閥，充氣過程結(jié)束，高壓混合罐標(biāo)定為“待工作”狀態(tài)，可投入工作使用。高壓混合罐還可設(shè)置兩組或多組，分別對應(yīng)不同濃度和壓力的氫混合燃料。

高壓氮氣可以被二氧化碳或其它惰性氣體的一種或多種混合物全部或部分代替，高壓氮氣中也允許加入部分氫氣。氫氣允許加入一定比例的其他氣體、液體或固體燃料的一種或多種，如甲烷、甲醇、乙醇、氨等。

發(fā)動機控制單元（ECU）采集氫混合燃料發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板位置和氫混合燃料穩(wěn)壓軌壓力信號，判斷氫混合燃料發(fā)動機的當(dāng)前工況，并控制電控調(diào)壓閥，調(diào)節(jié)氫混合燃料軌道的壓力，即噴嘴前端至目標(biāo)的實際噴射壓力。同時根據(jù)MAP中與當(dāng)前工況對應(yīng)的噴氫時刻和噴氫持續(xù)期控制其噴射過程。解決了固定壓力燃料供給方式面臨的在怠速、小負(fù)荷工況運轉(zhuǎn)下燃料噴射不穩(wěn)定和高速、大負(fù)荷時功率、扭矩輸出不足的難題。燃料噴入策略為保證點火時刻發(fā)動機缸內(nèi)空燃比小于1.05，大大降低了NOx的產(chǎn)生，解決了目前氫氣發(fā)動機尾氣中含有NOx的問題。該策略也可以應(yīng)用于現(xiàn)有的汽油機或柴油機上，例如噴油時加入少量氫氣實現(xiàn)燃燒時汽缸內(nèi)為還原性氣氛，以降低NOx的生成，并設(shè)置余氫吸收單元將多余的氫氣回收，避免了燃料消耗。氫混合燃料發(fā)動機包括缸體和曲軸，缸體的內(nèi)部為燃燒室，燃燒室內(nèi)設(shè)有活塞，活塞通過連桿機構(gòu)與曲軸連接，缸蓋上設(shè)有進氣口、排氣口、氫混合燃料噴嘴、火花塞、高壓空氣噴嘴。氫混合燃料發(fā)動機采用缸內(nèi)直噴的方式從氫混合燃料噴嘴噴入汽缸。氫混合燃料發(fā)動機采用四沖程發(fā)動機，氫混合燃料噴嘴在吸氣行程中先噴入少量燃料，與吸入的空氣混合在缸內(nèi)形成均質(zhì)稀薄混合氣，在壓縮行程中點火提前角前氫混合燃料噴嘴再加入足量燃料，在火花塞附近形成混合氣相對較濃的區(qū)域，點火后則在缸內(nèi)實現(xiàn)了分層燃燒，提高了發(fā)動機的熱效率，減少了燃料消耗。氫混合燃料發(fā)動機也可以采用進氣道噴射的方式加入全部或部分氫混合燃料。

整個動力系統(tǒng)中還可增設(shè)渦輪增壓單元以增加發(fā)動機進氣量和強化燃燒，渦輪增壓單元為一級或兩級。采用一級渦輪增壓時，只利用尾氣來增壓空氣，燃燒做功后從發(fā)動機出來的尾氣一部分通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機的進氣口，其余部分先經(jīng)過渦輪增壓單元的膨脹機做功壓縮空氣后，再送到尾氣后處理單元實現(xiàn)氫的回收以及低污染排放。采用兩級渦輪增壓時，同時利用尾氣和高壓氫混合燃料來增壓空氣，從氫氣與氮氣高壓混合單元來的高壓氫混合燃料先進入兩級渦輪增壓單元的高壓燃料膨脹機做功，然后通過自適應(yīng)式燃料供給單元送入氫混合燃料發(fā)動機，尾氣則按上述流程進入兩級渦輪增壓單元的尾氣膨脹機做功，兩級膨脹機同時帶動增壓機壓縮空氣，將空氣壓縮至高壓。

當(dāng)動力系統(tǒng)中增設(shè)渦輪增壓單元時，發(fā)動機的作業(yè)制度可改變?yōu)槎_程，二沖程時活塞運行過程中沒有吸氣、壓縮行程，只有燃燒做功和排氣行程。高壓氫混合燃料和高壓空氣在燃燒做功行程前段直噴入發(fā)動機內(nèi)，推動活塞下行，活塞下行至一定位置后氫混合燃料燒嘴和高壓空氣噴嘴關(guān)閉，火花塞在合適的點火時刻點火，氫混合燃料燃燒做功繼續(xù)推動活塞下行至下止點，燃燒做功行程結(jié)束。之后活塞上行，汽缸排氣口打開，開始排氣行程，活塞上行至上止點時，排氣口關(guān)閉，排氣行程結(jié)束，發(fā)動機重新開始燃燒做功行程，如此往復(fù)。發(fā)動機改為二沖程后，可以減少發(fā)動機吸氣、壓縮行程的空轉(zhuǎn)能耗，有效地強化發(fā)動機的做功能力。

尾氣后處理單元包括余氫吸收單元和三元催化裝置。尾氣先經(jīng)過余氫吸收單元將尾氣中殘余的氫氣回收利用，回收率達到90%以上。然后送入三元催化裝置還原NOx，進一步降低NOx含量后排放。也可調(diào)整余氫吸收單元和三元催化裝置這兩者的順序為先經(jīng)過三元催化裝置再經(jīng)過余氫吸收單元。余氫吸收單元采用儲氫材料吸收、膜分離、分子篩吸附或其他氫氣分離工藝的任一種或其組合，余氫吸收單元設(shè)置兩組交替工作和再生。為保證車內(nèi)氫系統(tǒng)有泄露的情況下不會發(fā)生爆炸事故，預(yù)警等級及應(yīng)對機制分為兩級，第一級為0.35%濃度，當(dāng)車內(nèi)氫氣濃度達到此值探測器發(fā)出聲光報警，同時傳輸電信號將汽車天窗自動打開排出氫氣，這時供氫系統(tǒng)只是微滲漏，不會造成事故，車輛操作人員應(yīng)及時至車輛檢修處檢查處理漏點。第二級為2.25%濃度，當(dāng)車內(nèi)氫氣濃度到達此值探測器發(fā)出聲光報警，同時關(guān)閉電磁閥，切斷供氣系統(tǒng)。此時為保證車輛及人身安全，車輛操作人員應(yīng)立即離開不能再繼續(xù)駕駛車輛，并通知專業(yè)人員采取措施。

本發(fā)明高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)，利用氫混合燃料發(fā)動機做功后的廢氣的壓力能為渦輪增壓單元壓縮助燃空氣，也利用高壓氫混合燃料氣的壓力能驅(qū)動渦輪增壓單元壓縮助燃空氣，并且將高壓氫混合燃料直接噴入氣缸，充分利用了高壓氫混合燃料壓力能和化學(xué)能進行做功，提高汽車動力系統(tǒng)熱效率。渦輪增壓單元做完功后的尾氣經(jīng)余氫吸收單元回收未燃燒的氫氣進行利用，回收率達到90%以上。回收氫氣后廢氣進入三元催化裝置，降低了排放尾氣中NOx的含量，有利于保護大氣環(huán)境。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明另一種方案的流程示意圖；

圖3 為氫混合燃料發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為氫混合燃料發(fā)動機的做功行程和排氣行程示意圖；

圖5為本發(fā)明第三種實施方案的流程示意圖。

其中：1—氫氣存儲單元、2—低濃度混合罐、3—混合罐、4—穩(wěn)壓軌、5—低濃度穩(wěn)壓軌、6—檢測信號輸入端、7—控制單元、8—控制信號輸出端、9—余氫吸收單元、10—三元催化裝置、11—廢氣排放口、12—渦輪增壓單元、13—空氣濾清器、14—空氣入口、15—高壓氮氣儲罐、16—尾氣膨脹機、17—進氣口、18—燃料噴嘴、19—火花塞、20—低濃度燃料噴嘴、21—排氣口、22—氣門、23—缸體、24—活塞、25—連桿機構(gòu)、26—曲軸、27—增壓機、28—氫混合燃料發(fā)動機、29—中冷器、30—EGR閥、31—高壓進氣口、32—高壓燃料膨脹機、33—燃燒室、34—高壓穩(wěn)壓泵、35—脫水干燥器。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明保護范圍不限于實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)做出任何改動也屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

本發(fā)明高效低排放氫混合燃料動力系統(tǒng)如圖1所示，包括氫氣存儲單元1、氫混合燃料發(fā)動機28、高壓氮氣儲罐15、混合罐3、穩(wěn)壓軌4、中冷器29、EGR閥30、余氫吸收單元9、三元催化裝置10和空氣濾清器13、控制單元7、空氣入口14和廢氣排放口11。氫混合燃料發(fā)動機28設(shè)有進氣口17、燃料噴嘴18、火花塞19和排氣口21。氫氣存儲單元和高壓氮氣儲罐分別連接到混合罐，混合罐通過穩(wěn)壓軌連接到燃料噴嘴?？諝馊肟谕ㄟ^空氣濾清器連接到進氣口。排氣口分為兩路，一路通過余氫吸收單元和三元催化裝置連接到廢氣排放口，另一路通過中冷器和EGR閥連接到進氣口。控制單元7設(shè)有檢測信號輸入端6和控制信號輸出端8。余氫吸收單元連接到氣缸進氣道。

氫氣存儲單元采用鎂系合金儲氫材料存儲氫氣，儲氫材料利用尾氣和電力進行加熱，受熱至150℃時放出氫氣。氮氣儲存在高壓氮氣罐內(nèi)，高壓氮氣罐的壓力為80MPa?；旌瞎?設(shè)置有兩個混合罐交替充氣和工作，充氣時先打開氫氣單向閥充入氫氣，氫氣壓力到達2MPa關(guān)閉氫氣單向閥，打開氮氣單向閥充入氮氣，將氫混合燃料氣的壓力增壓至3MPa后氮氣單向閥關(guān)閉，此時該混合罐可投入工作，氫混合燃料的氫氣濃度為70%。氫混合燃料送入穩(wěn)壓軌中，然后通過噴嘴直接噴入氣缸中，或送入進氣道與空氣預(yù)混合后從進氣口吸入氣缸內(nèi)，氫混合燃料在氣缸中燃燒做功推動汽車運行，氣缸內(nèi)當(dāng)量空燃比為0.85以減少NOx的產(chǎn)生。20%的尾氣通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機進氣口。剩余80%的尾氣先通過余氫吸收單元回收尾氣中90%剩余的氫氣，余氫吸收單元的吸收劑為鋯系金屬儲氫材料，余氫吸收單元設(shè)置兩組交替工作和再生，再生的氫氣送入到發(fā)動機進氣道中。然后尾氣再經(jīng)過三元催化裝置后排放，降低尾氣的NOx排放為0.005g/km，CO排放為0.09g/km，HC排放為0.03g/km。

實施例2

本發(fā)明另一種實施方式如圖2所示，包括氫氣存儲單元1、氫混合燃料發(fā)動機28、高壓氮氣儲罐15、混合罐3、穩(wěn)壓軌4、中冷器29、EGR閥30、余氫吸收單元9、三元催化裝置10和空氣濾清器13、控制單元7、高壓穩(wěn)壓泵34、脫水干燥器35、空氣入口14、渦輪增壓單元12和廢氣排放口11。渦輪增壓單元包括尾氣膨脹機16、高壓燃料膨脹機32和增壓機27，尾氣膨脹機、高壓燃料膨脹機和增壓機同軸連接，氫混合燃料發(fā)動機設(shè)有進氣口17、燃料噴嘴18、火花塞19、高壓進氣口31和排氣口21。氫氣存儲單元和高壓氮氣儲罐分別連接到混合罐，混合罐連接到穩(wěn)壓軌，穩(wěn)壓軌出口分為兩路，一路連接到燃料噴嘴，另一路連接到進氣口，連接管路設(shè)有閥門。空氣入口14通過空氣濾清器13和增壓機連接到高壓進氣口。排氣口分為兩路，一路通過中冷器和EGR閥連接到進氣口，另一路通過尾氣膨脹機、余氫吸收單元和三元催化裝置連接到廢氣排放口?？刂茊卧?設(shè)有檢測信號輸入端6和控制信號輸出端8。余氫吸收單元連接到氫氣存儲單元的入口。高壓穩(wěn)壓泵連接到高壓氮氣儲罐15，高壓氮氣儲罐通過脫水干燥器連接到混合罐。

本實施例中氫氣存儲單元采用釩系合金儲氫材料存儲氫氣，儲氫材料利用尾氣和電力進行加熱，受熱至200℃時放出氫氣。高壓氮氣罐內(nèi)儲存的為氮氣與氫氣的混合氣，其濃度為50%，高壓氮氣罐的壓力為40MPa?；旌瞎?設(shè)置有兩個混合罐交替充氣和工作，充氣時先打開氫氣單向閥充入氫氣，氫氣壓力達到15MPa后關(guān)閉氫氣單向閥，打開氮氣單向閥充入氮氣，將氫混合燃料氣的壓力增壓至30MPa后氮氣單向閥關(guān)閉，此時該混合罐可投入工作，氫混合燃料的氫氣濃度為75%。

本實施例中動力系統(tǒng)增設(shè)渦輪增壓單元以增加發(fā)動機進氣量和強化燃燒。渦輪增壓單元為兩級，同時利用尾氣和高壓氫混合燃料來增壓空氣。首先從氫氣與氮氣高壓混合單元來的30MPa高壓氫混合燃料進入兩級渦輪增壓單元的高壓燃料膨脹機32做功，膨脹至3MPa后通過自適應(yīng)式燃料供給單元送入氫混合燃料發(fā)動機。發(fā)動機90%的尾氣先進入兩級渦輪增壓單元的尾氣膨脹機16做功，再送到尾氣后處理單元實現(xiàn)氫的回收以及低污染排放。剩余10%的尾氣通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機的進氣口。兩級膨脹機同時帶動增壓機27壓縮空氣，將空氣壓縮至3MPa。

發(fā)動機的作業(yè)制度可改變?yōu)槎_程。作業(yè)制度為二沖程時活塞運行過程中沒有吸氣、壓縮行程，只有燃燒做功和排氣行程。高壓氫混合燃料和高壓空氣在燃燒做功行程前段直噴入發(fā)動機內(nèi)，推動活塞下行，活塞下行至一定位置后氫混合燃料燒嘴和高壓空氣噴嘴關(guān)閉，火花塞在合適的點火時刻點火，氫混合燃料燃燒做功繼續(xù)推動活塞下行至下止點，燃燒做功行程結(jié)束。之后活塞上行，汽缸排氣口打開，開始排氣行程，活塞上行至上止點時，排氣口關(guān)閉，排氣行程結(jié)束，發(fā)動機重新開始燃燒做功行程，如此往復(fù)。發(fā)動機改為二沖程后，可以減少發(fā)動機吸氣、壓縮行程的空轉(zhuǎn)能耗，有效地強化發(fā)動機的做功能力。4缸的二沖程發(fā)動機相當(dāng)于普通8缸發(fā)動機的做功能力。氫混合燃料在氣缸中燃燒做功推動汽車運行，氣缸內(nèi)當(dāng)量空燃比為0.95。20%的尾氣通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機進氣口。剩余80%的尾氣先通過余氫吸收單元回收尾氣中90%剩余的氫氣，余氫吸收單元的吸收劑為鋯系金屬儲氫材料，余氫吸收單元設(shè)置兩組交替工作和再生，再生后的氫氣加入到氣缸進氣道。然后尾氣再經(jīng)過三元催化裝置后排放，降低尾氣中NOx排放為0.01g/km，CO排放為0.07g/km，HC排放為0.023g/km。

實例3

本發(fā)明第三種實施方式如圖5所示，包括氫氣存儲單元1、高壓氮氣儲罐15、低濃度混合罐2、混合罐3、穩(wěn)壓軌4、低濃度穩(wěn)壓軌5、氫混合燃料發(fā)動機28、渦輪增壓單元12、控制單元7、空氣入口14、余氫吸收單元9、三元催化裝置10、空氣濾清器13和廢氣排放口11。渦輪增壓單元包括尾氣膨脹機16和增壓機27，尾氣膨脹機和增壓機同軸連接。氫混合燃料發(fā)動機包括缸體23和曲軸26，缸體的內(nèi)部為燃燒室33，燃燒室內(nèi)設(shè)有活塞24，活塞通過連桿機構(gòu)25與曲軸連接。缸體的缸蓋上設(shè)有進氣口17、燃料噴嘴18、火花塞19、低濃度燃料噴嘴20和排氣口21，進氣口和排氣口設(shè)有氣門22?？諝馊肟谕ㄟ^空氣濾清器連接到增壓機入口，增壓機出口連接到進氣口。氫氣存儲單元和高壓氮氣儲罐分別連接到低濃度混合罐和混合罐，低濃度混合罐和混合罐分別設(shè)置兩臺交替使用。低濃度混合罐通過低濃度穩(wěn)壓軌連接到低濃度燃料噴嘴，混合罐通過穩(wěn)壓軌連接到燃料噴嘴。排氣口的一路通過尾氣膨脹機連接余氫吸收單元，余氫吸收單元通過三元催化裝置連接到廢氣排放口11。排氣口的另一路通過排氣再循環(huán)單元連接到進氣口?？刂茊卧?設(shè)有檢測信號輸入端6和控制信號輸出端8。低濃度穩(wěn)壓軌和穩(wěn)壓軌分別有4條支路，分別連接到各個缸體的低濃度燃料噴嘴和燃料噴嘴。余氫吸收單元連接到氣缸進氣道。

氫混合燃料發(fā)動機28為四沖程發(fā)動機，由于燃料氣和助燃空氣均有一定的高壓力，發(fā)動機的作業(yè)制度為四沖程或改為二沖程，如圖4所示活塞運行過程中沒有吸氣、壓縮行程，只有燃燒做功和排氣行程，a做功行程噴入段，b為做功行程做功段，c為排氣行程。發(fā)動機改為二沖程后，可以減少發(fā)動機吸氣、壓縮行程的空轉(zhuǎn)能耗，有效地強化發(fā)動機的做功能力。

氫氣存儲單元采用高壓氫氣儲罐存儲氫氣，高壓氫氣儲罐壓力為30MPa。氮氣儲存在高壓氮氣罐內(nèi)，高壓氮氣罐的壓力為80MPa。低濃度混合罐2和混合罐3均設(shè)置有兩個混合罐交替充氣和工作，低濃度混合罐2中氫氣濃度為30%，混合罐3中氫氣濃度為70%。分別送入低濃度穩(wěn)壓軌5和穩(wěn)壓軌4中。氫混合燃料發(fā)動機采用缸內(nèi)直噴的方式分別從低濃度氫燃料噴嘴、燃料噴嘴噴入燃料。氫混合燃料發(fā)動機采用四沖程發(fā)動機，低濃度氫混合燃料在吸氣行程中加入30%當(dāng)量的氫混合燃料，與吸入的空氣混合在缸內(nèi)形成均質(zhì)稀薄混合氣，高濃度氫混合燃料在壓縮行程中點火提前角前加入70%當(dāng)量的氫混合燃料，在火花塞附近形成混合氣相對較濃的區(qū)域，點火后則在缸內(nèi)實現(xiàn)了分層燃燒，提高了發(fā)動機的熱效率，減少了燃料消耗。氫混合燃料在氣缸中燃燒做功推動汽車運行，氣缸內(nèi)當(dāng)量空燃比為0.9以減少NOx的產(chǎn)生。10%的尾氣通過排氣再循環(huán)單元送回到發(fā)動機進氣口。剩余90%的尾氣先通過余氫吸收單元回收尾氣中90%剩余的氫氣，余氫吸收單元的吸收劑為鈣系金屬儲氫材料，余氫吸收單元設(shè)置兩組交替工作和再生，再生后的氫氣送到氣缸進氣道。然后尾氣再經(jīng)過三元催化裝置后排放，降低尾氣中NOx排放為0.008g/km，CO排放為0.08g/km，HC排放為0.027g/km。