基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法。该发动机系统包括LNG增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元。该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制。氨热解装置实现氨的催化热解将液态氨转化为氨热解气，将其通入高压直喷天然气发动机进气系统并将适量的氨热解气在发动机进气过程供给发动机气缸，优化氨热解气改善缸内燃烧、降低HC排放，满足高排放标准。LNG增压及增压压力调控装置将原始的柱塞泵加压方式改进为内接式齿轮泵和LNG增压压力调控装置的联合应用，根据压力和流量使得高压直喷天然气发动机工作在最佳的LNG增压压力和LNG流量的工况下。力和LNG流量的工况下。力和LNG流量的工况下。

【技术实现步骤摘要】
基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于缸内高压直喷天然气发动机领域，具体是一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]天然气的主要成分是甲烷，是一种清洁的车用燃料。缸内高压直喷天然气发动机是将LNG加压并汽化后得到高压天然气，高压天然气直接喷射到气缸内实现扩散燃烧，具有热效率高、排放低的优点。为了减少高压直喷天然气发动机的碳烟排放，最新的高压直喷天然气发动机采用部分预混燃烧的模式，通过天然气的预喷，改善天然气/空气的混合充分程度。部分预混燃烧模式采用后，虽然高压直喷天然气发动机热效率和碳烟排放可以得到改善，但是HC(碳氢化合物)排放有所增加，且HC排放的主要成分为甲烷，难以通过后处理系统消除。
[0003]文献《李孟涵,张强,李国祥,邵思东.缸内高压直喷天然气发动机外特性燃烧参数研究[J].内燃机工程2218,(4):52
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57.》中指出高压直喷天然气发动机具有较大的天然气压力波动，会影响其消耗率的测量和控制精度。文献《Li,Menghan,Zh本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，该发动机系统包括LNG罐、柴油箱、柴油轨、高压柴油泵、高压直喷天然气发动机、高压天然气轨、同心双轴针喷射器、涡轮增压器、缓冲罐截止阀、缓冲罐、发动机电控单元、天然气温度传感器、天然气压力传感器和LNG汽化器；其特征在于，该发动机系统包括LNG增压压力调控装置、氨热解装置和氨热解装置电控单元；所述LNG增压压力调控装置包括内接式齿轮泵、驱动轴、活塞油腔回油阀、活塞油腔回油管、液压马达回油阀、液压马达、液压马达进油阀、活塞油腔进油管、液压马达进油管、液压油加压泵、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀、LNG压力传感器、压力调控活塞、LNG增压压力控制组件和液压马达回油管；所述内接式齿轮泵设置在LNG罐内，其进LNG口与LNG罐连通，出LNG口通过液体高压管路与LNG汽化器的进口连通，液体高压管路上设置有LNG压力传感器；内接式齿轮泵的进LNG口与出LNG口通过回流管路连接，回流管路上设置有LNG增压压力控制组件；压力调控活塞与LNG增压压力控制组件装配一体，共同实现LNG增压压力调节的作用；液压油加压泵的主出油管通过三通分为活塞油腔进油管和液压马达进油管；活塞油腔进油管的末端与压力调控活塞的进口连通，其上设置有活塞油腔进油阀；液压马达进油管的末端与液压马达的进口连通，其上设置有液压马达进油阀；液压油加压泵的主回油管通过三通分为活塞油腔回油管和液压马达回油管；活塞油腔回油管的末端与压力调控活塞的出口连通，其上设置有活塞油腔回油阀；液压马达回油管的末端与液压马达的出口连通，其上设置有液压马达回油阀；液压马达的动力输出通过驱动轴与内接式齿轮泵的动力输入连接；所述氨热解装置包括液氨储存箱、液氨泵、氨热解机构、氨热解气储存罐、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀、氨热解气流量调节阀和氨热解气/空气混合器；液氨储存箱通过液氨输运管路与氨热解机构连通，液氨输运管路上设置有液氨泵；氨热解机构通过管路与氨热解气储存罐连通；氨热解气储存罐通过气体输运管路与氨热解气/空气混合器连通，气体输运管路上设置有氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀；氨热解气储存罐上设置有氨热解气压力传感器，实时监控氨热解气储存罐内的压力；氨热解气/空气混合器通过涡轮增压器与高压直喷天然气发动机的进气管路连通；高压直喷天然气发动机给氨热解机构的氨催化热解反应供能；所述氨热解装置电控单元分别与液氨泵、氨热解机构、氨热解气压力传感器、氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀通讯连接；所述发动机电控单元分别与内接式齿轮泵、活塞油腔回油阀、液压马达回油阀、液压马达进油阀、氨热解装置电控单元、缓冲罐截止阀、天然气温度传感器、天然气压力传感器、活塞油腔进油阀和LNG压力传感器通讯连接。2.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述高压直喷天然气发动机上设置有同心双轴针喷射器和涡轮增压器；高压天然气轨和柴油轨均与同心双轴针喷射器连通；柴油箱通过柴油管路与柴油轨连通，柴油管路上设置有高压柴油泵；LNG汽化器的出口通过气体高压管路与高压天然气轨连通，气体高压管路上设置有天然气温度传感器和天然气压力传感器；缓冲罐通过缓冲罐管路与气体高压管路连通，缓冲罐管路上设置有缓冲罐截止阀；按照气体流动方向，缓冲罐位于天然气温度传感器和天
然气压力传感器的后方；高压直喷天然气发动机与液压油加压泵内的旋转部件连接，为液压油加压泵内的旋转部件的旋转提供动力。3.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述LNG增压压力控制组件为弹簧阀；弹簧阀内的弹簧的一端与压力调控活塞接触或者固定，另一端设置有阀杆；阀杆设置于内接式齿轮泵的进LNG口与出LNG口的回流管路中，用于通断管路，实现增压功能。4.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，气体输运管路上按照气体流动方向依次设置氨热解气截止阀和氨热解气流量调节阀。5.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，所述氨热解机构包括液氨汽化器、催化反应器、电加热器和温度传感器；催化反应器内设置有催化剂；将液氨通过液氨汽化器汽化后，在催化反应器内通过催化剂的作用热解为氨热解气，通过温度传感器和电加热器实现温度的精确控制。6.根据权利要求1所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统，其特征在于，发动机电控单元采用ECU；氨热解装置电控单元采用ACU。7.一种权利要求1
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6任一所述的基于氨热解装置的直喷天然气发动机系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括燃气供给过程的控制和氨热解装置的控制；燃气供给过程的控制是：发动机电控单元根据高压直喷天然气发动机的运行工况实时调整LNG的增压压力和流量，使得高压直喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：李孟涵，刘鑫，吴撼明，刘晓日，张铁臣，魏张宁，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：