一种氨燃料发动机供给系统技术方案

本发明专利技术提供了一种氨燃料发动机供给系统，包括液氨供给通路和引燃气供给通路；所述液氨供给通路包括液氨电子喷射阀、高压共轨管、二级增压器、一级增压器；所述引燃气供给通路包括储氨罐、引燃气总成单元、发动机、电磁阀。本发明专利技术在氨发动机燃料加注中，可以只加注单一的氨燃料，即可满足氨燃料发动机的正常做功，避免了加注其它燃料所带来的额外负担与成本；可根据发动机的负荷情况，调节引燃气的温度和压力，能够自适应的调节发动机处于最佳的燃烧工况，另外高温高压的引燃气可以活化缸内的氨燃料，改善氨的燃烧特性，减少了对发动机的高压缩比、高进气压力温度等燃烧条件，使由单一氨燃料的供给系统能够更为广泛的应用在各类动力设备中。力设备中。力设备中。

【技术实现步骤摘要】
一种氨燃料发动机供给系统


[0001]本专利技术涉及一种发动机供给系统，具体涉及一种氨燃料发动机供给系统。

技术介绍

[0002]目前，纯氨在发动机上的燃烧需要较高的燃烧条件，纯氨所需的压缩比高达35：1[1]。学者提出在缸内添加助燃剂以满足发动机正常的功率输出。常见的助燃剂有两类：氢燃料[2]和高活性燃料[3
‑
5]。高活性燃料并不能避免碳排放，为了更好的面对日益严峻环保法规，因避免采用含碳燃料作为助燃剂来解决氨的燃烧问题。采用氢作为助燃剂，还面临着较大成本与安全隐患的问题。而且，引入额外的燃料会增加燃料供给系统的装置体积，提高对加注站的要求，增加机械运行过程的危险性。
[0003]另外，液氨的汽化潜热较高，在发动机内气化会导致缸内温度急剧下跌，影响着火。采用预燃室的方式引燃缸内气体，又会因为氨的燃烧速度过慢，导致缸内未燃氨、NOx排放增加。而随着发动机负荷的变化，喷射氨的量会有所不同，即气化吸热量不同，会导致缸内温度随时会产生较大的变化，氨的燃烧总不能达到较好的工况。
[0004]在本专利技术中，设计了新型的氨燃料发动机的供给系统与自适应的引燃策略，单一氨燃料在弱燃烧条件下的着火，可以不依靠助燃剂，即可满足氨燃料发动机的正常运行。而且一种类似预燃室功能的自适应引燃气装置，可以根据发动机的负荷调节最佳的引燃温度和压力，确保发动机的燃烧处于较好的工况之中。
[0005]引用文献：
[0006][1]Reiter AJ,Kong S
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C.Combustion and emissions characteristics of compression
‑
ignition engine using dual ammonia
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diesel fuel.Fuel 2011；90(1):87
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[0007][2]郭朋彦,刘子川,邵方阁,申方,陈磊.氢氨清洁无污染无碳燃料在发动机上的应用分析[J].汽车实用技术.2016(04)
[0008][3]Mei Z,Yuchun C,Zhao W,et al.Emission Characteristics of NH3
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C3H8
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Air Mixture for Carbon Reduction Combustion[J].Journal of Combustion Science and Technology,2020,26(03):257
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[0009][4]Feng Y,Zhu J,Mao Y,et al.Low
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temperature auto
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ignition characteristics of NH3/diesel binary fuel:Ignition delay time measurement and kinetic analysis[J].Fuel,2020,281.
[0010][5]Yapicioglu A,Dincer I.Experimental investigation and evaluation of using ammonia and gasoline fuel blends for power generators[J].Applied Thermal Engineering,2019,154:1
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8.

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是为了克服纯氨在发动机上的应用需要高的燃烧条件以及预燃室
引燃缸内燃料燃烧时的不充分、不均匀和排放较高的问题，而提供了新型的氨燃料发动机供给系统。
[0012]由高温高压的引燃气引燃缸内的氨燃料，可以根据发动机的负荷和缸内温度下降量的不同，调节引燃气的温度与压力，从而避免了传统预燃室引燃的火舌难以控制所产生的燃烧问题。另外，本申请中由单一的氨燃料供给，便可以达到氨燃料发动机正常做功，避免加装助燃剂所带来的体积增大、风险性增高等问题。
[0013]本专利技术的技术方案是：
[0014]一种氨燃料发动机供给系统，包括液氨供给通路和引燃气供给通路；所述液氨供给通路包括液氨电子喷射阀、高压共轨管、二级增压器、一级增压器；所述引燃气供给通路包括储氨罐、引燃气总成单元、发动机、电磁阀；
[0015]液氨加注到储氨罐中，然后在一级增压器中进行增压，约为70bar，此时液氨分为两股通往引燃气总成单元和二级增压器中，引燃气总成单元将液氨加热到预设引燃温度并维持压力稳定，此时为高温高压的氨气，然后通向电磁阀中，等待ECU的指令；通向二级增压器中的液氨将进一步的增压，达到800bar，然后通向高压共轨管中，高压共轨管控制液氨的喷射压力保持稳定，然后通向液氨电子喷射阀之中，等待ECU的指令；
[0016]发动机的负荷、转速、功率信号经过ECU处理后，将电子喷射阀的开闭信号传到液氨电子喷射阀中，然后高压的液氨从燃烧室的缸壁中心处的四个喷油嘴以15
°
的夹角通向缸内，在缸内中心处形成凸起的氨气蒸发区，ECU将引燃温度信号传向引燃气总成单元中，引燃气总成单元控制附属设备中的废气换热器和辅助加热器对液氨进行加热，变成高温高压的氨气，引燃温度一般均超过氨的临界温度132.22℃，接着，ECU的信号控制电磁阀开启，高温高压的氨气从缸盖中心通向缸内，然后将凸起的氨气蒸发区中的氨气引燃。
[0017]进一步的，所述引燃气供给通路还包括气化罐、过滤腔、催化加热模块和增压器；液氨进入到气化罐中气化，气化后的氨气在过滤腔中进行过滤，获得纯度更高氨气；然后氨气在催化加热模块中加热并催化分解成氢气和氮气；然后残余的氨气、氢气和氮气的混合气体通向增压器，增压器增压混合气到ECU信号压力，接着通向引燃气总成单元，引燃气总成单元根据ECU的信号调节引燃气的喷射压力和温度到发动机负荷的最佳的参数，然后通向电磁阀中等待ECU的启闭指令；
[0018]若需要增加引燃气的含氢比例，即提高催化加热模块4中氨被催化的温度，或者降低进入催化加热模块中的进气压力，即减小氨气的流动速度，从而，氨气的催化反应更加充分，即可获得更高含氢率的混合气体，若再调节液氨电子喷射阀和电磁阀的喷入缸内的能量比，即可满足更低的燃烧条件下的缸内着火。
[0019]进一步的，所述引燃气供给通路还包括冷却器；氨气在催化加热模块中得到催化分解，经过冷却器冷却后，得到氢气和氮气的混合气体，然后将氢气和氮气的混合气体由增压器增压到ECU目标压力，接着引燃气总成单元加热高压的混合气体，并维持喷射所需的温度与压力值。
[0020]进一步的，还包括喷油结构，所述喷油结果包括电磁阀、液氨电子喷射阀、缸盖、进气阀、排气阀、活塞，所述电磁阀位于缸盖中心，包括主喷口和副喷口，副喷口与轴线呈一定夹角，保证喷射氨气时形成一个广域的锥面喷雾，预设4个液氨电子喷射阀均匀分布在燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨燃料发动机供给系统，其特征在于，包括液氨供给通路和引燃气供给通路；所述液氨供给通路包括液氨电子喷射阀、高压共轨管、二级增压器、一级增压器；所述引燃气供给通路包括储氨罐、引燃气总成单元、发动机、电磁阀；液氨加注到储氨罐中，然后在一级增压器中进行增压，约为70bar，此时液氨分为两股通往引燃气总成单元和二级增压器中，引燃气总成单元将液氨加热到预设引燃温度并维持压力稳定，此时为高温高压的氨气，然后通向电磁阀中，等待ECU的指令；通向二级增压器中的液氨将进一步的增压，达到800bar，然后通向高压共轨管中，高压共轨管控制液氨的喷射压力保持稳定，然后通向液氨电子喷射阀之中，等待ECU的指令；发动机的负荷、转速、功率信号经过ECU处理后，将电子喷射阀的开闭信号传到液氨电子喷射阀中，然后高压的液氨从燃烧室的缸壁中心处的四个喷油嘴以15
°
的夹角通向缸内，在缸内中心处形成凸起的氨气蒸发区，ECU将引燃温度信号传向引燃气总成单元中，引燃气总成单元控制附属设备中的废气换热器和辅助加热器对液氨进行加热，变成高温高压的氨气，引燃温度一般均超过氨的临界温度132.22℃，接着，ECU的信号控制电磁阀开启，高温高压的氨气从缸盖中心通向缸内，然后将凸起的氨气蒸发区中的氨气引燃。2.根据权利要求1所述的一种氨燃料发动机供给系统，其特征在于，所述引燃气供给通路还包括气化罐、过滤腔、催化加热模块和增压器；液氨进入到气化罐中气化，气化后的氨气在过滤腔中进行过滤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，周小虎，刘龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：