氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统及电控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统及电控方法，燃料供给系统包括液氨存储供给装置、高压液氨喷射装置、氨裂解器、液氨气化装置、进气总管喷射器、高压氨氢储存容器、氨氢混合气预燃喷火点火装置；液氨存储供给装置与高压液氨喷射装置连接；液氨存储供给装置与液氨气化装置连接，液氨气化装置与氨裂解器连接，氨裂解器与高压氨氢储存容器连接，高压氨氢储存容器与氨氢混合气预燃喷火点火装置连接；氨裂解器的输出端和高压氨氢储存容器的输出端中的任意一个与进气总管喷射器的输入端连接，进气总管喷射器的输入端安装有第一电控截止阀。降低NOx排放，确保氨在内燃机内稳定点火和高效燃烧。机内稳定点火和高效燃烧。机内稳定点火和高效燃烧。

Fuel supply and ignition system and electric control method of ammonia hydrogen fusion internal combustion engine

【技术实现步骤摘要】
氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统及电控方法


[0001]本专利技术涉及节能与新能源汽车领域，特别涉及一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统及电控方法。

技术介绍

[0002]氨是世界上第二大合成的工业化学物质，全球年产量约2亿吨，相关基础及产业链完善。氨不但可以作为氢能的载体，用于制氢，而且氨的物化特性决定它可以作为发动机的替代燃料。与氢一样，氨也可从可再生能源的各种资源中生产，作为内燃机燃料，与氢相比，氨的体积能量密度为14.9MJ/m3，高于氢气的体积能量密度10.7MJ/m3，而且氨在常压下，
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33℃就变成液体，具有易储存携带，续航里程长等优势；同时氨的自燃温度和最小点火能力高，可燃范围小，使用安全可靠；但氨也存在点火困难，火焰传播速度慢，同时氨还有氮元素，反应时NOx排放增高，以及氨泄漏导致的污染及危害等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统及电控方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0004]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0005]首先本专利技术提供一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其包括：液氨存储供给装置、高压液氨喷射装置、启动引燃助燃装置，所述启动引燃助燃装置包括氨裂解器、液氨气化装置、进气总管喷射器、高压氨氢储存容器、氨氢混合气预燃喷火点火装置；所述液氨存储供给装置的输出端与所述高压液氨喷射装置的输入端连接；所述液氨存储供给装置的输出端与液氨气化装置的液氨输入端连接，所述液氨气化装置的氨气输出端与氨裂解器的氨气输入端连接，所述氨裂解器内氨裂解所需要的能量来源于动力电池和内燃机的废弃能量，所述氨裂解器的输出端与高压氨氢储存容器输入端连接，所述高压氨氢储存容器的输出端与氨氢混合气预燃喷火点火装置连接；所述氨裂解器的输出端和高压氨氢储存容器的输出端中的任意一个与进气总管喷射器的输入端连接，所述进气总管喷射器的输入端安装有第一电控截止阀，所述高压氨氢储存容器的输出端安装有第二电控截止阀。
[0006]本氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统的有益效果是：本系统将氨作为主燃料，氨裂解反应产生的氨氢混合气为引燃和助燃燃料，在内燃机启动工况和怠速工况时，其中在一个实施方式中，氨裂解器发生裂解反应产生的氨氢混合气进入进气总管喷射器，并由进气总管喷射器喷入内燃机进气总管，与进气总管内空气混合后进入气缸内，作为燃料；在另外的实施例中，利用高压氨氢储存容器内储存的氨氢混合气作为启动和怠速工况的燃料，高压氨氢储存容器内存储的高压氨氢混合气进入进气总管喷射器，并由进气总管喷射器喷入内燃机进气总管，与进气总管内空气混合后进入气缸内，作为燃料；同时高压氨氢储存容器的高压氨氢混合气进入氨氢混合气预燃喷火点火装置，按照内燃机的点火顺序，氨氢混合气预燃喷火点火装置将点燃后的氨氢混合气火焰喷射入气缸内，点燃气缸内的氨
气，之后内燃机的废弃能量为氨裂解器的氨加热，在氨裂解器产生混合气达到要求后，内燃机正常运行后，进气总管喷射器的燃料供给管路的关闭，同时高压液氨喷射装置开始工作，向气缸内喷射液态氨，高压氨氢储存容器的高压氨氢混合气通过氨氢混合气预燃喷火点火装置进行引燃，液氨气缸内喷射，可以有效降低缸内气体的温度，进而降低NOx排放，从而确保了氨在内燃机内稳定点火和高效燃烧，由于整车携带燃料为氨，为无碳燃料，可实现CO2零排放。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述液氨气化装置包括换热器，所述液氨存储供给装置的输出端与换热器的液氨输入端连接，所述换热器的氨气输出端与氨裂解器的氨气输入端连接，所述氨裂解器的输出端与换热器的氨氢混合气输入端连接，所述换热器的氨氢混合气输出端与所述高压氨氢储存容器的输入端连接，本方案的液氨气化装置采用换热器的热交换来实现液氨的气化，充分利用裂解后的氨氢混合气的温度，通过高温高压的氨氢混合气来对液氨进行加热，以加快液氨气化的效率，同时也起到节能的效果。
[0008]当所述进气总管喷射器的输入端与氨裂解器的输出端连接时，所述氨裂解器的输出端连接有电控三通阀，所述电控三通阀的两个输出端分别与换热器的氨氢混合气输入端、所述第一电控截止阀的输入端连接，且所述第一电控截止阀的输入端通过管路与换热器的氨氢混合气输出端连接；电控三通阀主要控制裂解后的氨氢混合气的流向，如裂解后氨氢混合气的温度较低时，裂解后氨氢混合气通第一电控截止阀进入进气总管喷射器，而当裂解后氨氢混合气温度较高时，裂解后氨氢混合气进入换热器后，再通过第一电控截止阀进入进气总管喷射器。
[0009]当所述进气总管喷射器的输入端与高压氨氢储存容器的输出端连接时，所述电控三通阀改为常规两通式的第三电控截止阀。第三电控截止阀主要调控裂解后的氨氢混合气的温度，在内燃机启动和怠速工况时，第三电控截止阀关闭，动力电池给氨裂解器中的电加热装置供电，给氨裂解器的氨加热并提供氨在氨裂解器发生裂解反应所需要的能量，这时裂解后的氨氢混合气的温度较低，当氨裂解器内的温度达到一定的值后，第三电控截止阀开启，裂解后的氨氢混合气经过换热器换热后，进入高压氨氢储存容器进行储存，作为启动、怠速及引燃燃料。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述高压氨氢储存容器的输入端安装有第一单向阀，第一单向阀主要避免高压氨氢储存容器内的氢混合气回流。
[0011]当所述进气总管喷射器的输入端与氨裂解器的输出端连接时，在所述第一电控截止阀的输入端与换热器的氨氢混合气输出端之间安装有第二单向阀；
[0012]而当所述进气总管喷射器的输入端与高压氨氢储存容器的输出端连接时，所述第一电控截止阀的输入端设置有第二单向阀；
[0013]第二单向阀主要防止进气总管喷射器气体的回流。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，在所述换热器的氨气输出端与氨裂解器的氨气输入端之间依次连接有第三单向阀、第四电控截止阀，所述氨裂解器装有第一温度传感器和第一氨浓度传感器。第一温度传感器用于检测氨裂解器的裂解反应温度，第一氨浓度传感器检测氨裂解器周边环境氨浓度，如果氨浓度超标，第四电控截止阀关闭。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，在所述液氨存储供给装置的输出端与换热器的液氨输入端之间依次连接有第一电控流量控制装置、第四单向阀和第五电控截止阀，所述
换热器安装有第二氨浓度传感器；第四单向阀避免液氨回流，第一电控流量控制装置可调节进入换热器的液氨量，而第五电控截止阀根据第二氨浓度传感器的监测浓度来切断液氨输送。
[0016]所述高压氨氢储存容器安装有第一压力传感器。第一压力传感器监测高压氨氢储存容器的压力。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，在所述液氨存储供给装置的输出端与所述高压液氨喷射装置的输入端之间依次连接有第二电控流量控制装置、高压液氨泵、第六电控截止阀，所述高压液氨喷射装置包括高压液氨轨、连接于高压液氨轨的高压液氨喷射装置，所述高压液氨轨安装有第二压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：其包括：液氨存储供给装置、高压液氨喷射装置、启动引燃助燃装置，所述启动引燃助燃装置包括氨裂解器(18)、液氨气化装置、进气总管喷射器(31)、高压氨氢储存容器(23)、氨氢混合气预燃喷火点火装置(28)；所述液氨存储供给装置的输出端与所述高压液氨喷射装置的输入端连接；所述液氨存储供给装置的输出端与液氨气化装置的液氨输入端连接，所述液氨气化装置的氨气输出端与氨裂解器(18)的氨气输入端连接，所述氨裂解器(18)内氨裂解所需要的能量来源于动力电池(32)和内燃机的废弃能量，所述氨裂解器(18)的输出端与高压氨氢储存容器(23)输入端连接，所述高压氨氢储存容器(23)的输出端与氨氢混合气预燃喷火点火装置(28)连接；所述氨裂解器(18)的输出端和高压氨氢储存容器(23)的输出端中的任意一个与进气总管喷射器(31)的输入端连接，所述进气总管喷射器(31)的输入端安装有第一电控截止阀(30)，所述高压氨氢储存容器(23)的输出端安装有第二电控截止阀(25)。2.根据权利要求1所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：所述液氨气化装置包括换热器(14)，所述液氨存储供给装置的输出端与换热器(14)的液氨输入端连接，所述换热器(14)的氨气输出端与氨裂解器(18)的氨气输入端连接，所述氨裂解器(18)的输出端与换热器(14)的氨氢混合气输入端连接，所述换热器(14)的氨氢混合气输出端与所述高压氨氢储存容器(23)的输入端连接；当所述进气总管喷射器(31)的输入端与氨裂解器(18)的输出端连接时，所述氨裂解器(18)的输出端连接有电控三通阀(33)，所述电控三通阀(33)的两个输出端分别与换热器(14)的氨氢混合气输入端、所述第一电控截止阀(30)的输入端连接，且所述第一电控截止阀(30)的输入端通过管路与换热器(14)的氨氢混合气输出端连接；当所述进气总管喷射器(31)的输入端与高压氨氢储存容器(23)的输出端连接时，取消所述电控三通阀(33)，并在原电控三通阀(33)位置增加第三电控截止阀(21)。3.根据权利要求2所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：所述高压氨氢储存容器(23)的输入端安装有第一单向阀(22)；当所述进气总管喷射器(31)的输入端与氨裂解器(18)的输出端连接时，在所述第一电控截止阀(30)的输入端与换热器(14)的氨氢混合气输出端之间安装有第二单向阀(29)；而当所述进气总管喷射器(31)的输入端与高压氨氢储存容器(23)的输出端连接时，所述第一电控截止阀(30)的输入端设置有第二单向阀(29)。4.根据权利要求2所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：在所述换热器(14)的氨气输出端与氨裂解器(18)的氨气输入端之间依次连接有第三单向阀(16)、第四电控截止阀(17)，所述氨裂解器(18)装有第一温度传感器(19)和第一氨浓度传感器(20)。5.根据权利要求2所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：在所述液氨存储供给装置的输出端与换热器(14)的液氨输入端之间依次连接有第一电控流量控制装置(11)、第四单向阀(12)和第五电控截止阀(13)，所述换热器(14)安装有第二氨浓度传感器(15)；所述高压氨氢储存容器(23)安装有第一压力传感器(24)。
6.根据权利要求1所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：在所述液氨存储供给装置的输出端与所述高压液氨喷射装置的输入端之间依次连接有第二电控流量控制装置(4)、高压液氨泵(5)、第六电控截止阀(6)，所述高压液氨喷射装置包括高压液氨轨(7)、连接于高压液氨轨(7)的高压液氨喷射装置(10)，所述高压液氨轨(7)安装有第二压力传感器(8)、第三氨浓度传感器(9)。7.根据权利要求1所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：所述氨氢混合气预燃喷火点火装置(28)的输入端安装有高压氨氢混合气轨(26)，所述高压氨氢混合气轨(26)安装有第三压力传感器(27)。8.根据权利要求1所述的一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，其特征在于：所述液氨存储供给装置包括依次连接的液氨存储供给容器(1)、第七电控截止阀(2)、液氨滤清器(3)。9.一种氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统的电控方法，其特征在于：其采用如权利要求1至8任意一项所述的氨氢融合内燃机燃料供给与喷火点火系统，该料供给系统应用于内燃机，其中启动工况和怠速工况时，用的燃料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骏，戈非，陈海娥，杜喜云，赖钧明，李娜，李凯，周飞鲲，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：