一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法技术方案

本发明专利技术涉及氨燃料发动机领域，更具体的说是一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法，解决现有技术中氨氢燃料发动机中冷启动时氢气来源问题，同时解决氨燃料发动机冷启动时燃烧困难的问题。冷启动系统包括氨气供给系统、氢气供给系统、氨氢双燃料发动机和空气加热器，氢气供给系统用于向外输出两路氢气，一路氢气与氨氢双燃料发动机的预燃室连通用于点火，另一路氢气与氨气供给系统输出的氨气混合后一同进入氨氢双燃料发动机的主燃烧室，空气加热器与氨氢双燃料发动机的进口气口相连用于对进气进行加热。它主要用于氨氢燃料发动机的冷启动过程。发动机的冷启动过程。发动机的冷启动过程。

【技术实现步骤摘要】
一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法


[0001]本专利技术属于氨燃料发动机领域，特别是涉及一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法。

技术介绍

[0002]我国目前的能源结构主要以化石能源为主，导致大量的二氧化碳排放带来的温室效应出现一系列不可忽视的环境问题，这导致对清洁替代燃料以及发展可持续能源提出了要求；在过去几年中，氢气由于其燃烧只产生水，没有碳排放，使得其得到了广泛的关注和重视，但是氢气由于其自身的理化性质问题，其存在安全、储存和运输等方面的问题，主要因为氢气具有较宽的点火范围，且其火焰燃烧速度极快，在储运的过程容易出现安全问题，其运输成本由于技术要求高也变得高昂，且氢气比较容易扩散，在发动机应用时容易使得发动机结构变脆；
[0003]氨气作为氢能载体，则很好的解决了氢气的理化性质问题，氨在完全燃烧时只产生氮气和水，同样没有碳排放，且其液化温度为
‑
33℃，容易储存和运输，是很有前景的绿色能源载；其能量密度与甲醇与二甲醚相当，体积能量密度比液化氢高33％；
[0004]目前，氨被广泛用于化肥或者作为合成化肥的原料，在生产、处理、储存和配送方面有很好的基础措施，被认为是很大商业可能性的商业能源；除此之外，氨燃料具有高辛烷值的特点，其辛烷值大于111，可以有效的抑制内燃机中爆震现象，因此氨燃料发动机可以具有更高的压缩比；而且氨是一种可持续能源，可通过风能或太阳能等可再生能源利用氢与氮来合成氨燃料，但同样氨燃料发动机面临着许多挑战。
[0005]首先，与其他燃料相比，氨作为发动机燃料具有燃烧速度慢，燃烧温度低以及最小点火能量高的特点，这使得安作为发动机燃料需要极高的压缩比，同时需要引燃燃料；常见的引燃燃料有乙炔，二甲醚，汽油，柴油，氢，这当中只有氢是无碳燃料，其具有点火能量低，燃烧界限宽，燃烧温度高一级火焰传播速度快的特点，氨作为氢的天然载体，因而可以用氨燃料裂解产生氢气的方法实现氢气供应。其次，氨燃料热值低，单位体积氨燃料放出的热量较少；氨还会在不完全燃烧时造成NO
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以及NH3的排放。
[0006]在现有技术中，科研工作者通过探索用氢气引燃氨气来实现氨发动机的成功运行，但氢气储存和运输成本昂贵，在发动机正常运行时，可以通过发动机尾气的温度来使氨气分解产生氢气，从而使得氢气供应得到保证，但是在发动机冷启动时，发动机尾气温度不能够达到氨气分解所需的温度，因此需要额外的氢气来源；除此之外，氨气具有燃点以及最小着火点高的特点，这使得氨气子冷启动时需要更好的燃烧环境使得发动机成功运行。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法,以解决现有技术中氨氢燃料发动机中冷启动时氢气来源问题，同时解决氨燃料发动机冷启动时燃烧困难的问题。
[0008]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统，包括氨气供给系统、氢气供给系统、氨氢双燃料发动机和空气加热器，所述氢气供给系统用于向外输出两路氢气，一路氢气与所述氨氢双燃料发动机的预燃室连通用于点火，另一路氢气与氨气供给系统输出的氨气混合后一同进入氨氢双燃料发动机的主燃烧室，所述空气加热器与氨氢双燃料发动机的进气口相连用于对进气进行加热。
[0009]更进一步的，所述的氨气供给系统包括氨气瓶、气瓶阀、氨汽化腔、压力稳定腔、减压阀、氨气气轨和氨气喷射阀，所述氨气瓶的的出口端经气瓶阀与氨汽化腔的进口端连通，所述氨汽化腔的出口端与压力稳定腔的进口端连通，所述压力稳定腔的出口端经减压阀与氨气气轨的一个进口端连通，所述氨气气轨的出口端依次经氨气喷射阀和氨氢双燃料发动机的进气道与氨氢双燃料发动机的主燃烧室连通。
[0010]更进一步的，所述氨气气轨设置加热装置。
[0011]更进一步的，所述的氢气供给系统包括电池组、水电解装置、气体收集腔、氢气加压泵、预燃室氢气阀、氢气气轨、氢气喷射阀和氢气分流阀，所述电池组与水电解装置相连，所述水电解装置的氢气输出端与气体收集腔的进口端连通，所述气体收集腔的出口端经氢气加压泵加压后与氢气分流阀的进口端连通，所述氢气分流阀的一个出口端与氨气气轨的另一个进口端连通，所述氢气分流阀的另一个出口端经预燃室氢气阀与氢气气轨的进口端连通，所述氢气气轨的出口端经氢气喷射阀与预燃室连通。
[0012]更进一步的，所述的空气加热器通过电热丝加热，电热丝由安装冷启动系统车辆的蓄电池供电。
[0013]更进一步的，所述的冷启动系统还包括ECU，所述ECU控制氨气喷射阀和氢气喷射阀的开闭、氢气分流阀的开度、电池组的开闭以及空气加热器的开闭。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供一种氨氢双燃料发动机，包括上述冷启动系统。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，提供一种汽车，包括上述氨氢双燃料发动机。
[0016]根据本专利技术的另一个方面，提供一种基于氨氢双燃料发动机的启动方法，运用上述冷启动系统，包括以下步骤：
[0017]S1、所述电池组通电的同时启动空气加热器；
[0018]S2、通过电池组供电给水电解装置制取氢气，对氢气加压后进行分流，一部分进入氨氢双燃料发动机的的预燃室进行射流点火，一部分进入氨气气轨与氨气瓶经气化输送来的氨气混合进入主燃烧室内被预燃室火焰进行点燃，空气通过空气加热器加热后参与燃烧。
[0019]更进一步的，所述的预燃室内进行射流点火的时刻在发动机进气门关闭之后。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0021]1、通过氨气瓶来实现稳定的氨气供给，并通过氨气气轨加热的方式能够防止氨气在发动机中液化，能够稳定实现发动机的冷启动；
[0022]2、通过电解水实现稳定的氢气供给，并使氢气分成两路供应，采用主动预燃室射流点火系统，能够有效的减小氢气的需求量，剩余氢气与氨气混合以实现氨气燃烧环境的改善，降低氨的替代率，为氨燃料发动机冷启动创造条件；
[0023]3、电解水的方式有效的解决了氢气运输困难，成本昂贵的问题，提高经济性；
[0024]4、整个系统的材料易得，且操作简单；
[0025]5、所用引燃燃料为氢气，主燃料为氨气，均为无碳燃料，且操作过程均为无碳过程，能够保护环境，有效减少碳排放。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0027]图1为本专利技术所述的一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术所述的电解水的原理示意图；
[0029]图3为本专利技术所述的一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统的冷启动流程示意图。
[0030]氨气瓶1；气瓶阀2；氨汽化腔3；压力稳定腔4；减压阀5；氨气气轨6；氨气喷射阀7；电池组8；水电解装置9；气体收集腔10；氢气加压泵11；预燃室氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统，其特征在于：包括氨气供给系统、氢气供给系统、氨氢双燃料发动机和空气加热器(17)，所述氢气供给系统用于向外输出两路氢气，一路氢气与所述氨氢双燃料发动机的预燃室(15)连通用于点火，另一路氢气与氨气供给系统输出的氨气混合后一同进入氨氢双燃料发动机的主燃烧室，所述空气加热器(17)与氨氢双燃料发动机的进气口相连用于对进气进行加热。2.根据权利要求1所述的一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统，其特征在于：所述的氨气供给系统包括氨气瓶(1)、气瓶阀(2)、氨汽化腔(3)、压力稳定腔(4)、减压阀(5)、氨气气轨(6)和氨气喷射阀(7)，所述氨气瓶的(1)的出口端经气瓶阀(2)与氨汽化腔(3)的进口端连通，所述氨汽化腔(3)的出口端与压力稳定腔(4)的进口端连通，所述压力稳定腔(4)的出口端经减压阀(5)与氨气气轨(6)的一个进口端连通，所述氨气气轨(6)的出口端依次经氨气喷射阀(7)和氨氢双燃料发动机的进气道与氨氢双燃料发动机的主燃烧室连通。3.根据权利要求2所述的一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统，其特征在于：所述氨气气轨(6)设置加热装置。4.根据权利要求2所述的一种氨氢双燃料发动机的冷启动系统，其特征在于：所述的氢气供给系统包括电池组(8)、水电解装置(9)、气体收集腔(10)、氢气加压泵(11)、预燃室氢气阀(12)、氢气气轨(13)、氢气喷射阀(14)和氢气分流阀(16)，所述电池组(8)与水电解装置(9)相连，所述水电解装置(9)的氢气输出端与气体收集腔(10)的进口端连通，所述气体收集腔(10)的出口端经氢气加压泵(11)加压后与氢气分流阀(16)的进口...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，杨建强，王迪，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：