[发明专利]一种燃氢二冲程发动机及其动力系统

说明书

本发明涉及一种燃氢二冲程发动机及其动力系统，氢燃料发动机设有气缸、缸盖和曲轴箱，缸盖上设有火花塞和排气孔，气缸内设有活塞，曲轴箱内设有曲轴，活塞通过连杆与曲轴连接；气缸壁设有氢气进口和空气进口，氢气进口通过一压气单元连接氢气进气室，空气进口通过另一压气单元连接空气进气室，氢气进气室与空气进气室彼此分隔独立设置并与气缸连通。本发明二冲程发动机氢气浓燃运行排放达到清洁标准，氢气和空气分隔进气解决了氢内燃机的回火问题。尾气余热利用单元回收尾气余热和发动机冷却水余热发电，提高了氢燃料的利用率和发动机的升功率，金属氢化物储罐中金属氢化物常压储存，水化放氢重量储氢率达到15%以上。

技术领域

本发明属于新能源发动机技术领域，涉及一种燃氢二冲程发动机及其动力系统。

背景技术

能源短缺、环境污染、全球气候变化，令开发清洁、高效、安全和可持续的能源迫在眉睫，其中氢能正在受到越来越多国家的重视。进入二十一世纪，发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响以及减少大气污染和发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。随着世界各国环境保护的措施越来越严格，氢能源车辆由于其节能、低排放等特点成为发动机研究与开发的一个重点，并已经开始商业化。

氢作为燃料的优点是，以水为原料，资源丰富；燃烧时放出的热量多；燃烧产物是水，无毒、无污染，且可以循环使用，被称作绿色能源。氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取，而且不需要对发动机进行大的改装，因此氢能动力具有广阔的应用前景。推广氢能动力需要解决三个技术问题：一是大量制取廉价氢气，传统的电解方法价格昂贵，且耗费其他资源，无法推广；二是氢气的安全储运问题；三是发动机所需的高性能、廉价的氢供给系统。同时氢能源直接用在动力系统上会产生爆震、不稳定等一系列影响利用的问题，将氢气与其他多种气体包括惰性气体混合后加压的高压气源，氢电能源作为新的动力系统的替代燃料势必会成为趋势。

氢内燃机与氢燃料电池相比，燃料电池耗资颇高，氢内燃机有待于可在传统汽油内燃机基础上进一步完善和改进，以利于快速推广和工业化。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃氢二冲程发动机及其动力系统，二冲程发动机氢气浓燃运行排放达到清洁标准，氢气和空气分隔进气彻底解决了氢内燃机的回火问题。

本发明的技术方案是：

一种燃氢二冲程发动机，氢燃料发动机设有气缸、缸盖和曲轴箱，缸盖上设有火花塞和排气孔，气缸内设有活塞，曲轴箱内设有曲轴，活塞通过连杆与曲轴连接；气缸壁设有氢气进口和空气进口，氢气进口通过一压气单元连接氢气进气室，空气进口通过另一压气单元连接空气进气室，氢气进气室与空气进气室彼此分隔独立设置并与气缸连通。

本发明的进一步改进在于：所述氢气进口和空气进口沿周向相对设置，氢气进气室与空气进气室通过沿轴向设置的分隔挡板分为两个彼此独立的半环形空腔，半环形空腔的内侧面设置若干与气缸连通的空气进孔、氢气进孔。

本发明的另一种改进在于：所述氢气进口和空气进口并沿轴向错位上下设置，氢气进气室与空气进气室通过沿径向的环形分隔挡板分为两个上下彼此独立的环形空腔，环形空腔的内侧面设置若干与气缸连通的空气进孔、氢气进孔；或氢气进口进空气作为空气进口使用和空气进口进氢气作为氢气进口使用。

一种燃氢二冲程发动机动力系统，所述动力系统设有氢气气源和空气气源，所述氢气进口连接独立的氢气气源，并空气进口连接独立的空气气源；或者所述氢气气源内混合一定量的空气气源和/或空气气源内混合一定量的氢气气源；氢气和空气分隔进气缸内混合燃烧没有回火问题；或采用氢气含量低于爆炸极限的空气从空气进口进入或/和氢气含量高于爆炸极限的氢气从氢气进口进入，分隔进入气缸内有利于二种气体快速均匀混合燃烧同样能解决回火问题。