[发明专利]发动机系统以及发动机燃料喷射方法

说明书

本发明提供的发动机系统以及发动机燃料喷射方法，通过氢气供给装置、水供给装置与燃烧室直接连接，分别将氢气和水直接喷射到所述燃烧室，经过向所述燃烧室中至少两次喷入所述氢气，可以使所述燃烧室内的氢气浓度呈梯度分布，这样可控制氢气过快的燃烧速率，进而防止爆震的发生，从而实现发动机能够大负荷工作环境；进一步的，通过喷水装置直接向所述燃烧室内喷水，以控制氢气的燃烧速率，防止氢气燃烧的速度过快，进一步的防止爆震的发生、还可以降低燃烧温度，从而减少氮氧化物污染气体的产生，同时还有利于增强膨胀做功，提高热效率。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机系统以及发动机燃料喷射方法。

背景技术

随着全球汽车保有量的提高，环境污染特别是温室气体(CO₂)排放越来越成为大众舆论关注的焦点。传统内燃机采用含碳的化石燃料(主要为石油产品)作为其能源来源，不可避免的产生大量的CO₂排放。氢能源由于其本身的特性，相比于传统化石能源有着许多的优点，例如没有碳原子，因此在燃烧过程当中不会产生CO₂等排放物。

氢气作为汽车能源主要有两类应用，分别是燃料电池和氢发动机。燃料电池由于需要氢气纯度较高且热管理技术要求较高，现阶段还无法大规模产业化应用。而氢气发动机直接采用氢气燃烧，对氢气纯度要求相比燃料电池有着明显的优势，且可基于传统汽油发动机进行改造，技术相比也较为成熟。

尽管氢气发动机有着明显的技术优势，但也存在一些问题，例如，采用氢气和空气预先混合好后再进入燃烧室进行燃烧，这样燃烧速率快、燃烧温度高的异常燃烧现象容易导致爆震的严重问题，而由于上述异常燃烧现象，现有的氢发动机需要在混合气体相对较稀的条件下进行燃烧，这极大的限制了氢气发动机的功率性能与运用前景，并且，由于上述燃烧速率快、燃烧温度高的异常燃烧现象，导致与温度相关的污染物的排放量急剧上升。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种发动机系统，以解决现有技术中氢气发动机的爆震及功率限制问题。

本发明的又一目的在于提供一种发动机系统，以解决现有技术中燃烧温度温度过高会产生大量氮氧化物污染气体的问题。

本发明提供了一种发动机系统，包括：

燃烧室；

氢气供给装置，与所述燃烧室连接，用于至少两次直接将氢气喷入所述燃烧室；

空气供给装置，与所述燃烧室连接，用于提供空气；

活塞，与所述燃烧室连接，用于压缩所述燃烧室内的气体；以及，

点燃装置，与所述燃烧室连接，用于进行点火。

可选的，在所述发动机系统中，所述发动机系统还包括喷水装置，所述喷水装置与所述燃烧室连接，用于至少两次将水喷入所述燃烧室内。

可选的，在所述发动机系统中，所述喷水装置包括水箱、水泵、第二压力传感器和喷水喷嘴；所述水泵设置在所述水箱和所述喷水喷嘴之间；所述喷水喷嘴与所述燃烧室连通；其中，在所述喷水喷嘴和所述水泵之间设置有高压水轨，所述第二压力传感器设置在所述高压水轨上，用以感应水被喷射入所述燃烧室内的压力。

可选的，在所述发动机系统中，所述发动机系统还包括冷凝器和第一过滤器；所述燃烧室与所述冷凝器连接；所述冷凝器与所述第一过滤器连接；所述第一过滤器与所述水箱连接。

可选的，在所述发动机系统中，所述喷水装置还包括温度传感器和加热器；所述温度传感器设置在所述水箱内，用于感应所述水箱内的水的温度；所述加热器与所述水箱相连，以对所述水箱内的水进行加热防止所述水箱内的水结冰。