[发明专利]一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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；

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％；

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。

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_x以及NH₃的排放。

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，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。