[发明专利]基于氨热催化重整的柴油、氨双燃料发动机及多模式燃烧方法在审
申请号: | 202310091067.X | 申请日: | 2023-02-09 |
公开(公告)号: | CN116104652A | 公开(公告)日: | 2023-05-12 |
发明(设计)人: | 杨立平;刘玮 | 申请(专利权)人: | 哈尔滨工程大学 |
主分类号: | F02D19/06 | 分类号: | F02D19/06;F02D19/08;F02D41/00;F02B69/04;F02M21/02;F02M61/14;F02M25/12 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区*** | 国省代码: | 黑龙江;23 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 催化重整 柴油 燃料 发动机 模式 燃烧 方法 | ||
本发明的目的在于提供基于氨热催化重整的柴油、氨双燃料发动机及多模式燃烧方法,包括活塞、气缸、气缸盖、柴油油箱、储氨罐、高压共轨喷油器、缸内直喷氨喷射器、氢喷射器、柴油供给系统、氨供给系统、氢供给系统等,采用氨催化裂解方式制氢,并由氢喷射器在进气道喷射实现氢和进气的掺混,采用高压共轨喷油器和缸内直喷氨喷射器缸内直喷氨和柴油实现双燃料供给,并且控制燃料供给实现燃料浓度和反应活性分层及多模式燃烧。本发明采用缸外氨燃料催化重整制氢、掺氢以及协调燃料喷射量与正时等手段,实现不同运行工况下燃烧模式的灵活调控,从而实现发动机全运行工况下的高效率和低排放。
技术领域
本发明涉及的是一种发动机装置及燃烧方法,具体地说是双燃料发动机及燃烧方法。
背景技术
氨作为氮氢化合物,具有稳定的供应和便于储存、运输,燃烧时不会产生温室气体二氧化碳。因此,使用氨燃料的发动机可有效地降低碳氧化物和硫氧化物,实现真正意义上的“零”排放。但纯氨燃料的层流燃烧速度较低,具有比较高的自燃温度和高的点火能量,可燃极限较窄(空气中体积分数为15.5%~27%),很难做到完全燃烧。
由于氢气的燃烧速度很快,尝试在氨气中加入氢气是提高氨燃料燃烧速度并且不引入含碳燃料的比较好的选择。氢的加入,将使得混合燃料的可燃极限范围大于纯氨燃料,能提高燃烧的稳定性和燃烧效率。同时氨燃料本身就具有很高的氢密度,可以在催化剂的作用下分解产生氢,对于氨-氢混合燃料实际使用不需要额外增加储氢设备即可得到氢燃料。
专利CN114992004A提及一种氨氢燃料冷启动系统、发动机、汽车及冷启动方法,通过电解水实现稳定的氢气供给,并使氢气分成两路供应,一部分用于主动预燃室射流点火系统,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,但是采用电解水方式制氢需要外部供电,能量消耗大。专利CN115030840A提及一种零排放的氨-氢发动机燃料喷射系统及运行方法,在歧管供应气态氨燃料,还能够实现氨气的实时分解,实现引燃燃料的自产,并对尾气中的氨进行回收提高氨利用率,但是氢气在预燃室喷射燃烧容易回火,且利用尾气余热分解氨产生氢气有限。
发明内容
本发明的目的在于提供可解决传统发动机燃烧化石燃料带来的碳氧化物和硫氧化物排放问题,提高氨燃料燃烧速度,以及提高工作效率的基于氨热催化重整的柴油、氨双燃料发动机及多模式燃烧方法。
本发明的目的是这样实现的:
本发明基于氨热催化重整的柴油、氨双燃料发动机,其特征是:包括储氨罐、柴油油箱、供氢气轨、液氨轨、高压油轨、燃烧室,所述燃烧室包括气缸、气缸盖和活塞,气缸盖里设置高压共轨喷油器、缸内直喷氨喷射器、进气道、排气道、进气阀、排气阀,高压共轨喷油器垂直安装于气缸盖中心,缸内直喷氨喷射器倾斜布置,进气道里布置氢喷射器,储氨罐的氨出口通过供氨泵连接液氨轨,液氨轨连接缸内直喷氨喷射器,储氨罐的氢出口通过氢供给系统连接氢喷射器,氢喷射器连接氢气喷管,柴油油箱通过供油泵连接高压油轨,高压油轨连接高压共轨喷油器。
本发明基于氨热催化重整的柴油、氨双燃料发动机还可以包括:
1、所述氢供给系统包括氨燃料泵、氨热催化重整制氢系统、缓冲罐、调压器、供氢气轨,所述氨热催化重整制氢系统包括氨燃料催化器、排气加热系统、电加热系统,储氨罐通过氨燃料泵、电加热系统连接氨燃料催化器,氨燃料催化器连接缓冲罐,缓冲罐通过调压器连接供氢气轨,供氢气轨连接氢喷射器。
2、氨燃料催化器还连接排气加热系统。
3、所述氢气喷管位于进气道里,氢气喷管出口段轴线与进气道中心线重合,氢气喷管为直角单孔弯管。
4、氢气喷管的直角弯管处的弧度足够大,从而不会因弯曲而影响氢气喷管的流通能力。
5、缸内直喷氨喷射器轴线与气缸轴线共面。
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