本發(fā)明涉及的是一種內(nèi)燃機的高效燃燒方法及其實施裝置，特別是一種能夠通過在已燃預(yù)混氣中噴入高壓液氨，強化高壓液氨的擴散燃燒過程的氨氫融合高效燃燒控制方法及其實施裝置。

背景技術(shù)：

1、發(fā)展氨燃料發(fā)動機是船舶和汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零碳排放的有效途徑，氨燃料易存儲且不含碳，但氨燃料存在著火難和火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷葐栴}，且未燃氨是一種強于二氧化碳的溫室氣體。因此，如何克服氨著火慢和未燃氨排放等問題是氨燃料發(fā)動機產(chǎn)業(yè)化亟需攻克的難題。相比于氨，氫是一種易燃燒的燃料，但氫存儲難。因此，通過氨氫融合克服各自缺點是未來零碳燃料發(fā)動機的一個重要方向。結(jié)合氨重整制氫裝備，向氨燃料中引入氫，是加快氨燃料燃燒速度和克服著火難的方式。然而，如何針對氨和氫進行有效融合以實現(xiàn)高效率和超低排放是一個值得研究的問題。

2、因此，設(shè)計一種氨氫融合高效燃燒的控制方法對未來零碳內(nèi)燃機具有重要的現(xiàn)實意義。但是在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有相關(guān)的專利。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種氨氫融合高效燃燒控制方法及其實施裝置，能夠通過在已燃預(yù)混氣中噴入高壓液氨，強化高壓液氨的擴散燃燒過程；能夠通過氨重整制氫后的氫氨混合氣形成初期預(yù)混燃燒，無需額外的儲氫裝置，并且通過高氫含量提升前期的預(yù)混燃燒效率。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明包括一種氨氫融合高效燃燒控制方法，采用此燃燒控制方法的發(fā)動機，在活塞頂部的缸蓋上布置高壓液氨噴射器和主動式預(yù)燃室，在主動式預(yù)燃室內(nèi)布置氨氫氣體噴射器和火花塞；燃燒控制方法包括以下步驟為：步驟一，在壓縮初始階段，通過主動式預(yù)燃室內(nèi)的氨氫氣體噴射器向主動式預(yù)燃室內(nèi)噴入氫氨混合氣，并通過預(yù)燃室噴孔向主燃室內(nèi)噴入氫氨混合氣，通過壓縮過程的缸內(nèi)流場運動，在主燃室內(nèi)形成氫氨預(yù)混氣；步驟二，在壓縮末期，通過主動式預(yù)燃室內(nèi)火花塞點燃預(yù)燃室內(nèi)氣體，從而向主燃室內(nèi)形成高溫熱湍射流引燃主燃室內(nèi)分層氨氫預(yù)混氣，形成分層預(yù)混燃燒；步驟三，在靠近壓縮上止點，且主燃室內(nèi)預(yù)混燃燒形成后，向主燃室內(nèi)通過高壓液氨噴射器噴入高壓液氨射流從而形成高效快速液氨擴散燃燒。

4、進一步地，在本發(fā)明中，氨氫氣體噴射器可以通過短脈寬高頻噴射控制氫氨預(yù)混氣噴射量。

5、更進一步地，在本發(fā)明中，整個發(fā)動機的燃燒過程主要由液氨擴散燃燒主導(dǎo)，每個發(fā)動機循環(huán)中主要的氨燃料通過高壓液氨噴射器噴射。

6、本發(fā)明還包括一種實施上述氨氫融合高效燃燒控制方法的裝置，裝置包括缸體、缸蓋、活塞、連桿、活塞環(huán)、高壓液氨噴射器、氨氫氣體噴射器、火花塞、主動式預(yù)燃室、高壓液氨罐、汽化器、氨重整制氫裝置、氣體調(diào)壓閥、液氨增壓泵、燃料總管、第一燃料分管、第二燃料分管，缸蓋布置在缸體的上端，活塞布置在缸體內(nèi)，活塞環(huán)布置在缸體、活塞之間，連桿的上端與活塞上的活塞銷相連接，高壓液氨噴射器、主動式預(yù)燃室布置在缸蓋上，氨氫氣體噴射器、火花塞布置在主動式預(yù)燃室上，燃料總管的進料口與高壓液氨罐的出料口相連接，燃料總管的出料口分別與第一燃料分管、第二燃料分管的進料口相連接，第一燃料分管的出料口與氨氫氣體噴射器的進料口相連接，第二燃料分管的出料口與高壓液氨噴射器的進料口相連接，汽化器、氨重整制氫裝置、氣體調(diào)壓閥依次串接在第一燃料分管上，液氨增壓泵串接在第二燃料分管上。

7、在本發(fā)明中，氨氫氣體噴射器和火花塞均設(shè)置在主動式燃室內(nèi)，液氨增壓泵與高壓液氨噴射器連接，液氨噴射器設(shè)置在發(fā)動機主燃室內(nèi)，氨重整制氫裝置、氣體調(diào)壓閥和氨氫氣體噴射器相連，高壓液氨噴射器、氣體噴射器和火花塞都可以單獨控制，通過氨重整制氫裝置后進入氣體噴射器的為氨和氫的混合氣。

8、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果為：

9、第一，本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)簡單，只需要在一般內(nèi)燃機上進行改造即可完成；

10、第二，本發(fā)明能夠通過在已燃預(yù)混氣中噴入高壓液氨，強化高壓液氨的擴散燃燒過程；

11、第三，本發(fā)明能夠通過氨重整制氫后的氫氨混合氣形成初期預(yù)混燃燒，無需額外的儲氫裝置，并且通過高氫含量提升前期的預(yù)混燃燒效率；

12、第四，本發(fā)明能夠通過在初期主燃室氫氨預(yù)混氣中形成分層燃燒，從而提升初期的預(yù)混燃燒效率。

技術(shù)特征：

1.一種氨氫融合高效燃燒控制方法，其特征在于，在活塞頂部的缸蓋上布置高壓液氨噴射器和主動式預(yù)燃室，在主動式預(yù)燃室內(nèi)布置氨氫氣體噴射器和火花塞，燃燒控制方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氫融合高效燃燒控制方法，其特征在于所述氨氫氣體噴射器可以通過短脈寬高頻噴射控制氫氨預(yù)混氣噴射量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨氫融合高效燃燒控制方法，其特征在于整個發(fā)動機的燃燒過程主要由液氨擴散燃燒主導(dǎo)，每個發(fā)動機循環(huán)中主要的氨燃料通過高壓液氨噴射器噴射。

4.一種實施權(quán)利要求1所述氨氫融合高效燃燒控制方法的裝置，包括缸體、缸蓋、活塞、連桿、活塞環(huán)，缸蓋布置在缸體的上端，活塞布置在缸體內(nèi)，活塞環(huán)布置在缸體、活塞之間，連桿的上端與活塞上的活塞銷相連接，其特征在于，還包括高壓液氨噴射器、氨氫氣體噴射器、火花塞、主動式預(yù)燃室、高壓液氨罐、汽化器、氨重整制氫裝置、氣體調(diào)壓閥、液氨增壓泵、燃料總管、第一燃料分管、第二燃料分管，高壓液氨噴射器、主動式預(yù)燃室布置在缸蓋上，氨氫氣體噴射器、火花塞布置在主動式預(yù)燃室上，燃料總管的進料口與高壓液氨罐的出料口相連接，燃料總管的出料口分別與第一燃料分管、第二燃料分管的進料口相連接，第一燃料分管的出料口與氨氫氣體噴射器的進料口相連接，第二燃料分管的出料口與高壓液氨噴射器的進料口相連接，汽化器、氨重整制氫裝置、氣體調(diào)壓閥依次串接在第一燃料分管上，液氨增壓泵串接在第二燃料分管上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨氫融合高效燃燒控制方法實施裝置，其特征在于所述高壓液氨噴射器、氨氫氣體噴射器和火花塞均可以單獨控制。

技術(shù)總結(jié)
一種內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域的氨氫融合高效燃燒控制方法及其實施裝置，方法包括以下步驟：在壓縮初始階段，通過主動式預(yù)燃室內(nèi)的氨氫氣體噴射器向主動式預(yù)燃室內(nèi)噴入氫氨混合氣，并通過預(yù)燃室噴孔向主燃室內(nèi)噴入氫氨混合氣；在壓縮末期，通過主動式預(yù)燃室內(nèi)火花塞點燃預(yù)燃室內(nèi)氣體；在靠近壓縮上止點，且主燃室內(nèi)預(yù)混燃燒形成后，向主燃室內(nèi)通過高壓液氨噴射器噴入高壓液氨射流。本發(fā)明能夠通過在已燃預(yù)混氣中噴入高壓液氨，強化高壓液氨的擴散燃燒過程；能夠通過氨重整制氫后的氫氨混合氣形成初期預(yù)混燃燒，無需額外的儲氫裝置，并且通過高氫含量提升前期的預(yù)混燃燒效率；能夠通過在初期主燃室氫氨預(yù)混氣中形成分層燃燒，從而提升初期的預(yù)混燃燒效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李鐵,黃帥,陳潤
受保護的技術(shù)使用者：舶世新能源科技（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21