[发明专利]基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统及方法

权利要求书

1.一种基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，包括天然气供给系统、混合气供给系统、预燃室点火系统和ECU，所述天然气供给系统包括用于输送天然气的天然气管道和与天然气管道连接的缓冲罐，所述混合气供给系统包括文丘里混合器、增压器、中冷器、臭氧发生器和预燃室进气单向阀，所述文丘里混合器的燃气进气口通过管道与缓冲罐连接，所述文丘里混合器的空气进气口通过管道与发动机进气口连接，天然气与空气在文丘里混合器里混合后输送至增压器，经增压器的压气机增压后，进入中冷器，中冷器将天然气与空气的混合气体冷却后一路通过进气总管输送至主燃室，另一路通过管道输送至臭氧发生器，臭氧发生器产生天然气、空气和臭氧的混合气，通过混合气喷射模块喷射至预燃室，由ECU控制预燃室点火系统点燃预燃室内的天然气、空气和臭氧的混合气，燃烧后的废气通过排气总管输送至增压器的涡轮机，经增压器的涡轮机做功后排出发动机。

2.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，所述天然气管道上设置有管道开启阀门，所述管道开启阀门与ECU的输出端连接，由ECU给的启动信号控制管道开启阀门打开；所述缓冲罐上设置有泄压阀。

3.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，所述臭氧发生器连接有交流电源，所述交流电源连接有电源控制模块，所述电源控制模块与ECU的输出端连接，通过电源控制模块控制臭氧发生器的工作电压和电流。

4.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，所述预燃室点火系统包括智能点火控制模块和火花塞，所述智能点火控制模块的输入端与电子控制单元ECU的输出端连接，智能点火控制模块的输出端连接火花塞，所述智能点火控制模块在电子控制单元ECU的控制下为火花塞提供点火信号，火花塞产生火花，点燃预燃室内的天然气、空气和臭氧的混合气。

5.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，在预燃室进气管道上设置有预燃室进气单向阀，所述预燃室进气单向阀和混合气喷射模块分别与ECU的输出端连接，当ECU控制混合气喷射模块定时喷射，定时喷射过程中预燃室进气道内压力上升，当预燃室进气道内压力高于预燃室进气单向阀的开启压力时，预燃室进气单向阀开启，即预燃室室内进气开始；当ECU控制混合气喷射模块喷射结束时，预燃室进气道内压力下降，当预燃室进气道内压力低于预燃室进气单向阀的开启压力时，预燃室进气单向阀关闭，进气过程结束。

6.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，所述进气总管上设有节气门，在节气门之后、发动机进气管道之前的进气总管上安装有温度传感器和压力传感器，用于测量进气的温度和压力，所述节气门、温度传感器和压力传感器分别与ECU的输入端连接。

7.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，在曲轴箱飞轮处装有转速传感器，用于测量发动机的转速，所述转速传感器的输出端与ECU的输入端连接。

8.根据权利要求1所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统，其特征是，在增压器的涡轮机的出气口安装有用于测量排气管中氧气浓度的氧气传感器，氧气传感器的输出端与ECU的输入端连接。

9.如权利要求1-8中任一项所述的基于臭氧助燃的大功率稀燃天然气发动机燃烧系统的工作方法，其特征是，包括以下步骤：

发动机工作时，压力传感器采集进气压力数据，并将压力数据反馈给ECU；

ECU将接收到的压力数据与设定值相比较；

若进气压力低于设定值，发动机小负荷运转，增压器工作在低效区，ECU通过控制电源控制模块来控制臭氧发生器不工作；

若进气压力高于设定值，发动机大负荷运转，增压器工作在高效区，ECU通过控制电源控制模块来控制臭氧发生器工作，并根据进气压力的具体数值通过电源控制模块控制与进气压力相应的臭氧发生器的工作电流，进而控制进入预燃室的臭氧浓度。