[发明专利]面向可再生储氢燃料的发动机燃烧系统

说明书

本公开提供了一种面向可再生储氢燃料的发动机燃烧系统，包括：燃料重整器、中冷器、重整产物储存罐和EGR中冷器；燃料重整器套设在发动机排气管上，利用发动机排气管的高温预热对气态燃料与空气混合得到的混合气体进行重整得到重整产物；中冷器与燃料重整器通过管路相连，在管路上设置有氨气喷射装置，重整产物因燃料重整器内部和燃料重整器外部的压力差进入中冷器进行中冷；重整产物储存罐与中冷器通过管路相连，中冷后的氨气与重整后的混合气体通入重整产物储存罐；EGR中冷器输入端与重整产物储存罐通过管路相连，EGR中冷器输出端与发动机进气管相连。本公开基于低碳燃料互补燃烧，提升氨燃烧特性的同时，有效抑制NOx的排放。

技术领域

本公开涉及能源与动力工程技术领域，尤其涉及一种面向可再生储氢燃料的发动机燃烧系统。

背景技术

我国是全球最大的能源消费国，面临能源安全、环境污染和CO₂排放等严峻挑战，因此低碳、碳中性和零碳化是内燃机的未来之路。氢气燃烧发热量高，且只生成水，不污染环境，可以利用可再生能源进行大规模生产，是未来最理想的能源和低碳燃料。然而，氢气能量密度极低且难以液化，使用成本很高。此外，氢气点火能量低，燃烧极限宽，火焰传播极快，导致储存、运输及使用时存在严重的安全问题。氨被认为是氢能的理想载体，容易液化，单位体积储能密度比氢高40％，具有成熟的合成工艺和储运技术。同时，氨的燃烧值和辛烷值高，可作为动力装置燃料。然而，纯氨反应活性较低，点火能量高、燃烧速率慢、可燃极限范围窄，限制了氨发动机的大规模应用。

研究表明，直链烷烃及醚类等燃料在着火之前会经历低温氧化过程，虽然仅释放少部分热量，但混合气成分却显著改变。试验研究发现，低温氧化产生的过氧化物在着火初期(400-600℃)会迅速分解出大量OH，强烈促进链支化反应，说明低温氧化过程具有潜在的燃料重整效果。同时，低温链反应过程中存在“三次加氧”现象，间接说明低温氧化过程是可调控的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种面向可再生储氢燃料的发动机燃烧系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种面向可再生储氢燃料的发动机燃烧系统，包括：

燃料重整器，套设在发动机排气管上；所述燃料重整利用所述发动机排气管的高温余热对气态燃料与空气混合得到的混合气体进行重整得到重整产物；

中冷器，与所述燃料重整器通过管路相连，所述管路上设置有氨气喷射装置；所述重整产物因所述燃料重整器内部和所述燃料重整器外部的压力差进入所述中冷器进行中冷；

重整产物储存罐，与所述中冷器通过管路相连，中冷后的氨气与重整后的混合气体通入所述重整产物储存罐；

EGR中冷器，所述EGR中冷器输入端与所述重整产物储存罐通过管路相连，所述EGR中冷器输出端与发动机进气管相连。

在本公开的一些实施例中，所述燃料重整器包括：

进气阀，将空气通入所述燃料重整器中；

喷油器，将燃料通入所述燃料重整器中；

微通道管状重整单元，套设在所述发动机排气管上；

所述喷油器将液态燃料输入至所述微通道管状重整单元，利用所述发动机排气管的高温余热对燃料与空气混合得到的混合气体进行重整。

在本公开的一些实施例中，还包括：

压力传感器，设置在所述燃料重整器与所述中冷器之间的管路上；根据所述压力传感器采集的压力信号，控制所述氨气喷射装置的开闭。