[发明专利]一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法

说明书

本发明属于发动机技术领域，公开了一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法，包括机体、火花塞、空气供给装置、氨气供给装置、氢气供给装置、排气装置和电子控制单元；该燃烧装置通过裂解器，将部分氨气裂解制备氢气，并将制备后的氢气喷射进入发动机缸内，利用氢气易着火、燃烧速度快的特性，有效改善氨气的燃烧性能，进而提升发动机的冷启动特性、动力性、经济性与排放性能。同时，系统通过集成于火花塞上的压力传感器，实时检测缸内爆发压力与对应曲轴转角，对掺氢量进行实时控制，从而保证发动机处于最佳工作状态。

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其涉及一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法。

背景技术

能源短缺是全球经济可持续发展所面临的巨大挑战。目前，我国内燃机燃料仍以汽油和柴油为主。近年来，随着汽车保有量与船舶运力的不断提升，内燃机在能源消耗中的占比与日俱增，一定程度上导致了能源危机的加剧。此外，常规内燃机燃料燃烧后将产生大量二氧化碳，加剧全球温室效应。因此，寻找清洁可持续碳中性的内燃机代用燃料迫在眉睫。

氨气是一种富有潜力的清洁代用燃料，具有以下特点：

1.辛烷值高，抗爆性能优异。

2.在室温下加压至9.90bar，或在常压下降温至-33.4℃时即可液化，存储与运输方便。

3.生产工艺成熟，成本低，产量大，便于推广使用。

4.分子不含碳，燃烧时无碳排放。

但当其作为内燃机燃料时，由于特殊的理化特性，在工作过程中存在以下问题：

1.自燃温度高，点火能量大，可燃范围窄，导致发动机着火困难。

2.燃烧速度慢，做功能力低。

3.燃料含氮，燃烧时NOx排放高。

利用氢气的易燃特性，可以提高氨气的着火特性；利用氢气燃烧速度快的特性，可以提升发动机的热效率与经济性。但当掺氢量过高时，可能导致缸内燃烧过快，燃烧温度与爆发压力过高，在导致发动机性能恶化的同时损坏机体结构。

发明内容

本发明目的在于提供一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法,以解决上述的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法的具体技术方案如下：

一种氨气掺氢燃烧发动机装置，包括机体、火花塞、空气供给装置、氨气供给装置、排气装置和电子控制单元；所述空气供给装置的节气门连接到机体的进气管，所述氨气供给装置连接到机体的进气管，所述排气装置连接到机体的排气管，所述火花塞接入机体的燃烧室，氢气供给装置与氨气供给装置连接，由氨气供给装置裂解后产生氨气接入机体的燃烧室，所述火花塞内置压力传感器，所述机体上具有转速传感器，所述转速传感器、火花塞、空气供给装置、氨气供给装置、氢气供给装置、排气装置与电子控制单元电连接。

进一步的，所述空气供给装置包括依次连接的空气滤清器、进气管道、增压器压气端、节气门，所述节气门与机体的进气管连接，节气门前端管道内具有进气温度压力传感器，所述增压器压气端与电子控制单元电连接。

进一步的，所述氨气供给装置包括依次连接的氨燃料罐、氨气泵、喷轨、氨气喷射器，所述氨气喷射器与机体的进气管连接；所述喷轨上具有氨气温度压力传感器，所述氨气喷射器与电子控制单元电连接。

进一步的，所述氢气供给装置包括依次连接的氨燃料罐、裂解器、氢气泵、氢气喷射器，所述氢气泵上具有氢气温度压力传感器，所述氢气喷射器与电子控制单元电连接。

进一步的，所述排气装置包括依次连接的催化器、排气管道、增压器涡轮端，机体的排气管连接增压器涡轮端，所述增压器涡轮端与电子控制单元电连接。