[發明專利]基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統及發動機

在審

• 申請號: 202010116854.1
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111219269A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王寶瑞;趙瑋杰;王巖;王岳
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02;F02M21/04;F02M21/06;F02B29/04;F02B43/06;F02B43/04;F02B43/10;F02D19/02;F02D41/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統及發動機，該部分預混燃燒系統，其特征在于，包括：液氫存儲裝置，用于存儲液氫；至少一個氣缸裝置，其分別通過高壓液氫裝置和低壓液氫裝置與液氫存儲裝置連接；排氣單元，用于排出氣缸裝置內的氣體；控制裝置，用于控制高壓液氫裝置和低壓液氫裝置的噴射以及氣缸裝置的火花塞點火。本發明提高了發動機的效率和總功率、提高了燃燒穩定性、降低發動機的氮氧化物排放。

技術領域

本發明屬于發動機技術領域，尤其是一種基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統及發動機。

背景技術

近年來，汽油機和柴油機高速發展，然而汽油和柴油都不是可再生能源，為了緩解能源匱乏以及減少污染物的排放，需要尋找一種更清潔的燃料。氫能源是一種可再生能源，氫元素也是宇宙中最廣泛存在的元素，而且氫的燃燒能夠實現碳零排放，燃氫發動機可以很好地解決石油燃料儲量有限和環境污染問題。

氫燃料作為發動機燃料時，可以提高熱效率，提高發動機的啟動性，并且能夠較容易地實現稀薄燃燒，提高燃油利用率。但是氫氣作為發動機燃料時，也會產生異常燃燒的情況，如采用預混燃燒方式時，大量的混合氣進入燃燒室之后同時燃燒，會產生壓力波動和爆震現象；在高壓縮比，高負荷條件下，氫發動機燃燒放出大量的熱量，使得排溫升高，增加氮氧化物排放；混合氣在火花塞點火之前，可能會被燃燒室內熾熱點點燃引起早燃。氫發動機在工作過程不會產生碳氫化合物，因此氫燃料發動機降低污染的主要目標使減少NOx污染物的排放，其中最主要的是減少熱力學NOx的產生，因此需要避免燃燒室中出現局部高溫，盡可能地使燃燒均勻，使氮氧化物的排放量處于一個較低水平。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的之一在于提出一種基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統及發動機，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，提供了一種基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統，包括：

液氫存儲裝置，用于存儲液氫；

至少一個氣缸裝置，其分別通過高壓液氫裝置和低壓液氫裝置與液氫存儲裝置連接；

排氣單元，用于排出氣缸裝置內的氣體；以及

控制裝置，用于控制高壓液氫裝置和低壓液氫裝置的噴射以及氣缸裝置的火花塞點火。

作為本發明的另一個方面，還提供了一種發動機，內含有如上所述的部分預混燃燒系統。

基于上述技術方案可知，本發明的基于液氫燃料活塞發動機的部分預混燃燒系統及發動機相對于現有技術至少具有以下優勢之一：

1、提高了發動機的效率和總功率

利用液氫的冷能，降低了進氣溫度，增加了氣缸進氣量，能夠同時提高效率和總功率；采用的高壓噴射裝置，使得發動機實現了更高的缸內壓力下的穩定燃燒，提高發動機做功效率；高壓噴射裝置在同樣氣缸容積下，增加了燃料噴射量，提升了總功率；

2、提高了發動機的燃燒穩定性

利用低壓噴射控制混合氣的燃料系數，避免發動機在高燃料系數下的爆震和早燃，從而增加燃燒的穩定性；

3、降低了發動機的氮氧化物排放

利用液氫的冷能，降低燃料和空氣混合氣的溫度，并結合了部分預混合燃燒技術，從而減少燃燒的峰值溫度，降低氮氧化物的排放。

附圖說明

圖1為本發明實施例中部分預混燃燒系統的結構示意圖。

圖1中附圖標記如下：