氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法技术方案

本发明专利技术涉及内燃机技术领域，提供一种氨燃料燃烧系统，包括：机体；活塞，安装在所述机体内；缸盖，安装在所述机体的开口位置，所述缸盖、机体和活塞限定第一燃烧室；第一燃烧部，包括：第一喷射器，设置在缸盖的中部，用以向第一燃烧室内喷射氨燃料；第二燃烧部，包括：第二燃烧室，形成于缸盖内并与第一燃烧室连通，用以先于第一燃烧室引燃燃料；第二喷射器，设置在第二燃烧室内，用以向第二燃烧室内喷射燃料；以及射流孔，形成于缸盖和所述活塞同侧的表面，用以将第二燃烧室内燃烧的燃料形成射流火焰并引入第一燃烧室。本公开还提供一种相应的氨燃料发动机及燃烧控制方法。氨燃料发动机及燃烧控制方法。氨燃料发动机及燃烧控制方法。

【技术实现步骤摘要】
氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法


[0001]本专利技术涉及内燃机
，尤其涉及一种氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法。

技术介绍

[0002]氨燃料是一种清洁能源可较为有效的解决燃烧过程导致的碳排放问题。
[0003]但是氨燃料的着火温度高、点火能量大、火焰传播速度慢、可燃极限窄，导致其不易着火燃烧，且燃烧性能及稳定性较差。因此采用压缩自燃的方式需要很高的压缩比，纯氨燃料压燃燃烧会出现小负荷工况燃烧稳定性差甚至“失火”的难题，同时发动机压缩比过高，运行稳定性和可靠性差。
[0004]现阶段氨燃料在内燃机上的应用主要以预混合点燃或双燃料燃烧(如柴油/氨双燃料)方式为主。预混点燃方式存在燃烧效率低，且燃烧稳定性差等问题；而双燃料方式由于仍需要大量柴油引燃，降低碳排放效果差。

技术实现思路

[0005]针对于现有的技术问题，本专利技术提供一种氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法，用于至少部分解决以上技术问题。
[0006]本公开的一方面提供一种氨燃料燃烧系统，包括机体；活塞，安装在所述机体内；缸盖，安装在所述机体的开口位置，所述缸盖、机体和活塞限定第一燃烧室；第一燃烧部，包括：第一喷射器，设置在所述缸盖的中部，用以向所述第一燃烧室内喷射氨燃料；第二燃烧部，包括：第二燃烧室，形成于所述缸盖内并与所述第一燃烧室连通，用以先于所述第一燃烧室引燃燃料；第二喷射器，设置在所述第二燃烧室内，用以向所述第二燃烧室内喷射燃料，使得从第二喷射器喷出的燃料在压力下先于所述第一燃烧室内的氨燃料燃烧；以及射流孔，形成于所述缸盖和所述活塞同侧的表面，用以将所述第二燃烧室内燃烧的燃料形成射流火焰并引入所述第一燃烧室，并使得第一燃烧室内的氨燃料以扩散燃烧的方式进行燃烧。
[0007]根据本公开的实施例，还包括：进气道，形成于所述缸盖上；以及排气道，形成于与所述进气道对称的所述缸盖的径向另一侧上；其中，所述进气道内可开合的安装有进气门；所述排气道内可开合的安装有排气门。
[0008]根据本公开的实施例，所述第一喷射器沿所述缸盖的轴向方向延伸至所述第一燃烧室内。
[0009]根据本公开的实施例，所述第一喷射器位于所述第一燃烧室内的轴向第一端沿周向均匀间隔制出多个喷孔。
[0010]根据本公开的实施例，所述活塞和缸盖同侧的表面上形成凹槽，所述凹槽的表面光滑设置，由所述第一喷射器的喷孔喷射的氨燃料经所述凹槽的表面形成涡团。
[0011]本公开的另一方面还提供一种氨燃料发动机，包括氨燃料燃烧系统；监测单元，适
用于监测所述活塞的位置；以及控制单元，适用于根据所述活塞的位置控制所述第一喷射器和/或所述第二喷射器的喷油时间。
[0012]本公开的另一方面还提供一种燃烧控制方法，包括：监测氨燃料发动机的活塞的位置；根据所述活塞的位置控制第二喷射器的喷油时机；以及根据第二燃烧室的状态控制第一喷射器的喷油时机。
[0013]根据本公开的实施例，监测氨燃料发动机的活塞的位置包括，根据与所述活塞联动的曲轴在所述活塞的一个工作循环中相应曲轴转角的角度获取所述活塞的位置。
[0014]根据本公开的实施例，根据所述活塞的位置控制第二喷射器的喷油时机包括，在所述活塞的一个工作循环中，所述活塞在接近上止点的过程中所述第二喷射器喷射燃料。
[0015]根据本公开的实施例，根据第二燃烧室的状态控制第一喷射器的喷油时机包括，所述第二燃烧室内的燃料被引燃后在所述第一燃烧室中形成射流火焰，此时所述第一喷射器喷射氨燃料。
[0016]本公开提供了一种氨燃料燃烧系统，通过机体、活塞和缸盖配合形成第一燃烧室，缸盖内分别设置第一燃烧部和第二燃烧部。其中，第一燃烧部用以向第一燃烧室内输入氨燃料，第二燃烧部用以预燃一部分燃料，再通过预燃的燃料所形成的射流火焰点燃第一燃烧室内的氨燃料。
[0017]本公开还提供一种氨燃料发动机，在兼具氨燃料燃烧系统的优点的基础上，通过监测单元和控制单元的配合，基于活塞的位置和状态控制喷油的时间，气门的开闭用以压燃第二燃烧室内的燃料，继而引燃第一燃烧室内的氨燃料。
[0018]本公开还提供一种氨燃料发动机的燃烧控制方法，以实现氨燃料在燃烧过程中较为稳定且燃烧效率较高的设计目的。
附图说明
[0019]图1是根据本公开的一种示意性实施例的氨燃料燃烧系统的剖视示意图；
[0020]图2是图1所示的示意性实施例的另一角度的剖视示意图；
[0021]图3是图1所示的示意性实施例的燃烧系统喷射燃料状态的状态图；
[0022]图4是图1所示的示意性实施例中缸盖部分的仰视图；
[0023]图5是根据本公开的一种示意性实施例的氨燃料发动机的原理方框图；以及
[0024]图6是根据本公开的一种氨燃料发动机的燃烧控制方法的流程图。
[0025]附图标记
[0026]1、活塞；
[0027]2、机体；
[0028]3、缸盖；
[0029]4、第一燃烧室；
[0030]5、喷孔；
[0031]6、第一喷射器；
[0032]7、喷射器端盖；
[0033]8、第二燃烧室；
[0034]9、第二喷射器；
[0035]10、射流孔；
[0036]11、进气道；
[0037]12、进气门；
[0038]13、排气门；以及
[0039]14、排气道。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0041]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0042]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0043]在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
[0044]图1是根据本公开的一种示意性实施例的氨燃料燃烧系统的剖视示意图；图2是图1所示的示意性实施例的另一角度的剖视示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨燃料燃烧系统，包括：机体(2)；活塞(1)，安装在所述机体(2)内；缸盖(3)，安装在所述机体(2)的开口位置，所述缸盖(3)、机体(2)和活塞(1)限定第一燃烧室(4)；第一燃烧部，包括：第一喷射器(6)，设置在所述缸盖(3)的中部，用以向所述第一燃烧室(4)内喷射氨燃料；第二燃烧部，包括：第二燃烧室(8)，形成于所述缸盖(3)内并与所述第一燃烧室(4)连通，用以先于所述第一燃烧室(4)引燃燃料；第二喷射器(9)，设置在所述第二燃烧室(8)内，用以向所述第二燃烧室(8)内喷射燃料，使得从第二喷射器喷出的燃料在压力下先于所述第一燃烧室内的氨燃料燃烧；以及射流孔(10)，形成于所述缸盖(3)的与所述活塞(1)面对的表面，用以将所述第二燃烧室(8)内燃烧的燃料形成射流火焰并引入所述第一燃烧室(4)，引燃第一燃烧室(4)中的氨燃料，并使得第一燃烧室(4)内的氨燃料以扩散燃烧的方式进行燃烧。2.根据权利要求1所述的氨燃料燃烧系统，还包括：进气道(11)，形成于所述缸盖(3)上；以及排气道(14)，形成于与所述进气道(11)对称的所述缸盖(3)的径向另一侧上；其中，所述进气道(11)内可开合的安装有进气门(12)；所述排气道(14)内可开合的安装有排气门(13)。3.根据权利要求1中任一所述的氨燃料燃烧系统，其中，所述第一喷射器(6)沿所述缸盖(3)的轴向方向延伸至所述第一燃烧室(4)内。4.根据权利要求3所述氨燃料燃烧系统，其中，所述第一喷射器(6)位于所述第一燃烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：尧命发，杨瑞，郑尊清，王浒，刘海峰，岳宗宇，王潜龙，王洁明，李刚，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：