CN114060177A - 一种低碳醇阳极材料sofc尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统 - Google Patents

一种低碳醇阳极材料sofc尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，包括航空煤油箱、过滤器、油泵、调压阀、油轨、回油阀、夹气喷嘴、ECU、气轨、EGR装置、SOFC、低碳醇储存罐、活塞发动机、排气管、进气管和低碳醇喷嘴，本燃烧系统选择SOFC的阳极材料低碳醇，掺混进航空煤油，并同时将SOFC将活塞发动机尾气通过EGR装置处理后，通入夹气喷嘴中，作为辅助航空煤油雾化的气体，进而大大提高了活塞发动机的燃烧效率，降低了活塞发动机的排放，这也提升了航空煤油作为通用燃料的经济性和勤务性，同时SOFC所产生的尾气可以作为夹气喷嘴中的气体，来提高航空煤油的雾化效果。

Description

一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统
技术领域
本发明涉及能源动力系统技术领域，具体为一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统。
背景技术
航空活塞式发动机所使用的燃料一直需要兼顾经济性与勤务性。同时军用活塞发动机也需要找到一种能覆盖战场上所有工具和装备的通用燃料，即“通用燃料政策”。由于煤油具有较高的闪点，使得它更容易存储和处理，并且在发生意外时发生爆炸和被引燃的概率大大降低，这使得煤油成为航空活塞发动机的首选燃料之一；而且目前航空发动机大部分使用航空煤油作为燃料，所以从燃料通用性方面考虑，航空煤油也是航空活塞发动机燃料的一个很好的选择。但将航空煤油替代汽油作为点燃式活塞发动机的燃料之后，存在启动困难、燃烧效率低等问题。目前夹气喷射技术是重要解决方案，其原理是利用辅助压缩空气离开夹气喷嘴时的超声波流动气动力克服重油液滴的表面张力从而促进燃油雾化。在航空煤油中加入低碳醇有一定的节能效果，将低碳醇加热到一定温度时，燃料本身会发生热分解，得到含有氢气的可燃小分子气体(氢气、一氧化碳、甲烷等)来改善燃烧，达到一定的节油率。
发明内容
本发明提供一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，将与航空煤油混合的低碳醇放入SOFC系统中作为燃料,利用SOFC所产生的尾气通入到夹气喷嘴中辅助航空煤油进行雾化，而SOFC的阳极材料低碳醇也可以与航空煤油混合喷入活塞发动机中来提高经济性和动力性，使得航空煤油/低碳醇真正成为通用燃料。同时，SOFC所产生的尾气可以作为夹气喷嘴中的气体，来提高航空煤油的雾化效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，包括燃油组件和增强组件，其通过夹气喷嘴连接为一整体；
燃油组件，包括航空煤油箱，其输入端和输出端分别连通有回油阀和过滤器，所述过滤器连通有油泵，所述油泵连通有调压阀，所述调压阀连通有油轨，所述油轨连通于回油阀和夹气喷嘴；
增强组件，包括气轨，所述气轨的输出端连接于夹气喷嘴，输入端连接有EGR装置，所述EGR装置连接于SOFC的输出端，SOFC的输入端开设有阴极和阳极，所述阳极连通空气，阴极连通有低碳醇储存罐，所述低碳醇储存罐连接有活塞发动机，所述活塞发动机开设有两个输入端，两个输入端分别连接于低碳醇储存罐和夹气喷嘴。
优选的，所述航空煤油箱内填充有航空煤油，所述活塞发动机上开设有供排气管和进气管连通的通孔，进气管连通于夹气喷嘴，且进气管通过低碳醇喷嘴连通于低碳醇储存罐，所述低碳醇储存罐内填充有低碳醇燃料，所述低碳醇燃料自低碳醇喷嘴汇入进气管，并移动至活塞发动机内。
优选的，所述夹气喷嘴还连通有ECU，所述ECU对夹气喷嘴发出喷油信号和喷气信号，喷油信号控制航空煤油箱从进气管输出，喷气信号控制低碳醇储存罐从低碳醇喷嘴输出。
优选的，所述进气管通过低碳醇喷嘴喷入低碳醇燃料，通过夹气喷嘴喷入航空煤油，航空煤油和低碳醇燃料在活塞发动机内混合并形成活性分层梯度，以实现可控的高效清洁燃烧。
优选的，所述低碳醇燃料一部分随航空煤油喷入活塞发动机中，另一部分则作为SOFC的阳极材料，SOFC所产生的尾气经过EGR装置处理后，经气轨进入夹气喷嘴辅助航空然后雾化后，再喷入活塞发动机中。
优选的，依据ECU给夹气喷嘴提供的喷油信号和喷气信号，所述活塞发动机和SOFC分别输出动能和电能。
优选的，所述活塞发动机的尾气自排气管排出，尾气余热能量为SOFC提供必要工作温度，且活塞发动机的尾气余热能量可热解低碳醇，使得能量梯级利用，以提高能量利用率。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明中选择SOFC的阳极材料低碳醇，掺混进航空煤油，并同时将SOFC将活塞发动机尾气通过EGR装置处理后，通入夹气喷嘴中，作为辅助航空煤油雾化的气体，进而大大提高了活塞发动机的燃烧效率，降低了活塞发动机的排放，这也提升了航空煤油作为通用燃料的经济性和勤务性，同时SOFC所产生的尾气可以作为夹气喷嘴中的气体，来提高航空煤油的雾化效果。
2、本发明通过由于在系统运转时，喷油时刻以及SOFC所产生的尾气喷入时刻需要保持一致，这就需要加入ECU给夹气喷嘴提供喷油信号和喷气信号，使得活塞发动机和SOFC分别输出动能和电能，进气管通过低碳醇喷嘴喷入低碳醇燃料，通过夹气喷嘴喷入航空燃油，航空燃油和低碳醇燃料在活塞发动机内混合并形成活性分层梯度，以实现可控的高效清洁燃烧，活塞发动机的尾气自排气管排出，尾气余热能量为SOFC提供必要工作温度，且活塞发动机的尾气余热能量可热解低碳醇，使得能量梯级利用，以提高能量利用率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明活塞发动机进气和排气的结构示意图。
图中标号：1、航空煤油箱，2、过滤器，3、油泵，4、调压阀，5、油轨，6、回油阀，7、夹气喷嘴，8、ECU，9、气轨，10、EGR装置，11、SOFC，12、低碳醇储存罐，13、活塞发动机，701、排气管，702、进气管，703、低碳醇喷嘴。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，包括燃油组件和增强组件，其通过夹气喷嘴7连接为一整体；
燃油组件，包括航空煤油箱1，其输入端和输出端分别连通有回油阀6和过滤器2，所述过滤器2连通有油泵3，所述油泵3连通有调压阀4，所述调压阀4连通有油轨5，所述油轨5连通于回油阀6和夹气喷嘴7；
增强组件，包括气轨9，所述气轨9的输出端连接于夹气喷嘴7，输入端连接有EGR装置10，所述EGR装置10连接于SOFC11的输出端，SOFC11的输入端开设有阴极和阳极，所述阳极连通空气，阴极连通有低碳醇储存罐12，所述低碳醇储存罐12连接有活塞发动机13，所述活塞发动机13开设有两个输入端，两个输入端分别连接于低碳醇储存罐12和夹气喷嘴7；
其中，所述航空煤油箱1内填充有航空煤油，所述低碳醇储存罐12内填充有低碳醇燃料；所述低碳醇燃料一部分随航空煤油喷入活塞发动机13中，另一部分则作为SOFC11的阳极材料，SOFC11所产生的尾气经过EGR装置10处理后，经气轨9进入夹气喷嘴7辅助航空然后雾化后，再喷入活塞发动机13中；
使用时，当活塞发动机13正常工作时，由航空煤油箱1和低碳醇储存罐12提供航空煤油/低碳醇作为燃料，由于航空煤油黏性大、蒸发性差、火焰传播速度较慢，造成活塞发动机13存在启动困难、燃烧效率低以及排放性差等问题，本燃烧系统选择SOFC11的阳极材料低碳醇，掺混进航空煤油，并同时将SOFC11将活塞发动机13尾气通过EGR装置10处理后，通入夹气喷嘴7中，作为辅助航空煤油雾化的气体，进而大大提高了活塞发动机13的燃烧效率，降低了活塞发动机13的排放，这也提升了航空煤油作为通用燃料的经济性和勤务性。
如图1-2所示，所述活塞发动机13上开设有供排气管701和进气管702连通的通孔，进气管702连通于夹气喷嘴7，且进气管702通过低碳醇喷嘴703连通于低碳醇储存罐12，所述低碳醇燃料自低碳醇喷嘴703汇入进气管702，并移动至活塞发动机13内；依据ECU8给夹气喷嘴7提供的喷油信号和喷气信号，所述活塞发动机13和SOFC11分别输出动能和电能；所述夹气喷嘴7还连通有ECU8，所述ECU8对夹气喷嘴7发出喷油信号和喷气信号，喷油信号控制航空煤油箱1从进气管702输出，喷气信号控制低碳醇储存罐12从低碳醇喷嘴703输出。
使用时，由于在系统运转时，喷油时刻以及SOFC11所产生的尾气喷入时刻需要保持一致，这就需要加入ECU8给夹气喷嘴7提供喷油信号和喷气信号，使得活塞发动机13和SOFC11分别输出动能和电能；进气管702通过低碳醇喷嘴703喷入低碳醇燃料，通过夹气喷嘴7喷入航空燃油，航空燃油和低碳醇燃料在活塞发动机13内混合并形成活性分层梯度，以实现可控的高效清洁燃烧；活塞发动机13的尾气自排气管701排出，尾气余热能量为SOFC11提供必要工作温度，且活塞发动机13的尾气余热能量可热解低碳醇，使得能量梯级利用，以提高能量利用率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：包括燃油组件和增强组件，其通过夹气喷嘴(7)连接为一整体；
燃油组件，包括航空煤油箱(1)，其输入端和输出端分别连通有回油阀(6)和过滤器(2)，所述过滤器(2)连通有油泵(3)，所述油泵(3)连通有调压阀(4)，所述调压阀(4)连通有油轨(5)，所述油轨(5)连通于回油阀(6)和夹气喷嘴(7)；
增强组件，包括气轨(9)，所述气轨(9)的输出端连接于夹气喷嘴(7)，输入端连接有EGR装置(10)，所述EGR装置(10)连接于SOFC(11)的输出端，SOFC(11)的输入端开设有阴极和阳极，所述阳极连通空气，阴极连通有低碳醇储存罐(12)，所述低碳醇储存罐(12)连接有活塞发动机(13)，所述活塞发动机(13)开设有两个输入端，两个输入端分别连接于低碳醇储存罐(12)和夹气喷嘴(7)。
2.根据权利要求1所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：所述航空煤油箱(1)内填充有航空煤油，所述活塞发动机(13)上开设有供排气管(701)和进气管(702)连通的通孔，进气管(702)连通于夹气喷嘴(7)，且进气管(702)通过低碳醇喷嘴(703)连通于低碳醇储存罐(12)，所述低碳醇储存罐(12)内填充有低碳醇燃料，所述低碳醇燃料自低碳醇喷嘴(703)汇入进气管(702)，并移动至活塞发动机(13)内。
3.根据权利要求2所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：所述夹气喷嘴(7)还连通有ECU(8)，所述ECU(8)对夹气喷嘴(7)发出喷油信号和喷气信号，喷油信号控制航空煤油箱(1)从进气管(702)输出，喷气信号控制低碳醇储存罐(12)从低碳醇喷嘴(703)输出。
4.根据权利要求3所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：所述进气管(702)通过低碳醇喷嘴(703)喷入低碳醇燃料，通过夹气喷嘴(7)喷入航空煤油，航空煤油和低碳醇燃料在活塞发动机(13)内混合并形成活性分层梯度，以实现可控的高效清洁燃烧。
5.根据权利要求4所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：所述低碳醇燃料一部分随航空煤油喷入活塞发动机(13)中，另一部分则作为SOFC(11)的阳极材料，SOFC(11)所产生的尾气经过EGR装置(10)处理后，经气轨(9)进入夹气喷嘴(7)辅助航空然后雾化后，再喷入活塞发动机(13)中。
6.根据权利要求3所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：依据ECU(8)给夹气喷嘴(7)提供的喷油信号和喷气信号，所述活塞发动机(13)和SOFC(11)分别输出动能和电能。
7.根据权利要求6所述的一种低碳醇阳极材料SOFC尾气辅助航空煤油喷射及燃烧系统，其特征在于：所述活塞发动机(13)的尾气自排气管(701)排出，尾气余热能量为SOFC(11)提供必要工作温度，且活塞发动机(13)的尾气余热能量可热解低碳醇，使得能量梯级利用，以提高能量利用率。
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