CN115217621A - 内燃机、内燃机控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内燃机、内燃机控制方法，内燃机包括：储罐，用于存储氨气；压缩装置，与储罐连通以接收氨气，用于对氨气进行压缩，使压缩后氨气满足分解所需温度条件；氨分解器，与压缩装置的出口连通，用于分解压缩后的氨气，得到氢气；燃烧室，燃烧室与储罐连通，以接收氨气，燃烧室与氨分解器的出口连通，以接收氢气，从而在燃烧室内形成混合的氨气和氢气。本申请实施例通过压缩装置使得压缩后氨气高温高压，提供氨分解所需温度条件，并且分解得到的氨气仍是高压氢气，便于喷入燃烧室，实现将氨气作为单一燃料源时在内燃机中进行氨氢混合燃烧。

Description

内燃机、内燃机控制方法

技术领域

本发明涉及节能与新能源汽车领域，尤其涉及一种内燃机、内燃机控制方法。

背景技术

氨气是氢能的理想载体之一，同时氨气燃烧为零碳排放，是最具潜力的替代燃料之一，但氨气点火性能较差且不易燃烧，和空气混合的火焰传播速度很低，燃烧非常不充分，因此氨气直接作为燃料目前多用于航空航天，在纯氧条件下进行燃烧利用。

实验表明，氨气掺混氢气后再进行燃烧，火焰传播速度将会明显加强，氨气中掺混5％体积分数的氢气后与空气混合即可稳定燃烧，掺混10％体积分数的氢气后可达到与汽油相同的火焰传播水平。因此，氨气掺氢燃烧研究在近年来颇受关注。

因此若将氨气作为单一燃料源的内燃机中，需要考虑如何在内燃机中制备氢气。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种内燃机、内燃机控制方法，解决氨气作为单一燃料源在内燃机中直接燃烧氨气效率不高的问题，通过压缩装置和氨分解器分解氨气，实现氨氢混合燃烧。

根据本申请的第一方面，提供了一种内燃机，所述内燃机包括：

储罐，用于存储氨气；

压缩装置，与所述储罐连通以接收氨气，用于对氨气进行压缩，使压缩后氨气满足分解所需温度条件；

氨分解器，与所述压缩装置的出口连通，用于分解压缩后的氨气，得到氢气；

燃烧室，所述燃烧室与所述储罐连通，以接收氨气，所述燃烧室与所述氨分解器的出口连通，以接收氢气，从而在燃烧室内形成混合的氨气和氢气。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

第一冷却装置，所述第一冷却装置的入口与所述氨分解器的出口连通，所述第一冷却装置的出口与所述燃烧室连通，用于冷却氢气。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

第二冷却装置，所述第二冷却装置的入口与所述第一冷却装置的出口连通，所述第二冷却装置的出口与所述燃烧室连通，用于二次冷却氢气。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

减压器，所述减压器的入口与所述储罐连通以接收氨气，所述减压器的出口与所述压缩装置的入口连通，用于对自所述储罐输出的氨气进行减压。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

加热器，所述加热器的入口与所述储罐连通以接收氨气，所述加热器的出口与所述压缩装置的入口连通，用于对自储罐输出的氨气进行加热；

所述第一冷却装置还与所述加热器连通，以将氢气的热量回收至所述加热器。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

分配阀，包括入口、第一出口和第二出口，所述分配阀的入口与所述储罐连通，所述分配阀的第一出口与所述压缩装置的入口连通，所述分配阀的第二出口与所述燃烧室连通；

控制器，分别与所述分配阀和所述压缩装置电连接，用于控制所述分配阀的第一出口和第二出口的氨气流量，并控制所述压缩装置的工作参数，从而控制所述燃烧室中氨气和氢气的比例。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述燃烧室包括：

主燃室，包括第一入口和第二入口，所述主燃室的第一入口与所述储罐连通以接收氨气；

预燃室，所述预燃室的入口与所述氨分解器的出口连通，所述预燃室的出口与所述主燃室的第二入口连通，用于将氢气喷入所述主燃室，并引燃所述主燃室内氢气和氨气的混合气体。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

选择性催化还原装置，包括第一入口和第二入口，所述选择性催化还原装置的第一入口与所述燃烧室的排气口连通，所述选择性催化还原装置的第二入口与所述储罐连通，用于从储罐接收氨气，并对燃烧后废气进行催化还原。

在本申请的一些实施例中，基于上述方案，所述内燃机还包括：

燃烧控制装置，与所述燃烧室电连接，用于控制所述燃烧室中混合气体的燃烧程度，以控制燃烧后废气中氨气的含量，进而提供对燃烧后废气进行选择性还原反应所需的氨气。

根据本申请的第二方面，提供了一种内燃机控制方法，应用于上述第一方面所述的内燃机，所述方法包括：

响应燃烧指令，打开储罐，以使氨气分别流至压缩装置以及燃烧室；

控制压缩装置的工作参数，以使压缩后氨气满足分解所需温度条件；

协同控制压缩装置的工作参数、氢气通入燃烧室的起止时刻以及燃烧室从储罐接收氨气的流量，以控制燃烧室中氨气和氢气的比例。

本申请实施例通过压缩装置使得压缩后氨气高温高压，提供氨分解所需温度条件，并且分解得到的氨气仍是高压氢气，便于喷入燃烧室，实现将氨气作为单一燃料源时在内燃机中进行氨氢混合燃烧。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一实施例示出的第一种的内燃机结构示意图。

图2是根据一实施例示出的第二种的内燃机结构示意图。

图3是根据一实施例示出的第三种的内燃机结构示意图。

图4是根据一实施例示出的第四种的内燃机结构示意图。

图5是根据一实施例示出的第五种的内燃机结构示意图。

图6是根据一实施例示出的第六种的内燃机结构示意图。

图7是根据一实施例示出的第七种的内燃机结构示意图。

图8是根据一实施例示出的第八种的内燃机结构示意图。

图9是根据一实施例示出的第九种的内燃机结构示意图。

图10是根据一实施例示出的一种内燃机控制方法的流程示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

图1是根据一实施例示出的一种的内燃机结构示意图。如图1所示，该内燃机至少包括以下部分。

储罐110，用于存储氨气。

储罐110可直接存储气态氨气，也可以为了增加氨气存储容量而存储液态氨气，而后使用气化器将液态氨气进行气化。液态氨由于因为其高度腐蚀性和事实导致的风险在氧气存在下具有爆炸性，液氨的使用、储存和运输受 96/82/EC指令(Seveso指令II)的约束，并且必须根据严格的安全协议使用。

在具体实施中，气化器可以使用管板式换热器，管程通液氨，壳程为由电热器加热的热水，热水和液氨进行换热，以将液氨气化。

压缩装置120，与储罐110连通以接收氨气，用于对氨气进行压缩，使压缩后氨气满足分解所需温度条件。

氨气经过压缩装置120压缩处理后成为高温高压的氨气，温度可达到 800℃以上，满足氨气分解所需的温度条件，同时可以通过调节压缩装置的工作参数(例如压缩比)制造压力可控的高压气，以满足后端燃烧室中氢气和氨气的混合需求。

在具体实施中，压缩装置120可以选用对气体进行压缩的往返运动型的压缩机，压缩机的压缩比大小可以根据内燃机排量需求进行设置。

氨分解器130，与压缩装置120的出口连通，用于分解压缩后的氨气，得到氢气。

氨分解器130的分解炉胆内含催化剂，并且分解炉胆需要使用耐高温合金，以长期承受900－1100℃的长期高温和承受高温氨气的腐蚀。

燃烧室140，燃烧室与储罐连通，以接收氨气，燃烧室与氨分解器的出口连通，以接收氢气，从而在燃烧室内形成混合的氨气和氢气。

氨气喷射进入燃烧室的方式包括但不限于气道喷射、缸内喷射以及混合喷射等方式。由于高压氨气分解得到的氢气仍是高压氢气，氢气喷入燃烧室，无需对分解得到的氢气再加压即可使氢气顺利喷入燃烧室。

在具体实施中，氢气可以通过孔道和单向阀喷入燃烧室，单向阀被打开后，氢气可以喷入燃烧室中；也可以通过喷射器，由喷射器将氢气可以喷入燃烧室中。

本申请实施例通过压缩装置使得压缩后氨气高温高压，提供氨分解所需温度条件。一方面，本申请使用机械压缩，降低了内燃机用于车辆时的电耗需求，尤其是在冷启动阶段可迅速建立氨气裂解所需的温度条件；另一方面，本申请中分解得到的氨气仍是高压氢气，无需对氢气进行专门的加压再使用，便于氢气喷入燃烧室，实现将氨气作为单一燃料源时在内燃机中进行氨氢混合燃烧。

值得注意的是，工业上利用的一体式氨反应器，通过电炉将氨气加热之后送入分解炉胆内进行分解，得到氢气和氮气，再利用分离器分离出氢气、氮气进行单独利用或存储。若将一体式氨反应器直接应用到内燃机中，增加内燃机中部件数量，增大内燃机成本。本申请无需使用电炉加热氨气，并且将分解后氢气、氮气还有未分解的氨气直接进行利用，无需使用分离器提纯分离后再存储利用，减少内燃机整体所需部件，降低成本。

需要说明的是，燃烧后废气是高温气体，为了提升能源利用效率，内燃机还可以包括：废气余热回收装置，废气余热回收装置的入口与燃烧室的排气口连通，用于将燃烧后废气的热量回收。

具体而言，废气余热回收装置可以将燃烧后废气的热量回收到气化器，使得能量循环利用，提升能量利用效率。

考虑到分解得到氢气为高温气体，图2根据一实施例示出第二种的内燃机结构示意图，如图2所示，在图1的基础上，内燃机还包括：

第一冷却装置150，第一冷却装置150的入口与氨分解器130的出口连通，第一冷却装置150的出口与燃烧室140连通，用于冷却氢气。

氨气分解器130分解得到的氢气是高温氢气，温度高达800℃以上，为了使氢气满足燃烧室的温度承受范围，需要冷却后再喷入燃烧室。为了实现能量的循环利用，进一步提高了能量利用效率，第一冷却装置150可以将氢气的热量进行回收。例如，第一冷却装置150可以将氢气的热量回收利用到对液氨进行气化的气化器中，减少气化器的能量消耗。

为了使分解得到氢气更好的满足氨氢混合燃烧条件，而一级冷却无法使得氢气冷却到适宜温度，在对氢气进行一级冷却的基础上，还可以对氢气进行二级燃烧。有鉴于此，图3根据一实施例示出第三种的内燃机结构示意图，如图3所示，在图2的基础上，内燃机还包括：

第二冷却装置160，第二冷却装置160的入口与第一冷却装置150的出口连通，第二冷却装置160的出口与燃烧室140连通，用于二次冷却氢气。

在具体实施中，第二冷却装置可以采用用水或空气为冷却剂以除去氢气热量，具体可以使用列管式冷却器、板式冷却器和风冷式冷却器。

本申请实施例通过二级冷却将氢气冷却到适宜的温度，提高氨氢混合燃烧效率。

进一步，内燃机中还可以设置温度传感器，以检测一级冷却后氢气的温度，当一级冷却后氢气的温度符合氨氢混合燃烧条件，可关闭第二冷却装置节约能源。

图4为根据一实施例示出的第四种的内燃机结构示意图，如图4所示，在图1的基础上，内燃机还包括：

减压器170，减压器的170入口与储罐110连通以接收氨气，减压器170 的出口与压缩装置120的入口连通，用于对自储罐输出的氨气进行减压。

当储罐中氨气的压强较大，那么进入压缩装置120的氨气的初始压强较大，氨气进一步压缩后其压强可能超出压缩装置的压力承受范围，对压缩装置造成损害。有鉴于此，可以在压缩装置120之前设置减压器170，减小进入压缩装置120的氨气的初始压强，同时在压缩装置的压缩比区间内，初始压强较小的氨气通过压缩装置120形成较大压强范围的氨气，便于通过压缩装置120形成压力可控的高压气体，为后续将氢气喷入燃烧室140提供可控的压力条件。

图5为根据一实施例示出的第五种的内燃机结构示意图，如图5所示，在图1的基础上，内燃机还包括：

加热器180，加热器的180入口与储罐110连通以接收氨气，加热器180 的出口与压缩装置120的入口连通，用于对自储罐110输出的氨气进行加热。

第一冷却装置150还可以与加热器180连通，以将氢气的热量回收至加热器180。

压缩装置120对气态氨气进行压缩，而氨气通过储罐110和压缩装置120 之间的管路时可能发生液化，为防止氨气液化，可以对储罐释放的氨气进行加热。进一步，加热器180可以提高进入压缩装置的氨气的初始温度，使得压缩装置可以在较小压缩比下即可将压缩后氨气的温度提升至分解所需温度，减轻压缩机工作压力。

为了提高能源的利用率，第一冷却装置150可以回收氨分解器输出的气体的热量用于加热氨气。

在具体实施中，加热器180的出口与压缩装置120的入口可以通过管道和阀门连通，加热器180在对氨气加热后打开阀门，将氨气送入压缩装置120 中。

图6为根据一实施例示出的第六种内燃机结构示意图，如图6所示，在图1的基础上，内燃机还包括：

分配阀190，包括入口、第一出口和第二出口，分配阀190的入口与储罐110连通，分配阀190的第一出口与压缩装置120的入口连通，分配阀190 的第二出口与燃烧室140连通。

控制器1100，分别与分配阀190和压缩装置120电连接，用于控制分配阀190的第一出口和第二出口的氨气流量，并控制压缩装置120的工作参数，从而控制燃烧室140中氨气和氢气的比例。

氨气中掺混5％体积分数的氢气后与空气混合即可稳定燃烧，掺混10％体积分数的氢气后可达到与汽油相同的火焰传播水平。为了协同控制燃烧室中氨气和氢气的比例，本申请可以通过控制分配阀控制流向燃烧室的氨气流量，控制压缩装置的氨气流量即可控制分解得到的氢气的含量，可以对燃烧室中的氨氢比例进行一级控制。

进一步，喷入燃烧室的氢气与其压强正相关，在相同时间范围内，压强越大的氢气喷入燃烧室的量越大，因此本申请可以控制压缩装置120的工作参数例如压缩比，控制喷入燃烧室的氢气的压强，对燃烧室中的氨氢比例进行二级控制。

在具体实施中，内燃机应用于车辆中时，控制器1100可以集成于车辆中的ECU(电子控制单元)中，通过ECU发送信号至分配阀和压缩装置，调控燃烧室中的氨氢比例。

图7为根据一实施例示出的第七种内燃机结构示意图，如图7所示，在图1的基础上，燃烧室140包括：

主燃室141，包括第一入口和第二入口，主燃室141的第一入口与储罐 110连通以接收氨气；

预燃室142，预燃室142的入口与氨分解器130的出口连通，预燃室142 的出口与主燃室141的第二入口连通，用于将氢气喷入主燃室141，并引燃主燃室141内氢气和氨气的混合气体。

预燃室142具备辅助启动点火装置，如火花塞、电极叉或其他能产生高温的装置，分解得到的氢气通过预燃室142喷入主燃室141中，例如在主燃室141的压缩冲程中将氢气喷入主燃室141。预燃室142内本身也形成以氢气为主燃料的可燃混合气。

当主燃室141压缩到上止点附近时，预燃室142利用点火装置点燃预燃室142中的可燃混合气，在喷孔喷射区域产生多个点火源，预燃室142的压力迅速升高，火焰以射流形式喷入到主燃室141中，引燃主燃室141内以氨氢混合气体。

在具体实施中，预燃室142可以设置在主燃室141的上端，预燃室142 的下端出口与主燃室的第二入口可以设置多个孔道，两者通过多个孔道连通。通过多个孔道将氢气和火焰喷入主燃室，提高喷射效率。

本申请实施例采用预燃室加快发动机气缸内氨气的燃烧，大幅提升主燃室的燃烧速率，改善超高EGR率和高过量空气系数下的燃烧情况。值得注意的是，由于本申请采用压缩装置使氨气分解所需温度条件，分解得到氢气为高压气体，高压氢气喷入预燃室可以高效将预燃室中燃烧后废气扫除排出。

为了使燃烧后废气满足排放要求，图8为根据一实施例示出的第八种内燃机结构示意图，如图8所示，在图1的基础上，内燃机还包括：

选择性催化还原装置1110，包括第一入口和第二入口，选择性催化还原装置1110的第一入口与燃烧室140的排气口连通，选择性催化还原装置1110 的第二入口与储罐110连通，用于从储罐110接收氨气，并对燃烧后废气进行催化还原。

选择性催化还原装置基于催化过程对废气处理，在该过程中，氮氧化物在催化剂存在下被选择性还原，同时还原剂(例如氨水溶液、液氨或尿素水溶液等)被氧化成氮气。

本申请实施例中选择性催化还原装置从储罐中获取氨气作为还原剂，无需额外补充尿素等还原剂，从而降低运营成本。

选择性催化还原装置中更高的NH3/NOX进料比导致更高的效率，但是浪费在排出尾气中的未反应氨的量也相应增加，并且氨气在水的存在下与 SO3反应形成硫酸氢铵，硫酸氢铵具有腐蚀性并污染设备。在具体实施中，选择性催化还原装置需要以产生良好收率的速率进料氨，同时最大限度地减少未反应氨的量。

在具体实施中，选择性催化还原装置1110可以设置在燃烧室140排气总管中，在节省安装空间的同时，更好地对废气进行处理，以使废气满足排放要求。

为了更好地向选择性催化还原装置提供氨气，进一步，内燃机还可以包括：

燃烧控制装置，与燃烧室电连接，用于控制燃烧室中混合气体的燃烧程度，以控制燃烧后废气中氨气的含量，进而提供对燃烧后废气进行选择性还原反应所需的氨气。

若主燃室中氨气燃烧不充分，燃烧后废气中存在氨气，在具体实施中，燃烧控制装置可以控制燃烧室中氨气和空气的比例控制燃烧室中混合气体的燃烧程度。

本申请实施例中选择性催化还原装置中的氨气可以来源于两部分，一部分来源于燃烧后废弃中的氨气，另一部分来源于储罐中氨气，两部分共同配合为选择性催化还原装置提供适量的氨气作为还原剂，节约运营成本。

综合上述内燃机的各部件，图9为根据一实施例示出的第九种内燃机结构示意图，如图9所示，该内燃机至少包括：液氨储罐110、气化器1130、压缩装置120、氨分解器130、燃烧室140、第一冷却装置150、第二冷却装置160、减压器170、加热器180、分配阀190、控制器1100、选择性催化还原装置1110、燃烧控制装置1120、废气余热回收装置1140，其中，燃烧室140包括主燃室141和预燃室142。

各部件的特征与前述部分的介绍类似，在此不再赘述。结合图9来看，在一具体实施例中，内燃机的工作过程为：

液氨储罐110流出的液氨进入到气化器1130中，液氨经过气化器1130 加热，使液氨转化为温度为35－45℃左右、压力为10－15bar的气态氨气。

气态氨气流经分配阀190，一部分氨气接入燃烧室140中，以与空气预混或喷射的方式进入主燃室141中，一部分氨气流经减压器170。

减压器170将氨气减压至0.1～0.5bar，再通过加热器180将减压后的氨气重新加热到35－45℃之后通入到压缩装置120中。

氨气经过压缩后温度和压力迅速升高，温度可达830℃～1040℃，压力可达5bar～42bar，将压缩后的氨气引入氨分解器130中，在催化剂的作用下裂解为75％的氢气和25％的氮气。

将分解得到的氢气、氮气和未反应的氨气通入到第一冷却装置150中，其为加热器180提供余热的同时冷却分解后的高温气体，第一冷却装置150 流出的高温气体进入第二冷却装置160中继续冷却，将温度冷却至 100－200℃。

冷却后的高压混合气引入到预燃室142中，并通过预燃室喷入主燃室中，当主燃室141压缩到上止点附近时，将预燃室142中氢气点燃，预燃室142 的压力迅速升高，火焰以射流形式喷入到主燃室141中，引燃主燃室141内以氨气为主的可燃混合气。控制器1100控制分配阀190的第一出口和第二出口的氨气流量，并控制压缩装置120的工作参数，从而控制燃烧室140中氨气和氢气的比例，同时，燃烧控制装置1120控制燃烧室中混合气体的燃烧程度，以控制燃烧后废气中氨气的含量。

燃烧后的废气通过主燃室141的排气管路排出，经由废气余热回收装置 1140回收部分热量到气化器1130中用于液氨的气化。

废气流入选择性催化还原装置1110中，进行NOx的催化还原反应，选择性催化还原装置1110的氨气来源由两部分组成，一是废气中的未完全燃烧的氨气，可通过燃烧控制来调整废气中的氨气含量；二是可通过分配阀190 引入的部分氨气作为补偿，最后将选择性催化还原装置1110流出的废气排出到大气环境中。

本申请实施例利用压缩装置将氨气温度压缩到800摄氏度以上，使用机械压缩，降低了内燃机用于车辆时的电耗需求，尤其是在冷启动阶段可迅速建立氨气裂解所需的温度条件，同时利用机械压缩制造出高压混合气，以便使燃料在压缩冲程中顺利喷入预燃室，不需要对氢气进行专门的加压再使用，一举两得。

进一步，本申请实施例对分解得到的氢气、氮气和少量氨气混合气直接利用，不需要分离提纯后再进行存储利用；同时利用两级冷却来冷却分解后高温混合气，其中第一级冷却装置可提供热量给压缩前的氨气加热，实现能量的循环利用，进一步提高了能量利用效率。

更进一步，本申请实施例利用可控的高压混合气、氨气分配阀，将预燃室与主燃室的配气策略结合，在利用预燃室加快主燃室中气体燃烧的同时，可方便的控制主燃室内氢氨混合气的比例，不需要对氢气进行单独的喷射或混合，因此无需使用加压装置和氢气喷射器制造氢氨混合气。

基于上述的内燃机，本申请还提供了一种内燃机控制方法，如图10所示，该方法至少包括以下步骤。

步骤101：响应燃烧指令，打开储罐，以使氨气分别流至压缩装置以及燃烧室。

内燃机接收到燃烧指令后，氨气一路流至压缩装置和氨分解器以产生氢气，另一路氨气流至燃烧室，相当于在燃烧室的进气冲程中喷入氨气。

步骤102：控制压缩装置的工作参数，以使压缩后氨气满足分解所需温度条件。

氨气经过压缩后的温度需要满足分解所需温度，因此需要控制压缩装置的工作参数例如压缩比控制压缩后氨气的温度。

步骤103：协同控制压缩装置的工作参数、氢气通入燃烧室的起止时刻以及燃烧室从储罐接收氨气的流量，以控制燃烧室中氨气和氢气的比例。

本申请可以控制流向燃烧室的氨气流量，以及控制压缩装置的氨气流量即可控制分解得到的氢气的含量，可以对燃烧室中的氨氢比例进行一级控制。

进一步，喷入燃烧室的氢气与其压强正相关，在相同时间范围内，压强越大的氢气喷入燃烧室的量越大，且喷入燃烧室的氢气与其喷入时长正相关，因此本申请可以控制压缩装置的工作参数例如压缩比，控制喷入燃烧室的氢气的压强，以及氢气通入燃烧室的起止时刻对燃烧室中的氨氢比例进行二级控制。

在具体实施中，内燃机应用于车辆中时，本申请的内燃机控制方法可以由车辆中的ECU(电子控制单元)执行，通过ECU发送信号，调控燃烧室中的氨氢比例。

本申请实施例通过利用压缩气缸制造氨分解所需要高温条件，同时获得压力可控的高压气体。利用可控的高压混合气与燃烧室氨气配气控制向结合，实现燃烧室内氢氨混合气的比例控制。

基于上述内燃机，本申请还提供一种车辆，该车辆利用上述的内燃机提供动力，通过压缩装置使得压缩后氨气高温高压，提供氨分解所需温度条件。一方面，本申请车辆中压缩装置使用机械压缩，降低了车辆的电耗需求，尤其是在冷启动阶段可迅速建立氨气裂解所需的温度条件；另一方面，本申请中分解得到的氨气仍是高压氢气，无需对氢气进行专门的加压再使用，便于氢气喷入燃烧室；再一方面，本申请无需使用电炉加热氨气，并且将分解后氢气、氮气还有未分解的氨气直接进行利用，无需使用分离器提纯分离后再存储利用，减少内燃机整体所需部件，降低成本节省车辆整车制造和运营成本。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种内燃机，其特征在于，所述内燃机包括：

储罐，用于存储氨气；

压缩装置，与所述储罐连通以接收氨气，用于对氨气进行压缩，使压缩后氨气满足分解所需温度条件；

氨分解器，与所述压缩装置的出口连通，用于分解压缩后的氨气，得到氢气；

燃烧室，所述燃烧室与所述储罐连通，以接收氨气；所述燃烧室与所述氨分解器的出口连通，以接收氢气，从而在燃烧室内形成混合的氨气和氢气。

2.如权利要求书1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

第一冷却装置，所述第一冷却装置的入口与所述氨分解器的出口连通，所述第一冷却装置的出口与所述燃烧室连通，用于冷却氢气。

3.如权利要求书2所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

第二冷却装置，所述第二冷却装置的入口与所述第一冷却装置的出口连通，所述第二冷却装置的出口与所述燃烧室连通，用于二次冷却氢气。

4.如权利要求书1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

减压器，所述减压器的入口与所述储罐连通以接收氨气，所述减压器的出口与所述压缩装置的入口连通，用于对自所述储罐输出的氨气进行减压。

5.如权利要求书2所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

加热器，所述加热器的入口与所述储罐连通以接收氨气，所述加热器的出口与所述压缩装置的入口连通，所述加热器还与所述第一冷却装置连通，用于对自储罐输出的氨气进行加热；

所述第一冷却装置还与所述加热器连通，以将氢气的热量回收至所述加热器。

6.如权利要求书1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

分配阀，包括入口、第一出口和第二出口，所述分配阀的入口与所述储罐连通，所述分配阀的第一出口与所述压缩装置的入口连通，所述分配阀的第二出口与所述燃烧室连通；

控制器，分别与所述分配阀和所述压缩装置电连接，用于控制所述分配阀的第一出口和第二出口的氨气流量，并控制所述压缩装置的工作参数，从而控制所述燃烧室中氨气和氢气的比例。

7.如权利要求书1所述的内燃机，其特征在于，所述燃烧室包括：

主燃室，包括第一入口和第二入口，所述主燃室的第一入口与所述储罐连通以接收氨气；

预燃室，所述预燃室的入口与所述氨分解器的出口连通，所述预燃室的出口与所述主燃室的第二入口连通，用于将氢气喷入所述主燃室，并引燃所述主燃室内氢气和氨气的混合气体。

8.如权利要求书1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

选择性催化还原装置，包括第一入口和第二入口，所述选择性催化还原装置的第一入口与所述燃烧室的排气口连通，所述选择性催化还原装置的第二入口与所述储罐连通，用于从储罐接收氨气，并对燃烧后废气进行催化还原。

9.如权利要求书8所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机还包括：

燃烧控制装置，与所述燃烧室电连接，用于控制所述燃烧室中混合气体的燃烧程度，以控制燃烧后废气中氨气的含量，进而提供对燃烧后废气进行选择性还原反应所需的氨气。

10.一种内燃机控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1－9任一项所述的内燃机，所述方法包括：

响应燃烧指令，打开储罐，以使氨气分别流至压缩装置以及燃烧室；

控制压缩装置的工作参数，以使压缩后氨气满足分解所需温度条件；

协同控制压缩装置的工作参数、氢气通入燃烧室的起止时刻以及燃烧室从储罐接收氨气的流量，以控制燃烧室中氨气和氢气的比例。

Images