CN115898630A - 一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，包括有汽缸、汽缸盖、活塞、夹气喷射器和氢气喷射器，汽缸和汽缸盖组成发动机的燃烧室，夹气喷射器包括有用于喷射燃油的燃油喷射器、混合燃油与空气的混合喷射器和燃料轨，燃料轨上分别设有燃油入口和空气入口，夹气喷射器向燃烧室中喷入一定量的空气与燃油的混合气，氢气喷射器向燃烧室喷入一定量的氢气，与混合气进一步混合，形成可燃混合气。本发明可以显著降低发动机的排气污染物，可以在较低的燃油供给压力下，利用气体的压力和高速流动来促进燃油的雾化，同时加强气体与燃油的混合均匀，更易于在燃烧室内形成均质可燃混合气，从而提高了发动机的排放性能和启动性能等。

Description

一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体是一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统。

背景技术

同时为早日实现碳达峰和碳中和，降低碳排放，氢燃烧只产生水，排放无污染，对环境友好。然而传统的内燃机由于采用化石燃料，存在排放污染物较多，有CO₂、HC、NO_X等化合物、颗粒物等。

当前氢燃料、氢能量的应用越来越受到重视，同时存在部分种类的燃油喷射压力较高，雾化困难等问题。夹气喷射方式主要用于提高燃油的雾化特性，降低发动机进气过程中的充量损失，提高燃油经济性并降低排放，尤其是碳排放。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，以降低发动机的排气污染物，在较低的燃油供给压力下，利用气体的压力和高速流动来促进燃油的雾化，同时加强气体与燃油的混合均匀，更易于在燃烧室内形成均质可燃混合气，以此来提高发动机的排放性能和启动性能等。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，包括有汽缸、汽缸盖、活塞、夹气喷射器和氢气喷射器，所述的汽缸和汽缸盖组成发动机的燃烧室，所述活塞在所述燃烧室中进行往复运动，其特征在于：所述的夹气喷射器包括有用于喷射燃油的燃油喷射器、混合燃油与空气的混合喷射器和燃料轨，所述燃料轨上分别设有燃油入口和空气入口，一定量的燃油经所述的燃油入口进入，并由所述燃油喷射器喷入所述的混合喷射器中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器中；高压空气经所述空气入口进入所述的混合喷射器，一方面将所述混合气喷入所述的燃烧室中，另一方面破碎所述燃油液滴并喷入燃烧室中；所述的氢气喷射器向燃烧室喷入一定量的氢气，与所述混合气进一步混合，形成可燃混合气。

进一步的，所述的汽缸或汽缸盖的一侧设有进气道。

进一步的，所述的夹气喷射器安装于所述汽缸盖或进气道上。

进一步的，所述的汽缸盖上安装有火花塞，可产生电火花，点燃所述燃烧室中的可燃混合气，推动所述的活塞下行对外做功。

进一步的，所述的氢气喷射器安装于所述汽缸盖上，与所述火花塞的轴向夹角为25～35°。

进一步的，所述的燃油入口和空气入口分别对应连接有燃油管路和空气管路，所述燃油管路和空气管路中分别对应安装有燃油电磁阀和空气电磁阀。

进一步的，所述空气管路与空气压缩机相连接，用于向所述的空气入口供给高压空气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在燃油系统中加入氢气，可以显著降低发动机的排气污染物，通过夹气喷射技术，可以在较低的燃油供给压力下，利用气体的压力和高速流动来促进燃油的雾化，同时加强气体与燃油的混合均匀，更易于在燃烧室内形成均质可燃混合气，从而提高了发动机的排放性能和启动性能等。

附图说明

图1为本发明中实施例一的结构示意图。

图2为本发明中实施例二的结构示意图。

图3为本发明中实施例三的结构示意图。

图4为本发明中实施例四的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见图1，汽缸盖1上设有进气道4，进气门2和夹气喷射器3安装在汽缸盖1上，夹气喷射器3包括用于喷射燃油的燃油喷射器31、混合燃油与空气的混合喷射器32和燃料轨33，燃料轨33上分别设有燃油入口34和空气入口35。

空气压缩机产生一定压力的气体通过空气入口35进入混合喷射器32中，通过进气门2的开闭，控制进气道4中的工质与发动机燃烧室的连通和隔绝。

火花塞5安装在汽缸盖1上，氢气喷射器6也安装在汽缸盖1上，且氢气喷射器6与火花塞5的轴向夹角为25～35°，以便于在火花塞5附件迅速形成良好的可燃环境，同时在燃烧室内形成均质的稀薄燃烧条件，以此来降低燃油消耗，同时改善排放性能。

发动机工作过程中，进气门2开启前，通过燃油电磁阀的计量，一定量的燃油经燃油入口34进入，并由燃油喷射器31喷入混合喷射器32中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器32中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器32中；高压空气经空气入口35进入混合喷射器32，一方面将混合气喷入燃烧室中，另一方面破碎燃油液滴并喷入燃烧室中，促进燃油和空气的混合。进气门2开启，空气进入燃烧室，在接下来的过程中，通过电磁阀的计量，氢气喷射器6向燃烧室喷入一定量的氢气，与混合气进一步混合，形成可燃混合气，随后火花塞5产生电火花（跳火），点燃可燃混合气，推动活塞下行对外做功。

实施例二

参见图2，汽缸盖1上设有进气道4，进气门2安装在汽缸盖1上，通过进气门2的开闭，控制进气道4中的工质与发动机燃烧室的连通和隔绝。

夹气喷射器3安装在进气道4上，包括用于喷射燃油的燃油喷射器31、混合燃油与空气的混合喷射器32和燃料轨33，燃料轨33上分别设有燃油入口34和空气入口35，空气压缩机产生一定压力的气体通过空气入口35进入混合喷射器32中。

火花塞5安装在汽缸盖1上，氢气喷射器6也安装在汽缸盖1上，且氢气喷射器6与火花塞5的轴向夹角为25～35°，以便于在火花塞5附件迅速形成良好的可燃环境，同时在燃烧室内形成均质的稀薄燃烧条件，以此来降低燃油消耗，同时改善排放性能。

发动机工作过程中，进气门2开启前，通过燃油电磁阀的计量，一定量的燃油经燃油入口34进入，并由燃油喷射器31喷入混合喷射器32中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器32中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器32中；高压空气经空气入口35进入混合喷射器32，一方面将混合气喷入燃烧室中，另一方面破碎燃油液滴并喷入燃烧室中，促进燃油和空气的混合。进气门2开启，空气和燃油的混合气进入燃烧室，在接下来的压缩过程中，通过电磁阀的计量，氢气喷射器6向燃烧室喷入一定量的氢气，与混合气进一步混合，形成可燃混合气，随后火花塞5产生电火花（跳火），点燃可燃混合气，推动活塞下行对外做功。

实施例三

参见图3，活塞7安装在汽缸8中，汽缸盖1安装在汽缸8的顶部，汽缸8和汽缸盖1组成发动机的燃烧室，活塞在燃烧室中进行往复运动。

汽缸8上设有进气道4，夹气喷射器3安装在汽缸盖1上，包括用于喷射燃油的燃油喷射器31、混合燃油与空气的混合喷射器32和燃料轨33，燃料轨33上分别设有燃油入口34和空气入口35，空气压缩机产生一定压力的气体通过空气入口35进入混合喷射器32中。

火花塞5安装在汽缸盖1上，氢气喷射器6也安装在汽缸盖1上，且氢气喷射器6与火花塞5的轴向夹角为25～35°，以便于在火花塞5附件迅速形成良好的可燃环境，同时在燃烧室内形成均质的稀薄燃烧条件，以此来降低燃油消耗，同时改善排放性能。

发动机工作过程中，在开启进气道4前，通过燃油电磁阀的计量，一定量的燃油经燃油入口34进入，并由燃油喷射器31喷入混合喷射器32中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器32中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器32中；高压空气经空气入口35进入混合喷射器32，一方面将混合气喷入燃烧室中，另一方面破碎燃油液滴并喷入燃烧室中，促进燃油和空气的混合。活塞7下行，进气道4开启，扫气过程开始，空气和燃油的混合气进入燃烧室，在压缩过程中形成混合气滚流，通过电磁阀的计量，氢气喷射器6向燃烧室喷入一定量的氢气，与混合气进一步混合，形成可燃混合气，随后火花塞5产生电火花（跳火），点燃可燃混合气，推动活塞下行对外做功。

在二冲程发动机的工作过程中，为促进扫气彻底同时避免燃料的浪费和排气污染等问题，也可以适当控制燃油喷射器31、混合喷射器32的喷射时刻和喷射时长，使混合喷射器32先开启，以利用纯空气完成初期的扫气过程。

实施例四

参见图4，活塞7安装在汽缸8中，汽缸盖1安装在汽缸8的顶部，汽缸8和汽缸盖1组成发动机的燃烧室，活塞在燃烧室中进行往复运动。

火花塞5安装在汽缸盖1上，氢气喷射器6也安装在汽缸盖1上，且氢气喷射器6与火花塞5的轴向夹角为25～35°，以便于在火花塞5附件迅速形成良好的可燃环境，同时在燃烧室内形成均质的稀薄燃烧条件，以此来降低燃油消耗，同时改善排放性能。

汽缸8上有进气道4，夹气喷射器3安装在进气道4上，包括用于喷射燃油的燃油喷射器31、混合燃油与空气的混合喷射器32和燃料轨33，燃料轨33上分别设有燃油入口34和空气入口35。

发动机工作过程中，在开启进气道4前，通过燃油电磁阀的计量，一定量的燃油经燃油入口34进入，并由燃油喷射器31喷入混合喷射器32中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器32中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器32中；高压空气经空气入口35进入混合喷射器32，一方面将混合气喷入燃烧室中，另一方面破碎燃油液滴并喷入燃烧室中，促进燃油和空气的混合。活塞7下行，进气道4开启，扫气过程开始，空气和燃油的混合气经由进气道4流入燃烧室，在压缩过程中形成混合气滚流，通过电磁阀的计量，氢气喷射器6向燃烧室喷入一定量的氢气，与混合气进一步混合，形成可燃混合气，随后火花塞5产生电火花（跳火），点燃可燃混合气，推动活塞下行对外做功。

在二冲程发动机的工作过程中，为促进扫气彻底同时避免燃料的浪费和排气污染等问题，也可以适当控制燃油喷射器31、混合喷射器32的喷射时刻和喷射时长，使混合喷射器32先开启，以利用纯空气完成初期的扫气过程。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，包括有汽缸、汽缸盖、活塞、夹气喷射器和氢气喷射器，所述的汽缸和汽缸盖组成发动机的燃烧室，所述活塞在所述燃烧室中进行往复运动，其特征在于：所述的夹气喷射器包括有用于喷射燃油的燃油喷射器、混合燃油与空气的混合喷射器和燃料轨，所述燃料轨上分别设有燃油入口和空气入口，一定量的燃油经所述的燃油入口进入，并由所述燃油喷射器喷入所述的混合喷射器中，其中一部分燃油蒸发在混合喷射器中形成空气与燃油的混合气，另一部分燃油形成燃油液滴悬浮在混合喷射器中；高压空气经所述空气入口进入所述的混合喷射器，一方面将所述混合气喷入所述的燃烧室中，另一方面破碎所述燃油液滴并喷入燃烧室中；所述的氢气喷射器向燃烧室喷入一定量的氢气，与所述混合气进一步混合，形成可燃混合气。

2.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述的汽缸或汽缸盖的一侧设有进气道。

3.根据权利要求2所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述的夹气喷射器安装于所述汽缸盖或进气道上。

4.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述的汽缸盖上安装有火花塞，可产生电火花，点燃所述燃烧室中的可燃混合气，推动所述的活塞下行对外做功。

5.根据权利要求4所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述的氢气喷射器安装于所述汽缸盖上，与所述火花塞的轴向夹角为25～35°。

6.根据权利要求1所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述的燃油入口和空气入口分别对应连接有燃油管路和空气管路，所述燃油管路和空气管路中分别对应安装有燃油电磁阀和空气电磁阀。

7.根据权利要求6所述的一种用于氢燃料混合燃烧的夹气喷射供给系统，其特征在于：所述空气管路与空气压缩机相连接，用于向所述的空气入口供给高压空气。

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