CN117231389A - 一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法，属于汽车动力系统技术领域，包括混合气燃料供给系统，其包括液氨罐；换热器，所述换热器用于将所述液氨罐输出的液氨气化形成氨气；氨裂解器，所述氨裂解器用于接收液氨气化形成的氨气，裂解出混合气后输出至换热器，以使混合气与换热器内的氨气或液氨换热后输入至发动机的进气管。由于利用了混合气的热量加热氨气或液氨，因此，降低了热量损失，实现了能量梯度的高效利用，同时通过氨裂解引入了活性燃料氢气，并预混喷射，可以对氨进行活性调质，形成稳定配比氨氢的混合气，克服氨自燃温度高、层流火焰速度低、可燃范围窄、汽化潜热高的问题，发动机利用混合气燃烧驱动，提高了整机热效率。
Description
技术领域
本申请涉及汽车动力系统技术领域，特别涉及一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法。
背景技术
全球气候和环境变化对人类的经济、社会发展提出了严峻挑战，低碳化甚至零碳化已成为世界经济发展的必然趋势，低碳技术将成为全球经济发展的新“发动机”。内燃机零碳技术的本质是燃烧碳中和燃料实现全生命周期的零碳排放。氨在完全燃烧时只产生氮气和水，同样没有碳排放，是很有前景的绿色能源。
相关技术中，公开号为CN115853636A，名称为《增程式混合动力氢基发动机系统及其控制》的发明专利中，公开了利用冷却水加热器将氢发动机输出的冷却水加热后输入所述液氨汽化器，保证液氨气化效果，解决了氢发动机冷启动时因冷却水温度较低无法满足液氨气化的问题；以及利用裂解器加热器加热排气管，利用后处理加热器加热SCR系统，保证裂解器裂解的氢气产出流量稳定性，保证SCR系统的氨气的喷入量，提高SCR系统处理尾气排放NOx的效率。
但采用的发动机是利用氢气燃烧驱动，而气化形成的氨气主要用于辅助SCR系统提高尾气排放NOx的效率，氨气未作为发动机的驱动燃料，未克服氨的自燃温度高、层流火焰速度低、可燃范围窄、汽化潜热高的问题，同时氨气经过裂解后形成的高温氢气直接进入氢气缓冲罐存储，热量损失大，降低了整机热效率。
发明内容
本申请的目的是针对上述问题，提供一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法。
本申请实施例第一方面提供了一种氨燃料内燃机混动系统，包括：
混合气燃料供给系统，其包括：
液氨罐，所述液氨罐用于存储液氨；
换热器，所述换热器用于将所述液氨罐输出的液氨气化形成氨气；
氨裂解器，所述氨裂解器用于接收液氨气化形成的氨气，裂解出混合气后输出至所述换热器，以使混合气与所述换热器内的氨气或液氨换热后输入至发动机的进气管。
一些实施例中，所述换热器包括连通所述液氨罐的一级换热器，以及连通所述一级换热器和所述氨裂解器的二级换热器；
所述发动机内循环的冷却水流过所述一级换热器，以使液氨与冷却水换热形成氨气后输入至二级换热器；
所述氨裂解器输出的混合气依次经过所述二级换热器和所述一级换热器，以使混合气与所述二级换热器内的氨气以及所述一级换热器内的液氨换热后输入至发动机的进气管。
一些实施例中，所述混合气燃料供给系统还包括设置在所述液氨罐上的液氨加热模块，以及设置在所述氨裂解器上的裂解器加热模块；
所述液氨加热模块用于加热液氨并使液氨气化形成氨气，所述裂解器加热模块用于辅助所述氨裂解器加热裂解氨气；
所述发动机的排气管排出的气体输入至所述氨裂解器以用于辅助所述氨裂解器加热裂解氨气。
一些实施例中，还包括发电系统和传动系统，所述发电系统包括电连接的发电机和动力电池；所述发动机与所述发电机连接，所述动力电池向所述混合气燃料供给系统供电，所述动力电池上设置有电池电量传感器；
所述动力电池连接电机，发动机和电机连接传动系统。
一些实施例中，所述混合气燃料供给系统还包括进气压力传感器、进气温度传感器和排气温度传感器，所述进气压力传感器和进气温度传感器设置在所述发动机的进气管上，所述排气温度传感器设置在所述发动机的排气管上。
一些实施例中，所述混合气燃料供给系统还包括混合器和涡轮增压器；所述涡轮增压器的涡轮通过发动机的排气管的排气能量运转，所述混合器用于将所述氨裂解器裂解出的混合气与所述涡轮增压器抽取的空气混合后输入至发动机的进气管；
所述混合器和所述换热器之间设置有混合气中冷器，所述混合气中冷器和所述混合器之间设置有混合气喷射阀；所述混合器和所述涡轮增压器之间设置有进气中冷器，所述进气中冷器和所述涡轮增压器之间设置有节气门。
本申请实施例第二方面提供了一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，所述方法使用上述任一项所述的氨燃料内燃机混动系统，所述方法包括以下步骤：
液氨罐将液氨输入至换热器，利用换热器加热液氨，并将气化形成的氨气输入至氨裂解器；
利用氨裂解器裂解输入的氨气，将裂解出的混合气输出至所述换热器，利用混合气加热所述换热器内的氨气或液氨；
将混合气输入至发动机的进气管。
一些实施例中，所述液氨罐将液氨输入至换热器，利用换热器加热液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器具体包括：
当发动机的冷却水的温度未达到第一目标温度时，利用所述液氨加热模块加热液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器；
当发动机的冷却水的温度达到第一目标温度时，利用发动机的冷却水和裂解出的混合气加热流经一级换热器的液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器。
一些实施例中，所述利用氨裂解器裂解输入的氨气具体包括：
当所述发动机的排气管排出的气体的温度未达到第二目标温度时，利用所述裂解器加热模块辅助所述氨裂解器加热裂解氨气；
当所述发动机的排气管排出的气体的温度达到第二目标温度时，关闭所述裂解器加热模块，利用发动机的排气管排出的气体辅助所述氨裂解器加热裂解氨气。
一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：
当车辆从纯电驱动模式切换至发动机驱动模式时，利用发电机驱动所述发动机输出标定转速后，点火运行所述发动机。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法，混合气燃料供给系统包括液氨罐、换热器和氨裂解器，液氨罐用于存储液氨，换热器用于将液氨罐输出的液氨气化形成氨气，氨裂解器用于接收液氨气化形成的氨气，裂解出混合气后输出至换热器，以使混合气与换热器内的氨气或液氨换热后输入至发动机的进气管。
由于利用了混合气的热量加热氨气或液氨，因此，降低了热量损失，实现了能量梯度的高效利用，同时通过氨裂解引入了活性燃料氢气，并预混喷射，可以对氨进行活性调质，形成稳定配比氨氢的混合气，克服氨自燃温度高、层流火焰速度低、可燃范围窄、汽化潜热高的问题，发动机利用混合气燃烧驱动，提高了整机热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的结构示意图；
图2为本申请实施例的传动简图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、发动机；2、液氨加热模块；3、液氨罐；4、一级换热器；5、二级换热器；6、裂解器加热模块；7、氨裂解器；8、进气中冷器；9、涡轮增压器；10、节气门；11、控制器；12、混合器；13、进气温度传感器；14、排气温度传感器；15、混合气喷射阀；16、进气压力传感器；17、混合气中冷器；18、动力电池；19、发电机；20、传动系统；21、电机。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
相关技术中，公开号为CN115853636A，名称为《增程式混合动力氢基发动机系统及其控制》的发明专利中，采用的发动机是利用氢气燃烧驱动，而气化形成的氨气主要用于辅助SCR系统提高尾气排放NOx的效率，氨气未作为发动机的驱动燃料，未克服氨的自燃温度高、层流火焰速度低、可燃范围窄、汽化潜热高的问题，同时氨气经过裂解后形成的高温氢气直接进入氢气缓冲罐存储，热量损失大，降低了整机热效率。
为解决上述问题，本申请提出了一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法。
参见图1至图2所示，本申请实施例第一方面提供了一种氨燃料内燃机混动系统，包括：
混合气燃料供给系统，其包括：
液氨罐3，液氨罐3用于存储液氨；
换热器，换热器用于将液氨罐3输出的液氨气化形成氨气；
氨裂解器7，氨裂解器7用于接收液氨气化形成的氨气，裂解出混合气后输出至换热器，以使混合气与换热器内的氨气或液氨换热后输入至发动机1的进气管。
本申请实施例的氨燃料内燃机混动系统的氨裂解器7可以裂解氨气形成稳定配比的混合气，裂解出的混合气输出至换热器，利用混合气的热量加热换热器内的氨气或液氨，高效的利用了混合气的热量，避免了混合气热量的浪费，提高整机运行的热效率。
具体的，裂解出的混合气包括裂解形成的氢气、氮气和未裂解的氨气，其中氮气为惰性气体不会参与燃烧，氢气作为燃料的活性高于氨气，氢气和氨气预混喷射至发动机1内，氢气可以对氨气进行活性调质，使得包含氢气和氨气的混合气可以稳定点燃并燃烧，发动机1利用混合气燃烧驱动，提高了整机热效率，克服氨气自燃温度高、层流火焰速度低、可燃范围窄、汽化潜热高的问题。
优选的，裂解出的混合气中氢气的热值占比20％至30％，有利于进一步提高整机运行的热效率。
需要说明的是，为了降低发动机1的热负荷，提高进气量，进而增加发动机1的功率，通常会在发动机1的进气歧管前安装中冷器，以降低进气温度，因此，若不利用混合气与液氨和氨气换热，最终也会进入中冷器降温，而本申请巧妙利用混合气与液氨和氨气换热，降低了中冷器的负担，减少了热损失，从而提高了热量的利用率。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统，该氨燃料内燃机混动系统的换热器包括连通液氨罐3的一级换热器4，以及连通一级换热器4和氨裂解器7的二级换热器5；
发动机1内循环的冷却水流过一级换热器4，以使液氨与冷却水换热形成氨气后输入至二级换热器5；
氨裂解器7输出的混合气依次经过二级换热器5和一级换热器4，以使混合气与二级换热器5内的氨气以及一级换热器4内的液氨换热后输入至发动机1的进气管。
本申请实施例的换热器包括一级换热器4和二级换热器5，一级换热器4可以利用发动机1的冷却水以及混合气的热量加热液氨，以稳定的向二级换热器5换热器输入氨气；二级换热器5可以利用混合气的热量加热氨气，回收混合气的热量，以提高输入至氨裂解器7的氨气温度，以提高氨气裂解效率。
具体的，混合气燃料供给系统经过三级换热，第一步通过发动机1的冷却水换热实现液氨汽化增压以形成氨气，氨气的温度提升至60℃，并进入二级换热器5与裂解出的混合气换热，温度提升至200℃，然后进入裂解器与发动机1的排气进行换热，温度提升至450℃至500℃，实现裂解出的混合气中氢气的热值占比20％至30％。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统，该氨燃料内燃机混动系统的混合气燃料供给系统还包括设置在液氨罐3上的液氨加热模块2，以及设置在氨裂解器7上的裂解器加热模块6；
液氨加热模块2用于加热液氨并使液氨气化形成氨气，裂解器加热模块6用于辅助氨裂解器7加热裂解氨气；
发动机1的排气管排出的气体输入至氨裂解器7以用于辅助氨裂解器7加热裂解氨气。
本申请实施例的混合气燃料供给系统还包括液氨加热模块2和裂解器加热模块6，液氨加热模块2用于加热液氨并使液氨气化形成氨气，裂解器加热模块6用于辅助氨裂解器7加热裂解氨气。
具体的，液氨加热模块2可以设置在液氨罐3的汽化器上，在发动机1冷却水无法加热液氨形成氨气时，辅助加热液氨形成氨气，保证氨裂解器7的氨气供给。
区别于相关技术中加热器设置在排气管上，本申请的裂解器加热模块6设置在氨裂解器7内，在发动机1未启动没有产生排气或发动机1运行中排气温度不足以支撑氨裂解器7加热裂解氨气时，均可以利用裂解器加热模块6辅助氨裂解器7加热裂解氨气。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统，该氨燃料内燃机混动系统还包括发电系统和传动系统20，发电系统包括电连接的发电机19和动力电池18；发动机1与发电机19连接，动力电池18向混合气燃料供给系统供电，动力电池18上设置有电池电量传感器；
动力电池18连接电机21，发动机1和电机21连接传动系统20。
本申请实施例的氨燃料内燃机混动系统还包括发电系统和传动系统20，发电系统包括电连接的发电机19和动力电池18，发动机1可以通过发电机19给动力电池18充电，动力电池18向混合气燃料供给系统中的液氨加热模块2和裂解器加热模块6供电，动力电池18上设置有电池电量传感器，可以实时获取电池电量。
具体的，动力电池18通过PDU(电源分配单元)连接发电机19和电机21，电机21可以通过传动系统20驱动车辆，发动机1也可以通过传动系统20驱动车辆，车辆可在纯电驱动模式发动机1驱动模式之间切换。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统，该氨燃料内燃机混动系统的混合气燃料供给系统还包括进气压力传感器16、进气温度传感器13和排气温度传感器14，进气压力传感器16和进气温度传感器13设置在发动机1的进气管上，排气温度传感器14设置在发动机1的排气管上。
本申请实施例的混合气燃料供给系统还包括进气压力传感器16、进气温度传感器13和排气温度传感器14，进气压力传感器16和进气温度传感器13设置在发动机1的进气管上，可以监测进气压力和温度，排气温度传感器14设置在发动机1的排气管上，可以监测排气温度。
示例性的，混合气燃料供给系统还包括控制器11，控制器11连接进气压力传感器16、进气温度传感器13、排气温度传感器14、液氨加热模块2和裂解器加热模块6，当发动机1运行中排气温度足以支撑氨裂解器7加热裂解氨气时，控制器11可以关闭裂解器加热模块6，实现排气能量高效利用。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统，该氨燃料内燃机混动系统的混合气燃料供给系统还包括混合器12和涡轮增压器9；涡轮增压器9的涡轮通过发动机1的排气管的排气能量运转，混合器12用于将氨裂解器7裂解出的混合气与涡轮增压器9抽取的空气混合后输入至发动机1的进气管；
混合器12和换热器之间设置有混合气中冷器17，混合气中冷器17和混合器12之间设置有混合气喷射阀15；混合器12和涡轮增压器9之间设置有进气中冷器8，进气中冷器8和涡轮增压器9之间设置有节气门10。
本申请实施例的进气中冷器8可以对涡轮增压器9加压输入的空气进行降温降压，混合气中冷器17可以对裂解出的混合气进行降温降压，以降低发动机1的热负荷，提高进气量；混合气喷射阀15可以控制混合气进入混合器12的流量，节气门10可以控制空气进入混合器12的流量，两者配合可以使混合器12向发动机1输入稳定配比的混合气，以保证燃烧效率。
具体的，裂解的混合气进入混合器12前，经过氨气冷却和混合气中冷器17冷却，并通过混合气喷射阀15实现低压进气道喷射(0.5mpa至0.7mpa)进入混合器12与空气预混进入发动机1。发动机1运行驱动电机21发电驱动整车电机21运行，发动机1根据整车扭矩需求实现专用工况点运行，实现高效燃烧，同时降低控制难度。
同时对氨进行定量裂解并在进气道混合气喷射，实现整机结构简单化，同时采用串联混动结构实现整机专用工况点运行，实现控制策略简单化，克服了喷射系统复杂，双燃料掺烧模式复杂，车载应用难度大的问题。
需要说明的是，可以利用公开号为CN115773177A，名称为《一种氢内燃机射流点火燃烧系统及喷射控制方法》中的预燃烧室加主燃室的被动式预燃结构，克服氨气燃烧惰性强、层流火焰速度低、燃烧有效组织困难的问题，实施时，通过电加热耦合冷却水、排气换热实现氨稳定裂解工况，实现混合气稳定配比，并采用被动式预燃结构有效提高点火能量、扩宽稀燃极限，降低传热损失，提高整机热效率。
参见图1至图2所示，本申请实施例第二方面提供了一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，方法使用上述任一项的氨燃料内燃机混动系统，方法包括以下步骤：
步骤S1、液氨罐3将液氨输入至换热器，利用换热器加热液氨，并将气化形成的氨气输入至氨裂解器7；
步骤S2、利用氨裂解器7裂解输入的氨气，将裂解出的混合气输出至换热器，利用混合气加热换热器内的氨气或液氨；
步骤S3、将混合气输入至发动机1的进气管。
本申请实施例的氨裂解器7可以裂解氨气形成稳定配比的混合气，裂解出的混合气输出至换热器，利用混合气的热量加热换热器内的氨气或液氨，高效的利用了混合气的热量，避免了混合气热量的浪费，提高整机运行的热效率。
具体的，在整车发动机1处于稳定运行工况时，发动机1排气温度升高并稳定，达到氨裂解器7的运行温度区间，同时发动机1冷却水满足液氨换热气化温度，可以关闭电加热功能，实现排气能量高效利用。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，该氨燃料内燃机混动系统的控制方法的步骤S1具体包括：
当发动机1的冷却水的温度未达到第一目标温度时，利用液氨加热模块2加热液氨，并将气化形成的氨气输入至氨裂解器7；
当发动机1的冷却水的温度达到第一目标温度时，利用发动机1的冷却水和裂解出的混合气加热流经一级换热器4的液氨，并将气化形成的氨气输入至氨裂解器7。
本申请实施例的发动机1的冷却水可以加热流经一级换热器4的液氨，气化形成的氨气输入至氨裂解器7，具体的，第一目标温度不低于60℃，同时裂解出的混合气可以辅助加热流经一级换热器4的液氨，保证氨气稳定供给氨裂解器7。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，该氨燃料内燃机混动系统的控制方法的步骤S2中利用氨裂解器7裂解输入的氨气具体包括：
当发动机1的排气管排出的气体的温度未达到第二目标温度时，利用裂解器加热模块6辅助氨裂解器7加热裂解氨气；
当发动机1的排气管排出的气体的温度达到第二目标温度时，关闭裂解器加热模块6，利用发动机1的排气管排出的气体辅助氨裂解器7加热裂解氨气。
本申请实施例的发动机1的排气管排出的气体可以辅助氨裂解器7加热裂解氨气，具体的，第二目标温度不低于450℃，未达到第二目标温度前，均可以通过裂解器加热模块6辅助氨裂解器7加热裂解氨气。
具体的，整车通过电机21启动并在低负荷运行，在城区工况或者频繁加减速路段采用纯电动模式运行，同时在发动机1启动阶段开启液氨罐3和氨裂解器7上的电加热功能，实现混合气稳定输出。
当整车进入稳定运行工况，发动机1启动，混合气在进气道喷射与空气预混并进入发动机1，发动机1运行在高效区间。
在发动机1稳定工况，排温稳定在预设温度范围，关闭电加热模式，采用单排气能量裂解模式。氨裂解采用冷却水、混合气和排气三级换热实现整机废热高效利用。
第一步通过发动机1的冷却水换热实现液氨汽化增压以形成氨气，氨气的温度提升至60℃，并进入二级换热器5与裂解出的混合气换热，温度提升至200℃，然后进入裂解器与发动机1的排气进行换热，温度提升至450℃至500℃，实现裂解出的混合气中氢气的热值占比20％至30％。
在其它一些工况中，如动力电池18的电量达到下限值，或者整车进入高负载工况时，需要启动发动机1给整车供能，同时利用发电机19给动力电池18充电。
具体的，首先启动液氨罐3汽化器上的液氨加热模块2和氨裂解器7上的裂解器加热模块6，开始裂解制备混合气。然后根据混合气喷射阀15反馈的压力信号确认混合气是否能够满足点火运行。
当混合气的压力能够满足点火运行时，启动发电机19倒拖发动机1至标定转速后，启动混合气喷射阀15喷射混合气，混合气和空气在混合器12内混合并输入至发动机1，发动机1点火并稳定运行。
当发动机1运行至排气温度稳定并能辅助氨裂解器7加热裂解氨气后，关闭液氨加热模块2和裂解器加热模块6，实现排气能量的高效利用。
在一些可选实施例中：参见图1至图2所示，本申请实施例提供了一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，该氨燃料内燃机混动系统的控制方法的还包括以下步骤：
当车辆从纯电驱动模式切换至发动机驱动模式时，利用发电机19驱动发动机1输出标定转速后，点火运行发动机1。
本申请实施例在纯电驱动模式切换至发动机驱动模式时，利用发电机19驱动发动机1输出标定转速后，点火运行发动机1，保证车辆可以稳定切换至发动机驱动模式，同时使得发电机19在标定转速工况下，排气温度可以快速耦合氨裂解所需的温度。
具体的，整车电量达到下限值，如30％时，液氨经过集成在液氨罐3的加热系统汽化进入氨裂解器7，氨裂解器7采用电加热迅速升温实现氨裂解，裂解氢气热值能量占比控制在20％至30％区间，利用发电机19倒拖发动机1达到标定转速后启动发动机1，裂解混合气通进气道喷射阀进入进气道混合器12与空气预混，进入主燃烧室，部分混合气在压缩行程通过预燃室孔隙进入预燃室，并通过火花塞点燃燃烧并释放大量的热量，形成均质射流，混合气在预燃室内部燃烧放热，使预燃室内部的压力升高，在主燃烧室和预燃室之间形成压差。
由于压差的存在，预燃室孔隙处产生强力的射流，射流中的火焰进而点燃或者活化主燃烧室内部的混合气。射流点火技术有助于发动机1的稀薄高效运行。发动机1运行稳定后，排气温度升高并稳定，达到氨裂解器7的运行温度区间，关闭电加热功能，进而实现排气能量高效利用。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。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。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申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种氨燃料内燃机混动系统，其特征在于，包括：
混合气燃料供给系统，其包括：
液氨罐(3)，所述液氨罐(3)用于存储液氨；
换热器，所述换热器用于将所述液氨罐(3)输出的液氨气化形成氨气；
氨裂解器(7)，所述氨裂解器(7)用于接收液氨气化形成的氨气，裂解出混合气后输出至所述换热器，以使混合气与所述换热器内的氨气或液氨换热后输入至发动机(1)的进气管。
2.如权利要求1所述的氨燃料内燃机混动系统，其特征在于：
所述换热器包括连通所述液氨罐(3)的一级换热器(4)，以及连通所述一级换热器(4)和所述氨裂解器(7)的二级换热器(5)；
所述发动机(1)内循环的冷却水流过所述一级换热器(4)，以使液氨与冷却水换热形成氨气后输入至二级换热器(5)；
所述氨裂解器(7)输出的混合气依次经过所述二级换热器(5)和所述一级换热器(4)，以使混合气与所述二级换热器(5)内的氨气以及所述一级换热器(4)内的液氨换热后输入至发动机(1)的进气管。
3.如权利要求1所述的氨燃料内燃机混动系统，其特征在于：
所述混合气燃料供给系统还包括设置在所述液氨罐(3)上的液氨加热模块(2)，以及设置在所述氨裂解器(7)上的裂解器加热模块(6)；
所述液氨加热模块(2)用于加热液氨并使液氨气化形成氨气，所述裂解器加热模块(6)用于辅助所述氨裂解器(7)加热裂解氨气；
所述发动机(1)的排气管排出的气体输入至所述氨裂解器(7)以用于辅助所述氨裂解器(7)加热裂解氨气。
4.如权利要求1所述的氨燃料内燃机混动系统，其特征在于：
还包括发电系统和传动系统(20)，所述发电系统包括电连接的发电机(19)和动力电池(18)；所述发动机(1)与所述发电机(19)连接，所述动力电池(18)向所述混合气燃料供给系统供电，所述动力电池(18)上设置有电池电量传感器；
所述动力电池(18)连接电机(21)，发动机(1)和电机(21)连接传动系统(20)。
5.如权利要求1所述的氨燃料内燃机混动系统，其特征在于：
所述混合气燃料供给系统还包括进气压力传感器(16)、进气温度传感器(13)和排气温度传感器(14)，所述进气压力传感器(16)和进气温度传感器(13)设置在所述发动机(1)的进气管上，所述排气温度传感器(14)设置在所述发动机(1)的排气管上。
6.如权利要求1所述的氨燃料内燃机混动系统，其特征在于：
所述混合气燃料供给系统还包括混合器(12)和涡轮增压器(9)；所述涡轮增压器(9)的涡轮通过发动机(1)的排气管的排气能量运转，所述混合器(12)用于将所述氨裂解器(7)裂解出的混合气与所述涡轮增压器(9)抽取的空气混合后输入至发动机(1)的进气管；
所述混合器(12)和所述换热器之间设置有混合气中冷器(17)，所述混合气中冷器(17)和所述混合器(12)之间设置有混合气喷射阀(15)；所述混合器(12)和所述涡轮增压器(9)之间设置有进气中冷器(8)，所述进气中冷器(8)和所述涡轮增压器(9)之间设置有节气门(10)。
7.一种氨燃料内燃机混动系统的控制方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1至6任一项所述的氨燃料内燃机混动系统，所述方法包括以下步骤：
液氨罐(3)将液氨输入至换热器，利用换热器加热液氨，并将气化形成的氨气输入至氨裂解器(7)；
利用氨裂解器(7)裂解输入的氨气，将裂解出的混合气输出至所述换热器，利用混合气加热所述换热器内的氨气或液氨；
将混合气输入至发动机(1)的进气管。
8.如权利要求7所述的氨燃料内燃机混动系统的控制方法，其特征在于，所述液氨罐(3)将液氨输入至换热器，利用换热器加热液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器(7)具体包括：
当发动机(1)的冷却水的温度未达到第一目标温度时，利用液氨加热模块(2)加热液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器(7)；
当发动机(1)的冷却水的温度达到第一目标温度时，利用发动机(1)的冷却水和裂解出的混合气加热流经一级换热器(4)的液氨，并将气化形成的氨气输入至所述氨裂解器(7)。
9.如权利要求8所述的氨燃料内燃机混动系统的控制方法，其特征在于，所述利用氨裂解器(7)裂解输入的氨气具体包括：
当所述发动机(1)的排气管排出的气体的温度未达到第二目标温度时，利用裂解器加热模块(6)辅助所述氨裂解器(7)加热裂解氨气；
当所述发动机(1)的排气管排出的气体的温度达到第二目标温度时，关闭所述裂解器加热模块(6)，利用发动机(1)的排气管排出的气体辅助所述氨裂解器(7)加热裂解氨气。
10.如权利要求8所述的氨燃料内燃机混动系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
当车辆从纯电驱动模式切换至发动机驱动模式时，利用发电机(19)驱动所述发动机(1)输出标定转速后，点火运行所述发动机(1)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311400434.6A CN117231389A (zh) | 2023-10-26 | 2023-10-26 | 一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311400434.6A CN117231389A (zh) | 2023-10-26 | 2023-10-26 | 一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117231389A true CN117231389A (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=89088134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311400434.6A Pending CN117231389A (zh) | 2023-10-26 | 2023-10-26 | 一种氨燃料内燃机混动系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117231389A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117927390A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-26 | 昆明理工大学 | 一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统 |
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2023
- 2023-10-26 CN CN202311400434.6A patent/CN117231389A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117927390A (zh) * | 2024-02-01 | 2024-04-26 | 昆明理工大学 | 一种氨气双燃料发动机燃料供给与喷射控制系统 |
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