CN117345476A - 面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统及其供给方法 - Google Patents
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Abstract
面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统及其供给方法，涉及船舶零碳节能减排技术领域。解决氨燃料在发动机上的应用需要高的燃烧条件而进行的高/低压氨燃料喷雾及燃烧研究的问题。系统采用低压气相氨燃料供给通路输送氨燃料给氨燃料喷射模块，还通过加压供给通路将氨燃料加压后输送给氨燃料喷射模块；还将氨燃料输送给高压液氨供给子模块；高压液氨供给子模块将氨燃料加压处理后输送给氨燃料喷射模块；氨燃料喷射模将氨燃料输送给综合测控模块；综合测控模块进行试验；管路清洁模块用于清洁管路中的废弃氨燃料并输送给废弃燃料处理模块进行处理；本发明适用于零碳燃料喷雾燃烧领域的研究。
Description
技术领域
本发明涉及船舶零碳节能减排技术领域。
背景技术
远洋船舶大多采用内燃机作为驱动力，船用轻柴油、重油等碳基燃料虽然能满足船舶航行的负载需求，但其温室气体和颗粒物排放较高；电力推进虽然具有清洁、响应速度快、运行效率高等优点，但存在续航能力和负载范围有限、运维成本过高等问题。船舶发动机领域正积极寻找新能源来代替传统化石能源，例如氨、天然气、甲醇等，使用这种低碳或零碳燃料，是实现减排的新途径。
Blarigan等人研究表明，纯氨在极高压缩比下>35才能成功自燃，这说明纯氨的燃烧需要较高的燃烧条件。许多研究通过进气道喷氨方式，探究氨燃料在火花点火(SI)发动机和压缩点火(CI)发动机中的燃烧特性。
对于SI模式，氨燃烧有火花点火或射流点火两种方式，在这两种情况下，氢作为点火促进剂和燃烧稳定剂，使氨燃烧易于控制并增强燃烧性能。然而，发动机功率、NOx排放和未燃氨的相互制约强烈依赖于氨氢混合物浓度，增加了发动机控制系统的复杂性。
对于CI模式，氨/柴油双燃料(ADDF)燃烧是一种可行的氨燃烧策略，也有学者研究发现，氢气对加快氨燃烧非常有效，所以氨燃料在压燃式发动机上应用亟需研究。
液氨的汽化潜热较高，雾化蒸发过程会导致发动机缸内温度急剧下跌。采用射流火焰引燃氨的方式，会因为氨的燃烧速度过慢，即，层流火焰速度在当量比1.1时达到峰值，最高传播速度只有7cm/s。导致缸内未燃氨、NOx排放增加。因此有必要开发一种高/低压氨燃料喷雾燃烧测试系统，开展喷射压力、掺氢比、当量比等因素对氨燃料雾化蒸发及燃烧的影响，为氨燃料的发动机研发提供理论基础。
发明内容
本发明为了解决氨燃料在发动机上的应用需要高的燃烧条件而进行的高/低压氨燃料喷雾及燃烧研究设计的宽压力范围供给系统，使氨燃料喷射压力达到7-2000bar的宽范围，过程可视化并能够灵活调整。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，所述系统包括氨燃料供给模块、管路清洁模块、第一废弃燃料处理模块、第二废弃燃料处理模块和综合测控模块；
所述氨燃料供给模块包括低压气液两相氨供给子模块、高压液氨供给子模块和氨燃料喷射模块；
所述低压气液两相氨供给子模块包括低压气相氨燃料供给通路和加压供给通路；
所述低压气相氨燃料供给通路用于直接向所述氨燃料喷射模块输送氨燃料，还用于将所述氨燃料输送给所述加压供给通路进行加压处理，并将加压处理后的氨燃料输送给所述氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料；
所述高压液氨供给子模块用于将接收到的氨燃料进行加压处理并输送给所述氨燃料喷射模块；
所述氨燃料喷射模块用于接收氨燃料并将所述氨燃料输送给所述综合测控模块；
所述综合测控模块用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验；
所述管路清洁模块用于分别对所述低压气相氨燃料供给通路和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清洁处理，并将废弃氨燃料分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块；
所述第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块均用于将接收到的废弃氨燃料进行处理。
进一步，还有一种优选实施例，上述低压气相氨燃料供给通路包括储氨罐、第一三通阀、第二电动阀、第四电动阀、第六电动阀和第二手动阀；
所述储氨罐上设有减压阀；
所述第一三通阀、第二电动阀、第四电动阀、第六电动阀和第二手动阀依次串联在所述减压阀上；
所述减压阀用于对所述储氨罐内的氨燃料进行减压处理，并将处理后的氨燃料输送给所述第一三通阀；
所述所述第一三通阀用于将接收的氨燃料输送给第二电动阀；
所述第二电动阀用于将接收的氨燃料输送给所述第四电动阀，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第四电动阀用于将接收的氨燃料输送给第六电动阀，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第六电动阀用于将接收的氨燃料输送给第二手动阀，还用于将氨燃料输送给第一废弃燃料处理模块；
所述第二手动阀用于将接收的氨燃料输送给氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料。
进一步，还有一种优选实施例，上述加压供给通路包括液压泵、第一手动阀、第一加压模块和第二加压模块；
所述第一加压模块包括第二三通阀、第三电动阀和第一活塞式蓄能器；
所述第二加压模块包括第三三通阀、第五电动阀和第二活塞式蓄能器；
所述第一手动阀串联在所述液压泵的出口上；
所述第三电动阀串联在所述第一活塞式蓄能器的入口上；
所述第五电动阀串联在所述第二活塞式蓄能器的入口上；
所述第二三通阀串联在所述第一手动阀和第三电动阀上；
所述第三三通阀串联在所述第二三通阀和第五电动阀上；
所述液压泵用于分别通过所述第二三通阀和第三三通阀向所述第一活塞式蓄能器和第二活塞式蓄能器提供液压力；
所述第一活塞式蓄能器用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块；
所述第二活塞式蓄能器用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块。
进一步，还有一种优选实施例，上述管路清洁模块包括空压机、单向阀和第一电动阀；
所述单向阀、第一电动阀依次串联在所述空压机的出口上；
所述第一电动阀与所述第一三通阀相联通；
所述空压机用于向所述低压气相氨燃料供给通路输送气体。
进一步，还有一种优选实施例，上述氨燃料喷射模块包括第二气控阀和氨喷油器；
所述氨喷油器上设有氨燃料喷射阀；
所述第二气控阀串联在所述氨燃料喷射阀上；
所述第二气控阀与所述第二手动阀相联通；
所述氨喷油器用于将接收到的氨燃料喷射到所述综合测控模块中。
进一步，还有一种优选实施例，上述高压液氨供给子模块包括高耐压增压器、气动增压泵、稳压器和第一气控阀；
所述第二废弃燃料处理模块包括第三气控阀和第二废弃燃料处理装置；
所述第三气控阀串联在所述第二废弃燃料处理装置上；
所述第一气控阀串联在所述高耐压增压器的出口上；
所述气动增压泵用于向所述高耐压增压器提供气压；
所述稳压器用于维持所述高耐压增压器内的压力；
所述高耐压增压器用于接收所述第二手动阀输送的氨燃料，还用于将氨燃料加压处理后输送给所述氨喷油器，还用于将废弃氨燃料输送给第二废弃燃料处理装置进行处理。
进一步，还有一种优选实施例，上述第一废弃燃料处理模块包括第七电动阀和第一废弃燃料处理装置；
所述第七电动阀串联在所述第一废弃燃料处理装置上；
所述第一废弃燃料处理装置用于将从所述第六电动阀中输送出的废弃氨燃料进行处理。
进一步，还有一种优选实施例，上述综合测控模块包括光学诊断测试平台和气体供给系统；
所述气体供给系统用于向所述光学诊断测试平台提供其他气体；
所述光学诊断测试平台用于接收氨喷油器喷射的氨燃料，还用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验。
进一步地，还有一种优选实施例，上述系统还包括ECU控制系统；
所述ECU控制系统用于控制所述氨燃料喷射模块的喷射量。
本发明还提供一种面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给方法，所述方法是基于上述任意一项所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统实现的。
本发明的有益效果为：
1、本实施方式提供一种面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，采用低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块两种模式供给氨燃料喷射器，也可将低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块进行单独集成处理，使得实现不同压力下的氨燃料试验，同时将氨燃料供给过程和氨燃料喷射器喷射过程分开，实现压力的精准控制。并采用管路清洁模块分别对低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清理，并分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块进行处理。实现氨燃料达到预定温度300-400K和压力7-2000bar进行喷射，装置使用寿命长，操作简单，过程可视化，安全性高。成为零碳燃料喷雾燃烧领域研究的有效实验手段。
本发明适用于零碳燃料喷雾燃烧领域的研究。
附图说明
图1是实施方式一至九所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统示意图；
图2是实施方式十所述的低压氨燃料喷雾燃烧测试系统示意图；
图3是实施方式十所述的高压氨燃料喷雾燃烧测试系统示意图。
其中，1-储氨罐，2-空压机，3-液压泵，4-单向阀，5-第一手动阀，6-第一三通阀，7-第一电动阀，8-第二电动阀，9-第一活塞式蓄能器，10-第三电动阀，11-第二三通阀，12-第四电动阀，13-第二活塞式蓄能器，14-第五电动阀，15-第三三通阀，16-第六电动阀，17-第二手动阀，18-第七电动阀，19-氨燃料喷射阀，20-光学诊断测试平台，21-气体供给系统，22-高耐压增压器，23-气动增压泵，24-第一气控阀，25-稳压器，26-第二气控阀，27-第三气控阀，28-第一废弃燃料处理装置，29-氨喷油器，30-第二废弃燃料处理装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
实施方式一.参见图1说明本实施方式，本实施方式提供面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，所述系统包括氨燃料供给模块、管路清洁模块、第一废弃燃料处理模块、第二废弃燃料处理模块和综合测控模块；
所述氨燃料供给模块包括低压气液两相氨供给子模块、高压液氨供给子模块和氨燃料喷射模块；
所述低压气液两相氨供给子模块包括低压气相氨燃料供给通路和加压供给通路；
所述低压气相氨燃料供给通路用于直接向所述氨燃料喷射模块输送氨燃料，还用于将所述氨燃料输送给所述加压供给通路进行加压处理，并将加压处理后的氨燃料输送给所述氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料；
所述高压液氨供给子模块用于将接收到的氨燃料进行加压处理并输送给所述氨燃料喷射模块；
所述氨燃料喷射模块用于接收氨燃料并将所述氨燃料输送给所述综合测控模块；
所述综合测控模块用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验；
所述管路清洁模块用于分别对所述低压气相氨燃料供给通路和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清洁处理，并将废弃氨燃料分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块；
所述第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块均用于将接收到的废弃氨燃料进行处理。
本实施方式在实际应用时，如图1所示，低压气相氨燃料供给通路可直接向所述氨燃料喷射模块输送氨燃料，实现气态氨或液态氨形式的试验。还可以将所述氨燃料输送给所述加压供给通路进行加压处理，并将加压处理后的氨燃料输送给所述氨燃料喷射模块，实现16MPa及以下的氨燃料，即，使氨燃料以液态形式的试验。还可以向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料；高压液氨供给子模块将接收到的氨燃料进行加压处理并输送给所述氨燃料喷射模块，实现16MPa-50MPa的氨燃料的试验。同时综合测控模块将接收到的氨燃料与其他气体进行混合，完成试验。管路清洁模块分别对所述低压气相氨燃料供给通路和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清洁处理，并将废弃氨燃料分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块进行处理。
本实施方式提供一种面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，采用低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块两种模式供给氨燃料喷射器，也可将低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块进行单独集成处理，如图2和图3所示。使得实现不同压力下的氨燃料试验，同时将氨燃料供给过程和氨燃料喷射器喷射过程分开，实现压力的精准控制。并采用管路清洁模块分别对低压气液两相氨供给子模块和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清理并分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块进行处理。实现氨燃料达到预定温度300-400K和压力7-2000bar进行喷射，装置使用寿命长，操作简单，过程可视化，安全性高。成为零碳燃料喷雾燃烧领域研究的有效实验手段。
实施方式二.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的低压气相氨燃料供给通路作举例说明，所述低压气相氨燃料供给通路包括储氨罐1、第一三通阀6、第二电动阀8、第四电动阀12、第六电动阀16和第二手动阀17；
所述储氨罐1上设有减压阀；
所述第一三通阀6、第二电动阀8、第四电动阀12、第六电动阀16和第二手动阀17依次串联在所述减压阀上；
所述减压阀用于对所述储氨罐1内的氨燃料进行减压处理，并将处理后的氨燃料输送给所述第一三通阀6；
所述所述第一三通阀6用于将接收的氨燃料输送给第二电动阀8；
所述第二电动阀8用于将接收的氨燃料输送给所述第四电动阀12，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第四电动阀12用于将接收的氨燃料输送给第六电动阀16，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第六电动阀16用于将接收的氨燃料输送给第二手动阀17，还用于将氨燃料输送给第一废弃燃料处理模块；
所述第二手动阀17用于将接收的氨燃料输送给氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料。
本实施方式在实际应用时，如图1所示，低压气相氨燃料供给通路包括储氨罐1、第一三通阀6、第二电动阀8、第四电动阀12、第六电动阀16和第二手动阀17，所述储氨罐1上设有减压阀。
在应用时，低压模式包含气态氨和中低压液氨两种。首先液氨在减压阀的作用下以气态或液态的形式流出，依次开启第二电动阀8、第四电动阀12、第六电动阀16和第二手动阀17；同时采用压力表监控管路压力，气态氨进入氨燃料喷射模块中，氨燃料喷射模块将气态氨或液态氨喷射到综合测控模块中进行试验。试验完成后，将废弃氨燃料进入第一废弃燃料处理装置中，管路卸压至常压，再采用管路清洁模块对管路中的气态氨吹扫进第一废弃燃料处理装置中，完成清洁。
实施方式三.参加图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的加压供给通路作举例说明，所述加压供给通路包括液压泵3、第一手动阀5、第一加压模块和第二加压模块；
所述第一加压模块包括第二三通阀11、第三电动阀10和第一活塞式蓄能器9；
所述第二加压模块包括第三三通阀15、第五电动阀14和第二活塞式蓄能器13；
所述第一手动阀5串联在所述液压泵3的出口上；
所述第三电动阀10串联在所述第一活塞式蓄能器9的入口上；
所述第五电动阀14串联在所述第二活塞式蓄能器13的入口上；
所述第二三通阀11串联在所述第一手动阀5和第三电动阀10上；
所述第三三通阀15串联在所述第二三通阀11和第五电动阀14上；
所述液压泵3用于分别通过所述第二三通阀11和第三三通阀15向所述第一活塞式蓄能器9和第二活塞式蓄能器13提供液压力；
所述第一活塞式蓄能器9用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块；
所述第二活塞式蓄能器13用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块。
本实施方式在实际应用时，如图1所示，若要获得16MPa及以下的氨燃料压力，可设置储氨罐的减压阀压力值，使氨燃料以液态形式流出，在开启第二电动阀8、第四电动阀12和第六电动阀16的基础上，开启第三电动阀10、第一手动阀5，单独使用第一活塞式蓄能器9，开启第三电动阀10，将第一活塞式蓄能器9的移动活塞推至顶部，关闭第五电动阀14，对进入到第一活塞式蓄能器9中的液态氨进行加压，待管路压力达到目标压力值时，开启第二手动阀17，氨燃料进入氨燃料喷射模块中。
若要获得16MPa-50MPa的氨燃料压力，可设置储氨罐的减压阀压力值，开启第二电动阀8、第四电动阀12、第六电动阀16、第二手动阀17；使液态氨燃料充满管路及第一活塞式蓄能器9、和第二活塞式蓄能器13，然后关闭第四电动阀12和第二手动阀17，开启第三电动阀10和第一手动阀5，采用第一活塞式蓄能器9将氨燃料加压至16MPa，再打开第四电动阀12、第五电动阀14，采用第二活塞式蓄能器13继续将燃料加压至目标压力值时，开启第二手动阀17，氨燃料进入氨燃料喷射模块。
实施方式四.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式三所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的管路清洁模块作举例说明，所述管路清洁模块包括空压机2、单向阀4和第一电动阀7；
所述单向阀4、第一电动阀7依次串联在所述空压机2的出口上；
所述第一电动阀7与所述第一三通阀6相联通；
所述空压机2用于向所述低压气相氨燃料供给通路输送气体。
本实施方式在实际应用时，试验完成后，将废弃氨燃料进入第一废弃燃料处理装置中，管路卸压至常压，开启单向阀4和第一电动阀7，采用空压机2将管路中的气态氨吹扫进第一废弃燃料处理装置中，完成清洁。其中，第一活塞式蓄能器9和第二活塞式蓄能器13中会残存加压后的氨燃料，先开启第七电动阀18进行卸压，待管路压力稳定后，先将第一活塞式蓄能器9和第二活塞式蓄能器13内会有气态氨残存，因此将第一活塞式蓄能器9和第二活塞式蓄能器13的活塞推至顶部，将氨燃料推至管路中，再开启第一电动阀7、空压机2、单向阀4，将管路中的气态氨吹扫进废弃燃料处理装置中，完成清洁。
实施方式五.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式四所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的氨燃料喷射模块作举例说明，所述氨燃料喷射模块包括第二气控阀26和氨喷油器29；
所述氨喷油器29上设有氨燃料喷射阀19；
所述第二气控阀26串联在所述氨燃料喷射阀19上；
所述第二气控阀26与所述第二手动阀17相联通；
所述氨喷油器29用于将接收到的氨燃料喷射到所述综合测控模块中。
本实施方式在实际应用时，氨燃料进入到氨喷油器29中，等待指令，向综合测控模块进行喷射。
实施方式六.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式五所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的高压液氨供给子模块作举例说明，所述高压液氨供给子模块包括高耐压增压器22、气动增压泵23、稳压器25和第一气控阀24；
所述第二废弃燃料处理模块包括第三气控阀27和第二废弃燃料处理装置30；
所述第三气控阀27串联在所述第二废弃燃料处理装置30上；
所述第一气控阀24串联在所述高耐压增压器22的出口上；
所述气动增压泵23用于向所述高耐压增压器22提供气压；
所述稳压器25用于维持所述高耐压增压器22内的压力；
所述高耐压增压器22用于接收所述第二手动阀17输送的氨燃料，还用于将氨燃料加压处理后输送给所述氨喷油器29，还用于将废弃氨燃料输送给第二废弃燃料处理装置30进行处理。
本实施方式在实际应用时，如图1所示，当需要实现高压模式时，需要提供16MPa的液氨进入高耐压增压器22中，使高耐压增压器22的活塞复位，开启第一气控阀24、第二气控阀26、第三气控阀27排净管路中的空气，使高压液氨供给管路充满液氨，待管路压力稳定关闭第二气控阀26和第三气控阀27，开始对高耐压增压器22中的氨燃料增压，通过设置增压泵23的介质压力，使增压器22工作结束后温度传感器和压力传感器读取到氨燃料目标状态值，开启第二气控阀26，氨燃料进入氨喷油器29中射过程中，高耐压增压器22的高压腔内压力会逐渐降低，为了保持喷射压力的稳定性，利用稳压器25来维持压力；待喷射完成后，增压器22中的燃料压力仍然较高，利用气动增压泵23来卸掉一部分压力，再打开第三气控阀27使氨燃料进入到第二废弃燃料处理装置中，卸压至大气压力，此时管路中残存气态氨燃料，采用低压气液两相氨供给子模块通入一定的空气将管路残存的气态氨吹扫至第二废弃燃料处理装置中。
实施方式七.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式六所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的第一废弃燃料处理模块作举例说明，所述第一废弃燃料处理模块包括第七电动阀18和第一废弃燃料处理装置28；
所述第七电动阀18串联在所述第一废弃燃料处理装置28上；
所述第一废弃燃料处理装置28用于将从所述第六电动阀16中输送出的废弃氨燃料进行处理。
本实施方式在实际应用时，第一废弃燃料处理装置28用于将从所述第六电动阀16中输送出的废弃氨燃料进行处理。
实施方式八.参见图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式七所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统中的综合测控模块作举例说明，所述综合测控模块包括光学诊断测试平台20和气体供给系统21；
所述气体供给系统21用于向所述光学诊断测试平台20提供其他气体；
所述光学诊断测试平台20用于接收氨喷油器29喷射的氨燃料，还用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验。
本实施方式在实际应用时，向光学诊断测试平台20采用快速压缩膨胀机RCEM实现，通入预设比例的氮气、氧气、模拟内燃机进气状态，低压喷入氨气，当快速压缩膨胀机RCEM活塞运动至上止点附近时，控制点火系统引燃混合气，形成低压预混燃烧模式的氨燃烧测试；同理，在进气状态时利用气体供给系统通入适当比例的氢气，可模拟氨燃料掺氢燃烧；测试完成后，开启排气系统，将系统内产生的废气经稀释和转化达到排放要求后排放至大气。
实施方式九.参见图1说明本实施方式，本实施方式是在实施方式八所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统的基础上增加ECU控制系统；
所述ECU控制系统用于控制所述氨燃料喷射模块的喷射量。
实施方式十.参见图2和图3说明本实施方式，本实施方式提供一种面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给方法，所述方法是基于实施方式一至实施方式九任意一项所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统实现的。
本实施方式在实际应用时，低压模式，如图2所示，向快速压缩膨胀机RCEM内通入预设比例的氮气、氧气、模拟内燃机进气状态，低压喷入氨气，当快速压缩膨胀机RCEM活塞运动至上止点附近时，控制点火系统引燃混合气，形成低压预混燃烧模式的氨燃烧测试；同理，在进气状态时利用气体供给系统通入适当比例的氢气，可模拟氨燃料掺氢燃烧；
测试完成后，开启排气系统，将系统内产生的废气经稀释和转化达到排放要求后排放至大气；由于氨具有一定的毒性和腐蚀性，氨输运管路与测试系统安装空间装有氨气泄漏警报器，用于判断氨的泄漏。另外，储氨罐内部组件、电磁阀、高压管等与氨接触的设备都需要具有氨的耐受性，避免使用不耐受的材料。光路系统通过光学诊断测试平台视窗完成高/低压氨燃料喷雾与燃烧的光学诊断。
高压模式如图3所示。开启加热系统，预热定容弹本体，当综合测控系统监测到定容弹内外温度达到设定值时，加热完毕；随后由气体供给系统向定容弹本体内通入预设比例的氮气、氧气、乙烯、氢气，形成可燃混合气，达到指定温度和压力时，控制点火系统引燃混合气，当综合测控系统捕捉到温度和压力的下降沿目标值时，向ECU单元发射信号，完成氨燃料的高压喷射，此时可以进行高压氨燃烧测试，同理可进行高压氨的冷态或热态喷雾测试。
此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述系统包括氨燃料供给模块、管路清洁模块、第一废弃燃料处理模块、第二废弃燃料处理模块和综合测控模块；
所述氨燃料供给模块包括低压气液两相氨供给子模块、高压液氨供给子模块和氨燃料喷射模块；
所述低压气液两相氨供给子模块包括低压气相氨燃料供给通路和加压供给通路；
所述低压气相氨燃料供给通路用于直接向所述氨燃料喷射模块输送氨燃料，还用于将所述氨燃料输送给所述加压供给通路进行加压处理，并将加压处理后的氨燃料输送给所述氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料；
所述高压液氨供给子模块用于将接收到的氨燃料进行加压处理并输送给所述氨燃料喷射模块；
所述氨燃料喷射模块用于接收氨燃料并将所述氨燃料输送给所述综合测控模块；
所述综合测控模块用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验；
所述管路清洁模块用于分别对所述低压气相氨燃料供给通路和高压液氨供给子模块中的废弃氨燃料进行清洁处理，并将废弃氨燃料分别输送给第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块；
所述第一废弃燃料处理模块和第二废弃燃料处理模块均用于将接收到的废弃氨燃料进行处理。
2.根据权利要求1所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述低压气相氨燃料供给通路包括储氨罐(1)、第一三通阀(6)、第二电动阀(8)、第四电动阀(12)、第六电动阀(16)和第二手动阀(17)；
所述储氨罐(1)上设有减压阀；
所述第一三通阀(6)、第二电动阀(8)、第四电动阀(12)、第六电动阀(16)和第二手动阀(17)依次串联在所述减压阀上；
所述减压阀用于对所述储氨罐(1)内的氨燃料进行减压处理，并将处理后的氨燃料输送给所述第一三通阀(6)；
所述所述第一三通阀(6)用于将接收的氨燃料输送给第二电动阀(8)；
所述第二电动阀(8)用于将接收的氨燃料输送给所述第四电动阀(12)，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第四电动阀(12)用于将接收的氨燃料输送给第六电动阀(16)，还用于将氨燃料输送给加压供给通路；
所述第六电动阀(16)用于将接收的氨燃料输送给第二手动阀(17)，还用于将氨燃料输送给第一废弃燃料处理模块；
所述第二手动阀(17)用于将接收的氨燃料输送给氨燃料喷射模块，还用于向所述高压液氨供给子模块输送氨燃料。
3.根据权利要求2所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述加压供给通路包括液压泵(3)、第一手动阀(5)、第一加压模块和第二加压模块；
所述第一加压模块包括第二三通阀(11)、第三电动阀(10)和第一活塞式蓄能器(9)；
所述第二加压模块包括第三三通阀(15)、第五电动阀(14)和第二活塞式蓄能器(13)；
所述第一手动阀(5)串联在所述液压泵(3)的出口上；
所述第三电动阀(10)串联在所述第一活塞式蓄能器(9)的入口上；
所述第五电动阀(14)串联在所述第二活塞式蓄能器(13)的入口上；
所述第二三通阀(11)串联在所述第一手动阀(5)和第三电动阀(10)上；
所述第三三通阀(15)串联在所述第二三通阀(11)和第五电动阀(14)上；
所述液压泵(3)用于分别通过所述第二三通阀(11)和第三三通阀(15)向所述第一活塞式蓄能器(9)和第二活塞式蓄能器(13)提供液压力；
所述第一活塞式蓄能器(9)用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块；
所述第二活塞式蓄能器(13)用于根据接收到的液压力对氨燃料进行加压处理，并将加压后的氨燃料输送给所述低压气液两相氨供给子模块。
4.根据权利要求3所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述管路清洁模块包括空压机(2)、单向阀(4)和第一电动阀(7)；
所述单向阀(4)、第一电动阀(7)依次串联在所述空压机(2)的出口上；
所述第一电动阀(7)与所述第一三通阀(6)相联通；
所述空压机(2)用于向所述低压气相氨燃料供给通路输送气体。
5.根据权利要求4所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述氨燃料喷射模块包括第二气控阀(26)和氨喷油器(29)；
所述氨喷油器(29)上设有氨燃料喷射阀(19)；
所述第二气控阀(26)串联在所述氨燃料喷射阀(19)上；
所述第二气控阀(26)与所述第二手动阀(17)相联通；
所述氨喷油器(29)用于将接收到的氨燃料喷射到所述综合测控模块中。
6.根据权利要求5所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述高压液氨供给子模块包括高耐压增压器(22)、气动增压泵(23)、稳压器(25)和第一气控阀(24)；
所述第二废弃燃料处理模块包括第三气控阀(27)和第二废弃燃料处理装置(30)；
所述第三气控阀(27)串联在所述第二废弃燃料处理装置(30)上；
所述第一气控阀(24)串联在所述高耐压增压器(22)的出口上；
所述气动增压泵(23)用于向所述高耐压增压器(22)提供气压；
所述稳压器(25)用于维持所述高耐压增压器(22)内的压力；
所述高耐压增压器(22)用于接收所述第二手动阀(17)输送的氨燃料，还用于将氨燃料加压处理后输送给所述氨喷油器(29)，还用于将废弃氨燃料输送给第二废弃燃料处理装置(30)进行处理。
7.根据权利要求6所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述第一废弃燃料处理模块包括第七电动阀(18)和第一废弃燃料处理装置(28)；
所述第七电动阀(18)串联在所述第一废弃燃料处理装置(28)上；
所述第一废弃燃料处理装置(28)用于将从所述第六电动阀(16)中输送出的废弃氨燃料进行处理。
8.根据权利要求7所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述综合测控模块包括光学诊断测试平台(20)和气体供给系统(21)；
所述气体供给系统(21)用于向所述光学诊断测试平台(20)提供其他气体；
所述光学诊断测试平台(20)用于接收氨喷油器(29)喷射的氨燃料，还用于将接收到的氨燃料与其他气体进行混合试验。
9.根据权利要求8所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统，其特征在于，所述系统还包括ECU控制系统；
所述ECU控制系统用于控制所述氨燃料喷射模块的喷射量。
10.面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1-9任意一项所述的面向可视化试验的宽压力范围氨燃料供给系统实现的。
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