CN217999714U - 一种喷氢氨气发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及发动机领域，特别是涉及一种喷氢氨气发动机系统。一种喷氢氨气发动机系统，包括：氨气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氨气；氢气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氢气；调节控制装置，分别与所述氨气喷射装置和所述氢气喷射装置连接，用于调节所述氨气和所述氢气的比例，以调整所述发动机系统的燃烧速度；以及进气装置，用于向所述发动机系统内喷入空气；其中，所述氨气、氢气、空气在所述发动机系统的气缸内形成氨气‑氢气‑空气的混合气。上述喷氢氨气发动机系统，通过在燃烧速度慢的氨气发动机中喷入少量燃烧速度快的氢气，解决了氨气燃烧速度慢的问题，从而使其适用于发动机需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机领域，特别是涉及一种喷氢氨气发动机系统。
背景技术
随着“双碳”目标的推进，发动机领域面临着诸多的挑战，发展“低碳”乃至“零碳”发动机具有十分重要的意义。
氨气(NH3)是一种广泛使用的工业原料，制备简单，成本低廉。随着发动机低碳化发展，氨气作为一种零碳可燃气体，其完全燃烧后的产物为氮气和水，因此氨气具有成为发动机清洁燃料的潜力，但氨气燃烧速度较慢，不符合高速发动机的需求。
实用新型内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种喷氢氨气发动机系统，可以解决氨气燃烧速度慢的问题，从而使其适用于发动机需求。
一种喷氢氨气发动机系统，包括：
氨气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氨气；
氢气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氢气；
调节控制装置，分别与所述氨气喷射装置和所述氢气喷射装置连接，用于调节所述氨气和所述氢气的比例，以调整所述发动机系统的燃烧速度；以及
进气装置，用于向所述发动机系统内喷入空气；
其中，所述氨气、氢气、空气在所述发动机系统的气缸内形成氨气-氢气-空气的混合气。
在其中一个实施例中，所述发动机系统还包括：
水回收装置，用于回收所述发动机系统燃烧生成的水，所述水回收装置的水用于冷却所述发动机系统。
在其中一个实施例中，所述水回收装置的水用于喷入所述发动机系统的进气道以抑制回火及爆震。
在其中一个实施例中，所述进气装置以自然吸气的方式供气。
在其中一个实施例中，所述进气装置以增压的方式供气。
在其中一个实施例中，所述氨气喷射装置为氨气缸内直喷装置。
在其中一个实施例中，所述氨气喷射装置为氨气进气道喷射装置。
在其中一个实施例中，所述氢气喷射装置为氢气缸内直喷装置。
在其中一个实施例中，所述氢气喷射装置为氢气进气道喷射装置。
上述喷氢氨气发动机系统，通过在燃烧速度慢的氨气发动机中喷入少量燃烧速度快的氢气，解决了氨气燃烧速度慢的问题，从而使其适用于发动机需求。
附图说明
图1为一个实施例中喷氢氨气发动机系统的结构框图；
图2为一个实施例中喷氢氨气发动机系统的示意图；
图3为另一个实施例中喷氢氨气发动机系统的示意图；
其中：110-氨气喷射装置，120-氢气喷射装置，130-调节控制装置，140-进气装置，2-氨气瓶，3-氨气管路，4-氨气喷射器，5-进气道，6-气缸，7-排气管，8-排气系统，9-冷凝器，10-过滤器，11-回水管，12-水箱，13-冷却水管，14-氢气瓶，15-氢气管路，16-氢气喷射器，17-喷水管，18-高压水泵。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为一个实施例中喷氢氨气发动机系统的结构框图，如图1所示，一种喷氢氨气发动机系统100，包括：
氨气喷射装置110，用于向所述发动机系统100内喷入氨气；
氢气喷射装置120，用于向所述发动机系统100内喷入氢气；
调节控制装置130，分别与所述氨气喷射装置110和所述氢气喷射装置120连接，用于调节所述氨气和所述氢气的比例，以调整所述发动机系统100的燃烧速度；以及
进气装置140，用于向所述发动机系统100内喷入空气；
其中，所述氨气、氢气、空气在所述发动机系统100的气缸内形成氨气-氢气-空气的混合气。
具体地，氨气喷射装置110、氢气喷射装置120、进气装置140可以分别向发动机系统100内喷入氨气、氢气、空气，以在发动机系统100的气缸内形成氨气-氢气-空气的混合气，同时，调节控制装置130可以依据发动机系统的转速调整所述混合气体中氨气及氢气的比例，从而调节发动机系统100的燃烧速度。
氢气(H2)也是一种零碳燃料，其燃烧后的产物为水，但是氢气燃烧速度很快，因此氢气作为发动机燃料燃烧，一般需要吸入过量空气进行稀燃，以降低燃烧温度和燃烧速率，防止发生爆燃；氨气燃烧速度较慢，单独燃用不符合高速发动机的需求；本实用新型通过在氨气发动机中喷入少量氢气，利用氢气燃烧速度快的特点弥补了氨气燃烧速度慢的问题。
在其中一个实施例中，所述发动机系统100还可以包括：
水回收装置150，用于回收所述发动机系统100燃烧生成的水，所述水回收装置的水可以用于冷却所述发动机系统100。
在其中一个实施例中，所述水回收装置150的水可以用于喷入所述发动机系统100的进气道以抑制回火及爆震。
在其中一个实施例中，所述进气装置140可以以自然吸气的方式供气。
在其中一个实施例中，所述进气装置140可以以增压的方式供气。
在其中一个实施例中，所述氨气喷射装置110可以为氨气缸内直喷装置。
在其中一个实施例中，所述氨气喷射装置110可以为氨气进气道喷射装置。
在其中一个实施例中，所述氢气喷射装置120可以为氢气缸内直喷装置。
在其中一个实施例中，所述氢气喷射装置120可以为氢气进气道喷射装置。
图2为一个实施例中喷氢氨气发动机系统的示意图，如图2所示，一种喷氢氨气发动机系统，可以包括氨气喷射装置、氢气喷射装置、进气装置140以及调节控制装置。其中，氨气喷射装置可以包括氨气瓶2、氨气管路3、氨气喷射器4；氢气喷射装置可以包括氢气瓶14、氢气管路15、氢气喷射器16；水回收装置可以包括冷凝器9、过滤器10、回水管11、水箱12。所述喷氢氨气发动机系统还可以包括进气道5、气缸6、排气管7、排气系统8、冷却水管13。
发动机系统由进气装置140泵入新鲜空气。当发动机系统处于怠速工况(发动机系统转速＜1000rpm)时，由于发动机系统转速较慢，因此可以完全燃用氨气。由氨气瓶2通过氨气管路3和设置在进气道5上的氨气喷射器4向进气道5中喷入氨气，氨气与空气在进气道5中混合，并在进气阶段进入气缸6中。所述氨气与空气中的氧气在气缸6中发生燃烧反应。
当发动机系统处于中低转速工况(发动机系统转速为1000-3000rpm)时，此时需要泵入部分氢气以加快燃烧速度，调节控制装置130可以调节所述氨气-氢气的比例至为6:4。由氨气瓶2通过氨气管路3和设置在进气道5上的氨气喷射器4向进气道5中喷入氨气，氨气占所需燃料的60％，氨气与空气在进气道5中混合，并在进气阶段进入气缸6中。由氢气瓶14通过氢气管路15和设置在气缸6上的氢气喷射器16向气缸6中喷入氢气，氢气占所需燃料的40％，氢气在进气冲程或压缩冲程阶段喷入，从而在火花塞附近形成富氢混合气，从而提高点火稳定性和燃烧稳定性。所述氨气-氢气-空气的混合气在气缸6中发生燃烧反应。
当发动机系统处于中高转速工况(发动机系统转速＞3000rpm)时，此时所需的氢气量增加，调节控制装置130可以调节氨气-氢气的比例为4:6。由氨气瓶2通过氨气管路3和设置在进气道5上的氨气喷射器4向进气道5中喷入氨气，氨气占所需燃料的40％，氨气与空气在进气道5中混合，并在进气阶段进入气缸6中。由氢气瓶14通过氢气管路15和设置在气缸6上的氢气喷射器16向气缸6中喷入氢气，氢气占所需燃料的60％，氢气在进气冲程或压缩冲程阶段喷入。所述氨气-氢气-空气的混合气在气缸6中发生燃烧反应。
发动机系统燃烧产生的废气经排气管7排出，排气管7上设置有冷凝器9，废气经冷凝器9将所含的水蒸气冷凝，冷凝水流入回水管11，由于废气中有杂质，因此冷凝水经过回水管11上的过滤器10滤掉杂质后汇入水箱12。水箱12中的水经由冷却水管13流入发动机缸体，从而使燃烧生成的水经发动机冷却水路循环利用。废气中的其他燃烧产物通过冷凝器9后经排气管7继续排出，由排气系统8处理后排入大气。
图3为另一个实施例中喷氢氨气发动机系统的示意图，如图2所示，所述喷氢氨气发动机系统还可以包括喷水管17、高压水泵18，水箱12中的水一方面经由冷却水管13流入发动机缸体，从而使燃烧生成的水经发动机冷却水路循环利用；另一方面，当发动机处于高速大负荷工况时，氢气占燃气比例较大，缸内燃烧较为剧烈，易产生回火、爆震等异常燃烧现象，水箱12中的水在此时可经喷水管17及高压水泵18泵入氨气管中，随氨气喷射器4喷入进气道5中，以抑制回火及爆震。由于氨气极易溶于水，因此经由氨气管和氨气喷射器4喷水，不会影响氨气的喷射量。
需要说明的是，本实用新型中氨气和氢气的混合比例不局限于实施例中提到的具体比例，可以依据转速及其他需要做调整。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种喷氢氨气发动机系统，其特征在于，包括：
氨气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氨气；
氢气喷射装置，用于向所述发动机系统内喷入氢气；
调节控制装置，分别与所述氨气喷射装置和所述氢气喷射装置连接，用于调节所述氨气和所述氢气的比例，以调整所述发动机系统的燃烧速度；以及
进气装置，用于向所述发动机系统内喷入空气；
其中，所述氨气、氢气、空气在所述发动机系统的气缸内形成氨气-氢气-空气的混合气。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，还包括：
水回收装置，用于回收所述发动机系统燃烧生成的水，所述水回收装置的水用于冷却所述发动机系统。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，所述水回收装置的水用于喷入所述发动机系统的进气道以抑制回火及爆震。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述进气装置以自然吸气的方式供气。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述进气装置以增压的方式供气。
6.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述氨气喷射装置为氨气缸内直喷装置。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述氨气喷射装置为氨气进气道喷射装置。
8.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述氢气喷射装置为氢气缸内直喷装置。
9.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述氢气喷射装置为氢气进气道喷射装置。
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