氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统的制作方法

1.本发明是关于氨发动机技术领域，特别是关于一种氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统。


背景技术：

2.常见的发动机系统多使用化石燃料，燃烧产物co2的大量排放造成了严重的环境问题，二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。氨-非氨混合燃料发动机系统运行过程中可显著减少co2温室气体的排放。
3.氨发动机包括柴油引燃和火花点火燃烧两种方式。
4.柴油引燃氨发动机采用柴油引燃氨混合气。但是，这种柴油引燃的双燃料燃烧方式仍然存在碳排放和颗粒排放，且当柴油喷射量较小时，仍然存在氨燃烧不充分的缺陷。
5.除此之外，采用氨混合氢气具有提升火花点火氨发动机的燃烧速度的潜力。但是该方案需要掺混较大比例的氢气以实现燃烧速度的提升。其次，需要额外的预混装置以实现氨气和氢气的精确预混。再次，使用两套喷射系统则存在混合不充分，燃烧循环变动的缺陷。
6.采用氨作为燃料的发动机，其燃烧产物不包含任何碳排放。然而，氨燃料发动机面临燃烧不充分、燃烧效率低、总体热效率低的显著问题，进而限制了其广泛应用。
7.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，其结构简单合理，可以显著加速氨混合气燃烧，有效提升了发动机的综合性能和效率。
9.为实现上述目的，本发明提供了一种氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，包括：气缸体以及预燃烧室。气缸体包括缸体、活塞和缸盖，缸盖具有至少一个进气道和至少一个排气道，且活塞、缸体和缸盖封闭形成至少一个主燃烧室。以及预燃烧室，设置于主燃烧室的上方，并位于缸盖中，且预燃烧室由顶端的喷嘴、氢气供气道和火花塞组成。其中，预燃烧室的喷嘴伸入主燃烧室。其中，混合气体通过进气道进入主燃烧室。其中，氢气供气道用以向预燃烧室提供氢气，火花塞用以点火引燃预燃烧室内的氢气形成火核，且火核通过喷嘴进入主燃烧室，从而引燃主燃烧室内的混合气体。
10.在一个或多个实施方式中，主燃烧室的燃烧产物通过排气道离开主燃烧室。
11.在一个或多个实施方式中，混合气体为氨气和空气的混合气体。
12.在一个或多个实施方式中，喷嘴上具有多个喷孔。
13.在一个或多个实施方式中，喷孔的数量为四个至八个，且每个喷孔的直径为1毫米至3毫米。
14.在一个或多个实施方式中，氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统还包括氢气供给
机构，与氢气供气道相连通，且氢气供给机构用以通过氢气供气道向预燃烧室提供氢气。
15.在一个或多个实施方式中，氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统还包括喷射器，安装于进气道内，且喷射器用以将进气道喷射氨气，从而与进气道内的空气进行混合。
16.在一个或多个实施方式中，氢气供气道内设置有单向球阀。
17.与现有技术相比，根据本发明的氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，结构简单合理，可以显著加速氨混合气燃烧，有效提升了发动机的综合性能和效率。
附图说明
18.图1是根据本发明一实施方式的氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统的结构示意图。
19.主要附图标记说明：
20.1-缸体，2-活塞，3-缸盖，4-进气道，5-排气道，6-主燃烧室，7-喷嘴，8-氢气供气道，9-火花塞，10-预燃烧室。
具体实施方式
21.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
22.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
23.图1是根据本发明一实施方式的氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统的结构示意图。如图1所示，根据本发明一实施方式的一种氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，包括：气缸体以及预燃烧室10。气缸体包括缸体1、活塞2和缸盖3，缸盖3具有至少一个进气道4和至少一个排气道5，且活塞2、缸体1和缸盖3封闭形成至少一个主燃烧室6。以及预燃烧室10，设置于主燃烧室6的上方，并位于缸盖3中，且预燃烧室10由顶端的喷嘴7、氢气供气道8和火花塞9组成。其中，预燃烧室10的喷嘴7伸入主燃烧室6。其中，混合气体通过进气道4进入主燃烧室6。其中，氢气供气道8用以向预燃烧室10提供氢气，火花塞9用以点火引燃预燃烧室10内的氢气形成火核，且火核通过喷嘴7进入主燃烧室6，从而引燃主燃烧室6内的混合气体。
24.在一个或多个实施方式中，主燃烧室6的燃烧产物通过排气道5离开主燃烧室6。混合气体为氨气和空气的混合气体。喷嘴7上具有多个喷孔。喷孔的数量为四个至八个，且每个喷孔的直径为1毫米至3毫米。
25.在一个或多个实施方式中，氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统还包括氢气供给机构，与氢气供气道8相连通，且氢气供给机构用以通过氢气供气道8向预燃烧室10提供氢气。
26.在一个或多个实施方式中，氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统还包括喷射器，安装于进气道4内，且喷射器用以将进气道4喷射氨气，从而与进气道4内的空气进行混合。氢气供气道8内设置有单向球阀。
27.在实际应用中，本发明的氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，氨气可以通过安
装在进气道4内的喷射器实现发动机供气，新鲜空气或氨/空气混合气可以通过进气门的开闭进入到主燃烧室6中。氨混合气在主燃烧室6中燃烧后的产物可以通过排气门的开闭排出到发动机外。主燃烧室6由气缸壁(气缸)，活塞2和汽缸盖3封闭形成。在一些氨发动机构造中，主燃烧室6中包含可以直接喷射氨的直喷喷射器以提供主燃室的氨气供应。氢气射流的预燃烧室10由预燃烧室10顶端的喷嘴7，氢气供气道8和火花塞9组成。预燃烧室10通常包含4个至8个直径在1毫米至3毫米的喷孔。氢气供气道8可以由单项球阀控制开闭也可以是电控的氢气喷射器，以保证氢气进入预燃烧室10，而不会有混合气/火焰倒流回供气道。在一些预燃室设计中，氢气供气道8可以由气体喷射器进行代替。
28.由高压罐储存的氢气，或者由氨气裂解反应及其它制氢装置后形成的氢气由氢气供气道8进入预燃烧室10内。主燃烧室6内的空气或氨气/空气混合气在发动机压缩行程进入预燃烧室10中。在发动机上止点附近，火花塞9点火引燃预燃烧室10内的氢气/空气，或者氢气/氨气/空气混合气形成火核。由于氢气的点火能量较低、火焰传播速度较快，预燃烧室10的混合气迅速燃烧导致压力显著上升，火焰束通过预燃烧室10的喷嘴7进入主燃烧室6。高速、高温、高活性的火焰射流能够迅速喷射到主燃烧室6并引燃主燃烧室6中的氨气/空气混合气。由于射流束的温度高、体积大、活性强，因此主燃烧室6中的氨气/空气混合气多点着火，并迅速燃烧，燃烧持续期短，燃烧效率高。氨发动机的性能和效率可以通过火花塞9的点火时刻进行优化。
29.总之，本发明的氨发动机的氢气射流点燃式燃烧系统，结构简单合理，采用微量氢气并结合射流点火技术显著加速了氨混合气燃烧，有效提升了发动机的综合性能和效率。
30.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。