一种高效的低碳无碳灵活燃料燃烧系统的制作方法

1.本发明涉及内燃机燃烧技术领域，更具体的说，是涉及一种高效的低碳无碳灵活燃料燃烧系统。


背景技术：

2.为了降低排放和实现碳达峰以及碳中和的多重目标，以低碳无碳的燃料为主的发动机技术在不断开发和优化。其中，以天然气和氨气等低碳无碳发动机备受重视。而天然气和氨气等发动机的难点在于其燃烧速度慢，很难实现传统多碳化石燃料的高热效率燃烧。如何提升此类低碳无碳燃料在发动机缸内的燃烧速率，是实现无碳低碳燃料发动机高效清洁燃烧的关键。
3.因此有必要提供一种新型燃烧系统用以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，公开了一种高效的低碳无碳灵活燃料燃烧系统。主要是利用高反应速率低碳/无碳燃料与低反应速率低碳/无碳燃料掺烧，以及发动机废气余热对主燃料进行在线制取富氢燃料后的掺氢燃烧，并结合高能点火室技术，合理组织燃烧策略，从而实现低碳/无碳灵活燃料高效清洁燃烧。
5.本发明采用的技术方案是：一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，包括燃烧室、低压喷油器、高压喷油器和点火室。所述低压喷油器设置在进气道上，包括高反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器和低反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器；所述高压喷油器设置在缸盖和点火室上，分别是缸内富氢燃料高压喷油器和点火室富氢燃料高压喷油器；所述点火室设置在缸盖上，所述点火室内设置火花塞和点火室富氢燃料高压喷油器，所述点火室与所述燃烧室有通道相连。
6.进一步地，所述高反应速率低碳/无碳燃料为甲醇、二甲醚或氢气等，或含其成分的混合物。
7.进一步地，所述低反应速率低碳/无碳燃料为液化石油气、天然气或氨气等，或含其成分的混合物。
8.进一步地，所述富氢燃料是利用发动机废气余热对主燃料进行在线催化裂解或催化重整所得。
9.进一步地，所述点火室也可以用火花塞，高能火花塞，等离子电嘴和易压燃燃料射流喷油器代替。
10.进一步地，所述高反应速率低碳/无碳燃料和低反应速率低碳/无碳燃料也可以混合后，经过一套喷油系统进行喷射。
11.本发明的有益效果是：一是掺烧高反应速率低碳/无碳燃料后，有效提升了低反应速率低碳、无碳燃料燃烧速率，并拓宽了发动机的燃料适应性；二是通过废气余热对主燃料进行在线制取富氢燃料后，实现掺氢燃烧，提升主燃料燃烧速率的同时也扩展了稀燃极限，
且有效地进行了发动机的热管理，综合提升了热效率；三是通过高能点火装置，可以实现稳定快速着火，进一步提升燃烧速率。综上所述，本发明能够多方面保证低碳无碳灵活燃料的高效清洁燃烧。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1表示高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统示意图。
14.图中：1、燃烧室，2、进气道，3、排气道，4、点火室，5、高反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器，6低反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器，7、点火室富氢燃料高压喷油器，8、缸内富氢燃料高压喷油器，9、火花塞。
具体实施方式
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
16.实施例1：
17.如图1所示，本发明高效的低碳无碳灵活燃料燃烧系统，包括燃烧室1、低压喷油器、高压喷油器和点火室4，所述低压喷油器设置在进气道2上，包括高反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器5和低反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器6；所述高压喷油器设置在缸盖和点火室上，分别是缸内富氢燃料高压喷油器8和点火室富氢燃料高压喷油器7；所述点火室4设置在缸盖上，所述点火室4内设置火花塞9和点火室富氢燃料高压喷油器7，所述点火室4与所述燃烧室1有通道相连。
18.所述高反应速率低碳/无碳燃料为甲醇、二甲醚或氢气等，或含其成分的混合物，其特征是燃烧反应速率快，能够实现高效燃烧。
19.所述低反应速率低碳/无碳燃料为液化石油气、天然气或氨气等，或含其成分的混合物，其特征是燃烧反应速率慢，应用于内燃机上热效率低。
20.所述富氢燃料是利用发动机废气余热对主燃料进行在线催化裂解或催化重整所得，提升发动机能源利用效率。
21.本实施例中采用点火室4为点火装置，高反应速率低碳燃料为甲醇，低反应速率无碳燃料为氨，通过对废气余热对甲醇或氨燃料进行重整制氢，并将制得的富氢燃料喷入点火室4和燃烧室1内，通过火花塞9点燃点火室4内的富氢燃料后，燃烧产物由点火室4通道以高速射流形式喷入燃烧室内1，引燃燃烧室1内的甲醇和氨气以及氢气混合气。在一台四冲程发动机上进行研究，相比于原氨发动机，热效率提升6％。
22.实施例2：所述点火室4也可以用火花塞，高能火花塞，等离子电嘴和易压燃燃料射流喷油器代替，主要实现点火正时的精确控制。
23.本实施例中采用易压燃燃料射流喷油器，即设置缸内二甲醚高压喷油器为点火装置。高反应低碳燃料和低反应速率无碳燃料分别为二甲醚和氨，通过对废气余热对二甲醚
或氨燃料进行重整制氢并燃烧，在一台四冲程发动机上进行研究，相比于原氨发动机，热效率提升6％。
24.实施例3：所述高反应速率低碳/无碳燃料和低反应速率低碳/无碳燃料也可以混合后，经过一套喷油系统进行喷射，从而简化供油系统。
25.本实施例中采用点火室为点火装置，将高反应低碳燃料甲醇和低反应速率无碳燃料氨进行混合，通过对废气余热对甲醇
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甲醇混合燃料进行重整制氢并燃烧，在一台四冲程发动机上进行研究，相比于原氨发动机，热效率提升5％。
26.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。


技术特征：
1.一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，包括燃烧室(1)、低压喷油器、高压喷油器和点火室(4)，其特征在于，所述低压喷油器设置在进气道(2)上，包括高反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器(5)和低反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器(6)；所述高压喷油器设置在缸盖和点火室上，分别是缸内富氢燃料高压喷油器(8)和点火室富氢燃料高压喷油器(7)；所述点火室(4)设置在缸盖上，所述点火室(4)内设置火花塞(9)和点火室富氢燃料高压喷油器(7)，所述点火室(4)与所述燃烧室(1)有通道相连。2.根据权利要求1所述的一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，其特征在于：所述高反应速率低碳/无碳燃料为甲醇、二甲醚或氢气等，或含其成分的混合物。3.根据权利要求1所述的一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，其特征在于：所述低反应速率低碳/无碳燃料为液化石油气、天然气或氨气等，或含其成分的混合物。4.根据权利要求1所述的一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，其特征在于：所述富氢燃料是利用发动机废气余热对主燃料进行在线催化裂解或催化重整所得。5.根据权利要求1所述的一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，其特征在于：所述点火室(4)也可以用火花塞，高能火花塞，等离子电嘴和易压燃燃料射流喷油器代替。6.根据权利要求2和3所述的应用，其特征在于：所述高反应速率低碳/无碳燃料和低反应速率低碳/无碳燃料也可以混合后，经过一套喷油系统进行喷射。

技术总结
本发明公开了一种高效的低碳/无碳灵活燃料燃烧系统，所述燃烧系统包括燃烧室、低压喷油器、高压喷油器以及点火室；所述低压喷油器设置在进气道上，包括高反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器和低反应速率低碳/无碳燃料低压喷油器；所述高压喷油器是富氢燃料高压喷油器，设置在缸盖和点火室上；所述点火室设置在缸盖上，包括富氢燃料高压喷油器和火花塞，并通过通道与燃烧室连接。与现有技术相比，本发明重新设计了燃烧系统，显著提升低碳/无碳燃料燃烧速率，实现低碳/无碳灵活燃料的高效清洁燃烧。洁燃烧。洁燃烧。


技术研发人员：隆武强 王洋 田华 张振先 王千铭 崔靖晨 董鹏博 董东升
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2021/11/21