一种点火室式发动机及其控制方法
本发明涉及一种点火室式发动机及其控制方法，属于内燃机技术领域。裂解加热器设有加热火花塞、加热喷射器、空气阀和加热喷孔，气缸上带有点火室、进气道和排气道，排气调节阀安装在排气道上，排气调节阀、裂解加热器均与燃料裂解器连通，燃料箱与燃料裂解器之间设有燃料气化装置，燃料裂解器与氢气储存罐之间安装有分离器，分离器将氢气和其他气体进行分离，分离器和氢气储存罐分别与混合气喷射器连通，燃料箱还与进气喷射器、加热喷射器连接，氢气储存罐与点火喷射器连接。通过设置点火室，提高点火能量，实现稀薄燃烧；通过设置排气调节阀及裂解加热器，有效控制不同工况下燃料裂解效率，从而达到高效清洁燃烧的目的。
发明专利
CN202410455188.2
2024-04-15
CN118391148A
2024-07-25
F02D19/06(2006.01)
大连民族大学
王阳;李广月;张涛;葛平淑;赵秀春
116600 辽宁省大连市经济技术开发区辽河西路18号
大连智高专利事务所(特殊普通合伙)
毕进
辽宁;21
1.一种点火室式发动机，其特征在于，包括气缸(24)、排气调节阀(9)、裂解加热器(14)、燃料裂解器(15)、氢气储存罐(17)、空气储存罐(18)、燃料箱(20)；其中裂解加热器(14)设有加热火花塞(11)、加热喷射器(12)、空气阀(13)和加热喷孔(141)，气缸(24)上带有点火室(4)、进气道(2)和排气道(8)，点火室(4)带有点火喷孔(25)、点火火花塞(3)和点火喷射器(5)，进气道(2)上设置进气喷射器(1)和/或混合气喷射器(22)，排气调节阀(9)安装在排气道(8)上，排气调节阀(9)通过管路(23)与燃料裂解器(15)连通，裂解加热器(14)的加热喷孔(141)与管路(23)连通，空气储存罐(18)通过空气阀(13)与裂解加热器(14)连通，燃料箱(20)与燃料裂解器(15)之间设有燃料气化装置(10)，燃料裂解器(15)与氢气储存罐(17)之间安装有分离器(16)，分离器(16)的含氢气体出口(162)与氢气储存罐(17)连接，分离器(16)的其他气体出口(163)和氢气储存罐(17)分别与混合气喷射器(22)连通，燃料箱(20)还与进气喷射器(1)、加热喷射器(12)连接，氢气储存罐(17)与点火喷射器(5)连接。 2.根据权利要求1所述的一种点火室式发动机，其特征在于，排气调节阀(9)包括阀体(94)、第一阀芯(96)、第二阀芯(97)、第三阀芯(98)和驱动轴(95)，第一阀芯(96)、第二阀芯(97)和第三阀芯(98)在阀体(94)内间隔设置而构成进气口(91)、排气口(92)和裂解加热口(93)，进气口(91)、排气口(92)和裂解加热口(93)内部连通，驱动轴(95)与第一阀芯(96)、第二阀芯(97)、第三阀芯(98)连接固定，进气口(91)与排气道(8)连通，裂解加热口(93)通过管路(23)与燃料裂解器(15)连接。 3.根据权利要求1或2所述的一种点火室式发动机，其特征在于，燃料裂解器(15)分为内壳和外壳，内壳空腔为反应区(155)，内壳与外壳之间的空腔为加热区(156)，外壳两端分别为尾气进口(151)、尾气出口(152)，尾气进口(151)与管路(23)连通，内壳两端分别为燃料进口(153)和燃料出口(154)，燃料气化装置(10)与燃料进口(153)连通，燃料出口(154)与分离器(16)的分离进口(161)连通。 4.根据权利要求1～3任一项所述的一种点火室式发动机，其特征在于，分离器(16)与混合气喷射器(22)之间还设有混合气压力调节装置(21)，氢气储存罐(17)经过混合气压力调节装置(21)后与混合气喷射器(22)连接；氢气储存罐(17)与点火喷射器(5)之间安装有氢气压力调节装置(19)。 5.根据权利要求4所述的一种点火室式发动机，其特征在于，气缸(24)还带有缸内直喷喷射器(6)，燃料箱(20)与缸内直喷喷射器(6)连接，所述燃料箱(20)与缸内直喷喷射器(6)之间还设有直喷供油泵(7)。 6.如权利要求3所述的一种点火室式发动机的控制方法，其特征在于，具体为发动机启动工况或低负荷运行工况时，进气喷射器(1)将燃料箱(20)内的燃料喷入进气道(2)和/或混合气喷射器(22)将分离器(16)分离出的气体喷入进气道(2)，点火喷射器(5)将氢气储存罐(17)内的气体喷入点火室(4)内，点火火花塞(3)点燃可燃气体，火焰通过点火喷孔(25)喷入发动机气缸(24)内，触发缸内燃料燃烧；并控制排气调节阀(9)的驱动轴(95)旋转而加大进气口(91)、裂解加热口(93)和管路(23)三者之间的流通面积、减小排气口(92)流通面积或关闭排气口(92)，与此同时，打开空气阀(13)，空气储存罐(18)向裂解加热器(14)内喷入空气，加热喷射器(12)向裂解加热器(14)内喷入燃料箱(20)内的燃料，通过加热火花塞(11)点燃空气，燃烧后高温高压的空气通过加热喷孔(141)喷入燃料裂解器(15)的加热区(156)，对燃料裂解器(15)的反应区(155)进行加热；经过燃料气化装置(10)气化后的燃料通过燃料进口(153)进入燃料裂解器(15)的反应区(155)，反应后的含氢气体储存在氢气储存罐(17)中，分离器(16)分离出的其他气体依靠混合气喷射器(22)喷入进气道(2)； 发动机高负荷运行工况时，进气喷射器(1)将燃料箱(20)内的燃料喷入进气道(2)和/或混合气喷射器(22)将分离器(16)分离出的气体喷入进气道(2)，点火喷射器(5)将氢气储存罐(17)内的气体喷入点火室(4)内，点火火花塞(3)点燃可燃气体，火焰通过点火喷孔(25)喷入发动机气缸(24)内，触发缸内燃料燃烧；并控制排气调节阀(9)的驱动轴(95)旋转而减小进气口(91)、裂解加热口(93)和管路(23)三者之间的流通面积，同时加大排气口(92)的流通面积，关闭空气阀(13)和加热喷射器(12)，通过排气道(8)内的尾气对燃料裂解器(15)的反应区(155)进行加热；经过燃料气化装置(10)气化后的燃料通过燃料进口(153)进入燃料裂解器(15)的反应区(155)，反应后的含氢气体储存在氢气储存罐(17)中，分离器(16)分离出的其他气体依靠混合气喷射器(22)喷入进气道(2)。