一种使用燃料裂解器的双燃料发动机及其控制方法
本发明涉及一种使用燃料裂解器的双燃料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、加热喷射器和加热喷孔，气缸上带有进气道、排气道、缸内火花塞和直喷喷射器，进气道上设置进气喷射器和混合气喷射器，排气调节阀安装在排气道上，排气调节阀通过管路与燃料裂解器连通，裂解加热器的加热喷孔与管路连通，空气储存罐与裂解加热器连通，主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，主燃料箱、引燃燃料箱和氢气储存罐均与加热喷射器连接。通过在排气道和燃料裂解器之间设置排气调节阀及裂解加热器，根据不同工况，调节发动机尾气流量及裂解加热器控制燃料裂解器反应区温度。
发明专利
CN202410455191.4
2024-04-15
CN118391149A
2024-07-25
F02D19/06(2006.01)
大连民族大学
王阳;闫鲲鹏;葛平淑;张涛;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
1.一种使用燃料裂解器的双燃料发动机，其特征在于，包括气缸(22)、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)、主燃料箱(20)和引燃燃料箱(21)；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(22)上带有进气道(2)、排气道(8)、缸内火花塞(4)和直喷喷射器(6)，进气道(2)上设置进气喷射器(1)和/或混合气喷射器(3)，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，主燃料箱(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)与混合气喷射器(3)连通，主燃料箱(20)、引燃燃料箱(21)和氢气储存罐(17)均与加热喷射器(12)连接，引燃燃料箱(21)与直喷喷射器(6)连接，主燃料箱(20)与进气喷射器(1)连接。 2.根据权利要求1所述的一种使用燃料裂解器的双燃料发动机，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)，其中第一阀芯(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所述的一种使用燃料裂解器的双燃料发动机，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任一项所述的一种使用燃料裂解器的双燃料发动机，其特征在于，分离器(16)与混合气喷射器(3)之间还设有混合气压力调节装置(19)，混合气压力调节装置(19)还与燃料切换开关(7)连接；引燃燃料箱(21)与直喷喷射器(6)之间安装有引燃燃料压力调节装置(5)；空气储存罐(18)与空气阀(13)之间还设有空气压力调节装置。 5.根据权利要求4所述的一种使用燃料裂解器的双燃料发动机，其特征在于，主燃料箱(20)、引燃燃料箱(21)和氢气储存罐(17)通过燃料切换开关(7)与加热喷射器(12)连接。 6.如权利要求5所述的一种使用燃料裂解器的双燃料发动机的控制方法，其特征在于，发动机启动工况或低负荷运行工况时，进气喷射器(1)喷射主燃料，混合气喷射器(3)将分离器(16)分离出的气体喷入进气道(2)，直喷喷射器(6)喷射引燃燃料喷入气缸(22)内，在压缩冲程缸内火花塞(4)点火后引燃燃料首先着火从而引燃气缸(22)内气体，触发气缸(22)内的燃料燃烧；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，燃料切换开关(7)选择性地切换至主燃料箱(20)、或引燃燃料箱(21)、或氢气储存罐(17)与加热喷射器(12)连通，加热喷射器(12)向裂解加热器(14)内喷入燃料，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)气化后的主燃料通过燃料进口(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(3)喷入进气道(2)； 发动机高负荷运行工况时，进气喷射器(1)喷射主燃料，混合气喷射器(3)将分离器(16)分离出的气体喷入进气道(2)，直喷喷射器(6)喷射引燃燃料喷入气缸(22)内，在压缩冲程缸内火花塞(4)点火后引燃燃料首先着火从而引燃气缸(22)内气体，触发气缸(22)内的燃料燃烧；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)气化后的主燃料通过燃料进口(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(3)喷入进气道(2)。