[发明专利]一种稀薄燃烧系统及方法

说明书

本发明公开了一种稀薄燃烧系统及方法，稀薄燃烧系统包括燃烧室、排气机构、第一喷射机构、第一点火机构和涡轮增压机构，第一喷射机构和所述第一点火机构设置在排气机构上且位于涡轮机与燃烧室之间，第一喷射机构设置为向排气机构内的废气中喷射燃料，第一点火机构设置为点燃混合气。稀薄燃烧方法包括：废气排出所述燃烧室后，所述第一喷射机构先向所述排气机构内喷射燃料，形成混合气；所述第一点火机构点燃所述混合气。本发明涉及发动机技术领域，提供了一种稀薄燃烧系统及方法，可提高废气焓值，高焓值的废气会推动涡轮机做功，提高压气机的增压压力，增加发动机的进气量，满足氢气发动机对进气量的需求。

技术领域

本文涉及发动机技术领域，尤指一种稀薄燃烧系统及方法。

背景技术

稀薄燃烧技术是氢气发动机节能减排的有效手段之一，稀薄燃烧技术可有效降低发动机燃烧过程中的爆震倾向，同时还能降低燃烧温度，提高发动机热效率，减少污染物排放。但是，氢气燃烧的理论空燃比远高于汽油和柴油等传统化石燃料，在相同的工作负荷下，氢气发动机的进气量需求因此远大于汽油发动机，稀燃技术的应用则进一步提高了发动机对空气的需求量。

同时，氢气发动机排气温度较低(大约600℃)，工质进入涡轮时焓值较低，涡轮增压器难以从工质中获取充足的能量，造成增压器增压压力较低，进气量受到限制，与氢气发动机对进气量的需求存在较大差距，发动机的稀燃程度及动力性受到较大局限。

目前，针对上述难题主要的解决方案是采用二级增压或者双增压系统，或者采用排气管绝热技术，但是两种方法都存在缺陷。首先，二级增压或双增压方案系统整体复杂，占用空间大，而排气管绝热技术仅能减少废气在排气管路中的部分能量损失，与发动机的需求仍有较大差距。

发明内容

本申请提供了一种稀薄燃烧系统，应用于氢气发动机，包括燃烧室、排气机构、第一喷射机构、第一点火机构和涡轮增压机构；

所述排气机构的输入端与所述燃烧室连通，以将所述燃烧室中的废气引出；

所述涡轮增压机构包括相接的涡轮机和压气机，所述涡轮机设置在所述排气机构上，用以利用废气提供的能量带动所述压气机建立增压压力；

所述第一喷射机构和所述第一点火机构设置在所述排气机构上且位于所述涡轮机与所述燃烧室之间，所述第一喷射机构设置为向所述排气机构内的废气中喷射燃料，形成混合气，所述第一点火机构设置为点燃所述混合气，以提升废气的焓值。

一种可能的设计，所述排气机构包括排气管路，所述第一喷射机构、所述第一点火机构和所述涡轮机设置在所述排气管路上并沿所述排气管路延伸方向依次设置。

一种可能的设计，还包括第二喷射机构和第二点火机构，所述第二喷射机构和第二点火机构设置在所述燃烧室内，所述第二喷射机构设置为向所述燃烧室内喷射燃料，所述第二点火机构设置为点燃所述燃烧室内的气体。

一种可能的设计，还包括燃料箱，所述第一喷射机构和所述第二喷射机构都与所述燃料箱连接，所述燃料箱设置为向所述第一喷射机构和所述第二喷射机构供应相同的燃料；

或者所述燃料箱包括装有不同燃料的第一燃料箱和第二燃料箱，所述第一燃料箱与所述第一喷射机构连接，所述第一燃料箱设置为向所述第一喷射机构供应燃料；所述第二燃料箱与所述第二喷射机构连接，所述第二燃料箱设置为向所述第二喷射机构供应燃料。

一种可能的设计，所述第一喷射机构和所述第二喷射机构都设置为氢气喷射器。

一种可能的设计，包括控制器和测温装置，所述测温装置对应所述涡轮机设置，以测量进入所述涡轮机气体的温度；

所述控制器与所述测温装置电连接，所述控制器设置为接收所述测温装置的测量值；

所述控制器还与所述第一喷射机构电连接，所述控制器设置为控制所述第一喷射机构的喷射量；