[发明专利]基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆及控制方法，包括液氨供给组件、液氨气化组件、氨氢融合燃料内燃机、氨裂解器、动力电池、驱动电机、发电机，氨氢融合燃料内燃机以氨为主燃料，以氨经过氨裂解器重整后产生的氢气为引燃和助燃燃料；氨氢融合燃料内燃机驱动发电机，发电机直接提供给驱动电机为车辆提供驱动力，也可为动力电池充电；在车辆启动时，为氨裂解器中的电加热装置供电，在稳定工作工况下氨裂解能量主要来自于内燃机的冷却和排气热源。在加速工况时，动力电池直接为驱动电机提供辅助动力。本发明可实现氨氢融合燃料内燃机和动力电池联合为车辆提供驱动力，氨氢融合燃料内燃机一直工作在高效区，所需的瞬时功率。

技术领域

本发明涉及节能与新能源车辆领域，特别涉及一种基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆及控制方法。

背景技术

氨是世界上第二大合成的工业化学物质，全球年产量约2亿吨，相关基础及产业链完善。氨不但可以作为氢能的载体，用于制氢，而且氨的物化特性决定它可以作为发动机的替代燃料。与氢一样，氨也可从可再生能源的各种资源中生产，作为内燃机燃料，与氢相比，氨的体积能量密度为14.9MJ/m3，高于氢气的体积能量密度10.7MJ/m3，而且氨在常压下，-33℃就变成液体，具有易储存携带，续航里程长等优势；同时氨的自燃温度高和最小点火能力要求高，可燃范围小，使用安全可靠；但氨存在点火困难、火焰传播速度慢、动力性和响应性差问题，从而导致出现内燃机启动不顺、车辆瞬态动力不足、燃料的利用效率低的现象。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆及控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为解决上述技术问题所采用的技术方案：

首先本发明提供一种基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆，其包括：液氨供给组件、液氨气化组件、氨氢融合燃料内燃机、氨裂解器、动力电池、驱动电机、发电机，所述氨氢融合燃料内燃机设置有燃料气道喷射装置、燃料缸内喷射装置；

所述液氨供给组件的液氨输出端通过管路与液氨气化组件的液氨输入端连接，所述液氨气化组件的氨气输出端通过管路分别与燃料气道喷射装置的气轨输入端、氨裂解器的氨输入端连接；

所述氨裂解器的混合输出端通过管路与燃料缸内喷射装置的气轨输入端连接，所述氨裂解器设置有电加热装置；

所述氨氢融合燃料内燃机与发电机传动连接，所述驱动电机通过线束分别与发电机、动力电池电连接，所述驱动电机为车辆提供驱动力，所述动力电池通过线束与电加热装置电连接；

所述氨氢融合燃料内燃机的废气输出端通过管路与氨裂解器的废气输入端连接。

本发明的有益效果是：在车辆启动时，动力电池可为氨裂解器内的电加热装置、驱动电机和发电机提供电力，使得氨可在氨裂解器内发生裂解反应，驱动电机驱动车辆运行，发电机拖动氨氢融合燃料内燃机达到启动转速，解决内燃机启动和车辆的瞬态动力需求的问题，在车辆正常工况下，发电机可同时为车辆提供驱动力和为动力电池充电，而在大功率和加速工况时，动力电池直接为驱动电机提供辅助动力，能够补偿车辆的瞬态动力需求；本发明可实现氨氢融合燃料内燃机和动力电池联合为车辆提供驱动力，氨氢融合燃料内燃机一直工作在高效区，所需的瞬时功率由动力电池提供，在满足车辆动力性的同时提高了燃料的利用率，车辆只携带液态氨燃料，可实现二氧化碳零排放。

其中燃料气道喷射装置用于将氨气喷射入氨氢融合燃料内燃机的各缸进气道内，在氨裂解器中部分氨气发生裂解反应生成氮气和氢气，从而形成了氨氮氢混合气体，所述燃料缸内喷射装置用于将氨氮氢混合气喷射入氨氢融合燃料内燃机的各气缸内，所述氨裂解器中氨气只进行裂解反应，混合气中氢气不单独分离出来，因此减小了氨裂解器体积，降低了氨裂解器的成本。