[发明专利]氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法

说明书

本发明涉及内燃机技术领域，提供一种氨燃料燃烧系统，包括：机体；活塞，安装在所述机体内；缸盖，安装在所述机体的开口位置，所述缸盖、机体和活塞限定第一燃烧室；第一燃烧部，包括：第一喷射器，设置在缸盖的中部，用以向第一燃烧室内喷射氨燃料；第二燃烧部，包括：第二燃烧室，形成于缸盖内并与第一燃烧室连通，用以先于第一燃烧室引燃燃料；第二喷射器，设置在第二燃烧室内，用以向第二燃烧室内喷射燃料；以及射流孔，形成于缸盖和所述活塞同侧的表面，用以将第二燃烧室内燃烧的燃料形成射流火焰并引入第一燃烧室。本公开还提供一种相应的氨燃料发动机及燃烧控制方法。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法。

背景技术

氨燃料是一种清洁能源可较为有效的解决燃烧过程导致的碳排放问题。

但是氨燃料的着火温度高、点火能量大、火焰传播速度慢、可燃极限窄，导致其不易着火燃烧，且燃烧性能及稳定性较差。因此采用压缩自燃的方式需要很高的压缩比，纯氨燃料压燃燃烧会出现小负荷工况燃烧稳定性差甚至“失火”的难题，同时发动机压缩比过高，运行稳定性和可靠性差。

现阶段氨燃料在内燃机上的应用主要以预混合点燃或双燃料燃烧(如柴油/氨双燃料)方式为主。预混点燃方式存在燃烧效率低，且燃烧稳定性差等问题；而双燃料方式由于仍需要大量柴油引燃，降低碳排放效果差。

发明内容

针对于现有的技术问题，本发明提供一种氨燃料燃烧系统、发动机及燃烧控制方法，用于至少部分解决以上技术问题。

本公开的一方面提供一种氨燃料燃烧系统，包括机体；活塞，安装在所述机体内；缸盖，安装在所述机体的开口位置，所述缸盖、机体和活塞限定第一燃烧室；第一燃烧部，包括：第一喷射器，设置在所述缸盖的中部，用以向所述第一燃烧室内喷射氨燃料；第二燃烧部，包括：第二燃烧室，形成于所述缸盖内并与所述第一燃烧室连通，用以先于所述第一燃烧室引燃燃料；第二喷射器，设置在所述第二燃烧室内，用以向所述第二燃烧室内喷射燃料，使得从第二喷射器喷出的燃料在压力下先于所述第一燃烧室内的氨燃料燃烧；以及射流孔，形成于所述缸盖和所述活塞同侧的表面，用以将所述第二燃烧室内燃烧的燃料形成射流火焰并引入所述第一燃烧室，并使得第一燃烧室内的氨燃料以扩散燃烧的方式进行燃烧。

根据本公开的实施例，还包括：进气道，形成于所述缸盖上；以及排气道，形成于与所述进气道对称的所述缸盖的径向另一侧上；其中，所述进气道内可开合的安装有进气门；所述排气道内可开合的安装有排气门。

根据本公开的实施例，所述第一喷射器沿所述缸盖的轴向方向延伸至所述第一燃烧室内。

根据本公开的实施例，所述第一喷射器位于所述第一燃烧室内的轴向第一端沿周向均匀间隔制出多个喷孔。

根据本公开的实施例，所述活塞和缸盖同侧的表面上形成凹槽，所述凹槽的表面光滑设置，由所述第一喷射器的喷孔喷射的氨燃料经所述凹槽的表面形成涡团。

本公开的另一方面还提供一种氨燃料发动机，包括氨燃料燃烧系统；监测单元，适用于监测所述活塞的位置；以及控制单元，适用于根据所述活塞的位置控制所述第一喷射器和/或所述第二喷射器的喷油时间。

本公开的另一方面还提供一种燃烧控制方法，包括：监测氨燃料发动机的活塞的位置；根据所述活塞的位置控制第二喷射器的喷油时机；以及根据第二燃烧室的状态控制第一喷射器的喷油时机。

根据本公开的实施例，监测氨燃料发动机的活塞的位置包括，根据与所述活塞联动的曲轴在所述活塞的一个工作循环中相应曲轴转角的角度获取所述活塞的位置。

根据本公开的实施例，根据所述活塞的位置控制第二喷射器的喷油时机包括，在所述活塞的一个工作循环中，所述活塞在接近上止点的过程中所述第二喷射器喷射燃料。