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一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统及控制方法与流程

2022-06-01 11:27:13 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及甲醇发动机技术领域,尤其是涉及一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统及控制方法。


背景技术:

2.随着人们生活水平的不断提高,环保意识也在逐渐增加。随着地球上石油资源的日益短缺,各种新能源的汽车也随之产生并随着科技发展不断的日趋成熟。甲醇是一种由煤、天然气等原料合成的物质,被认为是替代石油燃料的首选清洁燃料。甲醇因其在中国具有广泛的供应链,具有价格低和在发动机上燃烧产生的排污量低的优点,受到了人们的普遍关注。但是甲醇发动机在低温状态下启动困难,这是甲醇发动机目前无法大规模广泛普及的主要原因之一,也是目前所急需攻克的难题之一。此外,甲醇具有一定的腐蚀性,可导致甲醇喷嘴寿命过短,需要经常更换甲醇喷嘴,造成用户不方便和使用成本增高,这也是目前所急需解决的难题之一。
3.研究人员在双燃料燃烧,如柴油或者汽油添加甲醇和由引燃剂引燃甲醇等方面做了大量的研究,大都由于甲醇发动机燃烧系统复杂、成本过高、控制困难,可靠性差以及容易引起一些系列的副作用等原因,使得甲醇发动机在汽车行业上的应用受到了很大的限制。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于取消甲醇喷嘴,并解决现有点燃式甲醇发动机燃烧系统在低温状态下启动困难,从而设计出一种简单实用的单一燃料的点燃式甲醇发动机燃烧系统。
5.本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统,包括甲醇发动机和甲醇存储器,所述甲醇发动机包括缸体、设置于所述缸体上的进气歧管和进气道、排气歧管和排气道,以及设置于所述缸体内的至少一个气缸组件,所述气缸组件包括气缸本体和设置于所述气缸本体上的火花塞,其特征在于,还包括:取消了液体甲醇高压喷射系统,包括取消了液体甲醇高压泵,高压共轨(用来稳定液体甲醇高压压力),和高压喷嘴;燃料供给系统,与所述甲醇存储器连通并为气体混合器提供气化的甲醇燃料,包括与所述甲醇存储器连通的液态甲醇蒸发为气态甲醇的甲醇蒸发器和将所述甲醇蒸发器与所述气体混合器连通的甲醇气体输入管道;引燃剂供给系统,与所述甲醇存储器连通并为所述气体混合器提供氢气引燃剂,包括与所述甲醇存储器连通的甲醇燃料转化为氢气引燃剂的甲醇裂解器,与所述甲醇裂解器连通的预存有氢气引燃剂的氢气存储器以及将所述氢气存储器与所述气体混合器连通的氢气输入管道;所述气体混合器,将所述气化的甲醇燃料、所述氢气引燃剂以及空气输入管道输入的空气按照比例混合成混合气体,再将所述混合气体通过所述进气歧管和进气道输入所述甲
醇发动机气缸内,所述气体混合器包括混合室、设置于所述气体混合室上与其连通的所述甲醇气体输入管道,所述氢气输入管道、所述空气输入管道以及与所述进气歧管连通的混合气体输出管道。
6.进一步地,所述气体混合器内的混合气体中所述氢气引燃剂占所述混合气体的体积比是1%-30%。
7.进一步地,所述甲醇存储器包括甲醇输出管道,甲醇输出管道上设置有用于增加所述甲醇输出管道内甲醇燃料的输出压力的低压泵。
8.具体地,所述甲醇输出管道上还设置有为所述甲醇输出管道内的甲醇燃料进行第一级加热的甲醇加热器。
9.具体地,所述甲醇发动机通过所述排气道和排气歧管与所述甲醇加热器连通,所述排气歧管与甲醇加热器之间设置有涡轮,所述甲醇加热器输出端设置有排气管。
10.具体地,所述空气进气管上设置有压气机,所述压气机与所述涡轮共轴连接组成增压器,所述空气进气管道上还设置有空气流量控制阀,空气流量控制阀可以调节输入空气流量来控制混合气的混合比。
11.进一步地,所述引燃剂管道上设置有用于控制氢气输出量的氢气流量控制阀,所述甲醇裂解器输入管道上设置有用于控制甲醇燃料输入量的甲醇流量控制阀。
12.进一步地,所述甲醇裂解器通过氢气压力控制阀与所述氢气存储器连通,氢气压力控制阀用于调控所述氢气存储器输入管道的开启和关闭。
13.进一步地,所述燃料管道上设置有用于控制气化后的甲醇燃料进入所述气体混合器中流量的甲醇气体流量控制阀。
14.本发明所提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的有益效果在于:具有燃料供给系统和引燃剂供给系统,该燃料供给系统能够在甲醇发动机启动时立刻为气体混合器提供气化后的甲醇燃料,该引燃剂供给系统能够在甲醇发动机启动时立刻为气体混合器提供氢气引燃剂,并且通过气体混合器将气化后的甲醇燃料与氢气引燃剂与空气按照比例混合后输入气缸中,再通过气缸内的火花塞提供的电火花点燃混合气体中的氢气引燃剂形成引燃火焰,再利用引燃火焰点燃剩余的混合气体,能够有效解决甲醇发动机冷启动困难的问题;并且燃料供给系统为甲醇发动机提供了气化后的甲醇燃料,可以取消传统的取消了液体甲醇高压喷射系统,包括取消了液体甲醇高压泵,高压共轨(用来稳定液体甲醇高压压力),和高压喷嘴,保证了甲醇燃料在气缸中的燃烧效率;引燃剂供给系统能够参与甲醇发动机的冷启动全过程,能够大幅度缩短甲醇发动机的冷启动时间;同时还具有甲醇裂解器,可以在甲醇发动机运行过程中,将燃料供给系统中的甲醇燃料催化产生成作为引燃剂的氢气存储于氢气存储器内,为甲醇发动机气缸内的燃烧提供足够的引燃剂,适用于汽车行业中的广泛推广和使用。
15.本发明还提供了一种上述的氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的控制方法,包括以下步骤:s1: 启动甲醇发动机,所述甲醇存储器内的甲醇燃料分别进入所述燃料供给系统和所述引燃剂供给系统,所述燃料供给系统为所述气体混合器提供气化后的甲醇燃料,所述引燃剂供给系统为所述气体混合器提供所述氢气存储器内的氢气引燃剂,所述气化后的甲醇燃料和所述氢气引燃剂以及空气按照比例混合后通过所述进气歧管和进气道进入所述甲
醇发动机的所述气缸内,通过所述气缸内的火花塞提供的电火花点燃所述混合气体中的氢气引燃剂形成引燃火焰,通过所述引燃火焰将所述混合气体的剩余部分点燃,完成正常燃烧过程;s2:启动甲醇裂解器,所述的甲醇燃料进入所述甲醇裂解器内加热催化产生氢气。
16.本发明所提供的一种上述的氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的控制方法的有益效果在于:在甲醇发动机冷启动的时候可以直接使用氢气存储器内的氢气作为引燃剂进入气体混合器内形成混合气体,通过混合气体启动甲醇发动机,解决了甲醇发动机冷启动困难的技术问题,同时利用甲醇发动机的运行将甲醇催化产生氢气引燃剂存储于氢气存储器内为下次启动甲醇发动机做准备,能够大幅度缩短甲醇发动机的冷启动时间,保证甲醇发动机的下次启动时引燃剂供给系统中能够保存有足够的引燃剂可供使用。
附图说明
17.图1是本发明提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的工作原理图。
18.图中:1-甲醇发动机、2-气缸、3-火花塞、4-排气道、5-排气歧管、6-进气道、7-进气歧管、8-气体混合器;10-增压器、11-涡轮、12-压气机、13-空气流量控制阀;21-甲醇存储器、22-低压泵、23-甲醇加热器;31-甲醇蒸发器、32-甲醇气体流量控制阀;41-甲醇流量控制阀、42-甲醇裂解器、43-氢气压力控制阀、44-氢气存储器、45-氢气流量控制阀;51-甲醇气体输入管道、52-氢气输入管道、53-空气输入管道、54-混合气体输出管道。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
20.参见图1,为本发明所提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统。该氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统将甲醇燃料作为基础燃料,以氢气作为引燃剂,并且在甲醇燃料的输送过程中对其进行加热气化,再与氢气引燃剂以及空气在气体混合器8内进行混合形成混合气体,通过甲醇发动机1的气缸2内的火花塞3提供的电火花点燃混合气体中的氢气引燃剂形成引燃火焰,再通过引燃火焰将剩余的混合气体点燃燃烧,从而推动甲醇发动机1的气缸2内的活塞驱动发动机输出动力。本发明所提供的氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统,该甲醇发动机1正常运行过程中,将甲醇存储器21中的一小部分甲醇燃料催化裂解为引燃剂的氢气存储于氢气存储器44内为下次启动或发动机工作循环提供足够的氢气引燃剂,利用氢气作为引燃剂可以有效地解决甲醇发动机冷启动,并能改善甲醇燃料燃烧过程,降低发动机污染物排放,适用于汽车行业中的广泛推广和使用。
21.具体地,如图1所示,该氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统包括甲醇发动机1、甲醇存储器21、与甲醇存储器21连通并为气体混合器8提供气化的甲醇燃料的甲醇蒸发器31、与甲醇存储器21连通并为气体混合器8提供氢气引燃剂的引燃剂供给系统42以及将气化的
甲醇燃料、氢气引燃剂以及空气输入管道53输入的空气在气体混合器8内按照比例混合成混合气体,并将混合气体通过进气歧管7和进气道6输入甲醇发动机1的气缸2内。该甲醇发动机1由气体混合器8所提供的混合气体中的氢气引燃剂被火花塞3提供的电火花点燃形成引燃火焰,再通过引燃火焰将气体混合器8所形成的混合气体中的剩余气体点燃完成甲醇发动机1中的正常燃烧过程,不仅可以解决甲醇发动机1的正常冷启动过程中启动困难的技术问题,还可以在甲醇发动机的正常工作循环中改善燃烧过程,大幅度提高甲醇燃料的利用率,并且降低甲醇发动机燃烧后的污染物排放。该氢气引燃剂供给系统由甲醇存储器21提供基础甲醇燃料,再利用高温和催化剂的作用将甲醇燃料裂解制得可供甲醇发动机1利用火花塞3点燃的氢气引燃剂,从而保证在甲醇发动机1在长时间的重复使用过程中,和在甲醇发动机1的冷启动过程中始终保持有足够的氢气引燃剂。
22.进一步地,本发明所提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统中,甲醇发动机1包括至少一个气缸2、还包括进气道6,进气歧管7,排气道4和排气歧管5。在本实施例中,甲醇发动机1内设置有四个直列排列的气缸2,该燃料供给系统和引燃剂供给系统将甲醇发动机1与甲醇存储器21连通,保证甲醇发动机1内可以始终有充足的燃料供应。设置于甲醇发动机1的气缸2内包括火花塞3。气缸2通过进气道6,进气歧管7与气体混合器8连通实现气化的甲醇燃料,氢气引燃剂和空气的供给。该甲醇发动机1的气缸2内无需设置高压喷嘴用于甲醇燃料的喷射,而是直接通过燃料供给系统将甲醇燃料直接气化后与氢气引燃剂、空气混合之后再输入气缸2内实现甲醇燃料的燃烧过程。相较于传统的甲醇发动机1可以节约甲醇喷射系统的成本和避免经常发生的甲醇喷射系统故障。
23.进一步地,本发明所提供的甲醇存储器21输出的甲醇燃料经过低压泵22。该低压泵22的设置,可以为甲醇燃料提供输送动力,保证甲醇燃料最终输送至甲醇发动机1内进行有效地燃烧。由低压泵22输出的甲醇燃料进入甲醇加热器23。该甲醇加热器23为甲醇燃料进行第一级加热。该甲醇加热器23可以尽快提高所有甲醇燃料的温度,既可以为需要气化的甲醇燃料在进入甲醇蒸发器31之前进行初步升温,也可以为需要裂解为氢气引燃剂的甲醇燃料在进入甲醇裂解器42之前进行初步升温。通过该甲醇加热器23的第一级加热后的甲醇燃料的温度升高,可以缩短甲醇燃料在甲醇蒸发器31中气化的时间,也可以提高甲醇燃料在甲醇裂解器42中裂解为氢气的效率。设置于甲醇输送管道上的甲醇加热器23可以利用甲醇发动机1产生的排气废气的余热至此进行加热,也可通过其他电热等方式对甲醇燃料进行一级加热。经过加热后的甲醇燃料大部分进入甲醇蒸发器31中进行气化,一小部分通过甲醇流量控制阀后进入甲醇裂解器42中通过催化剂的作用裂解产生氢气作为引燃剂。
24.进一步地,设置于甲醇发动机1上的燃料供给系统包括与甲醇存储器21连通的实现甲醇燃料气化的甲醇蒸发器31和与气体混合器8连通的甲醇气体流量控制阀31。该燃料供给系统将甲醇存储器21内的大部分甲醇燃料输送至甲醇蒸发器31内进行气化。该甲醇蒸发器31的设置可以为甲醇燃料进行第二级加热,可以进一步提高甲醇燃料的温度使其可以气化,并且将气化后的甲醇燃料通过甲醇气体流量控制阀32输入气体混合器8内。甲醇气体流量控制阀32的设置可以根据汽车的速度和负荷调节所需要的甲醇气体输入到气体混合器。
25.进一步地,设置于甲醇发动机1上的氢气引燃剂供给系统包括与甲醇存储器21连通的甲醇流量控制阀41、将甲醇燃料裂解为氢气引燃剂的甲醇裂解器42,与甲醇裂解器42
连通的预存有氢气的氢气存储器44,以及将氢气存储器44与气体混合器8连通的氢气输入管道52。该引燃剂供给系统中的氢气存储器44中所存储的氢气能够在甲醇发动机1启动时立刻为气体混合器8内提供氢气作为引燃剂。该引燃剂供给系统参与了甲醇发动机1的整个冷启动过程,解决了甲醇发动机1冷启动困难的问题,能够大幅度缩短甲醇发动机1的冷启动时间,提高甲醇发动机1的冷启动效率。
26.本发明所提供的引燃剂供给系统中,该氢气存储器44中所预存的氢气是为了保证甲醇发动机1在初次使用时可以多次为气体混合器8的混合气体提供可以作为冷启动所需的足够的氢气作为引燃剂使用。因此该氢气存储器44需要根据发动机的功率大小保证一个相应合适的容量,使得该氢气存储器44内的氢气的所有量可以多次为冷启动甲醇发动机1引燃使用。
27.具体地,该氢气存储器44内所存储的氢气的容量是可供甲醇发动机至少10个单次冷启动时所需氢气量的10倍-20倍,甚至更大。而在甲醇发动机1的正常运行过程中,该氢气存储器44内的氢气可以持续参与甲醇发动机11的运行,或者待甲醇发动机1运行稳定后,停止氢气引燃剂的输入混合。但是,为了保证每次甲醇发动机1在点燃时均能有足够的氢气引燃剂产生引燃火焰,在甲醇发动机1正常运作过程中需要能够产生氢气为氢气存储器44进行补给。
28.进一步地,本发明所提供的点燃式甲醇发动机燃烧系统中,还包括气体混合器8,该混合器8包括气体混合室、通过甲醇气体输入管道51输入甲醇气体,通过氢气输入管道52输入氢气,通过空气输入管道53输入空气,以及通过混合气输出管道54输出混合气。确切地说该混合器8通过甲醇气体输入管道51将燃料供给系统中所提供的气化的甲醇燃料输入气体混合器8的混合室内部,通过氢气输入管道52将引燃剂供给系统中所提供的引燃剂氢气输入气体混合器8的混合室内部,通过空气输入管道53将外界的空气输入气体混合器8的混合室内部,并通过甲醇气体流量控制阀32,氢气流量控制阀45,和空气流量控制阀13的调解,在气体混合器8的混合室内部将输入的各种气体按照比例进行混合形成所需要的混合气体,再将混合好的混合气体通过混合气输出管道54送到进气歧管7,最后混合气体通过进气歧管7和进气道6输入甲醇发动机1的气缸2内,从而实现混合气体在甲醇发动机1内的燃烧过程。
29.具体地,该气体混合器8中的混合室提供了气体混合的空间,用于将燃料供给系统所输入的气化后的甲醇燃料与空气以及引燃剂供给系统所输入的氢气引燃剂混合形成混合气体。其中,必须保证在气体混合器8的混合室中所形成混合气体中所述氢气引燃剂占所述混合气体的体积比是1%-30%(根据汽车的速度与负载变化),即可实现甲醇发动机1的气缸2内部的火花塞3可以点燃氢气引燃剂形成引燃火焰,从而保证气缸2内的其它混合气体能充分燃烧。若该氢气引燃剂占所述混合气体的体积比小于1%,则在甲醇发动机1气缸2内在冷启动时无法通过火花塞点燃火焰,甲醇发动机1无法正常冷启动。若该氢气引燃剂占所述混合气体的体积比大于30%,则无法保证引燃剂供给系统能够始终提供充足的氢气引燃剂使用,将会影响后续甲醇发动机1的正常冷启动过程中所需的氢气引燃剂的充足使用。在甲醇发动机1的冷启动过程中,由于气缸2内的温度较低,此时该气缸2内对于混合气体中氢气引燃剂的需求量较大,此时氢气引燃剂的体积占混合气体的体积中的比例较高。当甲醇发动机1正常运作之后,气缸2内对于混合气体内的氢气的需求量降低,可以根据实际需要
调整氢气作为引燃剂助燃的用量,甚至可以在甲醇发动机1正常运作时,关闭氢气引燃剂的输入。在本发明所提供的氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统中,该氢气存储器44用于存储氢气用于甲醇发动机1冷启动和正常运行时使用,保证在初始状态启动甲醇发动机1时,甲醇裂解器42并未产生氢气时,即可立即对混合器8内部提供足够量和足够浓度的氢气。该引燃剂供给系统中的氢气存储器44中的氢气能够在甲醇发动机1冷启动时立刻为气体混合器8提供氢气作为引燃剂,并在气体混合器8内形成混合气体,用以解决甲醇发动机1冷启动困难不易燃烧的技术问题,能够大幅度缩短甲醇发动机1的冷启动时间,提高甲醇发动机1的冷启动效率;并且该引燃剂供给系统为甲醇发动机1的气缸2提供足够的引燃剂,还可以提高甲醇发动机10内部甲醇燃料燃烧效率,提高甲醇燃料的利用率。
30.进一步地,本发明所提供的一种点燃式甲醇发动机燃烧系统中该燃料供给系统中还设置有为氢气存储器44补给引燃剂氢气的甲醇裂解器42。该甲醇裂解器42将甲醇存储器21中所提供的甲醇燃料中的一小部分转化为氢气,即本发明中的引燃剂。通过该甲醇裂解器42可以实现整个点燃式甲醇发动机燃烧系统在正常工作过程中的引燃剂氢气的自产自足,保证在甲醇发动机1正常运行过程中由甲醇燃料催化产生氢气引燃剂,从而通过氢气引燃剂为甲醇发动机1的冷启动以及正常工作中被气缸2中的火花塞3产生的电火花点燃。由甲醇加热器输出的被加热过的甲醇燃料,经过甲醇流量控制阀41,在甲醇流量控制阀41的控制后,一小部分甲醇燃料进入甲醇裂解器42,在甲醇裂解器42内被再次加热,并在催化剂的作用下裂解产生的氢气,甲醇裂解器42内的氢气通过氢气压力控制阀43的控制,输送至氢气存储器44内存储。
31.具体地,本发明所提供的甲醇裂解器42中设置有二级加热器。该甲醇裂解器42中的二级加热器将经过甲醇加热器23一级加热后的甲醇燃料进一步进行加热。一方面是可以保证甲醇裂解器42内部的工作温度满足甲醇裂解氢气所需的温度,另一方面是可以提高甲醇裂解器42中甲醇燃料转化为氢气引燃剂的效率,从而保证甲醇燃料可以在甲醇裂解器42内的进行高效且有效地的转化过程。
32.具体地,在甲醇裂解器42的输入管道和输出管道上分别设置有甲醇流量控制阀41和氢气压力控制阀43,用以控制进入甲醇裂解器42中的甲醇燃料的输入量以及氢气输出的开始与结束。当甲醇裂解器42内的氢气充足饱和后,可以通过甲醇流量控制阀41关闭甲醇燃料的输入。经过甲醇裂解器42裂解的氢气通过氢气压力控制阀43的调控,进入到氢气存储器44内存储,当氢气存储器44内的氢气压力小于该氢气压力控制阀43上所预设的压力值时,该氢气存储器44内的氢气消耗到需要补充氢气的程度,此时氢气压力控制阀43将随着氢气存储器44内部压力的减小而逐渐开启,将甲醇裂解器42内的氢气输入至氢气存储器44内存储,保证该氢气存储器44内所存储的氢气量符合甲醇发动机1的正常工作的需求,通过氢气压力控制阀43的调节可以根据需要为氢气存储器44补充的氢气。当氢气存储器44内的氢气储满或者是达到氢气压力控制阀43的预设压力值之后,该氢气压力控制阀43将甲醇裂解器42输出通道关闭,随着甲醇燃料的不断补充,该甲醇裂解器42内的氢气也会逐渐饱和,此时关闭该氢气压力控制阀43,使得甲醇存储器21停止向甲醇裂解器42内提供甲醇,进而停止甲醇裂解器42的工作。
33.具体地,如图1所示,该引燃剂供给系统中的氢气存储器44与气体混合器8之间通过氢气输入管道52连通,引燃剂氢气输入管道52上设置有用于控制氢气输出量的氢气流量
控制阀45。由该氢气流量控制阀45控制进入气体混合器8内的氢气输入量。当甲醇发动机1内部温度满足甲醇燃料的燃烧温度后,通过该氢气流量控制阀45调节降低氢气进入气体混合器8中的输入量,以满足甲醇发动机1气缸2内正常工作时所需引燃剂的需求。待甲醇发动机1内的温度降低,或者再次需要启动甲醇发动机1时,再通过氢气流量控制阀45调整进入气体混合器8内的氢气的输入量,以提高气体混合器8内氢气的浓度。
34.进一步地,本发明所提供的燃料供给系统中,该甲醇气体输入管道51上设置有用于控制气化后的甲醇燃料进入气体混合器8中流量的甲醇气体流量控制阀32。通过该甲醇气体流量控制阀32调控甲醇气体输入管道51内气化后的甲醇燃料进入气体混合器8内的输入量。
35.进一步地,如图1所示,本发明所提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统中,甲醇发动机1的气缸2内的燃烧废气经过排气道4进入排气歧管5,再与甲醇加热器23连通,排气歧管5输出的高温废气驱动废气涡轮增压器10上的涡轮11。通过涡轮11同轴带动压气机12增加输入的空气压力,提高发动机充气效率。在排气歧管5中排出的废气通过涡轮11后进入甲醇加热器23中,可以充分利用甲醇发动机1的废气余热对流过甲醇加热器23中的甲醇进行加热,将甲醇发动机1内排出的废气的高温热量转化为有用功为甲醇燃料进行第一级加热使用。废气流过甲醇加热器23后通过排气管进入废气后处理装置(未画出),经过后处理装置处理过的废气排入大气中。
36.本发明还提供了一种上述的氢气引燃点燃式甲醇发动机1燃烧系统的控制方法,包括以下步骤:s1: 甲醇存储器21内的甲醇燃料分别进入燃料供给系统和引燃剂供给系统,燃料供给系统为气体混合器8提供气化后的甲醇燃料,引燃剂供给系统为气体混合器8提供氢气存储器44内的氢气引燃剂,气化后的甲醇燃料和氢气引燃剂以及空气输入管道53输入的空气按照比例在气体混合器8内混合形成混合气体,该混合气体由混合气输出管道54输出,通过进气歧管7经进气道6进入甲醇发动机1的气缸2内,通过气缸2内的火花塞3提供的电火花点燃混合气体中的氢气形成引燃火焰,通过引燃火焰将混合气体的剩余部分点燃,完成正常燃烧过程;具体地,该氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的控制方法,在s1:启动甲醇发动机1步骤中,引燃剂氢气输入管道52上的氢气流量控制阀45控制氢气引燃剂输入至气体混合器8中的输入量,使得输入的氢气引燃剂的量符合混合气体所需的量,此时氢气存储器44内的氢气由引燃剂氢气输入管道52进入气体混合器8中。同时,甲醇蒸发器31输出的气化后的甲醇燃料通过甲醇气体流量控制阀32进入气体混合器8中,该甲醇蒸发器31保证进入气体混合器8时形成气化后的甲醇燃料。氢气引燃剂、气化后的甲醇燃料与空气在气体混合器8中充分混合,通过气体混合器8按照各种气体的比例形成混合气,保证在气体混合器8内形成适合火花塞3点燃的混合气体。在气体混合器8内混合气体中所述氢气引燃剂占所述混合气体的体积比是1%-30%,再将混合气体通过进气歧管7经进气道6输入甲醇发动机1的气缸2内,混合气体中的氢气首先被火花塞3点燃形成引燃火焰。再通过引燃火焰将混合气体中剩余部分点燃,完成正常燃烧过程,进而推动甲醇发动机1气缸2内的活塞运动输出发动机驱动动力。
37.在s1步骤中,还包括甲醇存储器21中的甲醇燃料预处理步骤,该预处理步骤为甲
醇存储器21中的甲醇燃料通过低压泵22的驱动进入甲醇加热器23中进行第一级加热。该甲醇加热器23的第一级加热可以使得甲醇燃料初步升温,一方面可以提高燃料供给系统中甲醇蒸发器31的气化效率,另一方面可以为引燃剂供给系统中的甲醇裂解器42提供初步加热,提高甲醇裂解器42的催化速度。
38.在s1步骤中,还包括对于甲醇发动机1废气的回收利用步骤,该回收利用步骤包括将甲醇发动机1燃烧所产生的废气由排气道4输出,经排气歧管5输送至甲醇加热器23中。将废气的高温热量传递至甲醇加热器23中的甲醇燃料上,并且排气歧管5中的废气带动涡轮11转动从而通过带动压气机12增压,最终经过甲醇加热器23中的废气通过排气管进入废气后处理装置(未画出),经过后处理装置处理过的废气排入大气中。
39.s2:启动甲醇裂解器42,经甲醇燃料流量控制阀41调节后的甲醇燃料进入甲醇裂解器42内高温催化产生氢气。
40.在s2:启动甲醇裂解器42的步骤中,甲醇存储器21中的甲醇燃料大部分通过燃料供给系统中的甲醇蒸发器进行气化处理,一小部分通过甲醇燃料流量控制阀41调节后进入甲醇裂解器42中进行催化反应。该甲醇裂解器42中的二级加热器(未画出)为进入甲醇裂解器42中的甲醇燃料进一步加热至裂解温度,并通过内部设置的催化剂的催化作用裂解成氢气。
41.s3: 为引燃剂供给系统中的氢气存储器44补充氢气:当该氢气存储器43中氢气的压力值大于等于氢气压力控制阀43的预设值时,该氢气压力控制阀43关闭,此时甲醇裂解器42中所生成的氢气存储于甲醇裂解器42内部。当该氢气存储器44中的氢气压力值小于氢气压力控制阀43的预设值时,氢气压力控制阀43开启,此时甲醇裂解器42中所生产的氢气将通过氢气压力控制阀43输送至氢气存储器44中进行存储,以补充s1步骤中启动甲醇发动机1时所消耗的氢气。
42.s4:关闭甲醇裂解器42:当氢气压力控制阀43关闭,随着甲醇燃料的不断输送至甲醇裂解器42中,当甲醇裂解器42中的氢气逐渐饱和,使得设置于甲醇裂解器42的甲醇输入管道上的甲醇流量控制阀41关闭,甲醇存储器21停止为甲醇裂解器42提供甲醇燃料,使得甲醇裂解器42停止工作。
43.s5:关闭引燃剂供给系统:当甲醇发动机1内部温度升高至正常燃烧过程平稳温度后,可以关闭氢气输入管道52上的氢气流量控制阀45。停止为气体混合器8提供氢气引燃剂,此时甲醇发动机1内的火花塞3可以直接点燃气体混合器8中所提供的没有氢气引燃剂的混合气体。在甲醇发动机1正常工作过程中,将引燃剂供给系统关闭,可以有效提高该引燃剂供给系统4的使用寿命。
44.本发明所提供的一种氢气引燃点燃式甲醇发动机燃烧系统的控制方法,在甲醇发动机冷启动的时候可以直接使用氢气存储器44内的氢气作为引燃剂进入气体混合器8内形成混合气体,通过混合气体启动甲醇发动机1,解决了甲醇发动机冷启动困难的技术问题,同时利用甲醇发动机1的运行将甲醇燃料催化产生出氢气存储于氢气存储器44内为下次启动甲醇发动机1做准备,能够大幅度缩短甲醇发动机1的冷启动时间,同时保证甲醇发动机1在下次启动时引燃剂供给系统中能够保存有足够的氢气引燃剂可供使用。
45.以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
再多了解一些

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