【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及發動機，具體為一種高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統及控制方法。
技術介紹
1、在面臨全球氣候變暖及石油資源漸趨枯竭的雙重壓力下，對可再生清潔零碳能源的研究成為實現內燃機節能減排的重要途徑。氨燃料憑借其零碳排放、高能量密度、儲運便利性、環保特性、技術成熟度以及經濟性優勢，在未來的能源體系中將發揮重要作用。這些優勢使得氨燃料成為替代傳統化石燃料的理想選擇，并將在多種應用場景中展現出巨大的潛力和價值。
2、在內燃機中應用氨作為燃料時，確實面臨著一系列挑戰。首先，氨的點火能量較高，這意味著需要更多的能量來點燃氨，這增加了燃燒過程的復雜性和成本。其次，氨的燃燒速率較慢，這導致了燃盡性能不佳，即氨不能完全燃燒，留下未燃盡的物質，這不僅影響發動機的效率，還可能對環境造成污染。此外，由于這些特性，目前主流的實驗方案中，氨發動機的燃料供給方式多采用進氣道噴射，但這種方式無法精準控制燃料的濃度和分層，從而限制了氨在發動機中的應用潛力。
3、相比之下，缸內直噴技術相較于進氣道噴射，更容易實現高的氨替代率，提升燃燒性能，并降低排放。這是因為缸內直噴能夠更精確地控制燃料的供給和混合，從而優化燃燒過程，提高效率并減少有害物質的排放。目前在氨發動機上大多數采用進氣道預混燃燒和雙直噴燃燒模式，即采用氫、柴油等高活性燃料對其引燃的路線，這種模式下往往需要兩套噴射系統，導致管路布置復雜和成本的提高，不利于氨發動機的開發和應用。
技術實現思路
1、針對氨燃料的點火能量高、無法完全
2、另一方面，針對目前由雙噴射系統帶來的管路復雜、制作和維護成本高的問題，本專利技術利用液態的氨和液態的二甲醚互溶好的特性，將原先的雙噴射系統改為單噴射系統，從而簡化了管路結構，降低了制作和維護成本。
3、本專利技術是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
4、一種高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，包括供氣系統、混氣系統、增壓系統和噴射系統；
5、所述供氣系統包括氨氣儲存罐、二甲醚儲存罐、氨氣支路管路和二甲醚支路管路；所述氨氣支路管路的入口與氨氣儲存罐連通，所述二甲醚支路管路的入口與二甲醚儲存罐連通；
6、所述混氣系統包括混氣罐進氣管路、混氣罐、混氣罐出氣管路、第一電磁閥和第三電磁閥；所述氨氣支路管路和二甲醚支路管路均通過混氣罐進氣管路與混氣罐連通，混氣罐的出口和混氣罐出氣管路的連通；所述第一電磁閥和第三電磁閥分別設置在混氣罐進氣管路和混氣罐出氣管路上；
7、所述增壓系統包括依次與混氣罐出氣管路相連的第一增壓泵、第二增壓泵、冷卻箱和第二高壓出口閥，以及與第一增壓泵和第二增壓泵連接的空氣壓縮機；
8、所述噴射系統包括高壓共軌、噴油器和第三高壓出口閥；所述高壓共軌與第二增壓泵連通，所述第二高壓出口閥設置在高壓共軌與第二增壓泵的連接管路上；所述噴油器置于定容燃燒彈的內腔中，且通過第三高壓出口閥與高壓共軌連通。
9、進一步地，還包括卸荷系統，所述卸荷系統包括吸收室、風機、真空泵、第一卸荷閥、第二卸荷閥、第三卸荷閥、第二電磁閥、第五球閥和第四電磁閥；所述風機通過第一卸荷閥與混氣罐管路連通，風機通過第二卸荷閥與冷卻箱管路連通，風機通過第三卸荷閥與高壓共軌管路連通，以及風機與吸收室管路連通；所述真空泵的進氣口通過第二電磁閥與混氣罐進氣管路連通，真空泵的進氣口通過第四電磁閥與高壓共軌管路連通，真空泵的進氣口通過第五球閥與吸收室管路連通，真空泵的出氣口與吸收室管路連通；所述真空泵與混氣罐進氣管路的連接通道記為真空泵支路管路，且真空泵支路管路與混氣罐進氣管路的連接位置位于混氣罐進氣管路的入口與第一電磁閥之間。
10、進一步地，所述真空泵支路管路上還設置有第一真空表。
11、進一步地，所述供氣系統還包括沿氨氣流動方向依次設置在氨氣支路管路上的氨氣減壓閥和第一球閥、沿二甲醚流動方向依次設置在二甲醚支路管路上的二甲醚減壓閥和第二球閥。
12、進一步地，所述混氣系統還包括與混氣罐進氣管路連通的混氣罐支路管路，以及沿氨氣/二甲醚流動方向依次設置在混氣罐支路管路上的第三球閥和進氣壓力表。
13、進一步地，所述混氣系統還包括設置在混氣罐內的電磁攪拌器、用于檢測混氣罐內部壓力的罐體壓力表、設置在罐體壓力表與混氣罐的連接管路上的第四球閥、用于檢測混氣罐內部真空度的第二真空表，以及用于防爆的混氣罐限壓閥。
14、進一步地，所述增壓系統還包括第一低壓氣進口閥、第一高壓出口閥、氣液分離器、第一驅動開關、第一驅動調壓閥、第一驅動氣壓表、第二驅動開關、第二驅動調壓閥、第二驅動氣壓表、第一高壓表和第二高壓表；所述第一低壓氣進口閥設置在第三電磁閥與第一增壓泵(28)的連接管路上；所述第一高壓出口閥和氣液分離器沿氨-二甲醚流動方向依次設置在冷卻箱與第二增壓泵的連接管路上，且氣液分離器的氣體出口與第一增壓泵的入口管路連通，氣液分離器的液體出口與第二增壓泵的入口管路連通；所述第一驅動開關、第一驅動調壓閥和第一驅動氣壓表沿驅動氣的流動方向依次設置在空氣壓縮機與第一增壓泵的連接管路上；所述第二驅動開關、第二驅動調壓閥和第二驅動氣壓表沿驅動氣的流動方向依次設置在空氣壓縮機與第二增壓泵的連接管路上；所述第一高壓表和第二高壓表分別用于檢測第一增壓泵的出口處和第二增壓泵的出口處的壓力。
15、進一步地，所述第一驅動調壓閥和第二驅動調壓閥的氣壓調節范圍均為0.1-0.8mpa；所述第一增壓泵的壓縮比為5：1，第二增壓泵的壓縮比為100：1；所述第一高壓表示數范圍是0.5-4.0mpa，第二高壓表42的示數范圍是10-80mpa。
16、進一步地，所述噴射系統還包括與噴油器的入口相連的噴油器適配器，以及用于檢測高壓共軌內部壓力的第三高壓表。
17、根據以上任一項所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
18、s1：保持氨氣儲存罐、二甲醚儲存罐、第三球閥、第四球閥、第三電磁閥、第五球閥、混氣罐限壓閥、第一卸荷閥、第二卸荷閥、第三卸荷閥、第二高壓出口閥和第三高壓出口閥處于關閉狀態，打開氨氣減壓閥、二甲醚減壓閥、第一球閥、第二球閥、第一電磁閥、第二電磁閥和第四電磁閥，隨后啟動真空泵抽真空；接著關閉第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥、氨氣減壓閥、二甲醚減壓閥、第一球閥和第二球閥，打開第五球閥；
19、s2：打開氨氣儲存罐、氨氣減壓閥、第一球閥、第三球閥、第一電磁閥和第四球閥，將氨氣通入混氣罐中，期間通過監控進氣壓力表的示數來調控氨氣減壓閥；待罐體壓力表示數達到預定數值后關閉氨氣儲存罐、氨氣減壓閥、第一球閥、第一電磁閥和第五球閥，打開第二電磁閥并啟動真空泵抽真空，隨后關閉真空泵和第二電磁閥，打開第五球閥；接著本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，包括供氣系統、混氣系統、增壓系統和噴射系統；
2.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，還包括卸荷系統，所述卸荷系統包括吸收室(53)、風機(52)、真空泵(17)、第一卸荷閥(21)、第二卸荷閥(36)、第三卸荷閥(44)、第二電磁閥(14)、第五球閥(16)和第四電磁閥(46)；所述風機(52)通過第一卸荷閥(21)與混氣罐(18)管路連通，風機(52)通過第二卸荷閥(36)與冷卻箱(35)管路連通，風機(52)通過第三卸荷閥(44)與高壓共軌(45)管路連通，以及風機(52)與吸收室(53)管路連通；所述真空泵(17)的進氣口通過第二電磁閥(14)與混氣罐進氣管路(24)連通，真空泵(17)的進氣口通過第四電磁閥(46)與高壓共軌(45)管路連通，真空泵(17)的進氣口通過第五球閥(16)與吸收室(53)管路連通，真空泵(17)的出氣口與吸收室(53)管路連通；所述真空泵(17)與混氣罐進氣管路(24)的連接通道記為真空泵支路管路(25)，且真空泵支路管路(25)與混氣罐進氣管
3.根據權利要求2所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述真空泵支路管路(25)上還設置有第一真空表(9)。
4.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述供氣系統還包括沿氨氣流動方向依次設置在氨氣支路管路(22)上的氨氣減壓閥(3)和第一球閥(5)、沿二甲醚流動方向依次設置在二甲醚支路管路(23)上的二甲醚減壓閥(4)和第二球閥(6)。
5.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述混氣系統還包括與混氣罐進氣管路(24)連通的混氣罐支路管路，以及沿氨氣/二甲醚流動方向依次設置在混氣罐支路管路上的第三球閥(7)和進氣壓力表(8)。
6.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述混氣系統還包括設置在混氣罐(18)內的電磁攪拌器(19)、用于檢測混氣罐(18)內部壓力的罐體壓力表(11)、設置在罐體壓力表(11)與混氣罐(18)的連接管路上的第四球閥(12)、用于檢測混氣罐(18)內部真空度的第二真空表(13)，以及用于防爆的混氣罐限壓閥(20)。
7.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述增壓系統還包括第一低壓氣進口閥(30)、第一高壓出口閥(37)、氣液分離器(38)、第一驅動開關(31)、第一驅動調壓閥(32)、第一驅動氣壓表(33)、第二驅動開關(39)、第二驅動調壓閥(40)、第二驅動氣壓表(41)、第一高壓表(34)和第二高壓表(42)；所述第一低壓氣進口閥(30)設置在第三電磁閥(15)與第一增壓泵(28)的連接管路上；所述第一高壓出口閥(37)和氣液分離器(38)沿氨-二甲醚流動方向依次設置在冷卻箱(35)與第二增壓泵(29)的連接管路上，且氣液分離器(38)的氣體出口與第一增壓泵(28)的入口管路連通，氣液分離器(38)的液體出口與第二增壓泵(29)的入口管路連通；所述第一驅動開關(31)、第一驅動調壓閥(32)和第一驅動氣壓表(33)沿驅動氣的流動方向依次設置在空氣壓縮機(27)與第一增壓泵(28)的連接管路上；所述第二驅動開關(39)、第二驅動調壓閥(40)和第二驅動氣壓表(41)沿驅動氣的流動方向依次設置在空氣壓縮機(27)與第二增壓泵(29)的連接管路上；所述第一高壓表(34)和第二高壓表(42)分別用于檢測第一增壓泵(28)的出口處和第二增壓泵(29)的出口處的壓力。
8.根據權利要求7所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述第一驅動調壓閥(32)和第二驅動調壓閥(40)的氣壓調節范圍均為0.1-0.8MPa；所述第一增壓泵(28)的壓縮比為5：1，第二增壓泵(29)的壓縮比為100：1；所述第一高壓表(34)示數范圍是0.5-4.0MPa，第二高壓表(42)42的示數范圍是10-80MPa。
9.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述噴射系統還包括與噴油器(50)的入口相連的噴油器適配器(49)，以及用于檢測高壓共軌(45)內部壓力的第三高壓表(47)。
10.根據權利要求1～9中任一項所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，包括供氣系統、混氣系統、增壓系統和噴射系統；
2.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，還包括卸荷系統，所述卸荷系統包括吸收室(53)、風機(52)、真空泵(17)、第一卸荷閥(21)、第二卸荷閥(36)、第三卸荷閥(44)、第二電磁閥(14)、第五球閥(16)和第四電磁閥(46)；所述風機(52)通過第一卸荷閥(21)與混氣罐(18)管路連通，風機(52)通過第二卸荷閥(36)與冷卻箱(35)管路連通，風機(52)通過第三卸荷閥(44)與高壓共軌(45)管路連通，以及風機(52)與吸收室(53)管路連通；所述真空泵(17)的進氣口通過第二電磁閥(14)與混氣罐進氣管路(24)連通，真空泵(17)的進氣口通過第四電磁閥(46)與高壓共軌(45)管路連通，真空泵(17)的進氣口通過第五球閥(16)與吸收室(53)管路連通，真空泵(17)的出氣口與吸收室(53)管路連通；所述真空泵(17)與混氣罐進氣管路(24)的連接通道記為真空泵支路管路(25)，且真空泵支路管路(25)與混氣罐進氣管路(24)的連接位置位于混氣罐進氣管路(24)的入口與第一電磁閥(10)之間。
3.根據權利要求2所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述真空泵支路管路(25)上還設置有第一真空表(9)。
4.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述供氣系統還包括沿氨氣流動方向依次設置在氨氣支路管路(22)上的氨氣減壓閥(3)和第一球閥(5)、沿二甲醚流動方向依次設置在二甲醚支路管路(23)上的二甲醚減壓閥(4)和第二球閥(6)。
5.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述混氣系統還包括與混氣罐進氣管路(24)連通的混氣罐支路管路，以及沿氨氣/二甲醚流動方向依次設置在混氣罐支路管路上的第三球閥(7)和進氣壓力表(8)。
6.根據權利要求1所述的高壓液態氨-二甲醚混合燃料供給系統，其特征在于，所述混氣系統還包括設置在混氣罐(18)內的電磁攪拌器(19)、用于檢測混氣罐(18)內部壓力的罐體壓力表(11)、設置在罐體壓力表(11)與...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘汶君，梁何龍，秦石雨，李發忠，張凌峰，玄鐵民，何志霞，王謙，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：
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