氨氢发动机系统和氨氢发动机系统的尾排处理方法

本公开涉及发动机高效清洁燃烧和尾排处理的，更具体地，涉及一种氨氢发动机系统和氨氢发动机系统的尾排处理方法。

背景技术：

1、针对目前全球变暖以及海平面上升等问题，以及环境污染和能源短缺的加剧的背景下，寻找新的清洁无污染无碳替代能源越来越受到关注。其中，氨燃料受到广泛关注，因为氨燃料完全燃烧的产物只有n2和h2o，但因氨燃料较慢的燃烧反应速度以及较高的点火能量无法单独作为内燃机燃料使用。因此，目前提出的有各种双燃料方案，与此同时，nox的排放同样受到关注，nox的生成一般来源于空气中的n2在高温环境中与氧气的反应，以及与燃烧中间产物的反应。此外，由于nh3中同样含有n元素，燃烧后可直接生成nox。

2、目前，氨氢发动机的nox的排放问题和氨氢发动机燃烧产生的h2o均受到关注，在冬天以及寒冷地区可能会产生排气管中滴水甚至冻住的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本公开提供一种氨氢发动机系统和氨氢发动机系统的尾排处理方法，能够实现基于发动机不同的运行工况，通过电子控制单元对喷水装置进行调控，同时，可以降低氨氢发动机中燃烧产生的氮氧化合物。

2、本公开的实施例的提供了一种氨氢发动机系统，包括：氨氢发动机，氨氢混合气在上述氨氢发动机中燃烧并产生含水废气，上述氨氢发动机包括：进气管，适用于输送空气和上述氨氢混合气进入上述氨氢发动机的气缸；排气管，适用于将上述含水废气排出上述氨氢发动机；喷水装置，适用于向上述进气管内喷水；以及电子控制单元，与上述喷水装置电连接，上述电子控制单元适用于：在上述氨氢发动机处于启动初期或小负荷工况的情况下，控制上述喷水装置关闭，以保证上述氨氢发动机的输出功率；并且在上述氨氢发动机处于中高负荷工况的情况下，控制上述喷水装置打开以向上述进气管内喷水，抑制氮氧化合物的产生。

3、根据本公开的一些实施例，氨氢发动机系统还包括：第一传感器，设置在上述氨氢发动机的曲轴上，以测量上述氨氢发动机的转速。

4、根据本公开的一些实施例，氨氢发动机系统还包括：第二传感器，设置在上述氨氢发动机的油门踏板上，以测量上述氨氢发动机的发动机负荷信号，上述发动机负荷信号为当前转速下上述氨氢发动机输出的实际扭矩与应当输出的最大扭矩的比值。

5、根据本公开的一些实施例，氨氢发动机系统还包括：第三传感器，适用于测量上述氨氢发动机的气缸内的缸压；其中，上述电子控制单元通过上述第二传感器和上述第三传感器中的至少一个测量值确定上述氨氢发动机处于上述小负荷工况或者上述中高负荷工况。

6、根据本公开的一些实施例，上述电子控制单元根据上述第一传感器测量的上述转速低于800rpm确定上述氨氢发动机处于启动初期；和/或上述电子控制单元根据上述第二传感器获得的上述发动机负荷信号不大于25％确定上述运行工况为上述小负荷工况，上述电子控制单元根据上述第二传感器获得的上述发动机负荷信号不小于25％确定上述运行工况为上述中高负荷工况。

7、根据本公开的一些实施例，上述喷水装置包括：水气分离器，与上述排气管连接，上述水气分离器适用于对上述含水废气进行水气分离；储水罐，与上述水气分离器连接，上述储水罐适用于储存经上述水气分离器分离的水；以及水泵，上述水泵连接在上述储水罐与上述进气管之间，上述水泵适用于由上述储水罐中吸水并喷入上述进气管中。

8、根据本公开的一些实施例，上述喷水装置还包括：输水管，上述输水管分别连接在上述水气分离器和上述储水罐、上述储水罐和上述进气管之间，上述输水管包括：喷嘴，连接在上述输水管靠近上述进气管的一端，上述喷嘴为单向阀，以将水由上述水泵喷入上述进气管，且阻止上述进气管中的上述空气和上述氨氢混合气经由上述喷嘴进入上述水泵。

9、根据本公开的一些实施例，上述输水管外部包覆有保温层，且上述输水管与上述排气管并行的区域，上述输水管和上述排气管包覆共同的保温层，以利用上述含水废气的余热进行保温加热，使进入上述进气管的水为蒸气状态。

10、根据本公开的一些实施例，上述储水罐内设有第四传感器，上述第四传感器适用于测量上述储水罐内的水量，且当水量超过储水量的95％时发出报警信号，并控制安装在上述储水罐上的阀门打开以将上述储水罐内的水部分地排出。

11、根据本公开的一些实施例，本公开的实施例的另一方面提供了一种氨氢发动机系统的尾排处理方法，包括：获取氨氢发动机的转速、发动机负荷信号和气缸内的缸压中的至少一个，并根据上述转速、发动机负荷信号和缸压中的至少一个确定上述氨氢发动机的运行工况；根据上述运行工况确定上述氨氢发动机处于启动初期或小负荷工况或是处于中高负荷工况；在上述氨氢发动机处于上述启动初期或上述小负荷工况的情况下，控制喷水装置关闭，以保证上述氨氢发动机的输出功率；并且在上述氨氢发动机处于中高负荷工况的情况下，控制上述喷水装置打开以向上述进气管内喷水，抑制氮氧化合物的产生。

12、根据本公开实施例的一种氨氢发动机系统和氨氢发动机系统的尾排处理方法，通过电子控制单元与喷水装置电连接，在氨氢发动机处于启动初期或小负荷工况的情况下，控制喷水装置关闭，以保证氨氢发动机的输出功率和在启动初期、小负荷工况下的热效率，在氨氢发动机处于中高负荷工况的情况下，控制喷水装置打开以向进气管内喷水，抑制氮氧化合物的产生，整体结构简单。

技术特征：

1.一种氨氢发动机系统，包括：

2.根据权利要求1所述的氨氢发动机系统，还包括：

3.根据权利要求2所述的氨氢发动机系统，还包括：

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的氨氢发动机系统，还包括：

5.根据权利要求4所述的氨氢发动机系统，其中，所述电子控制单元根据所述第一传感器测量的所述转速低于800rpm确定所述氨氢发动机处于启动初期；和/或

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的氨氢发动机系统，其中，所述喷水装置包括：

7.根据权利要求6所述的氨氢发动机系统，其中，所述喷水装置还包括：

8.根据权利要求7所述的氨氢发动机系统，其中，所述输水管外部包覆有保温层，且所述输水管与所述排气管并行的区域，所述输水管和所述排气管包覆共同的保温层，以利用所述含水废气的余热进行保温加热，使进入所述进气管的水为蒸气状态。

9.根据权利要求8所述的氨氢发动机系统，其中，所述储水罐内设有第四传感器，所述第四传感器适用于测量所述储水罐内的水量，且当水量超过储水量的95％时发出报警信号，并控制安装在所述储水罐上的阀门打开以将所述储水罐内的水部分地排出。

10.一种适用于如权利要求1-9中任一项所述的氨氢发动机系统的尾排处理方法，包括：

技术总结本公开提供一种氨氢发动机系统和氨氢发动机系统的尾排处理方法，氨氢发动机系统包括：氨氢发动机，氨氢混合气在氨氢发动机中燃烧并产生含水废气，氨氢发动机包括：进气管，适用于输送空气和氨氢混合气进入氨氢发动机的气缸；排气管，适用于将含水废气排出氨氢发动机；喷水装置，适用于向进气管内喷水；以及电子控制单元，与喷水装置电连接，电子控制单元适用于：在氨氢发动机处于启动初期或小负荷工况的情况下，控制喷水装置关闭，以保证氨氢发动机的输出功率；并且在氨氢发动机处于中高负荷工况的情况下，控制喷水装置打开以向进气管内喷水，抑制氮氧化合物的产生。技术研发人员：邬斌扬,刘佳佳受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4