[发明专利]二冲程均质压燃多燃料发动机及其工作方法

说明书

技术领域

       本发明涉及一种改善二冲程活塞发动机混合气形成质量，改变发动机燃烧方式，提高发动机热效率的多燃料发动机及其工作方法。

背景技术

传统的点燃式汽油机或者是压燃式柴油机燃烧方式都属于扩散燃烧，燃烧持续期长，热效率低，火焰前锋温度高，易生成NOx等有害气体。均质压燃（HCCI）燃烧过程是一种非扩散的，在整个燃烧室内同时发生的均匀燃烧过程，不存在火焰前锋和局部高温，可以基本消除NOx等有害气体的生成和排放。由于不再受混合气点燃和火焰传播的限制，空燃比可以大大降低，从而降低最高燃气温度，避免NOx等有害气体的生成和排放。

混合气外部形成的二冲程活塞发动机混合气形成方式为：活塞上行时曲轴箱内形成真空度，将燃油和新鲜空气吸入曲轴箱内，形成油气混合气。此时曲轴箱内细小的燃油颗粒容易凝结成小液滴甚至附着在曲轴箱壁面上，这将直接影响进入气缸内部混合气的质量，从而降低发动机的性能。在低温环境下或者燃用雾化性能差的重油燃料时这种现象更为严重。适当的提高曲轴箱温度将有利于改善燃油的雾化，提高进入气缸内部的混合气的质量，改善发动机的性能。

因此，需要一种可以将混合气充分预混并加热的二冲程活塞发动机曲轴箱加热装置，使发动机可以实现均质压燃（HCCI）并可以燃用多种燃料。

发明内容

本发明的目的是设计和研制一种可以将混合气充分预混并加热，实现均质压燃（HCCI）并可以燃用多种燃料的二冲程均质压燃多燃料发动机及其工作方法。

一种二冲程均质压燃多燃料发动机，包括曲轴箱体、燃烧室、化油器或喷油嘴；其特征在于：还包括排气歧管、加热盒、电加热管、燃油加热管；其中加热盒与发动机曲轴箱壁面贴合，并通过所述排气歧管与发动机排气口相连；电加热管内嵌在加热盒内部，通过电源导线与外置电源相连；燃油加热管内嵌在加热盒内部，燃油加热管入口与油泵出口相连，燃油加热管出口与化油器或喷油嘴入口相连。

所述的二冲程均质压燃多燃料发动机的工作方法，其特征在于：发动机冷启动时，利用外置电源给加热盒内部的电加热管供电，将加热盒加热，通过加热盒与发动机曲轴箱壁面之间的传热将发动机预热；发动机运转过程中，发动机排出的高温高压尾气通过排气管进入加热盒换热腔体，并与之进行对流换热将其加热；被尾气加热的加热盒通过对流换热增加曲轴箱温度改善发动机混合气的质量；燃油流经燃油加热管时会被加热，从而燃油黏度降低雾化性能提高；混合气进入曲轴箱后受热温度升高，且燃油和空气混合更加均匀。

曲轴箱内被加热的混合气经进气管进入燃烧室后，在上止点附近达到自燃温度，整个燃烧室内的均匀混合气同时开始燃烧并迅速放热。HCCI燃烧过程是一种非扩散的，在整个燃烧室内同时发生的均匀燃烧过程。火焰传播距离短，燃烧持续期短，发动机热效率大大提高；由于燃油经加热盒加热且混合气经曲轴箱加热，所以，无论燃用汽油、煤油或者是柴油都可以形成充分预混的均质混合气，使得发动机可靠着火并稳定燃烧。

本发明的有益效果是：

（1）  本发明可以显著提高发动机的燃烧热效率，大幅降低发动机油耗；

（2）  本发明可以基本消除NOx等有害气体生成和排放；

（3）  本发明可以使得发动机燃用多种燃料，增加发动机在不同使用条件下的适应性；

（4）  本发明可以针对多种型号二冲程发动机进行结构改型，适用性广泛。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

图1整体原理图；

图中:1.燃烧室，2.发动机进气管，3.喷油嘴，4.燃油箱，5.电加热管，6.加热盒，7.燃油加热管，8.燃油泵，9.外置电源，10.曲轴箱体，11.发动机排气管。

具体实施方式

在图1中，通过外置电源9给嵌装在加热盒6内部的电加热管5供电将加热盒6加热，将发动机曲轴箱体10预热，使进入发动机的混合气被加热，提高其雾化质量，从而保证发动机能够顺利启动。发动机运转过程中发动机排气管11排出的高温高压尾气进入加热盒6将其加热,使之维持较高的温度，为曲轴箱体10提供足够的热量。混合气进入曲轴箱体10后受热，温度升高，且燃油和空气混合更加均匀,使得混合气在压缩上止点附近可以达到自燃温度，整个燃烧室内同时发生燃烧。适当的增加燃油温度可以改善燃油的雾化性能，因此在燃油在进入喷油嘴3之前将燃油加热会降低燃油的黏度，提高燃油的雾化质量。考虑到热源问题，本发明将燃油加热管7集成在加热盒6内部。燃油在进入喷油嘴3之前流经燃油加热管路被加热。