[实用新型]模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及内燃机定容燃烧弹技术领域，进一步涉及模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统。

背景技术：

为满足日益严格的汽车排放法规和燃油消耗法规,越来越多先进发动机技术得到应用,包括缸内直喷、高压喷射、多次喷射、可变喷油正时、可变气门升程(VVL)和正时(VVT)、增压中冷、废气再循环(EGR)等改善燃烧的缸内净化技术和三效催化转化器(TWC)、氧化转化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)和颗粒物过滤器(DPF)等后处理技术，但是无论是缸内净化技术还后处理技术，都存在技术门槛高、系统复杂、使用和维护成本高昂等不足。为了在降低燃油消耗的同时改善排放，替代燃料技术近年来得到了广泛的关注。替代燃料在发动机上应用的技术方案主要有三种：第一种是掺混法，即通过助溶剂使两种燃料混合形成均质稳定的液体燃料，这种方式简单易行，但不足之处是随温度变化两种燃料容易出现分层，而且由于互溶度不高这种方式无法实现高替代率；第二种方式是完全替代，即发动机只使用替代燃料，例如甲醇发动机、天然气发动机和液化石油气发动机等，这种方式可以实现100％替代率，但由于燃料物化性质不同需对对发动机做较大的改动，而且燃料加注等基础配套设施还未普及；第三种方式是引燃法，即两种燃料采取两套独立的供应系统，专利文献CN1470752A公开了柴油/甲醇组合燃烧技术(Diesel Methanol Compound Combustion，DMCC)，该技术提出在柴油机进气道喷射甲醇，与空气形成均质混合气进入气缸，再在缸内直喷柴油引燃甲醇和空气的混合气，这种方式在实际应用中灵活方便，无需对原机做大的改动，而且可以实现较高的替代率。甲醇生产原料来源广泛、制备技术成熟、生产成本低、储运安全方便，再结合柴油引燃甲醇组合燃烧技术，使得甲醇作为替代燃料具有广阔的应用前景。

通过对这种双燃料的应用发现，当甲醇高比例替代柴油时，发动机热效率大幅度提高，特别是不使用尿素便可以满足国家现行排放法规，为这种燃烧方式提供了广阔的应用前景。为了进一步提高该种发动机的热效率和降低有害物排放，需要对其工作机理进行深入研究。目前研究主要集中在发动机台架试验和道路试验上，而关于双燃料基础燃烧方面的研究还较少。为了探究双燃料燃烧时的相互作用机理，加深对双燃料燃烧的认识，从而更好地组织燃烧，使双燃料燃烧更好地为工程应用服务，开展相关基础研究工作具有非常重要的意义。在发动机上由于各种因素耦合在一起，无法研究单一因素对燃烧的影响；相比较而言，定容燃烧弹结构简单，可以实现对单一变量的精确控制，结合其他光学设备进行可视化研究可以直观清晰地揭示燃烧过程，非常适合开展基础燃烧方面的研究。

目前已经公开的专利文献CN103245511A、专利文献CN104391074A、专利文献CN105372072A、专利文献CN106353098A、专利文献CN106404410A只适用于单一燃料的喷雾和燃烧研究；专利文献CN204788958U可以实现双燃料燃烧，该技术方案提出在加热到一定温度的进气管路中注入甲醇，并预先抽真空使定容燃烧弹内腔形成负压，从而把甲醇吸入到定容燃烧弹内，但是该方法有一些明显不足：(一)无法控制甲醇的加入时刻，难以针对不同温度条件，特别是高温条件下柴油喷进甲醇热氛围中双燃料着火和燃烧；(二)先期进入定容燃烧弹的甲醇混合气，一旦加热温度达到其着火点以上，甲醇便会自燃，极大地限制了对这种双燃料燃烧的研究范围，特别是在实际柴油甲醇双燃料发动机运行过程中，高温条件下中高负荷区域是双燃料发动机的高效区，然而却得不到充分研究；(三)无法实现甲醇的分层燃烧,因为甲醇是预混进入定容燃烧弹内，在柴油喷射之前定容燃烧弹内已经是甲醇和空气的均质混合气，无法实现甲醇的浓度分层。

综上所述，解决在定容燃烧弹中研究双燃料燃烧所面临的甲醇加入时刻不可控、环境温度和压力范围窄以及不能实现甲醇浓度分层等技术问题。

发明内容：

本实用新型提供了一种模拟甲醇/柴油双燃料发动机多种燃烧模式的定容燃烧弹系统。具体技术方案如下：