[发明专利]一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法

说明书

本发明提供一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法，属于内燃机燃烧领域。在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴和/或在气缸套上设置气缸套主燃料喷嘴，在缸盖上设置等离子电嘴，在气缸套上设置重整气喷嘴。在缸盖和气缸套上同时装有主燃料喷嘴的状态下，低负荷时，使用缸盖主燃料喷嘴供给燃料，提高热效率；中负荷时，气缸套主燃料喷嘴供给燃料，降低NO_x的生成；高负荷时，气缸套主燃料喷嘴和缸盖主燃料喷嘴都供给燃料，控制爆震。实现所有工况范围内的高效清洁燃烧。

技术领域

本发明涉及内燃机燃烧技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法。

背景技术

为了降低排放，在二冲程发动机上应用掺氢燃烧技术可以改善发动机的性能和排放，主要是其燃烧火焰传播速度快，促使燃料的充分燃烧，提高热效率，降低未燃产物，且点火温度低，能够改善发动机的冷启动。但是氢气的生产成本和存储是目前应用于发动机的一个难点。

能源和环境问题日益突出，预混合压燃的低温燃烧可以提高发动机的热效率，并降低NOx排放。但预混合压燃的着火正时受环境条件和发动机工况影响，难以可靠控制。另外，其工况范围小，冷启动和低负荷会产生过多的HC和CO，高负荷又会产生爆震。

因此有必要提供一种新型的发动机结构用以解决上述问题。

发明内容

本发明公开了一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法。主要利用发动机废气余热对易重整燃料进行催化重整，通过设置等离子电嘴并合理利用重整气，设置气缸套主燃料喷嘴和缸盖主燃料喷嘴，调整喷射策略等措施，实现等离子电嘴式二冲程发动机所有工况范围内的高效清洁燃烧。

本发明采用的技术方案是：一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机，包括扫气口、排气道和燃烧室，其特征在于，在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴和/或在气缸套上设置气缸套主燃料喷嘴；在缸盖上设置等离子电嘴；在气缸套上设置重整气喷嘴。

所述等离子电嘴和所述缸盖主燃料喷嘴设置在缸盖侧面，所述等离子电嘴和所述缸盖主燃料喷嘴的个数至少为2个；所述气缸套主燃料喷嘴的设置位置根据燃料密度确定，当燃料密度大于空气时设置在气缸套上部，当燃料密度小于空气时设置在气缸套中部，所述气缸套主燃料喷嘴个数至少为2个；重整气喷嘴的个数至少为1个。

气缸盖底部、气阀底部、活塞顶面和火力岸以及活塞环接触不到的缸套上部喷有绝热涂层，或活塞顶部选择绝热材料。

采用可变气门技术和/或采用废气再循环技术。

重整气是利用发动机废气余热能量和/或电加热装置对碳水化合物、醇类、醚类或烃类进行改质，和/或直接电解制得或加注纯氢。

等离子电嘴也可以用火花塞代替。

当主燃料为柴油、醚类、或含有柴油的混合燃料、或含有醚类的混合燃料时，其燃料喷嘴只能选择缸盖燃料喷嘴，压缩比设置为主燃料不能被直接压燃的临界压缩比，进行预混合压燃。

所述发动机在缸盖和气缸套上同时装有易雾化的主燃料喷嘴、在气缸套上装有重整气喷嘴的状态下，压缩比设置为主燃料不能被直接压燃的临界压缩比，采用等离子电嘴点火的预混合压燃方式。或者，依据工况大小进行如下控制：

低负荷时，使用缸盖主燃料喷嘴和重整气喷嘴供给燃料；

中负荷时，使用气缸套主燃料喷嘴和重整气喷嘴供给燃料；

高负荷时，使用气缸套主燃料喷嘴，缸盖主燃料喷嘴和重整气喷嘴供给燃料。

冷启动时，采用可变气门技术提高压缩比，向燃烧室内喷射主燃料和/或重整气进行点火