[发明专利]一种基于重整气的双燃料压燃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双燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法，属于内燃机燃烧领域。在缸盖上设置缸盖第一主燃料喷嘴和/或在气缸套上气缸套第一主燃料喷嘴，在缸盖上设置缸盖第二主燃料喷嘴，在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴。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NOx的生成；高负荷时，主燃料的气缸套喷嘴和缸盖喷嘴都供给燃料，控制爆震。实现所有工况范围内的高效清洁燃烧。

技术领域

本发明涉及一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法，属于内燃机燃烧领域。

背景技术

发动机上掺氢的应用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。

单一燃料的发动机难以满足能源多元化的需求，而且单一燃料的燃烧特性具有局限性，限制了发动机的性能提升。

发明内容

本发明公开了一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法。利用发动机废气余热对易重整制氢的燃料进行在线催化重整，调整喷射策略等措施，实现压燃式二冲程发动机所有工况范围内的高效清洁燃烧，优化能源结构。

本发明采用的技术方案是：一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机，包括扫气口、排气道和燃烧室，在缸盖上设置缸盖第一主燃料喷嘴和/或在气缸套上设置气缸套第一主燃料喷嘴，在缸盖上设置缸盖第二燃料喷嘴，在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴。发动机着火方式是以缸内直喷第二燃料喷嘴的射流触发缸内燃料燃烧。

进一步地，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和/或活塞顶部选择绝热材料。

进一步地，缸盖燃料喷嘴采用高扰动喷嘴。

进一步地，缸盖主燃料喷嘴设置在侧面，每种燃料喷嘴个数设置有至少2个；气缸套主燃料喷嘴的设置位置根据燃料密度确定，密度大于空气时设置在气缸套上部，密度小于空气时设置在气缸套中部，其个数设置有至少2个，在气缸内形成相对均质混合气；气缸套重整气喷嘴至少设置1个。

进一步地，缸盖燃料喷嘴采用多次喷射。

进一步地，采用可变气门技术和/或采用废气再循环技术。

进一步地，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。

进一步地，第二燃料为易压燃的烃类、醚类及其混合物；当第一燃料为柴油、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。

一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机的燃烧控制方法，所述发动机在气缸套和缸盖上同时装有易雾化的第一燃料喷嘴，在缸盖上装有缸盖第二燃料喷嘴，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，采用缸盖第二燃料射流点火的预混合压燃方式；或者在所有工况采用预混合-扩散协同燃烧方式；或者依据工况大小进行如下控制：

低负荷时，使用缸盖第一燃料喷嘴，缸盖第二燃料喷嘴和气缸套重整气喷嘴供给燃料；

中负荷时，使用气缸套第一燃料喷嘴，缸盖第二燃料喷嘴和气缸套重整气喷嘴供给燃料；