[發明專利]具有在線缸內燃料改質系統的天然氣發動機

在審

• 申請號: 201610194178.3
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105781724A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 朱磊;何卓遙;黃震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F02B43/00
• 分類號: F02B43/00;F02M21/02;F02M26/05;F02D41/00;F02D41/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及的是一種內燃機技術領域的發動機，具體設計一種可以在線實時缸內燃 料改質的天然氣發動機。

背景技術

天然氣發動機具有辛烷值高的特點，目前天然氣發動機主要采用兩種燃燒方式：火 花點燃式和雙燃料引燃式。雙燃料引燃發動機由于其需要額外增加一套柴油噴射系統， 增加成本與裝機難度，未來車用天然氣發動機的主要研究和發展方向還是以火花點燃式 為主。目前市售的點燃式天然氣發動機都以稀燃工作方式為主，這主要因為稀燃發動機 缸內燃燒溫度較低，缸內熱負荷較小，同時，其缸內工質比熱容比較高，所以與當量比 燃燒相比熱效率也相對較高。但是稀燃天然氣火焰傳播速度低，燃燒持續期長，造成較 高的缸內壁面傳熱損失，并且其缸內燃燒穩定性較差，循環變動較大，增加了HC和CO 排放，采用氧化后處理可以得到很低的排放水平。

發明內容

本發明針對上述現有技術不足，提供了一種具有在線缸內燃料改質系統的天然氣發 動機，該發動機一方面可以達到稀燃天然氣發動機的工作模式，另外可以使天然氣發動 機缸內燃燒組分實時變化，使得發動機同時實現高效率，穩定性和低排放目的。

本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括工作氣缸、燃料改制氣缸、廢氣 再循環冷卻器、渦輪、排氣總管、壓氣機、進氣管、混合器、中冷器、天然氣單點噴嘴、 節氣門、天然氣進氣歧管噴嘴、廢氣再循環管路、進氣歧管、排氣支管、連接軸，工作 氣缸、燃料改制氣缸均布置在缸體內，渦輪布置在排氣總管上，壓氣機布置在進氣管上， 渦輪、壓氣機之間通過連接軸相連接，進氣管的出氣口與進氣歧管的進氣口相連接，進 氣歧管的出氣口與氣缸的進氣道相連接，工作氣缸的排氣道與排氣支管的進氣口相連 接，排氣支管的出氣口與排氣總管的進氣口相連接，混合器、中冷器、天然氣單點噴嘴、 節氣門依次布置在進氣管上，天然氣進氣歧管噴嘴布置在燃料改制氣缸對應的進氣歧管 上，廢氣再循環管路的進氣口與燃料改制氣缸的排氣道相連接，廢氣再循環管路的出氣 口與混合器相連接，廢氣再循環冷卻器布置在廢氣再循環管路上。

進一步地，本發明還包括壓縮天然氣儲氣罐、天然氣高壓截止閥、天然氣減壓閥、 天然氣低壓截止閥、氣軌、燃料改制系電控制單元、天然氣發動機電控單元、天然氣質 量流量計，磁電式轉速傳感器，正弦波-方波轉換器。天然氣單點噴嘴、天然氣進氣歧 管噴嘴均布置在氣軌上，天然氣質量流量計布置在壓縮天然氣儲氣罐與噴嘴之間的管路 上。

更進一步地，獨立燃料改質氣缸的排氣系統，將其通過冷卻EGR后并完全引入到進 氣總管中。在燃料改質缸的進氣歧管處，加裝氣體噴軌與噴嘴用于控制改質缸的當量比， 用以達到實時控制熱化學燃料改質反應的目的。在中小負荷工況，采用大比例燃料改質； 在大負荷工況，采用小比例燃料改質。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發動機在啟動、暖機和怠速階段采 用普通稀燃模式，這樣使得發動機有更好的啟動性能；發動機從大負荷到小負荷工作循 環內，逐步增加缸內熱化學燃料改質比例，優化整機燃燒穩定性和燃油經濟性。利用改 質氣體較高的辛烷值，發動機可采用較高的壓縮比，發動機整機熱效率會提高；此系統 結構簡單，技術成本低。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

其中：1、工作氣缸，2、燃料改制氣缸，3、廢氣再循環冷卻器，4、渦輪，5、排 氣總管，6、壓氣機，7、進氣管，8、混合器，9、中冷器，10、天然氣單點噴嘴，11 節氣門，12、天然氣進氣歧管噴嘴，13、廢氣再循環管路，14、進氣歧管，15、排氣支 管，16、連接軸。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例以本發明技術方案為前提， 給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例