[發明專利]一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機及燃燒控制方法

在審

• 申請號: 201810936670.2
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN110821660A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 王洋;隆武強;田華;崔靖晨;張恒;曹建林
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F02B69/04
• 分類號: F02B69/04;F02D19/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明提供一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機及燃燒控制方法，屬于內燃機燃燒領域。在缸蓋上設置缸內直噴主燃料噴嘴和/或在進氣道上再設置進氣道主燃料噴嘴；在缸蓋上設置火花塞；在缸蓋上設置缸內直噴重整氣噴嘴和/或在進氣道上設置進氣道重整氣噴嘴。在裝有兩種主燃料噴嘴的狀態下，低負荷時，使用缸內直噴主燃料噴嘴供給燃料，提高熱效率；中負荷時，進氣道主燃料噴嘴供給燃料，降低NOx的生成；高負荷時，主燃料的進氣道噴嘴和缸內直噴噴嘴都供給燃料，控制爆震。實現所有工況范圍內的高效清潔燃燒。

技術領域

本發明涉及內燃機燃燒技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機及燃燒控制方法。

背景技術

當今能源和環境問題日益突出，發動機上摻氫的應用可以改善發動機的性能和排放，主要是由于氫氣燃燒火焰傳播速度快，淬熄距離短，有利于燃料充分燃燒，提高熱效率，降低未燃產物，且氫氣點火溫度低，能夠改善發動機的冷啟動。但是氫氣的生產成本和儲運問題是目前應用于發動機的一個難點。

預混合壓燃的低溫燃燒可以提高發動機的熱效率，并降低NOx排放。但預混合壓燃的著火正時受環境條件和發動機工況影響，難以實現可靠精確的控制。另外，其工況范圍小，在冷啟動和低負荷時會產生過多的HC和CO，在高負荷時又會發生爆震。

因此有必要提供一種新型的發動機結構用以解決上述問題。

發明內容

本發明公開了一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機及燃燒控制方法。主要利用發動機廢氣余熱對易重整燃料進行在線催化重整，合理利用重整氣，調整噴射策略等措施，實現火花塞式四沖程發動機在所有工況范圍內的高效清潔燃燒。

本發明采用的技術方案是：一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機，包括進氣道、排氣道和燃燒室，其特征在于，在缸蓋上設置缸內直噴主燃料噴嘴和/或在所述進氣道上再設置進氣道主燃料噴嘴；在缸蓋上設置火花塞；在缸蓋上設置缸內直噴重整氣噴嘴和/或在所述進氣道上設置進氣道重整氣噴嘴；氣缸蓋底部、氣閥底部、活塞頂面和火力岸以及活塞環接觸不到的缸套上部噴有絕熱涂層，或活塞頂部選擇絕熱材料。

重整氣是利用發動機廢氣余熱能量和/或電加熱裝置對碳水化合物、醇類、醚類或烴類進行改質，和/或直接電解制得或加注純氫。

采用可變氣門技術。

采用廢氣再循環技術。

主燃料的進氣道噴嘴和/或缸內直噴噴嘴的個數至少為1個；重整氣噴嘴的個數至少為1個。

火花塞可替換為等離子電嘴。

當主燃料為柴油、醚類、或含有柴油的混合燃料、或含有醚類的混合燃料時，其燃料噴嘴只能選擇缸內直噴噴嘴，壓縮比設置為主燃料不能被直接壓燃的臨界壓縮比，進行預混合壓燃。

一種基于重整氣的單一燃料火花塞式四沖程發動機的燃燒控制方法，所述發動機在缸蓋和進氣道上同時裝有易霧化的主燃料噴嘴、在進氣道上和/或在缸蓋上加裝有重整氣噴嘴的狀態下，壓縮比設置為主燃料不能被直接壓燃的臨界壓縮比，采用火花塞點火的預混合壓燃方式。或者，依據工況大小進行如下控制：

低負荷時，使用缸內直噴主燃料噴嘴和重整氣噴嘴供給燃料；

中負荷時，使用進氣道主燃料噴嘴和重整氣噴嘴供給燃料；

高負荷時，使用進氣道主燃料噴嘴，缸內直噴主燃料噴嘴和重整氣噴嘴供給燃料。

冷啟動時，采用可變氣門技術提高壓縮比，向燃燒室內噴射主燃料和/或重整氣進行點火。