[發明專利]一種缸內直噴氨柴油雙燃料發動機燃燒系統及燃燒方法

在審

• 申請號: 202310091068.4
• 申請日: 2023-02-09
• 公開（公告）號: CN116122974A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 楊立平;劉瑋
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02D19/06
• 分類號: F02D19/06;F02D19/08;F02D41/00;F02B69/04;F02M21/02;F02M61/14
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1.一種缸內直噴氨柴油雙燃料發動機燃燒系統，其特征是：包括氣缸、柴油油箱、液氨罐、高壓油軌、液氨共軌管，所述氣缸包括氣缸套、氣缸蓋、活塞，氣缸蓋上設置高壓共軌噴油器、缸內直噴氨噴射器、進氣閥、排氣閥，柴油油箱通過燃油泵、高壓油軌連接高壓共軌噴油器，液氨罐通過液氨泵、液氨共軌管連接缸內直噴氨噴射器，氣缸通過進氣閥連接進氣道，氣缸通過排氣閥連接排氣道，高壓共軌噴油器軸線與氣缸軸線重合，缸內直噴氨噴射器軸線與氣缸軸線在同一平面上，與垂直方向夾角30-60°，缸內直噴氨噴射器的噴孔采用非軸對稱式設計，噴孔軸向延長線與活塞表面的交點在同一平面上，同時靠近氣缸軸線處的噴孔采用較大的噴孔直徑，從而使得缸內直噴氨噴射器所噴射的液氨均勻分布于氣缸內；缸內直噴氨噴射器的中心軸線與高壓共軌噴油器中心軸線相交，使得缸內直噴氨噴射器所噴射的氨噴霧分布在高壓共軌噴油器噴射的油束路徑上。

2.一種缸內直噴氨柴油雙燃料發動機燃燒方法，其特征是：包括純柴油模式，為僅高壓共軌噴油器噴射柴油燃燒，當發動機處于起動、怠速工況時，高壓共軌噴油器單次噴射，噴射正時為壓縮上止點前5-20°CA，其余工況時，高壓共軌噴油器進行兩次噴射，第一次噴射正時為壓縮上止點前60°CA，第二次噴射正時為壓縮上止點前5-20°CA。

3.根據權利要求2所述的一種缸內直噴氨柴油雙燃料發動機燃燒方法，其特征是：包括氨/柴油雙燃料模式，由高壓共軌噴油器噴射柴油，缸內直噴氨噴射器噴射液氨，根據負荷調整柴油和液氨的噴射比例；

當發動機運行在高負荷工況時，氨作為主燃料，柴油作為引燃燃料，柴油占總燃料熱值比例在5％-25％，在壓縮上止點前60°CA，高壓共軌噴油器預噴少量柴油進行低溫反應，占噴射柴油總量的5％-15％，產生高活性物質縮短主噴柴油燃燒過程的滯燃期，在活塞運動至上止點前5-15°CA時，高壓共軌噴油器向缸內進行柴油主噴，占噴射柴油總量的60％-85％，在主噴柴油結束之后5-15°CA進行柴油后噴，占噴射柴油總量的10％-25％，燃盡殘余的氨；

當發動機運行在中負荷工況時，柴油比例提高，柴油占總燃料熱值比例在25％-45％，在壓縮階段初期，缸內直噴氨噴射器向缸內噴射低壓液氨，其噴射正時較高負荷工況推遲，使得靠近高壓共軌噴油器處氨更濃，形成濃度分層，在壓縮階段上止點前60°CA，高壓共軌噴油器預噴少量柴油進行低溫反應，占噴射柴油總量的5％-15％，產生高活性物質縮短主噴柴油燃燒過程的滯燃期，在活塞運動至上止點前5-15°CA時，高壓共軌噴油器向缸內進行柴油主噴，占噴射柴油總量的60％-85％，缸內直噴氨噴射器再次向缸內噴射高壓液氨，比柴油主噴滯后2-5°CA，液氨噴霧和柴油噴霧交叉并被柴油引燃，在主噴柴油結束之后5-15°CA進行柴油的后噴，占噴射柴油總量的10％-25％，使未燃盡的氨全部燃燒完。

當發動機運行在低負荷工況時，柴油的比例進一步提高，柴油占總燃料熱值比例在45％-65％，柴油作為主燃料，氨作為替代燃料，在壓縮階段上止點前60°CA，高壓共軌噴油器預噴少量柴油進行低溫反應，占噴射柴油總量的5％-15％；在活塞運動至上止點前5-15°CA時，高壓共軌噴油器向缸內進行柴油主噴，占噴射柴油總量的60％-85％；缸內直噴氨噴射器向缸內噴射高壓液氨，比柴油主噴滯后2-5°CA，液氨噴霧和柴油噴霧交叉并被柴油引燃。