CN110821663A - 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法 - Google Patents

一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110821663A
CN110821663A CN201810936680.6A CN201810936680A CN110821663A CN 110821663 A CN110821663 A CN 110821663A CN 201810936680 A CN201810936680 A CN 201810936680A CN 110821663 A CN110821663 A CN 110821663A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
gas
reformed
ignition
stroke engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810936680.6A
Other languages
English (en)
Inventor
隆武强
张恒
田华
崔靖晨
王洋
曹建林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Publication of CN110821663A publication Critical patent/CN110821663A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B69/00—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types
    • F02B69/02—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel
    • F02B69/04—Internal-combustion engines convertible into other combustion-engine type, not provided for in F02B11/00; Internal-combustion engines of different types characterised by constructions facilitating use of same main engine-parts in different types for different fuel types, other than engines indifferent to fuel consumed, e.g. convertible from light to heavy fuel for gaseous and non-gaseous fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/004—Cylinder liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F02F1/242—Arrangement of spark plugs or injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M39/00—Arrangements of fuel-injection apparatus with respect to engines; Pump drives adapted to such arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明提供一种基于重整气的单一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。在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴，在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴。重整气中含有H2和CO，其参与缸盖主燃料的燃烧过程，能够使得发动机在所有工况范围内实现高效清洁燃烧。

Description

一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制 方法
技术领域
本发明涉及一种基于重整气的单一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。
发明内容
本发明公开了一种基于重整气的单一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。
本发明采用的技术方案是：一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，包括扫气口、排气道和燃烧室，在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴,在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴。
进一步地，气缸盖底部、进排气阀底部、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，所述缸盖主燃料喷嘴为高扰动喷嘴。
进一步地，所述缸盖主燃料喷嘴设置在缸盖侧面，每种燃料喷嘴个数设置有至少2个；所述气缸套重整气喷嘴个数设置有至少1个。
进一步地，所述缸盖主燃料喷嘴的喷射采用多次喷射。
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，采用的主燃料为柴油、醚类、或含有柴油的混合燃料、或含有醚类的混合燃料。
一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机的燃烧控制方法，所述发动机在各个工况，重整气喷嘴和缸盖主燃料喷嘴供给燃料。
冷启动时，采用可变气门技术提高压缩比。
本发明的有益效果是：这种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，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，既有效的进行了发动机的热管理，又解决了储氢的难点。在各个工况下都有重整气参与燃烧，实现所有工况范围内的高效清洁燃烧。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机结构图。
图中：1、扫气口，2、排气道，3、燃烧室，4、气缸套重整气喷嘴，5、缸盖主燃料喷嘴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
为能进一步了解本发明的发明内容，结合附图对本发明详细说明如下：
如图1所示，该发动机包括扫气口1、排气道2和燃烧室3，在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴5，在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴4。
气缸盖底部、进排气阀底部、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。
所述缸盖主燃料喷嘴5为高扰动喷嘴。
所述缸盖主燃料喷嘴5设置在缸盖侧面，每种燃料喷嘴个数设置有至少2个；所述气缸套重整气喷嘴4个数设置有至少1个。
所述缸盖主燃料喷嘴5的喷射采用多次喷射。
采用可变气门技术，实现可变压缩比。
采用废气再循环技术，控制缸内燃料燃烧速度。
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，这里面制取重整气的原料可以是甲醇、乙醇、天然气、二甲醚等；和/或直接电解制得或加注纯氢，电解制得纯氢的原料可以为水、甲醇等。
采用的主燃料为柴油、醚类、或含有柴油的混合燃料、或含有醚类的混合燃料。
所述发动机在各个工况，重整气喷嘴和缸盖主燃料喷嘴5供给燃料，重整气参与燃烧，能够使主燃料快速充分燃烧，减少HC和CO排放，实现高效清洁燃烧。
冷启动时，采用可变气门技术提高压缩比。
采用主燃料为二甲醚，在一台二冲程发动机上进行研究，相比于原机，热效率提高10％，氮氧化物降低40％，颗粒物排放降低50％。本发明其他实施例亦可以达到高效清洁燃烧的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，包括扫气口(1)、排气道(2)和燃烧室(3)，其特征在于，在缸盖上设置缸盖主燃料喷嘴(5),在气缸套上设置气缸套重整气喷嘴(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，其特征在于：气缸盖底部、进排气阀底部、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。
3.根据权利要求1所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，其特征在于：所述缸盖主燃料喷嘴(5)为高扰动喷嘴。
4.根据权利要求1所述的一种基于重整气的双燃料点火室式二冲程发动机，其特征在于：所述缸盖主燃料喷嘴(5)设置在缸盖侧面，每种燃料喷嘴个数设置有至少2个；所述气缸套重整气喷嘴(4)个数设置有至少1个。
5.根据权利要求1所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，其特征在于：所述缸盖主燃料喷嘴(5)的喷射采用多次喷射。
6.根据权利要求1所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，其特征在于：采用可变气门技术和/或采用废气再循环技术。
7.根据权利要求1所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机，其特征在于：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。
8.一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机的燃烧控制方法，其特征在于：所述发动机在各个工况，重整气喷嘴和缸盖主燃料喷嘴(5)供给燃料。
9.根据权利要求8所述的一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机的燃烧控制方法，其特征在于：冷启动时，采用可变气门技术提高压缩比。
CN201810936680.6A 2018-08-07 2018-08-16 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法 Pending CN110821663A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2018108877753 2018-08-07
CN201810887775 2018-08-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110821663A true CN110821663A (zh) 2020-02-21

Family

ID=69547362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810936680.6A Pending CN110821663A (zh) 2018-08-07 2018-08-16 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110821663A (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102278240A (zh) * 2011-06-08 2011-12-14 清华大学 利用含氧燃料催化分解降低柴油机油耗的方法及装置
CN102472177A (zh) * 2009-09-30 2012-05-23 株式会社日立制作所 带改性器的发动机系统
CN102635437A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 两冲程内燃机和用于使其工作的方法
CN103511104A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 曼恩柴油机涡轮股份公司曼恩柴油机涡轮德国分公司 燃料气体喷射压力受到控制的内燃机
CN103748334A (zh) * 2011-07-08 2014-04-23 瓦锡兰瑞士有限公司 内燃式两冲程发动机、运转内燃式两冲程发动机的方法以及转换两冲程发动机的方法
CN104854323A (zh) * 2013-01-28 2015-08-19 株式会社Ihi 单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法
CN105317573A (zh) * 2014-06-16 2016-02-10 上海汽车集团股份有限公司 用于缸内直喷燃烧系统的燃油喷射方法
CN106499531A (zh) * 2016-10-16 2017-03-15 北京工业大学 一种双喷嘴气/液双燃料缸内直喷内燃机及控制方法
US20170096960A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Wisconsin Alumni Research Foundation Engine combustion control at high loads via fuel reactivity stratification
CN106640428A (zh) * 2015-10-29 2017-05-10 意法半导体股份有限公司 包括混合燃料发动机的发动机组及其燃料供应方法
CN106677930A (zh) * 2017-03-09 2017-05-17 宽城天宇鹿业有限公司 内燃机及车辆
CN106870186A (zh) * 2016-02-04 2017-06-20 大连理工大学 双燃料发动机燃料喷射方式
CN107781026A (zh) * 2017-09-22 2018-03-09 大连理工大学 火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102472177A (zh) * 2009-09-30 2012-05-23 株式会社日立制作所 带改性器的发动机系统
CN102635437A (zh) * 2011-02-10 2012-08-15 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 两冲程内燃机和用于使其工作的方法
CN102278240A (zh) * 2011-06-08 2011-12-14 清华大学 利用含氧燃料催化分解降低柴油机油耗的方法及装置
CN103748334A (zh) * 2011-07-08 2014-04-23 瓦锡兰瑞士有限公司 内燃式两冲程发动机、运转内燃式两冲程发动机的方法以及转换两冲程发动机的方法
CN103511104A (zh) * 2012-06-29 2014-01-15 曼恩柴油机涡轮股份公司曼恩柴油机涡轮德国分公司 燃料气体喷射压力受到控制的内燃机
CN104854323A (zh) * 2013-01-28 2015-08-19 株式会社Ihi 单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法
CN105317573A (zh) * 2014-06-16 2016-02-10 上海汽车集团股份有限公司 用于缸内直喷燃烧系统的燃油喷射方法
US20170096960A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 Wisconsin Alumni Research Foundation Engine combustion control at high loads via fuel reactivity stratification
CN106640428A (zh) * 2015-10-29 2017-05-10 意法半导体股份有限公司 包括混合燃料发动机的发动机组及其燃料供应方法
CN106870186A (zh) * 2016-02-04 2017-06-20 大连理工大学 双燃料发动机燃料喷射方式
CN106499531A (zh) * 2016-10-16 2017-03-15 北京工业大学 一种双喷嘴气/液双燃料缸内直喷内燃机及控制方法
CN106677930A (zh) * 2017-03-09 2017-05-17 宽城天宇鹿业有限公司 内燃机及车辆
CN107781026A (zh) * 2017-09-22 2018-03-09 大连理工大学 火花塞点燃式内燃机预混合压燃系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7712451B2 (en) Multi-fuel multi-injection system for an internal combustion engine
Wheeler et al. Increasing EGR Tolerance using High Tumble in a Modern GTDI Engine for Improved Low-Speed Performance
WO2017028389A1 (zh) 基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机及其调控方法
CN110821661B (zh) 一种基于重整气的双燃料压燃式四冲程发动机及燃烧控制方法
JP6125777B2 (ja) 往復動ピストン内燃機関及び往復動ピストン内燃機関を運転する方法
CN115030813B (zh) 氨氢融合燃料零碳高效发动机及燃烧组织方法
Mitchell et al. Performance evaluation of dedicated EGR on a 12 L natural gas engine
CN110821662A (zh) 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
CN111305968B (zh) 一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃料喷射方法及装置
US20160084204A1 (en) Exhaust Gas Recirculation System for an Internal Combustion Engine and Method for Operating Same
CN110821658A (zh) 一种基于重整气的单一燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821653A (zh) 一种基于重整气的双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821638B (zh) 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN103216316B (zh) 缸内燃料改质的内燃机低温燃烧方法及系统
CN110821663A (zh) 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821664A (zh) 一种双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821654B (zh) 一种基于重整气的双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821655B (zh) 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
CN110821652A (zh) 一种基于重整气的双燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN106351759A (zh) 单一燃料源的反应可控压燃式发动机
CN110821660A (zh) 一种基于重整气的单一燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821639B (zh) 一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法
CN110821665A (zh) 一种基于重整气的双燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
Zoldak et al. Potential of a Hydrogen Fueled Opposed-Piston Four Stroke (OP4S) Engine
CN110821641A (zh) 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200221

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication