CN112240239A - 一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，以加油站汽油、柴油或者甲醇为燃料，实现扩散压燃点火和均质稀薄燃烧控制，热效率大于45％，比油耗小于185克/千瓦小时，NOX排放接近于零。采用能够降低燃料辛烷值的反应活性剂(燃料添加剂)作为辅助燃料。燃料和辅助燃料在点火燃料混合器中混合成均匀的点火燃料。点火燃料在内燃机的压缩冲程喷射进入气缸，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料。做功的燃料在进气冲程喷射到进气道或者喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成相对均匀的混合气。点火燃料在燃料中的比例约为3‑10％。以92#汽油为燃料时，辅助燃料的消耗量约为燃料消耗量的0.1％，汽车行驶10000公里消耗辅助燃料约0.45升。

Description

一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域和内燃机燃料技术领域，具体的说是涉及一种使用反应活性剂实现内燃机压燃点火的方法及其内燃机。
背景技术
常见的内燃机有汽油机和柴油机。
汽油机以汽油作为燃料，采用火花塞点火，均质燃烧。汽油的优点是粘度小，蒸发快，容易与空气混合均匀，冬季不易凝冻。汽油的缺点是作为压燃式内燃机燃料，自燃温度较高，不能实现压缩点火。汽油机的优点是体积小，功率密度大，燃烧均匀，排放较好。汽油机的缺点是压缩比小，不容易实现稀薄燃烧，热效率比柴油机低大约30％。
柴油机以柴油作为燃料，采用扩散压燃点火(反应活性压燃点火)，扩散燃烧(分层燃烧)。柴油的优点是自燃温度低，可以实现压燃点火(压缩点火)。柴油的缺点是粘度比汽油大，不易蒸发，在气缸内难以与空气混合均匀。柴油机的优点是压缩比高，空气与燃料的混合比例高(稀薄燃烧)，热效率高。柴油机的缺点是燃料燃烧不充分，颗粒物排放高，氮氧化合物排放高，初始燃烧阶段的压力升高率高，工作粗暴。
理想的内燃机的技术特征包括：(1)压燃点火，实现多点点火，有利于提高燃烧速度，有利于提高热效率。(2)高压缩比，有利于提高热效率。(3)均质燃烧，即燃烧之前空气与燃料混合形成均质气体，有利于减少颗粒物排放。(4)空气与燃料混合比高，有利于提高热效率，降低燃烧温度，减少氮氧化合物排放。
为了获得具有上述理想技术特征的内燃机，工程师研制成功均质压燃汽油机和使用柴油作为点火燃料的双燃料发动机。
均质压燃汽油发动机(HCCI)以汽油作为燃料，在进气冲程将汽油喷射到进气道或者喷射进入气缸，在气缸与空气混合，同时与潴留在气缸内的高温尾气或者通过管道从排气系统引入的高温尾气混合，形成高温的均质混合气，燃料与空气的混合气在高温环境下，在进气冲程和压缩冲程的初期产生轻微的氧化化学反应，释放热量进一步提高混合气的温度，使得混合气在压缩冲程活塞接近上止点时自燃，实现压缩点火。由于影响混合气自燃着火的时刻(点火正时)的因素很多，包括引入或者潴留的尾气的温度和量，燃料喷射量，空气与燃料的混合比例，以及燃料与空气发生氧化反应的深度等，因此汽油均质压燃的点火正时非常难以控制，发动机容易点火提前而发生爆震，或者因为点火延迟而失火(点火不成功)；多缸发动机的各个气缸之间存在点火正时的差异，表现为发动机工作不稳定。汽油均质压燃发动机的优点是压缩点火，稀薄燃烧，均质燃烧，压缩比比汽油机高，热效率高、排放好。缺点是燃烧控制非常困难，燃烧速度过快，气缸压力升高率高，功率密度低，工作负荷和速度范围非常狭窄，在高转速、低转速、大负荷、低负荷状态，均质压燃汽油发动机都不能正常工作。均质压燃汽油机是反应活性压燃点火，但是不是扩散压燃点火。均质压燃汽油机工作依赖于高温尾气，因此，无论发动机是冷的或者是热的启动阶段都必须使用火花塞点火的燃烧控制方法。
双燃料发动机，使用柴油做点火燃料实现压缩点火，使用汽油或者天然气作为做功的燃料。做功的燃料在进气冲程喷射到进气道或者喷射进入气缸，在气缸内与空气形成均质的混合气。少量柴油作为点火燃料在压缩冲程活塞接近上止点时喷射进入气缸，在气缸中扩散与空气混合，升温，自燃，实现多点点火。柴油的压燃点火是反应活性压燃，也是扩散压燃。双燃料发动机的优点是压燃点火，高压缩比，稀薄燃烧，均质燃烧，因此热效率高，排放好，燃烧控制容易。缺点是需要使用两套燃料供应系统，发动机结构复杂，燃料供应复杂。
针对上述四种内燃机存在的结构和性能的缺陷，如何提供一种结构简单、控制容易，同时具有扩散压缩点火，均质燃烧，稀薄燃烧，高压缩比特征，具有高热效率和低污染物排放性能的内燃机，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，以及依据这种方法的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机。依据这种方法，本发明可以得到一种以加油站汽油为燃料的扩散压燃点火均质稀薄燃烧汽油机，热效率大于45％，比油耗小于185克/千瓦小时，颗粒物排放极低，NOX排放接近于零。依据这种方法，本发明还可以得到一种转速达到5000转/分钟以上的高速柴油机。依据这种方法，本发明可以使用十六烷值小于45的柴油，以及使用辛烷值50-79的汽油，实现扩散压燃点火。
本发明解决的技术问题：(1)低反应活性燃料(高辛烷值，低十六烷值)不能在常用的内燃机压缩比范围(压缩比9:1-22:1)实现扩散压燃(反应活性压缩点火)。(2)高反应活性燃料与空气预混合均质充量燃烧时，容易产生爆震，发动机压缩比受到限制，负荷受到限制，气缸排量受到限制。(3)低反应活性燃料均质稀薄燃烧技术方案，缺少好的点火方法。(4)均质燃烧内燃机希望使用低反应活性燃料，扩散压燃点火希望使用高反应活性燃料，两者的需求是矛盾。(5)受反应活性燃料压缩点火滞燃期的影响，反应活性压缩点火内燃机(例如柴油机)转速难以突破4500转/分钟，发动机功率密度低(功重比低)。(6)如何使用单一燃料实现上述双燃料发动机的功能。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：
1、一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，主要结构和零部件包括气缸、活塞、燃烧室、点火燃料混合器、辅助燃料罐、辅助燃料计量装置、点火燃料喷射器。采用能够降低燃料辛烷值(或者增加十六烷值)的反应活性剂作为辅助燃料。燃料和辅助燃料在点火燃料混合器中混合，得到均匀的点火燃料。点火燃料在内燃机的压缩冲程活塞到达上止点之前喷射进入气缸，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料。做功燃料在进气冲程喷射到进气道或者喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成均匀的燃料与空气的混合气。也可以采用两组燃料喷射器，分别将所述做功燃料喷射到进气道和喷射进入气缸，与空气预混合。点火燃料和做功燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞从上止点向下止点运动，发动机做功。所述自燃是反应活性压燃，是扩散压燃。
内燃机通过控制点火燃料的喷射时间控制发动机的点火正时。通过控制辅助燃料计量装置，增加或者减少辅助燃料在点火燃料中的混合比例，缩短或者延长点火燃料在气缸中的滞燃期。选择不同的反应活性剂或者反应活性剂组合，可以增加或者降低反应活性剂的活性。提高气缸压缩空气的温度，可以缩短滞燃期。
反应活性燃料也就是本申请所述的点火燃料，其辛烷值越低自燃温度越低，喷射进入气缸后滞燃期越短。滞燃期过分短，点火燃料在气缸中扩散时间短，不利于点火燃料与空气的充分混合，可能会造成尾气中颗粒物增加。滞燃期过分长，将制约发动机转速提高。出于减少尾气颗粒物(烟尘)排放的考虑，在保证点火有效性的前提下，点火燃料的喷射量越少越好。
所述燃料一般为液体燃料，例如汽油(加油站汽油)、甲醇、乙醇、二甲醚、柴油、煤油、重油等，以及它们的混合物，也可以是非标准的柴油或者汽油，例如但是不仅限于十六烷值小于47(或者小于45，或者43)的柴油，或者辛烷值小于等于79(或者小于等于50)的汽油。做功的燃料可以与燃料为同一种燃料，也可以是其他燃料，例如气体燃料、液化气体燃料，例如但是不仅限于天然气、液化石油气、氢气、炼厂干气、煤气。
内燃机可以设置爆震传感器。控制内燃机工作(燃烧)在非常接近爆震的状态，此时发动机热效率最高。通过推迟喷油时间、减少做功燃料喷射量(进气量不减少，空气与燃料当量混合比增加)、缸内喷射的做功燃料分为多次喷射等措施避免和消除爆震。
点火燃料中辅助燃料与燃料的混合比例取决于用户对点火燃料辛烷值或者十六烷值的要求，以及燃料的辛烷值或者十六烷值，以及所选择的反应活性剂或者反应活性剂组合(辅助燃料)的性能。辅助燃料与燃料的混合比例一般为大于0:100到小于等于10:90，也可以大于10:90到小于等于20:80，大于20:80的应用将属于非常特殊的情况，例如30:70，40:60，以及50:50，60:40，甚至70:30，以及80:20，或者90:10，以满足用户对特别高十六烷值的点火燃料的需求。
在保证点火可靠性的前提下，点火燃料用量越少，或者滞燃期越长，内燃机尾气中颗粒物排放越少。用于制造点火燃料的燃料占燃料总消耗量的比例一般为1-10％。当然，也可以为10-20％，或者更高。点火燃料喷射器的性能限制了点火燃料的喷射量不能太低，排放的性能要求点火燃料消耗尽量低。典型的点火燃料(含辅助燃料)与燃料消耗比为5％，3％，或者1％。
以使用92#汽油为燃料和使用硝酸戊酯为辅助燃料为例，辅助燃料在点火燃料中的比例为2％，点火燃料消耗的燃料占燃料总量的10％(满足现有汽车发动机汽油喷射器喷射量下限的要求)，汽车平均100公里油耗4.5升，行驶10000公里消耗辅助燃料约0.9升。如果采用本申请新型点火燃料喷射器，点火燃料消耗的燃料占燃料总量的3-5％，则，汽车行驶10000公里消耗辅助燃料约0.27-0.45升。
上述内燃机可以与下列技术措施的一项或者多项进行组合，得到新的技术方案：
(1)采用火花塞点火系统，在冷车启动时采用火花塞点火的均质燃烧控制方法，热车启动时采用上述压燃点火的燃烧控制方法，或者采用火花塞点火的燃烧控制方法。优选的火花塞安装位置为电极放电(点火)端位于所述燃烧室的顶部，且靠近所述点火燃料喷射器的喷射端。一般适用于汽油、甲醇、乙醇、二甲醚等短碳链碳氢化合物及其混合物。
(2)采用空气加热装置，在冷车启动时预热输送到进气道的空气。
(3)采用电热塞，电热塞安装在燃烧室顶部，在冷车启动时用于加热进入气缸的空气。适用于柴油、煤油、重油等中、长碳链碳氢化合物及其混合物。
(4)采用负气门重叠的控制方法，在排气行程活塞到达上止点之前，提前关闭排气门，滞留部分高温尾气。用于减少进气中的氧含量，降低尾气的氮氧化合物，提高进气温度，增加发动机热效率。
(5)采用稀薄燃烧的控制方法，空气与燃料混合的当量比λ大于1，例如2，2.4，2.5，3，4，5，6-10，以及它们之间的一个数值。以汽油为燃料(当量比λ等于1，空气与燃料混合比为14.7:1)为例，如图4所示，当量空燃比大于2.8时，尾气氮氧化合物排放几乎为一个常数，优选的当量空燃比λ为大于2.4小于5。采用本申请扩散压燃点火的方法，点火强度比火花塞高很多倍，为发动机采用当量空燃比较大的稀薄燃烧提供了可能性。
(6)喷射进入气缸的做功燃料，采用多次喷射的方法，降低预混合燃料的均匀性，实现有限度的分层燃烧，在保证排放达标的前提下，降低爆震的机会，发动机增加压缩比，提高热效率。除了在进气冲程喷射燃料，还可以在压缩冲程喷射燃料，甚至在做功冲程喷射燃料，或者采用上述三种喷射策略的组合，而且在每一个冲程的喷射都可以是多次喷射。各种做功燃料喷射方案，都应该以经过处理的颗粒物排放满足行政和法规排放标准为前提。
(7)采用提前关闭进气门的方法控制气缸压缩比在一定范围内变化，例如采用米勒循环或者阿特金森循环。发动机大负荷时采用低压缩比和低空气与燃料混合当量比(λ小于等于1)，中等或者低负荷时采用高压缩比和高空气与燃料混合当量比(λ大于1小于10)。
(8)发动机设置尾气回用系统，包括从排气系统通向进气系统的管道，以及安装在管道上的传感器和控制流量的阀门。
(9)尾气回用系统包括尾气冷却器，增加充气效率，提高进气量。
(10)气缸的几何压缩比大于5小于50。优选的几何压缩比为9-22。更优选的几何压缩比为9-18。
(11)燃料使用加油站销售的商品汽油。
(12)燃料使用甲醇、乙醇或者二甲醚中的一种或者他们的组合，或者它们中的一种或者多种与汽油的混合物。
(13)使用研究法辛烷值(RON)大于50小于79的汽油作为燃料，发动机的燃烧和排放性能较好，辅助燃料的消耗量只有使用92#汽油做燃料的二分之一到十分之一。汽车行驶10000公里所消耗的辅助燃料可以降低至0.1升，比有些品牌汽车消耗和补充润滑油的量和比例低很多倍。
(14)采用涡轮增压装置，提高进气压力，实现尾气能量部分回收。
(15)采用机械增压装置，提高进气压力，增加发动机动力输出性能。
(16)辅助燃料计量装置选用注射器，柱塞泵，齿轮泵，泵阀组合和并联柱塞泵中的一种。
(17)采用点火燃料加热器，对喷射进入气缸的点火燃料进行预热。或者将点火燃料加热器与点火燃料喷射器复合为一体。
(18)采用一种对燃料进行预热和使用催化剂以及少量空气对燃料进行预氧化的燃料喷射装置，对点火燃料进行加热、预氧化和向气缸内喷射。相关技术参见发明专利申请《喷射点火发动机的加热催化的燃料喷射器》(公开号CN101415918A1，或者WO2007123671A3《HEATEDCATALYZEDFUELINJECTORFORINJECTIONIGNITIONENGINES》)。
(19)作为向气缸内喷射点火燃料的替代方案，采用向气缸内喷射辅助燃料的方法(也就是燃料与辅助燃料的混合比例为0:100)，辅助燃料在气缸内蒸发与气缸内预混合的燃料和空气混合，使得部分预混合的燃料和空气的混合气自燃，实现反应活性压燃点火。当反应活性剂为固体时，例如，硝酸铵，采用水溶液的方法，向气缸内喷射接近饱和的硝酸铵水溶液，或者将固体反应活性剂溶解在其它反应活性剂里面，混合使用。采用这种方法，可以省略点火燃料混合器。
(20)做功燃料为气体燃料例如天然气，煤气，氢气，炼厂干气，等；或者为液化气体燃料，例如液化石油气，液化天然气等。
(21)做功燃料为两种燃料，分别喷射到进气道和喷射进入气缸。其中，当两种燃料分别为液体燃料和气体燃料时，以进气道喷射使用气体燃料为优先选择。
(22)优选的点火燃料喷射器安装位置为喷射端位于燃烧室顶部正中央。
(23)优选的做功燃料气缸喷射器安装位置为喷射端位于所述燃烧室的顶部，且靠近所述点火燃料喷射器的喷射端。
(24)做功的燃料从进气冲程缸内喷射的预混合，改为压缩冲程或者和做功冲程的缸内喷射，及其与进气冲程喷射组合的喷射方法。发动机实现扩散压燃点火和扩散燃烧的控制方法。在每一个冲程的燃料喷射可以是一次或者多次喷射。
(25)所述内燃机包括控制模块。
(26)低负荷时，为了避免尾气中颗粒物排放的比例高，可以选择采用火花塞点火的均质燃烧控制方法。如果扩散压燃点火的方法可以满足排放的要求，则不选择使用火花塞点火的均质燃烧控制方法，以保持发动机的高热效率。
通过上述技术方案，本发明提供了一种使用单一燃料(例如汽油)实现所述双燃料发动机功能的内燃机，而且发动机工作柔和，可以轻量化，压缩比高，极大地提高热效率，热效率可达到45％以上，且燃烧温度低，降低了氮氧化合物的排放。
2、本发明辅助燃料(燃料添加剂)为所述反应活性剂，包括但是不仅限于：(1)烃的硝酸酯，包括但是不仅限于：硝酸戊酯、硝酸丁酯、硝酸丙酯、硝酸乙酯、硝酸甲酯、硝酸辛酯、硝酸异辛酯、硝酸庚酯、硝酸己酯、硝酸环己酯、硝酸壬酯、硝酸圭酯，3-四氢呋喃硝酸酯，甲基苯甲醇硝酸酯，甘油三硝酸酯，四甘油二硝酸酯，以及它们的碳链部位的异构体(例如，但是不仅限于硝酸异戊酯、硝酸异丁酯、硝酸异丙酯、硝酸异辛酯，等)。(2)过氧化物叔丁酯，包括但是不仅限于过氧化苯甲酸叔丁酯。(3)含有两个叔丁基的烃的过氧化物，包括但是不仅限于二叔丁基过氧化辛烷、二叔丁基过氧化庚烷、二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化环己烷、二叔丁基过氧化戊烷、二叔丁基过氧化丁烷、二叔丁基过氧化丙烷、二叔丁基过氧化乙烷、二叔丁基过氧化甲烷，以及它们的碳链部位的异构体(例如，但是不仅限于二叔丁基过氧化异戊酯、二叔丁基过氧化异丁酯、二叔丁基过氧化异丙酯、二叔丁基过氧化异辛酯，等)。(4)烃的草酸酯，包括但是不仅限于草酸甲酯、草酸乙酯、草酸丙酯、草酸丁酯、草酸戊酯、草酸二异戊酯、草酸己酯、草酸环己酯、草酸庚酯、草酸辛酯、草酸壬酯、草酸圭酯，以及它们的碳链部位的异构体(例如，但是不仅限于草酸异戊酯、草酸异丁酯、草酸异丙酯、草酸异辛酯，等)。(5)烃的碳酸酯，包括但是不仅限于碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、碳酸戊酯、碳酸二异戊酯、碳酸己酯、碳酸环己酯、碳酸庚酯、碳酸辛酯、碳酸壬酯、碳酸圭酯，以及它们的碳链部位的异构体(例如，但是不仅限于碳酸异戊酯、碳酸异丁酯、碳酸异丙酯、碳酸异辛酯，等)。(6)烃的油酸酯，包括但是不仅限于油酸甲酯、油酸乙酯、油酸丙酯、油酸丁酯、油酸戊酯，以及它们的碳链部位的异构体(例如，但是不仅限于油酸异戊酯、油酸异丁酯、油酸异丙酯，等)。(7)糠醛。(8)丙酮。(9)乙醚。(10)乙酸乙酯。(11)硝化甘油。(12)硝基苯，硝基苯酚，三硝基苯酚。(13)过氧化氢(双氧水)。(14)硝酸铵，亚硝酸铵。所述辅助燃料(反应活性剂，反应活性添加剂)为以上各种化学品的一种或者几种的混合物。
其中，固体化学品(例如硝酸铵)以溶解于其它反应活性剂，与其它反应活性剂混合使用为好，单独使用时，使用高反应活性高蒸发性燃料(例如辛烷值小于50的低辛烷值汽油，或者辛烷值较低的含有正庚烷，正己烷，正辛烷的碳氢化合物的一种或者几种的混合物)做溶剂，得到硝酸铵的溶液，或者硝酸铵的水溶液，必要时添加乳化剂，增加固体反应活性剂与溶剂的相溶性。
使用反应活性剂作为十六烷值改进剂提高柴油的十六烷值改善柴油的压燃点火性能是炼油行业或者内燃机燃料行业的业内常识。使用反应活性剂降低汽油辛烷值改善汽油的压燃点火性能，参考资料参见周向进的发明专利申请《含有助燃剂的汽油产品及其制造方法》(PCT/CN2015/093928)。表1是十六烷值不同的柴油添加不同体积分数硝酸戊酯(反应活性剂)后十六烷值增加的经验数据。
表1柴油添加硝酸戊酯十六烷值的增加值
Figure BDA0002132006500000081
所述燃料可以选择使用直馏汽油、石脑油，以及炼油厂和化工厂的副产品轻油(边角料)为原料，制造得到一种新的汽油产品，其技术特征为：研究法辛烷值大于50小于等于79，进一步限定为大于60小于等于79，优选辛烷值范围为大于等于60小于等于70；同时含有C6、C7、C8、C9、C10、C11碳氢化合物的混合物，或者同时含有C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12碳氢化合物的混合物。所述新的汽油产品可以称为“中辛烷值汽油”，区别于高辛烷值汽油和低辛烷值汽油，简称“中烷油”或者“烷油”，或者以辛烷值65的标号为代表，简称“65号汽油”(65#汽油)。根据经验，辛烷值为65的汽油成本最低。中辛烷值汽油采用国家第VI阶段《车用汽油》标准，其中辛烷值指标分别为60、65、70以及61、62、63、64和66、67、68、69。使用中烷油或者65号汽油做所述燃料时，辅助燃料的消耗量将大幅度降低，汽车每行驶10000公里消耗辅助燃料约0.05-0.23升。
中辛烷值汽油直接应用于扩散压燃内燃机不能实现压燃点火，因为辛烷值太高，而直接应用于火花塞点燃式内燃机将产生爆震，因为辛烷值太低。其来源于石油炼制、生物质燃料，以及来源于合成燃料(包括但是不仅限于费-托合成生产工艺)。这种燃料投放市场必须满足行政管理部门对硫含量和芳烃含量的限定标准和要求。
所述燃料为柴油时，柴油的十六烷值可以低于通常要求的47-51(国家第VI阶段《车用柴油》标准GB19147—2016)，例如十六烷值为45、44、43，……，35的柴油。采用本申请的方法，以上述低十六烷值柴油为燃料的点火燃料的十六烷值(经过本申请发动机的制造)可以很容易大于等于51，以及52以上。事实上，点火燃料的高十六烷值和做功燃料的低十六烷值对于柴油机的燃烧和排放是有利的，因此本申请更希望使用十六烷值低的柴油做燃料，不但燃料成本低廉，而且本申请柴油机的性能却优于使用普通柴油的普通柴油机。点火燃料滞燃期的缩短，做功燃料的低反应活性和与空气相对充分的混合，使得发动机颗粒物和氮氧化合物排放改善，工作粗暴性(震动和噪声)降低。关于使用低十六烷值柴油，发动机燃料成本降低。现在炼油行业的做法是，当柴油产品的十六烷值较低时(低于《车用柴油》标准规定的47-51)，向柴油中添加以硝酸戊酯为代表的“十六烷值改进剂”，提高柴油的十六烷值，其效果是燃料成本增加，发动机工作粗暴、噪声大，尾气中颗粒物多，氮氧化合物含量高。
4、本发明一种高十六烷值点火燃料。控制反应活性剂的添加量和与燃料的比例，使得点火燃料的十六烷值为51、52、53、54，以及大于等于55；56；57；58；59；60；61；以及62-100之间的每一个自然数或者小数(例如65、70、75、80、85、90)，甚至大于等于101，以及101-200之间的每一个自然数或者小数，可以缩短点火燃料喷射进入气缸后的滞燃期，发动机转速可以达到3000转/分钟、4000转/分钟，甚至5000转/分钟以上。根据计算，当滞燃期小于2毫秒(10-3秒)时，发动机转速为10000转/分钟时，点火燃料喷射角在压缩冲程活塞到达上止点之前120-125度开始喷射，活塞到达上止点前0-5CA时，点火燃料开始自燃着火。试验结果证实，使用辛烷值为30的汽油作为点火燃料时，扩散压缩点火扩散燃烧内燃机的转速达到5000转/分钟。
5、本申请一种高十六烷值柴油。添加反应活性剂，或者不添加反应活性剂的，十六烷值为55、60、65、70、75、80、85、90、95、100，以及55-100之间和100-200之间任何一个自然数或者小数的柴油，作为独立的点火燃料，具有特殊的应用价值。高十六烷值柴油为含有十六烷的碳氢化合物的混合物，或者含有C16、C17的碳氢化合物混合物，含有C15、C16、C17的碳氢化合物混合物，含有C15、C16、C17、C18的碳氢化合物混合物，或者含有C14、C15、C16、C17、C18的碳氢化合物混合物。或者含有C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20的碳氢化合物混合物。或者含有C12、C13、C14的碳氢化合物混合物。或者含有C11、C12、C13、C14的碳氢化合物混合物。使用所述高十六烷值柴油做点火燃料，可以实现柴油机的高速运行。其中含有C11、C12、C13、C14、的碳氢化合物混合物，可以在满足较高的燃料闪点要求的基础上具有较好的蒸发性。
6、本发明一种并联柱塞泵。所述辅助燃料计量装置为一种并联柱塞泵，采用两个柱塞泵体为一组，或者一台柱塞泵包括两个柱塞体，两个柱塞体或者两个柱塞泵交替进行流体的输送和计量工作，具有流体输送速度均匀和连续的优点，避免单一柱塞泵体工作时出现流体输送脉冲的现象，也就是断断续续的现象。
7、本发明一种燃料注射器，其结构是将辅助燃料罐与注射器合并，罐体为一个缸体，罐的内盖为一个活塞，活塞向罐体内部压缩将辅助燃料挤压出罐，进入点火燃料混合器。活塞的外侧在罐体的轴线位置安装一根顶杆，顶杆外面有螺纹，顶杆的螺纹与一个螺母的内螺纹啮合，螺母的外面是齿轮与一根蜗杆啮合，形成蜗杆减速齿轮机构，转动蜗杆将旋转螺母驱动顶杆带动活塞在缸体内往复运动。罐体外盖用于防尘。辅助燃料加注通过罐体另外设置的通道和盖子。该燃料注射器在本发明用作辅助燃料计量装置。
8、本发明一种燃料喷射器。为了尽量减少点火燃料的喷射量，本发明一种点火燃料喷射器为电磁力控制的电磁阀，所述电磁阀的机械结构包括阀芯和壳体两个部分，阀芯在壳体内部沿轴线做往复运动，所述喷射器的阀芯往复一次实现两次喷射，对应气缸两次做功。传统内燃机燃料喷射器电磁阀打开和关闭动作一次喷射燃料一次，具体到活塞式阀芯往复一次，喷射器工作一次喷射一次。本申请设计一种具有快速开关能力的电磁阀，技术特征是阀芯单向运动一次完成电磁阀的开关一次，喷射燃料一次。在阀芯与壳体接触的滑动面上靠近喷射端与壳体喷孔对应的位置设有圆周方向的环形燃料槽，燃料的喷射时间为阀芯在壳体内部滑动时阀芯上的外侧圆周方向的燃料槽与壳体上的喷射孔开始连通的时间到连通终止的时间间隔，喷射时间取决于阀芯的滑动速度和圆周方向燃料槽的宽度以及喷孔的直径。燃料的喷射量取决于喷射持续时间、喷射压力和喷孔数量以及喷孔面积。阀芯单向运动一次(例如从阀芯的上限位点到下限位点，或者从阀芯的下限位点到上限位点)，完成一次喷射，阀芯在阀芯的上限位点或者下限位点停止不动，等待下一次做功。阀芯反向滑动时，阀芯的外侧圆周方向的环形油槽与喷孔连通一次，完成另外一次燃料喷射。因此，阀芯往复一次实现燃料两次喷射，对应气缸做功两次。在阀芯与壳体接触的滑动面上远离喷射端的另一端设置另外一个圆周方向的环形燃料槽，经过壳体上的燃料供给孔洞和通道与壳体外的燃料管道和高压点火燃料泵或者高压点火燃料轨连通，该环形燃料槽较宽，保证在阀芯往返行程范围内与壳体上的燃料供给孔洞保持连通。阀芯外侧的圆周方向的两个环形燃料槽通过轴向燃料槽连通。轴向燃料槽可以为多条，例如为2条对应2个喷孔和4个喷孔，3条对应3个喷孔和6个喷孔的情况，以保证喷射端各个喷射孔的燃料喷射压力相同。当阀芯和壳体之间设置键槽结构限制阀芯在壳体内部转动时，阀芯外侧靠近喷射端的环形燃料槽可以不是闭环。阀芯上的轴向油槽如果设计在阀芯外侧，应当避免在轴向滑动方向与壳体上的喷孔相遇。阀芯上的轴向油槽(燃料通道)如果设计在阀芯内部，喷射端环形燃料槽有孔洞与轴向燃料通道连通，轴向通道的另外一端有孔洞通向阀芯外侧在阀芯与壳体的滑动面与壳体上的孔洞通联，经过壳体上的孔洞与壳体外的燃料管道和高压点火燃料泵或者高压点火燃料轨连通。壳体上的燃料孔洞与阀芯上外侧的轴向燃料槽，或者与通向阀芯内部燃料通道的孔洞保持经常的连通，不受阀芯往复滑动的影响。一般情况下，壳体内侧与阀芯外侧滑动面之间向阀芯轴向燃料槽供应燃料的孔洞是一个沿轴向较长的非圆形孔洞，该非圆形孔洞的长度大于等于阀芯往复滑动的行程。阀芯可以是圆柱体，或者其它形状的柱体。阀芯往返的速度要求一致，保证两次相邻的燃料喷射量的一致性。
所述发动机为二冲程，或者为四冲程、六冲程中的一种结构，或者由活塞、气缸所构成的燃烧室结构为双活塞对顶式结构，以及以色列工程师发明的直杆往复式内燃机结构。
所述发动机也可以是转子发动机。
9、本发明一种柴油机，以柴油为燃料，控制反应活性剂(辅助燃料)的添加量和与柴油(燃料)的比例，使得点火燃料的十六烷值为大于等于51的某一个数值(例如52、53、54，以及55-200之间任意一个自然数或者小数)。所述燃料为柴油的十六烷值小于等于51，例如0-51之间的任意一个数。
10、本发明一种高速柴油机，以柴油为做功燃料，以所述高十六烷值柴油为点火燃料，所述点火燃料的十六烷值为55-200之间的一个数值。主要结构和零部件包括气缸、活塞、燃烧室、点火燃料喷射器、高压点火燃料泵，或者高压点火燃料泵和燃料轨、做功燃料气缸喷射器、高压做功燃料泵，或者高压做功燃料泵和燃料轨、点火燃料罐、燃料箱，低压燃料泵等。缺省辅助燃料罐、辅助燃料计量装置、点火燃料混合器。这种发动机和燃料系统结构适合专业用途，例如作为航空发动机。
11、本发明一种使用反应活性剂的压燃点火汽油机，以下结合图3说明其结构和零部件，包括气缸15、以及在所述气缸15内做往复运动的活塞14，所述气缸15内壁与所述活塞14形成可变容积的燃烧室16；所述气缸15顶部两侧具有与所述燃烧室16连通的进气道29和排气道39；燃料箱01、低压燃料泵02、燃料过滤器03、做功燃料进气道喷射器04，高压做功燃料泵55和做功燃料气缸喷射器28，辅助燃料罐05、辅助燃料计量装置06、点火燃料混合器07、点火燃料过滤器08、高压点火燃料泵09和点火燃料喷射器26；其特征在于：
所述燃料箱01用于容纳燃料，燃料用作为做功燃料，也用作与辅助燃料混合制造点火燃料；
所述低压燃料泵02设置在所述燃料箱01内；
所述做功燃料进气道喷射器04、高压做功燃料泵55的注入端通过管路和燃料过滤器03与所述低压燃料泵02连通，两个做功燃料喷射器28和04分别与所述燃烧室16和所述进气道29连通；
所述辅助燃料罐05用于容纳辅助燃料，辅助燃料是一种反应活性剂或者多种反应活性剂的混合物；
所述辅助燃料计量装置06的输入端与所述辅助燃料罐05连通；
所述点火燃料混合器07的输入端分别与所述燃料过滤器03和所述辅助燃料计量装置06的输出端连通，用于将所述液体燃料和所述反应活性剂混合均匀；
所述高压点火燃料泵09通过点火燃料过滤器08与所述点火燃料混合器07的输出端连通；
所述点火燃料喷射器26的注入端通过管路与所述高压点火燃料泵09连通，喷射端与所述燃烧室16连通；
发动机10以汽油为燃料，采用能够降低汽油辛烷值的反应活性剂作为辅助燃料；燃料和辅助燃料在点火燃料混合器07中混合，得到均匀的点火燃料；点火燃料在内燃机10的压缩冲程活塞14到达上止点之前喷射进入气缸15，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料；做功的燃料在进气冲程喷射到进气道29或者喷射进入气缸16与空气预混合，在气缸15中形成均匀的燃料与空气的混合气；或者采用做功燃料进气道喷射器04和做功燃料气缸喷射器26，分别将所述做功的燃料喷射到进气道29和喷射进入气缸16，与空气预混合；点火燃料和做功的燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞14从上止点向下止点运动，发动机10做功；
所述自燃是反应活性压燃，是扩散压燃；
通过控制点火燃料的喷射时间控制发动机10的点火正时；
通过控制辅助燃料计量装置06，增加或者减少辅助燃料在点火燃料中的混合比例，缩短或者延长点火燃料在燃烧室16中的滞燃期；
选择不同的反应活性剂或者反应活性剂组合，增加或者降低反应活性剂的活性；
做功的燃料与燃料为同一种燃料，或者为两种燃料。
12、所述点火燃料混合器07包括罐体100、第一隔板101、第二隔板102、第三隔板103和横隔板104；所述第一隔板101、所述第二隔板102和所述第三隔板103依次纵向固定在所述罐体100内部，所述第一隔板101上具有多个通孔；所述第一隔板101与所述罐体100端头形成混合区105，所述混合区105分别与所述燃料过滤器03和所述辅助燃料计量装置06的输出端连通；所述第二隔板102与所述罐体100的内顶壁存在间隙；所述第三隔板103与所述罐体100的内壁存在间隙；横隔板104、108和109固定在所述第二隔板102和所述第三隔板103之间；所述第二隔板102和所述第三隔板103之间形成匀质区106；所述第三隔板103与所述罐体100端头形成储液区107；所述储液区107与所述点火燃料过滤器08连通；顶部和底部的所述横隔板104和108上具有多个通孔；中间的所述横隔板109的一端与所述第二隔板102存在间隙。
13、作为点火燃料，一般以液体便于通过高压喷射器喷射进入气缸，因此与反应活性剂混合的燃料一般为液体燃料。做功的燃料可以与燃料为同一种燃料，也为两种以上的不同燃料。燃料为液体时，作为做功的燃料的替换方案，做功的燃料可以采用气体燃料或者液化气体燃料。气体燃料包括但是不仅限于天然气、液化石油气、炼油厂干气等主要成分为碳原子数1-4的碳氢化合物的一种或者多种组成的混合物。
14、采用上述方法可以获得一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，实现压缩点火、均质燃烧、稀薄燃烧、高压缩比。本发明的均质燃烧是火焰扩散和延伸的燃烧，不同于柴油机的扩散燃烧(分层燃烧)和均质压燃汽油机的均质燃烧(短时间爆燃)。与柴油机相比，颗粒物排放少，氮氧化合物排放少。与均质压燃汽油机(HCCI)相比，工作柔和，气缸内压力升高率低，发动机功重比可以增加，尤其是控制容易，可以在全部转速和全部负荷范围内正常工作。该内燃机使用以汽油为代表的轻质燃料时，比使用柴油作为燃料具有较好的颗粒物和氮氧化合物排放性能，因此，本申请优选使用汽油、甲醇、乙醇、二甲醚以及它们的一种或者几种的混合物作为燃料。当然也可以使用柴油作为燃料，当柴油的十六烷值偏低不能满足压缩点火条件时(例如，但是不仅限于燃料的十六烷值小于47)，采用本申请在燃料中添加反应活性助剂获得高反应活性点火燃料的方法非常有积极意义。即燃料成本降低，而发动机性能改善。传统的柴油生产工艺是将十六烷值偏低的柴油整体与十六烷值改进剂(本申请所述的反应活性剂、反应活性助剂)混合，提升柴油的十六烷值，需要消耗较多的十六烷值改进剂，而本申请只需要将作为点火燃料的部分燃料添加十六烷值改进剂，而作为做功燃料的部分燃料不需要添加十六烷值改进剂。作为做功的燃料，十六烷值越低或者辛烷值越高性能越高，因为这部分燃料将与空气在气缸预混合形成均质空气燃料混合气，被扩散压燃自燃的点火燃料火焰点燃，燃料的辛烷值越高越不容易产生爆震，有利于提高发动机的压缩比，提高发动机的功率输出能力和热效率。
15、喷射进入气缸的做功燃料，采用多次喷射的方法。当λ过分大，例如λ大于5小于10，均质稀薄燃料与空气混合气的燃烧性能降低很多，通过多次燃料喷射可以使得做功的燃料形成浓度梯度，燃料浓度分层，有利于改善点火燃料自燃后做功燃料的燃烧，而做功燃料的高浓度区仍然应该保持较低的浓度，例如λ大于2.7小于3，从而不会显著增加尾气的颗粒物排放和氮氧化合物排放。
16、燃料使用加油站销售的商品汽油，当前中国市场商品汽油的辛烷值(研究法辛烷值，RON)分别为92，95，98。其中以92#汽油为成本低廉，需要添加的反应活性剂比例最低。以辛烷值为92的汽油为例，选择硝酸戊酯为辅助燃料(反应活性剂)时，辅助燃料在点火燃料中的含量为2-10％，可以在压缩比为21-15的内燃机压燃，实现压缩点火。
17、燃料使用甲醇、乙醇或者二甲醚中的一种或者它们的混合物，或者它们中的一种或者多种与汽油的混合物。由于甲醇的辛烷值为111，因此，相同条件下以甲醇为燃料的发动机的点火燃料需要增加辅助燃料的比例才可以像92#汽油作为燃料那样顺利实现压缩点火。
18、未来，使用研究法辛烷值(RON)大于50小于79的液体燃料做燃料，具有辅助燃料用量减少的技术优势。由于燃料辛烷值较低，自燃温度较低，燃料与空气混合的均质稀薄混合气的燃烧性能提高，有利于提高空气与燃料的混合比例(提高当量空燃比λ)，增加发动机热效率。这个辛烷值范围的汽油具有低成本的经济性优势。
19、涡轮增压器和机械增压器可以分别使用或者组合使用。
20、优选的，在上述点火燃料混合器与所述高压燃料泵之间连通有过滤器。同时，过滤器也设置在低压燃料泵之后，做功燃料进气道喷射器和点火燃料混合器之前，以及辅助燃料罐和辅助燃料计量装置之间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的做功燃料喷射到进气道的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的整体系统的结构示意图
图2为本发明提供的做功燃料喷射进气缸的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的整体系统的结构示意图。
图3为本发明提供的做功燃料喷射到进气道和喷射进气缸的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的整体系统的结构示意图。
图4为本发明提供的点火燃料混合器的结构示意图。
图5为本发明提供的第一隔板101和横隔板104以及横隔板108的结构示意图。
图6为本发明提供的当量空燃比λ(空气过剩率)和氮氧化合物NOx的生成量的关系图。
图7为本发明提供的点火燃料喷射器的结构示意图。
图8所示为图3的简略示意图，用作为摘要附图。
其中：
01-燃料箱；02-低压燃料泵；03-燃料过滤器；04-做功燃料进气道喷射器；05-辅助燃料罐；06-辅助燃料计量装置；07-点火燃料混合器；08-点火燃料过滤器；09-高压点火燃料泵；10-发动机；12-曲轴；14-活塞；15-气缸；16-燃烧室；18-排气门；20-进气门；22-进气门控制系统；24-排气门控制系统；26-点火燃料喷射器；28-做功燃料气缸喷射器；29-进气道(进气歧管)；30-燃烧传感器；32-空气质量流量传感器；34-节气门；36-进气压力传感器；38-废气流动控制阀(EGR阀)；39-排气道(排气歧管)；44-曲轴旋转速度传感器(曲柄传感器)；55-高压做功燃料泵；80-废气传感器；100-罐体(点火燃料混合器)；101-第一隔板；102-第二隔板；103-第三隔板；104-第三横隔板；105-混合区；106-匀质区；107-储液区；108第一横隔板；109-第二横隔板；210-壳体(点火燃料喷射器)；211-喷射孔(点火燃料喷射孔)；212-燃料入口和通道(点火燃料)；213-限位螺栓；220-阀芯；221-上部环形燃料槽；222-下部环形燃料槽；223-轴向燃料槽。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明技术方案进行描述。所描述的示例性内容仅起到实施例作用，而不是用于限定这些实施例。有关参数是本申请权利要求范围内的一部分或者是边界，而不是全部。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或者技术方案，都属于本发明保护的范围。
附图1，本发明实施例公开了一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，包括气缸15、以及在气缸15内做往复运动的活塞14，气缸15内壁与活塞14形成可变容积的燃烧室16；活塞14通过连杆将动力传动给曲轴12；气缸15顶部两侧具有与燃烧室16连通的进气道20和进气道18；燃料箱01、低压燃料泵02、燃料过滤器03；发动机结构还包括辅助燃料罐05、辅助燃料计量装置06、点火燃料混合器07、点火燃料过滤器08、高压点火燃料泵09；采用能够降低燃料辛烷值的反应活性剂作为辅助燃料；燃料和辅助燃料在点火燃料混合器07中混合，得到均匀的点火燃料；点火燃料在内燃机10的压缩冲程活塞14到达上止点之前经点火燃料喷射器26喷射进入气缸，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料；做功的燃料经做功燃料进气道喷射器04在进气冲程喷射到进气道29与空气预混合，在气缸15中形成均匀的燃料与空气的混合气；点火燃料和做功的燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞14从上止点向下止点运动，发动机10做功。
图2所示的技术方案与图1的区别在于，做功的燃料经做功燃料气缸喷射器28喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成均匀的燃料与空气的混合气。缺省了做功燃料进气道喷射器04，增加了做功燃料气缸喷射器28和高压做功燃料泵55。
图3所示的技术方案与图1和图2的区别在于，做功的燃料经过做功燃料进气道喷射器04在进气冲程喷射到进气道与空气预混合，在气缸中形成均匀的燃料与空气的混合气；做功的燃料经过做功燃料气缸喷射器28，在进气冲程、和或者压缩冲程、和或者做功冲程喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成相对均匀的燃料与空气的混合气。
图4所示为点火燃料混合器07的结构示意图，包括罐体100、第一隔板101、第二隔板102、第三隔板103和横隔板104；第一隔板101、第二隔板102和第三隔板103依次纵向固定在罐体100内部，第一隔板101上开设有多个通孔；第一隔板101与罐体100端头形成混合区105，混合区105分别通过燃料过滤器03与低压燃料泵02的输出端连通，以及与辅助燃料计量装置06的输出端连通；第二隔板102与罐体100的内顶壁存在间隙；第三隔板103与罐体100的内底壁存在间隙；横隔板104，108和109固定在第二隔板102和第三隔板103之间；第二隔板102和第三隔板103之间形成匀质区106；第三隔板103与罐体100端头形成储液区107；储液区107与点火燃料过滤器08连通。
图5所示为孔板，是本发明提供的点火燃料混合器内部的第一隔板101，以及横隔板104和108的结构示意图。
图6所示为本发明提供的当量空燃比λ(空气过剩率)和氮氧化合物NOx的生成量的关系图。表示空气过剩率(稀薄燃烧的空气与燃料的当量比)λ与NOx的生成量(因燃烧产生的原始NOx量)之间的关系的图。λ的取值在1-10之间，当λ等于1时，空气与汽油的质量比为14.7:1。随着空燃比的增加，燃烧温度降低，由内燃机尾气排放中的氮氧化合物NOx的含量降低，当λ≥2.8之后，变化不显著。
图7所示为本发明提供的点火燃料喷射器26的结构示意图。图7(A)是点火燃料喷射器26的剖面图，包括壳体210、阀芯220、限位螺栓213。限位螺栓213固定在壳体210上，限制阀芯220的上下行程，使阀芯220的行程不超过所述上限位点和下限位点。图7(B)是点火燃料喷射器26的阀芯220的外观示意图。
需要进一步说明的是：
发动机具有附属的控制模块(未在视图中显示)。活塞14被连接到旋转的曲轴12，通过曲轴12，活塞14的线性往复运动被转换为旋转运动。进气系统向进气道20提供进气空气，进气道20引导和分配空气到燃烧室16。进气系统包括气流管道系统和用于监测和控制空气流的装置。包括用于监测空气质量流量和进气空气温度的空气质量流量传感器32，节气门34，优选地包括电子受控的装置，该装置响应于来自控制模块的控制信号(ETC)来控制到达燃烧室16的空气流。进气道20中的压力传感器36适于监测进气道20绝对压力和大气压力。外部流动通道将废气从发动机排气装置再循环到进气道20，其具有流动控制阀，称为EGR阀38。通过控制EGR阀38的打开来控制到达进气道20的废气质量流量。前面述及，本发明EGR系统是选配项目，不是必须的。内燃机10可接收自然吸入的进气空气或者通过内燃机10的泵送作用经由进气系统抽入的空气。替换地，内燃机可接收充入的进气空气或者由涡轮增压器装置或者/和机械增压器装置加压的进气空气。
从进气道20进入燃烧室16的空气流由进气门20控制。从燃烧室16到排气道39的废气流由排气门18控制。进气门20和排气门18的打开和关闭优选地通过双凸轮轴控制(如图1、图2、图3所示)，双凸轮轴的旋转与曲轴12的旋转相联系并由曲轴12的旋转指示。内燃机配备有用于控制进气门和排气门的气门升程的装置，分别为用于进气门20的进气门控制系统22和用于排气门18的排气门控制系统24。
内燃机配备有各种感测装置以用于监测发动机运行，包括监测曲轴旋转位置，即曲柄角度和速度。感测装置包括曲柄传感器(曲轴旋转速度传感器)44、适于监测燃烧的燃烧传感器30和适于监测废气的废气传感器80，例如但是不仅限于使用空/燃比传感器、氧传感器、HC传感器、CO传感器。燃烧传感器30包括可操作以监测燃烧参数状态的传感器装置，并且其被描述为可操作以监测气缸15内燃烧压力的气缸压力传感器。燃烧传感器30、废气传感器80和曲柄传感器44的输出被控制模块监测，控制模块决定燃烧相位，即对于每个气缸15的每个燃烧循环来说燃烧压力相对于曲轴12的曲柄角度的正时。燃烧传感器30还可以被控制模块监测以确定气缸15的每个燃烧循环的平均有效压力(IMEP)。优选地，内燃机10和控制模块被机械化以监测和确定在每个气缸点火事件期间气缸15的IMEP的状态。
本发明一种转子内燃机，其技术特征为：结构和零部件包括壳体，转子，行星齿轮和齿轮轴系统；转子围绕行星齿轮和齿轮轴系统转动；在转子和壳体的两侧，与齿轮轴垂直的面，有两块盖板使得转子被密封在壳体内部；所述燃烧室由转子与壳体和盖板所限制的空间构成。由于转子发动机的结构对于业内技术人员是熟悉的，所以，将本发明使用反应活性剂与燃料混合得到点火燃料，然后利用这种点火燃料实现扩散压燃点火的技术方案应用于转子发动机，没有技术障碍。
本发明一种甲醇燃料内燃机，其技术特征为：使用甲醇做燃料。
点火燃料混合器可以设计为带有搅拌装置。
本发明一种内燃机燃料，所述燃料为研究法辛烷值大于50小于等于79；含有碳原子数为6-18的每一种碳链长度的碳氢化合物C6-C18的混合物。也就是炼油装置提取的汽油、煤油、柴油馏程合并的混合物，不再区分汽油、煤油、柴油，而是合并使用，使得炼油成本最低化。这种燃料可以命名为“宽馏分柴油”、“宽柴油”、“宽油”。这种燃料的碳链长度可以向低端扩展到C5，向高端分别扩展到C19，或者C19和C20，或者C19、C20和C21，或者C19、C20、C21和C22。其中一种组分为含有C5-C22的每一种碳链长度的碳氢化合物的混合物。这种燃料投放市场时，需要满足行政和法律规定硫含量标准。
由于辅助燃料的添加量可以根据点火正时的需要进行调整，因此，所述内燃机对所述燃料的十六烷值和辛烷值具有自我适应能力。针对某一台具体的发动机，燃料的辛烷值和十六烷值可以不是一个确定的值。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (25)

1.一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，所述内燃机包括气缸、活塞和燃烧室，其特征在于：发动机结构还包括点火燃料混合器、辅助燃料罐、辅助燃料计量装置、点火燃料喷射器、做功燃料喷射器；采用能够降低燃料辛烷值的反应活性剂作为辅助燃料；燃料和辅助燃料在点火燃料混合器中混合，得到均匀的点火燃料；点火燃料在内燃机的压缩冲程活塞到达上止点之前喷射进入气缸，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料；所述自燃是反应活性压燃，是扩散压燃；
通过控制点火燃料的喷射时间控制发动机的点火正时；
通过控制辅助燃料计量装置，增加或者减少辅助燃料在点火燃料中的混合比例，缩短或者延长点火燃料在气缸中的滞燃期；
选择不同的反应活性剂或者反应活性剂组合，增加或者降低反应活性剂的活性；
点火燃料和做功的燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞从上止点向下止点运动，发动机做功；
做功的燃料与燃料为同一种燃料，或者为两种燃料。
2.根据权利要求1所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，其特征在于：做功的燃料在进气冲程喷射到进气道或者喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成均匀的燃料与空气的混合气；或者采用两组燃料喷射器，分别将所述做功的燃料喷射到进气道和喷射进入气缸，与空气预混合。
3.根据权利要求1或者2所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，包括下列特征的一项或者多项：
(1)包括火花塞点火系统，在冷车启动时采用火花塞点火的燃烧控制方法，热车启动时采用上述压燃点火的燃烧控制方法或者采用火花塞点火的燃烧控制方法；
(2)低负荷时，采用火花塞点火的均质充量燃烧控制方法；
(3)包括空气加热装置，在冷车启动时预热输送到进气道的空气；
(4)包括电热塞，电热塞安装在燃烧室顶部，在冷车启动时用于加热进入气缸的空气；
(5)采用负气门重叠的控制方法，在排气行程活塞到达上止点之前，提前关闭排气门；
(6)采用稀薄燃烧的控制方法，空气与燃料混合的当量比λ大于1；以汽油为燃料时，优选的当量比λ为大于2.7小于5；
(7)喷射进入气缸的做功燃料，采用多次喷射的方法；
(8)采用提前关闭进气门的方法控制气缸压缩比在一定范围内变化；发动机大负荷时采用低压缩比和低空气与燃料混合比，低负荷时采用高压缩比和高空气与燃料混合比；
(9)发动机设置尾气回用系统，包括从排气系统通向进气系统的管道，以及安装在管道上的阀门和传感器；
(10)尾气回用系统包括尾气冷却器；
(11)气缸的几何压缩比大于等于5小于等于50；优选的几何压缩比为9:1-21:1；
(12)燃料使用加油站销售的商品汽油；或者商品柴油；
(13)燃料使用甲醇、乙醇或者二甲醚中的一种或者它们的组合，或者它们中的一种或者多种与汽油的混合物；
(14)使用研究法辛烷值RON大于50小于等于79的液体燃料做燃料；
(15)使用研究法辛烷值RON大于50小于等于79的液体燃料做燃料；优选密度为0.58-0.78克/立方厘米的汽油做燃料；
(16)包括涡轮增压装置；
(17)包括机械增压装置；
(18)辅助燃料计量装置选用注射器，柱塞泵，齿轮泵，泵阀组合和并联柱塞泵中的一种；
(19)包括点火燃料加热器，对喷射进入气缸的点火燃料进行预热；或者点火燃料加热器与点火燃料喷射器复合为一体；
(20)采用一种对燃料进行预热和使用催化剂对燃料进行预氧化的燃料喷射装置，对点火燃料进行加热、预氧化和向气缸内喷射；
(21)作为所述向气缸内喷射点火燃料的替代方案，采用向气缸内喷射辅助燃料的方法，辅助燃料在气缸内蒸发与气缸内预混合的燃料和空气混合，使得部分预混合的燃料和空气的混合气自燃，实现反应活性压燃点火；
(22)做功燃料为液体燃料，或者做功燃料为气体燃料或者液化气体燃料；
(23)做功燃料为两种燃料，分别喷射到进气道和喷射进入气缸；
(24)所述点火燃料喷射器的喷射端位于所述燃烧室的顶部正中央；
(25)所述做功燃料气缸喷射器的喷射端位于所述燃烧室的顶部，且靠近所述点火燃料喷射器的喷射端；
(26)做功的燃料在压缩冲程或者做功冲程进行缸内喷射，以及它们的组合，以及它们与做功燃料在进气冲程喷射预混合方法的组合，内燃机实现扩散压燃点火和扩散燃烧的控制方法。
(27)所述内燃机对所述燃料的十六烷值和辛烷值具有自我适应能力；针对某一台具体的发动机，燃料的辛烷值和十六烷值可以不是一个确定的值。
4.一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，包括气缸、活塞和燃烧室，其特征在于：发动机结构还包括点火燃料混合器、辅助燃料罐、辅助燃料计量装置、点火燃料喷射器；采用能够降低燃料辛烷值的反应活性剂作为辅助燃料；燃料和辅助燃料在点火燃料混合器中混合，得到均匀的点火燃料；点火燃料在内燃机的压缩冲程活塞到达上止点之前喷射进入气缸，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料；做功的燃料在进气冲程喷射到进气道或者喷射进入气缸与空气预混合，在气缸中形成均匀的燃料与空气的混合气；或者采用两组燃料喷射器，分别将所述做功的燃料喷射到进气道和喷射进入气缸，与空气预混合；点火燃料和做功的燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞从上止点向下止点运动，发动机做功；
所述自燃是反应活性压燃，是扩散压燃；
通过控制点火燃料的喷射时间控制发动机的点火正时；
通过控制辅助燃料计量装置，增加或者减少辅助燃料在点火燃料中的混合比例，缩短或者延长点火燃料在气缸中的滞燃期；
选择不同的反应活性剂或者反应活性剂组合，增加或者降低反应活性剂的活性；
做功的燃料与燃料为同一种燃料，或者为两种燃料。
5.根据权利要求4所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，包括下列特征的一项或者多项：
(1)包括火花塞点火系统，在冷车启动时采用火花塞点火的燃烧控制方法，热车启动时直接采用上述压燃点火的燃烧控制方法或者采用火花塞点火的燃烧控制方法；
(2)低负荷时，采用火花塞点火的均质充量燃烧控制方法；
(3)包括空气加热装置，在冷车启动时预热输送到进气道的空气；
(4)包括电热塞，电热塞安装在燃烧室顶部，在冷车启动时用于加热进入气缸的空气；
(5)采用负气门重叠的控制方法，在排气行程活塞到达上止点之前，提前关闭排气门；
(6)采用稀薄燃烧的控制方法，空气与燃料混合的当量比λ大于1；以汽油为燃料时，优选的当量比λ为大于2.7小于5；
(7)喷射进入气缸的做功燃料，采用多次喷射的方法；
(8)采用提前关闭进气门的方法控制气缸压缩比在一定范围内变化；发动机大负荷时采用低压缩比和低空气与燃料混合比，低负荷时采用高压缩比和高空气与燃料混合比；
(9)发动机设置尾气回用系统，包括从排气系统通向进气系统的管道，以及安装在管道上的阀门和传感器；
(10)尾气回用系统包括尾气冷却器；
(11)气缸的几何压缩比大于等于5小于等于50；优选的几何压缩比为9:1-21:1；
(12)燃料使用加油站销售的商品汽油；或者商品柴油；
(13)燃料使用甲醇、乙醇或者二甲醚中的一种或者它们的组合，或者它们中的一种或者多种与汽油的混合物；
(14)使用研究法辛烷值RON大于50小于等于79的液体燃料做燃料；优选密度为0.58-0.78克/立方厘米的汽油做燃料；
(15)包括涡轮增压装置；
(16)包括机械增压装置；
(17)辅助燃料计量装置选用注射器，柱塞泵，齿轮泵，泵阀组合和并联柱塞泵中的一种；
(18)包括点火燃料加热器，对喷射进入气缸的点火燃料进行预热；或者点火燃料加热器与点火燃料喷射器复合为一体；
(19)采用一种对燃料进行预热和使用催化剂对燃料进行预氧化的燃料喷射装置，对点火燃料进行加热、预氧化和向气缸内喷射；
(20)作为所述向气缸内喷射点火燃料的替代方案，采用向气缸内喷射辅助燃料的方法，辅助燃料在气缸内蒸发与气缸内预混合的燃料和空气混合，使得部分预混合的燃料和空气的混合气自燃，实现反应活性压燃点火；
(21)做功燃料为液体燃料，或者做功燃料为气体燃料或者液化气体燃料；
(22)做功燃料为两种燃料，分别喷射到进气道和喷射进入气缸；
(23)所述点火燃料喷射器的喷射端位于所述燃烧室的顶部正中央；
(24)所述做功燃料喷射器的喷射端位于所述燃烧室的顶部，且靠近所述点火燃料喷射器的喷射端；
(25)做功的燃料在压缩冲程或者做功冲程进行缸内喷射，以及它们的组合，以及它们与做功燃料在进气冲程喷射的预混合方法的组合，内燃机实现扩散压燃点火和扩散燃烧的控制方法。
(26)所述内燃机对所述燃料的十六烷值和辛烷值具有自我适应能力；针对某一台具体的发动机，燃料的辛烷值和十六烷值可以不是一个确定的值。
6.根据权利要求1或者2、3所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，其特征在于，所述反应活性剂为硝酸戊酯、硝酸丁酯、硝酸丙酯、硝酸乙酯、硝酸甲酯、硝酸辛酯、硝酸庚酯、硝酸己酯、硝酸环己酯、硝酸壬酯、硝酸圭酯；3-四氢呋喃硝酸酯；甲基苯甲醇硝酸酯；甘油三硝酸酯；四甘油二硝酸酯；过氧化苯甲酸叔丁酯；二叔丁基过氧化辛烷、二叔丁基过氧化庚烷、二叔丁基过氧化己烷、二叔丁基过氧化环己烷、二叔丁基过氧化戊烷、二叔丁基过氧化丁烷、二叔丁基过氧化丙烷、二叔丁基过氧化乙烷、二叔丁基过氧化甲烷；草酸甲酯、草酸乙酯、草酸丙酯、草酸丁酯、草酸戊酯、草酸二异戊酯、草酸己酯、草酸环己酯、草酸庚酯、草酸辛酯、草酸壬酯、草酸圭酯；碳酸甲酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、碳酸戊酯、碳酸二异戊酯、碳酸己酯、碳酸环己酯、碳酸庚酯、碳酸辛酯、碳酸壬酯、碳酸圭酯；油酸甲酯、油酸乙酯、油酸丙酯、油酸丁酯、油酸戊酯；糠醛；丙酮；乙醚；乙酸乙酯；硝化甘油；硝基苯、三硝基苯；硝基苯酚、三硝基苯酚；过氧化氢；硝酸铵；亚硝酸铵；其中的一种或者几种的混合物。
7.根据权利要求1或者2，或者3所述的方法，一种使用反应活剂的压燃点火汽油机，包括气缸15、以及在所述气缸15内做往复运动的活塞14，所述气缸15内壁与所述活塞14形成可变容积的燃烧室16；所述气缸15顶部两侧具有与所述燃烧室16连通的进气道29和排气道39；燃料箱01、低压燃料泵02、燃料过滤器03、做功燃料进气道喷射器04，高压做功燃料泵55和做功燃料气缸喷射器28，辅助燃料罐05、辅助燃料计量装置06、点火燃料混合器07、点火燃料过滤器08、高压点火燃料泵09和点火燃料喷射器26；其特征在于：
所述燃料箱01用于容纳燃料，燃料用作为做功燃料，也用作与辅助燃料混合制造点火燃料；
所述低压燃料泵02设置在所述燃料箱01内；
所述做功燃料进气道喷射器04、高压做功燃料泵55的注入端通过管路与燃料过滤器03连通，燃料过滤器03与所述低压燃料泵02连通；点火燃料喷射器26的喷射端与所述燃烧室16连通；做功燃料进气道喷射器04与所述进气道29连通；做功燃料气缸喷射器28与所述燃烧室16连通；
所述辅助燃料罐05用于容纳辅助燃料，辅助燃料是一种反应活性剂或者多种反应活性剂的混合物；
所述辅助燃料计量装置06的输入端与所述辅助燃料罐05连通；
所述点火燃料混合器07的输入端分别与所述燃料过滤器03和所述辅助燃料计量装置06的输出端连通，用于将所述燃料和所述反应活性剂混合均匀；
所述高压点火燃料泵09通过点火燃料过滤器08与所述点火燃料混合器07的输出端连通；
所述点火燃料喷射器26的注入端通过管路与所述高压点火燃料泵09连通，喷射端与所述燃烧室16连通；
发动机以汽油为燃料，采用能够降低汽油辛烷值的反应活性剂作为辅助燃料；燃料和辅助燃料在点火燃料混合器07中混合，得到均匀的点火燃料；点火燃料在内燃机10的压缩冲程活塞14到达上止点之前喷射进入气缸15，在压缩空气中扩散和自燃，实现多点点火，点燃做功的燃料；做功的燃料在进气冲程喷射到进气道29或者喷射进入气缸16与空气预混合，在气缸15中形成均匀的燃料与空气的混合气；或者采用做功燃料进气道喷射器04和做功燃料气缸喷射器26，分别将所述做功的燃料喷射到进气道29和喷射进入气缸16，与空气预混合；点火燃料和做功的燃料燃烧产生高压气体，在做功冲程推动活塞14从上止点向下止点运动，发动机10做功；
所述自燃是反应活性压燃，是扩散压燃；
通过控制点火燃料的喷射时间控制发动机10的点火正时；
通过控制辅助燃料计量装置06，增加或者减少辅助燃料在点火燃料中的混合比例，缩短或者延长点火燃料在气缸16中的滞燃期；
选择不同的反应活性剂或者反应活性剂组合，增加或者降低反应活性剂的活性；
做功的燃料与燃料为同一种燃料，或者为两种燃料。
8.根据权利要求1或者2，或者3所述的的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，所述内燃机为一种转子发动机，其技术特征为：结构和零部件包括壳体，转子，行星齿轮和齿轮轴系统；转子围绕行星齿轮和齿轮轴系统转动；在转子和壳体的两侧，与齿轮轴垂直的面，有两块盖板使得转子被密封在壳体内部；所述燃烧室由转子与壳体和盖板所限制的空间构成。
9.根据权利要求1或者2，或者3所述的的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，所述燃料为一种汽油产品，其技术特征为：研究法辛烷值大于50小于等于79，是一种同时含有C6、C7、C8、C9、C10、C11碳氢化合物的混合物。
10.根据权利要求1或者2，或者3所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，所述燃料为柴油，其特征在于，所述柴油的十六烷值小于等于55。
11.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火汽油机，其特征在于，所述点火燃料混合器07包括罐体100、第一隔板101、第二隔板102、第三隔板103和横隔板104、横隔板108、横隔板109；所述第一隔板101、第二隔板102和第三隔板103依次纵向固定在所述罐体100内部；所述第一隔板101上具有多个通孔；所述第一隔板101与所述罐体100端头形成混合区105，所述混合区105分别与所述燃料过滤器03和所述辅助燃料计量装置06的输出端连通；所述第二隔板102与所述罐体100的内顶壁存在间隙；所述第三隔板103与所述罐体100的内壁存在间隙；所述横隔板104、108和109固定在所述第二隔板102和所述第三隔板103之间；所述第二隔板102和所述第三隔板103之间形成匀质区106；所述第三隔板103与所述罐体100端头形成储液区107；所述储液区107与所述点火燃料过滤器08连通；所述横隔板104和108上具有多个通孔；所述横隔板109的一端与所述第二隔板102存在间隙。
12.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，其特征在于，发动机还包括控制模块。
13.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，其特征在于，所述辅助燃料计量装置包括注射器、柱塞泵、齿轮泵、泵阀组合中的一种。
14.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，所述辅助燃料计量装置为一种并联柱塞泵，其技术特征为：一台柱塞泵包括两个柱塞体，两个柱塞体交替进行流体的输送和计量工作，具有流体输送速度均匀和连续的优点，避免单一柱塞泵体工作时出现流体输送脉冲的现象；作为替代方案，采用两个柱塞泵为一组，两个柱塞泵交替进行流体的输送和计量工作。
15.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，一种点火燃料喷射器，其技术特征在于：所述喷射器为电磁力控制的电磁阀，所述电磁阀的机械结构包括阀芯220和壳体210两个部分，阀芯220在壳体210内部沿轴线做往复运动，所述喷射器的阀芯220单向运动一次完成电磁阀的开关一次，喷射燃料一次，阀芯220往复一次实现两次喷射，对应气缸两次做功；点火燃料的喷射时间的长短为阀芯220在壳体210内部滑动时阀芯上的外侧圆周方向的燃料槽222与壳体210上的喷射孔211开始连通的时间到连通终止的时间间隔，喷射时间长短取决于阀芯220的滑动速度和圆周方向燃料槽222的宽度以及喷射孔211的直径；点火燃料的喷射量取决于喷射持续时间、喷射压力和喷孔数量以及喷孔面积；壳体210上设置有限位螺栓213，限制阀芯220往复的极限位置；阀芯220到达限定的位置后，停止不动，等待下一次做功；阀芯220外侧的圆周方向的环形燃料槽222与阀芯220外侧的轴向燃料槽223连通，再与阀芯220上部的圆周方向的环形燃料槽221连通，经过壳体210上的燃料入口和通道212与壳体210外的燃料管道和高压点火燃料泵或者高压点火燃料轨连通。
16.根据权利要求4或者5所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机，其特征在于，所述发动机为二冲程，或者为四冲程、六冲程中的一种；或者由活塞、气缸所构成的燃烧室结构为双活塞对顶式结构。
17.根据权利要求9所述的一种汽油产品，其特征在于：同时含有C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12碳氢化合物的混合物。
18.根据权利要求9所述的一种汽油产品，其特征在于，所述汽油的研究法辛烷值范围进一步限定为大于60小于等于69。
19.根据权利要求9所述的一种汽油产品，其特征在于，所述汽油的研究法辛烷值范围进一步限定为大于69小于等于79。
20.根据权利要求1或者2，或者3所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，其特征在于，控制反应活性剂的添加量和与燃料的比例，使得点火燃料的十六烷值为53，54，或者为55-200的一个数；点火燃料的十六烷值越高，点火燃料喷射进入气缸后的滞燃期越短。
21.根据权利要求1或者2，或者3所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，一种高速柴油机，其特征在于：所述燃料为柴油，控制反应活性剂的添加量和与柴油的比例，使得点火燃料的十六烷值为大于等于51的一个数值，缩短点火燃料喷射进入气缸后的滞燃期。
22.根据权利要求20所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，一种高十六烷值柴油，其特征在于：所述柴油的十六烷值为55-200之间的一个数，高于加油站销售的商品柴油；作为点火燃料，具有滞燃期短的优点，有利于发动机工作柔和，有利于提高发动机转速；含有所述反应活性剂；其组成包括含有十六烷的碳氢化合物混合物，或者含有C14、C15、C16、C17、C18的碳氢化合物混合物。
23.根据权利要求21所述的一种高速柴油机，其特征在于：结构和零部件包括气缸、活塞、燃烧室；点火燃料喷射器、点火燃料高压泵，或者和高压点火燃料轨，做功燃料气缸喷射器、做功燃料高压泵，或者和高压做功燃料轨；点火燃料罐，燃料箱，低压燃料泵；所述燃料为柴油，所述点火燃料为所述高十六烷值柴油，所述点火燃料的十六烷值为55-200之间的一个数值；缺省辅助燃料罐、点火燃料混合器和辅助燃料计量装置。
24.根据权利要求1或者2，或者3所述的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，一种燃料注射器，其特征在于：所述辅助燃料罐的罐体为一个缸体，罐的内盖为一个活塞，活塞向罐体内部压缩将辅助燃料挤压出罐，进入点火燃料混合器；活塞的外侧在罐体的轴线位置安装一根顶杆，顶杆外面有螺纹，顶杆的螺纹与一个螺母的内螺纹啮合，螺母的外面是齿轮与一根蜗杆啮合，形成蜗杆减速齿轮机构，转动蜗杆将旋转螺母驱动顶杆带动活塞在缸体内往复运动。
25.根据权利要求1或者2，或者3所述的的一种使用反应活性剂的压燃点火内燃机的方法，一种内燃机燃料，其技术特征为：所述燃料为研究法辛烷值大于50小于等于79；含有碳原子数为6-18的每一种碳链长度的碳氢化合物C6-C18的混合物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113374572A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 北京工业大学 一种结合egr的纯氢燃料转子机控制方法
CN114033563A (zh) * 2021-08-24 2022-02-11 北京工业大学 一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法
US11473551B1 (en) 2021-08-31 2022-10-18 Saudi Arabian Oil Company Flexible ignition device for gasoline compression ignition combustion in internal combustion engines

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358560A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 日产自动车株式会社 内燃机的燃烧控制装置和燃烧控制方法
JP2010065558A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃焼安定化装置
CN104712445A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 周向进 单燃料压燃与点燃混合的燃烧控制方法及内燃机
CN105041512A (zh) * 2015-05-31 2015-11-11 清华大学 一种双燃料发动机稀薄燃烧方法
CN105647598A (zh) * 2014-11-05 2016-06-08 周向进 含有助燃剂的汽油产品及其制造方法
CN106321269A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 天津大学 高可燃性燃料微引燃控制稀释或稀薄燃烧及着火的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101358560A (zh) * 2007-08-03 2009-02-04 日产自动车株式会社 内燃机的燃烧控制装置和燃烧控制方法
JP2010065558A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃焼安定化装置
CN104712445A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 周向进 单燃料压燃与点燃混合的燃烧控制方法及内燃机
CN105647598A (zh) * 2014-11-05 2016-06-08 周向进 含有助燃剂的汽油产品及其制造方法
CN105041512A (zh) * 2015-05-31 2015-11-11 清华大学 一种双燃料发动机稀薄燃烧方法
CN106321269A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 天津大学 高可燃性燃料微引燃控制稀释或稀薄燃烧及着火的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113374572A (zh) * 2021-06-29 2021-09-10 北京工业大学 一种结合egr的纯氢燃料转子机控制方法
CN114033563A (zh) * 2021-08-24 2022-02-11 北京工业大学 一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法
CN114033563B (zh) * 2021-08-24 2024-04-05 北京工业大学 一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法
US11473551B1 (en) 2021-08-31 2022-10-18 Saudi Arabian Oil Company Flexible ignition device for gasoline compression ignition combustion in internal combustion engines

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