CN113039355A - 将氨燃料喷射到往复式发动机中的方法 - Google Patents

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Abstract

将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法，往复式发动机包括至少两个气缸，每个气缸包括在气缸内往复运动的活塞，每个气缸在与活塞的压缩端相对的一端具有盖位置且在其间限定燃烧室，气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，燃烧气体通过进气阀供给到燃烧室中，燃烧废气通过排气阀排出燃烧室，活塞使气缸在活塞最靠近盖位置的上死点与活塞离盖位置最远的下死点之间以循环方式运动，且气缸包括位于盖位置处或盖位置中的至少一个燃料喷射器，并且其中该方法包括：以如下定时将氨燃料作为至少一个燃料射流喷射到每个气缸的燃烧室中：在相应气缸的至少一个排气阀基本关闭之后；并且在相应活塞运动到上死点前至多35度，优选至多45度之前。

Description

将氨燃料喷射到往复式发动机中的方法
优先交叉引用
本申请要求于2019年6月19日提交的澳大利亚临时专利申请第2019902137号的优先权，其内容应理解为通过引用结合到本说明书中。
技术领域
本发明总体上涉及一种将氨燃料喷射到往复式发动机中的方法。本发明特别适用于具有2冲程循环和4冲程循环的筒状活塞式发动机和十字头状发动机(trunk piston andcrosshead engines)，并且在下文中结合该示例性应用公开本发明将是方便的。然而，应理解的是，本发明不限于该应用，而是可以用于各种类型的往复式发动机/内燃发动机。
发明背景
本发明的以下背景讨论意图促进对本发明的理解。然而，应理解，该讨论不是认可或承认提到的任何材料在本申请的优先权日被公布、已知或是公知常识的一部分。
目前，全世界都在关注用可再生能源生产的氨基燃料为往复式发动机，特别是压燃式(柴油)发动机提供燃料。氨(也称为无水氨，以区别于氨浓度相对低的氨水溶液)有可能提供一种经济有效、环境友好的零碳燃料。
在压燃式(柴油)发动机中有效地使用氨的一个问题是如何将燃料引入或喷射到发动机中。在先前使用4冲程发动机的技术中已经使用了几种方案，包括：
A.通过在涡轮增压器之前或之后(如果配备了涡轮增压器)向发动机的空气入口系统中闪蒸液氨来进行熏蒸，其中经由柴油燃料的引燃喷射启动点火。这是最简单的提供燃料的方法。然而，在大多数发动机中，排气-进气阀重叠，从而导致含氨的燃烧空气旁通至排气，从而在排放气体中产生不希望的高水平的未燃烧氨。这个问题对于单流式2冲程发动机来说尤其成问题，该发动机在气缸扫气期间需要更多的燃烧空气旁通至排气。对于单流式2冲程发动机，这种方法也增加了危险的扫气箱着火的可能性，并且氨蒸发的强冷却作用导致扫气带(scavenge belt)变形。
B.在涡轮增压器之前或之后(如果配备了涡轮增压器)将蒸发的氨熏蒸到发动机空气入口系统中，其中经由柴油燃料的引燃喷射启动点火。这与液氨熏蒸有类似的问题，而且由于使用气态氨，这种方法也降低了气缸增压冷却减少压缩功的可能性。
C.以类似于传统柴油燃料发动机的方式将液氨直接喷射到气缸中，其中经由柴油燃料的引燃喷射来启动点火。这种方法最难实现氨的有效燃烧，因为：
由于相对于柴油燃料的高蒸发热，氨喷雾的蒸发速率相对低(冷的未蒸发的氨撞击到热的发动机部件上，特别是活塞上，由于氨蒸发的潜热较大，因此有可能出现热应力问题)；
由于燃烧空间中氨-空气混合不均匀，因此燃烧变慢；
在压缩冲程后期添加氨，从而导致这种方法降低了增压冷却减小压缩功的效果，从而降低了整体热效率；以及
由于局部温度较高，因此NOx较高。
因此，希望减轻和/或避免这些问题，并且提供具有改善的氨燃烧和/或提高的热效率的往复式发动机。
发明概述
本发明提供了一种用于改善往复式发动机中氨点火和燃烧的方法。
本发明的第一方面提供了一种将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法，该往复式发动机包括至少两个气缸，每个气缸包括在该气缸内往复运动的活塞，每个气缸在与活塞的压缩端相对的一端处具有盖位置(head location)并且在其间限定燃烧室，气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，燃烧气体通过这些进气阀被供给到燃烧室中，燃烧废气通过这些排气阀排出燃烧室，活塞使气缸在活塞最靠近盖位置的上死点与活塞离盖位置最远的下死点之间以循环方式运动，并且气缸包括至少一个燃料喷射器，该至少一个燃料喷射器位于盖位置处或盖位置中，
并且其中该方法包括：
以如下定时将氨燃料作为至少一个燃料射流喷射到每个气缸的燃烧室中：
在相应气缸的至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在相应活塞运动到上死点前至多35度，优选至多45度之前。
应理解，将燃料喷射定时为在至少一个排气阀基本关闭之后，以限制未燃烧的氨损失到排气中。
有利地，本发明的方法改善了使用液态或气态氨燃料的内燃发动机中的氨点火和燃烧。本发明还可以改善喷入气缸后的氨蒸发，降低发动机的压缩功，并且其中更均匀的燃料空气混合物也降低了单流式2冲程发动机的NOx、氮基颗粒排放。
虽然不希望受限于任何一种理论，但是发明人已经发现，氨在发动机中的燃烧需要一种不同的氨喷射方法，尤其是对于单流式2冲程发动机。发明人已经发现，基本上在点火之前将氨喷射到气缸中需要允许增加用于蒸发和与燃烧空气混合的时间。还发现，通过考虑喷射点相对于活塞行程的位置，以及喷射相对于活塞的运动和位置的定时，点火得以增强。还发现，由于许多因素(包括氨的高自燃温度和氨喷射的冷却效果)可以实现氨的早期喷射，而没有过早点火的风险。
优选地，在本发明中喷射的液态或气态氨燃料包括无水氨。这种氨通常不是氨浓度相对低的氨水溶液。氨燃料中氨的高/大量含量是优选的。使用该方法喷射的氨燃料优选为气态氨燃料或液态氨燃料中的至少一种。在一些实施方式中，氨燃料包括液氨与至少一种或水或另一种燃料的混合物。优选地，氨燃料可以包括液氨与各种量的其它可溶的、可混溶的、乳化的或浆状的燃料的混合物。示例包括但不限于：添加了苦味酸铁溶液、肼、硝酸铵、各种氧化液体，以增强点火、燃烧、润滑或减少NOx或颗粒的排放。
本发明适用于在往复式发动机中使用这种氨燃料，更优选在内燃发动机中使用。本发明可用于各种内燃发动机，包括压燃式发动机或火花、等离子或激光点火发动机。在这些实施方式中，盖位置优选地包括气缸盖。
本发明的方面也适用于对置活塞(opposed piston)和自由活塞(free piston)的发动机。在这些实施方式中，每个气缸优选地包括：两个活塞，这两个活塞在该气缸内沿相反方向往复运动，在盖位置处形成压缩端并且在其间形成燃烧室；至少一个进气阀或进气孔口(通常位于气缸侧壁中)，燃烧气体通过这些进气阀或进气孔口被供给到燃烧室中；以及至少一个排气阀或排气孔口(通常位于气缸侧壁中)，燃烧废气通过这些排气阀或排气孔口排出燃烧室，这些活塞使气缸在活塞最靠近对置活塞的上死点和活塞最远离对置活塞的下死点之间以循环方式运动，并且气缸包括至少一个燃料喷射器，这些燃料喷射器位于气缸壁中。
在对置活塞和自由活塞的发动机的实施方式中，活塞的头部(在大多数情况下是其上的环)用于覆盖和露出气缸壁中的孔口，这些孔口和活塞的头部一起形成进气阀和排气阀。因此，在相应的活塞冲程期间，进气阀/进气孔口和排气阀/排气孔口中的每一个都由相应的活塞露出。这里，一个活塞具有内表面，该内表面露出至少一个最靠近活塞的最外行程的进气阀孔口，燃烧气体通过这些进气阀孔口被供给到燃烧室中，而另一个对置的活塞具有内表面，该内表面露出至少一个朝向活塞的最外行程的排气阀，燃烧废气通过该排气阀排出燃烧室。
应理解，本发明适用于对置活塞式发动机和自由活塞式发动机(没有曲柄)。这些发动机可以使用线性发电机来输出动率并驱动压缩。在一些方式中，对置活塞式发动机可以在一端具有扫气带，而在另一端具有排气带。
压燃式发动机是一种类型的内燃发动机，其中喷射到发动机气缸的燃烧室中的燃料的点火是由于机械压缩引起的气缸中空气的高温而引起的。燃烧产生的高温高压气体的膨胀施加直接的力来驱动活塞在气缸内的运动，这进而驱动发动机的从动部分的运动。压燃式发动机包括例如柴油发动机的发动机。然而，应理解，本发明的压燃式发动机不限于柴油型发动机配置。
应理解，气缸位置限定了气缸的顶部或上部极限或点，当活塞在气缸内往复运动时，活塞朝向该顶部或上部极限或点运动。在许多气缸构造中，盖位置由气缸盖限定。然而，在那些不包括气缸盖的气缸构造中，例如对置活塞和自由活塞的发动机，盖位置包括气缸中的标记在压缩冲程和排气冲程(如下所述)中在气缸处运动的最大上限的点。
还应理解，活塞在其相应气缸内的上死点是活塞在其往复运动期间在气缸内最靠近气缸盖/盖位置的位置，而下死点是在其往复运动期间与气缸盖/盖位置间隔最远的位置。在多缸发动机中，活塞可以同时或在不同的时间到达上死点，这取决于发动机的配置。在往复式发动机中，一号活塞的上死点是进行点火系统测量和确定点火顺序的点。例如，点火定时通常被指定为上死点之前(BTDC)曲轴旋转的度数。
在大多数往复式发动机中，活塞在气缸内以特定的冲程循环(往复运动/往复循环)在一系列重复的冲程循环中运动，如下：
进气冲程，在该进气冲程中，排气阀关闭，进气阀打开，并且活塞最初位于上死点附近，但与盖位置间隔开，并且远离盖位置运动，以将燃料/空气混合物(或在直喷式发动机的情况下，仅将空气)吸入到活塞中；
压缩冲程，在该压缩冲程中，排气阀和进气阀均关闭，并且活塞最初位于下死点，并且朝向盖位置运动，以压缩燃烧室中的空气/燃料混合物(或在直喷式发动机的情况下仅压缩空气，直至燃料喷射到燃烧室中)。在接近该阶段结束时，燃料/空气混合物被点燃，例如，通过用于汽油发动机的火花塞或其它点火装置，或通过压燃式发动机(例如柴油发动机)的自动点火；
燃烧冲程，在该燃烧冲程中，排气阀和进气阀均关闭，并且活塞最初位于上死点，并且点燃的燃料混合物的膨胀通过位于盖位置与活塞头部(活塞的压缩端)之间的燃烧室中而被驱使离开盖位置；以及
排气冲程，在该排气冲程中，排气阀打开而进气阀关闭，并且活塞最初位于下死点，并且朝向盖位置运动，以通过排气阀排出燃烧废气。这个冲程循环重复进行。
应理解，在压缩冲程期间，燃料被喷射到直喷式发动机的燃烧室中，以使燃烧冲程能够发生。还应理解，燃烧气体包括空气，或含有O2和/或其它可燃物的空气。
在这种重复的冲程循环的情况下，在发动机循环的压缩冲程期间，优选将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中。在这种情况下，氨燃料在该燃烧冲程中通过压缩(压燃式发动机)或通过火花、等离子体、激光燃烧引发器而燃烧。
虽然没有在上述活塞运动的情况中讨论，但是应理解，本发明的气缸和活塞可以运行并结合传统的往复式发动机的特征，更具体地说，结合内燃发动机的特征。例如，在许多内燃发动机中，每个活塞的底部优选地连接到连接杆，连接杆进而连接到曲轴。每个活塞的往复运动驱动该曲轴旋转。因此，连接杆将曲轴的旋转运动转换成活塞在其气缸中的往复运动。气缸在一端处具有气缸盖，而另一端是开口的，以允许连接杆进行其工作。活塞通过两个或更多个活塞环有效地密封到相应气缸。然而，同样应理解，其他配置也是可行的。例如，代替曲柄，发动机可以使用线性发电机来输出动率并驱动压缩。
在上面的情况下，还应理解，贯穿本说明书所指的以度数为单位的活塞运动是曲柄度数，即曲柄的对应于活塞的从动往复运动的相对旋转。活塞在上死点之间往复运动的每个完整周期对应于曲柄轴的360度运动。
这种活塞布置和相关联的发动机构造的特征在本领域中是众所周知的。应理解，本领域技术人员将会很好地理解这种内燃发动机的运行和构造，并且根据本说明书的教导，本领域技术人员可以容易地在传统的往复式发动机中采用根据本发明的用于将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法的方法特征。
本发明的这个第一方面通常涉及直喷式发动机，其中燃料喷射器位于该气缸的气缸盖中的盖位置处或该盖位置中。各种喷射器配置是可行的。例如，燃料喷射器可以包括以下项中的至少一个：位于气缸盖中心的单个燃料喷射器；或者至少两个横跨气缸盖的直径间隔开的燃料喷射器。在一些实施方式中，燃料喷射器包括位于气缸中心附近的至少一个半轴向喷嘴燃料喷射器，其中近燃料射流指向下方。在其他实施方式中，燃料喷射器包括位于气缸壁附近的至少一个半轴向排放喷嘴液氨喷射器，其中近半轴向燃料射流向下指向活塞。
如前所述，因此已经发现，通过考虑喷射点相对于活塞行程的位置以及喷射相对于活塞的运动和位置的定时，使用氨燃料的点火得以增强。
在一些实施方式中，以如下定时将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中：
在至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在活塞运动到上死点前35度之前。
在其他实施方式中，以如下定时将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中：
在至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在活塞运动到上死点前45度之前。
因此，已经发现，当将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中的定时也在至少一个进气阀关闭之后发生时，使用氨燃料的点火得以增强。这减少了氨燃料和燃烧气体泄漏到燃料入口/进入阀中。因此，在具体实施方式中，以如下定时将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中：
在至少一个排气阀基本关闭之后；
在至少一个进气阀关闭之后；并且
在活塞运动到上死点前35度之前。
在许多实施方式中，已经发现，一个或多个燃料射流进入气缸的角度是重要的，如下所述。应理解，这些参数对于不同的活塞/气缸构造而言可以不同，例如在本发明的两个方面中所阐述的。
在实施方式中，将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入气缸，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-90°与-35°之间的角度。在一些实施方式中，将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入气缸，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-90°与-50°之间的角度，优选地介于-90°与-65°之间的角度。
在其他实施方式中，将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入气缸，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-90°与-30°之间的角度。
在具体实施方式中，将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入气缸，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-90°与-65°之间的角度，并且其中将喷射定时为在至少一个排气阀关闭之后且在活塞运动到上死点时的35度之前发生。
在其他实施方式中，将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入气缸，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-90°与-50°之间的角度，并且其中将喷射定时为在至少一个排气阀关闭之后且活塞运动到上死点时的45度之前发生。
本发明的这个第一方面的方法可以用于各种类型的往复式发动机，包括以下项中的至少一种：压燃式发动机；或者火花、等离子或激光点火发动机。往复式发动机可以是二冲程发动机或四冲程发动机。类似地，往复式发动机可以是十字头状或筒状的单流式发动机。
本发明的方法可以有利地用于低速、中速和高速发动机、筒状活塞式发动机和十字头状发动机、2冲程循环发动机和4冲程循环发动机、以及火花、等离子或激光点火发动机。本发明特别适用于传统的筒状活塞式2冲程发动机，以及用于低速十字头状发动机，例如用于深水船舶的发动机。本发明的第一方面的具体实施方式如下：
对于顶部喷射(位于气缸盖中的喷射器)的筒状活塞式单流式2冲程发动机，本发明的第一方面的方法包括将氨燃料作为至少一个燃料射流作为一个或更多个燃料射流以-90°和-35°的角度A喷射到每个气缸的燃烧室中，其中将氨燃料喷射定时为在排气阀关闭之后且在上死点时的曲柄45度之前发生。
对于顶部喷射(位于气缸盖中的喷射器)的十字头状的单流式2冲程发动机，本发明的第一方面的方法包括将氨燃料作为一个或更多个燃料射流以形成介于-90°与-30°之间的角度A喷射到每个气缸的燃烧室中，并且其中将氨燃料喷射定时为在一个或多个排气阀关闭之后和上死点时的曲柄35度之前发生。
本发明的第二方面提供了一种将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法，该往复式发动机包括至少两个气缸，每个气缸包括在该气缸内往复运动的活塞，每个气缸在与活塞的压缩端相对的一端处具有盖位置并且在其间限定燃烧室，该气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，燃烧气体通过这些进气阀被供给到燃烧室中，燃烧废气通过这些排气阀排出燃烧室，活塞使气缸在活塞最靠近盖位置的上死点与活塞最远离盖位置的下死点之间以循环方式运动，并且该气缸包括至少一个燃料喷射器，该燃料喷射器位于气缸的壁中，远离盖位置间隔开，该喷射器被定位成将燃料喷射到燃烧室中，并且
其中该方法包括：
将氨燃料作为至少一个燃料射流喷射到每个气缸的燃烧室中，使得燃料射流进入燃烧室，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-80°与80°之间的角度，并且
其中喷射发生在以下时间：
在相应气缸的至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在至少一个燃料喷射器被每个相应气缸中从下死点运动到上死点时的相应活塞覆盖之前。
本发明的第二方面还提供了一种本发明的方法，该方法使用液态或气态氨燃料来改善内燃发动机中的氨点火和燃烧。本发明的第二方面涉及直喷式发动机，其中一个或多个燃料喷射器位于气缸的壁中。然而，应理解，前面讨论的优点、活塞冲程循环、发动机部件以及相对于本发明的第一方面描述的类似物等同地适用于本发明的这个第二方面。
如第一方面所述，气缸位置限定了气缸的顶部或上部极限或点，在活塞在气缸内往复运动时，活塞朝向该顶部或上部极限或点移动。在许多气缸构造中，盖位置由气缸盖限定。然而，在不包括气缸盖的那些气缸构造中，例如对置活塞和自由活塞的发动机，盖位置包括气缸中的标记在压缩冲程和排气冲程(如上所述)中在气缸处的运动的最大上限的点。还应理解，前面讨论的发动机类型也适用于本发明的这个第二方面。
优选地，氨燃料为气态氨燃料或液态氨燃料中的至少一种。在一些实施方式中，氨燃料包括液氨与至少一种或水或另一种燃料的混合物。优选地，氨燃料可以包括液氨与各种量的其它可溶的、可混溶的、乳化的或浆状的燃料的混合物。示例包括但不限于苦味酸铁溶液、肼、硝酸铵、被添加以增强点火、燃烧、润滑或减少NOx或颗粒的排放的各种氧化液体。
同样，将燃料喷射定时为在至少一个排气阀基本关闭之后，以限制未燃烧的氨损失到排气中。此外，在前面讨论的重复的冲程循环的情况下，在发动机循环的压缩冲程期间，优选将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中。在这种情况下，氨燃料在燃烧冲程中通过压缩(压燃式发动机)或通过火花、等离子体、激光燃烧引发器而燃烧。
如上所述，本发明的这个第二方面涉及直喷式发动机，其中一个或多个燃料喷射器位于气缸的壁中。优选地，喷射器位于气缸侧壁中，相对于活塞在上死点与下死点之间的运动(即活塞顶部行程)在气缸的下半部中。因此，燃料射流被喷入到气缸的下半部分中。在一些实施方式中，至少一个燃料喷射器位于气缸的壁中，远离气缸盖间隔开，以限定气缸的上部部分和下部部分，气缸的上部部分在至少一个燃料喷射器与气缸盖之间，并且气缸的下部部分位于至少一个燃料喷射器与处于下死点时的活塞之间。在这些实施方式中，燃料射流可以被喷射到气缸的上部部分或底部部分。
各种喷射器配置是可行的。例如，燃料喷射器可以包括以下项中的至少一个：单个燃料喷射器；或者至少两个围绕气缸壁的周边在周向上间隔开的燃料喷射器。在一些实施方式中，燃料喷射器包括至少一个位于燃烧室的中心附近的半轴向喷嘴燃料喷射器，当活塞处于下死点时，近燃料射流指向下方。在其他实施方式中，燃料喷射器包括至少一个液氨喷射器，其位于气缸壁中的下部。当活塞处于下死点时，气缸壁中的下部位置通常比气缸盖更靠近活塞的压缩端。
在本发明的这个第二方面中，还发现，当将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中的定时也在至少一个进气阀关闭之后发生时，使用氨燃料的点火得以增强。这减少了氨燃料和燃烧气体泄漏到燃料入口/进入阀中。
如同第一实施方式，也已经发现，一个或多个燃料射流进入气缸的角度是重要的，如下所述。应理解，这些参数对于不同的活塞/气缸配置而言可以不同，例如在本发明的两个方面中所阐述。
在实施方式中，将至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成-80°和40°的角度。
在一些实施方式中，将至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成-80°和0°的角度。
在其他实施例中，将至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，这些燃料射流具有射流中心线，该射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成-80°和-40°的角度。
本发明的这个第二方面的方法可以用于各种类型的往复式发动机，包括以下项中的至少一种：压燃式发动机；或者火花、等离子或激光点火发动机。这种往复式发动机可以是二冲程发动机或四冲程发动机。类似地，这种往复式发动机可以是十字头状的或筒状的单流式发动机。
同样，本发明的方法可以有利地用于低速、中速和高速发动机、筒状活塞式发动机和十字头状发动机、2冲程循环发动机和4冲程循环发动机、以及火花、等离子或激光点火发动机。本发明特别适用于传统的筒状活塞式2冲程发动机，以及用于低速十字头状发动机，例如用于深水船舶的发动机。本发明的第二方面的具体实施方式如下：
对于侧向喷射(燃料喷射器位于气缸的壁中)的筒状活塞式单流式2冲程发动机，本发明的第二方面的方法包括将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，例如将一个或更多个燃料射流以-80°至80°的角度A喷射到燃烧室中，其中将氨燃料喷射定时为在排气阀关闭之后且活塞覆盖一个或多个喷射孔口之前发生。优选地，喷射器相对于活塞的压缩端在上死点与下死点之间的行程(活塞上行程)位于气缸的下半部。
对于侧向喷射的十字头状的单流式2冲程发动机，本发明的第二方面的方法包括将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中，例如将一个或更多个燃料射流喷射到燃烧室中，以形成-80°至80°的角度A，其中将氨燃料喷射定时为在一个或多个排气阀关闭之后且活塞覆盖一个或多个喷射孔口之前发生。优选地，喷射器相对于活塞的压缩端在上死点与下死点之间的行程位于气缸的下半部中。
在本发明的第一方面和第二方面的实施方式中，喷射器可以用于喷射液氨，并且随后喷射引燃燃料(例如柴油)。优选地，喷射器将具有用于氨和引燃燃料的单独喷嘴。在这些实施方式中，本发明的方法将进一步包括：在将氨燃料喷射到每个气缸的燃烧室中之后，将引燃燃料(优选柴油)喷射到燃烧室中。根据本发明，将喷射氨燃料，并且优选恰好在所需的燃烧开始之前喷射引燃燃料，优选在燃烧室中燃料所需的燃烧开始之前立即喷射。在该实施方式中，引燃喷射的量也可以有利地用于在使用液氨之前启动发动机和使发动机变热和/或用于低负载运行，尽管在正常运行中，点火仅需要2％至5％的燃料能量。
附图简述
现在将参考附图描述本发明，附图示出了本发明的特别优选的实施例，其中：
图1示出了在本说明书中用于确定通过喷射器喷射到发动机气缸中的燃料射流角度的方法。
图2示出了用于指定相对于发动机气缸的气缸中心线的燃料射流角度的体系。
图1是传统(现有技术)的筒状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，示出了位于气缸中心附近的径向喷嘴燃料喷射器，其中燃料射流向外指向。
图2是(A)传统(现有技术)的十字头状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，示出了气缸的位于气缸壁附近的侧向排放燃料喷射器，其中燃料射流径向向内指向；并且(B)燃料射流和相对于(A)中所示的喷射器和基线X测量的燃料射流角A的特写。
图3是筒状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，该发动机具有根据本发明的一个实施例的喷射器配置，示出了位于气缸中心附近的半轴向喷嘴燃料喷射器，其中近燃料射流指向下方。为清楚起见，未示出引燃喷射器/点火装置。
图4是一个气缸的十字头状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，该发动机具有根据本发明的一个实施例的喷射器配置，其具有位于气缸壁附近的半轴向排放喷嘴液氨喷射器，其中近半轴向燃料射流向下指向活塞。为清楚起见，未示出引燃喷射器/点火装置。
图5是筒状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，该发动机具有根据本发明的一个实施例的喷射器配置，示出了位于气缸中心附近的半轴向喷嘴燃料喷射器，其中近燃料射流指向下方。
图6是十字头状的单流式2冲程发动机的一个气缸的示意性剖面图，该发动机具有根据本发明的一个实施例的喷射器配置，其包括放置在气缸壁中的下部的液氨喷射器，该液氨喷射器具有各种射流对准选项。为清楚起见，未示出引燃喷射器/点火装置。
详细描述
本发明的方法提供了一种喷射气态或液态氨燃料的方法，该方法改善了使用该液态或气态氨燃料的内燃发动机中的氨点火和燃烧。本发明还可以改善喷入气缸之后的氨蒸发，从而减少发动机的压缩功，并且也减少单流式2冲程发动机的NOx、氮基颗粒的排放。
射流燃料喷射角度
图1和图2示出了本说明书中使用的体系和方法，以测量和指定从燃料射流喷射器喷射到气缸发动机的燃烧室(为了便于示意性参考，未示出)中的燃料射流的角度A。
首先，如图1所示，随着燃料射流115从燃料喷射器110的喷嘴118射出，从喷射器110喷射的燃料射流115将经历一定程度的扩散。在下文中，相对于燃料射流的所有角度A均参考从喷嘴118处的喷射点M开始的相应燃料射流115的射流喷雾的中心线Y。
其次，喷射在气缸内的燃料射流115的所有角度都是相对于基线X测量的。基线X是垂直于相应气缸的中心线CL的线。为了便于参考，基线X可以定位成穿过交叉点I与燃料射流115的中心线Y相交，以示出它们之间的角度A。然而，应当理解，该基线可以用作相对于燃料射流115的中心线Y在任何合适位置处的角度A的参考。
使用相应气缸的中心线CL、基线X和燃料射流中心线Y，角度A指的是燃料射流115从喷射器110的喷嘴118喷射到气缸的燃烧室中的角度。
图2示出了使用该体系进行这种测量的六个示例。B所有角度A都是在每个燃料射流的燃料射流中心线Y与垂直于相应气缸的中心线CL的基线Y之间测量的。如图1中所测量的，示例性角度在表1中列出：
表1：测量的燃料射流的示例
喷射器编号 燃料射流 角度A(度)
210 215 -20
220 225 -20
230 235 0
240 245 20
250 255 -70
2160 265 -20
使用这个命名法可以描述各种燃料射流的角度A。
应注意，虽然燃料射流角度A将根据它们在单个平面中的倾斜度来描述，但是复合射流角也可以有利地用于氨燃料射流，该氨燃料射流与通常由扫气带孔口引起的燃烧空气中的涡流流型一起指向或者与该涡流流型指向相反，以改善排放气体的气缸排空。燃料射流角度A是相对于气缸中心线(CL)和正交于气缸中心线(CL)的平面的真实角度。
传统的燃料喷射
本发明通过使用不同的氨喷射方法更有效地将氨用作内燃发动机中的燃烧燃料，特别是用于单流式2冲程发动机。作为对比，图3和图4提供了示意图，示出了传统(现有技术)的筒状单流式2冲程发动机(图3)和传统(现有技术)的十字头状单流式2冲程发动机(图4)的燃料的燃料喷射方法。
首先，参考图3，其示出了用于传统的燃料筒状活塞式单流式2冲程发动机的气缸300和活塞305组合的剖面图。气缸300包括气缸盖308，该气缸盖具有位于气缸300和气缸盖308的中心附近的径向喷嘴燃料喷射器310，该径向喷嘴燃料喷射器310将燃料射流315从该喷射器向外引向气缸壁312。气缸盖308包括排气出口阀330。如所示出的，活塞305包括连接杆322，连接杆322在另一端处连接到曲轴(未示出)。气缸300还包括扫气带360，扫气带360包括进气孔口335，该进气孔口335未被朝向活塞冲程的底部(当活塞305接近下死点时)的活塞305覆盖。在该示意图中，燃料通过喷射器310喷射，使得燃料射流315的中心线Y相对于基线X形成-30°和+5°的角度A。喷射器310通常在喷嘴中包括4个至16个孔眼。在活塞到达压缩冲程的顶部之前，即上死点之前(BTDC)，在曲轴旋转35°与10°之间开始燃料喷射事件。
图4示出了传统的燃料十字头状单流式2冲程发动机的一个气缸400和活塞405组合的剖面图。图示的气缸400包括气缸盖408，气缸盖408具有位于气缸壁412附近的至少两个侧向排放燃料喷射器410，其中燃料射流415指向内部(即远离气缸壁412)。气缸盖408包括中央排气出口阀430。如所示出的，活塞405包括活塞杆422，活塞杆422在另一端处与十字头互连，然后将杆连接到曲轴(未示出)。气缸400还包括环绕的扫气箱455，该扫气箱封闭气缸壁412中的扫气带460，扫气带460包括进气孔口435，进气孔口435未被朝向活塞冲程的底部(当活塞405接近下死点时)的活塞405覆盖。活塞杆422贯穿扫气箱453并且经由填料箱465被插入穿过扫气箱453。如所示出的，燃料通过喷射器410作为燃料射流415喷射，燃料射流415相对于基线X形成介于-25°与+5°之间的角度A。喷射器410通常在喷嘴中包括4个至8个孔眼。根据发动机尺寸和燃料点火特性，在曲轴在上死点之前旋转15°直至在上死点之后(ATDC)旋转几度之间开始燃料喷射事件。
本发明的燃料喷射
本发明包括不同的喷射布置，这些喷射布置基于新发现的用液态或气态氨燃料给发动机提供燃料的要求。发明人已经发现，当在发动机的每个气缸的压缩循环中比针对压燃式发动机所通常教导的(例如上面关于图3和图4讨论的两种现有技术的发动机配置)更早地喷射氨燃料时，可以实现更有效的燃烧。本发明的喷射方式的燃料喷射恰好在排气阀/排气口关闭并进入气缸容积更深处(即，更陡的燃料射流喷射角度)之后发生，以确保足够的时间用于蒸发和混合、减少压缩功并且允许更完全的燃烧。
图5示出了使用本发明的氨燃料喷射方法的筒状活塞式单流式2冲程发动机的一个气缸500和活塞505组合的剖面图。气缸和活塞的配置与关于图3中所描述的相同。因此，为相同的特征提供相同的参考标记加上200。在该示意图中，氨燃料通过喷射器510喷射，使得燃料射流515的中心线Y以-90°和-35°的角度A进入气缸。喷射器510通常在喷嘴中包括1个至4个孔眼。将氨喷射定时为在排气阀530关闭之后且在上死点时的曲柄45度之前发生。排气阀530在氨喷射期间关闭，以限制/控制氨泄漏到排气中。
图6示出了燃料十字头状单流式2冲程发动机400的气缸600和活塞605组合的剖面图。使用本发明的氨燃料喷射方法。气缸和活塞的配置与关于图4中所描述的相同。因此，为相同的特征提供相同的参考标记加上200。在该示意图中，氨燃料通过喷射器610喷射，使得燃料射流615的中心线Y以介于-90°与-30°之间的角度A进入气缸。喷射器610通常在喷嘴中包括1个至4个孔眼。将氨喷射定时为在排气阀630关闭后且在上死点时的曲柄35度之前发生。排气阀630关闭，以限制/控制氨泄漏到排气中。
图5示出了应用于筒状活塞式单流式2冲程发动机的本发明的替代形式，其中使用本发明的燃料喷射方法喷射氨燃料。示出了一个气缸700和活塞705的剖面图。气缸和活塞的配置与关于在图3中所描述的相同。因此，为相同的特征提供相同的参考标记加上400。该实施例是侧向喷射器配置，其具有位于气缸壁712中的半轴向喷嘴氨燃料喷射器710，其中近燃料射流715指向气缸的中心。该喷射器710通常在喷嘴中包括1个至4个孔眼。对于大型气缸而言，可以使用几个这样的喷射器来改善混合并且减少气缸壁上的冷却效应，一个合适的布置是对于气缸周向的每300mm-400mm增量使用一个喷射器。在该示意图中，燃料喷射器710相对于活塞在上死点和下死点之间的行程(活塞顶行程)位于气缸700的下半部770中，并且一个或更多个燃料射流712以相对于基线X的-80°至80°的角度A喷射到气缸700的燃烧室750中。如该示意图所示，燃料射流715可以相对于喷射器710向上或向下行进。将氨喷射定时为在排气阀730关闭之后且活塞覆盖喷射孔口之前发生。排气阀730关闭，以限制/控制氨泄漏到排气中。这种布置对于孔较小的筒状发动机是有利的，因为其没有用于定位引燃喷射器(例如下文更详细描述的711)或其他点火装置的气缸盖/覆盖物。在所有情况下，喷射定时在排气阀关闭之后且在活塞在上行冲程或压缩冲程上覆盖喷射孔口735之前。燃料射流715的位置和所使用的射流角度A可以进一步优化，以在气缸700中提供所需的空气-燃料混合。
图6示出了应用于十字头状单流式2冲程发动机的本发明的替代形式，使用本发明的氨燃料喷射方法喷射燃料。示出了一个气缸800和活塞805的剖面图。气缸和活塞的配置与关于在图4中所描述的相同。因此，为相同的特征提供相同的参考标记加上400。该实施例是侧向喷射器配置，其具有氨喷射器810，该氨喷射器810放置在气缸壁812中的下部，具有各种射流对准选项。喷射器810通常在喷嘴中具有1个至4个孔眼。对于大型气缸而言，可以使用几个这样的喷射器来改善混合并且减少气缸壁上的冷却效果，一个合适的布置是对于气缸周向的每300mm-400mm增量使用一个喷射器。在该示意图中，燃料喷射器810相对于活塞在上死点与下死点之间的行程(活塞顶行程)位于气缸800的下半部870中，并且一个或更多个燃料射流812以-80°至80°的角度A喷射到燃烧室850中。如该示意图所示，燃料射流815可以相对于喷射器810向上或向下行进。将氨喷射定时为在排气阀830关闭之后且活塞覆盖喷射孔口之前发生。排气阀830关闭，以限制/控制氨泄漏到排气中。这种布置对于孔较小的发动机是有利的，因为其没有用于定位引燃喷射器或其他点火装置的气缸盖/覆盖物。
虽然图3至图6所示的本发明主要涉及液氨的喷射，但是这些布置也可以使用气态氨喷射，其中在气缸外部产生蒸发，并且有利地使用废热，例如发动机冷却剂。本发明的气态形式的优点包括有效地利用低级废热(例如来自热发动机冷却剂的废热)、更好的燃料-空气混合、更高的压缩温度(这对于更快速的发动机的辅助燃烧是特别有利的)。此外，在避免过量氨泄漏到排气中的前提下，在活塞关闭扫气孔口之前喷射气态氨将置换气缸中的一些燃烧空气，从而在膨胀功给定的情况下有效地减少压缩损失，并且在增压/扫气空气压力给定的情况下给出更高的燃料空气比。本发明的该实施例的另一个优点是，60℃至100℃的相对的氨蒸发器温度将在足够高的压力下产生蒸汽，以允许在不使用气体压缩机的情况下的直接气缸喷射。
虽然本发明已经参照液态氨燃料进行了描述，但是也可以使用液氨与不同量的水的其它混合物。
虽然本发明已经参照液态氨燃料进行了描述，但是也可以使用液氨与各种量的其它可溶的、可混溶的、乳化的或浆状的燃料的其它混合物，其包括但不限于苦味酸铁溶液、肼、硝酸铵、被添加以增强点火、燃烧、润滑或减少NOx或颗粒的排放的各种氧化液体。
虽然已经参照仅用于喷射氨燃料的燃料喷射器描述了本发明，但是在其他实施例中，喷射器既可以用于喷射液氨，又可以用于喷射引燃燃料，例如柴油。在图7中示出了可以包括引燃喷射器711的一个实施例，其中引燃喷射器711被包括在气缸盖708中。可以设想，这种喷射器将具有用于氨和引燃燃料的分开的喷嘴，其中根据本发明喷射液氨，并且引燃燃料仅在所需的燃烧开始之前喷射，如在传统的柴油发动机中那样。在该实施例中，引燃喷射的量也可以有利地用于在使用液氨之前起动发动机并使发动机变热和/或用于低负载运行，尽管在正常运行中，点火仅需要2％至5％的燃料能量。
虽然本发明已经关于用于点火控制的压缩点火和引燃喷射进行了描述，但是在本发明的其他实施例中，可以有利地使用其他点火方法，包括火花点火、等离子点火和激光点火。
虽然已经参照2冲程发动机描述了本发明，但是本发明也可以应用于4冲程发动机的压缩冲程。
本领域技术人员应理解，本文描述的本发明容许不同于具体描述的那些的变型和修改。应理解，本发明包括落入本发明的精神和范围内的全部的此类变型和修改。
在本说明书(包括权利要求)中使用的术语“包括(comprise)”、“包括(comprises)”、“包括(comprised)”或“包括(comprising)”应被解释为指定陈述的特征、整体、步骤或部件的存在，但不排除一个或更多个其他的特征、整体、步骤、部件或其组的存在。

Claims (39)

1.一种将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法，所述往复式发动机包括至少两个气缸，每个气缸包括在所述气缸内往复运动的活塞，每个气缸在与所述活塞的压缩端相对的一端处具有盖位置并且在其间限定燃烧室，所述气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，燃烧气体通过所述进气阀被供给到所述燃烧室中，燃烧废气通过所述排气阀排出所述燃烧室，所述活塞使所述气缸在所述活塞最靠近所述盖位置的上死点与所述活塞离所述盖位置最远的下死点之间以循环方式运动，并且所述气缸包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器位于所述盖位置处或所述盖位置中，
并且其中，所述方法包括：
以如下定时将所述氨燃料作为至少一个燃料射流喷射到每个气缸的燃烧室中：
在相应气缸的所述至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在相应活塞运动到上死点前至多35度，优选地至多45度之前。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在发动机循环的压缩冲程期间将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以如下定时将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中：
在所述至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在所述活塞运动到上死点前35度之前。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以如下定时将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中：
在所述至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在所述活塞运动到上死点前45度之前。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，将氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中的定时也发生在：
所述至少一个进气阀关闭之后。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，以如下定时将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中：
在所述至少一个排气阀基本关闭之后；
在所述至少一个进气阀关闭之后；并且
在所述活塞运动到上死点前35度之前。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得所述燃料射流进入所述气缸，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成介于-90°与-35°之间的角度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得所述燃料射流进入所述气缸，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成介于-90°与-50°之间，优选地介于-90°与-65°之间的角度。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得所述燃料射流进入所述气缸，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成介于-90°与-30°之间的角度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得燃料射流进入所述气缸，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成介于-90°与-65°之间的角度，并且其中，将喷射定时为在所述至少一个排气阀关闭之后且所述活塞运动到上死点时的35度之前发生。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得所述燃料射流进入所述气缸，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成介于-90°与-50°之间的角度，并且其中，将喷射定时为在所述至少一个排气阀关闭之后且所述活塞运动到上死点时的45度之前发生。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述氨燃料是气态氨燃料或液态氨燃料中的至少一种。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述氨燃料包括液氨与至少一种或水或另一种燃料的混合物，优选地选自苦味酸铁溶液、肼或硝酸铵中的至少一种。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器在气缸盖中位于所述盖位置处，并且包括以下项中的至少一个：
单个燃料喷射器，其位于所述气缸盖的中心；或者
至少两个燃料喷射器，其横跨所述气缸盖的直径间隔开。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器包括至少一个半轴向喷嘴燃料喷射器，所述半轴向喷嘴燃料喷射器位于所述气缸的中心附近，其中近燃料射流指向下方。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器包括位于所述气缸壁附近的至少一个半轴向排放喷嘴液氨喷射器，其中近半轴向燃料射流向下指向所述活塞。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述往复式发动机包括以下项中的至少一种：压燃式发动机；或者火花、等离子或激光点火发动机。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述往复式发动机是二冲程发动机或四冲程发动机。
19.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述往复式发动机是十字头状或筒状的单流式发动机。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述盖位置包括所述气缸的气缸盖。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，每个气缸包括：两个活塞，所述活塞在所述气缸内沿相反方向往复运动，在所述盖位置处形成压缩端并且在其间形成燃烧室；至少一个进气阀，燃烧气体通过所述进气阀被供给到所述燃烧室中；以及至少一个排气阀，燃烧废气通过所述排气阀排出所述燃烧室，所述活塞使所述气缸在所述活塞最靠近对置活塞的上死点与所述活塞最远离对置活塞的下死点之间以循环方式运动，并且所述气缸包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器位于所述气缸壁中。
22.一种将液态或气态氨燃料喷射到往复式发动机中的方法，所述往复式发动机包括至少两个气缸，每个气缸包括在所述气缸内往复运动的活塞，每个气缸在与所述活塞的压缩端相对的一端处具有盖位置并且在其间限定燃烧室，所述气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀，燃烧气体通过所述进气阀被供给到所述燃烧室中，燃烧废气通过所述排气阀排出所述燃烧室，所述活塞使所述气缸在所述活塞最靠近所述盖位置的上死点与所述活塞离所述盖位置最远的下死点之间以循环方式运动，并且所述气缸包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器位于所述气缸的壁中，远离所述盖位置间隔开，所述喷射器被定位成将燃料喷射到所述燃烧室中，并且
其中所述方法包括：
将所述氨燃料作为至少一个燃料射流喷射到每个气缸的所述燃烧室中，使得所述燃料射流进入所述燃烧室，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成介于-80°与80°之间的角度，并且
其中喷射发生在以下时间：
在相应气缸的所述至少一个排气阀基本关闭之后；并且
在所述至少一个燃料喷射器在相应活塞在每个相应气缸中从下死点运动到上死点时被相应活塞覆盖之前。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述喷射器位于气缸侧壁中，相对于所述活塞在上死点与下死点之间的运动位于所述气缸的下半部中。
24.根据权利要求22或21所述的方法，其中，在发动机循环的压缩冲程期间将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中。
25.根据权利要求22、23或24所述的方法，其中，将氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中的定时也发生在：
所述至少一个进气阀关闭之后。
26.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中，将所述至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸的中心线的基线成-80°和40°的角度。
27.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中，将所述至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成-80°和0°的角度。
28.根据权利要求22至25中任一项所述的方法，其中，将所述至少一个燃料射流喷射到燃烧室中，所述燃料射流具有射流中心线，所述射流中心线相对于垂直于相应气缸中心线的基线成-80°和-40°的角度。
29.根据权利要求22至28中任一项所述的方法，其中，所述氨燃料是气态氨燃料或液态氨燃料中的至少一种。
30.根据权利要求22至29中任一项所述的方法，所述氨燃料包括液氨与至少一种或水或另一种燃料的混合物，优选地选自苦味酸铁溶液、肼或硝酸铵中的至少一种。
31.根据权利要求22至30中任一项所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器包括以下项中的至少一个：
单个燃料喷射器；或者
至少两个燃料喷射器，其围绕所述气缸壁的周边周向地间隔开。
32.根据权利要求22至31中任一项所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器包括位于所述燃烧室的中心附近的至少一个半轴向喷嘴燃料喷射器，当所述活塞处于下死点时，近燃料射流指向下方。
33.根据权利要求22至32中任一项所述的方法，其中，所述至少一个燃料喷射器包括放置在所述气缸壁中的下部的至少一个液氨喷射器，优选地当所述活塞处于下死点时，所述液氨喷射器相比于所述气缸盖更靠近所述活塞的压缩端。
34.根据权利要求22至33中任一项所述的方法，其中，所述往复式发动机包括以下项中的至少一种：压燃式发动机；或者火花、等离子或激光点火发动机。
35.根据权利要求22至34中任一项所述的方法，其中，所述往复式发动机是二冲程发动机或四冲程发动机。
36.根据权利要求22至35中任一项所述的方法，其中，所述往复式发动机是十字头状或筒状的单流式发动机。
37.根据权利要求22至36中任一项所述的方法，其中，所述盖位置包括所述气缸的气缸盖。
38.根据权利要求22至36中任一项所述的方法，其中，每个气缸包括：两个活塞，所述活塞在所述气缸内沿相反方向往复运动，在所述盖位置处形成压缩端并且在其间形成燃烧室；至少一个进气阀，燃烧气体通过所述进气阀被供给到所述燃烧室中；以及至少一个排气阀，燃烧废气通过所述排气阀排出所述燃烧室，所述活塞使所述气缸在所述活塞最靠近对置活塞的上死点与所述活塞最远离对置活塞的下死点之间以循环方式运动，并且所述气缸包括至少一个燃料喷射器，所述燃料喷射器位于所述气缸壁中。
39.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法进一步包括：在将所述氨燃料喷射到每个气缸的所述燃烧室中之后，将引燃燃料、优选柴油喷射到所述燃烧室中。
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