基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)的新的燃燒模式與裝置，具體設(shè)計(jì)一種利用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中若干個(gè)汽缸作為燃料重整缸，其余氣缸作為工作缸，根據(jù)不同工況需求將重整缸內(nèi)不同氧化階段產(chǎn)生的不同活性的氧化產(chǎn)物導(dǎo)入到工作缸內(nèi)的裝置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)發(fā)展至今依舊是熱效率最高、單位體積和單位質(zhì)量功率最大的原動(dòng)機(jī)，應(yīng)用非常廣泛，但是隨著世界能源的短缺以及環(huán)境資源的不斷惡化，我們需要發(fā)動(dòng)機(jī)滿足更高的性能需求，即更加高效節(jié)能。內(nèi)燃機(jī)傳統(tǒng)的EGR技術(shù)(Exhaust Gas Recirculat1n)將一部分廢氣重新引入氣缸，降低了氧濃度和燃燒溫度，抑制了 NOx的生成，現(xiàn)在已經(jīng)成為改善排放的一個(gè)有效手段，也是內(nèi)燃機(jī)新型燃燒方式燃燒控制的主要技術(shù)手段之一，如柴油機(jī)低溫燃燒是通過(guò)采用大比例的EGR實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái)，國(guó)際上內(nèi)燃機(jī)新型燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，如均質(zhì)壓燃(HCCI)、低溫燃燒(LTC)和部分預(yù)混合燃燒(PPC)，這些燃燒方式的缺點(diǎn)是高效清潔燃燒運(yùn)行工況范圍較小。美國(guó)Wisconsin大學(xué)提出的基于活性控制的壓燃燃燒技術(shù)(RCCI)，則是采用兩種活性燃料如汽油、柴油雙燃料方式，通過(guò)兩種燃料比例的控制實(shí)現(xiàn)混合氣活性控制，從而可以大大拓寬高效清潔運(yùn)行工況范圍，但該燃燒技術(shù)的缺點(diǎn)是需要采用兩種燃料，安裝兩個(gè)油箱和兩套燃油系統(tǒng)。美國(guó)西南院提出的D-EGR(DedicatedEGR)，即特定單缸EGR技術(shù)，是利用若干個(gè)氣缸產(chǎn)生EGR，而后通過(guò)一個(gè)催化裝置重整產(chǎn)生氫和CO，該技術(shù)著重點(diǎn)在于產(chǎn)生氫氣H2，他們的研究結(jié)果表明該技術(shù)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)有效降低有害排放，提高熱效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供一種基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃料重整，也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)混合氣濃度分層和活性分層燃燒，且不需另加其他催化裝置，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)更加高效節(jié)能的運(yùn)行。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的一種基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)油箱、一套供油系統(tǒng)、一套噴油系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，并具有多個(gè)工作缸和至少一個(gè)燃料重整缸，所述發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)包括渦輪機(jī)和增壓器，與所述增壓器連接的進(jìn)氣總管，所述進(jìn)氣總管上設(shè)有一個(gè)三通閥；所述進(jìn)氣總管自所述三通閥后分為兩路，一路為工作缸進(jìn)氣管，另一路為重整缸進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣總管與所述工作缸進(jìn)氣管之間連接有工作回路，所述工作缸進(jìn)氣管與所述重整缸進(jìn)氣管之間連接有燃料重整回路；所述工作回路是自增壓器依次經(jīng)過(guò)進(jìn)氣總管、三通閥、工作缸進(jìn)氣管、進(jìn)氣歧管、多個(gè)工作缸噴油器、多個(gè)工作缸至排氣歧管，所述工作缸進(jìn)氣管與所述進(jìn)氣歧管之間設(shè)有混合腔；自所述排氣歧管后分為兩條支路，一條支路是經(jīng)過(guò)EGR管返回至所述工作缸進(jìn)氣管，所述EGR管上設(shè)有EGR閥和EGR冷卻器；另一條支路是經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)后自工作缸排氣管至排氣后處理裝置；所述燃料重整回路是由重整缸進(jìn)氣管后依次經(jīng)過(guò)重整缸噴油器、重整缸、重整缸氣管、重整氣中冷器至所述混合腔；其中，所述重整氣中冷器設(shè)置在重整氣管上、且介于所述重整缸與所述混合腔之間。
[0005]進(jìn)一步講，所述三通閥單向控制所述進(jìn)氣總管中的進(jìn)氣分別流向重整缸進(jìn)氣管和工作缸進(jìn)氣管。所述混合腔內(nèi)、在與所述工作缸進(jìn)氣管和所述重整氣氣管之間的接口處分別安裝有進(jìn)氣單向閥。利用發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)氣缸作為重整缸，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況需要，將重整缸內(nèi)相應(yīng)階段的燃燒產(chǎn)物直接導(dǎo)入到工作缸內(nèi)進(jìn)行混合燃燒。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0007]本實(shí)用新型基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況特點(diǎn)，對(duì)重整缸噴油器噴入的燃油進(jìn)行壓縮加熱重整，通過(guò)控制燃油與空氣反應(yīng)的邊界條件，重整缸排出不同氧化階段的部分中間產(chǎn)物或完全氧化產(chǎn)物，使其與空氣(或者EGR與空氣的混合氣)混合，再導(dǎo)入到工作缸中。重整混合氣在缸外以及壓縮過(guò)程與進(jìn)入工作缸的空氣和EGR混合氣充分混合，重整缸排出的不同氧化階段的混合氣活性不同，結(jié)合工作缸噴油器直噴的燃料，從而可以實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)混合氣活性與濃度分層協(xié)同控制的高效清潔燃燒。
[0008]本實(shí)用新型將燃料經(jīng)重整缸重整，重整后的燃油中間產(chǎn)物混合氣經(jīng)冷卻、混合進(jìn)入工作缸，與工作缸噴入的引燃燃油混合燃燒，實(shí)現(xiàn)了燃油燃燒氧化反應(yīng)反應(yīng)路徑可調(diào)控制，從而實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒的目標(biāo)。
[0009]發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在不同轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等工況條件下，通過(guò)控制重整缸相應(yīng)的重整反應(yīng)邊界條件，改變?nèi)加腿紵磻?yīng)反應(yīng)路徑，獲得不同活性的重整混合氣，可以有效拓寬高效清潔燃燒范圍。本實(shí)用新型只需要采用簡(jiǎn)單的氧化反應(yīng)后處理器即可以滿足歐VI排放法規(guī)的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0011]圖中:
[0012]1-重整缸進(jìn)氣管2-工作缸進(jìn)氣管3-混合腔
[0013]4-工作缸噴油器5-工作缸進(jìn)氣歧管6-發(fā)動(dòng)機(jī)
[0014]7-工作缸8-重整缸9-進(jìn)氣總管
[0015]10-EGR 管Il-EGR 閥12-壓氣機(jī)
[0016]13-渦輪機(jī)14-排氣歧管15-排氣管
[0017]16-排氣后處理裝置17-重整氣中冷器18-重整氣管
[0018]19-重整缸噴油器20-三通閥21-EGR冷卻器
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本實(shí)用新型。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型一種基于燃燒反應(yīng)路徑可調(diào)控的新概念發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)油箱、一套供油系統(tǒng)、一套噴油系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，并具有多個(gè)工作缸7和至少一個(gè)燃料重整缸8。
[0021]所述發(fā)動(dòng)機(jī)空氣進(jìn)氣系統(tǒng)包括渦輪機(jī)13和增壓器12，與所述增壓器12連接的進(jìn)氣總管9，所述進(jìn)氣總管9上設(shè)有一個(gè)三通閥20 ;所述進(jìn)氣總管9自所述三通閥20后分為兩路，一路為工作缸進(jìn)氣管2，另一路為重整缸進(jìn)氣管I。
[0022]所述進(jìn)氣總管9與所述工作缸進(jìn)氣管2之間連接有工作回路，所述工作缸進(jìn)氣管2與所述重整缸進(jìn)氣管I之間連接有燃料重整回路，所述三通閥20單向控制(即所述三通閥20只允許)所述進(jìn)氣總管9中的進(jìn)氣分別流向重整缸進(jìn)氣管I和工作缸進(jìn)氣管2。
[0023]所述工作回路由渦輪機(jī)13和增壓器12、三通閥20、工作缸進(jìn)氣管2、混合腔3、進(jìn)氣歧管5、多個(gè)工作缸7、多個(gè)工作缸噴油器4、排氣歧管14、EGR (廢氣再循環(huán))閥11、EGR冷卻器21、排氣管15和排氣后處理裝置16 (氧化反應(yīng)器)等組成。所述工作回路的走向是自增壓器12依次經(jīng)過(guò)進(jìn)氣總管9、三通閥20、工作缸進(jìn)氣管2、進(jìn)氣歧管5、多個(gè)工作缸噴油器4、多個(gè)工作缸7至排氣歧管14，所述工作缸進(jìn)氣管2與所述進(jìn)氣歧管5之間設(shè)有混合腔3，所述工作缸噴油器4控制著噴入工作缸內(nèi)燃油的時(shí)刻與量。自所述排氣歧管14后分為兩條支路，一條支路是經(jīng)過(guò)EGR管10返回至所述工作缸進(jìn)氣管2，所述EGR管10上設(shè)有EGR閥11和EGR冷卻器21 ;所述EGR閥11控制著導(dǎo)入混合腔3的廢氣量；另一條支路是經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)13后自工作缸排氣管15至排氣后處理裝置16 (如:氧化反應(yīng)器)。
[0024]所述燃料重整回路由重整缸進(jìn)氣管1、重整缸噴油器19、至少一個(gè)重整缸8、重整缸氣管18、重整氣中冷器17和與工作回路共用的混合腔3組成。所述燃料重整回路的走向是由重整缸進(jìn)氣管I后依次經(jīng)過(guò)重整缸噴油器19、重整缸8、重整缸氣管18、重整氣中冷器17至所述混合腔3 ;所述重整缸8將不同燃燒階段的燃燒產(chǎn)物導(dǎo)入到與之連接的