柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统技术方案

技术编号:14892567 阅读:144 留言:0更新日期:2017-03-29 01:41
本发明专利技术公开了一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,包括柴油机(1)、液态醇醚燃料储存罐(2)和引燃剂储存罐(3),引燃剂储存罐通过引燃剂管道向柴油机的气缸内通入引燃剂以进行压燃,液态醇醚燃料储存罐通过醇醚燃料供应管道(21)向气缸内喷入液态醇醚燃料,以在引燃剂的引燃下进行燃烧,从而启动柴油机并实现完全的柴油替代。其中对于通常不易压燃的高比例甲醇基醇醚燃料,不采用点火方式进行点燃,以避免对柴油机结构的大改动,也不采用低比例掺烧,而是创新性地以引燃剂在气缸内被压燃的方式来对醇醚燃料进行引燃,从而实现醇醚燃料对柴油的完全替代,节约成本,降低污染,且不损动力性能,柴油机能够稳定可靠的启动和运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柴油机的燃料替代领域,特别地,涉及柴油机中使用醇醚燃料完全替代柴油的系统。
技术介绍
醇醚燃料,尤其是高比例甲醇基醇醚燃料作为一种新型替代能源,以其“价格低廉、经济性高、动力强劲、清洁环保”等优越性能,成为石油替代的理想产品。由于甲醇容易点燃,在点燃式汽油发动机上实施高比例甲醇基醇醚燃料替代技术已经比较成熟并已推广应用。相较而言,柴油作为比汽油更紧缺的燃料,而且柴油机因其高压缩比而产生更高的热效率,因此在柴油机上开发醇醚燃料替代技术更具挑战,也更具有现实意义。因为柴油机是高压缩比压燃式内燃机,聚甲氧基二甲醚、液态DME等高十六烷值的液体燃料可以像柴油一样直接被压燃,但这些替代燃料与同等热值的甲醇相比,存在制造工艺复杂、成本较高、经济效益较差等问题;二甲醚因常温下呈气态而存在储存运输的问题。甲醇价格低、替代柴油的经济效益显著,但其十六烷值非常低,只有3左右。因此,上述可被压燃的液体燃料的应用成本较为昂贵,相对经济的纯甲醇和高比例甲醇基醇醚燃料则因为十六烷值太低而难以压燃,使得应用到压燃式柴油机上的技术难度很大。目前在柴油机上的醇醚燃料替代技术路线只有两类:一是用柴油启动压燃,然后从气相喷入少甲醇实现低比例掺烧;二是在柴油机气缸上安装火花塞来点燃甲醇基燃料。前者因替代比较太低而导致经济效益不明显;后者对柴油机的本体改造较大,难度较高,客户也难以接受。例如,专利文献CN1028791C公开了一种柴油机燃料喷射方法,使用的是气态主燃料进行主喷射,并用液态辅助燃料作引燃喷射来起燃主燃料。其中的创新点在于引燃喷射包括水和液体燃料的混合物,系统喷射泵被设计成仅用液体燃料时,发动机也能产生最大功率。该专利技术本质上是液体燃料引燃气体燃料的双燃料发动机,达到气体尽量多地替代液体燃料的目的,但缺点是当气体作为主燃料时,燃料密度大大降低,发动机的动力性损失很大。专利文献CN103061920A公开的是一种在旧柴油机结构上改装成采用气体燃料的燃气机,解决柴油机使用时间增加导致可靠性减低而维护成本逐渐提高,使用经济性变差需要淘汰的问题。其中的创新点在于进气管上连接天然气喷射管路,缸体的喷油嘴位置安装有替代柴油喷射器的火花塞。其改装后的燃气机点火改为点燃方式,气体燃料完全替代柴油。其缺点有二:一是如前所述的当气体作为主燃料时,气体的机器动力性下降,难以满足工业应用的动力性要求;二是缸体的喷油嘴位置安装火花塞,对发动机本体的改造较大,改变了柴油机高压缩比压燃的运行特性,客户也难以接受。专利文献CN202176424U公开了一种柴油天然气混合动力装置,该装置在进气管处外接天然气管路,进气的同时向燃烧室同时充入天然气,代替部分柴油燃料,实现柴油天然气混燃,降低燃料成本。该装置点火方式仍采用柴油压燃方式,柴油替代率低,而且对柴油机缸体燃烧室的密闭性,以及活塞、连杆、曲轴运动部件的材料性能,力学性能、热学性能有很高的要求。该装置的问题在于:对原机的动力性影响较大,而且由于柴油替代率低,经济性和环保性都难以最大化。此外,随着柴油机使用时间的增加,可靠性减低而维护成本逐渐提高。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷或不足,本专利技术提供了一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,在不对柴油机本体进行过大改动的基础上,使柴油机能够稳定可靠地改烧醇醚燃料,不损失动力性能且经济实用。为了实现上述目的,本专利技术提供一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,其包括柴油发动机、液态醇醚燃料储存罐和引燃剂储存罐,所述引燃剂储存罐通过引燃剂管道向所述柴油机的气缸内通入引燃剂以进行压燃,所述液态醇醚燃料储存罐通过醇醚燃料供应管道向所述气缸内喷入液态醇醚燃料,以在所述引燃剂的引燃下进行燃烧,从而启动所述柴油机并实现完全的柴油替代。优选地,所述液态醇醚燃料为甲醇质量百分比高于70%的甲醇和二甲醚的混合物,该醇醚燃料的十六烷值低于所述柴油机的可压燃范围。优选地,所述引燃剂为气态二甲醚,所述引燃剂与醇醚燃料的质量比为(1-10):100。优选地,该系统还包括气体混合器,所述引燃剂管道包括引燃剂供应管道和混合气体进气管道,所述引燃剂储存罐通过所述引燃剂供应管道向所述气体混合器的进气端供应引燃剂,所述混合气体进气管道连接所述气体混合器的出气端与所述气缸,所述气体混合器的进气端还连接有空气管道,来自所述引燃剂储存罐的所述引燃剂与来自所述空气管道的空气在所述气体混合器内混合并通过所述混合气体进气管道通入所述气缸内。优选地,该系统还包括设置在所述气体混合器的进气端的气体分布器,该气体分布器套接在所述空气管道上,并且所述气体分布器具有与所述引燃剂供应管道相连的环形内腔,使得来自所述引燃剂储存罐的所述引燃剂能够通过所述环形内腔沿周向均匀分布至所述空气管道内。优选地,该系统还包括质量流量计,该质量流量计设置在所述引燃剂供应管道中以调节所述引燃剂储存罐提供的引燃剂的用量。优选地,所述柴油机运行时,所述质量流量计控制通入所述气缸内的所述引燃剂的量为0.05~0.15kg/min。优选地,该系统还包括气化器,该气化器设置在所述引燃剂储存罐与所述质量流量计之间的所述引燃剂供应管道中。优选地,该系统还包括依次设置在所述空气管道中的空气滤清器和增压器,空气通过所述空气滤清器的过滤和所述增压器的增压后进入所述气体混合器。优选地,所述气体混合器上安装有防爆板。根据本专利技术的柴油机改烧醇醚燃料的系统中,对于通常不易压燃的醇醚燃料,不采用点火方式进行点燃,以避免对柴油机结构的大改动,也不采用低比例掺烧,而是创新性地以引燃剂在气缸内被压燃的方式来对醇醚燃料进行引燃,从而实现醇醚燃料对柴油的完全替代,节约成本,大幅降低污染,而且不损动力性能,柴油机能够稳定可靠的启动和运行。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为根据本专利技术的优选实施方式的柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统的组成结构图;图2为柴油机在DMEV引燃下改烧醇醚燃料时的启动和工作时的功率曲线。附图标记说明1柴油机2液态醇醚燃料储存罐3引燃剂储存罐4气化器5质量流量计6气体分布器7气体混合器8防爆板9增压器10空气滤清器21醇醚燃料供应管道31引燃剂供应管道32混合气体进气管道41空气管道具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。参见图1,本专利技术提供了一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统及其燃烧方法,该系统包括柴油机1、液态醇醚燃料储存罐2和引燃剂储存罐3,引燃剂储存罐3通过引燃剂管道向柴油机1的气缸内通入引燃剂以进行压燃,液态醇醚燃料储存罐2通过醇醚燃料供应管道21向气缸内喷入液态醇醚燃料,以在引燃剂的引燃下进行燃烧,从而启动柴油机1并实现完全的柴油替代。本专利技术的专利技术人综合考虑了柴油机(尤其是多缸柴油机)的工作原理和多种醇醚燃料的燃烧特性以及前述的两种现有技术路线的不足之处,而首创地开发一种多缸柴油机改烧醇醚燃料的引燃技术,即采用本文档来自技高网
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柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统

【技术保护点】
一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,包括:柴油机(1)、液态醇醚燃料储存罐(2)和引燃剂储存罐(3),所述引燃剂储存罐(3)通过引燃剂管道向所述柴油机(1)的气缸内通入引燃剂以进行压燃,所述液态醇醚燃料储存罐(2)通过醇醚燃料供应管道(21)向所述气缸内喷入液态醇醚燃料,以在所述引燃剂的引燃下进行燃烧,从而启动所述柴油机(1)并实现完全的柴油替代。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,包括:柴油机(1)、液态醇醚燃料储存罐(2)和引燃剂储存罐(3),所述引燃剂储存罐(3)通过引燃剂管道向所述柴油机(1)的气缸内通入引燃剂以进行压燃,所述液态醇醚燃料储存罐(2)通过醇醚燃料供应管道(21)向所述气缸内喷入液态醇醚燃料,以在所述引燃剂的引燃下进行燃烧,从而启动所述柴油机(1)并实现完全的柴油替代。2.根据权利要求1所述的柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,其中,所述液态醇醚燃料进一步为甲醇质量百分比高于70%的甲醇和二甲醚的混合物,该醇醚燃料的十六烷值低于所述柴油机的可压燃范围。3.根据权利要求1所述的柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,其中,所述引燃剂为气态二甲醚,所述引燃剂与醇醚燃料的质量比为(1-10):100。4.根据权利要求1~3中任意一项所述的柴油机改烧醇醚燃料的柴油燃烧动力系统,还包括气体混合器(7),所述引燃剂管道包括引燃剂供应管道(31)和混合气体进气管道(32),所述引燃剂储存罐(3)通过所述引燃剂供应管道(31)向所述气体混合器(7)的进气端供应引燃剂,所述混合气体进气管道(32)连接所述气体混合器(7)的出气端与所述气缸,所述气体混合器(7)的进气端还连接有空气管道(41),来自所述引燃剂储存罐(3)的所述引燃剂与来自所述空气管道(41)的空气在所述气体混合器(7)内混合并通过所述混合气体进气管道(32)通入所述气缸...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟振成李永龙翁力贾昊霖
申请(专利权)人:神华集团有限责任公司北京低碳清洁能源研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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