一种柴油机废气重整分层燃烧系统技术方案

一种柴油机废气重整分层燃烧系统，属于内燃机燃烧控制技术领域；包括缸套、活塞、缸盖、废气引入管等；采用螺旋气道来引入重整气可有效利用缸内形成的涡流运动情况，将废气/重整气甩向缸壁附近，并促进缸壁附近燃料混合气率先着火，废气/重整气燃烧后的气体可作为绝热层降低整体燃烧过程向缸壁的传热损失。进气道内涂覆催化剂，生成的H2及CO等还原剂。提升放热速率，抑制碳氢化合物升高方面，燃烧后生成的H2O和CO2可以作为燃烧过程抑制剂，提升高温区整体工质的比热容，抑制燃烧温度的升高，降低氮氧化物的生成量。切向气道施加导流板，主要目的在于避免切向气道内供入的空气混入燃烧室外侧废气/重整气混合气区域，使燃烧室中心区仍具有较高的空气含量，避免燃烧后期颗粒物生成量增加。

A Layered Combustion System for Diesel Engine Exhaust Gas Reforming

A stratified combustion system for diesel engine exhaust gas reforming belongs to the field of combustion control technology of internal combustion engine, including cylinder liner, piston, cylinder head, exhaust inlet pipe, etc. The use of helical port to introduce reforming gas can effectively utilize the eddy current motion in cylinder, throw exhaust/reforming gas near cylinder wall, and promote the combustion of fuel mixture near cylinder wall, after exhaust/reforming gas combustion. Gas can be used as an insulating layer to reduce the heat transfer loss from the whole combustion process to the cylinder wall. Catalysts are coated in the intake port to produce H2 and CO reductants. In terms of increasing the exothermic rate and inhibiting the increase of hydrocarbons, the hydrogen peroxide and carbon dioxide produced after combustion can be used as combustion process inhibitors to increase the specific heat capacity of the whole working fluid in the high temperature zone, inhibit the increase of combustion temperature and reduce the production of nitrogen oxides. The main purpose of applying diversion plate in tangential airway is to avoid the air supplied in tangential airway mixing into the exhaust/reformer mixture area outside the combustor, so that the air content in the center area of the combustor is still high, and to avoid the increase of particulate matter formation in the later combustion stage.

【技术实现步骤摘要】
一种柴油机废气重整分层燃烧系统
本技术属于内燃机燃烧控制
，具体涉及一种废气重整分层燃烧系统及控制方法。
技术介绍
随着不可再生能源的日趋枯竭和环保法规的日益严格，环境可持续发展成为内燃机技术发展的重要指南。柴油机由于热效率高、经济性好、功率范围宽广等优点而获得了广泛应用，但柴油机的排放问题始终是限制其发展的关键因素。长期以来，大量新技术的应用，使得柴油机排放大幅降低，但由于改善经济性的技术措施往往会导致排放有所恶化，因此如何保证在降低原始排放的同时改善燃油经济性是柴油机发展面对的关键技术问题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题：由于柴油机的工作原理，使得柴油机不能完全燃烧，排放出的尾气中含有大量的不完全燃烧气体、氮氧化物、颗粒物和热量，但由于改善经济性的技术措施往往会导致排放有所恶化，因此如何保证在降低原始排放的同时改善燃油经济性是柴油机发展面对的关键技术问题。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柴油机废气重整分层燃烧系统，其特征在于：包括缸套、活塞、缸盖、废气引入管、小排气门、喷油器安装孔、小流量排气道醇类燃料喷射器、大排气门、大流量排气道、切向进气道、进气门Ⅰ、进气门Ⅱ、螺旋进气道和废气控制阀；所述缸盖设置在缸套上；所述活塞设置于缸套内部；所述缸盖中心设置有喷油器安装孔；所述喷油器安装孔周围顺时针依次设置有小排气门、大排气门、进气门Ⅰ和进气门Ⅱ；所述进气门Ⅱ连接螺旋进气道；所述大排气门连接有大流量排气道；所述进气门Ⅰ连接有切向进气道；所述小流量排气道两端分别与小排气门和废气引入管连接；所述废气控制阀一端与小流量排气道连接另一端与切向进气道连接；所述醇类燃料喷射器设置在小流量排气道与废气引入管连接处；所述螺旋进气道内壁均匀涂覆有催化剂板；所述切向进气道内设置有导流板。与现有技术相比，本技术的有益效果是：采用螺旋气道来引入重整气可有效利用缸内形成的涡流运动情况，将废气/重整气甩向缸壁附近，并促进缸壁附近燃料混合气率先着火，废气/重整气燃烧后的气体可作为绝热层降低整体燃烧过程向缸壁的传热损失。进气道内涂覆催化剂，生成的H2及CO等还原剂。提升放热速率，抑制碳氢化合物升高方面，燃烧后生成的H2O和CO2可以作为燃烧过程抑制剂，提升高温区整体工质的比热容，抑制燃烧温度的升高，降低氮氧化物的生成量。切向气道施加导流板，主要目的在于避免切向气道内供入的空气混入燃烧室外侧废气/重整气混合气区域，使燃烧室中心区仍具有较高的空气含量，避免燃烧后期颗粒物生成量增加。采用不同直径大小排气门改变废气流量。在特定负荷工况下，废气控制阀全开后可实现废气的引入量恒定，有效降低排气的泵气损失；通过分别控制废气量、醇类燃料喷射量及喷油量即可实现不同负荷下较高的有效热效率输出及更低的排放情况。附图说明下面结合附图及实施方式对本技术作进一步说明:图1为本技术的工作流程图。1-废气引入管，2-小排气门，3-喷油器安装孔，4-小流量排气道，5-醇类燃料喷射器，6-大排气门，7-大流量排气道，8-切向进气道，9-进气门Ⅰ，10-进气门Ⅱ，11-螺旋进气道，12-废气控制阀。具体实施方式一种柴油机废气重整分层燃烧系统，其特征在于：包括缸套、活塞、缸盖、废气引入管1、小排气门2、喷油器安装孔3、小流量排气道醇类燃料喷射器5、大排气门6、大流量排气道7、切向进气道8、进气门Ⅰ9、进气门Ⅱ10、螺旋进气道11和废气控制阀12；所述缸盖设置在缸套上；所述活塞设置于缸套内部；所述缸盖中心设置有喷油器安装孔3；所述喷油器安装孔3周围顺时针依次设置有小排气门2、大排气门6、进气门Ⅰ9和进气门Ⅱ10；所述进气门Ⅱ10连接螺旋进气道11；所述大排气门6连接有大流量排气道7；所述进气门Ⅰ9连接有切向进气道8；所述小流量排气道两端分别与小排气门2和废气引入管1连接；所述废气控制阀12一端与小流量排气道连接另一端与切向进气道8连接；所述醇类燃料喷射器5设置在小流量排气道与废气引入管1连接处；所述螺旋进气道11内壁均匀涂覆有催化剂板；所述切向进气道8内设置有导流板。使用时，空气通过进气门Ⅰ9进入缸套，负荷率小于40％时，醇类燃料通过醇类燃料喷射器5向废气引入管1内喷射；步骤二、醇类燃料通过螺旋进气道11内表面涂覆的催化剂高温废气重整，生成H2等还原剂成分；步骤三、调整排气门2的直径大小和废气控制阀12开关大小，实现再循环废气的引入量占新鲜空气的比例恒定；步骤四、废气/重整气通过进气门Ⅱ10进入螺旋进气道11；废气/重整气在螺旋进气道11旋转过程中被气流甩向缸壁侧，形成缸内初步的分层充量状态；步骤五、活塞在上行状态时，喷油器安装孔3开始喷柴油，在近缸壁位置形成燃烧区，油束末端与空气形成适宜混合气后开始燃烧；步骤六、燃烧区重整气在局部柴油燃料引燃的作用下发生快速燃烧反应并释放热量；步骤七、喷油器安装孔3喷射的柴油在继续高温加热作用下滞燃期进一步缩短，燃烧速率升高；步骤八、燃烧后的废气/重整气依次经过大排气门6和大流量排气道7排放出去。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油机废气重整分层燃烧系统，其特征在于：包括缸套、活塞、缸盖、废气引入管(1)、小排气门(2)、喷油器安装孔(3)、小流量排气道(4)醇类燃料喷射器(5)、大排气门(6)、大流量排气道(7)、切向进气道(8)、进气门Ⅰ(9)、进气门Ⅱ(10)、螺旋进气道(11)和废气控制阀(12)；所述缸盖设置在缸套上；所述活塞设置于缸套内部；所述缸盖中心设置有喷油器安装孔(3)；所述喷油器安装孔(3)周围顺时针依次设置有小排气门(2)、大排气门(6)、进气门Ⅰ(9)和进气门Ⅱ(10)；所述进气门Ⅱ(10)连接螺旋进气道(11)；所述大排气门(6)连接有大流量排气道(7)；所述进气门Ⅰ(9)连接有切向进气道(8)；所述小流量排气道(4)两端分别与小排气门(2)和废气引入管(1)连接；所述废气控制阀(12)一端与小流量排气道(4)连接另一端与切向进气道(8)连接；所述醇类燃料喷射器(5)设置在小流量排气道(4)与废气引入管(1)连接处；所述螺旋进气道(11)内壁均匀涂覆有催化剂板；所述切向进气道(8)内设置有导流板。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机废气重整分层燃烧系统，其特征在于：包括缸套、活塞、缸盖、废气引入管(1)、小排气门(2)、喷油器安装孔(3)、小流量排气道(4)醇类燃料喷射器(5)、大排气门(6)、大流量排气道(7)、切向进气道(8)、进气门Ⅰ(9)、进气门Ⅱ(10)、螺旋进气道(11)和废气控制阀(12)；所述缸盖设置在缸套上；所述活塞设置于缸套内部；所述缸盖中心设置有喷油器安装孔(3)；所述喷油器安装孔(3)周围顺时针依次设置有小排气门(2)、大排气门(6)、进气门Ⅰ(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓丹，孙石，张凤江，张志正，于德荣，张萧，杨松，唐昕彤，杨静，任小平，刘建红，
申请(专利权)人：长春工程学院，
类型：新型
国别省市：吉林,22