本实用新型专利技术公开了一种燃烧反应路径可调控的新概念发动机。主体部分将发动机汽缸分为工作缸及燃料重整缸。根据发动机运行工况特点，对重整缸喷油器喷入的燃油进行压缩加热重整，通过控制燃油与空气反应的边界条件，使重整缸排出不同氧化阶段的部分中间产物或完全氧化产物，令其在混合腔内与进气混合，再导入到工作缸中。发动机运行在不同工况条件下，通过控制重整缸相应的重整反应边界条件，可以排出不同氧化阶段不同活性的混合气，再结合工作缸喷油器直喷的燃料，可以实现缸内混合气活性与浓度分层，改变燃油燃烧反应路径，可以有效拓宽高效清洁燃烧范围。本实用新型专利技术只需要采用简单的氧化反应后处理器即可以满足欧VI排放法规的要求。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种发动机燃烧反应路径可调的新的燃烧模式与装置，具体设计一种利用一台发动机中若干个汽缸作为燃料重整缸，其余气缸作为工作缸，根据不同工况需求将重整缸内不同氧化阶段产生的不同活性的氧化产物导入到工作缸内的装置系统。
技术介绍
内燃机发展至今依旧是热效率最高、单位体积和单位质量功率最大的原动机，应用非常广泛，但是随着世界能源的短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要发动机满足更高的性能需求，即更加高效节能。内燃机传统的EGR技术(Exhaust Gas Recirculat1n)将一部分废气重新引入气缸，降低了氧浓度和燃烧温度，抑制了 NOx的生成，现在已经成为改善排放的一个有效手段，也是内燃机新型燃烧方式燃烧控制的主要技术手段之一，如柴油机低温燃烧是通过采用大比例的EGR实现的。近年来，国际上内燃机新型燃烧技术发展迅速，如均质压燃(HCCI)、低温燃烧(LTC)和部分预混合燃烧(PPC)，这些燃烧方式的缺点是高效清洁燃烧运行工况范围较小。美国Wisconsin大学提出的基于活性控制的压燃燃烧技术(RCCI)，则是采用两种活性燃料如汽油、柴油双燃料方式，通过两种燃料比例的控制实现混合气活性控制，从而可以大大拓宽高效清洁运行工况范围，但该燃烧技术的缺点是需要采用两种燃料，安装两个油箱和两套燃油系统。美国西南院提出的D-EGR(DedicatedEGR)，即特定单缸EGR技术，是利用若干个气缸产生EGR，而后通过一个催化装置重整产生氢和CO，该技术着重点在于产生氢气H2，他们的研究结果表明该技术可以使发动机有效降低有害排放，提高热效率。
技术实现思路
针对上述现有技术，本技术提供一种基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机。本技术实现了发动机缸内燃料重整，也可以实现发动机气缸内混合气浓度分层和活性分层燃烧，且不需另加其他催化装置，从而使发动机更加高效节能的运行。为了解决上述技术问题，本技术提出的一种基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机，包括一个油箱、一套供油系统、一套喷油系统和发动机空气进气系统，并具有多个工作缸和至少一个燃料重整缸，所述发动机空气进气系统包括涡轮机和增压器，与所述增压器连接的进气总管，所述进气总管上设有一个三通阀；所述进气总管自所述三通阀后分为两路，一路为工作缸进气管，另一路为重整缸进气管，所述进气总管与所述工作缸进气管之间连接有工作回路，所述工作缸进气管与所述重整缸进气管之间连接有燃料重整回路；所述工作回路是自增压器依次经过进气总管、三通阀、工作缸进气管、进气歧管、多个工作缸喷油器、多个工作缸至排气歧管，所述工作缸进气管与所述进气歧管之间设有混合腔；自所述排气歧管后分为两条支路，一条支路是经过EGR管返回至所述工作缸进气管，所述EGR管上设有EGR阀和EGR冷却器；另一条支路是经过涡轮机后自工作缸排气管至排气后处理装置；所述燃料重整回路是由重整缸进气管后依次经过重整缸喷油器、重整缸、重整缸气管、重整气中冷器至所述混合腔；其中，所述重整气中冷器设置在重整气管上、且介于所述重整缸与所述混合腔之间。进一步讲，所述三通阀单向控制所述进气总管中的进气分别流向重整缸进气管和工作缸进气管。所述混合腔内、在与所述工作缸进气管和所述重整气气管之间的接口处分别安装有进气单向阀。利用发动机的至少一个气缸作为重整缸，根据发动机运行工况需要，将重整缸内相应阶段的燃烧产物直接导入到工作缸内进行混合燃烧。与现有技术相比，本技术的有益效果是:本技术基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机，可以根据发动机运行工况特点，对重整缸喷油器喷入的燃油进行压缩加热重整，通过控制燃油与空气反应的边界条件，重整缸排出不同氧化阶段的部分中间产物或完全氧化产物，使其与空气(或者EGR与空气的混合气)混合，再导入到工作缸中。重整混合气在缸外以及压缩过程与进入工作缸的空气和EGR混合气充分混合，重整缸排出的不同氧化阶段的混合气活性不同，结合工作缸喷油器直喷的燃料，从而可以实现缸内混合气活性与浓度分层协同控制的高效清洁燃烧。本技术将燃料经重整缸重整，重整后的燃油中间产物混合气经冷却、混合进入工作缸，与工作缸喷入的引燃燃油混合燃烧，实现了燃油燃烧氧化反应反应路径可调控制，从而实现高效清洁燃烧的目标。发动机运行在不同转速、负荷等工况条件下，通过控制重整缸相应的重整反应边界条件，改变燃油燃烧反应反应路径，获得不同活性的重整混合气，可以有效拓宽高效清洁燃烧范围。本技术只需要采用简单的氧化反应后处理器即可以满足欧VI排放法规的要求。【附图说明】图1是本技术基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机结构示意简图。图中:1-重整缸进气管2-工作缸进气管3-混合腔4-工作缸喷油器5-工作缸进气歧管6-发动机7-工作缸8-重整缸9-进气总管10-EGR 管Il-EGR 阀12-压气机13-涡轮机14-排气歧管15-排气管16-排气后处理装置17-重整气中冷器18-重整气管19-重整缸喷油器20-三通阀21-EGR冷却器【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本技术进行解释说明，并不用以限制本技术。如图1所示，本技术一种基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机，包括一个油箱、一套供油系统、一套喷油系统和发动机空气进气系统，并具有多个工作缸7和至少一个燃料重整缸8。所述发动机空气进气系统包括涡轮机13和增压器12，与所述增压器12连接的进气总管9，所述进气总管9上设有一个三通阀20 ;所述进气总管9自所述三通阀20后分为两路，一路为工作缸进气管2，另一路为重整缸进气管I。所述进气总管9与所述工作缸进气管2之间连接有工作回路，所述工作缸进气管2与所述重整缸进气管I之间连接有燃料重整回路，所述三通阀20单向控制(即所述三通阀20只允许)所述进气总管9中的进气分别流向重整缸进气管I和工作缸进气管2。所述工作回路由涡轮机13和增压器12、三通阀20、工作缸进气管2、混合腔3、进气歧管5、多个工作缸7、多个工作缸喷油器4、排气歧管14、EGR (废气再循环)阀11、EGR冷却器21、排气管15和排气后处理装置16 (氧化反应器)等组成。所述工作回路的走向是自增压器12依次经过进气总管9、三通阀20、工作缸进气管2、进气歧管5、多个工作缸喷油器4、多个工作缸7至排气歧管14，所述工作缸进气管2与所述进气歧管5之间设有混合腔3，所述工作缸喷油器4控制着喷入工作缸内燃油的时刻与量。自所述排气歧管14后分为两条支路，一条支路是经过EGR管10返回至所述工作缸进气管2，所述EGR管10上设有EGR阀11和EGR冷却器21 ;所述EGR阀11控制着导入混合腔3的废气量；另一条支路是经过涡轮机13后自工作缸排气管15至排气后处理装置16 (如:氧化反应器)。所述燃料重整回路由重整缸进气管1、重整缸喷油器19、至少一个重整缸8、重整缸气管18、重整气中冷器17和与工作回路共用的混合腔3组成。所述燃料重整回路的走向是由重整缸进气管I后依次经过重整缸喷油器19、重整缸8、重整缸气管18、重整气中冷器17至所述混合腔3 ;所述重整缸8将不同燃烧阶段的燃烧产物导入到与之连接的当前第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于燃烧反应路径可调控的新概念发动机，包括一个油箱、一套供油系统、一套喷油系统和发动机空气进气系统，并具有多个工作缸(7)，其特征在于：还包括有至少一个燃料重整缸(8)，所述发动机空气进气系统包括涡轮机(13)和增压器(12)，与所述增压器(12)连接的进气总管(9)，所述进气总管(9)上设有一个三通阀(20)；所述进气总管(9)自所述三通阀(20)后分为两路，一路为工作缸进气管(2)，另一路为重整缸进气管(1)，所述进气总管(9)与所述工作缸进气管(2)之间连接有工作回路，所述工作缸进气管(2)与所述重整缸进气管(1)之间连接有燃料重整回路；所述工作回路是自增压器(12)依次经过进气总管(9)、三通阀(20)、工作缸进气管(2)、进气歧管(5)、多个工作缸喷油器(4)、多个工作缸(7)至排气歧管(14)，所述工作缸进气管(2)与所述进气歧管(5)之间设有混合腔(3)；自所述排气歧管(14)后分为两条支路，一条支路是经过EGR管(10)返回至所述工作缸进气管(2)，所述EGR管(10)上设有EGR阀(11)和EGR冷却器(21)；另一条支路是经过涡轮机(13)后自工作缸排气管(15)至排气后处理装置(16)；所述燃料重整回路是由重整缸进气管(1)后依次经过重整缸喷油器(19)、重整缸(8)、重整缸气管(18)、重整气中冷器(17)至所述混合腔(3)；其中，所述重整气中冷器(17)设置在重整气管(18)上、且介于所述重整缸(8)与所述混合腔(3)之间。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尧命发，王洋，贾国瑞，王浒，卫立夏，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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