甲醇发动机的稳定燃烧系统和甲醇发动机的稳定燃烧方法

本公开涉及甲醇发动机的稳定燃烧的，更具体地，涉及一种甲醇发动机的稳定燃烧系统和甲醇发动机的稳定燃烧方法。

背景技术：

1、目前，甲醇在发动机上的应用主要为通过进气道喷射甲醇和气缸内直接喷射柴(汽)油的甲醇/柴(汽)油复合燃烧模式，甲醇主要起到燃料添加剂、燃烧改进剂等作用。

2、甲醇燃料是一种十分优良的清洁替代燃料，但甲醇汽化潜热大，会导致甲醇燃料的蒸发以及分配不均匀。甲醇燃料在低温环境冷启动工况时混合气容易雾化不良，影响甲醇发动机的冷启动工况的性能。同时中小负荷工况下甲醇发动机面临循环变动大和燃烧不稳定等问题，由于甲醇燃料本身的化学性质导致燃烧不完全，会产生大量的热量和未燃尽的甲醇蒸气，从而导致甲醇发动机的热效率波动。又因为甲醇燃料的比热容大于传统汽油，在吸收或者释放热量时的温度变化较小，会导致甲醇发动机的冷却系统在不同工况下承受不同的负荷，引起循环变动。同时，燃烧后还伴有未燃甲醇与甲醛等非常规排放高的问题出现。

3、因此，亟需发展一种甲醇发动机的稳定燃烧系统，有效解决甲醇发动机冷启动困难、循环变动大及燃烧稳定性差的问题，提高甲醇发动机的运行稳定性和热效率。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的技术问题中的至少之一，本公开提供一种甲醇发动机的稳定燃烧系统和甲醇发动机的稳定燃烧方法，能够有效解决甲醇发动机冷启动困难、循环变动大及燃烧稳定性差的问题，提高了甲醇发动机的运行稳定性和热效率。

2、本公开实施例的一个方面提供了一种甲醇发动机的稳定燃烧系统，其中，包括：主燃室，被构造成接收第一甲醇和第一空气；重整组件，被配置为将第二甲醇催化重整为含醇氢气；预燃室，被构造成接收上述含醇氢气和第二空气，上述预燃室通过多个第一喷孔与上述主燃室连通；火花塞，插入到上述预燃室内；以及控制器，被配置为控制上述含醇氢气进入上述预燃室并控制上述火花塞点燃上述含醇氢气，以通过多个上述第一喷孔向上述主燃室喷出形成多条射流火焰并引燃上述主燃室内的第一甲醇。

3、根据本公开的一些实施例，上述重整组件包括：甲醇供给机构，被配置为提供上述第二甲醇；重整器，与上述甲醇供给机构连接，以接收上述第二甲醇，上述重整器内设有催化剂；以及加热机构，被构造成对上述重整器进行加热，使得上述重整器内的第二甲醇在加热和催化作用下生成上述含醇氢气。

4、根据本公开的一些实施例，上述加热机构包括：储水箱，被配置为提供水；蒸发器，被配置为对来自于上述储水箱的水进行加热，以形成水蒸气，上述水蒸气输送到上述重整器，以对上述重整器内的上述第二甲醇和/或催化剂进行加热。

5、根据本公开的一些实施例，上述重整组件还包括：两个换热部，被配置为分别利用来自于上述主燃室的废气对来自于上述甲醇供给机构的第二甲醇和上述储水箱的水进行预热，并将预热后的上述第二甲醇和上述水分别输送到上述重整器和上述蒸发器。

6、根据本公开的一些实施例，上述主燃室包括：气缸；活塞，可滑动地安装在上述气缸内；汽缸盖，安装在上述气缸上，上述气缸、活塞和汽缸盖围成上述主燃室；以及喷油器，设置在上述汽缸盖上并延伸至上述主燃室内，以向上述主燃室内喷射上述第一甲醇，且上述喷油器的轴线的延伸方向与上述预燃室的轴线的延伸方向成预定夹角，使得由上述第一喷孔喷出的上述多条射流火焰将上述第一甲醇引燃。

7、根据本公开的一些实施例，上述喷油器以伞状的方式将上述第一甲醇喷射至上述主燃室内，以使上述第一甲醇扩散在上述主燃室内。

8、根据本公开的一些实施例，上述预燃室包括：主体部，安装在上述主燃室上，上述主体部内形成空腔，上述第一喷孔形成在上述主体部上；空气通道，适用于接收上述第二空气；燃料通道，适用于接收上述含醇氢气，上述空气通道与上述燃料通道在上述主体部的壁内汇合后形成与上述空腔连通的第二喷孔，上述火花塞的点火方向与上述第二喷孔的喷射方向成锐角。

9、根据本公开的一些实施例，上述甲醇发动机的稳定燃烧系统还包括：空气源，被配置为提供上述第二空气；以及单向阀，设置在上述空气源与上述预燃室之间的管路上，以允许上述第二空气单向流动到上述预燃室。

10、根据本公开的另一方面的一些实施例，提供了一种甲醇发动机的稳定燃烧方法，适用于上述甲醇发动机的稳定燃烧系统，其中，上述甲醇发动机的稳定燃烧方法包括：获取主燃室的活塞的位置，在上述活塞由上止点向下运动的过程中，控制器控制第一空气和第二空气分别进入主燃室和预燃室内；在上述活塞由下止点开始向上运动的过程中，第二甲醇催化重整为含醇氢气后进入上述预燃室，上述控制器控制火花塞点燃上述含醇氢气；上述含醇氢气经点燃后通过多个第一喷孔向上述主燃室喷出形成多条射流火焰，上述控制器控制喷油器向上述主燃室内喷射第一甲醇，使得上述多条射流火焰将上述第一甲醇引燃，燃烧释放的热量推动上述活塞向下运动，输出机械功。

11、根据本公开的一些实施例，当上述活塞运动到接近下止点位置时，上述控制器控制排气道的阀门打开，使得上述活塞向上运动过程中排出上述主燃室内的废气，并且上述废气依次输送到两个换热部，以对来自于甲醇供给机构的上述第二甲醇和储水箱的水进行预热，并将预热后的上述第二甲醇和上述水分别输送到重整器和蒸发器。

12、根据本公开实施例的一种甲醇发动机的稳定燃烧系统和甲醇发动机的稳定燃烧方法，通过主燃室接收第一甲醇和第一空气，重整组件将第二甲醇催化重整为含醇氢气，预燃室接收含醇氢气和第二空气，预燃室通过多个第一喷孔与主燃室连通，火花塞插入到预燃室内。控制器被配置为控制含醇氢气进入预燃室并控制火花塞点燃含醇氢气，以通过多个第一喷孔向主燃室喷出形成多条射流火焰，并引燃主燃室内的第一甲醇。射流火焰可以提高主燃室内的点火能量，加速火焰传播，能够有效解决甲醇发动机冷启动困难和循环变动大的问题。利用控制器控制射流火焰引燃主燃室内的第一甲醇，能够实现对主燃室内的燃烧放热速率的调控，提高甲醇发动机的燃烧稳定性，从而提高甲醇发动机的运行稳定性和热效率。

技术特征：

1.一种甲醇发动机的稳定燃烧系统，其中，包括：

2.根据权利要求1所述的稳定燃烧系统，其中，所述重整组件包括：

3.根据权利要求2所述的稳定燃烧系统，其中，所述加热机构包括：

4.根据权利要求3所述的稳定燃烧系统，其中，所述重整组件还包括：

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的稳定燃烧系统，其中，所述主燃室包括：

6.根据权利要求5所述的稳定燃烧系统，其中，所述喷油器以伞状的方式将所述第一甲醇喷射至所述主燃室内，以使所述第一甲醇扩散在所述主燃室内。

7.根据权利要求1-4中的任一项所述的稳定燃烧系统，其中，所述预燃室包括：

8.根据权利要求1-4中任一项所述的稳定燃烧系统，其中，还包括：

9.一种甲醇发动机的稳定燃烧方法，适用于如权利要求1-8中任一项所述的甲醇发动机的稳定燃烧系统，其中，所述甲醇发动机的稳定燃烧方法包括：

10.根据权利要求9所述的甲醇发动机的稳定燃烧方法，其中，当所述活塞运动到接近下止点位置时，所述控制器控制排气道的阀门打开，使得所述活塞向上运动过程中排出所述主燃室内的废气，并且所述废气依次输送到两个换热部，以对来自于甲醇供给机构的所述第二甲醇和储水箱的水进行预热，并将预热后的所述第二甲醇和所述水分别输送到重整器和蒸发器。

技术总结本公开提供一种甲醇发动机的稳定燃烧系统和甲醇发动机的稳定燃烧方法，甲醇发动机的稳定燃烧系统包括：主燃室，被构造成接收第一甲醇和第一空气；重整组件，被配置为将第二甲醇催化重整为含醇氢气；预燃室，被构造成接收含醇氢气和第二空气，预燃室通过多个第一喷孔与主燃室连通；火花塞，插入到预燃室内；以及控制器，被配置为控制含醇氢气进入预燃室并控制火花塞点燃含醇氢气，以通过多个第一喷孔向主燃室喷出形成多条射流火焰并引燃主燃室内的第一甲醇。技术研发人员：王浒,张孟南,尧志峰,郑尊清,尧命发受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4