[发明专利]高十六烷值燃料引燃改质天然气的低温燃烧方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及内燃技术领域，尤其涉及一种高十六烷值燃料引燃改质天然气的低温燃烧方法及系统。

背景技术

天然气是全球储量大的清洁能源，用在汽车发动机上，采用火花点燃模式已得到广泛应用。为进一步提高效率，压燃模式成为近年来国际研发热点，国内关于天然气在压燃模式的燃烧研究主要在2000年以后，清华大学（2000年），吉林大学（2000年），天津大学（2002年），西安交通大学（2002年），山东大学（2011年）等陆续开展过柴油掺烧天然气的发动机动力性、经济性和燃烧排放特性研究，采用的是天然气进气道预混、柴油缸内直喷的技术路线。国外柴油-天然气双燃料发动机商用化的大部分厂家（如Volvo，Bosch，Clean Air Power，Hardstaff等）采用的也都是上述相同的技术路线。这些研发普遍存在3个技术瓶颈尚未突破：1）大负荷时爆震，碳烟和NOx排放降低有限；2）小负荷时HC（碳氢化合物）和CO排放高；3）天然气燃料替代柴油率不高。

为解决大负荷爆震的问题，加拿大西港近年来开发了柴油引燃缸内直喷天然气的HPDI系统，使得发动机能够达到与同等柴油机相同的扭矩和功率，天然气替代柴油率能达到90％以上，但还存在上述NOx排放高、系统复杂和成本高问题。

总体来看，国际上天然气双燃料发动机，都是采用高温引燃燃烧模式，仍然存在着上述3个技术瓶颈没有解决。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种高十六烷值燃料引燃改质天然气的低温燃烧方法及系统，可以提高天然气燃料替代率，更进一步地，可在大负荷时抑制爆震并减少NOx，小负荷时减少HC和CO排放。

（二）技术方案

为达上述目的，本发明提供一种高十六烷值燃料引燃改质天然气的低温燃烧方法，高十六烷值燃料缸内直喷引燃天然气混合气，所述天然气混合气中包括部分经过改质的天然气，所述天然气经过改质产生的气体包括H₂和CO。

优选的，在废气再循环系统中设有天然气催化改质器，将部分天然气引入废气再循环系统并在所述天然气催化改质器中产生H₂和CO，同时回收部分废气能量。

优选的，所述混合气中引入20%～40%的再循环废气。

优选的，所述混合气包括天然气、H₂、CO、CO₂、H₂O、O₂和N₂。

优选的，高十六烷值燃料喷射次数为单次、两次或三次，柴油喷射时刻变化范围是-90°CA ATDC～20°CA ATDC。

优选的，所述高十六烷值燃料为石化柴油、生物柴油或二甲醚。

一种高十六烷值燃料引燃改质天然气的低温燃烧系统，其包括发动机以及设于天然气气源与发动机的进气道之间的天然气气路和改质气气路，所述进气道的一端伸入发动机的缸内；所述改质气气路与所述进气道之间设有天然气催化改质器，进入所述改质气气路内的天然气经所述天然气催化改质器改质后产生H₂和CO；发动机的喷油器与高十六烷值燃料油箱相连，且所述喷油器的喷油口设于所述发动机的缸内。

优选的，所述改质气气路一端与所述天然气气源连接，且另一端与发动机废气再循环系统的EGR管路连接，所述EGR管路上设有所述天然气催化改质器。

优选的，所述天然气气路和改质气气路分别设有阀门。

优选的，所述阀门与控制系统连接。

（三）有益效果