[发明专利]废气缸内直喷湍流燃烧系统及方法

说明书

本发明公开了一种废气缸内直喷湍流燃烧系统及方法，属于发动机尾气处理技术领域，该系统包括气缸、排气管、气罐、废气喷射器和工况检测单元，所述气罐通过废气引入管与所述排气管连通，所述气罐上设置有冷却系统，所述废气引入管上设置有中冷器和压气机；所述废气喷射器通过废气喷射管与所述气罐连通，所述废气喷射器安装于所述气缸的缸盖，电子控制单元根据工况检测单元的输出信号判断发动机所处工况，在压缩冲程时向所述废气喷射器发送喷射废气指令，并对废气喷射相位和喷射量进行控制，废气通过废气喷射器以一定角度射入所述气缸的燃烧室，形成强湍流。本发明可同时降低NOx和碳烟排放；不影响发动机的动力输出和经济性能。

技术领域

本发明属于发动机尾气处理技术领域，尤其涉及一种废气缸内直喷湍流燃烧系统及方法。

背景技术

目前，国际、国内船舶排放法规日趋严格，国际海事组织(IMO)要求2016年以后建造的船舶必须满足Tier III排放要求，而国内方面则要求2021年7月全面实施中国内河二阶段排放法规。面对降低排放的巨大压力，各船舶内燃机制造企业纷纷加大了清洁内燃机的研发力度，并提出采用米勒循环、废气再循环(EGR，Exhaust Gas Recirculation)、缸内喷水、SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)、两级增压、气体机等降低NOx和碳烟排放的技术。

其中，废气再循环技术是通过将部分燃烧废气重新引入燃烧室，用于降低最高燃烧温度，抑制NOx生成。目前，现有技术中通常采用废气再循环进气道喷射的方式。但是，废气再循环进气道喷射会占用部分进气份额，并且废气温度通常较高，对进气形成一定的加热效应，导致进气性能下降，因此会影响发动机的动力输出，造成动力性下降。另外，废气存在大量不可燃烧气体，导致燃烧速度减慢，燃烧等容度降低，热效率下降。该技术方案虽然能较大程度降低NOx排放，但由于降低了进气量，过量空气系数下降，对碳烟排放存在潜在风险，可导致碳烟排放增加。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种废气缸内直喷湍流燃烧系统，可同时降低NOx和碳烟排放，且不引起发动机动力性和经济性能下降。

作为同一种技术构思，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种废气缸内直喷湍流燃烧方法，可同时降低NOx和碳烟排放，且不引起发动机动力性和经济性能下降。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：一种废气缸内直喷湍流燃烧系统，包括：气缸和与所述气缸连通的排气管，所述废气缸内直喷湍流燃烧系统还包括

气罐，所述气罐通过废气引入管与所述排气管连通，所述气罐上设置有冷却系统，所述废气引入管上沿废气流动方向依次设置有中冷器和压气机；

废气喷射器，所述废气喷射器通过废气喷射管与所述气罐连通，所述废气喷射器安装于所述气缸的缸盖，所述废气喷射器以一定角度向所述气缸内喷射废气；

工况检测单元，用于检测发动机工况，并输出信号至电子控制单元；

所述电子控制单元用于根据所述工况检测单元的输出信号判断发动机所处工况，以在压缩冲程时向所述废气喷射器发送废气喷射指令，并对废气喷射相位和喷射量进行控制。

作为一种改进，所述气罐上设置有废气温度传感器，所述废气温度传感器用于测量所述气罐内的温度，并输出信号至所述电子控制单元；

所述电子控制单元还用于根据所述废气温度传感器的输出信号判断废气温度是否超过预设值，以在废气温度超过预设值时，向所述冷却系统发送工作指令。

作为进一步的改进，所述冷却系统为水冷式冷却系统或空冷式冷却系统。

作为一种改进，所述气罐上设置有废气压力传感器，所述废气压力传感器用于测量所述气罐内的压力，并输出信号至所述电子控制单元；