[发明专利]一种使用单甲醇燃料的压燃式发动机系统及其操作方法

说明书

本发明公开一种使用单甲醇燃料的压燃式发动机系统，其包括：压燃式发动机(1)，其包括气缸组件，气缸组件包括气缸(2)、预热塞(6)、进气道(7)、排气道(19)和燃料喷嘴(3)；供气系统，其包括依次串联的增压器(14)和进气管(9)，进气管(9)中部具有加热混合段(10)，加热混合段(10)连接有引燃剂喷嘴(11)；排气系统，其包括排气管(5)，排气管(5)的进口连接至排气道(19)，排气管(5)的出口连接至增压器(14)。本发明以甲醇与空气的混合气为引燃剂，以甲醇为燃料，实现压燃式发动机系统的正常运行，整个燃烧过程可控、高效，解决了单甲醇燃料在柴油机上的应用。

技术领域

本发明属于内燃机技术领域，具体涉及一种使用甲醇基燃料的压燃式发动机系统及其操作方法。

背景技术

甲醇由于其低价格和在发动机上燃烧产生的低排污特性，特别是中国具有广泛的甲醇供应链，受到了人们的普遍关注。目前，甲醇作为燃料在汽油机上应用已经取得了成功，但是甲醇在柴油机上应用一直没有取得突破。由于甲醇十六烷值非常低，只有3左右，将其应用于柴油机上无法压燃，应用到压燃式柴油机上的技术难度很大。因此，为了将甲醇应用于柴油机上，研究人员的主要研究方向是双燃料燃烧，即甲醇基燃料在柴油机上的应用。

目前在柴油机上使用甲醇基燃料的技术路线有三大类：一是用柴油启动压燃，然后从气相喷入少量甲醇实现低比例掺烧；二是在柴油机气缸上安装火花塞，来点燃甲醇基燃料；三是使用甲醇基燃料的压燃式内燃机系统中具有引燃剂在线制备器，可以实现气态引燃剂二甲醚(DMEV)的在线制备和稳定、连续、精确向内燃机供给。其中，第一类因替代比例太低经济效益不明显；第二类对柴油机的本体改造较大，难度较高，客户难以接受；第三类由于具有引燃剂在线制备器，系统复杂，成本过高。除此之外，上述三类仅仅是将甲醇基燃料应用于柴油机中存在的问题，所以想要实现纯甲醇，即单甲醇燃料在柴油机上的应用更是难上加难。

因此，如何在压燃式发动机系统中实现单甲醇燃料的应用，同时又不需要对发动机进行较大改动是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种单甲醇燃料在柴油机上应用的方法，既考虑到甲醇的化学特性，利用柴油机高压缩比产生的高温能量，把准备好的甲醇空气混合气压燃着火，然后引燃甲醇燃料，整个燃烧过程可控，可靠，高效。真正解决了单甲醇燃料在柴油机上的应用。

本发明第一方面提供一种使用单甲醇燃料的压燃式发动机系统，其包括：

压燃式发动机1，其包括气缸组件，所述气缸组件包括气缸2、预热塞6、进气道7、排气道19和燃料喷嘴3，所述预热塞6位于所述气缸2内部，所述气缸2连接至所述进气道7、所述排气道19和所述燃料喷嘴3；

供气系统，其包括依次串联的增压器14和进气管9，所述进气管9管路中具有有加热混合段10，所述进气管9的出口连接至所述进气道7，所述加热混合段10上连接有引燃剂喷嘴11；

排气系统，其包括排气管5，所述排气管5的进口连接至所述排气道19，所述排气管5的出口连接至所述增压器14。

优选地，所述排气管5和所述进气管9之间具有废气再循环管路12,所述废气再循环管路12中具有流量控制阀13。

优选地，所述压燃式发动机包括多个气缸组件。

优选地，所述进气管9和所述进气道7之间还具有进气歧管8；所述排气管5和所述排气道19之间还具有排气歧管4。

优选地，所述增压器14包括涡轮15和压气机16，所述增压器14连接有空气进气口18和废气排气口17。

优选地，所述加热混合段10内含有加热器。

本发明第二方面提供一种使用单甲醇燃料的压燃式发动机系统的操作方法，其特征在于，其使用本发明第一方面所述的压燃式发动机系统，包括以下步骤：