[發明專利]單燃料壓燃與點燃混合的燃燒控制方法及內燃機

有效

• 申請號: 201310676615.1
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN104712445B
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 周向進
• 申請（專利權）人: 周向進
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D41/30;F02D21/08;F02D23/02;F01N13/14;F01N13/16;F02B39/16
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一種單燃料壓燃與點燃混合的燃燒控制方法及內燃機，使用低辛烷值汽油。在進氣行程，向氣缸內噴射燃料，形成低濃度均質混合油氣；在做功行程活塞到達上止點之前，將燃料噴射進入氣缸，采用壓燃點火的方法實現非均質壓燃；用壓燃燃燒的火焰點燃氣缸中預混合的油氣，實現均質稀薄點燃燃燒。由于這種點燃的特點是多點點火，所以燃燒速度快。氣缸壓縮比為12?22。這種燃燒控制方法的優點是，實現了高壓縮比和稀薄燃燒，以及快速燃燒，但是卻避免了爆震，大幅度提高發動機的熱功轉換效率。

技術領域

機械工業的內燃機領域。

背景技術

內燃機是一項成熟的技術，關于內燃機的結構和原理，這里不作贅述。

內燃機一般分為點燃式汽油機和壓燃式柴油機。

內燃機的一個做功行程，一般只有一種燃燒控制模式，要么點燃式，要么壓燃式。

均質油氣點燃燃燒控制模式的缺點是，從火花塞點火到油氣燃燒完全，火焰擴散速度慢，或者出現爆震；難以實現稀薄燃燒，熱功轉換效率低。

非均質壓燃燃燒控制模式的缺點是，燃燒的尾氣存在較多碳煙，造成燃料浪費。尤其是大負荷和空燃比不是很高的情況下，問題和矛盾突出。

近十年，有人研究均質壓燃式汽油機，采用多點點火的方式，同時控制燃燒速度和燃燒室溫度，避免爆震。這樣，這種內燃機只能在相對固定的單一的負荷下工作，負荷變化就會引起熱功轉換效率顯著降低，或者引起爆震，因此應用范圍很窄，至今沒有得到大規模應用。

到現在，沒有一種內燃機，使用單一燃料，在氣缸的一個做功行程內，既采用壓燃式燃燒控制模式，又采用點燃式燃燒控制模式，而且是多點點火的點燃式燃燒控制模式。

發明內容

1、一種新的內燃機及其控制方法，氣缸的壓縮比為12-22，典型的壓縮比為17；使用辛烷值(研究法，RON)小于69的汽油或者類似汽油的燃料，典型的辛烷值為40，使用單一燃料；兩次或者多次噴射燃料；在內燃機的進氣行程，向氣缸內噴射汽油燃料，空氣與燃料比例控制在15-50，典型的空燃比是18；在壓縮行程，活塞接近上止點之前，向氣缸內再次噴射少量汽油燃料，后噴射的汽油燃料在氣缸內高溫高壓的油氣混合氣中擴散和自燃；自燃的油氣混合氣包括一部分先噴射進入氣缸預混合的汽油；自燃的油氣對先噴射進入氣缸與空氣預混合的汽油的混合氣(未與后噴射進入的汽油混合的部分油氣混合氣)進行點火，由于點火強度高，并且是多點點火，原來因為燃料濃度過稀，空燃比過高，而難以著火的預混合油氣被點燃，同樣是因為多點點火，預混合油氣的燃燒速度很快，但是由于預混合油氣的濃度低，所以不會出現爆燃或者爆震現象。

后噴射進入氣缸的汽油量，約占總噴油量的10-30％，典型的比例是20％，具體的量，以噴射進入氣缸能夠實現壓燃點火為下限。臺架試驗或者現有技術可以確定不同條件下噴射進入氣缸能夠實現壓燃點火的最低的低辛烷值汽油量。

先噴射進入氣缸的汽油與空氣預混合，混合油氣的空燃比以燃燒過程中不發生爆震為下限，以被點火后能夠順利燃燒為上限。運行過程中，尤其是大負荷時，預混合的油氣被點燃燃燒的過程中，可能會出現爆震。檢測到(出現)爆震時，通過進一步增加空燃比，降低燃料濃度的方法，消除爆震，但是空燃比不能過分增加，以便油氣混合氣仍然可以被火焰點燃燃燒。臺架試驗或者現有技術可以確定不同條件下(各種工況、負荷)噴射進入氣缸的預混合汽油的空燃比的上限和下限。

當空燃比例超過15時，可以采用部分尾氣循環利用，與新鮮空氣混合后進入氣缸。預混合部分的空燃比越高，后噴射進入氣缸的用于壓燃部分的燃料的比例可以相對增加，而不會產生太多的碳煙。

可以采用渦輪增壓裝置或者機械增壓裝置提高氣缸進氣壓力，或者同時采用渦輪增壓裝置和機械增壓裝置。

在低溫啟動或者低負荷運行階段，可以采用常規的火花塞點燃燃燒控制模式。