[發明專利]一種燃燒組織方法和一種燃燒系統

有效

• 申請號: 201410115286.8
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103883387A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王志;劉輝;王建昕
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F02B23/10
• 分類號: F02B23/10;F02B17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及內燃機技術領域，尤其涉及一種燃燒組織方法和一種燃燒系統。

背景技術

汽車產業是我國經濟結構的重要組成部分，而大部分乘用車均以汽油機作為動力來源。缸內直噴汽油機（Gasoline?Direct?Injection，GDI）相比于傳統汽油機而言有大幅節能減排的能力，已成為汽油機發展的主流，而增壓直噴輕量化則成為GDI汽油機的產業化主要技術路線。

然而，對于采用增壓直噴輕量化技術的GDI汽油機，其熱效率仍小于柴油機，最主要原因之一是爆震限制其壓縮比的提高，因此有效抑制汽油機的爆震并提高壓縮比成為實現汽油機更高效燃燒的重要途徑。研究表明，混合氣濃度在理論空燃比附近時，最容易發生自燃從而引發爆震，濃或者稀的混合氣都能對爆震起到抑制作用。在現有技術的實際車用發動機燃燒中，往往采用混合氣加濃和推遲點火角來抑制爆震，這種方法的燃燒相位靠后，油耗高，極大損失了燃油經濟性。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明提供一種燃燒組織方法和一種燃燒系統，以解決現有技術中無法經濟有效地在理論空燃比下抑制爆震的技術問題。

（二）技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種燃燒組織方法，包括：

以缸內直接噴射方式在發動機的火花塞周圍形成高能量密度燃料混合氣，所述高能量密度燃料混合氣的過量空氣系數小于1，所述高能量密度燃料低熱值大于或等于44000kJ/kg；

以進氣道噴射方式在發動機的氣缸壁周圍形成高辛烷值燃料混合氣，所述高辛烷值燃料混合氣的過量空氣系數大于1，辛烷值大于或等于95，所述高能量密度燃料混合氣和所述高辛烷值燃料混合氣在發動機氣缸內部形成分層當量比混合氣。

進一步地，

所述高辛烷值燃料混合氣為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲烷、乙烷、丙烷中的一種或多種。

進一步地，

所述高能量密度燃料為汽油。

進一步地，所述方法還包括：

通過調節所述高能量密度燃料混合氣和所述高辛烷值燃料混合氣的比例，對爆震效果實現不同程度的抑制。

進一步地，

所述高辛烷值燃料混合氣在氣缸內所占質量分數為：40%～70%。

另一方面，本發明還提供一種燃燒系統，包括：

缸內直噴裝置，用于以缸內直接噴射方式在發動機的火花塞周圍形成高能量密度燃料混合氣，所述高能量密度燃料混合氣的過量空氣系數小于1，所述高能量密度燃料低熱值大于或等于44000kJ/kg；

進氣道噴射裝置，用于以進氣道噴射方式在發動機的氣缸壁周圍形成高辛烷值燃料混合氣，所述高辛烷值燃料混合氣的過量空氣系數大于1，辛烷值大于或等于95，使得所述高能量密度燃料混合氣和所述高辛烷值燃料混合氣在發動機氣缸內部形成分層當量比混合氣；

所述系統的燃燒模式為火花點火點燃分層當量比混合氣。

進一步地，

所述高辛烷值燃料混合氣為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、甲烷、乙烷、丙烷中的一種或多種。

進一步地，

所述高能量密度燃料為汽油。

進一步地，所述系統還包括：

調節控制裝置，分別與所述缸內直噴裝置和所述進氣道噴射裝置相連，用于通過調節所述高能量密度燃料混合氣和所述高辛烷值燃料混合氣的比例，對爆震效果實現不同程度的抑制。

進一步地，

所述高辛烷值燃料混合氣在氣缸內所占質量分數為：40%～70%。

（三）有益效果

可見，在本發明提供的一種燃燒組織方法和一種燃燒系統中，通過在火花塞周圍形成偏濃的高能量密度燃料混合氣，在氣缸壁周圍形成稀的高辛烷值燃料混合氣，以形成缸內總體為分層當量比混合氣，從而實現高壓縮比下的高效清潔燃燒。由于氣缸壁周圍的稀的高辛烷值燃料混合氣抗爆性好且能量密度小，可實現有效的抑制爆震；同時火花塞周圍偏濃的高能量密度混合氣可以加速燃燒抑制爆震，更能確保發動機的快速響應特性以及好的動力性，因此，本發明可以有效抑制高壓縮比發動機的爆震現象，從而為發動機節能減排提供重要支撐。

并且，本發明的實現成本低，能夠對現有發動機產品的技術升級提供有力支持，產業化前景良好。

附圖說明