[發明專利]基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機及控制方法

在審

• 申請號: 201510589599.1
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN105114174A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 于秀敏;牛仁旭;李潤增;杜耀東;顧家旗;劉林;吳海明;孫平;董偉;何玲
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F02B69/02
• 分類號: F02B69/02;F02M21/02;F02M25/07;F02D41/30;F02D41/00
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 郭耀輝

1.基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于該內燃機由進氣系統、點火系統、第一燃料供給系統、第二燃料供給系統、排氣系統、EGR系統、點燃式內燃機和內燃機電控系統組成；進氣系統由進氣道、進氣歧管、節氣門和控制線路組成；點火系統由火花塞和控制線路組成；第一燃料供給系統由第一燃料供給箱、第一燃料供給管路和第一燃料噴射器組成；第二燃料供給系統由第二燃料供給箱、第二燃料供給管路和第二燃料噴射器組成；EGR系統由EGR管路、EGR閥、EGR中冷器和控制線路組成；第一燃料供給系統、第二燃料供給系統和點火系統分別通過第一燃料噴射器、第二燃料噴射器和火花塞與點燃式內燃機相連；EGR系統通過EGR管路將排氣管與進氣道相連，并在管路中串聯EGR中冷器和EGR閥；內燃機電控系統通過對EGR閥、節氣門、火花塞、第一燃料噴射和第二燃料噴射器的控制實現對該內燃機的控制。

2.根據權利要求1所述的基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于所述內燃機采用兩種不同的氣體燃料作為燃料，兩種不同的氣體燃料采用兩套供給系統，分別為第一燃料供給系統和第二燃料供給系統；其中第一燃料通過第一燃料噴射器噴入進氣歧管，以進氣道預混的方式進入氣缸，第二燃料通過第二燃料噴射器，以缸內直噴的方式進入氣缸。

3.根據權利要求1所述的基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于該內燃機是以第一燃料作為主燃料，第二燃料作為輔助燃料；火花塞先點燃第二燃料，利用第二燃料良好的燃燒特性引燃第一燃料混合氣；第二燃料的引燃作用是通過內燃機電控系統控制第二燃料噴射器在合適的噴射時刻將第二燃料噴射在燃燒室頂部，配合一定的氣流運動，在火花塞周圍形成易于點燃的第二燃料混合氣，通過第二燃料快速燃燒釋放出的能量引燃第一燃料混合氣。

4.根據權利要求1所述的基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于所述第一燃料為應用較為廣泛的氣體代用燃料，例如天然氣，液化石油氣等，所述第二燃料在性能上優于第一燃料，其性能主要包括燃燒速度、點火能量以及燃燒排放物等方面，如氫氣等。

5.根據權利要求1所述的基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于該內燃機既可以單獨使用第一燃料以進氣道預混的方式進行運作，也可以單獨使用第二燃料以缸內直噴的方式進行運作。

6.根據權利要求1所述的基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機，其特征在于EGR系統中的廢氣通過接在排氣管上的EGR管路引出，EGR閥位于EGR管路中，廢氣經過EGR管路、EGR中冷器和EGR閥進入進氣道，在進氣道內與新鮮空氣混合，其中廢氣溫度由EGR中冷器控制，廢氣流量由EGR閥控制。

7.一種適用于基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機的控制方法，其特征在于對上述內燃機在中小負荷工況下進行基于轉矩的控制，通過控制第一和第二燃料的噴射量和噴射時刻，采用稀薄燃燒與EGR協同工作的方式。

8.根據權利要求7所述的一種適用于基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機的控制方法，其特征在于根據轉矩需求，在小負荷和中負荷下采用不同的控制策略；在小負荷下采用分層稀燃的方式，第一燃料在進氣沖程后期以進氣道噴射的方式噴入進氣歧管，第二燃料在壓縮沖程后期以缸內直噴的方式噴入氣缸，配合燃燒室形狀以及缸內氣流運動，形成上濃下稀的混合氣分布狀況，其中在火花塞附近形成第二燃料混合氣濃區；在中負荷下采用均勻稀燃的方式，第一燃料在進氣沖程前期以進氣道噴射的方式噴入進氣歧管，第二燃料在壓縮沖程后期以缸內直噴的方式噴入氣缸，配合燃燒室形狀以及缸內氣流運動，形成第一燃料混合氣均勻分布、第二燃料混合氣富集在火花塞附近的分布方式。

9.根據權利要求7所述的一種適用于基于EGR系統的稀燃氣體雙燃料點燃式內燃機的控制方法，其特征在于EGR率的穩定控制是通過節氣門和EGR閥的協同控制來實現的；當需求轉矩發生變化時，節氣門和EGR閥能夠快速響應，分別控制新鮮空氣和廢氣的流量；其中節氣門開度的變化會造成進氣道壓力，即EGR閥背壓發生變化，該控制方法將實時采集各傳感器信號，根據當前的控制邏輯計算出需求的EGR閥開度，控制EGR閥進行動作并實時反饋開度信號。