[實(shí)用新型]一種廢氣稀釋的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量比燃燒的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520503700.2
• 申請(qǐng)日: 2015-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN204961092U
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于秀敏;孫耀;姜麟麟;孫平;董偉;何玲;顧家旗;李國(guó)良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D21/08
• 分類號(hào): F02D21/08;F02D13/02;F02D19/06;F02D41/30
• 代理公司: 長(zhǎng)春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 郭耀輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種廢氣稀釋的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量比燃燒的系統(tǒng)。適用于采用廢氣稀釋的缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛。

背景技術(shù)

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，汽車保有量持續(xù)增加，隨之而來的能源和經(jīng)濟(jì)問題也逐漸顯著。隨著各項(xiàng)法規(guī)的逐漸嚴(yán)格，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放與經(jīng)濟(jì)性問題也越來越受到重視，新的發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，更好的響應(yīng)性，更準(zhǔn)確的空燃比控制，以及減少了部分排放并加強(qiáng)整機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化潛力的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)由于缸內(nèi)直噴技術(shù)本身的需求，對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)和噴油系統(tǒng)的要求較高，工作在分層模式下容易在火花塞處形成積碳。第一代缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用了分層稀燃的工作模式，除了分層燃燒控制難度較大外，稀燃燃燒模式也為后處理系統(tǒng)增加了困難，專門的稀燃后處理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的汽油機(jī)三效催化劑成本和制造難度增加很多。

廢氣再循環(huán)技術(shù)(EGR)長(zhǎng)期應(yīng)用在柴油機(jī)上用以降低缸內(nèi)的溫度進(jìn)而降低NOx的排放。隨著汽油機(jī)的發(fā)展，缸內(nèi)直噴技術(shù)和增壓技術(shù)的出現(xiàn)引領(lǐng)了汽油機(jī)小型化的發(fā)展，更高的功率密度及更緊湊的形狀成為了發(fā)展的方向，同時(shí)這也導(dǎo)致了直噴汽油機(jī)NOx排放的增加。缸內(nèi)直噴汽油機(jī)采用廢氣再循環(huán)技術(shù)既可以減少NOx的排放，又可以減小泵氣損失，提高燃燒效率。廢氣在缸內(nèi)起到了容積稀釋、密度稀釋和活性稀釋作用，這些現(xiàn)象和稀薄燃燒的影響非常類似，稱作廢氣稀釋。廢氣再循環(huán)(EGR)技術(shù)分為內(nèi)部EGR和外部EGR,采用外部EGR時(shí)EGR率受到一定限制，若要使用較大的EGR率需要采用內(nèi)部EGR，內(nèi)部EGR主要靠配氣相位的改變來實(shí)現(xiàn)，配氣相位的改變主要靠可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)(VVT機(jī)構(gòu))。

為了使用成本較低、難度較小的三效催化劑，選擇使用當(dāng)量比混合氣進(jìn)行燃燒。又為了進(jìn)一步的提高燃油經(jīng)濟(jì)性，減小泵氣損失、控制排放,采用了廢氣再循環(huán)技術(shù)，通過這種廢氣稀釋的當(dāng)量比燃燒模式實(shí)現(xiàn)更高的燃油經(jīng)濟(jì)性和制造成本。但是由于EGR率過高時(shí)，缸內(nèi)的循環(huán)變動(dòng)較大，燃燒惡化影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，所以考慮在缸內(nèi)另外加入一種點(diǎn)火能量低、燃燒速度快、燃燒界限寬的氣體以實(shí)現(xiàn)在較大EGR率下穩(wěn)定的當(dāng)量比燃燒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種采用廢氣稀釋的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量比燃燒模式，這種燃燒模式發(fā)生在較大的EGR條件下并且可以保證燃燒穩(wěn)定進(jìn)行。通過這種新型的燃燒模式，進(jìn)一步增大缸內(nèi)直噴汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，并使用了傳統(tǒng)的三效催化劑減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本。這種新的燃燒模式在燃燒效率、廢氣排放和循環(huán)變動(dòng)三個(gè)方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)上述問題，既要提高燃燒的穩(wěn)定性，又要提高燃燒的效率，需要對(duì)氣體燃料內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)、燃料的燃燒特性以及控制方法進(jìn)行優(yōu)化，不斷完善，滿足要求。

一種采用廢氣稀釋的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)量比燃燒系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管空氣濾清器(2)、主燃料罐(3)、管路壓力表(4)、蓄電池(5)、輔助燃料罐(6)、管路壓力表(7)、主燃料噴嘴(8)、火花塞(9)、輔助燃料噴嘴(10)、三效催化器(11)、排氣管(12)、活塞(13)、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU(14)、VVT機(jī)構(gòu)(15)組成，為了得到較大的EGR率采用了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部EGR，靠VVT機(jī)構(gòu)(15)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位，獲得不同的負(fù)閥疊開角來調(diào)整EGR率，主燃料和輔助燃料皆為缸內(nèi)直噴，通過管路壓力表(4)和(7)來監(jiān)控燃料供給線路。

其中，在所述壓縮過程中進(jìn)行輔助燃料噴射后，缸內(nèi)混合氣整體處于化學(xué)計(jì)量比，缸內(nèi)整體過量空氣系數(shù)為1。

其中，在所述壓縮過程中進(jìn)行輔助燃料第二次噴射后，缸內(nèi)混合氣整體處于化學(xué)計(jì)量比，過量空氣系數(shù)為1。

其中，EGR率(EGR％)＝(進(jìn)氣中測(cè)量的CO2濃度-環(huán)境中測(cè)量的CO2濃度)/(排氣管中測(cè)量的CO2濃度-環(huán)境中測(cè)量的CO2濃度)。

其中，所述稀薄混合氣的空燃當(dāng)量比λ>1。

其中，所述稀薄混合氣區(qū)的空燃當(dāng)量比λ的范圍為1.3-2.1。

其中，所述濃混合氣的空燃當(dāng)量比λ<1。

其中，所述濃混合氣區(qū)的空燃當(dāng)量比的范圍為0.6-0.8。

其中，所述第一次燃料噴射中噴入的主燃料量及第二次噴射的輔助燃料噴射量，及其兩種燃料的噴射比例由EGR率決定，在保證發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒平穩(wěn)進(jìn)行的同時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。

其中輔助燃料具有燃燒速度快，點(diǎn)火能量低，擴(kuò)散系數(shù)大，熄火間隙小的特點(diǎn)，如氫氣等。主燃料采用汽油，利用輔助燃料自身的特點(diǎn)點(diǎn)燃混合氣實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)的正常燃燒。