[發(fā)明專利]一種基于混合氣稀釋的當量燃燒系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710367727.7
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107061064B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 堯命發(fā);童來會;王滸;李臨蓬;馬桂香
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F02M26/00
• 分類號: F02M26/00;F02D19/06;F02D41/30
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗英

本發(fā)明公開了一種基于混合氣稀釋的當量燃燒系統(tǒng)及其控制方法，裝置包括通過進氣道總管依次相連的渦輪增壓器壓氣機、電動增壓器、進氣加熱器、進氣中冷器、壓力傳感器、溫度傳感器、氣道噴油器以及氣缸的進氣口，EGR管路一端與進氣加熱器、進氣中冷器之間的進氣道總管相通并且另一端依次連接EGR單向閥、電控EGR閥、EGR中冷器以及排氣管與氣缸的排氣口相連接的部分；聚甲氧基二甲醚直噴噴油器安裝在氣缸內(nèi)，排氣管依次連接氣缸的排氣口、廢氣渦輪、排氣氧傳感器和三效催化器；在汽缸蓋上安裝有進氣門晚關(guān)裝置，在氣缸內(nèi)安裝有缸壓傳感器。采用本裝置和方法在改善燃油消耗率的同時保持超低氮氧化物和碳煙排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機領(lǐng)域，特別是涉及一種基于混合氣稀釋的當量比燃燒系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

柴油/汽油雙燃料高預(yù)混合壓燃(HPCC)燃燒模式采用缸內(nèi)直噴柴油燃料引燃氣道噴射的汽油燃料，通過燃料化學(xué)活性和濃度分層協(xié)同控制，能夠在較為寬廣的工況范圍內(nèi)部分解決柴油機不能同時降低NO_x和碳煙的難題，同時保持了較高的熱效率。但是無法從根本上突破柴油機低溫燃燒的缺陷，受制于著火和放熱過程難以控制，大負荷擴展首先受限于燃燒速率過快導(dǎo)致峰值壓升率過高的問題，如果要擴展柴油/汽油雙燃料HPCC的大負荷，需要更大比例的廢棄再循環(huán)(EGR)稀釋，同時降低壓縮比，然而在實際的發(fā)動機中仍然難以覆蓋全負荷工況，一方面大比例的EGR會帶來進氣量不足以至難以保證大負荷工況下新鮮空氣的需求量，同時會引起煙度排放和不完全燃燒產(chǎn)物驟升。如果通過提高進氣增壓度來滿足進氣量和稀釋度的需求，又會產(chǎn)生缸內(nèi)爆壓升高的問題，當前的技術(shù)條件和成本限制下，難以通過大幅提高柴油機的峰值爆壓限值來滿足雙燃料HPCC低溫燃燒模式的需求，而過度降低壓縮比又不利于小負荷或高轉(zhuǎn)速工況的性能。另外在HPCC的小負荷工況區(qū)域為了保證預(yù)混度以及抑制缸內(nèi)平均溫度，必須保證一定的EGR率和氣道汽油噴射熱值比例，然而稀薄的混合氣和點火能量不足會保證燃燒的不穩(wěn)定性，較低的氧濃度不利于HC和CO的完全氧化，不完全燃燒產(chǎn)物排放比傳統(tǒng)柴油機高出幾個量級，即便是在高效的中、高負荷條件下柴油/汽油雙燃料HPCC的燃燒效率仍比傳統(tǒng)柴油機低2％以上，有研究表明，由于不完全燃燒產(chǎn)物的排放量極高，在小負荷工況柴油發(fā)動機氧化型催化劑對雙燃料HPCC低溫燃燒模式的HC和CO轉(zhuǎn)化效率幾乎為0，而在相同的排溫條件下的傳統(tǒng)柴油機燃燒模式的轉(zhuǎn)化效率分別為80％和100％，為滿足HC和CO的排放要求就需要針對HPCC開發(fā)一種全新的低溫高效催化氧化反應(yīng)器。難以滿足日趨嚴格的排放法規(guī)對HC/CO的需求，需要采用在全負荷范圍的高效清潔燃燒的實現(xiàn)仍是HPCC的主要技術(shù)瓶頸。

雙燃料HPCC燃燒模式的缸內(nèi)混合氣的濃度、活性分層由缸內(nèi)直噴主導(dǎo)，因此直噴燃料的理化特性對缸內(nèi)混合氣的制備，燃燒過程的控制以及排放物的生成均有著重要的影響。