[發明專利]發動機系統及燃燒方法

有效

• 申請號: 201811191189.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN111042955B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 蘇建業;習綱;陳宇清;丁鋒;李君
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: F02M26/13
• 分類號: F02M26/13;F02M26/23;F02M26/39;F02D13/02;F02D41/00;F02D41/38;F02B47/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明提供了一種發動機系統及燃燒方法，所述發動機系統包括發動機進排氣系統和發動機燃燒系統，所述發動機燃燒系統包括缸內直噴式高壓噴油器、缸內直噴式高壓噴水器、火花塞、高壓縮比活塞、兩階段可變氣門升程機構和連續可變氣門正時機構；控制所述缸內直噴式高壓噴油器、所述缸內直噴式高壓噴水器、所述火花塞、所述高壓縮比活塞，和：所述兩階段可變氣門升程機構控制所述進氣門和所述排氣門的升程變化，和：所述連續可變氣門正時機構控制所述進氣門和所述排氣門的開啟時刻，并結合外部廢氣再循環系統，以使所述發動機燃燒系統以理論空燃比下的均質壓燃和火花點燃相結合的方式進行燃燒，從而實現廢氣再循環率大于30％的穩定燃燒。

技術領域

本發明涉及發動機控制技術領域，特別涉及一種發動機系統及燃燒方法。

背景技術

開發高效低油耗汽油機是汽車工業面臨的一個重要課題。從乘用車整車循環工況來看，發動機的工作區域主要集中在低速、中低負荷工況。因此，降低整車油耗的關鍵在提高汽油機中低負荷工況下的熱效率。制約汽油機低負荷熱效率提升的主要因素包括泵氣損失高、幾何壓縮比低以及混合氣比熱比低等。而對于高負荷而言，爆震燃燒是導致汽油機熱效率低的主要障礙。同時改善汽油機低負荷和中負荷熱效率的其中一個技術路線是混合氣稀釋燃燒，包括空氣稀釋(即稀薄燃燒)和廢氣稀釋(即廢氣再循環EGR)。稀薄燃燒通過降低泵氣損失、提高混合氣比熱比以及降低傳熱損失來達到中低負荷節油的效果，但稀薄燃燒面臨的主要障礙是現有三元催化器在稀燃條件下對NOx的轉化效率接近為零，需要配置NOx稀燃催化器，增加了系統成本。而廢氣稀釋燃燒是將發動機排出的廢氣經冷卻后，重新進入缸內參與燃燒。圖1為一典型的外部廢氣再循環系統系統結構示意圖。相比稀薄燃燒，基于外部廢氣再循環系統的廢氣稀釋燃燒由于采用理論空燃比，因此保留了三元催化器對NOx的高轉化效率,不需要配置NOx稀燃催化器。同時，基于廢氣稀釋充分發揮了其在低負荷降低泵氣損失的優勢，并利用其含有的惰性氣體成分抑制了中負荷的爆震燃燒，從而實現了在中低負荷工況下油耗改善的效果。

但相比空氣稀釋，單純依靠外部高壓EGR實現的理論空燃比廢氣稀釋燃燒，其在低負荷下改善泵氣損失和高負荷下抑制爆震方面明顯不足，不能充分發揮其節油的潛力。

在低負荷工況下，增加EGR率(進入缸內的廢氣質量與廢氣質量和空氣質量之和的比值)可以提高汽油熱效率，但進一步提高EGR率會受到兩個因素的制約：1)高的EGR率會導致燃燒不穩定，進而終止油耗隨EGR率增加而降低的趨勢。主要原因是廢氣中含有的惰性氣體使得汽油機燃燒速度，特別是初始燃燒速度降低。2)EGR閥上下游壓差不足以實現大的EGR率。隨著發動機負荷的上升，位于EGR閥下游的進氣歧管的壓力會隨之而升高。也就是說EGR上下游的壓差降低，這是不利于提高EGR率的。

在中高負荷工況下，由于廢氣未經三元催化轉化即引入到EGR回路中，所以，廢氣中包括大量的NOx(含量約為三元催化轉化后的50倍)。而大量的研究表明，NOx會誘發爆震。即高壓EGR抑制爆震的效果大打折扣。

因此，為了進一步提高EGR的節油效果，必須要突破現有高壓EGR系統對EGR率的限制，實現高稀釋度、大EGR率燃燒，并彌補其抗爆震性能的不足，使其在低負荷、中負荷和高負荷工況下熱效率提升的幅度均達到最大化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種發動機系統及燃燒方法，以解決現有的外部高壓廢氣再循環稀釋燃燒面臨的低負荷稀釋度不夠和燃燒穩定性差的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種發動機系統，所述發動機系統包括發動機進排氣系統和發動機燃燒系統，其中：

所述發動機進排氣系統包括節氣門、進氣歧管、排氣歧管、廢氣后處理裝置、消聲器和外部廢氣再循環系統；

新鮮空氣通過所述節氣門和所述進氣歧管，進入發動機燃燒系統內部；

所述發動機燃燒系統產生的廢氣通過所述排氣歧管、所述廢氣后處理裝置和所述消聲器排出，或通過所述外部廢氣再循環系統返回至所述發動機燃燒系統；