[發明專利]活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201910325801.8
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110206642A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 夏琦;王奎
• 申請（專利權）人: 溫州大學甌江學院
• 主分類號: F02B47/04
• 分類號: F02B47/04;F02B47/08;F02B77/00;F02D41/00;F02D41/04;F02D41/30;F02D41/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，包括有發動機、設于發動機上的柴油噴射裝置、與發動機連接的空氣循環系統及與發動機的廢氣排放口連接的廢氣循環系統，發動機與空氣循環系統及廢氣循環系統之間設有渦輪增壓器，其特征在于：還包括有預燃混合氣體形成裝置，所述的空氣循環系統及廢氣循環系統分別與預燃混合氣體形成裝置連接，預燃混合氣體形成裝置上設有用于控制易氣化燃料噴入預混合氣體形成裝置內的質量的易汽化燃料噴射器及用于控制十六烷值改進劑噴入預混合氣體形成裝置內的量的十六烷值改進劑噴射器，所述易汽化燃料噴射器噴出的易氣化燃料及十六烷值改進劑噴射器噴出的十六烷值改進劑與柴油噴射裝置噴射的柴油配合促使發動機的氣缸內形成多個燃燒區域。

2.根據權利要求1所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：空氣循環系統包括有空氣濾清器及增壓中冷器，空氣濾清器與渦輪增壓器連接，所述的增壓中冷器設于渦輪增壓器與預混合氣體形成裝置之間并分別與渦輪增壓器及預混合氣體形成裝置連接，空氣經空氣濾清器、渦輪增壓器及增壓中冷器后進入預混合氣體形成裝置內。

3.根據權利要求2所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：所述的空氣濾清器上設有用于測量空氣濾清器內的壓力和溫度的進氣壓力傳感器及進氣溫度傳感器。

4.根據權利要求1或2或3所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：所述的廢氣循環系統包括有EGR及用于控制再循環的廢氣初始溫度的EGR中冷器，所述的EGR設于發動機與EGR中冷器之間并分別與發動機的廢氣排放口及EGR中冷器連接，所述的EGR中冷器與預混合氣體形成裝置連接，發動機排放的廢氣經EGR及EGR中冷器后進入預混合氣體形成裝置內。

5.根據權利要求4所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：所述的渦輪增壓器上設有用于測量渦輪增壓前的壓力和溫度的排氣壓力傳感器及排氣溫度傳感器。

6.根據權利要求5所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：所述的發動機上設有用于測量發動機的實時轉速的發動機轉速傳感器。

7.根據權利要求6所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率主動控制系統，其特征在于：所述的發動機上設有用于控制預混合氣的進氣量和發動機氣缸內混合氣的初始壓力的VVT。

8.根據權利要求1-7所述的活塞式內燃機基于多區燃燒的放熱率控制方法，其特征在于：

步驟一，電子控制單元接收轉速傳感器和油門踏板的信號并通過兩個信號判斷發動機所處的工況，所述工況包括怠速工況、低速小負荷工況、低速中負荷工況、低速大負荷工況、中速小負荷工況、中速中負荷工況、中速大負荷工況、高速小負荷工況、高速中負荷工況和高速大負荷工況；

步驟二，電子控制單元接收進氣溫度傳感器和進氣壓力傳感器的信號，判斷發動機的進氣溫度和計算發動機的進氣量；

步驟三，電子控制單元接收排氣溫度傳感器和排氣壓力壓力傳感器的信號，判斷發動機所處的熱力狀態；

步驟四，根據步驟一、二、三的判斷結果，判計算出發動機的總熱值需求、柴油噴射量、易氣化燃料噴射量和十六烷值改進劑的噴射量及各燃料的噴射時刻；

步驟五，根據各燃料的噴射量計算出合理的空燃比，并確定新鮮空氣的需求量；

步驟六，根據新鮮空氣的需求量控制渦輪增壓器、增壓中冷器和VVT的狀態；

步驟七，根據實際進入的新鮮空氣量和燃料量確定EGR率和EGR中冷器的狀態；

根據上述步驟，燃燒區域分為柴油區、火焰傳播區和均質壓燃區三個燃燒區域，所述柴油區為柴油噴霧直接燃燒的區域，所述柴油區為形成火核并為火焰傳播提供初始條件；所述火焰傳播區為柴油點燃預混合氣而形成火焰傳播的燃燒區域；所述火焰傳播區為均質壓燃區提供溫度和壓力條件；所述均質壓燃區為氣缸內溫度和壓力條件達到特定值后預混合氣直接發生自燃而形成的燃燒區域；

在高負荷工況時，三個燃燒區域同時存在，其中柴油區占比小、火焰傳播區占比大、均質壓燃區占比最大；均質壓燃區的預混合氣燃料活性弱；

在中負荷工況時，三個燃燒區域同時存在，其中柴油區占比相對高負荷時更大，火焰傳播區占比相對高負荷時小、均質壓燃區占比最大；均質壓燃區的預混合氣燃料活性相對高負荷時更強；

在低負荷工況時，柴油區占比相對中高負荷時更大，火焰傳播區占比相對中高負荷時較小或不存在、均質壓燃區占比小；均質壓燃區的預混合氣燃料活性相對中高負荷時更強；

在極低負荷工況時，只存在柴油區：

在怠速工況時，只存在柴油區；

在溫度和壓力達不到控制要求時，只存在柴油區。