[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
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本發明涉及碳氫燃料燃燒技術領域，特別涉及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，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易汽化燃料噴射器及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。

技術領域

本發明涉及碳氫燃料燃燒技術領域，特別涉及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。

背景技術

高效低排放一直是內燃機研究的追求目標。內燃機作為一種熱機，其燃燒放熱過程直接影響了內燃機的熱效率，因此內燃機的燃燒一直是研究人員的研究重點。內燃機作為一種多用途動力機械，其工作范圍很寬泛，工作轉速和工作負荷往往都會在很大的范圍內變動，因此內燃機的燃燒過程是一個變化的過程。為了尋求內燃機在整體上的高效，就要需要實現對每一工況下的燃燒過程的優化，為此就必須實現對燃燒放熱率的主動控制。

已有的柴油機燃燒往往都是基于傳統的預混合加擴散燃燒的模式，即在柴油機上止點附近通過一次或多次將燃燒所需的柴油噴射入氣缸內，柴油通過與空氣混合形成局部的預混合燃燒和部分的擴散燃燒。此種燃燒方式的混合氣形成過程在燃油噴射入氣缸后就完全沒有辦法進行控制，其擴散燃燒往往都會產顆粒物排放，燃燒放熱也沒有辦法進行很好的控制。

因此，近年來學者們都在探索主動控制燃燒過程的混合氣形成和放熱率控制方法。而新近一些燃燒模式，如HCCI均質充量壓縮著火和RCCI等燃燒模式，此種完全的預混合燃燒過程往往很難控制其放熱速率，過快的燃燒放熱導致粗暴的燃燒過程，同時其HC和CO排放往往也很高。

發明內容

為了克服背景技術的不足，本發明提供了一種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，通過在柴油機缸內形成不同濃度、不同化學活性和不同可燃混合氣量的多燃燒區域，控制不同燃燒區域的放熱順序、放熱量和放熱時刻，達到主動控制全缸內燃燒過程放熱率的目的。

本發明所采用的技術方案是：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，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至少一個燃燒區域。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。

優選的，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。