[發(fā)明專利]均質預混合燃燒發(fā)動機及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011296427.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112483267B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 張擘;齊洪峰;劉佰博;李明高
• 申請（專利權）人: 中車工業(yè)研究院有限公司
• 主分類號: F02D15/04
• 分類號: F02D15/04;F02D41/30;F02D13/02;F02B75/04;F02B77/08;F02M31/135;F01L3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 白袖龍

本發(fā)明涉及動力裝置技術領域，提供一種均質預混合燃燒發(fā)動機及其控制方法，其中，均質預混合燃燒發(fā)動機包括缸體、活塞、調節(jié)頂蓋、缸壓傳感器、預熱塞、進氣門、排氣門和控制裝置，調節(jié)頂蓋用于滑動調節(jié)燃燒室的大小；缸壓傳感器用于采集燃燒室內的壓力信息；預熱塞用于給燃燒室升溫；進氣門用于控制進氣道與燃燒室通路的開閉；排氣門用于控制排氣道與燃燒室通路的開閉；控制裝置用于控制預熱塞預熱時間、燃油噴嘴的噴射時間、進氣門和排氣門的運行，以及根據(jù)壓力信息和活塞的曲軸轉角控制調節(jié)頂蓋的位置。均質預混合燃燒發(fā)動機能夠使發(fā)動機壓縮比可以根據(jù)燃料均質預混合壓燃時的放熱規(guī)律實時調整。

技術領域

本發(fā)明涉及動力裝置技術領域，尤其涉及一種均質預混合燃燒發(fā)動機及其控制方法。

背景技術

均質預混合燃燒被普遍認為是可以提高發(fā)動機熱效率、降低顆粒物排放、改善做功能力的有效技術方法。與點燃式內燃機及缸內直噴內燃機相比，均質預混合燃燒發(fā)動機的混合氣形成主要通過噴油器將燃料噴入進氣道，并使其與空氣在進氣道及缸內混合，所形成的混合氣在缸內依靠缸內熱力學氛圍及燃料自身化學反應動力學特性控制著火，在著火時缸內各處混合氣均達到自燃溫度而瞬時同步完成著火與燃燒過程，因而其燃燒過程較點燃式發(fā)動機的預混火焰?zhèn)鞑ゼ皦喝际桨l(fā)動機的擴散著火與傳播均更快，進而使其更加接近理想的定容加熱循環(huán)而獲得更高的熱效率。同時，由于缸內不存在燃料噴射過程，因而其顆粒物排放明顯低于傳統(tǒng)壓燃式發(fā)動機。

均質預混合燃燒發(fā)動機的著火與燃燒過程與缸內溫度密切相關，如缸內溫度控制不當，則其容易出現(xiàn)爆燃、爆震及失火等問題。因而，對均質預混合發(fā)動機而言，控制缸內溫度是解決其低負荷失火，高負荷爆燃及爆震的關鍵。

混合氣均質預混合壓燃著火過程可以通過改變壓縮比及配氣相位調整壓縮過程中的缸內溫度進行控制。通常，提高壓縮比可以增加缸內溫度，降低壓縮比則可以降低混合氣在壓縮過程中的缸內溫度。目前，現(xiàn)有技術多采用通過多連桿系統(tǒng)控制活塞下止點位置的辦法來控制活塞的位移變化，調整缸內總容積與余隙容積的比值，達到改變壓縮比的目的，但在該條件下，發(fā)動機的壓縮比受限于其機械結構特點而無法實現(xiàn)連續(xù)調整，只能在少數(shù)幾個固定的壓縮比下工作。而通過調整配氣定時與升程雖然能夠在一定范圍內實現(xiàn)實際壓縮比的改變，但其最高壓縮比不能超過內燃機本身所設計的機械壓縮比。面向交通動力領域“碳達峰、碳中和”的雙碳目標，包括氨、氫在內的零碳燃料將會得到更多普及，但這類燃料與傳統(tǒng)燃料在著火溫度、反應活性等存在顯著差異，實現(xiàn)該類燃料的預混合壓燃著火需要內燃機具有更大的壓縮比調控范圍及面向多種燃料、多工況、多運行環(huán)境需要的自適應控制能力。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種均質預混合燃燒發(fā)動機及其控制方法，通過大范圍機械壓縮比調節(jié)機構及相應自適應控制策略，實現(xiàn)內燃機面向多種燃料、多工況、多運行環(huán)境下需求的高效均質預混合壓燃。

本發(fā)明提供一種均質預混合燃燒發(fā)動機，包括缸體和活塞，所述缸體內形成燃燒室，所述活塞滑動連接在所述缸體內，所述缸體上設置有連通至所述燃燒室的進氣道和排氣道，所述進氣道連通有燃油噴嘴，所述均質預混合燃燒發(fā)動機還包括：

調節(jié)頂蓋，所述調節(jié)頂蓋滑動連接在所述缸體內，用于滑動調節(jié)所述燃燒室的大小；

缸壓傳感器，用于采集所述燃燒室內的壓力信息；

預熱塞，用于給所述燃燒室升溫；

進氣門，用于控制所述進氣道與所述燃燒室之間通路的開閉；

排氣門，用于控制所述排氣道與所述燃燒室之間通路的開閉；

控制裝置，用于控制所述預熱塞的預熱時間、所述燃油噴嘴的噴射時間、所述進氣門和所述排氣門的運行，以及根據(jù)所述壓力信息和所述活塞的曲軸轉角控制所述調節(jié)頂蓋的位置。