[發明專利]發動機燃燒系統、柴油發動機及其燃燒控制方法

有效

• 申請號: 202111245221.1
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN113958403B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 堯命發;李臨蓬;孫海波;李金成;李元昊
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D41/38
• 分類號: F02D41/38;F02B23/06;F02D41/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張博

本發明涉及一種發動機燃燒系統、柴油發動機及其燃燒控制方法。其中，燃燒系統包括：缸套；活塞，安裝在所述缸套內；缸蓋，安裝在所述缸套的開口位置，所述缸蓋、所述缸套和所述活塞限定一燃燒室，其中：進氣單元，設置在所述缸蓋的背向所述缸套的端面，所述進氣單元被構造成在所述缸套的軸向方向上引導氣體進入所述燃燒室形成滾流運動；噴油器，設置在和所述缸套的中部位置相對應的缸蓋內并沿所述缸蓋的軸向方向延伸到所述燃燒室內，與所述噴油器的所述活塞的端面形成有間隔布置的多個凸起，所述凸起的數量和位置與所述噴油器對應。燃燒系統配合電子控制單元和采集單元形成了一種發動機，基于上述發動機還衍生了相應的燃燒控制方法。

技術領域

本發明涉及柴油內燃機技術領域，尤其涉及一種發動機燃燒系統、柴油發動機及其燃燒控制方法。

背景技術

影響柴油機熱效率的主要因素有燃燒相位損失、傳熱損失及機械損失。在柴油機所用材料以及機械傳動效率在現有技術無法顯著提升的前提下，通過減小燃燒相位損失來提升柴油機的熱效率是一種較為有效的方法。

柴油機以擴散燃燒為主導，相較于預混合氣點燃燃燒(汽油機)為主導的燃燒過程，柴油機在燃燒后期存在一個明顯的緩慢放熱階段。如能提高燃油和空氣的混合速率，則會較為有效的改善燃燒放熱緩慢的問題。與此同時，提高最大爆發壓力也是一種有益于提高熱效率的方式。但由于發動機本身的結構強度是有限的，因此，在提高燃油和空氣的混合速率的同時如能將燃燒過程的缸內壓力控制在一個近似于等壓的狀態下，也會有利于柴油機熱效率的提高。

發明內容

針對于現有的技術問題，本發明提供一種發動機燃燒系統、柴油發動機及其燃燒控制方法，用于至少部分解決以上技術問題。

本公開的一方面提供一種柴油發動機燃燒系統，包括：缸套；活塞，安裝在所述缸套內；缸蓋，安裝在所述缸套的開口位置，所述缸蓋、所述缸套和所述活塞限定一燃燒室，其中：進氣單元，設置在所述缸蓋的背向所述缸套的端面，所述進氣單元被構造成在所述缸套的軸向方向上引導氣體進入所述燃燒室；噴油器，設置在和所述缸套的中部位置相對應的缸蓋內并沿所述缸蓋的軸向方向延伸到所述燃燒室內，與所述噴油器的噴孔的軸線相對的所述活塞的端面形成有間隔布置的多個凸起，所述凸起的數量和位置與所述噴油器的噴孔數量和位置對應。

根據本公開的實施例，還包括排氣單元，設置在所述缸蓋背向所述缸套的端面，用于引導氣體導出所述燃燒室；以及增壓單元，所述增壓單元的進氣側和所述排氣單元的輸出端導通，所述增壓單元的排氣側和所述進氣單元的輸入端導通。

根據本公開的實施例，所述進氣單元，包括：總進氣道；以及所述總進氣道的輸出端一體形成的多個子進氣道，每個所述子進氣道的輸出端和形成在所述缸蓋上的通孔連通；其中，所述子進氣道包括切向氣道和錐形氣道。

根據本公開的實施例，每個子進氣道內安裝有適配的進氣門座圈，所述進氣門座圈的內壁面和所述缸蓋面向所述缸套的端面所呈角度大于60°；和/或所述進氣門座圈內安裝進氣門，所述進氣門包括：呈大致錐臺型的封頭，所述封頭的外周表面形成的坡面斜度和所述進氣門座圈的內壁面所呈角度適配。

根據本公開的實施例，在發動機曲軸轉角為壓縮沖程的上止點前6-12°狀態下，所述噴孔的中心軸線的所述中心軸線的軸向方向上投影在所述凸起的表面。

本公開的另一方面提供一種柴油發動機，包括：所述的燃燒系統；采集單元，適用于監測所述發動機輸出的實時負荷；以及電子控制單元，適用于根據所述實時負荷控制所述噴油器的噴油參數。

本公開的另一方面提供一種柴油發動機的燃燒控制方法，包括：監測所述發動機輸出的實時負荷；根據實時負荷和所述發動機外特性的最大負荷的比值劃分為多種噴油控制狀態；根據所述噴油控制狀態，控制所述噴油器的噴油參數。

根據本公開的實施例，發動機外特性的最大負荷的比值劃分為多種噴油控制狀態,包括：比值小于等于75％為低負荷狀態；比值大于75％為高負荷狀態。