CN102155307A - 一种双燃料发动机燃烧系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种可以兼顾性能与排放的双燃料发动机燃烧系统及其控制方法。本发明的双燃料发动机燃烧系统包括缸体、缸盖、活塞，所述缸体、缸盖及活塞形成燃烧室，所述燃烧室设置有进气道和排气道，燃烧室内还设置有火花塞，关键在于所述进气道内设置有与汽油燃料供给系统连通的第一喷油嘴，所述燃烧室内设置有与乙醇燃料供给系统连通的第二喷油嘴。本发明的双燃料发动机燃烧系统结构简单，改造成本低，只需要对现有的燃烧系统进行小幅度的更改就可以应用，其控制方法解决了冷启动阶段的点火成功率和排放超标的问题，并在不同的负荷状态下采用不同的燃料驱动，在提高发动机的高速功率、低速扭矩的前提下降低了油耗及排放。
Description
技术领域
本发明属于内燃机领域，特别涉及到一种双燃料发动机燃烧系统及其控制方法。
背景技术
随着油价的攀升和日益严格的排放法规，低污染、低油耗、大功率、大扭矩的发动机逐渐成为发动机工程师的设计目标，因此增压缸内直喷的发动机应运而生，但为了保证发动机的功率输出，压缩比往往设计在10左右，以防止全负荷爆震的发生，这样，汽油机工作在高负荷状态下的效率往往不高。
目前还出现了一些以乙醇为燃料的汽车，排放性能有了大幅度的提高，但因为乙醇的燃点较高，该种汽车在低温状态下的点火较为困难，因此限制了其使用。
发明内容
本发明的目的是提出一种可以兼顾性能与排放的双燃料发动机燃烧系统及其控制方法。
本发明的双燃料发动机燃烧系统包括缸体、缸盖、活塞，所述缸体、缸盖及活塞形成燃烧室，所述燃烧室设置有进气道和排气道，燃烧室内还设置有火花塞，关键在于所述进气道内设置有与汽油燃料供给系统连通的第一喷油嘴，所述燃烧室内设置有与乙醇燃料供给系统连通的第二喷油嘴。
进一步地，所述进气道为高滚流进气道，以保证较高的压缩比及混合气混合程度。
进一步地，所述火花塞设置在燃烧室的中央上方，这样可以缩短火焰的传播距离，减小爆震倾向。
进一步地，所述活塞顶面设置有凹坑，所述第二喷油嘴正对凹坑。这样当乙醇喷射到活塞凹坑中后，会反弹到火花塞的周围，可以在火花塞周围形成较浓的混合气，在其它空间形成均质混合气，可以保证点火的成功率，降低碳氢排放。
上述双燃料发动机燃烧系统的控制方法如下：当发动机低于预定负荷工作时，利用第一喷油嘴向进气道内喷射汽油，采用汽油驱动，可以保证较高的热效率，降低燃油消耗；当发动机高于预定负荷工作时，利用第二喷油嘴向燃烧室内喷射乙醇，采用乙醇驱动，一方面可以吸收热量，另外乙醇具有较高的抗爆性，压缩比较高的情况下也能抑制爆震，因此可以保证高负荷状态下的功率输出。
当发动机低于预定负荷工作时，发动机的压缩比最好高于12.5，以提高热效率。
进一步地，在发动机冷启动阶段，首先在进气行程中喷射汽油，然后在压缩行程中喷入乙醇，最后进行发动机点火。利用汽油和乙醇混合进行冷启动，可以保证点火的成功率，同时降低碳氢排放。
本发明的双燃料发动机燃烧系统结构简单，改造成本低，只需要对现有的燃烧系统进行小幅度的更改就可以应用，其控制方法解决了冷启动阶段的点火成功率和排放超标的问题，并在不同的负荷状态下采用不同的燃料驱动，在提高发动机的高速功率、低速扭矩的前提下降低了油耗及排放。
附图说明
图1是本发明的双燃料发动机燃烧系统的具体布置图。
图2是本发明采用的活塞的俯视图。
图中标记为：1、缸盖；2、排气道；3、燃烧室；4、第二喷油嘴；5、进气道；6、第一喷油嘴；7、火花塞；8、活塞； 9、活塞顶面的凹坑；10、缸体。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例的双燃料发动机燃烧系统包括缸体10、缸盖1、活塞8，所述缸体10、缸盖1及活塞8形成燃烧室3，燃烧室3设置有高滚流进气道5和排气道2，燃烧室3的中央上方设置有火花塞7，进气道5内设置有与汽油燃料供给系统连通的第一喷油嘴6，燃烧室3内设置有与乙醇燃料供给系统连通的第二喷油嘴4。
如图2所示，活塞8的顶面设置有凹坑9，第二喷油嘴4正对凹坑。这样当乙醇喷射到活塞凹坑9中后，会反弹到火花塞7的周围，可以在火花塞7周围形成较浓的混合气，在其它空间形成均质混合气，可以保证点火的成功率，降低碳氢排放。
上述双燃料发动机燃烧系统的控制方法如下：当发动机低于预定负荷工作时，利用第一喷油嘴6向进气道5内喷射汽油，采用汽油驱动，可以保证较高的热效率，降低燃油消耗；当发动机高于预定负荷工作时，利用第二喷油嘴4向燃烧室3内喷射乙醇，采用乙醇驱动，乙醇具有较高的抗爆性，压缩比较高的情况下也能抑制爆震，因此可以保证高负荷状态下的功率输出。
当发动机低于预定负荷工作时，发动机的压缩比最好高于12.5，以提高热效率。
进一步地，在发动机冷启动阶段，首先在进气行程中喷射汽油，使汽油有充分的时间蒸发、雾化，然后在压缩行程中喷入乙醇，可以保证上止点时候，可以在火花塞7周围形成浓的混合气，在其他空间形成均质混合气，最后进行发动机点火。利用汽油和乙醇混合进行冷启动，可以保证点火的成功率，同时降低碳氢排放。
Claims (7)
1.一种双燃料发动机燃烧系统，包括缸体、缸盖、活塞，所述缸体、缸盖及活塞形成燃烧室，所述燃烧室设置有进气道和排气道，燃烧室内还设置有火花塞，其特征在于所述进气道内设置有与汽油燃料供给系统连通的第一喷油嘴，所述燃烧室内设置有与乙醇燃料供给系统连通的第二喷油嘴。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机燃烧系统，其特征在于所述进气道为高滚流进气道。
3.根据权利要求1所述的双燃料发动机燃烧系统，其特征在于所述火花塞设置在燃烧室的中央上方。
4.根据权利要求1所述的双燃料发动机燃烧系统，其特征在于所述活塞顶面设置有凹坑，所述第二喷油嘴正对凹坑。
5.根据权利要求1所述的双燃料发动机燃烧系统的控制方法，其特征在于当发动机低于预定负荷工作时，利用第一喷油嘴向进气道内喷射汽油，采用汽油驱动；当发动机高于预定负荷工作时，利用第二喷油嘴向燃烧室内喷射乙醇，采用乙醇驱动。
6.根据权利要求5所述的双燃料发动机燃烧系统的控制方法，其特征在于当发动机低于预定负荷工作时，发动机的压缩比高于12.5。
7.根据权利要求5或6所述的双燃料发动机燃烧系统的控制方法，其特征在于在发动机冷启动阶段，首先在进气行程中喷射汽油，然后在压缩行程中喷入乙醇，最后进行发动机点火。
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