CN103225550A - 新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法及其实施装置 - Google Patents

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Abstract

一种新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法及其实施装置，包括废气换热系统、发动机、连接管、流量控制阀和双喷油系统，排气换热器废气入口与第一排气换热支管的出气口连接在一起，排气换热器进气入口与第一进气换热支管的出气口连接在一起。在工作过程中，应用排气换热支管流量控制阀、排气旁通支管流量控制阀、进气换热支管流量控制阀以及进气旁通支管流量控制阀调节流量，控制发动机进气温度；同时控制辅助喷油器和主喷油器，调节两种燃料喷射比例，实现发动机在低负荷工况、过渡工况的均质压燃燃烧，拓展汽油均质压燃发动机高负荷运行范围，提高燃油经济性，降低污染物排放。本发明设计合理，结构简单，适用于汽油均质压燃发动机。

Description

新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法及其实施装置
技术领域
本发明涉及的是一种内燃机技术领域的新型发动机燃烧控制方法及其实施装置，特别是汽油均质压燃发动机燃烧控制方法及其实施装置。
背景技术
随着现代社会的发展，人们对发动机节能和环保的要求越来越高。均质压燃作为一种新型的发动机燃烧模式，可以有效地降低燃油消耗率，减少氮氧化合物排放。汽油，作为一种高辛烷值燃料，易于点燃，难于压燃。在汽油机上，实现汽油的均质压燃燃烧，需要对进气充量进行加热，提高其温度。通过排气换热器，利用发动机排气对进气充量进行加热，可以减少热量损失，提高发动机的热效率。
美国福特汽车公司在专利US6675579-B1、US2006150952-A1中，采用一冷却水换热器和排气换热器对进气充量进行加热；二提高发动机压缩比的方法在汽油机上实现了汽油的均质压燃燃烧。由于发动机均质压燃运行负荷范围较小，在全负荷范围内，其运行模式需要在火花点燃和均质压燃之间切换。这种温度控制方式面临三个方面的问题。一是温度控制响应较慢，这会造成切换周期长，燃烧不稳定，热效率降低，排气污染物高的不良影响；二是小负荷时，排温较低，进气充量温度达不到均质压燃燃烧的要求，限制了发动机均质压燃运行负荷下限；三是较高的进气温度，降低了进气充量的密度，不利于拓展发动机均质压燃运行负荷上限。由于均质压燃燃烧放热速度快的特点，随着压缩比的提高，缸内压力压升率增大，限制了发动机均质压燃运行的负荷上限。同时，冷却水换热器的增加，在很大程度上增大了换热系统的结构，增加了进气流动阻力，减少了发动机均质压燃运行负荷范围。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法及其实施装置，能够较好地拓展发动机均质压燃运行负荷范围。
本发明涉及一种新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法，包括如下步骤：步骤一，在发动机端进气总管上依次安装主喷油器和辅助喷油器，在主喷油器中喷射汽油，在辅助喷油器中喷射高十六烷值燃料；步骤二，在排气管系和进气管系之间安装换热器和控制阀，通过排气对进气进行加热，通过控制阀对进气加热的程度进行控制；步骤三，发动机以传统汽油机模式启动，启动后通过两种燃料喷射比例，实现发动机由火花点燃模式快速切换至均质压燃模式，并通过提高发动机的进气温度，提高切换过程的稳定性。
本发明还涉及一种实施以上所述新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法的装置，包括汽油机、发动机端排气总管、发动机端进气总管、出口端排气总管、入口端进气总管、第一排气换热支管、排气旁通支管、第一进气换热支管、进气旁通支管、辅助喷油器、主喷油器、排气换热器、排气换热支管流量控制阀、排气旁通支管流量控制阀、进气换热支管流量控制阀、进气旁通支管流量控制阀、排气换热器废气入口、排气换热器废气出口、排气换热器进气入口、排气换热器进气出口、第二进气换热支管和第二排气换热支管，发动机端排气总管的进气口与发动机的排气道相连接，发动机端进气总管的出气口与发动机的进气道相连接，入口端进气总管的出气口、第一进气换热支管的进气口、进气旁通支管的进气口连接在一起，发动机端进气总管的进气口、第二进气换热支管的出气口、进气旁通支管的出气口连接在一起，发动机端排气总管的出气口、第一排气换热支管的进气口、排气旁通支管的进气口连接在一起，出口端排气总管的进气口、第二排气换热支管的出气口、排气旁通支管的出气口连接在一起，排气换热器废气入口与第一排气换热支管的出气口连接在一起，排气换热器废气出口与第二排气换热支管的进气口连接在一起，排气换热器进气入口与第一进气换热支管的出气口连接在一起，排气换热器进气出口与第二进气换热支管的进气口连接在一起，排气换热支管流量控制阀、排气旁通支管流量控制阀、进气换热支管流量控制阀、进气旁通支管流量控制阀分别安装在第一排气换热支管、排气旁通支管、第一进气换热支管、进气旁通支管上，辅助喷油器、主喷油器均安装在发动机端进气总管上，主喷油器喷射的燃料为汽油，辅助喷油器喷射的燃料为高十六烷值燃料。
在本发明的工作过程中，首先发动机以传统汽油机模式启动，然后迅速控制辅助喷油器和主喷油器，调节两种燃料喷射比例，实现发动机由火花点燃模式快速切换至均质压燃模式；同时调节排气换热支管流量控制阀、排气旁通支管流量控制阀、进气换热支管流量控制阀以及进气旁通支管流量控制阀调节流量，提高发动机进气温度，提高切换过程的稳定性。在发动机均质压燃运行负荷较小时，由于排气温度较低，经废气换热器加热后的进气充量的温度很难达到均质压燃的要求。提高高十六烷值燃油喷射比例，可以有效降低均质压燃对进气温度的要求，从而实现发动机均质压燃稳定运行。在负荷较大时，适当比例的高十六烷值燃料喷射，使发动机在较低的进气温度下温度运行，提高进气充量的密度，增大进气量，达到拓展发动机均质压燃运行负荷上限的目的。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过辅助喷油器喷入少量高十六烷值燃料，调节燃料性质，可以有效地降低燃料均质压燃燃烧对较高进气充量温度的要求，一缩短发动机运行模式切换周期，提高切换过程中均质压燃燃烧的稳定性；二是小负荷时，确保发动机以均质压燃模式运行，拓展了发动机均质压燃运行负荷下限；三是在大负荷时，降低了进气充量的温度，拓展发动机均质压燃运行负荷上限。
附图说明
图1为本发明汽油均质压燃发动机控制系统的结构示意图；
图2为本发明中排气换热器的结构示意图；
其中：1、汽油机，2、发动机端排气总管，3、出口端排气总管，4、入口端进气总管，5、发动机端进气总管，6、第一排气换热支管，7、排气旁通支管，8、第一进气换热支管，9、进气旁通支管，10、辅助喷油器，11、主喷油器，12、排气换热器，13、排气换热支管流量控制阀，14、排气旁通支管流量控制阀，15、进气换热支管流量控制阀，16、气旁通支管流量控制阀，17、排气换热器废气入口，18、排气换热器废气出口，19、排气换热器进气入口，20、排气换热器进气出口，21、第二进气换热支管，22、第二排气换热支管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1和图2所示，本发明包括汽油机1、发动机端排气总管2、发动机端进气总管5、出口端排气总管3、入口端进气总管4、第一排气换热支管6、排气旁通支管7、第一进气换热支管8、进气旁通支管9、辅助喷油器10、主喷油器11、排气换热器12、排气换热支管流量控制阀13、排气旁通支管流量控制阀14、进气换热支管流量控制阀15、进气旁通支管流量控制阀16、排气换热器废气入口17、排气换热器废气出口18、排气换热器进气入口19、排气换热器进气出口20、第二进气换热支管21和第二排气换热支管22，发动机端排气总管2的进气口与发动机1的排气道相连接，发动机端进气总管5的出气口与发动机1的进气道相连接，入口端进气总管4的出气口、第一进气换热支管8的进气口、进气旁通支管9的进气口连接在一起，发动机端进气总管5的进气口、第二进气换热支管21的出气口、进气旁通支管9的出气口连接在一起，发动机端排气总管2的出气口、第一排气换热支管6的进气口、排气旁通支管7的进气口连接在一起，出口端排气总管3的进气口、第二排气换热支管22的出气口、排气旁通支管7的出气口连接在一起，排气换热器废气入口17与第一排气换热支管6的出气口连接在一起，排气换热器废气出口18与第二排气换热支管22的进气口连接在一起，排气换热器进气入口19与第一进气换热支管8的出气口连接在一起，排气换热器进气出口20与第二进气换热支管21的进气口连接在一起，排气换热支管流量控制阀13、排气旁通支管流量控制阀14、进气换热支管流量控制阀15、进气旁通支管流量控制阀16分别安装在第一排气换热支管6、排气旁通支管7、第一进气换热支管8、进气旁通支管9上，辅助喷油器10、主喷油器11均安装在发动机端进气总管5上，主喷油器10喷射的燃料为汽油，辅助喷油器11喷射的燃料为高十六烷值燃料。
在本发明的工作过程中，首先发动机以传统汽油机模式启动，然后迅速控制辅助喷油器10和主喷油器11，调节两种燃料喷射比例，实现发动机由火花点燃模式快速切换至均质压燃模式；同时调节排气换热支管流量控制阀、排气旁通支管流量控制阀、进气换热支管流量控制阀以及进气旁通支管流量控制阀调节流量，提高发动机进气温度，提高切换过程的稳定性。在发动机均质压燃运行负荷较小时，由于排气温度较低，经废气换热器加热后的进气充量的温度很难达到均质压燃的要求。提高高十六烷值燃油喷射比例，可以有效降低均质压燃对进气温度的要求，从而实现发动机均质压燃稳定运行。在负荷较大时，适当比例的高十六烷值燃料喷射，使发动机在较低的进气温度下温度运行，提高进气充量的密度，增大进气量，达到拓展发动机均质压燃运行负荷上限的目的。

Claims (2)

1.一种新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤一，在发动机端进气总管上依次安装主喷油器和辅助喷油器，在主喷油器中喷射汽油，在辅助喷油器中喷射高十六烷值燃料；步骤二，在排气管系和进气管系之间安装换热器和控制阀，通过排气对进气进行加热，通过控制阀对进气加热的程度进行控制；步骤三，发动机以传统汽油机模式启动，启动后通过两种燃料喷射比例，实现发动机由火花点燃模式快速切换至均质压燃模式，并通过提高发动机的进气温度，提高切换过程的稳定性。
2.一种实施权利要求1所述新型汽油均质压燃发动机燃烧控制方法的实施装置，包括汽油机（1）、发动机端排气总管（2）和发动机端进气总管（5），发动机端排气总管（2）的进气口与发动机（1）的排气道相连接，发动机端进气总管（5）的出气口与发动机（1）的进气道相连接，其特征在于,还包括出口端排气总管（3）、入口端进气总管（4）、第一排气换热支管（6）、排气旁通支管（7）、第一进气换热支管（8）、进气旁通支管（9）、辅助喷油器（10）、主喷油器（11）、排气换热器（12）、排气换热支管流量控制阀（13）、排气旁通支管流量控制阀（14）、进气换热支管流量控制阀（15）、进气旁通支管流量控制阀（16）、排气换热器废气入口（17）、排气换热器废气出口（18）、排气换热器进气入口（19）、排气换热器进气出口（20）、第二进气换热支管（21）和第二排气换热支管（22），入口端进气总管（4）的出气口、第一进气换热支管（8）的进气口、进气旁通支管（9）的进气口连接在一起，发动机端进气总管（5）的进气口、第二进气换热支管（21）的出气口、进气旁通支管（9）的出气口连接在一起，发动机端排气总管（2）的出气口、第一排气换热支管（6）的进气口、排气旁通支管（7）的进气口连接在一起，出口端排气总管（3）的进气口、第二排气换热支管（22）的出气口、排气旁通支管（7）的出气口连接在一起，排气换热器废气入口（17）与第一排气换热支管（6）的出气口连接在一起，排气换热器废气出口（18）与第二排气换热支管（22）的进气口连接在一起，排气换热器进气入口（19）与第一进气换热支管（8）的出气口连接在一起，排气换热器进气出口（20）与第二进气换热支管（21）的进气口连接在一起，排气换热支管流量控制阀（13）、排气旁通支管流量控制阀（14）、进气换热支管流量控制阀（15）、进气旁通支管流量控制阀（16）分别安装在第一排气换热支管（6）、排气旁通支管（7）、第一进气换热支管（8）、进气旁通支管（9）上，辅助喷油器（10）、主喷油器（11）均安装在发动机端进气总管（5）上，主喷油器（10）喷射的燃料为汽油，辅助喷油器（11）喷射的燃料为高十六烷值燃料。
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