CN105020073A

CN105020073A - 用于双燃料发动机的喷油方法、装置和汽车

Info

Publication number: CN105020073A
Application number: CN201410177434.9A
Authority: CN
Inventors: 张昊; 张春辉; 高定伟; 崔亚彬; 饶良武; 胡佳明; 陈士超; 赵中芹; 张宝东; 马帅营; 刘秀会
Original assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Current assignee: Great Wall Motor Co Ltd
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2034-04-29
Also published as: CN105020073B

Abstract

本发明提出一种用于双燃料发动机的喷油方法、装置和汽车。其中，该方法包括：当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，喷入的柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与柴油不同的燃料；以及在预设的主喷正时控制以第二喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，第二喷油量大于第一喷油量。本发明实施例的方法，不仅减低了氮氧化物NOx的排放，同时减少了燃烧粗暴的问题，并且拓展了双燃料技术的工作负荷。

Description

用于双燃料发动机的喷油方法、装置和汽车

技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，尤其涉及一种用于双燃料发动机的喷油方法、装置和汽车。

背景技术

根据所用的燃料不同,常见的发动机可分为汽油发动机和柴油发动机两种。汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料。近年来，由于能源紧缺和对环保要求的不断提高，人们十分重视发动机代用燃料的研究，甲醇、乙醇、天然气等在发动机上得到应用，在一些发动机上同时以柴油和汽油、天然气等作为燃料，称为双燃料发动机。

目前，双燃料发动机负荷拓展最大的受限条件就是燃烧粗暴、压力升高率大等因素。当发动机的负荷超过大约100Nm，气缸内的温度升高，给汽油的燃烧创造有利条件，并且为了降低排放，需要较大的汽/柴油比例。然而目前存在的问题是，当汽/柴油比例增大后，发动机的压力升高率将增大，甚至压力升高率会超过1mpa/deg。因此，限制了喷入汽油的量，同时限制了对烟度和氮氧化物NOx排放的进一步优化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种用于双燃料发动机的喷油方法，该方法不仅减低了氮氧化物NOx的排放，同时减少了燃烧粗暴的问题，并且拓展了双燃料技术的工作负荷。。

本发明的第二个目的在于提出一种用于双燃料发动机的喷油装置。

本发明的第三个目的在于提出一种汽车。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种用于双燃料发动机的喷油方法，包括：当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，喷入的所述柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与所述柴油不同的燃料；以及在预设的主喷正时控制以第二喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，所述第二喷油量大于所述第一喷油量。

本发明实施例的用于双燃料发动机的喷油方法，分别在预喷正时和主喷正时将柴油分为两次喷入至气缸燃烧室内，不仅减低了氮氧化物NOx的排放，同时减少了燃烧粗暴的问题，并且拓展了双燃料技术的工作负荷。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种用于双燃料发动机的喷油装置，包括：气缸燃烧室；以及喷油器，所述喷油器用于当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向所述气缸燃烧室喷入柴油其中，喷入的所述柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与所述柴油不同的燃料，以及在预设的主喷正时控制以第二喷油量向所述气缸燃烧室喷入柴油，其中，所述第三喷油量大于所述第二喷油量。

本发明实施例的用于双燃料发动机的喷油装置，分别在预喷正时和主喷正时将柴油分为两次喷入至气缸燃烧室内，不仅减低了氮氧化物NOx的排放，同时减少了燃烧粗暴的问题，并且拓展了双燃料技术的工作负荷。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种汽车，包括本发明第二方面实施例中的用于双燃料发动机的喷油装置。

本发明实施例的汽车，通过喷油器分别在预喷正时和主喷正时将柴油分为两次喷入至气缸燃烧室内，不仅减低了氮氧化物NOx的排放，同时减少了燃烧粗暴的问题，并且拓展了双燃料技术的工作负荷。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的用于双燃料发动机的喷油方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的气缸内放热率曲线的示意图；以及

图3是本发明一个实施例的用于双燃料发动机的喷油装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

图1是本发明一个实施例的用于双燃料发动机的喷油方法的流程图。

如图1所示，用于双燃料发动机的喷油方法包括

S101，当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时以第一喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，喷入的柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与柴油不同的燃料。

具体地，在双燃料发动机中，可将柴油分为两次喷入至气缸燃烧室内，第一次喷油为预喷油，第二次喷油为主喷油。预喷油时，在预设的预喷正时喷油器按照第一喷油量将柴油喷入至气缸燃烧室中，其中，预设的预喷正时在上止点前30°-60°之间，第一喷油量为0.5～2.5mg/str。

在本发明的实施例中，与柴油不同的燃料可为汽油或者天然气。具体而言，以混合汽油为例，汽油在第一喷入柴油之前由喷油器从进气道喷入，在第一次喷入柴油之后，柴油冷焰放热产生一个很小的放热峰值，在柴油燃烧后，气缸内的温度提高，引燃由进气道喷入的汽油，出现第二个放热峰值。也就是说，由于柴油喷入较早，预混合的柴油较多，改善了缸内汽/柴油混合气体的活性。

进一步而言，将第一次喷入柴油的时刻控制在上止点前30°-60°的好处在于，不仅可以增加喷入的柴油的滞燃期，从而使柴油更好的和气缸内由与柴油不同的其它燃料和空气混合形成的混合气体进行混合，提高混合气体的活性，而且可以使喷入的柴油燃烧放缓，降低引燃的与柴油不同的其它燃料的燃烧速度，从而降低燃烧粗暴的现象。

应当理解的是，如果加入大量EGR，第一次喷入柴油的预喷正时可以适度的推后。

S102，在预设的主喷正时控制以第二喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，第二喷油量大于第一喷油量。

具体地，在第二个放热峰值结束后，在预设的主喷正时喷油器以第二喷油量向气缸燃烧室第二次喷入柴油，柴油的燃烧会出现第三个放热峰值。其中，预设的主喷正时在上止点后5°-25°之间。具体而言，从图2中可以看出，第二个放热峰值和第三个放热峰值会出现明显的分离，由此，降低了气缸内的高温持续时间，同时降低了氮氧化物NOx排放量。也就是说，由于第二次喷入柴油较晚，从而达到分离放热率的效果，这样既拓展双燃料发动机负荷，又降低发动机NOx的排放。

进一步而言，将第二次喷入柴油的时刻控制在上止点后5°-25°的好处在于，不仅可以使第二次喷入柴油的放热峰值和汽油燃烧的放热峰值分离，降低了气缸内的温度，从而减少生成NOx排放物，而且可以增加涡轮增压器涡轮机废气入口处的温度，提高排气能量，可以增大进气压力，增加新鲜进气量，使发动机更好的实现稀薄燃烧。

经过试验可以得出，当预喷正时从-62°CA ATDC到-32°CA ATDC时，即在在上止点前30°-60°时，NOx和烟度的排放量没有明显的变化，而如果预喷正时继续推后，则NOx的排放量明显的增大，烟度变化趋势不明显。所以预喷正时优选地应当在-30°到-60°CA ATDC范围内。当主喷正时为11°CA ATDC时，NOx的排放量比较低，烟度排放量虽然恶化，但是可以用DPF处理掉，因此，主喷正时在5°-25°CA ATDC范围内，即在在上止点后5°-25°时。其中，虽然主喷正时被推后，油耗增高，但是应当优先考虑NOx的排放，因此，主喷正时应当在5°-25°CA ATDC的范围内。

此外，除了上述实施例中的喷油方法，如果双燃料发动机采用的是汽油缸内直喷方式的话，还可采用汽油多次喷入且柴油单次喷入的喷油策略。也就是说，在进气冲程喷入部分汽油，该部分汽油与空气充分预混，并且在上止点前40-50°喷入1-2mg柴油引燃进气冲程喷入的汽油，然后再在上止点后10-20°再次喷入汽油拓展负荷。由此，在保证了低NOx排放的同时，降低了烟度的排放。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种用于双燃料发动机的喷油装置。

如图3所示，用于双燃料发动机的喷油装置包括：气缸燃烧室100和喷油器200。

具体地，喷油器200用于当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向气缸燃烧室100喷入柴油，其中，喷入的柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与柴油不同的燃料，以及在预设的主喷正时控制以第二喷油量向气缸燃烧室100喷入柴油，其中，第二喷油量大于第一喷油量。

具体而言，在双燃料发动机中，喷油器200可将柴油分为两次喷入至气缸燃烧室100内，第一次喷油为预喷油，第二次喷油为主喷油。预喷油时，喷油器200在预设的预喷正时喷油器按照第一喷油量将柴油喷入至气缸燃烧室100中，其中，预设的预喷正时在上止点前30°-60°之间，第一喷油量为0.5～2.5mg/str。

在本发明的实施例中，与柴油不同的燃料可为汽油或者天然气。具体而言，以混合汽油为例，汽油在第一喷入柴油之前由喷油器200从进气道喷入，在第一次喷入柴油之后，柴油冷焰放热产生一个很小的放热峰值，在柴油燃烧后，气缸内的温度提高，引燃由进气道喷入的汽油，出现第二个放热峰值。也就是说，由于柴油喷入较早，预混合的柴油较多，改善了缸内汽/柴油混合气体的活性。

进一步而言，喷油器200将第一次喷入柴油的时刻控制在上止点前30°-60°的好处在于，不仅可以增加喷入的柴油的滞燃期，从而使柴油更好的和气缸内由与柴油不同的其它燃料和空气混合形成的混合气体进行混合，提高混合气体的活性，而且可以使喷入的柴油燃烧放缓，降低引燃的与柴油不同的其它燃料的燃烧速度，从而降低燃烧粗暴的现象。

应当理解的是，如果加入大量EGR，喷油器200第一次喷入柴油的预喷正时可以适度的推后。

在第二个放热峰值结束后，喷油器200在预设的主喷正时以第二喷油量向气缸燃烧室100第二次喷入柴油，柴油的燃烧会出现第三个放热峰值。其中，预设的主喷正时在上止点后5°-25°之间。具体而言，从图2中可以看出，第二个放热峰值和第三个放热峰值会出现明显的分离，由此，降低了气缸内的高温持续时间，同时降低了氮氧化物NOx排放量。也就是说，由于第二次喷入柴油较晚，从而达到分离放热率的效果，这样既拓展双燃料发动机负荷，又降低发动机NOx的排放。

进一步而言，喷油器200将第二次喷入柴油的时刻控制在上止点后5°-25°的好处在于，不仅可以使第二次喷入柴油的放热峰值和汽油燃烧的放热峰值分离，降低了气缸内的温度，从而减少生成NOx排放物，而且可以增加涡轮增压器涡轮机废气入口处的温度，提高排气能量，可以增大进气压力，增加新鲜进气量，使发动机更好的实现稀薄燃烧。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种汽车。

一种汽车，包括本发明上述实施例中的用于双燃料发动机的喷油装置。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种用于双燃料发动机的喷油方法，其特征在于，包括：

当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，喷入的所述柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与所述柴油不同的燃料；以及

在预设的主喷正时控制以第二喷油量向气缸燃烧室喷入柴油，其中，所述第二喷油量大于所述第一喷油量。

2.如权利要求1所述的用于双燃料发动机的喷油方法，所述预设的预喷正时在上止点前30°-60°之间。

3.如权利要求1所述的用于双燃料发动机的喷油方法，所述预设的主喷正时在上止点后°-25°之间。

4.如权利要求1所述的用于双燃料发动机的喷油方法，所述第一喷油量为0.5～2.5mg/str。

5.如权利要求1所述的用于双燃料发动机的喷油方法，所述与所述柴油不同的燃料为汽油或者天然气。

6.一种用于双燃料发动机的喷油装置，其特征在于，包括：

气缸燃烧室；以及

喷油器，所述喷油器用于当发动机的负荷高于预设值时，在预设的预喷正时控制以第一喷油量向所述气缸燃烧室喷入柴油，其中，喷入的所述柴油在燃烧后引燃由进气道喷入的与所述柴油不同的燃料以及在预设的主喷正时控制以第二喷油量向所述气缸燃烧室喷入柴油，其中，所述第二喷油量大于所述第一喷油量。

7.如权利要求6所述的用于双燃料发动机的喷油装置，所述预设的预喷正时在上止点前30°-60°之间。

8.如权利要求6所述的用于双燃料发动机的喷油装置，所述预设的主喷正时在上止点后°-25°之间。

9.如权利要求6所述的用于双燃料发动机的喷油装置，所述第一喷油量为0.5～2.5mg/str。

10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求6-9中任意一项所述的用于双燃料发动机的喷油装置。