CN113374605A - 一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其包括：第一喷油器和第二喷油器，间隔地设置在内燃机的缸盖上，其中，所述第一喷油器和第二喷油器的喷嘴孔径不同；油箱，内部放置有燃料，所述燃料能够分别进入到所述第一喷油器和第二喷油器中；电子控制单元，分别与所述第一喷油器和第二喷油器相连接，所述电子控制单元能分别控制所述第一喷油器和第二喷油器单独作业或同时作业。本发明使内燃机在不同工况下达到分级燃烧的目的，其保证了最佳的功率需求，最大限度的保证内燃机的输出功率，节约了燃料。且本发明还具有结构简单、开发成本低等优点。

Description

一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统。
背景技术
直喷式柴油机具有油耗低和冷起动性好等优点，其燃烧效率首先取决于在极短时间内燃油与空气充分地混合。
直喷式柴油机的混合气形成兼有雾化混合和油膜蒸发混合的特点,对小缸径高速直喷柴油机而言希望有较多的空间雾化混合成分，即有较多的燃料喷向燃烧室空间而较少的燃料喷在燃烧室壁面上,由于柴油品质+使用者维护保养水平及油泵油嘴的技术水平等原因，目前我国的小缸径直喷柴油机普遍使用着喷孔直径过大的喷油器使燃油大多喷在燃烧室壁面上造成了空间雾化混合偏少的结果从而影响了柴油机的性能。对大缸径直喷柴油机而言，由于具有高功率密度、高指示热效率等特点，在军用车辆、辅助动力装置及载重车辆方面具有广泛的应用，但也是使用孔径较大的喷油器。目前,对于装甲车辆使用性能要求越来越高，不仅需要其在高速、高负荷工况下可以输出更高的功率，同时需要其在低速、小负荷工况下可以稳定工作、节约燃料。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种结构简单、开发成本低、能保证最佳的功率需求前提下，最大限度的保证内燃机的输出功率的基于可切换式的内燃机分级燃烧系统。
一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其包括：
第一喷油器和第二喷油器，间隔地设置在内燃机的缸盖上，其中，所述第一喷油器和第二喷油器的喷嘴孔径相同或不同；
油箱，内部放置有燃料，所述燃料能够分别进入到所述第一喷油器和第二喷油器中；
电子控制单元，分别与所述第一喷油器和第二喷油器相连接，所述电子控制单元能分别控制所述第一喷油器和第二喷油器单独作业或同时作业。
在其中一个实施例中，所述油箱依次经滤清器和油泵与油轨相连接；
所述油轨经第一高压油管与所述第一喷油器的第三高压油管相连接，所述油轨经第二高压油管和第二喷油器的第四高压油管相连接，且所述油轨还经回油管与所述油箱相连接；
所述电子控制单元还分别与所述油泵和油轨相连接。
在其中一个实施例中，所述内燃机的进气侧设有进气管，所述进气管上依次设有空气质量流量传感器、中冷器、电子节气门和进气温度压力传感器；
所述内燃机的出气侧设有排气管，所述排气管上依次设有三元催化转化器、微粒捕集器、空燃比传感器、爆震传感器和冷却水温度传感器。
在其中一个实施例中，当第一喷油器和第二喷油器的喷嘴孔径不同时，所述第一喷油器的喷嘴孔径大于所述第二喷油器的喷嘴孔径。
上述基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，从内燃机的低速小负荷到高速全负荷的工作循环内，通过电子控制单元依据不同的工况条件，控制第一喷油器和第二喷油器单独作业或同时作业或交叉作业，使内燃机在不同工况下、依据不同的工作条件达到分级燃烧的目的，其保证了发动机在不同运行条件下可以实现最佳的功率需求，最大限度的保证内燃机的输出功率，节约了燃料，降低污染物排放。且本发明还具有结构简单、发动机改动小、开发成本低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的基于可切换式的内燃机分级燃烧系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参阅图1所示，本发明一实施例提供一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其包括：
第一喷油器17和第二喷油器18，间隔地设置在内燃机的缸盖上，其中，所述第一喷油器17和第二喷油器18的喷嘴孔径相同或不同；例如：所述第一喷油器17的喷嘴孔径大于所述第二喷油器18的喷嘴孔径。如此，可以保证第一喷油器17和第二喷油器18具有不同的喷油效果，便于其符合从低速小负荷到高速全负荷的工作循环内不同的喷油状态需求。在其他实施例中，所述第一喷油器17的喷嘴孔径也可以小于所述第二喷油器18的喷嘴孔径。特殊情况下，如内燃机缸盖较小、空间位置紧凑等，可以使第一喷油器17和第二喷油器18的喷嘴孔径相同。
油箱1，内部放置有燃料2，所述燃料2能够分别进入到所述第一喷油器17和第二喷油器18中；
电子控制单元9，分别与所述第一喷油器17和第二喷油器18相连接，所述电子控制单元9能分别控制所述第一喷油器17和第二喷油器18单独作业或同时作业。
需要说明的是，本发明主要针对大功率内燃机使用，内燃机的缸径介于90mm和320mm之间；喷油策略包括但不限于：在低速低负荷或中速中负荷工况下，只需第一喷油器17或第二喷油器18工作；在中速中负荷下及高速高负荷下，第一喷油器17和第二喷油器18同时进行工作。
上述基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，从内燃机的低速小负荷到高速全负荷的工作循环内，通过电子控制单元9依据不同的工况条件，控制第一喷油器17和第二喷油器18单独作业或同时作业或交叉作业，使内燃机在不同工况下、依据不同的工作条件达到分级燃烧的目的，其保证了发动机在不同运行条件下可以实现最佳的功率需求，最大限度的保证内燃机的输出功率，节约了燃料，降低污染物排放。且本发明还具有结构简单、发动机改动小、开发成本低等优点。
在本发明一实施例中，所述油箱1依次经滤清器6和油泵7与油轨8相连接；油箱1内的燃料2可以经滤清器6和油泵7进入到油轨8中。所述油轨8经第一高压油管4与所述第一喷油器17的第三高压油管16相连接，所述油轨8经第二高压油管5和第二喷油器18的第四高压油管19相连接，且所述油轨8还经回油管3与所述油箱1相连接；多余的燃料2可以通过回油管3回到油箱1中。所述电子控制单元9还分别与所述油泵7和油轨8相连接。
在本发明一实施例中，所述内燃机的进气侧设有进气管20，所述进气管20上依次设有空气质量流量传感器23、中冷器22、电子节气门21和进气温度压力传感器24；所述内燃机的出气侧设有排气管10，所述排气管10上依次设有三元催化转化器11、微粒捕集器12、空燃比传感器13、爆震传感器14和冷却水温度传感器15。
需要说明的是，所述电子控制单元9的输入端分别接转速信号、曲轴转角信号、冷却水温度信号、爆震传感器14的信号、进气温度压力传感器24的信号、空气质量流量传感器23的信号、油泵7的控制信号、第一高压油管4和第二高压油管5的温度压力信号、第一喷油器17的控制信号、第二喷油器18的控制信号、油轨8的压力温度信号、空燃比传感器13的信号，内存有内燃机运行的点火控制曲线图。所述电子控制单元9的输出端分别与第一喷油器17、第二喷油器18、微粒捕集器12、三元催化转化器11相连接。
本发明的工作流程如下：
1)电子控制单元9首先读取和采集信号，判断内燃机的运行工况和负荷大小、，确定第一喷油器17和/或第二喷油器18的喷油量；
2)、内燃机在小负荷工况运行时，第二喷油器18进行喷油，第二喷油器18的喷射时刻和喷射量由电子控制单元9读出；
3)、内燃机在中负荷工况运行时，第一喷油器17进行喷油，第一喷油器17的喷射时刻和喷射量由电子控制单元9读出；
4)、内燃机在大负荷工况运行时，第一喷油器17和第二喷油器18同时进行工作，第一喷油器17和第二喷油器18的喷射时刻和喷射量由电子控制单元9读出；
5)、内燃机工作过程中，通过爆震传感器14判断内燃机是否接近爆震，如果内燃机接近爆震，则推迟第一喷油器17和/或第二喷油器18的喷射时刻，减少对应燃料的喷射量；
6)、利用微粒捕集器12捕集燃烧产生的微量碳烟，利用三元催化转化器11对燃烧生成的氮氧化物、一氧化碳、碳氢进行转化，由于内燃机大部分工况下运行在化学计量比下，反应发生在当量比为1的条件下，因此，具有较高的转化效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其特征在于，包括：
第一喷油器(17)和第二喷油器(18)，间隔地设置在内燃机的缸盖上，其中，所述第一喷油器(17)和第二喷油器(18)的喷嘴孔径相同或不同；
油箱(1)，内部放置有燃料(2)，所述燃料(2)能够分别进入到所述第一喷油器(17)和第二喷油器(18)中；
电子控制单元(9)，分别与所述第一喷油器(17)和第二喷油器(18)相连接，所述电子控制单元(9)能分别控制所述第一喷油器(17)和第二喷油器(18)单独作业或同时作业。
2.如权利要求1所述的基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其特征在于，所述油箱(1)依次经滤清器(6)和油泵(7)与油轨(8)相连接；
所述油轨(8)经第一高压油管(4)与所述第一喷油器(17)的第三高压油管(16)相连接，所述油轨(8)经第二高压油管(5)和第二喷油器(18)的第四高压油管(19)相连接，且所述油轨(8)还经回油管(3)与所述油箱(1)相连接；
所述电子控制单元(9)还分别与所述油泵(7)和油轨(8)相连接。
3.如权利要求1所述的基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其特征在于，所述内燃机的进气侧设有进气管(20)，所述进气管(20)上依次设有空气质量流量传感器(23)、中冷器(22)、电子节气门(21)和进气温度压力传感器(24)；
所述内燃机的出气侧设有排气管(10)，所述排气管(10)上依次设有三元催化转化器(11)、微粒捕集器(12)、空燃比传感器(13)、爆震传感器(14)和冷却水温度传感器(15)。
4.如权利要求1所述的基于可切换式的内燃机分级燃烧系统，其特征在于，当第一喷油器(17)和第二喷油器(18)的喷嘴孔径不同时，所述第一喷油器(17)的喷嘴孔径大于所述第二喷油器(18)的喷嘴孔径。
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