一種發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，在裝有缸內(nèi)直接噴油器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上，利用火花塞點(diǎn)燃分層混合氣形成火焰，利用火焰釋放的能量致使缸內(nèi)其余的預(yù)混的稀釋或者稀薄混合氣形成穩(wěn)定的快速燃燒或多點(diǎn)自燃燃燒?？梢酝ㄟ^EGR回路向進(jìn)氣道內(nèi)引入冷卻的已燃廢氣，以使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)遭遇爆震或最大爆發(fā)壓力超限時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程轉(zhuǎn)換為快速火焰?zhèn)鞑シ绞饺紵?。還可以在缸內(nèi)熱狀態(tài)不足以滿足分層混合氣點(diǎn)火或形成穩(wěn)定壓燃燃燒時(shí)，通過引入內(nèi)部殘余廢氣的方式提高缸內(nèi)熱狀態(tài)。本發(fā)明可以克服預(yù)混稀釋或稀薄混合氣的著火及燃燒過程控制這兩個(gè)汽油壓燃著火燃燒的難題。
【專利說明】一種發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油壓燃著火燃燒方式(Gasoline compression ignition, GCI)由于其具有同時(shí)改善燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放的潛力而成為一種極具發(fā)展前景的新發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)。在汽油壓燃著火技術(shù)的發(fā)展歷史中，由于應(yīng)用平臺(tái)和控制策略的不同，其也被稱為預(yù)混充量壓燃著火技術(shù)、均質(zhì)充量壓燃技術(shù)、可控自燃燃燒技術(shù)和部分預(yù)混壓燃技術(shù)等。以上何種技術(shù)雖然在實(shí)施上各有不同，但是其技術(shù)核心同屬于壓縮汽油著火燃燒的范疇。汽油壓燃燃燒技術(shù)的共同特點(diǎn)之一就是通過額外熱源或者缸內(nèi)高溫殘余廢氣的加熱和發(fā)動(dòng)機(jī)自身的壓縮過程使得稀釋或稀薄的空氣燃油混合物在燃燒上止點(diǎn)附近自燃著火。
[0003]所謂稀釋混合氣是指缸內(nèi)充量除了燃油和空氣外還存留有大量的已燃?xì)怏w，其燃油和空氣的比例并不局限于理論當(dāng)量比。而所謂稀薄混合氣是指缸內(nèi)充量主要只包含燃油和空氣，但是空氣量與燃油的比例必大于理論上的空燃當(dāng)量比。因此，稀釋燃燒是指缸內(nèi)著火燃燒時(shí)缸內(nèi)充量為稀釋混合氣，而稀薄燃燒是指缸內(nèi)著火燃燒時(shí)缸內(nèi)充量為稀薄混合氣。無論是稀釋燃燒還是稀薄燃燒，其核心本質(zhì)都是在發(fā)動(dòng)機(jī)著火燃燒時(shí)，填充大量不參與燃燒的氣體以控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程，無論填充的是已燃廢氣還是過量空氣。
[0004]但是汽油壓燃燃燒技術(shù)若要在實(shí)際應(yīng)用，仍然需要解決燃燒過程控制中幾個(gè)技術(shù)問題。首先需要解決汽油機(jī)壓燃燃燒的控制問題。汽油壓燃燃燒的著火取決于壓縮過程中缸內(nèi)預(yù)混充量的溫度歷程。只有當(dāng)缸內(nèi)狀態(tài)滿足著火需求時(shí)，缸內(nèi)混合氣才會(huì)自燃著火。因而汽油壓燃燃燒缺乏直接的著火控制方法來實(shí)現(xiàn)著火時(shí)刻的精確控制。其次，汽油壓燃燃燒對(duì)環(huán)境溫度非常敏感，這就造成了在發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷機(jī)狀態(tài)時(shí)很難正常工作于壓燃燃燒方式。最后，由于缺乏著火時(shí)刻的控制手段，汽油壓燃著火燃燒在大負(fù)荷很容易引起高的放熱率和壓力升高率。高的壓力升高率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行是不利的，過高的壓力升高率會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服預(yù)混稀釋或稀薄混合氣的著火及燃燒過程控制的難題，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，該控制方法是基于同時(shí)具有火花點(diǎn)火、缸內(nèi)直接噴射燃油、外部廢氣再循環(huán)和可變氣門定時(shí)功能的發(fā)動(dòng)機(jī)，即該發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有的具體功能為:可以通過缸內(nèi)直接噴射方式在點(diǎn)火時(shí)刻于火花塞附近形成當(dāng)量比混合氣；同時(shí)還可以通過在進(jìn)氣行程或壓縮行程初期通過缸內(nèi)直接噴射方式或者通過進(jìn)氣道噴射方式，在缸內(nèi)形成稀薄或稀釋的分層混合氣。在合理的時(shí)刻使用火花點(diǎn)火的方式可以點(diǎn)燃分層混合氣形成穩(wěn)定火核。
[0006]本發(fā)明提出的發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法的技術(shù)方案是:發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)每缸均配有火花塞、進(jìn)氣道噴油器、缸內(nèi)直接噴油器以及至少一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；包括以下步驟:
[0007]步驟一、通過所述進(jìn)氣道噴油器向進(jìn)氣道噴射燃油，或在發(fā)動(dòng)機(jī)處于進(jìn)氣行程或壓縮行程初期時(shí)，通過缸內(nèi)直接噴油器向缸內(nèi)噴射燃油，從而在缸內(nèi)形成預(yù)混稀釋或稀薄的空氣燃油混合物:
[0008]步驟二、在發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程后期、且在燃燒開始前，通過安裝在缸蓋上的缸內(nèi)直接噴油器進(jìn)行一次或多次噴射，從而在火花塞附近制造分層混合氣；
[0009]步驟三、利用火花塞點(diǎn)燃所述分層混合氣形成火焰；
[0010]步驟四、利用該火焰?zhèn)鞑メ尫诺哪芰恐率垢變?nèi)其余的預(yù)混的稀釋或者稀薄混合氣形成穩(wěn)定的快速燃燒或多點(diǎn)自燃燃燒。
[0011]本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)上，還設(shè)有高壓EGR回路和低壓EGR回路；首先，通過所述高壓EGR回路或者低壓EGR回路，向進(jìn)氣道內(nèi)引入冷卻的已燃廢氣，從而在缸內(nèi)形成預(yù)混的稀釋混合氣；所述稀釋混合氣的燃燒采用前述的稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法來控制；增加EGR功能的優(yōu)勢(shì)是，在汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)遭遇爆震、最大壓力升高率過大或最大爆發(fā)壓力過大時(shí)，利用EGR對(duì)燃燒的抑制作用可以調(diào)整自燃放熱的比例，如有需要甚至可將明顯的自燃放熱過程轉(zhuǎn)換為快速的火焰?zhèn)鞑ト紵?，以維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。前述的快速火焰?zhèn)鞑ミ^程是指包含有局部自燃以致于放熱速度快于稀釋條件下火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊幕鹧鎮(zhèn)鞑ミ^程，并不等同于傳統(tǒng)汽油機(jī)中的火焰?zhèn)鞑ミ^程。
[0012]本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，其中，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上，由于負(fù)荷和稀釋程度的變化，依靠火花點(diǎn)火分層混合氣形成多點(diǎn)自燃的方法，可能會(huì)遇到自燃難以形成或者不穩(wěn)定的問題。因此，在缸內(nèi)熱狀態(tài)不足滿足分層混合氣點(diǎn)火或形成穩(wěn)定壓燃燃燒時(shí)，通過引入內(nèi)部殘余廢氣的方式提高預(yù)混的稀釋或者稀薄混合氣的溫度，提高缸內(nèi)熱狀態(tài)，以滿足在不同負(fù)荷下火花點(diǎn)燃分層混合氣和多點(diǎn)同時(shí)自燃的需求。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]將本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法應(yīng)用在已有的RicardoHydraHO型單缸發(fā)動(dòng)機(jī)上，可以拓展稀釋燃燒的運(yùn)行范圍。于此同時(shí)，還可以大幅降低稀釋燃燒的循環(huán)變動(dòng)，稀釋燃燒的循環(huán)變動(dòng)在本發(fā)明控制方法的作用下可降低到5%以下。與均質(zhì)噴射的稀釋燃燒方式相比可以明顯改善燃油經(jīng)濟(jì)性，在頂EP = 6bar時(shí)，利用本發(fā)明方法較均質(zhì)噴射的稀釋燃燒，其燃油經(jīng)濟(jì)性可改善4.8%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明中同時(shí)具有進(jìn)氣道噴射和缸內(nèi)直噴能力的單缸發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2是在圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行直噴噴油器位置變換而形成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖3是在圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上安裝外部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖4是在圖2所不發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上安裝外部廢氣再循環(huán)系統(tǒng)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖5(a)基于進(jìn)氣沖程打開排氣門方式存留廢氣的氣門定時(shí)示意圖；
[0020]圖5(b)基于排氣沖程打開進(jìn)氣門方式存留廢氣的氣門定時(shí)示意圖；
[0021]圖5(c)負(fù)氣門重疊角方式存留廢氣的氣門定時(shí)示意圖；
[0022]圖5(d)正氣門重疊角方式存留廢氣的氣門定時(shí)示意圖。[0023]圖中:1、缸內(nèi)工作容積；2、活塞；3、連桿；4、排氣門；5、進(jìn)氣門；6、進(jìn)氣道噴油器；
7、缸內(nèi)直噴噴油器；8、火花塞，9、渦輪機(jī)；10、壓氣機(jī)；11、中冷器；12、高壓EGR回路；13、低壓EGR回路；14、高壓EGR回路EGR控制閥；15、低壓EGR回路EGR控制閥。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0025]本發(fā)明提出的控制方法是:在一臺(tái)針對(duì)汽油壓燃設(shè)計(jì)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過在進(jìn)氣道噴射的方式形成預(yù)混的稀薄或者稀釋混合氣，并將該混合氣引入缸內(nèi)。其中進(jìn)氣道內(nèi)的稀釋混合氣是通過在進(jìn)氣系統(tǒng)中引入外部廢氣再循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)的，無論是通過高壓外部廢氣再循環(huán)回路或低壓外部廢氣再循環(huán)回路或兩種外部廢氣再循環(huán)回路兼用的方法均可。預(yù)混燃油的注入并不局限于進(jìn)氣道噴射方式，也可以直接向缸內(nèi)引入過量空氣或者空氣與廢氣混合物，然后通過在進(jìn)氣沖程和壓縮沖程早期的進(jìn)行缸內(nèi)燃油直接噴射方式獲得。在得到預(yù)混稀釋/稀薄混合氣后，通過壓縮沖程后期缸內(nèi)燃油直接噴射方式，即在活塞接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)進(jìn)行噴射，在火花塞周圍形成可點(diǎn)燃的當(dāng)量比混合氣，從而在缸內(nèi)形成分層混合氣，進(jìn)而利用火花跳火的方式，在合理的時(shí)刻點(diǎn)燃分層混合氣。借助火焰?zhèn)鞑ズ桶l(fā)展過程中釋放的熱量和該過程造成的缸內(nèi)壓力升高以及活塞的繼續(xù)壓縮引起的壓力升高使缸內(nèi)其余未燃的預(yù)混稀薄或稀釋混合氣自燃著火。其中，火花點(diǎn)燃分層混合氣的過程在汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)上可作為混合稀釋或稀薄混合物在全部工況下實(shí)現(xiàn)可控壓縮著火的手段。除汽油燃料外，醇類燃料以及其他高辛烷值燃料也均可采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)預(yù)混稀薄或稀釋充量在缸內(nèi)的壓燃著火燃燒。
[0026]實(shí)現(xiàn)方式的具體描述。
[0027]圖1所示的是一臺(tái)單缸往復(fù)式二沖程或者四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖?；钊?通過連桿3與曲軸相連，通過其往復(fù)運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)工作容積I變化。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室至少配備一個(gè)進(jìn)氣門5和一個(gè)排氣門4。一個(gè)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋上的用于缸內(nèi)直接噴射的噴油器7將燃油直接注入缸內(nèi)。一個(gè)火花塞安8裝于氣缸蓋上用于點(diǎn)燃缸內(nèi)混合氣。
[0028]圖2展示了一臺(tái)和圖1相同的發(fā)動(dòng)機(jī)，但是圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直接噴射的噴油器較圖1所示的發(fā)動(dòng)機(jī)處于遠(yuǎn)離火花塞的位置。在此例應(yīng)用中，為了在火花塞附近形成可用的分層混合氣，需要活塞上設(shè)計(jì)專門的燃燒室進(jìn)行配合。其設(shè)計(jì)方式按現(xiàn)有的壁面引導(dǎo)汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒室設(shè)計(jì)即可。
[0029]圖3和圖4分別展示的是在與圖1和圖2相同的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)上，只是額外地加裝了冷卻的外部廢氣再循環(huán)回路(高壓EGR回路12和/或低壓EGR回路13)。在壓氣機(jī)10的下游加裝有中冷器11，用以降低增壓后的充量溫度。部分廢氣是從渦輪機(jī)9的上游導(dǎo)出，經(jīng)過一個(gè)換熱器的冷卻回到進(jìn)氣系統(tǒng)中壓氣機(jī)10的下游。其廢氣數(shù)量是通過高壓EGR回路EGR控制閥14或低壓EGR回路EGR控制閥15調(diào)節(jié)的。這種提取壓力明顯大于環(huán)境壓力的EGR系統(tǒng)在本例中將會(huì)被稱為聞壓EGR。此外，外部廢氣還可以從潤輪機(jī)9的下游引出回到進(jìn)氣系統(tǒng)中壓氣機(jī)10的上游。此時(shí)，外部廢氣的提取壓力與環(huán)境壓力接近，這種外部廢氣再循環(huán)回路在本例中將會(huì)被稱為低壓EGR。雖然未在圖中注出，但是該發(fā)動(dòng)機(jī)也可配更多的渦輪增壓器或者機(jī)械增壓器。其中渦輪增壓器由連接在排氣道內(nèi)的渦輪機(jī)9和連接在進(jìn)氣道內(nèi)的壓氣機(jī)11組成。渦輪增壓器和機(jī)械增壓器對(duì)于本發(fā)明來說不是必須的部件，可以按照其常規(guī)狀態(tài)工作。
[0030]整個(gè)燃燒控制為，而進(jìn)氣道噴油器6提供了一個(gè)預(yù)混的稀薄/稀釋充量(主要是由是否使用EGR決定其類型)，在新鮮充量進(jìn)入缸內(nèi)后與殘余廢氣混合形成稀釋充量。其中進(jìn)氣道內(nèi)的稀釋混合氣是在圖3所示的配有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，通過在進(jìn)氣系統(tǒng)中引入外部廢氣再循環(huán)的方式實(shí)現(xiàn)的，無論是通過高壓外部廢氣再循環(huán)回路12或低壓外部廢氣再循環(huán)回路13或兩種外部廢氣再循環(huán)回路兼用的方法均可。預(yù)混燃油的注入并不局限于進(jìn)氣道噴射方式，也可以通過圖1或圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)上的缸內(nèi)直噴噴油器7在進(jìn)氣沖程和壓縮沖程早期向缸內(nèi)直接噴射燃油獲得。在得到預(yù)混稀釋/稀薄混合氣后，通過壓縮沖程后期的合適時(shí)刻利用缸內(nèi)直噴噴油器7，在活塞接近壓縮上止點(diǎn)時(shí)進(jìn)行一次或噴射的方式，在火花塞周圍形成可點(diǎn)燃的接近當(dāng)量比的混合氣。從而在缸內(nèi)形成如下分層混合氣，即火花塞附近則是接近當(dāng)量比的混合氣，在燃燒室的其他位置填充的是預(yù)混的稀釋混合氣。進(jìn)而利用火花塞8跳火的方式，在合理的時(shí)刻點(diǎn)燃分層混合氣?；鸷耸紫仍诨鸹ㄈ浇纬?，然后逐步擴(kuò)散到周圍其他區(qū)域。借助火焰?zhèn)鞑ズ桶l(fā)展過程中釋放的熱量和該過程造成的缸內(nèi)壓力升高以及活塞的繼續(xù)壓縮引起的壓力升高使缸內(nèi)其余未燃的預(yù)混稀薄或稀釋混合氣自燃著火。
[0031]在本方法中前期火焰?zhèn)鞑ミ^程釋放的能量作為一個(gè)放大的點(diǎn)火源使火焰擴(kuò)散向預(yù)混的稀釋混合氣。分層充量的數(shù)量可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前運(yùn)行條件，如負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力等，通過缸內(nèi)直噴的脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)，以優(yōu)化整個(gè)燃燒過程。當(dāng)通過火焰?zhèn)鞑メ尫诺哪芰窟_(dá)到一定程度后，缸內(nèi)的預(yù)混的均質(zhì)混合氣會(huì)由于受到內(nèi)部廢氣加熱、活塞壓縮和來自已燃混合氣傳熱等三方面的作用，達(dá)到自燃條件，發(fā)生自燃放熱。其中，內(nèi)部廢氣加熱和活塞壓縮是為了自燃放熱提供基礎(chǔ)條件，而已燃混合氣傳熱作為直接控制著火的手段而存在。
[0032]有兩種實(shí)際情況需要采用輔助控制手段，一是在稀釋度過大和壓縮比不足的情況下，點(diǎn)燃分層混合氣的方式也難以獲得穩(wěn)定和理想的自燃過程。此時(shí)可通過如圖5(a)至圖5(d)所示氣門控制參數(shù)，利用可變氣門機(jī)構(gòu)，在缸內(nèi)存留一定量的內(nèi)部殘余廢氣。利用殘余廢氣的能量加熱預(yù)混稀釋混合氣，以確保點(diǎn)燃分層混合氣的方式可觸發(fā)穩(wěn)定理想可接受的壓燃燃燒；二是在汽油壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)遭遇爆震、最大壓力升高率過大或最大爆發(fā)壓力過大時(shí)，利用所采用高壓EGR回路12和低壓EGR回路13 ；EGR回路，調(diào)整EGR率以降低自燃放熱的比例和速度，在極端情況下甚至將自燃放熱過程轉(zhuǎn)換為快速的火焰?zhèn)鞑ト紵?，以維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。
[0033]作為一種替代傳統(tǒng)火焰?zhèn)鞑シ绞饺紵妙A(yù)混稀釋或稀薄混合氣的燃燒方式，預(yù)混稀釋或稀薄混合氣利用缸內(nèi)殘余的熱廢氣提供的能量可以實(shí)現(xiàn)自燃燃燒。圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)和圖5(d)分別示出了引入內(nèi)部殘余廢氣的氣門定時(shí)原理圖(即引入內(nèi)部殘余廢氣的方法)。其中，建立在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上的實(shí)施方式有以下四種:
[0034]a.在進(jìn)氣沖程打開排氣門的方式，即，排氣門在整個(gè)換氣過程中打開兩次。首次為正常排氣，其打開時(shí)刻為壓縮行程末期或排氣行程前期，其關(guān)閉時(shí)刻位于排氣行程；第二次排氣門打開和關(guān)閉都在進(jìn)氣沖程中，以便從排氣道吸入廢氣。在這種方式下，進(jìn)氣門則如傳統(tǒng)汽油機(jī)的設(shè)置一樣，在進(jìn)排氣上止點(diǎn)前打開，在進(jìn)氣下止點(diǎn)后關(guān)閉。
[0035]b.在排氣沖程中打開進(jìn)氣門。在這種方式下，排氣門則如傳統(tǒng)汽油機(jī)的設(shè)置一樣，在排氣下止點(diǎn)附近打開，在進(jìn)排氣上止點(diǎn)附近關(guān)閉。但進(jìn)氣門打開的時(shí)間大幅提前，根據(jù)需要，甚至可提前到排氣行程的中期，以便在排氣行程將廢氣排入進(jìn)氣道，然后在進(jìn)氣行程在排入進(jìn)氣道的廢氣吸回缸內(nèi)。
[0036]c.負(fù)氣門重疊角方式。這種方式是指，排氣門關(guān)閉時(shí)刻在進(jìn)排氣上止點(diǎn)前，進(jìn)氣門打開時(shí)刻在進(jìn)排氣上止點(diǎn)后，以在活塞達(dá)到進(jìn)排氣上止點(diǎn)附近時(shí)創(chuàng)造出負(fù)氣門重疊角，使得部分廢氣始終存留在氣缸內(nèi)。
[0037]d.正氣門重疊角方式。即與傳統(tǒng)進(jìn)排氣門時(shí)刻相比，進(jìn)一步推遲排氣門關(guān)閉時(shí)刻的同時(shí)進(jìn)一步提前進(jìn)氣門打開時(shí)刻，在進(jìn)排氣門上止點(diǎn)附近形成明顯大于正常使用時(shí)的正氣門重疊角，使得進(jìn)氣過程中向缸內(nèi)吸入部分回流到進(jìn)氣管廢氣，也可以從排氣管吸入部分廢氣。
[0038]與預(yù)混稀釋或者稀薄混合物的火焰?zhèn)鞑ト紵啾?，自燃燃燒在不同的?fù)荷均允許缸內(nèi)存在更大的稀釋度(即，大量的廢氣或者過量空氣)對(duì)于降低發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化合物排放和改善燃油經(jīng)濟(jì)性有很大的幫助。分層充量的數(shù)量和稀釋率均需依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力等條件而調(diào)整。
[0039]需要特別強(qiáng)調(diào)的是缸內(nèi)直接噴射的燃油和進(jìn)氣道內(nèi)噴射的燃油即可以是汽油，也可以是乙醇、甲醇、丁醇等或其混合物。
[0040]本發(fā)明所描述的實(shí)現(xiàn)方式的主要優(yōu)點(diǎn)是:稀釋或稀薄的高辛烷值燃料可燃混合充量采用壓燃燃燒方式可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效和低排放的燃燒，燃燒過程可以依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速等運(yùn)行條件通過火花點(diǎn)燃缸內(nèi)分層充量的方式來實(shí)現(xiàn)。
[0041]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)是一臺(tái)每缸均配有火花塞、進(jìn)氣道噴油器、缸內(nèi)直接噴油器以及至少一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門的四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)；其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、通過所述進(jìn)氣道噴油器向進(jìn)氣道噴射燃油，或在發(fā)動(dòng)機(jī)處于進(jìn)氣行程或壓縮行程初期時(shí)，通過缸內(nèi)直接噴油器向缸內(nèi)噴射燃油，從而在缸內(nèi)形成預(yù)混稀釋或稀薄的空氣燃油混合物: 步驟二、在發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程后期、且在燃燒開始前，通過安裝在缸蓋上的缸內(nèi)直接噴油器進(jìn)行一次或多次噴射，從而在火花塞附近制造分層混合氣； 步驟三、利用火花塞點(diǎn)燃所述分層混合氣形成火焰； 步驟四、利用該火焰?zhèn)鞑メ尫诺哪芰恐率垢變?nèi)其余的預(yù)混的稀釋或者稀薄混合氣形成穩(wěn)定的快速燃燒或多點(diǎn)自燃燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)上，還設(shè)有高壓EGR回路和低壓EGR回路； 首先，通過所述高壓EGR回路或者低壓EGR回路，向進(jìn)氣道內(nèi)引入冷卻的已燃廢氣，從而在缸內(nèi)形成預(yù)混的稀釋混合氣； 所述稀釋混合氣的燃燒采用如權(quán)利要求1所述的稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法來控制； 當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷遭遇爆震或最大爆發(fā)壓力超限時(shí)，利用已燃廢氣將所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程轉(zhuǎn)換為快速火焰?zhèn)鞑シ绞饺紵?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄或稀釋燃燒的著火和燃燒控制方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)上，在缸內(nèi)熱狀態(tài)不足滿足分層混合氣點(diǎn)火或形成穩(wěn)定壓燃燃燒時(shí)，通過引入內(nèi)部殘余廢氣的方式提高預(yù)混的稀釋或者稀薄混合氣的溫度，提高缸內(nèi)熱狀態(tài)，以滿足在不同負(fù)荷下火花點(diǎn)燃分層混合氣和多點(diǎn)同時(shí)自燃的需求。
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK104005871SQ201410236068
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】趙華, 陳韜, 謝輝, 何邦全 申請(qǐng)人:天津大學(xué)