一種復合噴射雙燃料內燃機可變egr進氣系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于內燃機技術領域，具體涉及一種復合噴射(缸內直噴加氣道噴射） 雙燃料點燃式內燃機的可變EGR進氣系統(tǒng)及控制方法。適用于采用EGR技術的復合噴射雙燃 料點燃式內燃機。
【背景技術】
[0002] 石油是一種不可再生的化石能源，隨著世界經濟的飛速發(fā)展，汽車產量和保有量 的迅速增加，對石油需求的壓力也日漸增大，如何實現(xiàn)更清潔、更高效的燃燒成為世界各大 汽車廠商面臨的主要問題，因此世界各國廣泛開展了汽車內燃機代用燃料和EGR技術的研 究。缸內直噴內燃機在燃油經濟性方面比傳統(tǒng)內燃機有較大的提升，但是面對日益嚴格的 排放法規(guī)，較高的NOx排放限制了直噴發(fā)動機的發(fā)展。其中，廢氣再循環(huán)(EGR)技術將一部分 廢氣重新引入氣缸，降低了氧濃度和燃燒溫度，能夠有效的控制發(fā)動機的NOx排放，成為一 種改善排放的重要手段。為了改善燃燒，提高燃油經濟性，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，對于內燃 機代用燃料方面也進行很多研究工作，其中天然氣、液化石油氣、氫氣燃料以其優(yōu)良的燃燒 特性，在內燃機領域得到廣泛應用，因此出現(xiàn)了雙燃料內燃機，利用代用燃料燃燒優(yōu)勢，與 傳統(tǒng)燃料混合，從而改善缸內燃燒狀態(tài)，降低排放，且內燃機許用更大程度的EGR率。復合噴 射雙燃料內燃機，可以將雙燃料與復合噴射技術二者各自的優(yōu)點相結合，實現(xiàn)內燃機性能 的整體提升。
[0003] EGR的分類有很多種，按照廢氣在缸內的分布可以分為均質EGR和分層EGR，均質 EGR的缸內EGR率比較均勻，而分層EGR的缸內EGR率隨空間位置而變化。EGR技術的應用在降 低NOx排放的同時也會在一定程度上影響點燃式內燃機的正常燃燒，因此應該根據(jù)內燃機 負荷工況來選擇不同的EGR分布形式，以獲取內燃機整體性能的最優(yōu)化。在中小負荷引入廢 氣，可以增加節(jié)氣門開度，減小中小負荷時的栗氣損失;在大負荷引入廢氣，可以抑制爆震， 從而可以進一步提尚壓縮比，提尚熱效率，改善燃油經濟性。
[0004] 均質EGR進氣方式，是將排氣管中的廢氣直接引入到進氣管節(jié)氣門前，通過調節(jié)節(jié) 氣門的開度來決定進氣量，有研究表明，在中小負荷時采用均質EGR分布方式，有研究表明， 中小負荷下的EGR引入可以降低1%-3%的燃油消耗率，其原因在于中小負荷時內燃機經濟 性的改善主要來源栗氣損失的降低以及進氣歧管溫度提高對燃油蒸發(fā)的加強作用。此時均 質EGR分布方式更利于增大進氣量，進一步降低節(jié)流損失，同時能許用更大的EGR率。但是廢 氣引入過多，會對燃燒產生不利影響，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兟?。分層EGR可以解決高EGR率下的燃 燒惡化問題，所謂分層EGR就是將排氣管中的廢氣直接引入到進氣道中，然后直接通過進氣 門進入缸內，在缸內火花塞周圍的新鮮混合氣和引入廢氣混合不均勻，呈現(xiàn)出帶狀或是分 層的空間分布，即在燃燒室中間或是頂部為新鮮空氣和燃料的混合氣，兩側或是底部為引 入的廢氣或是大EGR率的混合氣，這樣使得點火時火花塞周圍能順利著火，那么在高負荷工 況下，采用分層EGR進氣方式，能進一步提高EGR的容忍度，更大程度的改善高負荷下內燃機 的燃油經濟性。
[0005] 目前，對于點燃式內燃機上采用的EGR技術，只有單一的EGR進氣分布形式，但缺乏 基于內燃機負荷需求調整的可變EGR分布技術。尤其對于復合噴射雙燃料內燃機，燃料特性 的改善，能夠許用更大程度的廢氣引入率，同時根據(jù)目標扭矩需求，調整不同負荷下EGR的 分布形式，能進一步獲取復合噴射雙燃料內燃機整體燃油經濟性的改善，以及排放性能的 提升，這也是當前內燃機技術領域關于復合噴射雙燃料內燃機上應用可變EGR技術研究所 缺乏的。因此，設計開發(fā)一種新型的適用可變EGR進氣系統(tǒng)對提高復合噴射雙燃料內燃機的 燃油經濟性具有重要意義。

【發(fā)明內容】

[0006] 本實用新型的目的在于提供一種復合噴射雙燃料內燃機可變EGR進氣系統(tǒng)及控制 方法，該可變EGR進氣系統(tǒng)能夠根據(jù)內燃機負荷狀態(tài)選擇均質EGR和分層EGR分布方式，同時 基于目標扭矩需求，調整EGR開度，選取合適的廢氣引入率，該進氣系統(tǒng)能夠兼顧高低負荷 對EGR分布形式的需求，能夠有效的降低內燃機的NOx排放;另一方面，能夠在復合噴射雙燃 料內燃機上獲取最大程度的EGR容忍度，從而在傳統(tǒng)內燃機基礎上進一步改善內燃機的動 力性、經濟性和排放性，尤其降低NOx的排放。
[0007] 本實用新型通過以下技術方案予以實現(xiàn)，結合【附圖說明】如下：
[0008] 本實用新型提供一種復合噴射雙燃料內燃機的可變EGR進氣系統(tǒng)，包括:點燃式內 燃機20、第一燃料噴射系統(tǒng)、第二燃料噴射系統(tǒng)、第一燃料供給系統(tǒng)、第二燃料供給系統(tǒng)、火 花塞14、進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、可變廢氣再循環(huán)(EGR)進氣系統(tǒng)、氧傳感器12和內燃機電控系 統(tǒng)16;第一燃料供給系統(tǒng)由第一燃料供給裝置23、第一燃料供給管路21和第一燃料噴射器6 組成;第二燃料供給系統(tǒng)由第二燃料供給裝置24、第二燃料供給管路22和第二燃料噴射器7 組成;進氣系統(tǒng)由節(jié)氣門3、進氣歧管4、進氣總管5和進氣門8組成;排氣系統(tǒng)由排氣歧管10、 排氣總管11和排氣門9組成;可變EGR進氣系統(tǒng)由排氣總管11、電控EGR閥13、文丘里管15、氣 流穩(wěn)壓腔17、EGR冷卻裝置18以及可變EGR調節(jié)閥19組成。
[0009] 所述的一種復合噴射雙燃料內燃機的可變EGR進氣系統(tǒng)，包括第一燃料供給系統(tǒng)、 第二燃料供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)，第一燃料供給系統(tǒng)、第二燃料供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)分別通 過第一燃料噴射器6、第二燃料噴射器7和火花塞14與點燃式內燃機20相連;可變EGR進氣系 統(tǒng)通過對電控EGR閥13的調節(jié)來實現(xiàn)目標EGR率，通過對可變EGR調節(jié)閥19的調節(jié)到a與b來 實現(xiàn)均質EGR和分層EGR的進氣方式;可變EGR進氣系統(tǒng)的排氣總管11、電控EGR閥13、文丘里 管15、氣流穩(wěn)壓腔17、EGR冷卻裝置18和可變EGR調節(jié)閥19依次順序相連；內燃機電控系統(tǒng)16 通過對節(jié)氣門3、第一燃料噴射器6和第二燃料噴射器7以及火花塞14的控制實現(xiàn)對該復合 噴射雙燃料點燃式內燃機燃燒系統(tǒng)的操控。
[0010] 所述的一種復合噴射雙燃料內燃機的可變EGR進氣系統(tǒng)，與其相連的點燃式內燃 機20采用兩種不同屬性的燃料，分別為第一燃料(主燃料)和第二燃料(輔助燃料），第一燃 料為現(xiàn)在應用較為廣泛的燃料，主要是汽油;第二燃料為性能優(yōu)于第一燃料的代用燃料，主 要為氫氣，其性能主要包括火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ⅻc火能量、燃燒界限以及燃燒排放物方面。
[0011] 所述的一種復合噴射雙燃料內燃機的可變EGR進氣系統(tǒng)，與其相連的點燃式內燃 機20與兩種不同的燃料供給系統(tǒng)相連，分別為第一燃料供給系統(tǒng)和第二燃料供給系統(tǒng);雙 燃料噴射系統(tǒng)中，第一燃料噴射器6噴射第一燃料，且采用進氣道預混合的形式進入氣缸， 第二燃料噴射器7噴射第二燃料，且采用缸內直接噴射的形式進入氣缸。
[0012] 本實用新型中所述的點燃式內燃機20的每個氣缸燃燒室25包括2個進氣門8、2個 排氣門9、火花塞14、缸內第二燃料噴射器7、氣缸26和活塞29頂面，其中活塞29為氣流引導 型的凹坑頂面，與連桿30和活塞環(huán)28相連，在進氣歧管4中預混合好的第一燃料混合氣在進 氣門8開啟后進入氣缸，與直接噴入缸內的第二燃料一起配合活塞29頂面，形成需要的分層 混合氣31;其中火花塞14置于燃燒