[发明专利]内燃机低温燃烧小负荷稳定燃烧装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种内燃机低温燃烧小负荷稳定燃烧装置及方法。

背景技术

“均质压燃、低温燃烧”理论被认为是最有潜力的高效清洁内燃机替代燃烧技术，从而受到越来越多的重视。但是这种燃烧方式的燃烧过程主要受化学反应动力学控制。它的着火时刻和燃烧反应速率控制困难；而且这一燃烧方式运行工况范围狭窄，混合气过稀或高辛烷值燃料在小负荷和怠速工况下容易“失火”，而在大负荷工况下则容易出现“爆震燃烧”(尤其是高十六烷值燃料)，因此其运行工况范围需要向大负荷和小负荷工况扩展。此外，在这一燃烧方式中，废气再循环(EGR)成为燃烧过程中最重要的燃烧控制手段，高辛烷值燃料需要通过残余废气提高混合气的温度使其能够压燃着火，而高十六烷值燃料则需要采用外部冷却废气稀释降低燃烧反应速度，并且废气的稀释可以降低燃烧火焰温度，从而抑制NOx生成。

为了避免，在怠速和小负荷工况，缸内燃烧温度较低，很难形成稳定的自燃着火条件下HCCI发动机失火现象的发生。可以采用废气再循环技术，传统的方法是采用可变气门技术，让热废气直接留在缸内，提高进气温度，从而改善燃烧，这种方法称为内部EGR。但是用这种方法引入的热废气，需要复杂的可变气门技术，尤其是基于柴油机的需要大驱动力的可变气门机构更加复杂，尚未有商品化应用的报道。另一方面，对于传统外部EGR方法，将废气冷却后引入到进气管，用以控制“均质压燃、低温燃烧”大负荷下较高的燃烧反应速率或延长燃油空气混合时间，但其弊端是，形成的最终进气温度不可调节，不能很好地满足发动机小负荷稳定燃烧的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种提高最终进入进气总管的进气温度、保证进气温度高效智能可调的内燃机低温燃烧小负荷稳定燃烧装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的内燃机低温燃烧小负荷稳定燃烧装置，它包括与发动机进气口相连的进气总管和与发动机排气口相连的排气总管，空气进气管顺次连接空气滤清器、压气机、进气中冷控制系统以及进气总管，所述的进气中冷控制系统由并联设置的中冷器和中冷器旁通阀组成，第一管路一端与排气总管连通并且另一端顺次连接高压废气再循环控制系统、单向阀以及进气总管，所述的高压废气再循环控制系统由并联设置的高压废气再循环冷却器和高压废气再循环旁通阀组成，所述的压气机的轴与涡轮的轴固定相连，所述的排气总管的出口与涡轮的进气口相连，所述的涡轮的出气口与两个支路相连，其中第一支路安装有排气背压阀并且该支路出口与大气连通，第二支路的另一端顺次连接低压废气再循环控制系统和空气进气管，所述的低压废气再循环控制系统由并联设置的低压废气再循环冷却器和低压废气再循环旁通阀组成，第二管路一端连接第一支路出口端并且另一端顺次连接进口单向阀、储气罐、出口单向阀、储气罐阀以及进气总管,在所述的进气总管上安装有温度传感器,电控单元分别与中冷器旁通阀、高压废气再循环旁通阀、低压废气再循环旁通阀和储气罐阀通过控制线相连。

本发明的内燃机低温燃烧小负荷稳定燃烧方法，它包括以下步骤：

步骤一、在发动机运行过程中，电控单元读取安装在进气总管上的温度传感器的温度信号，当发动机的进气温度低于电控单元的设定温度值时，电控单元向高压废气再循环控制系统输出控制信号，打开高压废气再循环旁通阀至开度为50％，使涡轮之前的废气绕过高压废气再循环冷却器，再经过单向阀，汇入进气总管；若检测到此时进气温度高于设定温度，则高压废气再循环旁通阀以50％开度为基础依次减小开度至25％、12.5％、0，直到满足设定温度为止；若检测到此时进气温度低于设定温度，则高压废气再循环旁通阀以50％开度为基础依次增加开度至75％、87.5％、100％，直到满足设定温度为止；若高压废气再循环旁通阀开度增至100％，进气温度仍然低于设定温度，则低压废气再循环旁通阀开始响应；

步骤二、电控单元向低压废气再循环控制系统发出指令，打开低压废气再循环旁通阀至开度为50％，使涡轮之后的废气绕过低压废气再循环冷却器，之后汇入压气机前端；若检测到此时进气温度高于设定温度，则低压废气再循环旁通阀以50％开度为基础依次减小开度至25％、12.5％、0，直到满足设定温度为止；若检测到此时进气温度低于设定温度，则低压废气再循环旁通阀以50％开度为基础依次增加开度至75％、87.5％、100％，直到满足设定温度为止；若低压废气再循环旁通阀开度增至100％，进气温度仍然低于设定温度，则中冷器旁通阀开始响应；