[发明专利]一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃料喷射方法及装置

说明书

本发明公开了一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃料喷射方法及装置，涉及内燃机技术领域，包括如下步骤：感测发动机的工作状况；在所述发动机的汽缸循环期间内，根据所述发动机的所述工作状况，调整向所述发动机的燃烧室内直接喷射燃料的喷射策略；控制进气道的进气温度，所述进气道与所述燃烧室连通以向所述燃烧室进气；调整向所述进气道内喷射燃料的喷射策略；所述喷射策略包括喷射次数、燃料喷射量、喷射时刻范围。通过本发明的实施，可以灵活实现缸内混合气的浓度和活性分层，从而形成最佳的燃料活性梯度，确保了发动机在各个工作状况下保持最佳的热效率和最低的排放，在机械工程领域，尤其在汽车发动机领域，具有非常突出的应用价值。

技术领域

本发明属于内燃机技术领域,具体的涉及一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃料喷射方法及装置。

背景技术

传统的柴油机采用高压缩比汽缸，当活塞运动到上止点附近时，向缸内直喷高十六烷值燃料，利用发动机活塞压缩到接近上止点时的高压缩比，形成高温混合气，从而引发燃料自燃着火的工作方式，其具有热效率高、工作稳定、一氧化碳和碳氢化合物排放低的优点；但是由于平均缸内混合气浓度较稀、喷雾与空气的混合时间短，且燃料与空气不能均匀混合，因此，在燃烧过程中，缸内始终存在局部高温区域和局部富燃区域，使得氮氧化物和碳烟的排放均较高且不能同时大幅度降低的缺点。对直喷柴油机而言，降低碳烟排放的常用方法是采用微粒捕集器，但是微粒捕集器通常面临系统寿命过短以及再生等问题；降低氮氧化物排放的常用方法是采用选择性催化还原等手段，但是上述手段容易导致氨气泄漏等问题；因此，直喷柴油机的尾气后处理装置结构复杂、成本高、效果不理想、且可靠性差。

传统的汽油机采用低压缩比汽缸，通过气道口喷射高辛烷值燃料和火花塞点火燃烧的工作方式，由于存在火焰的传播过程，使得火焰前锋产生较多的氮氧化物，汽油机具有热效率低、一氧化碳和碳氢化合物排放高的缺点，但是，因为其可以采用三元催化的后处理装置，得到比较低的尾气排放。

部分汽油机也有采用直喷式的方案，但是其依然存在热效率低的不足。

为了改善柴油机的高排放问题和汽油机的低热效率问题，逐步出现了均质充量压缩着火(Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI)燃烧模式,均质充量压缩着火燃烧模式采用均匀混合气，配合较高的压缩比，实现了混合气的压缩着火，由于混合气的放热反应是在整个燃烧室空间内同时发生，没有火焰传播过程，也不存在局部过浓或者局部高温现象，所以热效率非常高，同时氮氧化物、碳烟排放极低。但是由于均质充量压缩着火燃烧模式的着火过程完全依赖于化学发应动力学，其温度、压力、混合气理化特性等都会对着火时刻、放热速率产生影响，因而均质压燃模式存在着燃烧相位、速率难以控制的技术难题，小负荷容易失火、燃烧不稳定，大负荷则容易产生爆震，上述不足使得均质充量压缩着火燃烧模式的工作负荷范围极其狭窄，限制了均质充量压缩着火燃烧模式的实际应用和推广。

在均质充量压缩着火燃烧模式之后出现了汽油/柴油双燃料发动机，这种发动机采用气道口喷射低活性燃料形成均质混合气，然后在上止点附近采用直喷高活性燃料的方式点燃。从宏观上来看，汽油/柴油双燃料发动机是两种燃料同时集中放热的燃烧模式，具有较低的氮氧化物和碳烟排放。但是其不足主要表现在，一方面由于采用气道口喷射低活性燃料的方式，发动机泵气损失较高、充量系数降低、爆震倾向增加、碳氢化合物和一氧化碳排放较高，进而导致热效率低于常规直喷柴油机；整个发动机的过量空气系数大于1，碳烟排放依然存在，氮氧化物仍然较高，且无法采用三元催化转化器将碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物排放完全转化；另一方面，由于燃油喷射时刻的调节范围受到限制，不能在整个循环过程中的任意时刻对喷油时刻和喷油量进行调控，进而无法依据发动机不同的工作状况条件在缸内形成灵活、可靠的浓度和活性分层，因而不能满足在不同工况条件下，达到最大热效率和最低排放状态的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种可以在缸内形成灵活、可靠的燃料浓度和活性分层的燃料喷射方法，以满足在不同的发动机工作状况下，达到最大热效率和最低排放状态的要求。