[发明专利]空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统及控制方法：系统包括低压缸、高压缸、高压空气罐、稳压室，低压缸连接低压缸进气道和低压缸排气道，高压缸连接高压缸进气道，低压缸和高压缸之间连接废气气道，高压空气罐一端口连接低压缸，另一端口连接稳压室，稳压室另一端口连接高压缸；控制方法包括空气动力模式、气动泵模式、正常工作模式、并联模式。本发明可以根据发动机的运行工况需求切换工作模式，以达到节能减排的目的。

技术领域

本发明涉及发动机领域，更具体的说，是涉及一种空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统及控制方法。

背景技术

空气动力发动机以压缩空气为动力来源，可以实现零排放，在低速时性能良好，呈现出低速大扭矩的特点。但受高压空气罐容量的影响，空气动力发动机续航能力较差，且其在中高速工况下性能欠佳。燃油动力发动机续航能力好，在中高速时燃油经济性较高。但在怠速、启动和加速时，燃油消耗多，且大量的能量随废气排出无法被有效利用。

发明内容

考虑到上述两种发动机的局限性，本发明提出一种空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统及控制方法，可以根据发动机的运行工况需求切换工作模式，以达到节能减排的目的。

本发明的目的可通过以下技术方案实现。

本发明空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统，包括低压缸、高压缸、高压空气罐和稳压室，所述低压缸连接有低压缸进气道和低压缸排气道，所述高压缸连接有高压缸进气道，所述低压缸和高压缸之间连接有废气气道；所述高压空气罐一端口通过一号高压空气气道连接低压缸，另一端口通过连通管连接稳压室；所述稳压室一端口通过二号高压空气气道连接高压缸，另一端口通过连通管连接稳压室，所述二号高压空气气道中设置有喷油器；

其中，所述低压缸进气道与低压缸连接处设置有一号气门，所述低压缸排气道与低压缸连接处设置有二号气门，所述废气气道与低压缸连接处设置有三号气门，所述一号高压空气气道与低压缸连接处设置有四号气门，所述高压缸进气道与高压缸连接处设置有五号气门。

所述连通管上设置有减压阀。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

本发明空气混合动力均质燃烧二级膨胀发动机系统的控制方法，包括以下四种工作模式：

空气动力模式：在起步阶段，高压缸不工作，低压缸作为二冲程空气动力发动机工作，由高压空气罐内的空气作为动力；进气时，一号气门、二号气门、三号气门均关闭，四号气门打开，高压空气罐内的空气流出经一号高压空气气道后进入低压缸做功；排气时，一号气门和三号气门保持关闭，四号气门关闭，二号气门打开，低压缸内做功后的空气由低压缸排气道排出；

气动泵模式：在制动、车辆减速、下坡时，高压缸不工作，低压缸作为空气压缩机工作，经低压缸进气道吸入的空气压缩进高压空气罐；进气时，二号气门、三号气门、四号气门均关闭，一号气门打开，空气由低压缸进气道进入低压缸后被压缩；排气时，二号气门和三号气门保持关闭，一号气门关闭，四号气门打开，低压缸内压缩后的空气由一号高压空气气道进入高压空气罐；

正常工作模式：车辆正常行驶时，低压缸作为空气压缩机和二次膨胀缸工作，高压缸作为均质渐进燃烧四冲程发动机工作；

对于低压缸来说，首先，二号气门、三号气门、四号气门均关闭，一号气门打开，空气由低压缸进气道进入低压缸后被压缩，然后，二号气门和三号气门保持关闭，一号气门关闭，四号气门打开，低压缸内被压缩的空气经一号高压空气气道进入高压空气罐；下一冲程，一号气门、二号气门、四号气门关闭，三号气门打开，高压缸内的废气经废气气道流入低压缸进行二次膨胀，随后，一号气门、三号气门、四号气门关闭，二号气门打开，低压缸内二次膨胀后的废气从低压缸排气道排出；