一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法，属于发动机领域。它包括燃烧室、进气系统、排气系统、燃料供给系统、高能点火燃料供给系统、高压燃料喷嘴、低压燃料喷嘴、高能点火燃料喷嘴和电控系统。启动和低工况下，高压喷射燃料，实现分层快速燃烧；中等工况下，低压喷射燃料，实现均质预混合稀薄燃烧；高工况下，低压喷射燃料，高压喷射燃料，实现预混合与扩散协同燃烧。充分利用了高能点火燃料特性的作用和分工况控制方法，极大地增强了点火能量和点火稳定性，实现发动机全工况范围内高效清洁燃烧。

A multi-mode engine with high energy ignition fuel and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法
本专利技术涉及发动机
，具体而言，尤其涉及一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法。
技术介绍
发动机节能减排已成为全球性问题。由于氢气具有点火能量小、火焰传播速度快、熄火间隙小、着火界限宽等优点，发动机掺氢燃烧技术可提高发动机的稀燃极限，缩短着火延迟和燃烧持续期，促进主燃料完全燃烧，提高热效率。利用发动机尾气热量制备高能点火燃料(主要成分是氢气和碳氧化物)，解决了氢气生产、存储等问题的同时，提高了发动机的性能。上述氢气和高能点火燃料等用于增强点火能量和点火稳定性的燃料统称为高能点火燃料。目前，高能点火燃料发动机大多采用进气道喷射高能点火燃料，火花塞点燃的方式，这种方式限制了发动机点火效果的进一步提升，进而限制了发动机性能的进一步改善。因此，有必要提供一种新型的结构用以解决上述现有技术中存在的不足。
技术实现思路
根据上述的高能点火燃料发动机点火效果及发动机性能有待进一步提高的技术问题，本专利技术提出一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法。本专利技术设置了高压燃料喷嘴、低压燃料喷嘴、高能点火燃料喷嘴和点火装置，充分利用了高能点火燃料特性，以及利用燃料的按需供给、各喷嘴的不同设置和不同喷射情况，从而实现：增强点火能量和点火稳定性；实现发动机全工况范围内高效清洁燃烧；提高发动机能量利用率。本专利技术采用的技术方案是：一种具有高能点火燃料的多模式发动机，包括燃烧室、进气系统、排气系统、设置在燃烧室上的点火装置、电控系统、燃料供给系统和高能点火燃料供给系统。燃料供给模块通过燃料喷嘴向燃烧室中供给燃料，燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压燃料喷嘴，和设置在气缸盖上的至少一个高压燃料喷嘴。低压燃料喷嘴仅供给气体燃料和/或易雾化液体燃料。高压燃料喷嘴供给气体燃料和/或易雾化液态燃料，和/或不易雾化液态燃料。高能点火燃料供给系统通过高能点火燃料喷嘴向燃烧室供给高能点火燃料，高能点火燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压高能点火燃料喷嘴，和/或设置在气缸盖上的至少一个高压高能点火燃料喷嘴。进一步地，在排气系统上还设置重整气制备装置。燃料供给系统和高能点火燃料供给系统分别与重整气制备装置相连通，燃料供给模块通过管道向重整气制备装置供给重整燃料，重整燃料在重整气制备装置中反应生成重整气后经管道进入高能点火燃料供给系统。进一步地，当设置多个低压燃料喷嘴和/或多个高压燃料喷嘴时，根据预设工况，确定每个燃料喷嘴的工作状态，确定为非工作状态的燃料喷嘴不喷射燃料，确定为工作状态的燃料喷嘴同时或不同时喷射相同或不同的燃料。当设置多个低压高能点火燃料喷嘴和/或多个高压高能点火燃料喷嘴时，根据预设工况，确定每个高能点火燃料喷嘴的工作状态，确定为非工作状态的高能点火燃料喷嘴不喷射高能点火燃料，确定为工作状态的高能点火燃料喷嘴同时或不同时喷射相同或不同的高能点火燃料。进一步地，燃烧室采用绝热材料和/或喷有绝热涂层。进一步地，还增设EGR系统和/或可变气门系统和/或可变几何压缩比系统。进一步地，点火装置为火花塞或等离子电嘴。进一步地，当电控系统判断发动机处于启动或低工况运行时，燃料供给模块通过高压燃料喷嘴向燃烧室中供给燃料，低压燃料喷嘴不工作，高能点火燃料供给系统通过高能点火燃料喷嘴向所述燃烧室供给高能点火燃料。当电控系统判断发动机处于中等工况运行时，高压燃料喷嘴不工作，燃料供给模块通过低压燃料喷嘴向燃烧室中供给燃料，高能点火燃料供给系统通过高能点火燃料喷嘴向所述燃烧室供给高能点火燃料。当电控系统判断发动机处于高工况运行时，燃料供给模块通过高压燃料喷嘴向燃烧室中供给燃料，燃料供给模块通过低压燃料喷嘴向燃烧室中供给燃料，高能点火燃料供给系统通过高能点火燃料喷嘴向所述燃烧室供给高能点火燃料。进一步地，电控系统判断发动机负荷增加时，高能点火燃料供给系统减少高能点火燃料量。电控系统判断发动机负荷降低时，高能点火燃料供给系统增加高能点火燃料量。进一步地，电控系统判断发动机处于中高工况运行且发动机负荷增加时，EGR系统增加EGR率。电控系统判断发动机处于中高工况运行且发动机负荷降低时，EGR系统降低EGR率。进一步地，电控系统判断发动机处于启动或低工况运行时，高能点火燃料供给系统通过高压高能点火燃料喷嘴向燃烧室中供给高能点火燃料。较现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1)通过设置高能点火燃料喷嘴和点火装置，向燃烧室中供给高能点火燃料，充分利用了高能点火燃料特性，极大地增强了点火能量和点火稳定性，实现高效清洁燃烧。2)对于采用高能点火燃料作为高能点火燃料时，还可以利用发动机排气热量来获取重整气，提高发动机能量利用率。3)启动和低工况下，高压喷射燃料，实现分层快速燃烧，改善启动和低工况性能；中等工况下，低压喷射燃料，实现均质预混合稀薄燃烧；高工况下，低压喷射燃料，高压喷射燃料，实现预混合与扩散协同燃烧。负荷增加，降低高能点火燃料量；负荷降低，增加高能点火燃料量。在增强点火能量和点火稳定性的同时，避免负荷较高时，过多的高能点火燃料引起发动机爆震。对于设置EGR系统时，在中高负荷下，负荷增加，增加EGR率；负荷降低，降低EGR率。通过控制EGR率，防止发动机爆震。对于设置可变气门系统、可变几何压缩比系统等，通过调节气门运行情况、几何压缩比等进一步改善发动机性能。通过以上措施，实现发动机全工况范围内高效清洁燃烧。基于上述理由，本专利技术可在二冲程或四冲程发动机领域广泛推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术多模式发动机的示意图。图中：1、燃烧室；2、进气系统；3、排气系统；4、重整气制备装置；5T、燃料供给系统；5L1、第一低压燃料喷嘴；5L2、第二低压燃料喷嘴；5H、高压燃料喷嘴；6T、高能点火燃料供给系统；6L1、第一低压高能点火燃料喷嘴；6L2、第二低压高能点火燃料喷嘴；6H、高压高能点火燃料喷嘴；8、点火装置；9、EGR系统。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高能点火燃料的多模式发动机，包括燃烧室(1)、进气系统(2)、排气系统(3)、设置在燃烧室(1)上的点火装置(8)，和电控系统，其特征是：还包括燃料供给系统(5T)、高能点火燃料供给系统(6T)；/n所述燃料供给模块(5T)通过燃料喷嘴向所述燃烧室(1)中供给燃料，所述燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压燃料喷嘴，和设置在气缸盖上的至少一个高压燃料喷嘴(5H)；所述低压燃料喷嘴仅供给气体燃料和/或易雾化液体燃料；所述高压燃料喷嘴(5H)供给气体燃料和/或易雾化液态燃料，和/或不易雾化液态燃料；/n所述高能点火燃料供给系统(6T)通过高能点火燃料喷嘴向所述燃烧室(1)供给高能点火燃料，所述高能点火燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压高能点火燃料喷嘴，和/或设置在气缸盖上的至少一个高压高能点火燃料喷嘴(6H)。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高能点火燃料的多模式发动机，包括燃烧室(1)、进气系统(2)、排气系统(3)、设置在燃烧室(1)上的点火装置(8)，和电控系统，其特征是：还包括燃料供给系统(5T)、高能点火燃料供给系统(6T)；
所述燃料供给模块(5T)通过燃料喷嘴向所述燃烧室(1)中供给燃料，所述燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压燃料喷嘴，和设置在气缸盖上的至少一个高压燃料喷嘴(5H)；所述低压燃料喷嘴仅供给气体燃料和/或易雾化液体燃料；所述高压燃料喷嘴(5H)供给气体燃料和/或易雾化液态燃料，和/或不易雾化液态燃料；
所述高能点火燃料供给系统(6T)通过高能点火燃料喷嘴向所述燃烧室(1)供给高能点火燃料，所述高能点火燃料喷嘴包括设置在进气系统上、和/或气缸套上、和/或气缸盖上的至少一个低压高能点火燃料喷嘴，和/或设置在气缸盖上的至少一个高压高能点火燃料喷嘴(6H)。


2.根据权利要求1所述的具有高能点火燃料的多模式发动机，其特征是：在所述排气系统(3)上还设置重整气制备装置(4)；所述燃料供给系统(5T)和所述高能点火燃料供给系统(6T)分别与所述重整气制备装置(4)相连通，所述燃料供给模块(5T)通过管道向所述重整气制备装置(4)供给重整燃料，所述重整燃料在所述重整气制备装置(4)中反应生成重整气后经管道进入高能点火燃料供给系统(6T)。


3.根据权利要求1所述的具有高能点火燃料的多模式发动机，其特征是：当设置多个所述低压燃料喷嘴和/或多个所述高压燃料喷嘴(5H)时，根据预设工况，确定每个燃料喷嘴的工作状态，确定为非工作状态的燃料喷嘴不喷射燃料，确定为工作状态的燃料喷嘴同时或不同时喷射相同或不同的燃料；
当设置多个所述低压高能点火燃料喷嘴和/或多个所述高压高能点火燃料喷嘴(6H)时，根据预设工况，确定每个高能点火燃料喷嘴的工作状态，确定为非工作状态的高能点火燃料喷嘴不喷射高能点火燃料，确定为工作状态的高能点火燃料喷嘴同时或不同时喷射相同或不同的高能点火燃料。


4.根据权利要求1所述的具有高能点火燃料的多模式发动机，其特征是：所述燃烧室(1)采用绝热材料和/或喷有绝热涂层。


5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆武强，崔靖晨，田华，王洋，曹建林，张恒，肖鸽，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21