一种燃烧系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及发动机技术领域，特别涉及一种燃烧系统及其控制方法。


背景技术：

2.发动机在其各个工况区域内有不同的性能限制因素，当发动机处于低速工况下、并且处于大扭矩区域时，由于转速低、负荷高、喷油量大、进气量小，造成了空燃比较小的情况，进而导致发动机烟度排放大。因此，如何增大空燃比是本领域人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本技术可提供一种燃烧系统及其控制方法，用于解决发动机处于低速工况下时空燃比较小的问题。
4.为了达到上述目的，一方面，本技术提供一种燃烧系统，包括燃烧室、供油系统、进气系统、排气系统以及喷气支管，其中：所述供油系统通过喷油器与所述燃烧室连通，所述排气系统通过排气管与所述燃烧室连通，所述进气系统以及所述喷气支管均与所述燃烧室连通；
5.所述燃烧系统还包括空压机，所述喷气支管通过第一控制阀与所述空压机连通。
6.本技术提供的燃烧系统，通过设置喷气支管与燃烧室连通，而喷气支管通过第一控制阀与空压机连通。当发动机处于低速段大扭矩工况时，先通过进气系统将空气送入燃烧室内，然后在进气门关闭后，将第一控制阀打开，使得空压机可将空气通过喷气支管送入燃烧室内，以此来增加燃烧室内的空气量。由于进气门关闭时，活塞体积最大，缸内压力低，压缩空气可大量喷入；并且由于进气门关闭，此时喷射不影响进气过程，不会降低缸内充气效率，也不会造成喷入气体倒流至进气管路而产生浪费。由此，在低速工况下喷入的气体提升了燃烧室内的空燃比，从而可有效改善发动机的烟度排放。
7.因此，本技术通过设置喷气支管与空压机连通，可增大燃烧室内的空燃比，以改善发动机的烟度排放。
8.优选地，还包括egr系统，所述egr系统与所述排气管连通，所述喷气支管通过第二控制阀与所述egr系统连通。
9.优选地，还包括egr储气罐，所述egr储气罐通过第三控制阀与所述egr系统连通，所述喷气支管通过所述第二控制阀与所述egr储气罐连通。
10.优选地，所述egr系统包括egr冷却器，所述egr储气罐与所述egr冷却器的出口连通。
11.优选地，还包括空气气罐，所述空气气罐通过第四控制阀与所述空压机连通，所述喷气支管通过所述第一控制阀与所述空气气罐连通。
12.另一方面，本技术提供一种如上述所述的燃烧系统的控制方法，包括：
13.检测发动机的运行工况点，并判断所述发动机是否处于低速运转区域；
14.当所述发动机处于低速运转区域时，根据预设工况点判断所述发动机是否需要补充气体；
15.当所述发动机需要补充气体时，判断所述发动机需要补充的气体类型；
16.当所述发动机需要补充空气时，根据所需的空气量控制喷气支管对燃烧室进行喷气。
17.优选地，当所述喷气支管还与egr系统连通时，所述控制方法还包括：
18.当所述发动机需要补充废气时，根据所需的废气量控制所述喷气支管对燃烧室进行喷气。
19.优选地，当所述燃烧系统包括egr储气罐时，所述控制egr系统对所述喷气支管进行喷气还包括：
20.当所述egr储气罐内的废气量大于等于所需的废气量时，控制第二控制阀打开，并且控制第三控制阀关闭，以使所述egr储气罐直接对所述喷气支管进行喷气；
21.当所述egr储气罐内的空气量小于所需的废气量时，控制第二控制阀和第三控制阀打开，以使所述egr系统对所述egr储气罐提供废气后，所述egr储气罐对所述喷气支管进行喷气。
22.优选地，当所述燃烧系统包括空气气罐时，所述控制空压机对喷气支管进行喷气还包括：
23.当所述空气气罐内的空气量大于等于所需的空气量时，控制第一控制阀打开，并且控制第四控制阀关闭，以使所述空气气罐直接对所述喷气支管进行喷气；
24.当所述空气气罐内的空气量小于所需的空气量时，控制第一控制阀和第四控制阀打开，以使所述空压机对所述空气气罐提供气体后，所述空气气罐对喷气支管进行喷气。
25.优选地，当所述喷气支管通过第二控制阀与所述egr系统连通，且当所述发动机处于低速运转区域时，在根据预设工况点判断所述发动机是否需要补充气体之前，还包括：
26.关闭所述第二控制阀。
27.优选地，当所述喷气支管通过egr储气罐与所述egr系统连通，且当所述发动机未处于低速运转区域时，还包括：
28.判断所述第二控制阀是否处于打开状态；
29.当所述第二控制阀处于打开状态时，判断所述egr储气罐是否充满废气；
30.当所述egr储气罐未充满废气时，打开第三控制阀。
附图说明
31.图1为本技术实施例中燃烧系统的一种结构示意图；
32.图2为本技术实施例中燃烧室的一种结构示意图；
33.图3为本技术实施例中控制方法的一种流程图。
34.图中：
35.1-燃烧室；2-进气系统；3-排气管；4-排气系统；5-供油系统；6-喷气支管；7-喷油器；8-空压机；9-第一控制阀；10-空气气罐；11-第四控制阀；12-egr系统；13-第二控制阀；14-egr储气罐；15-第三控制阀；16-气缸；17-气缸盖。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
37.请参考图1，本技术实施例可提供一种燃烧系统，包括燃烧室1、供油系统5、进气系统2、排气系统4、空压机8以及喷气支管6。其中，供油系统5可通过喷油器7与燃烧室1连通，以便于向燃烧室1喷入燃料；进气系统2与燃烧室1连通，以便于向燃烧室1内喷入空气；排气系统4通过排气管3与燃烧室1连通，以便于将燃烧室1内燃料和空气混合燃烧后产生的废气通过排气管3和燃烧室1排出；喷气支管6的一端通过第一控制阀9与空压机8连通，另一端与燃烧室1连通，以便于可通过空压机8将空气喷入燃烧室1内。
38.上述燃烧系统，通过设置喷气支管6与燃烧室1连通，而喷气支管6通过第一控制阀9与空压机8连通。当发动机处于低速段大扭矩工况时，先通过进气系统2将空气送入燃烧室1内，然后在进气门关闭后，将第一控制阀9打开，使得空压机8可将空气通过喷气支管6送入燃烧室1内，以此来增加燃烧室1内的空气量。由于进气门关闭时，活塞体积最大，缸内压力低，压缩空气可大量喷入；并且由于进气门关闭，此时喷射不影响进气过程，不会降低缸内充气效率，也不会造成喷入气体倒流至进气管路而产生浪费。由此，在低速工况下喷入的气体提升了燃烧室1内的空燃比，从而可有效改善发动机的烟度排放。
39.继续参考图1，喷气支管6通过空气气罐10与空压机8连通，也可理解为喷气支管6通过第一控制阀9与空气气罐10连通，空气气罐10还可通过第四控制阀11与空压机8连通，以便于可利用空压机8将空气先压入空气气罐10内进行储存，当喷气支管6需要对燃烧室1喷入空气时，可打开第一控制阀9，从而将空气气罐10内的空气喷入燃烧室1内。
40.继续参考图1，燃烧系统还可包括egr系统12，egr系统12与排气管3连通，可将燃烧产生的一部分废气通过进气系统2再次喷入燃烧室1内进行燃烧，从而降低排出气体中的氮氧化合物，并提高燃油经济性。并且，喷气支管6可通过第二控制阀13与egr系统12连通，以便于将egr系统12中的部分废气通过喷气支管6喷入燃烧室1内。
41.由于发动机在低速常用工况时，由于排气压力低，而导致驱动压差小，进而造成egr率低，最后导致氮氧化合物排放大。而上述燃烧系统通过将喷气支管6与egr系统12连通，可在进气门关闭时向燃烧室1内喷射定量的egr气体，由于此时活塞体积最大，缸内压力低，压缩废气可大量喷入。并且，由于进气门关闭，此时喷射不影响正常的进气过程，不会降低缸内充气效率，也不会因喷入气体倒流至进气管路而造成浪费。在常用工况区域，喷入的气体提升了燃烧室1的egr率，大幅度改善发动机氮氧化合物排放。
42.燃烧系统还可包括egr储气罐14，喷气支管6可通过egr储气罐14与egr系统12连通，也可理解为喷气支管6通过第二控制阀13与egr储气罐14连通，egr储气罐14通过第三控制阀15与egr系统12连通，以便于可将egr系统12的废气先储存至egr储气罐14，当喷气支管6需要对燃烧值喷入废气时，可打开第二控制阀13，从而将egr储气罐14内的废气喷入燃烧室1内。
43.egr系统12还可设置egr冷却器，而egr储气罐14可与egr冷却器的出口连通，以便于当egr系统12的废气压入egr储气罐14内时，是经过冷却的气体，以便于更好地提高燃烧
效率。
44.一些可选的实施方式中，燃烧系统可与ecu(电子控制器)连接，ecu可实时检测空气气罐10和egr储气罐14的压力温度以及发动机运行工况点、瞬时喷气量等，并且按照预定策略通过第一控制阀9、第二控制阀13、第三控制阀15以及第四控制阀11的开度，从而控制各个补气的过程。
45.需要说明的是，当发动机处于低速大扭矩的工况时，可仅打开第一控制阀9，也即仅使用喷气支管6对燃烧室1喷入空气。也可同时打开第一控制阀9和第二控制阀13，也即可使用喷气支管6对燃烧室1同时喷入空气和废气，这时，可按照实际工况以及预定策略控制第一控制阀9和第二控制阀13的开度，从而控制喷入燃烧室1的空气和废气的比值。
46.同样地，当发动机处于低速常用工况时，也可仅打开第二控制阀13，或者同时打开第一控制阀9和第二控制阀13，此处不再赘述。
47.参考图2，图2为燃烧的一种结构示意图，燃烧室1可由气缸16和气缸盖17组成，气缸16内部形成用于容纳空气和燃料的腔体，这时，喷油器7可设置于气缸盖17的中部，而喷气支管6也可设置于气缸盖17上。此外，喷气支管6的一端伸入至气缸16内部，另一端位于气缸16外部，以便于与空气气罐10和egr储气罐14连通。
48.基于同一发明构思，结合图3，本技术实施例还可提供一种燃烧系统的控制方法，该控制方法可包括如下步骤：
49.s11：检测发动机的运行工况点，并判断发动机是否处于低速运转区域；
50.s12：当发动机处于低速运转区域时，根据预设工况点判断发动机是否需要补充气体；
51.s13：当发动机需要补充气体时，判断发动机需要补充的气体类型；
52.s14：当发动机需要补充空气时，根据所需的空气量控制喷气支管6对燃烧室1进行喷气。
53.上述控制方法，可预先标定发动机的工况点，同时利用ecu检测发动机的实际工况点，从而来判断发动机是否处于低速工况，以及当发动机处于低速工况时，是否需要补充气体，当需要补充空气时，可利用空压机8将空气通过喷气支管6喷入燃烧室1内。
54.由于进气门关闭时，活塞体积最大，缸内压力低，压缩空气可大量喷入；并且由于进气门关闭，此时喷射不影响进气过程，不会降低缸内充气效率，也不会造成喷入气体倒流至进气管路而产生浪费。由此，在低速工况下喷入的气体提升了燃烧室1内的空燃比，从而可有效改善发动机的烟度排放。
55.在利用空气气罐10对燃烧室1喷入空气时，上述控制方法还可包括：
56.s21：当空气气罐10内的空气量大于等于所需的空气量时，控制第一控制阀9打开，并且控制第四控制阀11关闭，以使空气气罐10直接对喷气支管6进行喷气；
57.s22：当空气气罐10内的空气量小于所需的空气量时，控制第一控制阀9和第四控制阀11打开，以使空压机8对空气气罐10提供气体后，空气气罐10对喷气支管6进行喷气。
58.具体地，当对燃烧室1喷入空气时，可根据输出喷气量、喷气角、检测到的空气气罐10的压力、温度等条件来确定喷入燃烧室1的空气量，然后ecu根据确定的空气量来控制第一控制阀9的开度，从而确保由喷气支管6喷入燃烧室1内的空气量准确。
59.需要说明的是，将空气气罐10内的空气量与所需的空气量进行比较时，是根据实
时检测到的数据进行的，也即喷气支管6在对燃烧室1喷入空气的同时，ecu也会检测所需的喷射量。也可理解为，即使刚开始空气气罐10内的空气量小于所需的空气量时，该情况反馈给ecu，ecu控制第四控制阀11打开，在利用空压机8对空气气罐10压入空气的过程中，使得空气气罐10内的空气量大于所需的空气量后，第四控制阀11这时也会关闭。
60.继续参考图3，当燃烧系统判断需要补充废气时，ecu还可根据所需的废气量控制喷气支管6对燃烧室1进行喷射废气，具体实施时，可根据输出egr喷射量、喷射角、检测到的egr储气罐14的压力、温度等条件来确定喷入燃烧室1的废气量，然后ecu根据确定的废气量来控制第二控制阀13的开度，从而确保由喷气支管6喷入燃烧室1内的废气量准确。
61.由于发动机在低速常用工况时，由于排气压力低，而导致驱动压差小，进而造成egr率低，最后导致氮氧化合物排放大。而上述控制方法通过将喷气支管6与egr系统12连通，可在进气门关闭时向燃烧室1内喷射定量的egr气体，由于此时活塞体积最大，缸内压力低，压缩废气可大量喷入。并且，由于进气门关闭，此时喷射不影响正常的进气过程，不会降低缸内充气效率，也不会因喷入气体倒流至进气管路而造成浪费。在常用工况区域，喷入的气体提升了燃烧室1的egr率，大幅度改善发动机氮氧化合物排放。
62.进一步地，上述利用喷气支管6对燃烧室1进行喷射废气时，还可包括以下步骤：
63.s31：当egr储气罐14内的废气量大于等于所需的废气量时，控制第二控制阀13打开，并且控制第三控制阀15关闭，以使egr储气罐14直接对喷气支管6进行喷气；
64.s32：当egr储气罐14内的空气量小于所需的废气量时，控制第二控制阀13和第三控制阀15打开，以使egr系统12对egr储气罐14提供废气后，egr储气罐14对喷气支管6进行喷气。
65.需要说明的是，将egr储气罐14内的废气量与所需的废气量进行比较时，是根据实时检测到的数据进行的，也即喷气支管6在对燃烧室1喷入废气的同时，ecu也会检测所需的喷射量。也可理解为，即使刚开始egr储气罐14内的废气量小于所需的废气量时，该情况反馈给ecu，ecu控制第三控制阀15打开，在利用egr系统12对egr储气罐14压入废气的过程中，使得egr储气罐14内的废气量大于所需的废气量后，第三控制阀15这时也会关闭。
66.上述控制方法，当判断出发动机处于低速工况后，并且在根据标定的工况确定发动机的实际工况之前，还可通过将第二控制阀13关闭，来关闭egr储气罐14与喷气支管6之间的连通，以防止燃烧室1内的气体通过喷气支管6倒流进egr储气罐14内。
67.此外，上述控制方法，在检测发动机在检测到发动机未处于低速工况时，也可理解为发动机处于高速工况，这时可检测egr储气罐14是否处于使用状态，也即判断第二控制阀13是否处于打开状态；当检测到第二控制阀13处于打开状态时，进一步检测egr储气罐14是否已充满废气，当egr储气罐14未充满废气时，这时打开第三控制阀15，使得egr系统12将废气压入egr储气罐14，从而保证egr储气罐14能够获得高压低温气源。
68.最后，当判断需要停车，也即发动机需要停止工作时，可关闭所有的阀门以及进气等过程，从而使得车辆能够正常停车。
69.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。