复合喷射双燃料内燃机可变egr进气系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于内燃机技术领域，具体设及一种复合喷射(缸内直喷加气道喷射)双燃 料点燃式内燃机的可变EGR进气系统及控制方法。适用于采用EGR技术的复合喷射双燃料点 燃式内燃机。
【背景技术】
[0002] 石油是一种不可再生的化石能源，随着世界经济的飞速发展，汽车产量和保有量 的迅速增加，对石油需求的压力也日渐增大，如何实现更清洁、更高效的燃烧成为世界各大 汽车厂商面临的主要问题，因此世界各国广泛开展了汽车内燃机代用燃料和EGR技术的研 究。缸内直喷内燃机在燃油经济性方面比传统内燃机有较大的提升，但是面对日益严格的 排放法规，较高的NOx排放限制了直喷发动机的发展。其中，废气再循环巧GR)技术将一部分 废气重新引入气缸，降低了氧浓度和燃烧溫度，能够有效的控制发动机的NOx排放，成为一 种改善排放的重要手段。为了改善燃烧，提高燃油经济性，实现节能减排的目标，对于内燃 机代用燃料方面也进行很多研究工作，其中天然气、液化石油气、氨气燃料W其优良的燃烧 特性，在内燃机领域得到广泛应用，因此出现了双燃料内燃机，利用代用燃料燃烧优势，与 传统燃料混合，从而改善缸内燃烧状态，降低排放，且内燃机许用更大程度的EGR率。复合喷 射双燃料内燃机，可W将双燃料与复合喷射技术二者各自的优点相结合，实现内燃机性能 的整体提升。
[0003]EGR的分类有很多种，按照废气在缸内的分布可W分为均质EGR和分层EGR，均质 EGR的缸内EGR率比较均匀，而分层EGR的缸内EGR率随空间位置而变化。EGR技术的应用在降 低NO巧敞的同时也会在一定程度上影响点燃式内燃机的正常燃烧，因此应该根据内燃机 负荷工况来选择不同的EGR分布形式，W获取内燃机整体性能的最优化。在中小负荷引入废 气，可W增加节气口开度，减小中小负荷时的累气损失;在大负荷引入废气，可W抑制爆震， 从而可W进一步提高压缩比，提高热效率，改善燃油经济性。
[0004] 均质EGR进气方式，是将排气管中的废气直接引入到进气管节气口前，通过调节节 气口的开度来决定进气量，有研究表明，在中小负荷时采用均质EGR分布方式，有研究表明， 中小负荷下的EGR引入可W降低1%-3%的燃油消耗率，其原因在于中小负荷时内燃机经济 性的改善主要来源累气损失的降低W及进气歧管溫度提高对燃油蒸发的加强作用。此时均 质EGR分布方式更利于增大进气量，进一步降低节流损失，同时能许用更大的EGR率。但是废 气引入过多，会对燃烧产生不利影响，火焰传播速度变慢。分层EGR可W解决高EGR率下的燃 烧恶化问题，所谓分层EGR就是将排气管中的废气直接引入到进气道中，然后直接通过进气 口进入缸内，在缸内火花塞周围的新鲜混合气和引入废气混合不均匀，呈现出带状或是分 层的空间分布，即在燃烧室中间或是顶部为新鲜空气和燃料的混合气，两侧或是底部为引 入的废气或是大EGR率的混合气，运样使得点火时火花塞周围能顺利着火，那么在高负荷工 况下，采用分层EGR进气方式，能进一步提高EGR的容忍度，更大程度的改善高负荷下内燃机 的燃油经济性。
[000引目前，对于点燃式内燃机上采用的EGR技术，只有单一的EGR进气分布形式，但缺乏 基于内燃机负荷需求调整的可变EGR分布技术。尤其对于复合喷射双燃料内燃机，燃料特性 的改善，能够许用更大程度的废气引入率，同时根据目标扭矩需求，调整不同负荷下EGR的 分布形式，能进一步获取复合喷射双燃料内燃机整体燃油经济性的改善，W及排放性能的 提升，运也是当前内燃机技术领域关于复合喷射双燃料内燃机上应用可变EGR技术研究所 缺乏的。因此，设计开发一种新型的适用可变EGR进气系统对提高复合喷射双燃料内燃机的 燃油经济性具有重要意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种复合喷射双燃料内燃机可变EGR进气系统及控制方 法，该可变EGR进气系统能够根据内燃机负荷状态选择均质EGR和分层EGR分布方式，同时基 于目标扭矩需求，调整EGR开度，选取合适的废气引入率，该进气系统能够兼顾高低负荷对 EGR分布形式的需求，能够有效的降低内燃机的NOx排放;另一方面，能够在复合喷射双燃料 内燃机上获取最大程度的EGR容忍度，从而在传统内燃机基础上进一步改善内燃机的动力 性、经济性和排放性，尤其降低NOx的排放。
[0007] 本发明通过W下技术方案予W实现，结合【附图说明】如下：
[0008] 本发明提供一种复合喷射双燃料内燃机的可变EGR进气系统，包括:点燃式内燃机 20、第一燃料喷射系统、第二燃料喷射系统、第一燃料供给系统、第二燃料供给系统、火花塞 14、进气系统、排气系统、可变废气再循环化GR)进气系统、氧传感器12和内燃机电控系统 16;第一燃料供给系统由第一燃料供给装置23、第一燃料供给管路21和第一燃料喷射器6组 成;第二燃料供给系统由第二燃料供给装置24、第二燃料供给管路22和第二燃料喷射器7组 成;进气系统由节气口 3、进气歧管4、进气总管5和进气口 8组成;排气系统由排气歧管10、排 气总管11和排气口 9组成;可变EGR进气系统由排气总管11、电控EGR阀13、文丘里管15、气流 稳压腔17、EGR冷却装置18W及可变EGR调节阀19组成。
[0009] 所述的一种复合喷射双燃料内燃机的可变EGR进气系统，包括第一燃料供给系统、 第二燃料供给系统和点火系统，第一燃料供给系统、第二燃料供给系统和点火系统分别通 过第一燃料喷射器6、第二燃料喷射器7和火花塞14与点燃式内燃机20相连;可变EGR进气系 统通过对电控EGR阀13的调节来实现目标EGR率，通过对可变EGR调节阀19的调节到a与b来 实现均质EGR和分层EGR的进气方式;可变EGR进气系统的排气总管11、电控EGR阀13、文丘里 管15、气流稳压腔17、EGR冷却装置18和可变EGR调节阀19依次顺序相连；内燃机电控系统16 通过对节气口 3、第一燃料喷射器6和第二燃料喷射器7W及火花塞14的控制实现对该复合 喷射双燃料点燃式内燃机燃烧系统的操控。
[0010] 所述的一种复合喷射双燃料内燃机的可变EGR进气系统，与其相连的点燃式内燃 机20采用两种不同属性的燃料，分别为第一燃料(主燃料)和第二燃料(辅助燃料），第一燃 料为现在应用较为广泛的燃料，主要是汽油;第二燃料为性能优于第一燃料的代用燃料，主 要为氨气，其性能主要包括火焰传播速度、点火能量、燃烧界限W及燃烧排放物方面。
[0011] 所述的一种复合喷射双燃料内燃机的可变EGR进气系统，与其相连的点燃式内燃 机20与两种不同的燃料供给系统相连，分别为第一燃料供给系统和第二燃料供给系统;双 燃料喷射系统中，第一燃料喷射器6喷射第一燃料，且采用进气道预混合的形式进入气缸， 第二燃料喷射器7喷射第二燃料，且采用缸内直接喷射的形式进入气缸。
[0012] 本发明中所述的点燃式内燃机20的每个气缸燃烧室25包括2个进气口 8、2个排气 口 9、火花塞14、缸内第二燃料喷射器7、气缸26和活塞29顶面，其中活塞29为气流引导型的 凹坑顶面，与连杆30和活塞环28相连，在进气歧管4中预混合好的第一燃料混合气在进气口 8开启后进入气缸，与直接喷入缸内的第二燃料一起配合活塞29顶面，形成需要的分层混合 气31;其中火花塞14置于燃烧室中央顶面，第二燃料喷射器7在燃烧室的侧面安装。
[0013] 本发明中所述的进气系统和排气系统，其中进气系统包含进气系统由节气口 3、进 气歧管4、进气总管5和进气口8组成，由进气歧管到进气口是分开的独立管道，W减小气流 扰动对进气的影响，实现稳定进气，同时有利于在分层EGR进气时，有效起到引流导向的作 用，从陕速准确实现EGR在缸内的分层分布;排气系统由排气歧管10、排气总管11和排气口 9 组成，且排气口出来的废气也