为空气体积(m3)，pair为空气密度(kg/m3)，VG为气体燃料喷射体积(m3)，Pg为气体燃料密度(kg/m3);
[0040]喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使用喷射模式一;通过节气门控制信号(b)使节气门(7)处于全开状态，通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)和缸外燃料喷嘴控制信号(c)分别控制缸内燃料喷嘴(4)的喷射脉宽及缸外燃料喷嘴(5)的喷射脉宽，实现内燃机负荷变换的调整。
[0041 ]在内燃机实验台架上一台1.6L气(氢气)/液(汽油)双燃料双喷射点燃式内燃机为例对上述装置及控制方法的实际效果进行了验证，实验结果表明，与采用本发明燃料分配供给系统、喷射燃烧控制装置及控制策略前的汽油机相比，在起动时内燃机进入稳态的时间缩短了 63.2 %，前11 s所需燃料总量减少31.2%；怠速时的燃料消耗量降低了 36.4 %，未燃碳氢、一氧化碳、氮氧化物排放分别减少54.2%、16.7%、32.6%; HOOrpm负荷特性试验中，燃料消耗量平均降低32.7%。
【主权项】
1.一种气/液双燃料缸内/缸外双喷射装置，其特征在于:燃料分配供给系统包括气体燃料储存器(11)、液体燃料储存器(12)、与气体燃料储存器(11)连接的气体燃料栗(1)、与液体燃料储存器(12)连接的液体燃料栗(13)、与气体燃料栗(10)和液体燃料栗(13)相连接的用于调整喷入缸内/缸外燃料种类的气/液双燃料分配器(9)、由进气门凸轮轴驱动的与气/液双燃料分配器(9)和缸内燃料喷嘴(4)相连接的加压燃料栗(8)、与加压燃料栗(8)相连接的位于缸盖中通入燃烧室的缸内燃料喷嘴(4)以及与气/液双燃料分配器(9)相连接的位于进气歧管中通入进气道(6)的缸外燃料喷嘴(5);喷射燃烧电控装置的核心部件包括喷射燃烧电控单元(I); 所述的喷射燃烧电控单元(I)通过内燃机传感器获取实际转速信号(f)、缸内/缸外燃料喷射压力信号(g)，并用于进行喷射燃烧控制； 所述的喷射燃烧电控单元(I)与气/液双燃料分配器(9)相连接，并通过气/液双燃料分配器控制信号(a)调整燃料喷入缸内/缸外的燃料喷射种类； 所述的喷射燃烧电控单元(I)与节气门(7)相连接，并通过节气门控制信号(b)调整节气门(7)的开度； 所述的喷射燃烧电控单元(I)与缸外燃料喷嘴(5)相连接，并通过缸外燃料喷嘴控制信号(c)控制缸外燃料喷射的喷射时刻和喷射脉宽； 所述的喷射燃烧电控单元(I)与缸内燃料喷嘴(4)相连接，并通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)控制缸内燃料喷射的喷射时刻和喷射脉宽； 所述的喷射燃烧电控单元(I)通过点火模块(2)与火花塞(3)相连接，并通过点火控制信号(e)控制点火角。2.根据权利要求1所述装置，其特征在于:气体燃料包括氢气、天然气、液化石油气或二甲醚;液体燃料包括汽油、甲醇或乙醇。3.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于: 喷射模式一:缸内喷射液体燃料，缸外喷射气体燃料;在该喷射模式下，喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使液体燃料储存器(12)中的液体燃料经过液体燃料栗(13)加压后通至加压燃料栗(8)继续加压至1MPa以上，同时使气体燃料储存器(11)中的气体燃料经过气体燃料栗(10)加压后通至缸外燃料喷嘴(5);通过缸外燃料喷嘴控制信号(c)控制缸外燃料喷嘴(5)将气体燃料喷入内燃机进气道(6);通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)控制缸内燃料喷嘴(4)将经过加压燃料栗(8)加压的高压液体燃料喷入燃烧室;通过点火控制信号(e)控制点火模块(2)驱动火花塞(3)进行点火； 喷射模式二:缸内喷射气体燃料，缸外喷射液体燃料;在该喷射模式下，喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使气体燃料储存器(11)中的气体燃料经过气体燃料栗(10)加压后通至加压燃料栗(8)继续加压至1MPa以上，同时使液体燃料储存器(12)中的液体燃料经过液体燃料栗(13)加压后通至缸外燃料喷嘴(5);通过缸外燃料喷嘴控制信号(c)控制缸外燃料喷嘴(5)将液体燃料喷入内燃机进气道(6);通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)控制缸内燃料喷嘴(4)将经过加压燃料栗(8)加压的高压气体燃料喷入燃烧室;通过点火控制信号(e)控制点火模块(2)驱动火花塞(3)进行点火。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于:喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使用喷射模式一;通过节气门控制信号(b)使节气门(7)开度增大20%;根据公式AFL=(VairXpair)/mL通过缸内燃料喷嘴控制信号⑷控制缸内燃料喷嘴(4)的喷射脉宽，调整液体燃料喷射质量，使液体燃料处于稀燃状态燃烧，稀燃状态为AFL>该燃料理论值，AFL = μXAFL,s，AFL为液体燃料实际空燃比，Vair为空气体积，Psir为空气密度，为液体燃料喷射质量，μ为液体燃料稀燃系数，AR, s为液体燃料理论空燃比；同时根据公式a = Vc/(Vc+Vsir)通过缸外燃料喷嘴控制信号(C)控制缸外燃料喷嘴(5)的喷射脉宽，调整气体燃料喷射体积Vc，使气体燃料占总进气量体积分数α保持在0.25?0.35之间，并使气体燃料与空气在内燃机缸外进气道(6)预混后进入缸内，式中，α为气体燃料占总进气量体积分数，Ve为气体燃料喷喷射体积，Vair为空气体积。5.根据权利要求3所述方法，其特征在于:喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使用权利要求3所述的喷射模式二;保持缸外燃料喷嘴(5 )的喷射脉宽和节气门(7 )开度不变，根据公式AFG = ( Vair X Pair ) / ( VG X PG )通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)调整缸内燃料喷嘴(4)的喷射脉宽，调整气体燃料喷射体积VG，进而通过控制气体燃料实际空燃比AFg，使内燃机实际转速稳定在750±50rpm，式中，AFg为气体燃料实际空燃比，Vair为空气体积，Pair为空气密度，Vg为气体燃料喷射体积，PG为气体燃料密度。6.根据权利要求3所述方法，其特征在于:喷射燃烧电控单元(I)通过气/液双燃料分配器控制信号(a)控制气/液双燃料分配器(9)，使用喷射模式一;通过节气门控制信号(b)使节气门(7)处于全开状态，通过缸内燃料喷嘴控制信号(d)和缸外燃料喷嘴控制信号(C)分别控制缸内燃料喷嘴(4)的喷射脉宽及缸外燃料喷嘴(5)的喷射脉宽，实现内燃机负荷变换的调整。
【专利摘要】一种气/液双燃料缸内/缸外双喷射装置及控制方法属于内燃机控制领域，具体涉及一种气/液双燃料分配供给系统、气/液双燃料缸内/缸外双喷射及燃烧过程控制装置。该装置采用一套用于气/液双燃料分配供给的燃料分配供给系统和一套用于气/液双燃料缸内/缸外双喷射及燃烧过程控制的喷射燃烧电控单元。喷射燃烧电控单元可根据内燃机运行工况条件，通过燃料分配供给系统调整喷入缸内/缸外的燃料喷射种类，减少内燃机传热损失和泵气损失，改善燃料燃烧，进而实现在保证内燃机动力性能的同时，降低其燃料消耗量和污染物排放，以实现节能减排的效果。
【IPC分类】F02D19/08, F02D41/08, F02M61/18, F02M43/04, F02M59/44
【公开号】CN105673281
【申请号】CN201610219340
【发明人】纪常伟, 从骁宇, 汪硕峰, 张擘
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年4月10日