重，使热效率降低，因此在固定工况下存在热效 率最高的EGR率Φ。。而EGR率增大，节气口开度也随之增大，累气损失减小，因此对整机 来说，机械效率最高的EGR率不等于热效率最高的Φ。。因此，在中小负荷下，应采用机 械效率最高的Φ。。由于所述内燃机采用了双气体燃料稀薄燃烧的方式，第二气体燃料具有 良好的引燃作用，即使在EGR环境中仍然可W提高混合气的火焰传播速度，降低循环变动， 因此在所述内燃机中，机械效率最高的EGR率要大于传统内燃机，能够进一步提高机械 效率、降低NOx排放。
【附图说明】
[0022] 图1为气体双燃料点燃式内燃机结构图。
[0023] 图2为气体双燃料点燃式内燃机纵剖图。
[0024] 图3为气体双燃料点燃式内燃机控制策略流程图。 阳02引 图中：1节气口，2进气道，3EGR阀，4EGR管路，祀GR中冷器，6第一燃料喷射器，7第 二燃料喷射器，8火花塞，9点燃式内燃机机体，10排气道，11第二燃料供给箱，12第二燃料 供给管路，13第一燃料供给箱，14第一燃料供给管路，15进气歧管，16内燃机电控系统，17 控制线路，18气口，19缸套，20活塞，21连杆，22活塞环，23气缸盖
【具体实施方式】
[00%] 所述内燃机中两种燃料的喷射量均是通过控制喷射压力和喷射脉宽来实现的，当 喷射压力和喷射脉宽一定的情况下，喷射量是一定的，然后通过标定试验制作MAP图存储 在控制系统中。
[0027] 如图1所示，基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于该内燃机 由进气系统、点火系统、第一燃料供给系统、第二燃料供给系统、排气系统、EGR系统、点燃式 内燃机和内燃机电控系统组成；进气系统由进气道2、进气歧管15、节气口 1和控制线路17 组成；点火系统由火花塞8和控制线路17组成；第一燃料供给系统由第一燃料供给箱13、 第一燃料供给管路14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箱11、 第二燃料供给管路12和第二燃料喷射器7组成；EGR系统由EGR管路4、EGR阀3、EGR中冷 器5和控制线路17组成；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8与点燃式内燃机9相连；EGR系统通过EGR管 路4将排气管10与进气道2相连，并在管路中串联EGR中冷器5和EGR阀3 ;内燃机电控 系统16通过对EGR阀3、节气口 1、火花塞8、第一燃料喷射器6和第二燃料喷射器7的控制 实现对该内燃机的控制。
[0028] 如图2所示，新鲜空气通过节气口 1进入气缸，节气口 1也同时控制进入气缸的 新鲜空气充量。EGR管路由排气10管引出，与进气道2在节气口 1后汇合，废气经EGR管路 4和EGR阀3流入进气道2中。节气口 1控制新鲜空气流量，EGR阀3控制废气流量，从而 控制EGR率。第一燃料喷射器6安装在进气歧管上，靠近进气口 18的位置，W便第一燃 料可W更好地进入气缸。第一燃料通过第一燃料喷射器6喷入进气歧管15,与新鲜空气和 EGR废气形成混合气进入气缸。第二燃料喷射器7直接安装在气缸盖23上，其喷孔位于燃 烧室的上部，第二燃料通过第二燃料喷射器7直接喷入气缸。火花塞8也安装在气缸盖23 上，也位于燃烧室的上部，火花塞8的位置和第二燃料喷射器7的位置需要合理布局，W满 足内燃机工作的要求。
[0029] 如图3所示，ECU接收各路传感器信号，如转速、节气口开度、冷却水溫、进气压力、 氧浓度等，依据已写入的算法逻辑判断当前工况，若为小负荷工况，则进入分层稀燃控制逻 辑；若为中负荷工况，则进入均匀稀燃控制逻辑。由于喷射压力是已知的，在不同的控制逻 辑下，ECU都是通过改变第一和第二燃料的喷射脉宽，从而改变第一和第二燃料喷嘴的开启 持续时间，进而控制两种燃料的喷射量；通过改变第一和第二燃料的喷射时刻，控制第一和 第二燃料喷嘴的开启时刻，从而形成不同的混合气状态。第一和第二燃料的喷射量存在一 定的配比关系，随工况不同而变化，始终在中小负荷工况下保证过量空气系数λ > 1。当内 燃机工作在小负荷工况下时，ECU控制第一燃料喷嘴在进气冲程后期，即270° -180° CA BTDC范围内开启，开启持续时间即喷射脉宽根据传感器信号，读取ECU中预存的MAP图进行 执行；第二燃料喷嘴在压缩冲程后期，即90° -0° CA BTDC范围内开启，开启持续时间即 喷射脉宽根据传感器信号，读取ECU中预存的MAP图进行执行，从而形成分层稀燃模式。当 内燃机工作在中负荷工况下时，ECU控制第一燃料喷嘴在进气冲程前期，即360° -270° CA BTDC范围内开启，开启持续时间即喷射脉宽根据传感器信号，读取ECU中预存的MAP图进行 执行；第二燃料喷嘴在压缩冲程后期，即90° -0° CA BTDC范围内开启，开启持续时间即 喷射脉宽根据传感器信号，读取ECU中预存的MAP图进行执行，从而形成均匀稀燃模式。
【主权项】
1. 基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于该系统由进气系统、点 火系统、第一燃料供给系统、第二燃料供给系统、排气系统、EGR系统、点燃式内燃机和内燃 机电控系统组成；进气系统由进气道、进气歧管、节气门和控制线路组成；点火系统由火花 塞和控制线路组成；第一燃料供给系统由第一燃料供给箱、第一燃料供给管路和第一燃料 喷射器组成；第二燃料供给系统由第二燃料供给箱、第二燃料供给管路和第二燃料喷射器 组成；EGR系统由EGR管路、EGR阀、EGR中冷器和控制线路组成；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、第二燃料喷射器和火花塞与点燃式内燃 机相连；EGR系统通过EGR管路将排气管与进气道相连，并在管路中串联EGR中冷器和EGR 阀；内燃机电控系统通过对EGR阀、节气门、火花塞、第一燃料喷射和第二燃料喷射器的控 制实现对该内燃机的控制。2. 根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于 所述内燃机采用两种不同的气体燃料作为燃料，两种不同的气体燃料采用两套供给系统， 分别为第一燃料供给系统和第二燃料供给系统；其中第一燃料通过第一燃料喷射器喷入进 气歧管，以进气道预混的方式进入气缸，第二燃料通过第二燃料喷射器，以缸内直喷的方式 进入气缸。3. 根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于 该内燃机是以第一燃料作为主燃料，第二燃料作为辅助燃料；火花塞先点燃第二燃料，利用 第二燃料良好的燃烧特性引燃第一燃料混合气；第二燃料的引燃作用是通过内燃机电控系 统控制第二燃料喷射器在合适的喷射时刻将第二燃料喷射在燃烧室顶部，配合一定的气流 运动，在火花塞周围形成易于点燃的第二燃料混合气，通过第二燃料快速燃烧释放出的能 量引燃第一燃料混合气。4. 根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于 所述第一燃料为应用较为广泛的气体代用燃料，所述第二燃料在性能上优于第一燃料，其 性能主要包括燃烧速度、点火能量以及燃烧排放物等方面。5. 根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于 EGR系统中的废气通过接在排气管上的EGR管路引出，EGR阀位于EGR管路中，废气经过EGR 管路、EGR中冷器和EGR阀进入进气道，在进气道内与新鲜空气混合，其中废气温度由EGR中 冷器控制，废气流量由EGR阀控制。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，能够解决气体燃料点燃式内燃机在进行稀薄燃烧时产生的燃烧不稳定、NOx排放高等问题。本实用新型是基于气体燃料缸内直喷和进气道喷射组合式的双燃料点燃式内燃机技术以及EGR技术，该稀燃气体双燃料点燃式内燃机能够在高压缩比下，实现稳定、高效的稀薄燃烧，降低循环变动和失火现象；同时，将部分废气重新引入气缸参与燃烧，根据工况需求改变EGR率，降低缸内燃烧温度，抑制NOx的生成；此外，由于同时存在稀薄燃烧和EGR，可以增大节气门开度，降低泵气损失。综上可以从根本上实现能耗的降低和污染物的超低排放。
【IPC分类】F02M26/00, F02B69/02, F02M21/02, F02D41/30, F02D41/00
【公开号】CN205154394
【申请号】CN201520717478
【发明人】于秀敏, 牛仁旭, 李润增, 杜耀东, 顾家旗, 刘林, 吴海明, 孙平, 董伟, 何玲
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月16日