一种发动机压燃预燃室的供气系统和控制方法与流程

本发明涉及发动机燃烧的，特别涉及一种发动机压燃预燃室的供气系统和控制方法。

背景技术：

1、在稀薄燃烧的研究中，预燃室燃烧技术受到了广泛的关注。该燃烧技术首先将预燃室内可用火花塞容易点燃的混合气点燃，然后将预燃室内混合气燃烧形成高温、高压燃烧混合物引入主燃室并引燃主燃室中的稀薄混合气，之后主燃室中的稀薄混合气快速燃烧。预燃室燃烧技术可以有效解决稀燃工况点火困难、燃烧速度慢、燃烧循环变动大等燃烧问题。预燃室内混合气可采用点燃或者压燃方式实现着火，点燃一般采用火花塞或者电加热等装置点燃预混合气，而压燃则采用压缩混合气方式使混合气达到自燃温度而着火。压燃着火需要在预燃室内形成可压缩的密闭空间，确保其内部的混合气可被压缩，同时还需要为其提供可压燃的混合气。

2、压燃预燃室燃烧技术关键是在预燃室内形成稳定的并且可压缩着火的混合气，为此需要在预燃室内设有供气以及排气结构，辅助设有供气系统，但是目前预燃室供气系统只适用于点燃式预燃室系统，仅实现燃料和空气的供给和混合作用，无法对燃料和空气的混合气进行压力、温度以及换气管理。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种发动机压燃预燃室的供气系统和控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

2、为解决上述技术问题所采用的技术方案：

3、首先本发明提供一种发动机压燃预燃室的供气系统，包括：发动机和供气管路，发动机设有相互连接的至少一个压燃预燃室和主燃室，所述压燃预燃室设有扫气进气口和扫气排气口；供气管路包括混合腔、压缩机、分配腔、压力控制阀、循环放气阀，所述混合腔、压缩机、分配腔和循环放气阀闭环连接，所述分配腔与所述扫气进气口连接，所述混合腔连接有混合气燃料喷嘴和取气管，所述压力控制阀与所述扫气排气口连接，在每个所述扫气进气口与分配腔之间均设有加热组件。

4、本发明的供气系统有益效果是：

5、本发明的供气系统实现燃料和空气的混合，同时具备对混合气进行压力、温度以及换气管理，确保混合气进入压燃预燃室后能够可靠压燃着火。

6、作为上述技术方案的进一步改进，所述取气管设有空气流量计和换热器。

7、空气流量计用于测定吸入到混合腔的空气流量，以确定混合气燃料喷嘴的燃料供给量，而换热器用于加热供气系统吸入的空气，降低压缩机所需的功率以及适配到不同的工况。

8、作为上述技术方案的进一步改进，所述发动机还包括与所述主燃室连接的进气道，所述进气道设有回气口，所述压力控制阀连接于所述扫气排气口与所述回气口之间。

9、本方案中的进气道为发动机运转时空气输入的通道，进入压燃预燃室的混合气被压燃后，部分进入主燃室并引燃主燃室内燃料空气混合气，部分通过回气口进入进气道，之后被吸入发动机的主燃室，使得燃料使用更加充分，防止未燃燃料直接排到大气中。

10、作为上述技术方案的进一步改进，在所述压力控制阀与扫气排气口之间设有收集腔。

11、收集腔用于收集所有压燃预燃室排出的燃烧完成的混合气，通过压力控制阀控制供气阶段压燃预燃室内的压力和分配腔内的混合气压力。

12、作为上述技术方案的进一步改进，所述进气道的进口端设有空气滤清器，所述进气道设有与取气管连接的取气口，所述取气口和回气口均处于所述空气滤清器的下游。

13、空气滤清器对流入进气道内的空气进行过滤，在对进入主燃室的空气实现过滤下，还可确保进入供气系统的空气是经过空气滤清器过滤后的干净空气，这样供气系统无需额外在设置过滤器。

14、作为上述技术方案的进一步改进，所述取气管设有单向阀。单向阀用于防止供气系统气的体反流进入进气道。

15、作为上述技术方案的进一步改进，所述扫气进气口与分配腔之间连接有扫气进气管，所述加热组件为包裹于扫气进气管外壁的电感加热线圈，所述扫气进气口设有第二温度传感器。本发明利用电磁感应加热管路，其加热速度快、结构紧凑，第二温度传感器用于检测进入压燃预燃室的混合气的温度。

16、作为上述技术方案的进一步改进，所述分配腔设有压力传感器和第一温度传感器。压力传感器和第一温度传感器用于监测分配腔内部混合气的压力和温度。

17、作为上述技术方案的进一步改进，还包括控制单元，所述控制单元用于检测所述发动机工作状态、所述取气管的流量、所述分配腔的压力和温度、所述扫气进气口的温度，以控制所述压缩机的压缩功率、混合气燃料喷嘴的喷射、加热组件、循环放气阀和压力控制阀的开度。

18、本发明还提供一种发动机压燃预燃室的供气控制方法，包括：

19、发动机处于稳态工况下，在压差的作用下外界空气通过取气管进入混合腔，依据所述取气管的空气流量，控制混合气燃料喷嘴将相应目标燃料进入混合腔，压缩机将压缩的混合气输送至分配腔，之后通过压燃预燃室与分配腔之间不同管路顺序进入各压燃预燃室，同时通过加热组件加热进入各压燃预燃室的混合气的温度，通过压力控制阀的开度来控制分配腔内混合气压力，通过控制循环放气阀的开度以及压缩机的压缩功率，控制循环的混合气量，达到控制分配腔内混合气温度目的；

20、发动机处于加速工况下，在稳态工况的基础上控制压缩机的压缩功率增加，控制循环放气阀保持关闭，使取气管的进气量快速增加，控制混合气燃料喷嘴将相应目标燃料进入混合腔，控制压力控制阀开度，确保分配腔内混合气压力满足目标；

21、发动机处于急减速工况下，在稳态工况的基础上控制压缩机的压缩功率减小，控制循环放气阀保持全开，使取气管的进气量快速减少，控制混合气燃料喷嘴将相应目标燃料进入混合腔，控制压力控制阀开度，确保分配腔内混合气压力满足目标。

22、本发明提出压燃预燃室的供气控制方法，进一步明确压燃预燃室的供气系统的操作运行方法，准确、可靠地实现压燃预燃室进气的温度、压力、成分以及流量管理。

技术特征：

1.一种发动机压燃预燃室的供气系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的供气系统，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的供气系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的供气系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的供气系统，其特征在于：

9.根据权利要求1至8任一项所述的供气系统，其特征在于：

10.一种发动机压燃预燃室的供气控制方法，其特征在于：包括：

技术总结
本发明公开了一种发动机压燃预燃室的供气系统和控制方法，包括：发动机和供气管路，发动机设有相互连接的至少一个压燃预燃室和主燃室，所述压燃预燃室设有扫气进气口和扫气排气口；供气管路包括混合腔、压缩机、分配腔、压力控制阀、循环放气阀，所述混合腔、压缩机、分配腔和循环放气阀闭环连接，所述分配腔与所述扫气进气口连接，所述混合腔连接有混合气燃料喷嘴和取气管，所述压力控制阀与所述扫气排气口连接，在每个所述扫气进气口与分配腔之间均设有加热组件。本发明的供气系统实现燃料和空气的混合，同时具备对混合气进行压力、温度以及换气管理，确保混合气进入压燃预燃室后能够可靠压燃着火。

技术研发人员：王磊,陈海娥,李康,张孚,张蒙蒙,蒋文斌
受保护的技术使用者：佛山仙湖实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16