多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给装置及方法

技术领域

本发明涉及的是一种混合动力领域的技术，具体是一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给装置及方法。

背景技术

双燃料发动机主要是采用进气道喷射低活性燃料，然后在上止点附近直喷高活性燃料引燃，从宏观上来看是两种燃料同时集中放热的燃烧模式，具有较低的氮氧化物和碳烟排放。然而由于采用气道口喷射低活性燃料的方式，发动机泵气损失较高、充量系数降低、爆震倾向增加、碳氢和一氧化碳排放较高，从而导致热效率低于常规柴油机。而且，这种燃烧系统的燃油供应方式等范围很受限制，无法依据不同的工况条件在缸内形成灵活、可靠的浓度和活性分层，因而不能满足不同工况条件下的最大热效率和最低排放的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给装置及方法，能够确保发动机时刻处于最佳的工作状态，降低燃料消耗，减少尾气排放，具有在各个工作状况下保持最佳的热效率和最低的排放，其氮氧化物排放完全可以满足国Ⅵ的排放标准，同时还具有比较宽的工作负荷范围。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给装置，包括：两组设置于发动机上的直喷喷射系统与发动机进气管相连的气道口喷射系统设置于发动机上的传感器组以及电子控制单元，其中：电子控制单元分别与传感器组、两组直喷喷射系统和气道口喷射系统相连，根据采集到的传感器信号判断发动机的运行工况，并对应输出指令控制三种燃料的输送以实现尾气排放的控制。

所述的第一和第二直喷喷射系统均包括：依次相连的油轨、油泵、滤清器、油箱和喷油器，其中：喷油器设置于发动机上，油轨油泵和喷油器分别与电子控制单元相连并接收控制指令。

所述的第一和第二直喷喷射系统中分别设有两种不同燃料。

所述的气道口喷射系统包括：依次相连的油箱和喷油器，其中：喷油器设置于发动机上并电子控制单元相连。

所述的传感器组包括：设置于发动机上的爆震传感器、冷却水温度传感器和缸压传感器以及设置于发动机进气管上的空气质量流量传感器和进气温度压力传感器。

所述的发动机为多燃料充量压缩燃烧发动机，采用但不限于中国专利文献号CN111365133A中记载的技术实现。

技术效果

本发明在直喷柴油机缸盖内安装两套直喷喷射系统，形成两路共轨直喷喷射系统，两路共轨直喷系统的喷射时刻可以在整个循环过程中的任意时刻进行调控，电子控制单元依据不同的工况条件调整第一燃料、第二燃料的喷油比例、喷射时刻、喷射次数以及辅助燃料或者添加剂的喷油量，在缸内形成灵活、可靠的浓度和活性分层，从而形成最佳的燃料活性梯度，最大限度的提高发动机热效率、降低排放，实现全工况范围和燃烧过程的闭路循环控制。相比现有技术，本发明对原型机只进行简单的改造，结构简单，开发成本低，本发明在机械工程领域，尤其在汽车发动机领域，具有非常突出的应用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1第二油箱、2第二燃料、3第一油箱、4第一燃料、5第一回油管、6第一滤清器、7第一油泵、8第一油轨、9电子控制单元、10排气管、11爆震传感器、12冷却水温度传感器、13第一油管、14第一喷油器、15缸压传感器、16第二喷油器、17第二高压油管、18进气管、19第三喷油器、20中冷器、21空气质量流量传感器、22进气温度压力传感器、23第二高压油轨、24第二高压油泵、25第二滤清器、26第二回油管、27第三油管、28第三油箱。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及一种多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给装置，包括：两组设置于发动机上的直喷喷射系统、与发动机进气管18相连的气道口喷射系统、设置于发动机上的传感器组以及电子控制单元9。

所述的第一和第二直喷喷射系统均包括：依次相连的油轨8、23、油泵7、24、滤清器6、25、油箱3、1和喷油器14、16，其中：喷油器设置于发动机上，油轨、油泵和喷油器分别与电子控制单元相连并接收控制指令。

所述的第一和第二直喷喷射系统中分别设有两种不同燃料2、4。

所述的气道口喷射系统包括：第三喷油器19、第三油管27和第三油箱28。

所述的传感器组包括：空燃比传感器、设置于发动机上的爆震传感器11、冷却水温度传感器12和缸压传感器15以及设置于发动机进气管18上的空气质量流量传感器21和进气温度压力传感器22、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器。

所述的电子控制单元9分别采集转速信号、曲轴转角信号、冷却水温度信号、爆震传感器信号、进气压力温度信号、空气质量流量传感器信号、高压油泵3控制信号、高压第三油管温度压力信号、电控第三喷油器控制信号、油泵2控制信号、油管2温度压力信号、第二喷油器控制信号、第一油泵信号、第一油轨压力温度信号、空燃比传感器信号，内存有发动机运行的点火控制曲线图，输出端分别与第一喷油器、第二喷油器和电控第三喷油器相连接。

所述的电子控制单元依据曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和缸压传感器的信号计算得到发动机的转速、理想的燃烧相位和理想的燃烧持续期和当前发动机工况下的实际燃烧相位和燃烧持续期；电子控制单元依据理想的燃烧相位和燃烧持续期，通过调整第一燃料、第二燃料的喷油比例、喷射时刻以及喷射次数以及燃料3的喷油量实现发动机在全工况范围内的瞬态过渡调节。

所述的燃料经燃油滤清器泵入发动机高压油泵，发动机高压油泵将燃料泵入高压油轨，再通过喷油器喷射到气缸内；喷油器回油管经过发动机高压油泵控油阀与电动输油泵进油管连通，使得喷油器的回油倒回进油管实现燃料的循环流动；

所述的电子控制单元依据上述信号状态，判断发动机的运行工况，确定此工况下需要工作的喷油器；控制喷油器1喷油，或喷油器2喷油，或第三喷油器喷油，或不同喷油器之间协同工作；

所述的电子控制单元依据上述信号状态，所述电子控制单元通过控制第一直喷喷射系统和第二直喷喷射系统，调整第一燃料和第二燃料的喷射策略，减少第一燃料和第二燃料的喷射量，同时依据爆震程度打开EGR阀，通过EGR输送管路添加EGR；

所述的依据爆震传感器的信号，若所述直喷发动机处于正常运转状态下，所述电子控制单元通过控制第一直喷喷射系统和第二直喷喷射系统，调整第一燃料和第二燃料的喷油量、喷油时刻、喷射次数以及辅助燃料3或者添加剂的喷射量，实现发动机在全工况范围内的闭路循环反馈控制调节，保证各个发动机工况下最佳的热效率和最低排放。

本实施例涉及一种基于上述装置的多燃料充量压缩燃烧发动机的燃油供给控制方法，包括：

步骤1、电子控制单元采集空气质量流量传感器、冷却水温度传感器、缸压传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器的信号，经过计算，判断发动机的运行工况和负荷大小，确定燃料和燃料最佳的喷射量、喷射时刻、喷射次数，以及是否需要辅助燃料或者添加剂，从而在缸内形成灵活、可靠的浓度和活性分层，实现燃烧过程的闭路循环控制；

步骤2、发动机工作过程中，燃料经燃油滤清器泵入发动机高压油泵，发动机高压油泵将燃料泵入高雅油轨，再通过喷油器喷射到气缸内；喷油器回油管经过发动机高压油泵控油阀与电动输油泵进油管连通，使得喷油器的回油倒回进油管实现燃料的循环流动；

步骤3、发动机工作过程中，通过爆震传感器判断发动机是否接近爆震，若直喷发动机接近或处于爆震状态，所述电子控制单元通过控制两路直喷喷射系统，调整燃料和燃料的喷射策略，推迟燃料的喷射时刻，减少燃料和燃料的喷射量，同时依据爆震程度打开EGR阀，通过EGR输送管路添加EGR；若发动机处于正常运转状态下，电子控制单元通过控制两路直喷喷射系统，调整燃料和燃料的喷油量、喷油时刻以及喷射次数，实现发动机在全工况范围内的瞬态过渡调节，保证各个发动机工况下最佳的热效率和最低排放。

与现有技术相比，本发明在直喷柴油机缸盖内安装两套直喷喷射系统，形成两路共轨直喷喷射系统，两路共轨直喷系统的喷射时刻可以在整个循环过程中的任意时刻进行调控，电子控制单元依据不同的工况条件调整第一和第二燃料的喷油比例、喷射时刻、喷射次数以及辅助燃料或者添加剂的喷油量，在缸内形成灵活、可靠的浓度和活性分层，从而形成最佳的燃料活性梯度，最大限度的提高发动机热效率、降低排放，实现全工况范围和燃烧过程的闭路循环控制。相比现有技术，本发明对原型机只进行简单的改造，结构简单，开发成本低，本发明在机械工程领域，尤其在汽车发动机领域，具有非常突出的应用价值。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。