[发明专利]柴油-汽油双燃料顺序燃烧直喷式发动机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机技术领域的发动机，具体涉及一种柴油-汽油双燃料顺序燃烧直喷式发动机。

背景技术

传统的柴油机采用上止点附近缸内直喷、高压缩比、自燃着火的工作方式，由于平均缸内混合气浓度较稀、局部着火处于化学计量比下，且燃料浓度极度不均匀，因此燃烧过程缸内始终存在局部高温区域和局部富燃区域，具有热效率高、一氧化碳和碳氢排放低、氮氧化物和碳烟微粒较高且不能同时大幅度降低的特点。柴油机的氮氧化物产生于局部富氧的高温区域；而碳烟产生于局部富燃的中等温度条件下，其生成历程经历成核、凝并、聚合与氧化的过程。对柴油机而言，碳烟排放的降低一般采用微粒捕集器，但是通常面临系统寿命过短以及再生等问题。对氮氧化物排放而言，由于柴油机过量空气系数较大，HC和HC排放较低，而不能采用三元催化转化器，通常采用选择性催化还原等手段，然而容易发生氨气泄露等问题。总之，柴油机的尾气后处理装置结构复杂、成本高、效果不理想、且可靠性差。

传统的汽油机采用气口喷射均质充量(或者直喷分层混合气)、低压缩比、火花点燃、大部分工况工作在当量比条件下，由于存在火焰传播而使得火焰前锋产生较多的氮氧化物。汽油机具有热效率低、一氧化碳和碳氢排放高的特点。但是，由于汽油机大部分工况运行在化学计量比条件下，采用三元催化可以得到很低的排放水平。因此，针对汽油机的主要问题是如何改善和提高发动机的有效热效率。目前的措施主要有缸内直喷、以及均质压燃技术。但是汽油机采用较低压缩比和较大的泵气损失而与柴油机的热效率有明显差距。

为了改善柴油机的排放和汽油机的热效率，出现了汽油/柴油双燃料发动机。文献“柴油/汽油双燃料准均质燃烧过程及其降低有害排放物的潜力”(燃烧科学与技术，2002，Vol.18，NO.6，188～191)以及“汽油均质混合气柴油引燃(HCII)燃烧特性的研究”(内燃机学报，2004，Vol.22，NO.5，391～396)中，采用进气口喷射汽油形成均质混合气，然后在上止点附近采用直喷柴油点燃，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。然而由于采用气口喷射汽油的方式，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。另一方面，整个发动机的过量空气系数大于1，碳烟排放依然存在，氮氧化物仍然较高，且无法采用三元催化转化器将碳氢、一氧化碳、氮氧化物排放完全转化，因此排放水平不能满足现代发动机的要求。

发明内容

本发明为了克服上述技术的不足，提供一种柴油-汽油双燃料顺序燃烧直喷式发动机，该发动机一方面可以同时使用柴油和汽油，并且在一个循环内顺序直喷两种燃料，另外发动机可以采用高压缩比和三元催化后处理装置，使得发动机可以同时实现高热效率和低排放的目的。迄今为止，国内外尚未提出在一个循环内先燃用柴油，然后通过柴油燃烧释放的热量和活性基团来触发和控制汽油的着火与燃烧，这是一种全新的燃烧方式。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：柴油油箱、柴油滤清器、柴油高压油泵、柴油高压油管、柴油高压油轨、电控柴油喷油器、柴油回油管、汽油油箱、汽油滤清器、汽油油泵、汽油油管、汽油油轨、汽油电控喷油器、汽油回油管、电子控制单元、传感器、电子节气门、进气管、排气管、微粒捕集器和三元催化转化器，其中：柴油箱连接柴油滤清器和柴油回油管，高压油泵和电控柴油喷油器设置于发动机上，高压油泵两端分别连接柴油滤清器和高压油轨，电控柴油喷油器分别连接高压油轨和柴油回油管，多余的柴油通过柴油回油管回到柴油箱中；汽油箱连接汽油滤清器和汽油回油管，汽油油泵和汽油电控喷油器设置于发动机上，汽油油泵两端分别连接汽油滤清器和汽油油轨，汽油电控喷油器分别连接汽油油轨和汽油回油管，多余的汽油通过汽油回油管回到汽油箱中；电子控制单元输入端与传感器相连并接收转速信号、曲轴转角信号、冷却水温度信号、爆震传感器信号、电子节气门位置信号、进气压力温度信号、空气质量流量传感器信号、柴油高压油泵控制信号、柴油共轨油管温度压力信号、柴油电控喷油器控制信号、汽油油泵信号、汽油油轨压力温度信号、空燃比传感器信号，该电子控制单元内置发动机运行的点火控制曲线图，其输出端分别与电控柴油喷油器、汽油电控喷油器、微粒捕集器相连接，进气管设置于发动机上，空气质量流量传感器、电子节气门设置于进气管上且输出端与电子控制单元相连；排气管设置于发动机上，空燃比传感器、微粒捕集器和三元催化转化器设置于排气管上且空燃比传感器信号和微粒捕集器的输出端与电子控制单元相连。