[发明专利]多模式多燃料燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种内燃机技术领域的系统，具体是一种多模式多燃料燃烧系统。

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，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。传统的汽油机采用气口喷射均质充量、低压缩比、火花点燃、大部分工况工作在当量比条件下，结合三元催化可以得到很低的排放水平，但是热效率不高。另一方面，由于国际上的能源短缺，全球各国都在开展内燃机代用燃料的开发与研究，甲醇、乙醇、丁醇、天然气、液化石油气、二甲醚等得到广泛的研究和初步应用。从目前来看，内燃机高效清洁的燃烧理论和清洁代用燃料是内燃机领域的两个重大研究课题。

在新型燃烧理论方面，最近国际上出现了一种新型高效燃烧模式-均质充量压缩着火燃烧，他具有热效率高(与柴油机相当)、氮氧化物排放很低且几乎没有碳烟的特点，而且具有多种燃料适应性。然而，均质充量压缩着火燃烧由于是化学反应动力学主导，没有直接的着火与燃烧控制手段，因此存在着火与燃烧不可控、转速和负荷运行范围小、大负荷下压力升高率较高且易于发生爆震、起动和工况过渡难于控制、一氧化碳和碳氢排放较高等问题。此外，汽油燃料和柴油实现均质充量压缩着火燃烧方式还存在许多困难——柴油由于沸点较高，均匀混合气制备不易，且容易爆震；汽油由于不易压燃，需要采用可变气门正时、可变压缩比、进气加热等装置，系统结构复杂、成本增加。

在代用燃料方面，早在70年代第一次石油危机之后，各国就开始了代用燃料的开发和应用。乙醇、甲醇被广泛用作汽油的替代燃料得到了大量的推广，最近丁醇作为一种新的汽油替代燃料也进行了尝试。在柴油替代燃料方面，二甲醚、生物柴油等开始进入实用领域。然而，汽油替代燃料的使用并没有大幅度提高发动机的热效率，柴油替代燃料的使用也没有能够同时大幅度降低氮氧化物和碳烟排放。因此针对汽油和柴油的替代燃料也必须采用新型燃烧模式才能同时得到高效低排放的燃烧效果。尽管均质充量压缩着火燃烧可以使用多种燃料，但是不同燃料(汽油、柴油、各种代用燃料)具有不同的理化特性，实现均质充量压缩着火燃烧的策略和控制手段也不同，其运行范围、性能与排放特性也存在显著差别。而且，从目前来看，汽油和柴油仍然是车用发动机的主要燃料，各种替代燃料仅仅是有益的补充。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多模式多燃料燃烧系统，可以避免火花点火燃烧模式在低温冷起动阶段的着火与燃烧不稳定、燃烧效率差、碳氢和一氧化碳排放高的问题；可以实现各种模式的顺利切换；只要对现有发动机进行简单的技术改造而实现全负荷范围内高效超低排放。

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、柴油高压共轨喷射系统、第一辅助燃料油箱、第一共轨气口喷射系统、第二辅助燃料油箱、第二共轨气口喷射系统、冷却废气再循环装置和电子控制单元，其中：柴油滤清器两端分别连接柴油油箱和柴油高压共轨喷射系统，冷却废气再循环装置分别与发动机的排气管、空气混合冷却器以及进气管相连通，冷却废气再循环装置的控制端与电子控制单元的输出端连接，第一共轨气口喷射系统分别与第一辅助燃料油箱和发动机相连接，第二共轨气口喷射系统分别与第二辅助燃料油箱和发动机相连接，第一共轨气口喷射系统和第二共轨气口喷射系统的控制端均与电子控制单元的输出端相连接并接收控制指令。

所述的柴油高压共轨喷射系统由柴油高压油泵、柴油高压共轨管和安装在发动机上的电控柴油喷油器组成，其中：柴油高压油泵两端分别连接柴油滤清器和柴油高压共轨管，电控喷油器与柴油高压共轨管相连接并安装在发动机汽缸盖上，电控喷油器的控制端连接电子控制单元。

所述的第一共轨气口喷射系统由电动汽油泵、低压油轨和安装在发动机上的低压电控喷油器组成，其中：电动汽油泵两端分别连接第一辅助燃料油箱和低压共轨管，低压电控喷油器与低压共轨管相连接并安装在发动机进气管上，低压电控喷油器的控制端连接电子控制单元。

所述的第二共轨气口喷射系统包括电动中压油泵、中压共轨管、和安装在发动机上的中压电控喷油器组成，其中：电动中压油泵两端分别连接第二辅助燃料油箱和中压共轨管，中压电控喷油器与中压共轨管相连接并安装在发动机进气管上，中压电控喷油器的控制端连接电子控制单元。