[发明专利]发动机高效低排放新型复合热力循环的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种发动机高效低排放新型复合热力循环的控制方法。

背景技术

内燃机是交通运输、工程和农用机械等动力装置的主要动力源，内燃机消耗石油占我国石油总消耗量的60%以上，2011年我国原油对外依存度已达56.5％。通过技术创新，大幅度提高内燃机热效率是确保国家能源安全的重大需求。同时，在人类活动导致的CO₂排放中，以内燃机为动力的交通运输占25%。提高内燃机热效率是降低CO₂排放的主战场之一。目前机动车排放的氮氧化物、挥发性有机物和可吸入颗粒物在城市大气污染源中的分担率已分别达到66%、90%和26%，机动车排放也是PM2.5的最大“贡献”者之一，分别占总PM2.5排放的22.2%（北京）和25%（上海）。降低汽车内燃机有害排放，改善大气环境尤其是城市大气环境是我国社会经济发展必须解决的一个重要问题。

近年来，以电动汽车、燃料电池汽车等为代表的新能源动力技术得到世界各国政府以及汽车公司的高度重视。但国际汽车学术界和工业界清醒地认识到：汽车产业不可能发生类似电子信息产业的短期跨越式发展。因此，新能源汽车的普及将是一个漫长的过程，而且如果没有一定的保有量，其对能源安全、气候变化和大气环境的实际效果将非常有限。

基于内燃机在保障能源安全、应对全球气候变化和降低大气环境污染的重要作用，世界各国在大力发展新能源动力技术的同时，十分重视内燃机节能减排工作。进入新世纪以来，汽车发达国家都大力支持以“均质压燃、低温燃烧”为代表的新一代内燃机燃烧理论和技术的研究。我国也在科技部2001-2011年组织的两项973计划项目开展了相关的研究工作，并取得了重要进展。已经证明应用新一代内燃机燃烧技术可以同时提高内燃机热效率、降低CO₂排放，降低内燃机尾气中有害排放。由于发动机的清洁燃烧，减少了对后处理器的依赖，初步实现了节约能源、资源和环境友好的目标。

但是，国内外在先进“均质压燃、低温燃烧”技术的研究中都遇到了一个新的技术瓶颈，即在发动机高转速、高负荷、高功率密度下，出现了五个难以协调的矛盾，即高充量压力与发动机强度的矛盾、有限的混合时间与抑制碳烟的矛盾、低氧浓度（高EGR率）与低氧含量的矛盾、低化学反应率与高热效率的矛盾、热效率与有害排放控制的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种提高内燃机工作过程中的可用能／功的转化效率，降低缸内混合气形成、压缩、燃烧和膨胀做功过程中的不可逆损失，最终获得高效清洁的发动机燃烧过程的发动机高效低排放新型复合热力循环的控制方法。

为了达到上述目的，本发明的发动机高效低排放新型复合热力循环的控制方法，它包括以下步骤：

（1）控制单元分别读取安装在发动机曲轴上的传感器的转速信号、安装在油门踏板上的传感器的发动机负荷信号并根据所述的转速信号和发动机负荷信号判断发动机运行的负荷和转速工况；

（2）如果步骤（1）中的判断结果为中低转速工况，则所述的控制单元向安装在发动机排气旁接管上的电控旁通阀发出关闭信号，此时中压级废气再循环阀和低压级废气再循环阀打开，发动机气缸排出的废气经高压级涡轮机膨胀，经膨胀的部分废气排气流经第二颗粒捕集器、中压级废气再循环冷却器、第二单向阀和中压级废气再循环阀进入低压级压气机的出口，形成中压级废气再循环回路；另一部分经膨胀的废气排气流经低压级涡轮机进一步膨胀，然后依次通过第一颗粒捕集器、低压级废气再循环冷却器和低压级废气再循环阀进入低压级压气机的进气口，形成低压级废气再循环回路；进气以及经过低压级废气再循环回路的废气一起经低压级压气机被压缩，然后与经过中压级废气再循环回路的废气形成混合气再流经第一级中冷器冷却；经第一级中冷器冷却的混合气进入高压级压气机进一步压缩，然后经第二级中冷器被进一步冷却，最后经进气总管进入发动机气缸；