[发明专利]一种增压不中冷的发动机系统及其稀薄燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种增压但不中冷、根据发动机工况的变化而采用不同控制策略的燃烧技术及实现该燃烧技术的发动机系统。

背景技术

现有的发动机为了提高其动力经济性、降低有害物排放，均采用增压和中间冷却技术，即将经过压气机后产生的高温高压空气再经过一个热交换器（中间冷却器），将高温高压空气冷却到50℃以内压力仍保持不变，目的还是进一步提高进入气缸内的空气密度、降低气缸内温度。但是，高温高压空气与中间冷却器交换的热量由冷却水带走，从而造成了能量的损失。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供一种在增压但不中冷的前提下，发动机在中小负荷利用较稀混合气的均质充量预混压燃方式，而在大负荷时利用燃料喷射时刻、次数及质量可控的协同控制燃烧技术，在提高发动机能量利用率的同时，满足瞬间高功率、高转矩的需要，同时降低有害物排放。

本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：

一种增压不中冷的发动机系统，包括发动机、增压器、废气再循环系统和ECU，发动机的排气管通过废气再循环系统与发动机进气管连接，增压器与发动机的进气管连接；

    ECU控制增压器增压和控制发动机喷油，ECU通过废气再循环系统的EGR阀控制进入发动机内的进气量，在10%—60%负荷时，使发动机气缸内形成均质混合气，使混合气空燃比保持在20~55范围内，以实现稀薄燃烧；在60%以上负荷时，使混合气空燃比保持在15~20范围内。

所述的废气再循环系统包括EGR阀和排气温度传感器，EGR阀设置在发动机的排气管上，排气温度传感器设置在排气管内，EGR阀和排气温度传感器分别与ECU相关联，排气温度传感器监测排气温度，废气依次经过排气温度传感器和EGR阀进入发动机的进气管，使废气与新鲜空气在进气管中混合。

所述的发动机系统还包括发动机转速传感器和上止点信号传感器，发动机转速传感器和上止点信号传感器分别监测发动机转速和活塞上止点位置，并与ECU相关联，所测数据信号反馈到ECU，ECU了解发动机实际运行条件。

所述的增压器出口安装有进气温度传感器和进气压力传感器，进气温度传感器和进气压力传感器监测增压后气体温度和压力，并与ECU相关联，将所测数据信号反馈到ECU。

所述的气缸压力传感器至少为一个。

所述的增压器为机械增压、涡轮增压或机械增压和涡轮增压相结合的方式中的一种。

一种增压不中冷的发动机系统的稀薄燃烧方法，

步骤一、在一台增压带EGR电控发动机上，新鲜清洁空气经过增压器形成高温高压气体，通过与增压器连接的进气压力传感器和进气温度传感器分别监测增压后进气的压力和温度，进气压力传感器和进气温度传感器将所测信号反馈到ECU后，使高温高压气体通过进气管直接进入气缸内；

步骤二、高温高压气体进入气缸内，发动机气缸内的气缸压力传感器、燃料温度控制仪、发动机转速传感器、上止点信号传感器监测产生信号，这些传感器将所测的信号反馈到ECU中，在ECU中集成有计算及控制程序，控制程序分析发动机的最佳喷油策略和EGR率对发动机进行控制；

步骤三、ECU通过改变喷油策略和EGR率来改变气缸内混合气状态以满足不同负荷的要求，在10%—60%负荷时，使气缸内形成均质混合气且空燃比保持在20~55范围内，以实现稀薄燃烧；在60%以上负荷，提高增压比以满足发动机对进气量的要求，使气缸内形成混合气空燃比保持在15~20范围内，使混合气燃烧能够发出低负荷时相同的功率或扭矩。

本发明有益效果为：本发明提供的一种增压不中冷的内燃机稀薄燃烧方法通过进气增压不中冷，使得进入气缸内的空气温度提高，促进压缩过程中喷入的燃料与空气充分混合；同时不中冷简化了传统内燃机系统，充分利用了进气和排气能量。在发动机的中小负荷时，实现均质预混稀薄燃烧，在大负荷时，同样实现比传统发动机混合气更稀的燃烧，从而实现降低有害物排放，提高能源利用率的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1、进气管，2、排气管，3、燃油温度控制仪器，301、燃油温度传感器，4、ECU，401、ECU指令输出线，5、增压器，501、进气温度传感器，502、进气压力传感器，6、空气流量计，601、空气流量传感器，7、排气温度传感器，8、EGR阀，9、后处理装置，10、气缸压力传感器，11、发动机转速传感器，12、上止点信号传感器，13、传感器信号输入线，14、发动机，15、废气再循环系统。