[发明专利]燃料组分实时定量控制的缸内均质梯级压燃式内燃机

权利要求书

1.一种燃料组分实时定量控制的缸内均质梯级压燃式内燃机，由空气管理单元Ⅰ、燃料组分定量管理单元Ⅱ、控制单元Ⅲ、压燃式发动机Ⅳ、废气回流管理单元Ⅴ和混合腔(5)构成，其主要特征是空气管理单元Ⅰ和燃料组分定量管理单元Ⅱ均连接至混合腔(5)，在腔内充分混合形成均质混合气后再进入压燃式发动机Ⅳ；其中，空气管理单元Ⅰ由空气滤清器1、压气机(2)、电控节流阀(3)和空气预热器(4)串联组成，燃料组分定量管理单元Ⅱ由各自组分i对应喷油器(6)和供油泵(7)连接组成，控制单元Ⅲ中的发动机转速传感器(8)、油门踏板位置传感器(9)、起动开关(10)与发动机电控板ECU(11)相连，同时发动机电控板ECU(11)又直接控制着电控节流阀(3)、空气预热器(4)、喷油器(6)、EGR阀(16)和内部废气回流管理系统的驱动构件(19)，压燃式发动机Ⅳ由进气总管(12)、发动机气缸(13)和排气总管(14)串联组成，废气回流管理单元Ⅴ由三通(15)、EGR阀(16)、EGR过滤器(17)、EGR冷却器(18)和内部废气回流管理系统的驱动构件(19)组成。

2.一种燃料组分实时定量控制的缸内均质梯级压燃式内燃机的燃料组分定量管理单元Ⅱ，可以定量喷射出m种性质不同组分的燃料，按照组分1、组分2、…、组分i、…组分m依次排列顺序，辛烷值成分逐渐减低，十六烷值成分逐渐升高。

3.一种燃料组分实时定量控制的缸内均质梯级压燃式内燃机燃烧方式，通过下列两大步骤实现：首先发动机电控板ECU(11)根据各缸的循环加热量需求Qb，确定每个燃烧循环需喷射j种组分燃料，同时确定各缸内每种组分i的喷射量Gb_i(j)；然后根据热力学第一定律和质量守恒定律确定新鲜空气的进气量M_air和回收的废气量M_egr，再选择合适的废气回流方式和采用适当的进气预热，以完成本燃烧方式。

4.一种燃料组分实时定量控制的缸内均质梯级压燃式内燃机燃烧方式中，确定每个发动机循环喷射组分燃料种类及其各缸组分i喷射Gb_i(j)的流程：

1)发动机开始工作时，发动机电控板ECU(11)采集发动机转速传感器(8)信号和油门踏板位置传感器(9)信号，确定功率需求P_e，从而得到各缸的循环加热量需求Qb＝P_e/(η_et*n)；

2)通过实验标定出各种组分i的能够起燃的最低温度T_mi和最低浓度ρ_mi,大流程循环初值j＝1；

3)j自加，然后将j的值赋给i，此时i为小流程循环的初值；

4)确定如果喷射j种组分燃料时每个发动机循环缸内组分i的喷射量Gb_i(j)＝ρ_mi*V_i(j)和放热量Qb_i(j)＝ρ_mi*V_i(j)*H_ui以及燃烧过程中缸内工质的总质量M_j＝Qb_i(j)/[C*(T_m(i-1)-T_mi)]；

5)i自减，判断是否满足i>1的条件，如果满足条件，确定每个发动机循环下一种组分i的燃烧放热量Qb_i(j)＝C*M_j*(T_m(i-1)-T_mi)和喷射量Gb_i(j)＝Qb_i(j)/H_ui，并将其累加至Qb_k(j)和Gb_k(j)；如果不满足条件，确定每个发动机循环组分1的放热量Qb_1(j)＝Qb-Qb_k(j)和喷射量Gb_1(j)＝Qb_1(j)/H_u1，并且将喷射量累加至Gb_k(j)；

6)再继续确定缸内这种组分i起燃时的密度ρ_i(j)，再进行判断是否满足条件ρ_i(j)≥ρ_mi；

7)当满足条件ρ_i(j)≥ρ_mi时，判断是否满足条件i＝1，如果满足条件i＝1，再继续判断是否满足条件j＝m，若满足条件j＝m，大流程循环结束，确定每个发动机循环喷射m种组分燃料，若不满足条件j＝m，转步骤3)，进入大流程循环j自加，重新考虑喷射j种组分燃料的可行性；如果不满足条件i＝1，转步骤5)，进入小流程循环i自减，继续考虑下一种组分i的情况，直至i＝1时小流程循环结束；

8)当不满足条件ρ_i(j)≥ρ_mi时，j自减，大流程循环结束，确定出喷射j种组分燃料，即每个发动机循环喷射组分1至组分j燃料。