[发明专利]基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机及控制方法

权利要求书

1.基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于该内燃机由进气系统、点火系统、第一燃料供给系统、第二燃料供给系统、排气系统、EGR系统、点燃式内燃机和内燃机电控系统组成；进气系统由进气道、进气歧管、节气门和控制线路组成；点火系统由火花塞和控制线路组成；第一燃料供给系统由第一燃料供给箱、第一燃料供给管路和第一燃料喷射器组成；第二燃料供给系统由第二燃料供给箱、第二燃料供给管路和第二燃料喷射器组成；EGR系统由EGR管路、EGR阀、EGR中冷器和控制线路组成；第一燃料供给系统、第二燃料供给系统和点火系统分别通过第一燃料喷射器、第二燃料喷射器和火花塞与点燃式内燃机相连；EGR系统通过EGR管路将排气管与进气道相连，并在管路中串联EGR中冷器和EGR阀；内燃机电控系统通过对EGR阀、节气门、火花塞、第一燃料喷射和第二燃料喷射器的控制实现对该内燃机的控制。

2.根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于所述内燃机采用两种不同的气体燃料作为燃料，两种不同的气体燃料采用两套供给系统，分别为第一燃料供给系统和第二燃料供给系统；其中第一燃料通过第一燃料喷射器喷入进气歧管，以进气道预混的方式进入气缸，第二燃料通过第二燃料喷射器，以缸内直喷的方式进入气缸。

3.根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于该内燃机是以第一燃料作为主燃料，第二燃料作为辅助燃料；火花塞先点燃第二燃料，利用第二燃料良好的燃烧特性引燃第一燃料混合气；第二燃料的引燃作用是通过内燃机电控系统控制第二燃料喷射器在合适的喷射时刻将第二燃料喷射在燃烧室顶部，配合一定的气流运动，在火花塞周围形成易于点燃的第二燃料混合气，通过第二燃料快速燃烧释放出的能量引燃第一燃料混合气。

4.根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于所述第一燃料为应用较为广泛的气体代用燃料，例如天然气，液化石油气等，所述第二燃料在性能上优于第一燃料，其性能主要包括燃烧速度、点火能量以及燃烧排放物等方面，如氢气等。

5.根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于该内燃机既可以单独使用第一燃料以进气道预混的方式进行运作，也可以单独使用第二燃料以缸内直喷的方式进行运作。

6.根据权利要求1所述的基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，其特征在于EGR系统中的废气通过接在排气管上的EGR管路引出，EGR阀位于EGR管路中，废气经过EGR管路、EGR中冷器和EGR阀进入进气道，在进气道内与新鲜空气混合，其中废气温度由EGR中冷器控制，废气流量由EGR阀控制。

7.一种适用于基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机的控制方法，其特征在于对上述内燃机在中小负荷工况下进行基于转矩的控制，通过控制第一和第二燃料的喷射量和喷射时刻，采用稀薄燃烧与EGR协同工作的方式。

8.根据权利要求7所述的一种适用于基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机的控制方法，其特征在于根据转矩需求，在小负荷和中负荷下采用不同的控制策略；在小负荷下采用分层稀燃的方式，第一燃料在进气冲程后期以进气道喷射的方式喷入进气歧管，第二燃料在压缩冲程后期以缸内直喷的方式喷入气缸，配合燃烧室形状以及缸内气流运动，形成上浓下稀的混合气分布状况，其中在火花塞附近形成第二燃料混合气浓区；在中负荷下采用均匀稀燃的方式，第一燃料在进气冲程前期以进气道喷射的方式喷入进气歧管，第二燃料在压缩冲程后期以缸内直喷的方式喷入气缸，配合燃烧室形状以及缸内气流运动，形成第一燃料混合气均匀分布、第二燃料混合气富集在火花塞附近的分布方式。

9.根据权利要求7所述的一种适用于基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机的控制方法，其特征在于EGR率的稳定控制是通过节气门和EGR阀的协同控制来实现的；当需求转矩发生变化时，节气门和EGR阀能够快速响应，分别控制新鲜空气和废气的流量；其中节气门开度的变化会造成进气道压力，即EGR阀背压发生变化，该控制方法将实时采集各传感器信号，根据当前的控制逻辑计算出需求的EGR阀开度，控制EGR阀进行动作并实时反馈开度信号。