[实用新型]基于EGR系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机

说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机技术领域，特别是涉及EGR在稀燃气体双燃料点燃式内燃机中的 应用。

背景技术

随着汽车产业的发展，汽车的市场保有量越来越大，内燃机的应用更加广泛，对石油的 需求量不断增加，尤其是石油对外依存度较高的今天，不但不利于国家的能源安全，而且排 放大量的尾气，造成严重的空气污染。针对以上问题，国家也逐步提高了对节能减排的要求， 成为影响汽车行业的重要因素之一。

在这种环境下，天然气、液化石油气等气体代用燃料因其储量大、价格低、对环境友好 等优点受到广泛关注。气体燃料虽然也是化石燃料，但是能量密度远低于汽油、柴油等液体 燃料，对储存和应用都提出了新的要求。

在点燃式内燃机中燃用气体燃料，可以采用稀薄燃烧的方式，提高经济型的同时降低爆 震倾向，提高压缩比，从而提高热效率。但是稀薄燃烧会造成NOx排放升高，通过加入EGR 可以降低燃烧温度，抑制NOx的生成，从而降低排放。

发明内容

本实用新型涉及基于EGR(废气再循环)系统的稀燃气体双燃料点燃式内燃机，能够解 决气体燃料点燃式内燃机在进行稀薄燃烧时产生的燃烧不稳定、NOx排放高等问题。本实用 新型是基于气体燃料缸内直喷和进气道喷射组合式的双燃料点燃式内燃机技术以及EGR技 术，该内燃机能够使双燃料点燃式内燃机在高压缩比下，实现稳定、高效的稀薄燃烧，降低 循环变动和失火现象；同时，将部分废气重新引入气缸参与燃烧，根据工况需求改变EGR率， 改变缸内燃烧状况，从而抑制NOx的生成；此外，由于同时存在稀薄燃烧和EGR，可以增大 节气门开度，降低泵气损失。综上可以从根本上实现能耗的降低和污染物的超低排放。

针对上述问题，既要提高燃烧的稳定性，又要提高燃烧的效率，需要对气体燃料内燃机 的结构、燃料的燃烧特性进行优化，不断完善，满足要求。

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9和内燃机电控系统16组成；进气系统由进气道2、进气歧管15、 节气门1和控制线路17组成；点火系统由火花塞8和控制线路17组成；第一燃料供给系统 由第一燃料供给箱13、第一燃料供给管路14和第一燃料喷射器6组成；第二燃料供给系统 由第二燃料供给箱11、第二燃料供给管路12和第二燃料喷射器7组成；EGR系统由EGR管 路4、EGR阀3、EGR中冷器5和控制线路17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6、第二燃料喷射器7和火花塞8与点燃式内燃机9相连； EGR系统通过EGR管路4将排气管10与进气道2相连，并在管路中串联EGR中冷器5和EGR 阀3；内燃机电控系统16通过对EGR阀3、节气门1、火花塞8、第一燃料喷射器6和第二燃 料喷射器7的控制实现对该内燃机的控制。

该内燃机采用两种不同的气体燃料作为燃料,两种气体燃料分别采用不同的供给系统进 行供给,即主气体燃料(第一燃料)供给系统和辅助气体燃料(第二燃料)供给系统。其中， 第一燃料以进气道喷射的方式在进气道内形成混合气，进气门开启后随气流运动进入气缸， 第二燃料以缸内直喷的方式进入气缸。

该内燃机既可以单独使用第一或第二燃料在单燃料模式下进行运作，也可以同时使用第 一和第二燃料在双燃料模式下运行。

该内燃机中所述第一燃料为常见的、应用较为广泛的气体代用燃料，如天然气、液化石 油气等；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，例如氢气等气体。

稀薄燃烧是指缸内工质的过量空气系数λ大于经济混合气(λ约为1.05)的运转工况， 即缸内实际供给的空气量大于缸内燃料完全燃烧所需的理论空气量。在双气体燃料内燃机中， 定义过量空气系数λ为两种燃料的综合过量空气系数，即

其中，m_air为进入缸内的空气质量，为第一燃料喷射量占总燃料喷射量的百分数，m_a1为单位质量的第一燃料完全燃烧所需的空气质量，为第一燃料喷射量占总燃料喷射量的百分数，m_a2为单位质量的第二燃料完全燃烧所需的空气质量。