[发明专利]一种定容‑定压燃烧发动机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种定容-定压燃烧发动机及其控制方法。

背景技术

改善发动机缸内燃烧过程是降低排放、改善柴油机性能的一个重要方面。通过提高压缩比和合理组织缸内燃烧过程是提高发动机热效率的一种重要手段，但是发动机的机械强度和热负荷限制了发动机压缩比的提高，而且目前主要的燃烧过程为定容燃烧或者定压燃烧，这两种燃烧模式在实际应用中都不能充分的兼顾发动机的机械强度和热负荷与热效率。

发明内容

基于上述原因，本发明的目的在于提供一种连续可变压缩比而且能够组织缸内燃烧为定容-定压燃烧的发动机及其控制方法，可以任意调节发动机的压缩比和定容燃烧和定压燃烧比例，以适应不同机械强度、热负荷的发动机和不同的燃料。技术方案如下：

一种压燃式定容-定压燃烧发动机，包括气缸，及其内部的活塞，气缸顶部设有喷油器、缸压传感器、进气门和排气门，进气门和排气门均连接到凸轮轴；所述活塞包括筒状的活塞壁，活塞壁内设有恒压活塞，恒压活塞上方为气缸的燃烧室，下方为活塞内的恒压室，恒压活塞上设有恒压活塞位置传感器；活塞底部设有通向恒压室的进液管和回流管，回流管上设有排空管；设置在活塞底部的活塞销通过连杆连接到曲轴，曲轴的一端通过正时链条与凸轮轴的链轮端连接；还包括控制发动机运行的ECU，所述喷油器、缸压传感器、恒压活塞位置传感器，以及设置在进液管上的进液阀、回流管上的限压阀、排空管上的排空阀均连接到ECU。

进一步的，所述喷油器替换为火花塞构成点燃式定容-定压燃烧发动机。

更进一步的，所述曲轴的飞轮端设有曲轴位置传感器，凸轮轴的链轮端设有凸轮轴位置传感器，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器均连接到ECU。

更进一步的，所述进液管和回流管均连接到储能室，所述储能室上设有为蓄能室提供恒定压力流体的恒压泵。

更进一步的，所述活塞与气缸之间设有活塞环；恒压活塞与活塞壁之间设有恒压活塞密封环。

一种压燃式定容-定压燃烧发动机的控制方法，包括

1)进气冲程：

曲轴带动凸轮轴旋转打开进气门，同时打开排空阀排出恒压室中的保压流体，使恒压活塞下行；

控制曲轴通过连杆带动活塞下行，吸入新鲜充量；

充气完成后关闭进气门，同时关闭排空阀；

2)压缩冲程：

曲轴通过连杆带动活塞上行压缩新鲜充量；

在压缩至上止点时打开进液阀向恒压室中充入保压流体，保压流体推动恒压活塞上行进一步压缩新鲜充量；

当恒压活塞位置传感器检测到恒压活塞到达限位环时，关闭进液阀；

3)做功冲程：

控制喷油器喷入燃料，开始定容燃烧做功；

当缸压传感器测得燃烧室中的压力P大于等于限压阀的压力P_限时，活塞和恒压活塞开始下行，限压阀打开，开始以压力P_限做定压燃烧；

4)排气冲程：

曲轴通过连杆带动活塞上行排出燃烧室中的废气，同时打开进液阀向恒压室中充入保压流体，保压流体推动恒压活塞上行进一步排出废气，当排气门关闭后关闭进液阀。

一种点燃式定容-定压燃烧发动机的控制方法，包括

1)进气冲程：

曲轴带动凸轮轴旋转打开进气门，同时打开排空阀排出恒压室中的保压流体，使恒压活塞下行；

控制曲轴通过连杆带动活塞下行，吸入可燃混合气；

充气完成后关闭进气门，同时关闭排空阀；

2)压缩冲程：

曲轴通过连杆带动活塞上行压缩可燃混合气；

在压缩至上止点时打开进液阀向恒压室中充入保压流体，保压流体推动恒压活塞上行进一步压缩可燃混合气；

当恒压活塞位置传感器检测到恒压活塞到达限位环时，关闭进液阀；

3)做功冲程：

利用火花塞点燃燃烧室中的可燃混合气，开始定容燃烧做功；

当缸压传感器测得燃烧室中的压力P大于等于限压阀的压力P_限时，活塞和恒压活塞开始下行，限压阀打开，开始以压力P_限做定压燃烧；

4)排气冲程：

曲轴通过连杆带动活塞上行排出燃烧室中的废气，同时打开进液阀向恒压室中充入保压流体，保压流体推动恒压活塞上行进一步排出废气，当排气门关闭后关闭进液阀。