[发明专利]基于射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于火花塞预燃室射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制方法和装置。所述方法将点燃式发动机的火花塞通过火花塞预燃室连接燃烧室；根据发动机的热负荷大小，在小负荷条件下，向进气道掺入氢气，在大负荷条件下，向进气道掺入氢气的同时使用EGR系统进行废气再循环处理。使用本发明可以抑制爆震燃烧，具有超高压缩比，且热效率高。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧控制技术领域，具体涉及基于火花塞预燃室射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制装置和方法。

背景技术

根据发动机热力循环的做功理论，压缩比越高，可能获得的热效率越高，这也是为什么柴油机一般其热效率远高于汽油机的原因。目前市场上的汽油机的压缩比约为10-12，其有效热效率一般为35％左右。因此，有必要进一步提高压缩比达到能源高效利用的目的。

然而，对于点燃式的发动机，包括汽油机和其他气体燃料发动机，提高热效率最大的困难是缸内远端混合气自燃造成的爆震燃烧问题。爆震燃烧是指，火花点火的形成的火焰未传播至整个燃烧室时，缸内远端混合气因压缩吸热等原因已经完成了理化准备(滞燃期)发生了快速的自燃，造成缸内压力升高率过高、燃烧相位失稳，从而使发动机工作噪音大、可靠性低、热效率低。

爆震燃烧抑制，一方面可以通过提高燃烧速度，使火焰提前传遍整个燃烧室实现；另一方面可以通过降低末端混合气的自燃倾向，延长滞燃期实现。具体为，1、提高燃料抗暴性，2、降低缸内温度，和3、提高燃烧速度的方式。

经过近百年的发展，当前燃料的抗暴性已经较好，通过燃料品质的提升继续提高压缩比的潜力已经较小。

降低缸内温度的方法，其中之一即为降低压缩比，这与提高压缩比获得更高热效率的思路相违背。引入再循环废气(EGR)，可以降低缸内压缩温度。然而由于引入EGR会降低火焰传播速度和稳定性，因此实际应用过程中此比例一般为10％左右。

提高燃烧速度，是抑制爆震提高压缩比的有效的措施，但一般燃烧性质已经决定了燃烧速率，如果希望大幅提高燃烧速率，需要借助于额外的措施。通常增加湍动能可以提高火焰传播速度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于火花塞预燃室射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制装置和方法，可以抑制爆震燃烧，具有超高压缩比，且热效率高。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种基于火花塞预燃室射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制方法，包括：

将点燃式发动机的火花塞通过火花塞预燃室连接燃烧室；

根据发动机的热负荷大小，在小负荷条件下，向进气道掺入氢气，在大负荷条件下，向进气道掺入氢气的同时使用EGR系统进行废气再循环处理。

优选地，随着EGR率的降低，减少掺氢比例或停止。

优选地，在大负荷条件下，利用增压器提高燃烧室进气量解决EGR引起的大负荷功率下降问题。

本发明还提供了一种基于火花塞预燃室射流点火的发动机超高压缩比燃烧控制装置，包括火花塞预燃室、EGR系统、氢气供气系统、增压器和控制模块；

点燃式发动机的火花塞通过所述火花塞预燃室连接燃烧室；EGR系统连接在进气道和排气道之间；氢气供气系统设置于进气道；

控制模块根据发动机的热负荷大小，在小负荷条件下，利用氢气供气系统向进气道掺入氢气；在大负荷条件下，向进气道掺入氢气的同时使用EGR系统进行废气再循环处理。

优选地，该装置进一步包括设置于进气道的增压器，在大负荷条件下，控制模块利用增压器提高燃烧室进气量解决EGR引起的大负荷功率下降问题。

优选地，所述控制模块进一步随着EGR率的降低，减少掺氢比例或停止掺入氢气。