[发明专利]发动机系统及燃烧方法

权利要求书

1.一种发动机系统，其特征在于，所述发动机系统包括发动机进排气系统和发动机燃烧系统，其中：

所述发动机进排气系统包括节气门、进气歧管、排气歧管、废气后处理装置、消声器和外部废气再循环系统；

所述外部废气再循环系统包括中冷器、旁通阀和高压EGR阀，所述中冷器的一端连接取废气口，另一端连接所述高压EGR阀的前端，所述旁通阀与所述中冷器并联，所述高压EGR阀的后端连接所述节气门的后端；

新鲜空气通过所述节气门和所述进气歧管，进入发动机燃烧系统内部；

所述发动机燃烧系统产生的废气通过所述排气歧管、所述废气后处理装置和所述消声器排出，或通过所述外部废气再循环系统的中冷器或旁通阀返回至所述发动机燃烧系统；

所述发动机燃烧系统与所述进气歧管通过进气门相连通，所述发动机燃烧系统与所述排气歧管通过排气门相连通；

所述发动机燃烧系统包括缸内直喷式高压喷油器、缸内直喷式高压喷水器、火花塞、高压缩比活塞、两阶段可变气门升程机构和连续可变气门正时机构；

控制所述缸内直喷式高压喷油器、所述缸内直喷式高压喷水器、所述火花塞和所述高压缩比活塞的动作，以及：

所述两阶段可变气门升程机构控制所述进气门和所述排气门的升程变化，以及：

所述连续可变气门正时机构控制所述进气门和所述排气门的开启时刻，并结合外部废气再循环系统，以使所述发动机燃烧系统以理论空燃比下的均质压燃和火花点燃相结合的方式进行燃烧，以实现废气再循环率大于30%的稳定燃烧；

其中，结合外部废气再循环系统包括：若发动机转速小于第一速度值且发动机负荷小于第一负荷值，则打开所述旁通阀；否则，关闭所述旁通阀；

当发动机转速小于第一速度值，且发动机负荷小于第一负荷值时，发动机工况位于第一区域；当发动机工况位于第一区域时，在所述两阶段可变气门升程机构控制所述进气门和所述排气门的升程均为第一升程；

所述连续可变气门正时机构控制所述排气门在进气上止点之前关闭，所述进气门在进气上止点之后打开，所述进气门和所述排气门在进气上止点附近均处于关闭状态。

2.如权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述外部废气再循环系统和所述发动机燃烧系统并联，所述外部废气再循环系统和所述发动机燃烧系统的连接点分别为位于所述排气歧管后端的取废气口和所述节气门的后端；

所述发动机燃烧系统进行燃烧，产生第一种废气和第二种废气，所述第一种废气滞留于所述发动机燃烧系统中继续燃烧，所述第二种废气由所述发动机燃烧系统和排气歧管排出，形成第三种废气和第四种废气，所述第三种废气由所述取废气口进入所述外部废气再循环系统，由所述节气门的后端返回所述发动机燃烧系统，所述第四种废气完全排出所述废气后处理装置和消声器。

3.如权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，所述废气再循环率为：

(M1+M3)/(M0+M1+M3)，

其中，M1为所述第一种废气质量，M3为所述第三种废气质量，M0为新鲜空气质量。

4.如权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，所述外部废气再循环系统包括中冷器、旁通阀和高压EGR阀，所述中冷器的一端连接所述取废气口，另一端连接所述高压EGR阀的前端，所述旁通阀与所述中冷器并联，所述高压EGR阀的后端连接所述节气门的后端；

当所述旁通阀开启时，所述第三种废气通过所述取废气口、所述旁通阀直接流经所述高压EGR阀；

当所述旁通阀关闭时，所述第三种废气通过所述取废气口先进入所述中冷器，再流经所述高压EGR阀；

通过电机驱动所述高压EGR阀开合，控制所述高压EGR阀的流通面积，调节所述第三种废气的流量。

5.如权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，所述缸内直喷式高压喷油器位于发动机燃烧室顶部中间区域；所述缸内直喷式高压喷水器位于所述进气歧管下方；所述火花塞位于所述排气歧管侧的燃烧室顶部；所述高压缩比活塞使得所述燃烧室的几何压缩比不小于11：1；所述两阶段可变气门升程机构控制所述进气门和所述排气门的升程为第一升程或第二升程，所述第一升程小于所述第二升程。