雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)、燃油控制方法及動力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)、燃油控制方法及 動力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 內(nèi)燃機(jī)是一種動力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直 接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機(jī)，常見的內(nèi)燃機(jī)包括汽油機(jī)與柴油機(jī)。內(nèi)燃機(jī)為人類發(fā)展做出 巨大的貢獻(xiàn)的同時，其尾氣排放也給環(huán)境造成了污染，嚴(yán)重威脅著人類的健康。為了保護(hù)環(huán) 境，降低內(nèi)燃機(jī)尾氣中的污染物，人們在內(nèi)燃機(jī)的氣體燃燒模式上做出了大量的研究和實(shí) 踐。
[0003]傳統(tǒng)汽油機(jī)廣泛采用預(yù)混合燃燒方式，混合氣形成均勻，限制了缸內(nèi)碳煙和微粒 的生成，但壓縮比較低，經(jīng)濟(jì)性明顯低于柴油機(jī)。而壓燃式柴油機(jī)存在壓縮比高、混合氣絕 熱指數(shù)大、進(jìn)氣損失小等優(yōu)點(diǎn)，其熱效率、燃油經(jīng)濟(jì)性和C〇2排放明顯優(yōu)于汽油機(jī)。但通常 壓燃式柴油機(jī)采用高壓燃油噴射裝置實(shí)現(xiàn)燃油的缸內(nèi)噴射，由于混合氣形成時間短，缸內(nèi) 混合氣極其不均勻，必然存在局部過濃和局部過稀的區(qū)域，導(dǎo)致NCU氮氧化物）及PM(顆 粒物）排放較高，且由于降低NOx和PM的技術(shù)措施自相矛盾，所W同時降低NOX和PM難度 很大。
[0004] 為達(dá)到歐VW后的超低排放目標(biāo)，研究者試圖采用高效的排氣后處理系統(tǒng)降低NOy 和PM排放，但存在的問題是采用后處理系統(tǒng)一方面將增加發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，增 加了發(fā)動機(jī)成本，另一方面由于受到后處理催化劑起燃溫度的限制，后處理器的轉(zhuǎn)化效率 極低，難W達(dá)到超低排放的要求。 陽0化]近年來提出的均質(zhì)壓縮著火（肥CI)、預(yù)混合壓縮著火（PCCI)、低溫預(yù)混燃燒 化TPC)技術(shù)都是針對同時降低NOy和PM的燃燒方式，由于能夠?qū)崿F(xiàn)低溫均勻混合燃燒，減 小缸內(nèi)的局部混合氣過濃區(qū)域面積，可W有效的降低內(nèi)燃機(jī)的NO,、碳煙及微粒排放，取得 了一定的成績。但運(yùn)種單純追求高預(yù)混合量的燃燒模式不可避免地存在小負(fù)荷工況下未完 全燃燒產(chǎn)物過多，熱效率較低；大負(fù)荷工況下預(yù)混合燃燒量過大，壓力升高快及噪聲過高的 問題，限制了其應(yīng)用負(fù)荷的工況范圍，W致運(yùn)種燃燒模式的發(fā)動機(jī)仍未得到工程應(yīng)用。
[0006] 為進(jìn)一步改善高效、低排放燃燒模式的應(yīng)用負(fù)荷工況范圍問題，針對不同的控制 方法，出現(xiàn)了兩類雙燃料發(fā)動機(jī)，一種是在傳統(tǒng)柴油機(jī)中燃用經(jīng)預(yù)先調(diào)配混合好的混合燃 料W達(dá)到優(yōu)化發(fā)動機(jī)缸內(nèi)燃燒過程的目的。但由于不同負(fù)荷工況下發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)燃燒過 程所需的燃料特性并不固定，該種控制方法所采用的燃料經(jīng)預(yù)先調(diào)配混合后已不能滿足發(fā) 動機(jī)不同負(fù)荷工況下對特定燃料特性的需求，因此在發(fā)動機(jī)全負(fù)荷工況范圍內(nèi)的應(yīng)用受到 一定限制。另一種雙燃料發(fā)動機(jī)結(jié)合了現(xiàn)有汽油機(jī)與柴油機(jī)供油系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過進(jìn)氣道 引入較高揮發(fā)性的燃料，通過缸內(nèi)直噴高十六燒值燃料引燃混合氣，在一定程度上拓展了 發(fā)動機(jī)高效、低排放運(yùn)行的負(fù)荷工況范圍。但由于要同時使用兩套獨(dú)立的電控供油系統(tǒng)，發(fā) 動機(jī)整體復(fù)雜度及控制難度提升，相應(yīng)成本增加。同時，由于通過進(jìn)氣過程吸入高揮發(fā)性燃 料，不可避免地存在缸內(nèi)局部混合氣過稀的區(qū)域，對未燃碳氨化合物排放產(chǎn)生一定的負(fù)面 影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)，該雙燃料統(tǒng)一化 發(fā)動機(jī)在現(xiàn)有發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上增加了雙燃料噴油器，克服了傳統(tǒng)單一燃料預(yù)混合壓縮著火 燃燒模式應(yīng)用負(fù)荷工況范圍較窄的問題，并解決了"進(jìn)氣道+缸內(nèi)直噴"雙燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù) 雜及控制難度大的問題。
[0008]本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：
[0009]一種雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)，包括發(fā)動機(jī)本體、雙燃料噴油器、檢測模塊及電子控制 執(zhí)行模塊；
[0010] 所述發(fā)動機(jī)本體包括柴油供給模塊和汽油供給模塊； W11] 所述雙燃料噴油器具有柴油油道和汽油油道，W及分別控制所述柴油噴油量和所 述汽油噴油量的第一電磁閥和第二電磁閥；所述柴油油道和所述汽油油道分別通過油管與 所述柴油供給模塊和所述汽油供給模塊相連接；
[0012] 所述檢測模塊包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度傳感器、發(fā)動機(jī)冷卻水溫 度傳感器和油口踏板開度傳感器，分別用于檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度、發(fā)動機(jī)冷卻 水溫度和油口踏板開度；
[0013]所述電子控制執(zhí)行模塊與所述檢測模塊、所述第一電磁閥及所述第二電磁閥通過 信號線連接；所述電子控制執(zhí)行模塊用于根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、所述發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度、所述 發(fā)動機(jī)冷卻水溫度及所述油口踏板開度判斷所述雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，根據(jù)所 述運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定燃油噴射量，并根據(jù)所述燃油噴射量控制所述第一電磁閥及所述第二電磁 閥的開度。
[0014]優(yōu)選地，所述雙燃料噴油器還包括閥體、針閥及設(shè)置在所述閥體和所述針閥之間 的套閥，所述針閥內(nèi)部間隔設(shè)有針閥彈黃和套閥彈黃，所述針閥彈黃和所述套閥彈黃靠近 所述閥體的另一端；所述閥體、所述套閥和所述針閥不同位置之間分別形成了壓力室、第一 環(huán)形腔和第二環(huán)形腔，所述壓力室下端周向設(shè)置有5-8個噴孔，所述柴油油道和所述汽油 油道設(shè)置在所述閥體內(nèi)部并分別與所述第一環(huán)形腔和所述第二環(huán)形腔連通。
[0015]優(yōu)選地，當(dāng)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍時，執(zhí)行單柴油/單次噴射模式；
[0016]當(dāng)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超出怠速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，但所述發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度和所述發(fā)動機(jī)冷卻 水溫度均低于預(yù)設(shè)溫度，仍執(zhí)行單柴油/單次噴射模式；
[0017]當(dāng)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超出怠速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍，所述發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度和所述發(fā)動機(jī)冷卻水 溫度均高于預(yù)設(shè)溫度，根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和所述油口踏板開度，確定燃油噴射量，并根據(jù) 所述燃油噴射量控制所述第一電磁閥及所述第二電磁閥的開度。
[0018]優(yōu)選地，通過查詢汽油總占比查詢表，確定所述燃油噴射量。
[0019]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)具有W下優(yōu)勢：
[0020] (1)汽油/柴油雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)的燃油控制方法，實(shí)現(xiàn)了汽油機(jī)與柴油機(jī)的 統(tǒng)一化燃燒，在起動、怠速等低轉(zhuǎn)速工況下，缸內(nèi)燃燒溫度較低，采用高十六燒值的柴油燃 料有助于維持發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且具有與汽油機(jī)相比更低的HC及CO排放；
[0021] (2)當(dāng)發(fā)動機(jī)脫離怠速工況并進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后，通過控制第一電磁閥及第二 電磁閥的開度實(shí)時調(diào)控燃料混合比例，具有更高的及時性，能夠滿足不同負(fù)荷工況下對燃 料特性的需求。同時，其與汽油機(jī)相比，可W提高中低負(fù)荷工況下的熱效率；與柴油機(jī)相比， 可降低NOx及微粒排放；
[0022] (3)通過增大第二電磁閥的開度，增大汽油燃料比例，并與兩次噴射模式相結(jié)合， 一方面可增大燃燒過程中的預(yù)混合燃燒部分，另一方面利用低十六燒值的汽油與兩次噴射 協(xié)同控制，可增大預(yù)噴射過程中噴入的燃油總量且不會引起主噴射過程中預(yù)混合燃燒部分 過少導(dǎo)致微粒排放增加，同時可降低大負(fù)荷工況下壓力升高率；
[0023] (4)降低對汽油燃料高辛燒值的要求，可節(jié)約石油煉制成本；
[0024] (5)將傳統(tǒng)汽油機(jī)與柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化，未來內(nèi)燃機(jī)均可歸一為一種特殊的壓燃 式發(fā)動機(jī)，顯著節(jié)約內(nèi)燃機(jī)開發(fā)成本；
[00巧](6)對現(xiàn)有壓燃式柴油機(jī)改動較小，研發(fā)及改造成本低。
[00%] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種雙燃料統(tǒng)一化發(fā)動機(jī)的燃油控制方法，包括W下 步驟：
[0027] 第一步：檢測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度、發(fā)動機(jī)冷卻水溫度及油口踏板開度；
[0028] 第二步：根據(jù)所述發(fā)動機(jī)