专利摘要

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法。该双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震方法在所述发动机的进气道喷射汽油，燃烧室内一次或多次喷射醇类燃料，高汽化潜热的醇类燃料在进气冲程喷射能降低进气温度，增大充量系数，提高动力性；压缩冲程喷射能降低压缩终点混合气温度有效抑制早燃；燃烧过程中喷射能形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径；利用一次或多次喷射有效抑制增压小排量汽油机超级爆震的发生，从而为发动机节能减排提供重要支撑。同时，该系统仅需要在现有增压汽油机上加装一套进气道喷射喷嘴，成本低，对现有发动机产品技术升级提供有力支持，产业化前景好。

权利要求

1.一种双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法，其特征在于：在增压汽油机低速大负荷工况下，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内一次或多次喷射醇类燃料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射一次醇类燃料，燃烧室内第一次喷射发生在进气冲程，且处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，或者第一次喷射发生在压缩冲程，处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，或者第一次喷射发生在燃烧冲程，处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，第二次喷射发生在压缩冲程。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，第二次喷射处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，第二次喷射发生在燃烧冲程。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，第二次喷射处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在压缩冲程，第二次发生在燃烧冲程。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，第二次喷射处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射三次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，且处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内；第二次喷射发生在压缩冲程，处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内；第三次喷射发生在燃烧冲程，处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

10.如权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于：所述双燃料喷射之后，所述燃烧室内的整体过量空气系数为1。

说明书

技术领域

本发明涉及涉及内燃机技术领域，特别是涉及一种双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法。

背景技术

汽车产业是我国经济结构的重要组成部分，而大部分乘用车均以汽油机作为动力来源。直喷增压小排量(Downsizing)发动机相对于传统发动机具有大幅度节能减排潜力，在近十年中得到了长足的发展，正在成为发动机的主要节能途径。但应用增压小排量技术，发动机在低速大负荷情况下容易发生一种对发动机危害极大的、至今尚未充分理解的非正常燃烧现象——超级爆震。大众汽车公司称之为Unwanted pre-ignition^[1]，AVL公司称之为Mega Knock^[2]，IFP研究员称之为pre-ignition^[3],Shell公司称之为Super-Knock^[4]，清华大学称之为Deto-knock^[5]。这种新的爆震模式极具破坏性，瞬时缸内压力甚至超过200bar，已成为发动机提高功率密度的主要障碍。世界各国正在积极开展超级爆震研究，但其产生机理和控制策略目前尚不明确。已有的研究表明，超级爆震主要有以下的特征：(1)在火花点火之前发生早燃；(2)在火焰传播之后出现巨幅压力振荡；(3)一般和正常燃烧循环交替出现；(4)随机发生，自行消失。

全球各大研究机构就抑制超级爆震的策略方面进行了大量研究。国内关于超级爆震的抑制方法的研究主要在2011年以后。奇瑞公司、清华大学、上海汽车公司、等陆续开展过超级爆震影响因素及控制方法研究，采用的方法主要是加浓和改变可变气门正时系统(VVT)。国外各大汽车公司及研究机构(大众汽车公司，GM，KIT，西南研究院，NGK，IFP)采用的策略主要有加浓、扫气、冷却EGR。上述控制方法中，加浓、扫气容易导致发动机油耗、CO排放的增加；EGR系统装置复杂、容易降低发动机功率密度。因此，寻找低成本、不降低发动机动力性、不损害发动机经济性和排放性的抑制超级爆震方法成为研究超级爆震抑制措施的主要方向。

参考文献：

[1]Jürgen Willand,Marc Daniel,Emanuela,Bernhard Geringer,Peter Hofmann,Markus Kieberger.Limits on Downsizing in Spark Ignition Engines due to Pre-ignition.MTZ 05I2009Volume 70:56-61.

[2]Winklhofer E，Hirsch A，Kapus P，et al.TC GDI engines at very high power density-irregular combustion and thermal risk[C].SAE Paper 2009-24-0056.

[3]Jean-Marc Zaccardi,Laurent Duval and Alexandre Pagot.Development of Specific Tools for Analysis and Quantification of Pre-ignition in a Boosted SI Engine.SAE 2009-01-1795.

[4]Kalghatgi G,Bradley D,Andrae J,et al.The nature of ‘superknock’and its origins in SI engines.IMechE conference on internal combustion engines:performance,fuel economy and emissions,London,2009.

[5]Wang Z,Liu H,Song T,et al.Relationship between super-knock and pre-ignition.International Journal of Engine Research,2014,DOI:10.1177/1468087414530388.

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种成本低、不影响增压汽油机动力性和排放性的双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法，以克服增压汽油机在使用过程发生超级爆震的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法，其特征在于：在增压汽油机低速大负荷工况下，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内一次或多次喷射醇类燃料。

优选地，进气道内单次喷射汽油，燃烧室10内喷射一次醇类燃料，燃烧室内第一次喷射发生在进气冲程，且处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，或者第一次喷射发生在压缩冲程，处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，或者第一次喷射发生在燃烧冲程，处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

优选地，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，第二次喷射发生在压缩冲程。

优选地，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，第二次喷射处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内。

优选地，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，第二次喷射发生在燃烧冲程。

优选地，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，第二次喷射处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

优选地，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射发生在压缩冲程，第二次发生在燃烧冲程。

优选地，燃烧室内喷射两次醇类燃料，第一次喷射处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，第二次喷射处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

优选地，进气道内单次喷射汽油，燃烧室内喷射三次醇类燃料，第一次喷射发生在进气冲程，且处于60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内；第二次喷射发生在压缩冲程，处于300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内；第三次喷射发生在燃烧冲程，处于360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内。

优选地，所述双燃料喷射之后，所述燃烧室内的整体过量空气系数比为1。

(三)有益效果

本发明提供的双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震方法在所述发动机的进气道喷射汽油，燃烧室内一次或多次喷射醇类燃料，高汽化潜热的醇类燃料在进气冲程喷射能降低进气温度，增大充量系数，提高动力性；压缩冲程喷射能降低压缩终点混合气温度有效抑制早燃；燃烧过程中喷射能形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径；利用一次或多次喷射有效抑制增压小排量汽油机超级爆震的发生，从而为发动机节能减排提供重要支撑。同时，该系统仅需要在现有增压汽油机上加装一套进气道喷射喷嘴，成本低，对现有发动机产品技术升级提供有力支持，产业化前景好。

附图说明

图1为增压汽油机的结构示意图；

图中，1：进气道；2：排气道；3：汽油喷嘴；4：醇类燃料喷嘴；5：火花塞；6：连杆；7：曲柄；8：曲轴；9：活塞；10：燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是用来辅助说明利用双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震方法的增压汽油机结构示意图。图1中，汽油喷嘴3设置于进气道1内，醇类燃料喷嘴4设置于燃烧室10内，空气由进气道1进入燃烧室10，活塞9向下运动，燃烧室10内充满空气、汽油和醇类燃料的混合物，然后活塞9向上返回，以压缩空气、汽油和醇类燃料的混合物，当活塞9达到其冲程的顶部时，火花塞5发出火花，点燃空气、汽油和醇类燃料的混合物，其产生的能量推动活塞9向下运动，当活塞9到达其冲程的底部时，废气经排气道2排出燃烧室10，活塞9返回到顶部，从而完成一个四冲程循环，增压汽油机不断的进行四冲程循环使活塞9不停的上下运动，并经过连接杆6和曲柄7将活塞9的上下运动转换为曲轴8的旋转运动。

正常情况下，首先设定在一个四冲程循环内进气道1内的汽油喷嘴3和燃烧室10内醇类燃料喷嘴4各喷射一次燃料，当增压汽油机在运转时，如图1所示的设置于进气道1内的汽油喷嘴3喷射汽油，优选地，喷射汽油量占总燃料量的50％～80％，曲轴转角(CA ATDC)在0°～180°范围内时，增压汽油机处于进气冲程，燃烧室10内的醇类燃料喷嘴4进行第一次喷射，喷射发生的范围是60℃A ATDC～90℃A ATDC，优选地，喷射的醇类燃料量占总燃料量的50％～20％，喷射醇类燃料量占燃烧室10内喷射醇类燃料总量的100％，燃烧室10内在进气冲程期喷射的醇类燃料，可以降低进气温度，防止早燃产生，进而防止超级爆震的产生，并增大充量系数，提高动力性。

当在进气冲程，燃烧室10内进行一次醇类燃料喷射后，仍然发生了超级爆震或者系统检测到到发生超级爆震的条件，在线系统会根据系统内储存数据与现有综合情况标定对比，然后确定这个四冲程循环或者下个四冲程循环中燃烧室10内的喷射醇类燃料的次数或者喷射的时刻，如果在线系统根据综合情况判定在燃烧室10内仍然进行一次喷射，但需要进一步的降低混合气温度，防止早燃产生，则喷射发生的时刻会调整到压缩冲程，优选地，喷射发生在300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，如果需要在燃烧室10内形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径，则喷射发生的时刻会调整到燃烧冲程，优选地，喷射发生在360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内，通过对燃烧室10内喷射醇类燃料时刻的调整以达到抑制超级爆震的目的。

如果在线系统根据综合情况判定需要在燃烧室10内进行两次醇类燃料喷射才可以防止或抑制超级爆震发生，并且根据综合情况设定在进气冲程进行第一次喷射，喷射发生在60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，先降低进气温度，防止早燃产生，然后在燃烧冲程期进行第二次喷射，喷射的范围发生在300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，进一步的降低混合燃料温度，防止早燃产生，进而防止超级爆震产生；或者第一次喷射发生在进气冲程，喷射发生在60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，先降低进气温度，防止早燃产生，第二次喷射发生在燃烧冲程期，喷射的范围发生在360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内，形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径，达到抑制超级爆震的效果；或者第一次喷射发生在压缩冲程，喷射发生在300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，降低压缩终点混合气温度温度，防止早燃产生，第二次喷射发生在燃烧冲程期，喷射的范围发生在360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内，形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径，达到抑制超级爆震的效果；优选地，燃烧室10内第一次喷射的醇类燃料量占燃烧室10内喷射醇类燃料总量的50％以下，第二次喷射的醇类燃料量占燃烧室10内喷射醇类燃料总量的50％以上，两次喷射的醇类燃料占燃烧室内喷射燃料总和为100％。

当在线系统根据综合情况判定需要在燃烧室10内进行三次喷射，并根据综合情况设定第一次喷射发生在进气冲程，喷射发生在60℃A ATDC～90℃A ATDC范围内，先降低进气温度，防止早燃产生，然后在压缩冲程进行第二次喷射，喷射发生在300℃A ATDC～330℃A ATDC范围内，进一步的降低混合气温度，防止早燃产生，进而防止超级爆震产生，然后在燃烧冲程进行第三次喷射，喷射发生在360℃A ATDC～390℃A ATDC范围内，在燃烧室10内形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径，达到抑制超级爆震的效果，燃烧室10本循环内所需的醇类燃料问题分三次喷射，优选地，燃烧室10内第一次喷射醇类量占燃烧室10内喷射醇类总量的50％以下，第二次喷射醇类量占燃烧室10内喷射醇类总量的50～100％之间，但不包括100％，且第一次喷射量和第二次喷射量总和小于100％，第三次喷射醇类量则根据第一次喷射和第二次喷射的量而定。

CA ATDC在540°～720°范围内时，增压汽油机的处于排气冲程期，废气从排气道2排出燃烧室10，排气冲程结束，增压汽油机进入下一个四冲程循环。燃烧室10内多次喷射醇类燃料在燃烧室10壁周围形成稀混合气，火花塞周围形成偏浓的混合气，整个燃烧室形成分层当量比混合气，且仍保持整体过量空气系数为1，可以保证三效催化剂的高效净化，如浓区和稀区能达到均质状态，可以防止碳烟的产生，减少有害气体排放。

进气道1内喷射的汽油燃料和燃烧室10内喷射的醇类燃料的喷射比例，由在线调节系统根据不同情况与系统中储存数据标定对比，并实时在线调节，可实现不同工况下预期的抑制超级爆震效果，从而为实现增压直喷轻量化发动机提供重要支撑。

综上所述，本发明提供的双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震方法在所述发动机的进气道喷射汽油，燃烧室10内一次或多次喷射醇类燃料，高汽化潜热的醇类燃料在进行冲程喷射能降低进气温度，增大充量系数，提高动力性；压缩冲程喷射能降低压缩终点混合气温度有效抑制早燃；燃烧过程中喷射能形成燃料分层混合气，切断爆震波的传播途径；利用一次或多次喷射有效抑制增压小排量汽油机超级爆震的发生，从而为发动机节能减排提供重要支撑。同时，该系统仅需要在现有增压汽油机上加装一套进气道喷射喷嘴，成本低，对现有发动机产品技术升级提供有力支持，产业化前景好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种双燃料喷射抑制增压汽油机超级爆震的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。