[实用新型]基于FCE模式下的变冲程发动机

说明书

本实用新型公开了一种基于FCE模式下的变冲程发动机，包括空气进气系统，并具有多个工作缸和至少一个燃料灵活缸，空气进气总管通过一三通阀后分为两路，一路为工作缸进气管，另一路为灵活缸进气管，空气进气总管与工作缸进气管之间连接有工作回路，工作缸进气管与灵活缸进气管之间连接有燃料重整回路；灵活缸包括与凸轮机构相连的进气门和排气门，凸轮机构包括凸轮型线A和B用于控制灵活缸气门的运动规律，灵活缸处于与工作缸相同的四冲程工作模式时，灵活缸气门选择由凸轮型线A带动；灵活缸处于二冲程重整燃料工作模式时，灵活缸气门选择由凸轮型线B带动，从而根据发动机实际工况需求使得灵活缸的工作模式在二冲程与四冲程之间的切换。

技术领域

本实用新型涉及一种发动机，尤其涉及一种灵活缸发动机FCE(FlexibleCylinder Engine)模式下的新型燃烧模式发动机。

背景技术

降低由汽车尾气造成的环境污染以及增加燃油效率是一个全球性的问题，因而世界各国的科学家们相继提出了多种新型燃烧模式[1-9]以缓解这一问题，包括HCCI(均质压燃Homogeneous Charge Compression Ignition)，PPC(部分预混燃烧Partially PremixedCombustion)，RCCI(活性控制均质压燃Reactivity Controlled Compression Ignition)等。这些新型的燃烧模式都是通过改变发动机的初始运行条件或者燃料的属性来实现高效节能这一目的。美国西南研究院的研究人员[10]提出了废气再循环(EGR)专用发动机汽缸策略 (D-EGR)以提高发动机的效率和排放。根据D-EGR理论，部分汽油燃料在废气再循环专用发动机汽缸中被催化成氢气和一氧化碳等小分子，而后与其余汽油燃料混合并被导入工作缸中作为混合燃料进行燃烧。研究结果表明，采用D-EGR策略，发动机的平均热效率可以提高12-15％。上述燃料重整模式可以提高发动机的燃烧效率以及降低排放，这是因为重整后的燃料富含氢气，因此提高了混合燃料的层流燃烧速度，并拓宽了燃料的空燃比。上海交通大学的研究人员[11]提出化学热重整TFR新型燃烧策略，即在一台天然气发动机上独立出一个气缸用于重整天然气，将其重整成H2和CO，再导入到其他气缸进行后续燃烧。结果表明，BSHC，BSCO和BSNOx排放分别降低12％，8％及35％。

然而发动机应该在较大的范围内灵活可调以适应实际工况。双燃料燃烧模式和催化重整模式可以实现这一需求，但是这些模式需要在汽车上再加装一个油箱或者一套催化重整装置，这些都会增加汽车的负载。基于上述燃烧策略，公开号为CN105134373，公开日为2015年12月9日，名称为《基于燃烧反应路径可调控的发动机及其调控方法》的中国专利文献中披露了可变缸重整燃烧策略(Flexible cylinder engine，FCE)[12-13]。

[参考文献]

[1]Iwamoto Y.,et al.,Development of gasoline direct injection engine,1997,SAE technical paper(Iwamoto Y.等，直喷汽油机发展，1997，SAE技术论文)。

[2]Kanda T.,et al.,PCCI operation with early injection ofconventional diesel fuel,2005, SAE Technical Paper(Kanda T.等，PCCI模式下早喷传统柴油燃料，2005，SAE技术论文)。