[发明专利]一种基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机及控制方法

权利要求书

1.一种基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机，其特征在于：包括空气进气管路(P1)，其上依次有空气滤清器(1)、进气压力传感器(2)、进气温度传感器(3)、进气流量传感器(4)；热空气流通管路(P2)，其上依次有热空气流量传感器(7)、热空气温度传感器(8)；排气管路(P3)，其上依次有NSR催化系统(12)、排气流量传感器(13)、排气温度传感器(14)；燃气进气管路(P4)，其上依次有减压阀(16)、燃气流量传感器(17)、阻燃阀(18)；换热器(5)、动力电池电热丝(6)、缸内直喷压燃燃气内燃机(9)、燃烧室温度传感器(10)、高压燃气直喷喷嘴(11)、燃气瓶(15)、电控单元ECU(19)；

所述电控单元ECU(19)与进气压力传感器(2)相连接并获得进气压力信号a；

所述电控单元ECU(19)与进气温度传感器(3)相连接并获得进气温度信号b；

所述电控单元ECU(19)与进气流量传感器(4)相连接并获得进气流量信号c；

所述电控单元ECU(19)与燃气流量传感器(17)相连接并获得燃气流量信号d；

所述电控单元ECU(19)与动力电池电热丝(6)相连接并通过动力电池信号e控制动力电池电热丝的温度；

所述电控单元ECU(19)与热空气流量传感器(7)相连接并获得热空气流量信号f；

所述电控单元ECU(19)与热空气温度传感器(8)相连接并获得热空气温度信号g；

所述电控单元ECU(19)与燃烧室温度传感器(10)相连接并获得燃烧室温度信号h；

所述电控单元ECU(19)与高压燃气直喷喷嘴(11)相连接并通过燃气喷射信号i控制高压燃气直喷喷嘴开闭。

所述电控单元ECU(19)与排气温度传感器(14)相连接并获得排气温度信号j；

所述电控单元ECU(19)与NSR催化系统(12)相连接并通过NSR催化信号k控制NSR催化系统的吸附和脱附；

所述电控单元ECU(19)与排气流量传感器(13)相连接并获得排气流量信号l。

2.应用如权利要求1所述的一种基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机的方法，其特征在于：

基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机为氢气、天然气、氨气三种燃气类型之一，所述基于柴油机的缸内直喷压燃燃气内燃机为单燃料内燃机；

启动阶段，新鲜空气由空气进气管路(P1)依次经过空气滤清器(1)、进气压力传感器(2)、进气温度传感器(3)、进气流量传感器(4)进入换热器(5)，新鲜空气被动力电池电热丝(6)加热为热空气，热空气由热空气流通管路(P2)依次经过热空气流量传感器(7)、热空气温度传感器(8)进入缸内直喷压燃燃气内燃机(9)；电控单元ECU(19)接收进气压力信号a、进气温度信号b、进气流量信号c、热空气流量信号f和热空气温度信号g，通过燃烧室温度信号h监测燃烧室的温度；燃气类型为氢气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1130K，电控单元ECU(19)计算得出加热新鲜空气所需的热量，通过动力电池信号e控制动力电池电热丝加热新鲜空气，使氢气在燃烧室成功压燃；燃气类型为天然气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1200K，电控单元ECU(19)计算得出加热新鲜空气所需的热量，通过动力电池信号e控制动力电池电热丝加热新鲜空气，使天然气在燃烧室成功压燃；燃气类型为氨气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1300K，电控单元ECU(19)计算得出加热新鲜空气所需的热量，通过动力电池信号e控制动力电池电热丝加热新鲜空气，使氨气在燃烧室成功压燃；

启动后，缸内直喷压燃燃气内燃机的排气由排气管路(P3)依次经过NSR催化系统(12)、排气流量传感器(13)和排气温度传感器(14)进入换热器(5)，新鲜空气被排气余热加热为热空气，当排气余热热量不足时，加热新鲜空气所需的剩余热量由动力电池电热丝(6)提供，确保燃气在燃烧室成功压燃；电控单元ECU(19)接收进气压力信号a、进气温度信号b、进气流量信号c、排气温度信号j、排气流量信号l、热空气流量信号f和热空气温度信号g，通过燃烧室温度信号h监测燃烧室的温度；燃气类型为氢气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1130K；燃气类型为天然气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1200K；燃气类型为氨气时，基于缸内直喷压燃燃气内燃机的压缩终了温度大于1300K；电控单元ECU(19)计算得出加热新鲜空气所需的热量和排气余热的热量，当排气余热热量不足时，电控单元ECU(19)通过动力电池信号e控制动力电池电热丝补偿剩余热量；

燃气喷射阶段，高压燃气由燃气进气管路(P4)依次经过减压阀(16)、燃气流量传感器(17)和阻燃阀(18)进入高压燃气直喷喷嘴(11)，电控单元ECU(19)通过燃气喷射信号i控制高压燃气直喷喷嘴(11)的开闭，燃气喷射的两个阶段为燃气预喷射和燃气主喷射；电控单元ECU(19)通过接收进气压力信号a、进气温度信号b和进气流量信号c，获取缸内直喷压燃燃气内燃机所需燃气量和喷射脉宽；燃气预喷射正时为上止点前20°CA，喷射量为1.5mg；电控单元ECU(19)根据剩余燃气量对应的喷射脉宽，合理调整燃气主喷射正时，使燃气的主喷射在上止点后15°CA之前完成。