[0001] 本发明涉及发动机燃烧器的技术领域，尤其涉及一种发动机燃烧器。

[0002] 伴随着地球上石油资源的日益短缺，各种新能源的汽车也随之产生并随着科技发展日趋成熟。甲醇就是一种由煤、天然气、木材和垃圾等原料合成的物质，被认为是替代石油燃料的首选清洁燃料。甲醇因其在中国具有广泛的甲醇供应链，并且具有价格低和在发动机上燃烧产生的排污量低的优点，受到了人们的普遍关注。但由于甲醇十六皖值非常低，只有3左右，将其直接应用到压燃式发动机上的技术难度很大。因此，为了将甲醇应用于发动机上，研究人员的主要研究方向是双燃料燃烧，即甲醇基燃料在发动机上的应用。

[0003] 目前在发动机上使用甲醇基燃料的方案有三大类：一是用柴油启动压燃，然后从气相喷入少量甲醇实现低比例掺烧；二是在发动机气缸上安装火花塞，来点燃甲醇基燃料；三是使用甲醇基燃料的压燃式内燃机系统中具有引燃剂在线制备器，实现气态引燃剂二甲酶的在线制备并稳定精确向内燃机供给。然而，第一类因替代比例太低导致经济效益不明显；第二类对发动机的本体改造较大，改造难度较高；第三类由于具有引燃剂在线制备器，使得整个发动机系统复杂，成本过高。除此之外，上述三类仅仅是将甲醇基燃料应用于发动机中存在的问题，而并非将纯甲醇应用在发动机上，且不能针对发动机不同工况实现不同的控制逻辑。

[0041] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0042] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

[0043] 在一实施例中，图1为本发明实施例提供的一种发动机燃烧器的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种发动机燃烧器连接关系的结构示意图，该发动机燃烧器可配置于车辆中，如图1和图2所示，包括控制单元1、多个气缸2、多个甲醇喷射器3、多个电热塞4、进气管5、排气管6、废气再循环通路7和中冷器通路8；进气管5的进气口分别与废气再循环通路7和中冷器通路8连通，进气管5的出气口与气缸2的进气口连通，气缸2的出气口与排气管6的进气口连通，电热塞4、甲醇喷射器3和气缸2的数量相同，且电热塞4和甲醇喷射器3设置于气缸2内；废气再循环通路7包括第一通路71和第二通路72，第一通路71用于对排气进行冷却；中冷器通路8包括第三通路81和第四通路82，第三通路81用于对外界的空气进行冷却；控制单元1与电热塞4电连接，控制单元1用于根据发动机所处的工况控制电热塞4的温度；根据发动机所处的工况，控制单元1还用于控制第一通路71、第二通路72、第三通路81和第四通路82的导通和关闭，以及控制第一通路71和第三通路81是否对空气和排气进行冷却，以调节流通至进气管5的温度；排气管6用于将气缸2内产生的排气排出，进气管5用于将空气和排气流通至气缸2，甲醇喷射器3用于喷射甲醇，以使甲醇与空气和排气进行混合，形成混合气体；气缸2中的活塞受控压缩混合气体，以使混合气体的温度达到预设燃烧温度，实现自燃。

[0044] 其中，气缸2为发动机的燃烧室，可容纳甲醇喷射器3和电热塞4。另外，气缸2中的活塞会受控会进行往复运动，以压缩甲醇和空气形成的混合气体，使混合气体达到预设温度。为保证发动机启动，通常可以设置多个气缸2。对应的，各气缸2内均设置了甲醇喷射器3和电热塞4，保证甲醇燃烧。甲醇喷射器3用于喷射甲醇。电热塞4为在寒冷条件或发动机负荷较小时辅助发动机启动的装置。在本实施例中，电热塞4与控制单元1电连接，控制单元1可根据当前发动机的工况控制电热塞4的温度。在一具体实施例中，发动机负荷、发动机转速和电热塞4的温度之间存在预设的对应关系，在已知发动机负荷和转速的情况下，便可以获知电热塞4的温度。在另一具体实施例中，发动机所处的工况不同，对应的电热塞4中的电流不同，而电热塞4的电流与温度之间存在预设对应关系，因此控制单元1可根据接收的电热塞4的电流控制电热塞4的温度，具体的对应关系可以根据实际情况进行确定，在此不做限制。进气管5为将空气和排气引入发动机气缸2的通路，以使气缸2中喷射的甲醇与空气和排气混合路。排气管6为将甲醇燃烧后产生的排气排出的通路。废气再循环通路7为将甲醇燃烧后产生的排气循环进入气缸2的通路。中冷器通路8为将外界新鲜空气流通至气缸2中的通路。在本实施例中，废气再循环通路7包括第一通路71和第二通路72，中冷器通路8包括第三通路81和第四通路82，其中，第一通路71和第三通路81为冷却通路，即第一通路71可对排气进行冷却，第三通路81可对空气进行冷却。第二通路72和第四通路82均为旁通通路，即将排气和空气直接流通至进气管5的通路。控制单元1为本实施例的主要控制器，用于根据发动机所处的工况对电热塞4的输出温度和第一通路71、第二通路72、第三通路81和第四通路82的通断进行控制。

[0045] 具体的，在发动机处于不同工况时，控制单元1会根据发动机所处的工况控制第一通路71、第二通路72、第三通路81和第四通路82的导通或关闭，示例性的，可控制第一通路71和第三通路81导通，控制第二通路72和第四通路82关闭，或者，控制第一通路71和第四通路82导通，控制第二通路72和第三通路81关闭，或者，控制第二通路72和第三通路81导通，控制第一通路71和第四通路82关闭，或者，控制第二通路72和第四通路82导通，控制第一通路71和第三通路81关闭。当第一通路71导通时，则可控制第一通路71对排气进行冷却，当第一通路71关闭时，则可控制第一通路71不对排气进行冷却；在第三通路81导通时，则可控制第三通路81对空气进行冷却，在第三通路81关闭时，则可控制第三通路81不对空气进行冷却，从而使空气和排气进入进气管5的温度不同。在控制单元1对第一通路71、第二通路72、第三通路81和第四通路82的导通或关闭控制完成之后，可使废气再循环通路7对排气管6产生的排气进行冷却或不冷却，同时中冷器通路8对吸入的空气进行冷却或不冷却，排气通过废气再循环通路7，以及空气通过中冷器通路8之后，会进入进气管5的进气口，并通过进气管5流通至气缸2内，气缸2中甲醇喷射器3会喷射甲醇，甲醇会与进入气缸2的空气和排气混合形成混合气体。另外，控制单元1还会根据发动机所处的工况对应控制电热塞4输出相应的温度，示例性的，在发动机处于第一工况时，控制电热塞4输出高温范围，辅助混合气体燃烧；在发动机处于第二工况时，控制电热塞4输出低温范围，具体可根据实际情况进行确定，在此不做具体限制。电热塞4的温度确定之后，气缸2内的活塞会受控对混合气体进行压缩，以使混合气体的温度升高，达到预设燃烧温度，使甲醇被压燃，从而实现了发动机正常启动。

[0046] 本发明实施例的技术方案，在发动机处于不同工况时，通过控制单元对第一通路、第二通路、第三通路和第四通路的导通和关闭进行控制，使得排气管中流通的甲醇燃烧后产生的排气通过第一通路或第二通路后可以流通至进气管，同时外界新鲜空气通过第三通路或第四通路后流通至进气管，进气管会流通空气和排气，且进气管中流通的空气和排气的温度根据第一通路、第二通路、第三通路和第四通路的导通和关闭情况有所不同。进气管会将空气和排气流通至气缸内，气缸内甲醇喷射器喷射甲醇，甲醇与空气和排气混合形成混合气体，气缸内的活塞受控压缩混合气体，并通过控制单元对电热塞的温度进行控制输出，使压缩后的混合气体达到预设燃烧温度，实现自燃。利用上述结构，利用甲醇作为燃料，通过对废气再循环通路和中冷器通路进行改造设置，以及通过控制单元在发动机处于不同工况时对进气管的空气和排气的温度进行精准调控，实现了在发动机处于不同工况下时均可保证甲醇正常燃烧，结构简单，成本低。

[0047] 可选的，气缸2的压缩比ε满足：ε≥20。

[0048] 其中，气缸2的压缩比ε是指发动机气缸2在压缩行程中，气缸2内混合气体被压缩的程度，是进气冲程结束时气缸2内气体的体积与压缩冲程结束时气缸2内气体体积的比值。

[0049] 具体的，设置气缸2的压缩比ε≥20，示例性的，ε可为20、21、22、23、24或25等，具体可根据实际情况进行确定，在此不做具体限制。在本实施例中，气缸2的压缩比ε越高，气缸2内的活塞受控对混合气体进行压缩时可以产生更高的温度，更高效的实现甲醇自燃。另外，气缸2的高压缩比ε还可以提高燃烧效率，降低油耗，提升发动机性能。

[0050] 可选的，继续参考图1和图2，发动机所处的工况包括发动机冷启动或小负荷工况、中负荷或低速工况和高负荷工况；在发动机处于发动机冷启动或小负荷工况时，控制单元1还用于控制第一通路71和第三通路81关闭，第二通路72和第四通路82导通，并控制第一通路71和第三通路81不对空气和排气进行冷却，以使流通至进气管5的温度处于第一预设温度范围；控制单元1还用于控制电热塞4处于第二预设温度范围，辅助混合气体，以使混合气体的温度达到预设燃烧温度；或者，在发动机处于中负荷或低速工况时，控制单元1还用于控制第一通路71或第三通路81关闭，并在第一通路71关闭时控制第二通路72导通，在第三通路81关闭时控制第四通路82导通，并控制第一通路71或第三通路81对空气和排气进行冷却，以使流通至进气管5的温度处于第三预设温度范围；控制单元1还用于控制电热塞4处于第四预设温度范围，以使混合气体的温度达到预设燃烧温度；或者，在发动机处于高负荷工况时，控制单元1还用于控制第一通路71和第三通路81导通，第二通路72和第四通路82关闭，并控制第一通路71和第三通路81对空气和排气进行冷却，以使流通至进气管5的温度处于第五预设温度范围；控制单元1还用于控制电热塞4处于第六预设温度范围，以使混合气体的温度达到预设燃烧温度；第一预设温度范围小于第三预设温度范围，第三预设温度范围小于第五预设温度范围，第二预设温度范围大于第四预设温度范围，第二预设温度范围大于第六预设温度范围。

[0051] 具体的，在发动机处于发动机冷启动或小负荷工况时，此时排气管6中流通的排气和空气的温度处于比较低的温度，且甲醇燃烧需要高温，因此在排气通过废气再循环通路7，以及空气通过中冷器通路8时，不需要对排气和空气进行冷却，使空气和排气保持原有温度。在本实施例中，可通过控制单元1控制第一通路71和第三通路81关闭，同时控制第二通路72和第四通路82导通，以在第一通路71关闭时，控制第一通路71不对排气进行冷却，在第三通路81关闭时，控制第三通路81不对空气进行冷却，保证空气和排气以原有温度，即第一预设温度范围通过进气管5后流通至气缸2。气缸2内的活塞受控将混合气体压缩之后的温度仍然达不到预设燃烧温度，使甲醇自燃，因此还需要控制单元1控制电热塞4输出该工况下的第二预设温度范围，其中，第二预设温度范围为高温范围，在本实施例中，第二预设温度范围为1100℃‑1300℃。在电热塞4输出的高温范围的辅助作用下，高温电热塞4的附件区域燃烧产生了高温高压，使混合气体的温度达到预设燃烧温度，示例性的，预设燃烧温度为
600℃‑900℃，导致喷入气缸2的甲醇被压燃，发动机快速启动或者对外做功。

[0052] 在发动机处于中负荷或低速工况时，此时排气管6中流通的排气和空气的温度处于略高的温度，对该温度的排气和空气压缩后达到的温度过高，可能会损坏发动机，因此在排气通过废气再循环通路7，以及空气通过中冷器通路8时，需要对排气或空气进行降温冷却，使排气和空气的温度控制在第三预设温度范围，第三预设温度范围大于第一预设温度范围。在本实施例中，可通过控制单元1控制第一通路71或第三通路81关闭，同时在第一通路71关闭时控制第二通路72导通，在第三通路81关闭时控制第四通路82导通，以在第一通路71导通时，控制第一通路71对排气进行冷却，在第三通路81导通时，控制第三通路81对空气进行冷却，适当对空气和排气进行冷却降温，达到第三预设温度范围后并通过进气管5流通至气缸2。此时气缸2内的活塞受控将混合气体压缩后的温度可达到预设燃烧温度，使甲醇自燃，不需要电热塞4的高温辅助，因此可通过控制单元1控制电热塞4输出该工况下的第四预设温度范围，其中，第四预设温度范围为低温范围，第四预设温度范围小于第二预设温度范围，在本实施例中，第四预设温度范围为700℃‑800℃。当甲醇从甲醇喷射器3喷入气缸2时，低温状态的电热塞4不会预先点燃附近的混合气体，而是通过发动机的活塞在受控状态下将混合气体经压缩至预设燃烧温度，示例性的，预设燃烧温度为600℃‑900℃，在该温度下会产生引燃火焰，使气缸2内甲醇燃烧，发动机启动对外做功。

[0053] 在发动机处于高负荷工况时，此时排气管6中流通的排气和空气的温度处于很高的温度，高温排气和空气进入进气管5后会造成热冲击，损坏发动机，影响发动机的性能和使用寿命，因此在排气通过废气再循环通路7，以及空气通过中冷器通路8时，需要分别对排气和空气进行降温冷却，使排气和空气的温度控制在第五预设温度范围，第五预设温度范围大于第三预设温度范围。在本实施例中，可通过控制单元1控制第一通路71和第三通路81导通，同时控制第二通路72和第四通路82关闭，以在第一通路71导通时，控制第一通路71对排气进行冷却，在第三通路81导通时，控制第三通路81对空气进行冷却，以分别对空气和排气进行冷却降温，达到第五预设温度范围后并通过进气管5流通至气缸2。此时气缸2内的活塞受控将混合气体压缩之后的温度可达到预设燃烧温度，使甲醇自燃，不需要电热塞4的高温辅助，因此可通过控制单元1控制电热塞4输出该工况下的第六预设温度范围，其中，第六预设温度范围为低温范围，第六预设温度范围小于第二预设温度范围，在本实施例中，第六预设温度范围为700℃‑800℃。当甲醇从甲醇喷射器3喷入气缸2时，低温状态的电热塞4不会预先点燃附近的混合气体，而是通过发动机的活塞在受控状态下将混合气体经压缩至预设燃烧温度，示例性的，预设燃烧温度为600℃‑900℃，在该温度下会产生引燃火焰，使气缸2内甲醇燃烧，发动机启动对外做功。如此使得发动机不同工况下均实现了正常快速启动。

[0054] 需要说明的是，电热塞4的高温范围为1100℃‑1300℃，低温范围为700℃‑800℃，如此是为了保证在电热塞4处于低温范围，对电热塞4升温时可以快速升温至高温范围，同样，在电热塞4处于高温范围，对电热塞4降温时可以快速降温至低温范围，提高了转换速率，节约时间。

[0055] 可选的，图3为本发明实施例提供的第二种发动机燃烧器的结构示意图，图4为本发明实施例提供的第二种发动机燃烧器连接关系的结构示意图，参考图3和图4所示，第一通路71上设置有EGR冷却器711，第三通路81上设置有中冷器811，控制单元1分别与EGR冷却器711和中冷器811电连接，以控制EGR冷却器711对排气进行冷却，以及控制中冷器811对空气进行冷却。

[0056] 其中，EGR冷却器711是为了对甲醛燃烧产生的排气进行冷却，以减少汽车尾气排放的装置。中冷器811用为一种对空气进行冷却的装置。

[0057] 具体的，在第一通路71导通时，控制单元1会控制EGR冷却器711工作，以使EGR冷却器711对排气进行冷却。在第三通路81导通时，控制单元1会控制中冷器811工作，以使中冷器811对空气进行冷却。

[0058] 可选的，图5为本发明实施例提供的第三种发动机燃烧器连接关系的结构示意图，参考图5所示，第一通路71和第二通路72相交，且相交处设置有第一旁通阀70；第三通路81和第四通路82相交，且相交处设置有第二旁通阀80；控制单元1还分别与第一旁通阀70和第二旁通阀80电连接，控制单元1还用于控制第一旁通阀70的开度，以控制第一通路71和第二通路72的流量大小；控制单元1还用于控制第二旁通阀80的开度，以控制第三通路81和第四通路82的流量大小。

[0059] 其中，第一旁通阀70和第二旁通阀80均为一种用于控制流量大小的阀门，可以在主管道旁设置，对流量进行调节和控制操作。在本实施例中，第一旁通阀70设置在第一通路71和第二通路72的相交处，参考图3，第一旁通阀70位于第一通路71进气口和第二通路72进气口的相交处，当然也可以将第一旁通阀70设置于第一通路71出气口和第二通路72出气口的相交处，在此不做限制。通过控制单元1控制第一旁通阀70的开度，从而可以控制排气从第一通路71和第二通路72流通的流量大小，示例性的，排气的流量为100％，可通过控制第一旁通阀70的开度，使第一通路71流通排气的一部分流量，第二通路72流通排气的另一部分流量，也可以使排气仅通过第一通路71或第二通路72，具体可根据发动机所处的工况进行具体调节，在此不做限制。同理，第二旁通阀80设置在第三通路81和第四通路82的相交处，参考图3，第二旁通阀80位于第三通路81进气口和第四通路82进气口的相交处，当然也可以将第二旁通阀80设置于第三通路81出气口和第四通路82出气口的相交处，在此不做限制。通过控制单元1控制第二旁通阀80的开度，从而可以控制空气从第三通路81和第四通路
82流通的流量大小，示例性的，空气的流量为100％，可通过控制第二旁通阀80的开度，使第三通路81流通空气的一部分流量，第四通路82流通空气的另一部分流量，也可以使空气仅通过第三通路81或第四通路82，具体可根据发动机所处的工况进行具体调节，在此不做限制。

[0060] 可选的，继续参考图3，发动机燃烧器还包括排气歧管9；排气歧管9的进气口分别与各气缸2的出气口连通，排气歧管9的出气口与排气管6的进气口连通，排气歧管9用于将各气缸2产生的排气排出至排气管6。

[0061] 其中，排气歧管9为将甲醇燃烧后产生的排气从发动机的各个气缸2中收集并排出的通路。在本实施例中，在各气缸2的出气口设置排气歧管9，使得各气缸2内甲醇燃烧产生的排气可以通过对应的排气歧管9流通至排气管6。

[0062] 可选的，继续参考图3，发动机燃烧器还包括涡轮机10；涡轮机10的进气口与排气管6的出气口连通，以使多余的排气以废气排出。

[0063] 其中，涡轮机10为一种利用流体，如空气等的能量来产生动力的机械装置，即甲醇燃烧产生的排气流通至涡轮机10之后，会驱动涡轮机10的叶轮旋转，从而产生动力。在本实施例中，排气使涡轮机10旋转之后，会将不用于进行循环的排气会以废气的形式排出发动机。

[0064] 可选的，继续参考图3，发动机燃烧器还包括压气机20；压气机20与涡轮机10通过增压器轴110固定连接；涡轮机10还用于带动压气机20，以使压气机20工作；压气机20与中冷器811通路8的进气口连通，压气机20用于对吸入的空气进行压缩。

[0065] 其中，压气机20为对外界吸入的空气进行增压升温的装置。在本实施例中，压气机20与涡轮机10通过增压器轴110固定连接，在涡轮机10旋转工作时，涡轮机10会通过增压器轴110带动压气机20工作，以使压气机20可以持续吸入外界空气，并对外界的空气进行增压升温，保证发动机快速启动。

[0066] 可选的，继续参考图3，发动机燃烧器还包括进气歧管30；进气歧管30的进气口与进气管5的出气口连通，进气歧管30的出气口分别与各气缸2的进气口连通，进气歧管30用于将空气和排气均匀流通至各气缸2内。

[0067] 其中，进气歧管30为将空气和排气的混合物均匀地分配到发动机的各个气缸2中的通路。在本实施例中，在各气缸2的进气口设置进气歧管30，使得进气管5出气口的空气和排气可以均匀流通至各气缸2内，保证各气缸2内均可以形成混合气体。

[0068] 可选的，继续参考图3和图5，发动机燃烧器还包括EGR阀40；EGR阀40设置于废气再循环通路7的出气口与中冷器811通路8的出气口之间；控制单元1还与EGR阀40电连接，用于控制EGR阀40的开度，以对排气的流量进行调节。

[0069] 其中，EGR阀40为用于控制反馈至进气管5的排气再循环量的结构。在本实施例中，EGR阀40与控制单元1电连接，用于根据控制单元1的指令，实现不同的开度，以调节进入进气管5的排气流量，适应发动机所处不同工况的需求。

[0070] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

[0071] 上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。