发动机、发动机的控制方法和车辆
阅读说明：本技术 发动机、发动机的控制方法和车辆 (Engine, engine control method and vehicle ) 是由 陈强 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种发动机、发动机的控制方法和车辆。发动机包括缸体、供油组件、供气组件和废气循环组件；缸体包括压燃汽缸和点燃汽缸,点燃汽缸与压燃汽缸并列设置；供油组件与压燃汽缸连接,能够向压燃汽缸内喷射燃油；供气组件同时与压燃汽缸和点燃汽缸连接,能够向压燃汽缸内和点燃汽缸输送气体；废气循环组件的一端与压燃汽缸相连接,另一端与供气组件连接,能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件内,避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足,进而提升发动机的性能。(The invention provides an engine, a control method of the engine and a vehicle. The engine comprises a cylinder body, an oil supply assembly, an air supply assembly and an exhaust gas circulation assembly; the cylinder body comprises a compression ignition cylinder and an ignition cylinder, and the ignition cylinder and the compression ignition cylinder are arranged in parallel; the fuel supply assembly is connected with the compression ignition cylinder and can inject fuel into the compression ignition cylinder; the gas supply assembly is simultaneously connected with the compression ignition cylinder and the ignition cylinder and can convey gas into the compression ignition cylinder and the ignition cylinder; one end of the exhaust gas circulation component is connected with the compression ignition cylinder, the other end of the exhaust gas circulation component is connected with the gas supply component, exhaust gas generated by the compression ignition cylinder can be conveyed into the gas supply component, the problem that the power torque of the engine is insufficient in the fuel oil modification process is avoided, and the performance of the engine is improved.)
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机、发动机的控制方法、发动机的控制装置、发动机的控制设备、可读存储介质和车辆。
背景技术
目前，天然气是全球储较大的清洁能源，用在天然气发动机上，采用火花塞点燃模式已得到广泛应用，但该种发动机存在氮氧化物的排放较高的问题。
在相关技术中，为解决氮氧化物排放较高的问题，将发动机的多个汽缸分为一个浓燃缸和多个稀燃缸，在浓燃气缸内喷射高十六烷值燃料引燃天然气与空气的浓燃混合气，天然气浓燃后生成改质混合气，然后将改质混合气与空气混合后通入稀燃气缸内再次燃烧，进而解决氮氧化物排放较高的问题。
但由于需要先在一个浓燃缸内对燃料进行改质，然后才能够在多个稀燃缸内燃烧改质后的燃料进行动力输出，改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而影响发动机的性能。
发明内容
本发明旨在至少解决或者改善现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面提出一种发动机。
本发明的第二方面提出一种发动机的控制方法。
本发明的第三方面提出一种发动机的控制方法。
本发明的第四方面提出一种发动机的控制装置。
本发明的第五方面提出一种发动机的控制设备。
本发明的第六方面提出一种可读存储介质。
本发明的第七方面提出一种车辆。
有鉴于此，本发明的第一方面提供了一种发动机，包括缸体、供油组件、供气组件和废气循环组件；缸体包括压燃汽缸和点燃汽缸；供油组件与压燃汽缸连接，能够向压燃汽缸内喷射燃油；供气组件同时与压燃汽缸和点燃汽缸连接，能够向压燃汽缸内和点燃汽缸输送气体；废气循环组件的一端与压燃汽缸相连接，另一端与供气组件连接，能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件内。
本发明所提供的发动机，缸体包括压燃汽缸和点燃汽缸，供油组件能够向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件能够向压燃汽缸内喷射燃气，压燃汽缸能够将燃油压燃，进而点燃燃气。
在发动机启动后，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。并且发动机在做功时燃烧的废气、燃气和空气的混合气体，而不是仅燃烧废气，所以发动机的输出功率更大，进一步提升发动机的性能。
具体地，燃油为柴油，柴油可为石化柴油或生物柴油。
发动机还包括火花塞，火花塞插设于点燃汽缸上，用于点燃点燃汽缸内的燃气。
另外，本发明提供的上述技术方案中的发动机还可以具有如下附加技术特征：
在本发明的一个技术方案中，压燃汽缸和点燃汽缸的数量相同。
在该技术方案中，压燃汽缸和点燃汽缸的数量相同，使得发动机的半数汽缸内所产生的废气会循环至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后再次进入到汽缸内燃烧，使得发动机在任何工况的EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)率均能够达到50％，进而提升发动机的EGR率。
由于本申请所提供的发动机的EGR率能够达到50％，使得发动机的压缩比能够设计到18至20，进而获得更高的发动机热效率。
在发动机的EGR率能够达到50％的情况下，由于混合气体包含大量的H2(氢气)、CO(一氧化碳)及乙烯等中间产物，可以加快火焰速度，在中低负荷工况点能够拓展稀燃极限，使得空燃比当量增大到1.5以上，进行稀薄燃烧，并降低HC(碳氢化合物)和CO排放，进而实现低温燃烧，在降低氮氧化物和碳排放的同时抑制爆震。而在高负荷工况点，可以加大压燃汽缸的燃油喷射量，空燃比当量可减小到1.2以下，尤其是在低速高负荷工况点，可以获得比柴油机更高的低速扭矩。
在本发明的一个技术方案中，供气组件包括进气混合部件和进气歧管；进气混合部件用于混合燃气和空气；进气歧管与进气混合部件连接，且分别与压燃汽缸和点燃汽缸连接，能够将进气混合部件内的气体分别输送至压燃汽缸和点燃汽缸中。
在该技术方案中，进气混合部件能够将燃气和空气混合，并通过进气歧管将混合后的燃气和空气输送至压燃汽缸和点燃汽缸，以使混合后的燃气和空气可在压燃汽缸和点燃汽缸燃烧，进而使得发动机能够输出动力。
在本发明的一个技术方案中，废气循环组件包括第一排气歧管和第一冷却部件；第一排气歧管的一端与压燃汽缸连接，另一端与进气混合部件连接；第一冷却部件设置于第一排气歧管上，位于压燃汽缸和进气混合部件之间。
在该技术方案中，第一排气歧管能够将压燃汽缸所产生的废气经第一冷却部件冷却后输送至进气混合部件，并在进气混合部件内与燃气和空气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
具体地，第一冷却部件为冷却器。
在本发明的一个技术方案中，废气循环组件还包括第一控制部件，第一控制部件设置于第一排气歧管上，位于第一冷却部件和进气混合部件之间。
在该技术方案中，第一控制部件能够控制第一排气歧管与进气混合部件之间的通断和开度，进而实现对EGR率的调节，以使发动机能够适应更广泛的功率扭矩要求。
第一控制部件为控制阀。
在本发明的一个技术方案中，发动机还包括燃气喷射部件、燃气管路、燃气储存部件和燃气调节部件；燃气喷射部件设置于进气混合部件上，能够向进气混合部件内喷射燃气；燃气管路的一端与燃气喷射部件连接；燃气储存部件与燃气管路的另一端连接；燃气调节部件设置于燃气管路上，位于燃气喷射部件与燃气储存部件之间。
在该技术方案中，燃气储存部件能够储存燃气，燃气储存部件内所储存的燃气能够通过燃气喷射部件喷射入进气混合部件，进而实现对燃气的供应。燃气调节部件可在燃气输送时对燃气进行调节，进而便于对燃气的控制。
燃气储存部件为天然气罐。
在本发明的一个技术方案中，发动机还包括空气管路、第一过滤部件、空气压缩部件、第二冷却部件和第二控制部件；空气管路的一端与进气混合部件连接；第一过滤部件设置于空气管路的另一端；空气压缩部件设置于空气管路上；第二冷却部件设置于空气管路上，位于空气压缩部件与进气混合部件之间；第二控制部件设置于空气管路上位于第二冷却部件与进气混合部件之间。
在该技术方案中，空气经第一过滤部件后在空气压缩部件内增压，然后被第二冷却部件冷却后输送至进气混合部件，进而实现对空气的供应。第二控制部件能够调节空气管路的通断，以及开度，进而实现对控制供应量的控制。
具体地，第二控制部件为节气门。
空气压缩部件为压气机。
第二冷却部件为增压中冷器。
在本发明的一个技术方案中，发动机还包括第二排气歧管、涡轮和第二过滤部件；第二排气歧管与点燃汽缸连接；涡轮设置于第二排气歧管上，且与空气压缩部件连接，第二排气歧管内的气体能够驱动涡轮转动，进而驱动空气压缩部件；第二过滤部件，涡轮位于第二排气歧管和第二过滤部件之间。
在该技术方案中，第二排气歧管能够将点燃汽缸所产生的尾气经第二过滤部件处理后排放至空气内。点燃汽缸所产生的尾气在经过涡轮时能够驱动涡轮转动，进而驱动空气压缩部件工作，进而实现对尾气所产生的能量的利用，提升了对能源的利用率。
在本发明的一个技术方案中，供油组件包括喷油器，喷油器插设于缸体上，朝向压燃汽缸设置。
在该技术方案中，喷油器能够将燃油喷射至压燃汽缸，进而燃油可在压燃汽缸内进行改质，生成包含有大量H2、CO和乙烯等中间产物的废气。
在本发明的一个技术方案中，发动机的汽缸数量为四缸至八缸。
发动机为四缸发动机时，四个汽缸中两个汽缸为点燃汽缸，两个汽缸为压燃汽缸。
发动机为八缸发动机时，八个汽缸中四个汽缸为点燃汽缸，四个汽缸为压燃汽缸。
发动机为六缸发动机时，六个汽缸中三个汽缸为点燃汽缸，三个汽缸为压燃汽缸。
在本发明的一个技术方案中，发动机为六缸发动机的情况下，三个压燃汽缸分别为第一压燃汽缸、第二压燃汽缸和第三压燃汽缸，三个点燃汽缸分别为第一点燃汽缸、第二点燃汽缸和第三点燃汽缸。
燃气储存部件中装载了LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)或CNG(Compressed Natural Gas，压缩天然气)燃料，LNG或CNG燃料进入燃气调节部件进行压力温度调节后，进入到燃气喷射部件，在进气混合部件喷射，与压燃汽缸所产生的废气和新鲜空气混合后，经进气歧管进入所有汽缸；而新鲜空气从大气环境经第一过滤部件进入空气压缩部件增压后，经管路进入第二冷却部件进行冷却，再经过第二控制部件进入进气混合部件；压燃汽缸所产生的废气全部经过第一排气歧管进入第一冷却部件进行冷却，冷却后经过第一控制部件后进入进气混合部件。
进气混合部件中天然气、压燃汽缸所产生的废气、新鲜空气混合均匀后，进入进气歧管，然后进入所有的六个汽缸。柴油由燃油供给系统进入喷油器，在压燃汽缸中多次喷射进缸内。
在压燃汽缸中喷射的柴油压燃后进行燃烧，在燃烧后段，喷油器再次喷射柴油，与未完全燃烧的柴油分解物及天然气，在一定高温下分解生成大量的H2、CO及乙烯等中间产物，这些废气排气经过第一排气歧管，再经第一冷却部件冷却后进入进气混合部件再循环。
在点燃汽缸中，在压缩冲程阶段，经点火系统进行点火，混合气在缸内燃烧做功，燃烧后废气经过第二排气歧管进入涡轮，推动涡轮旋转进而带动空气压缩部件旋转，完成对新鲜空气的增压，废气经过涡轮和第二过滤部件处理后进入大气环境。
本发明第二方面提供了一种发动机的控制方法，发动机的控制方法用于控制如上述任一技术方案的发动机，发动机的控制方法包括：控制供油组件向压燃汽缸内喷射燃油；控制压燃汽缸压燃燃油；控制供油组件再向压燃汽缸内喷射至少一次燃油；控制废气循环组件打开，将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；控制火花塞点燃点燃汽缸内的混合气体。
本发明所提供的发动机的控制方法，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
另外，本发明提供的上述技术方案中的发动机的控制方法还可以具有如下附加技术特征：
在本发明的一个技术方案中，控制供油组件再向压燃汽缸内喷射至少一次燃油具体为：控制供油组件再向压燃汽缸内喷射一次或两次燃油；在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油。
在该技术方案中，在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油，即等同柴油机燃烧的同时加入后喷，后喷柴油与未完全燃烧的柴油分解物及天然气，在一定高温下分解生成大量的H2、CO及乙烯等中间产物，然后将压燃汽缸排出的全部混合气(包括未燃烧完的天然气)，再与进气空气混合后进入所有汽缸再次燃烧。
在本发明的一个技术方案中，在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油的喷射时刻变化范围是30℃AATDC(CA ATDC指的是上止点后的曲轴转角)至100℃A ATDC。
在本发明的一个技术方案中，燃油的喷射压力大于等于100Mpa，且小于等于200Mpa。
在该技术方案中，燃油的喷射压力大于等于100Mpa，实现燃油喷射系统的高压直喷，进而提升燃油喷射系统的喷射效果。
本发明第三方面提供了一种发动机的控制方法，发动机的控制方法用于控制如上述任一技术方案的发动机，压燃汽缸的数量为多个，点燃汽缸的数量为多个，且压燃汽缸和点燃汽缸的数量相同；发动机的控制方法包括：判断是否存在未点燃的压燃汽缸，若不存在结束流程，若存在执行下一步骤；选取未点燃的压燃汽缸中的一个汽缸为目标汽缸，控制供油组件向目标汽缸内喷射燃油；控制目标汽缸压燃燃油；控制供油组件再向目标汽缸内喷射至少一次燃油；通过控制废气循环组件将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；控制火花塞点燃一个未点燃的点燃汽缸内的混合气体；重复执行判断是否存在未点燃的压燃汽缸的步骤。
本发明所提供的发动机的控制方法，控制多个压燃汽缸和多个点燃汽缸交替点燃，使得发动机的动力输出更平衡和稳定，进而减小发动机的振动和噪音。
并且，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
具体地，发动机为六缸发动机时，六个汽缸依次为第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸、第四汽缸、第五汽缸和第六汽缸，其中第一汽缸、第二汽缸和第三汽缸为压燃汽缸，第四汽缸、第五汽缸和第六汽缸为点燃汽缸。
六个汽缸的点燃顺序依次为第一汽缸、第五汽缸、第三汽缸、第六汽缸、第二汽缸、第四汽缸。
具体地，发动机为四缸发动机时，四个汽缸依次为第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸，其中第一汽缸和第二汽缸为压燃汽缸，第三汽缸和第四汽缸为点燃汽缸。
四个汽缸的点燃顺序依次为第一汽缸、第三汽缸、第二汽缸、第四汽缸。
本发明第四方面提供了一种发动机的控制装置，发动机的控制装置用于控制如上述任一技术方案的发动机，发动机的控制装置包括燃油喷射单元、压燃单元、废气单元、供气单元和点火单元；燃油喷射单元用于控制供油组件向压燃汽缸内喷射燃油；压燃单元用于控制压燃汽缸压燃燃油；燃油喷射单元还用于控制供油组件再向压燃汽缸内喷射至少一次燃油；废气单元用于控制废气循环组件打开，将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；供气单元用于控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；点火单元用于控制火花塞点燃点燃汽缸内的混合气体。
本发明所提供的发动机的控制装置，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
本发明第五方面提供了一种发动机的控制设备，包括存储器和处理器；存储器配置为存储可执行指令；处理器配置为执行存储的指令以实现如上述任一技术方案的发动机的控制方法的步骤，因此该发动机的控制设备具备上述任一技术方案的发动机的控制方法的全部有益效果。
本发明第六方面提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一技术方案的发动机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质具备上述任一技术方案的发动机的控制方法的全部有益效果。
本发明第七方面提供了一种车辆，包括如上述任一技术方案的发动机，或如上述任一技术方案的发动机的控制设备，或如上述任一技术方案的可读存储介质。因此该车辆包括如上述任一技术方案的发动机，或如上述任一技术方案的发动机的控制设备，或如上述任一技术方案的可读存储介质的全部有益效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的发动机的结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的发动机的控制方法的流程图之一；
图3示出了根据本发明的一个实施例的发动机的控制方法的流程图之二；
图4示出了根据本发明的一个实施例的发动机的控制方法的流程图之三；
图5示出了根据本发明的一个实施例的发动机的控制装置的框图。
其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100发动机，110缸体，112压燃汽缸，114点燃汽缸，120供油组件，130供气组件，132进气混合部件，134进气歧管，140废气循环组件，142第一排气歧管，144第一冷却部件，146第一控制部件，152燃气喷射部件，154燃气管路，156燃气储存部件，158燃气调节部件，161空气管路，162第一过滤部件，163空气压缩部件，164第二冷却部件，165第二控制部件，172第二排气歧管，174涡轮，176第二过滤部件，180火花塞。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图5描述根据本发明一些实施例的发动机100、发动机的控制方法、发动机的控制装置、发动机的控制设备、可读存储介质和车辆。
本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种发动机100，包括缸体110、供油组件120、供气组件130和废气循环组件140；缸体110包括压燃汽缸112和点燃汽缸114；供油组件120与压燃汽缸112连接，能够向压燃汽缸112内喷射燃油；供气组件130同时与压燃汽缸112和点燃汽缸114连接，能够向压燃汽缸112内和点燃汽缸114输送气体；废气循环组件140的一端与压燃汽缸112相连接，另一端与供气组件130连接，能够将压燃汽缸112所产生的废气输送至供气组件130内。
在该实施例中，缸体110包括压燃汽缸112和点燃汽缸114，供油组件120能够向压燃汽缸112内喷射燃油，供气组件130能够向压燃汽缸112内喷射燃气，压燃汽缸112能够将燃油压燃，进而点燃燃气。
在发动机100启动后，供油组件120多次向压燃汽缸112内喷射燃油，供气组件130向压燃汽缸112内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸112内喷射燃油后，压燃汽缸112压燃燃油，并点燃燃气，供油组件120在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件140能够将压燃汽缸112所产生的废气输送至供气组件130，并在供气组件130内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸114和压燃汽缸112，并在点燃汽缸114和压燃汽缸112内进行燃烧。
由于点燃汽缸114内燃烧的混合气体包含压燃汽缸112产生的废气，降低了点燃汽缸114内的燃烧温度，使得点燃汽缸114所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机100的氮氧化物的排放。由于供气组件130能够同时向点燃汽缸114和压燃汽缸112喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸114也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机100的功率扭矩不足，进而提升发动机100的性能。并且发动机100在做功时燃烧的废气、燃气和空气的混合气体，而不是仅燃烧废气，所以发动机100的输出功率更大，进一步提升发动机100的性能。
本发明所提供的发动机，在满足高负荷功率扭矩要求的同时，可以在中低负荷实现低温燃烧，大幅降低氮氧化物和碳烟排放的同时抑制爆震，获得较高的发动机热效率。
具体地，燃油为柴油，柴油可为石化柴油或生物柴油。
点燃汽缸114与压燃汽缸112并列设置。
点燃汽缸114的数量可为一个或多个，压燃汽缸112的数量可为一个或多个。
发动机100还包括火花塞180，火花塞180插设于点燃汽缸114上，用于点燃点燃汽缸114内的燃气。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，压燃汽缸112和点燃汽缸114的数量相同。
在该实施例中，压燃汽缸112和点燃汽缸114的数量相同，使得发动机100的半数汽缸内所产生的废气会循环至供气组件130，并在供气组件130内与燃气混合后再次进入到汽缸内燃烧，使得发动机100在任何工况的EGR率均能够达到50％，进而提升发动机100的EGR率。
由于本申请所提供的发动机100的EGR率能够达到50％，使得发动机100的压缩比能够设计到18至20，进而获得更高的发动机100热效率。
在发动机100的EGR率能够达到50％的情况下，由于混合气体包含大量的H2、CO及乙烯等中间产物，可以加快火焰速度，在中低负荷工况点能够拓展稀燃极限，使得空燃比当量增大到1.5以上，进行稀薄燃烧，并降低HC和CO排放，进而实现低温燃烧，在降低氮氧化物和碳排放的同时抑制爆震。而在高负荷工况点，可以加大压燃汽缸112的燃油喷射量，空燃比当量可减小到1.2以下，尤其是在低速高负荷工况点，可以获得比柴油机更高的低速扭矩。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，供气组件130包括进气混合部件132和进气歧管134；进气混合部件132用于混合燃气和空气；进气歧管134与进气混合部件132连接，且分别与压燃汽缸112和点燃汽缸114连接，能够将进气混合部件132内的气体分别输送至压燃汽缸112和点燃汽缸114中。
在该实施例中，进气混合部件132能够将燃气和空气混合，并通过进气歧管134将混合后的燃气和空气输送至压燃汽缸112和点燃汽缸114，以使混合后的燃气和空气可在压燃汽缸112和点燃汽缸114燃烧，进而使得发动机100能够输出动力。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，废气循环组件140包括第一排气歧管142和第一冷却部件144；第一排气歧管142的一端与压燃汽缸112连接，另一端与进气混合部件132连接；第一冷却部件144设置于第一排气歧管142上，位于压燃汽缸112和进气混合部件132之间。
在该实施例中，第一排气歧管142能够将压燃汽缸112所产生的废气经第一冷却部件144冷却后输送至进气混合部件132，并在进气混合部件132内与燃气和空气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸114和压燃汽缸112，并在点燃汽缸114和压燃汽缸112内进行燃烧。
具体地，第一冷却部件144为冷却器。
第一冷却部件144可与发动机冷却液进行换热，利用高温的混合气体对发动机冷却液加热，在发动机冷机启动时快速提升发动机冷却液温度，减少暖机时间。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，废气循环组件140还包括第一控制部件146，第一控制部件146设置于第一排气歧管142上，位于第一冷却部件144和进气混合部件132之间。
在该实施例中，第一控制部件146能够控制第一排气歧管142与进气混合部件132之间的通断和开度，进而实现对EGR率的调节，以使发动机100能够适应更广泛的功率扭矩要求。
第一控制部件146为控制阀。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，发动机100还包括燃气喷射部件152、燃气管路154、燃气储存部件156和燃气调节部件158；燃气喷射部件152设置于进气混合部件132上，能够向进气混合部件132内喷射燃气；燃气管路154的一端与燃气喷射部件152连接；燃气储存部件156与燃气管路154的另一端连接；燃气调节部件158设置于燃气管路154上，位于燃气喷射部件152与燃气储存部件156之间。
在该实施例中，燃气储存部件156能够储存燃气，燃气储存部件156内所储存的燃气能够通过燃气喷射部件152喷射入进气混合部件132，进而实现对燃气的供应。燃气调节部件158可在燃气输送时对燃气进行调节，进而便于对燃气的控制。
燃气储存部件156为天然气罐。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，发动机100还包括空气管路161、第一过滤部件162、空气压缩部件163、第二冷却部件164和第二控制部件165；空气管路161的一端与进气混合部件132连接；第一过滤部件162设置于空气管路161的另一端；空气压缩部件163设置于空气管路161上；第二冷却部件164设置于空气管路161上，位于空气压缩部件163与进气混合部件132之间；第二控制部件165设置于空气管路161上，且位于第二冷却部件164与进气混合部件132之间。
在该实施例中，空气经第一过滤部件162后在空气压缩部件163内增压，然后被第二冷却部件164冷却后输送至进气混合部件132，进而实现对空气的供应。第二控制部件165能够调节空气管路161的通断，以及开度，进而实现对控制供应量的控制。
具体地，第二控制部件165为节气门。
空气压缩部件163为压气机。
第二冷却部件164为增压中冷器。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，发动机100还包括第二排气歧管172、涡轮174和第二过滤部件176；第二排气歧管172与点燃汽缸114连接；涡轮174设置于第二排气歧管172上，且与空气压缩部件163连接，第二排气歧管172内的气体能够驱动涡轮174转动，进而驱动空气压缩部件163；涡轮174位于第二排气歧管172和第二过滤部件176之间。
在该实施例中，第二排气歧管172能够将点燃汽缸114所产生的尾气经第二过滤部件176处理后排放至空气内。点燃汽缸114所产生的尾气在经过涡轮174时能够驱动涡轮174转动，进而驱动空气压缩部件163工作，进而实现对尾气所产生的能量的利用，提升了对能源的利用率。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，供油组件120包括喷油器，喷油器插设于缸体110上，朝向压燃汽缸112设置。
在该实施例中，喷油器能够将燃油喷射至压燃汽缸112，进而燃油可在压燃汽缸112内进行改质，生成包含有大量H2、CO和乙烯等中间产物的废气。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
发动机100的汽缸数量为四缸至八缸。
发动机100为四缸发动机100时，四个汽缸中两个汽缸为点燃汽缸114，两个汽缸为压燃汽缸112。
发动机100为八缸发动机100时，八个汽缸中四个汽缸为点燃汽缸114，四个汽缸为压燃汽缸112。
发动机100为六缸发动机100时，六个汽缸中三个汽缸为点燃汽缸114，三个汽缸为压燃汽缸112。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机100，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
如图1所示，发动机100为六缸发动机100的情况下，三个压燃汽缸112分别为第一压燃汽缸112、第二压燃汽缸112和第三压燃汽缸112，三个点燃汽缸114分别为第一点燃汽缸114、第二点燃汽缸114和第三点燃汽缸114。
燃气储存部件156中装载了LNG液化天然气或CNG压缩天然气燃料，LNG或CNG燃料进入燃气调节部件158进行压力温度调节后，进入到燃气喷射部件152，在进气混合部件132喷射，与压燃汽缸112所产生的废气和新鲜空气混合后，经进气歧管134进入所有汽缸；而新鲜空气从大气环境经第一过滤部件162进入空气压缩部件163增压后，经管路进入第二冷却部件164进行冷却，再经过第二控制部件165进入进气混合部件132；压燃汽缸112所产生的废气全部经过第一排气歧管142进入第一冷却部件144进行冷却，冷却后经过第一控制部件146后进入进气混合部件132。
进气混合部件132中天然气、压燃汽缸112所产生的废气、新鲜空气混合均匀后，进入进气歧管134，然后进入所有的六个汽缸。柴油由燃油供给系统进入喷油器，在压燃汽缸112中多次喷射进缸内。
在压燃汽缸112中喷射的柴油压燃后进行燃烧，在燃烧后段，喷油器再次喷射柴油，与未完全燃烧的柴油分解物及天然气，在一定高温下分解生成大量的H2、CO及乙烯等中间产物，这些废气排气经过第一排气歧管142，再经第一冷却部件144冷却后进入进气混合部件132再循环。
在点燃汽缸114中，在压缩冲程阶段，经点火系统进行点火，混合气在缸内燃烧做功，燃烧后废气经过第二排气歧管172进入涡轮174，推动涡轮174旋转进而带动空气压缩部件163旋转，完成对新鲜空气的增压，废气经过涡轮174和第二过滤部件176处理后进入大气环境。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机的控制方法，发动机的控制方法用于控制如上述任一实施例的发动机，如图2所示，发动机的控制方法包括：
步骤202，控制供油组件向压燃汽缸内喷射燃油；
步骤204，控制压燃汽缸压燃燃油；
步骤206，控制供油组件再向压燃汽缸内喷射至少一次燃油；
步骤208，控制废气循环组件打开，将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；
步骤210，控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；
步骤212，控制火花塞点燃点燃汽缸内的混合气体。
在该实施例中，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
通过调整压燃汽缸的喷油器的喷射量、喷射次数和/或喷射压力，能够实现对不同转速负荷的调节。
通过调整天然气的喷射量和/或喷射速度，能够实现对不同转速负荷的调节。
通过调整点燃汽缸的点火时刻和/或点火能量，能够实现对不同转速负荷的调节。
节气门作为辅助调节参数，还可以满足一些特定需求的调节(比如快速回怠速等)使用。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，提供了一种发动机的控制方法，包括：
步骤302，控制供油组件向压燃汽缸内喷射燃油；
步骤304，控制压燃汽缸压燃燃油；
步骤306，控制供油组件再向压燃汽缸内喷射一次或两次燃油；
步骤308，在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油；
步骤310，控制废气循环组件打开，将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；
步骤312，控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；
步骤314，控制火花塞点燃点燃汽缸内的混合气体。
在该实施例中，在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油，即等同柴油机燃烧的同时加入后喷，后喷柴油与未完全燃烧的柴油分解物及天然气，在一定高温下分解生成大量的H2、CO及乙烯等中间产物，然后将压燃汽缸排出的全部混合气(包括未燃烧完的天然气)，再与进气空气混合后进入所有汽缸再次燃烧。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机的控制方法，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
在压燃汽缸内燃油燃烧至末段时，控制供油组件再次向压燃汽缸内喷射燃油的喷射时刻变化范围是30℃A ATDC(CA ATDC指的是上止点后的曲轴转角)至100℃A ATDC。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机的控制方法，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。
燃油的喷射压力大于等于100Mpa，且小于等于200Mpa。
在该实施例中，燃油的喷射压力大于等于100Mpa，实现燃油喷射系统的高压直喷，进而提升燃油喷射系统的喷射效果。
在本发明的一个实施例中，供了一种发动机的控制方法，发动机的控制方法用于控制如上述任一技术方案的发动机，压燃汽缸的数量为多个，点燃汽缸的数量为多个，且压燃汽缸和点燃汽缸的数量相同。
如图4所示，发动机的控制方法包括：
步骤502，判断是否存在未点燃的压燃汽缸，若不存在结束流程，若存在执行步骤504；
步骤504，选取未点燃的压燃汽缸中的一个汽缸为目标汽缸，控制供油组件向目标汽缸内喷射燃油；
步骤506，控制目标汽缸压燃燃油；
步骤508，控制供油组件再向目标汽缸内喷射至少一次燃油；
步骤510，通过控制废气循环组件将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；
步骤512，控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；
步骤514，控制火花塞点燃一个未点燃的点燃汽缸内的混合气体，重复执行步骤502。
在该实施例中，控制多个压燃汽缸和多个点燃汽缸交替点燃，使得发动机的动力输出更平衡和稳定，进而减小发动机的振动和噪音。
并且，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
具体地，发动机为六缸发动机时，六个汽缸依次为第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸、第四汽缸、第五汽缸和第六汽缸，其中第一汽缸、第二汽缸和第三汽缸为压燃汽缸，第四汽缸、第五汽缸和第六汽缸为点燃汽缸。
六个汽缸的点燃顺序依次为第一汽缸、第五汽缸、第三汽缸、第六汽缸、第二汽缸、第四汽缸。
具体地，发动机为四缸发动机时，四个汽缸依次为第一汽缸、第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸，其中第一汽缸和第二汽缸为压燃汽缸，第三汽缸和第四汽缸为点燃汽缸。
四个汽缸的点燃顺序依次为第一汽缸、第三汽缸、第二汽缸、第四汽缸。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，提供了一种发动机的控制装置400，发动机的控制装置400用于控制如上述任一实施例的发动机，发动机的控制装置400包括燃油喷射单元410、压燃单元420、废气单元430、供气单元440和点火单元450；燃油喷射单元410用于控制供油组件向压燃汽缸内喷射燃油；压燃单元420用于控制压燃汽缸压燃燃油；燃油喷射单元410还用于控制供油组件再向压燃汽缸内喷射至少一次燃油；废气单元430用于控制废气循环组件打开，将压燃汽缸内产生的废气输送至供气组件，以使废气、空气和燃气在供气组件内混合成混合气体；供气单元440用于控制供气组件将混合气体喷射至压燃汽缸和点燃汽缸；点火单元450用于控制火花塞点燃点燃汽缸内的混合气体。
在该实施例中，供油组件多次向压燃汽缸内喷射燃油，供气组件向压燃汽缸内喷射燃气，在第一次向压燃汽缸内喷射燃油后，压燃汽缸压燃燃油，并点燃燃气，供油组件在燃烧至末段时喷射至压燃腔内的燃油、未完全燃烧的燃油和未完全燃烧的天然气会在高温下分解生成大量包含H2、CO和乙烯等中间产物的废气，废气循环组件能够将压燃汽缸所产生的废气输送至供气组件，并在供气组件内与燃气混合后得到混合气体，并将混合气体共同输送至点燃汽缸和压燃汽缸，并在点燃汽缸和压燃汽缸内进行燃烧。
由于点燃汽缸内燃烧的混合气体包含压燃汽缸产生的废气，降低了点燃汽缸内的燃烧温度，使得点燃汽缸所产生的氮氧化物较少，进而降低发动机的氮氧化物的排放。由于供气组件能够同时向点燃汽缸和压燃汽缸喷射燃气，所以在对燃油进行改质时，点燃汽缸也可燃烧做功，避免在燃油改质过程造成发动机的功率扭矩不足，进而提升发动机的性能。
在本发明的一个实施例中，提供了一种发动机的控制设备，包括存储器和处理器；存储器配置为存储可执行指令；处理器配置为执行存储的指令以实现如上述任一实施例的发动机的控制方法的步骤，因此该发动机的控制设备具备上述任一实施例的发动机的控制方法的全部有益效果。
在本发明的一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的发动机的控制方法的步骤，因此该可读存储介质具备上述任一实施例的发动机的控制方法的全部有益效果。
在本发明的一个实施例中，提供了一种车辆，包括如上述任一实施例的发动机，或如上述任一实施例的发动机的控制设备，或如上述任一实施例的可读存储介质。因此该车辆包括如上述任一实施例的发动机，或如上述任一实施例的发动机的控制设备，或如上述任一实施例的可读存储介质的全部有益效果。
在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非有额外的明确限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了更方便地描述本发明和使得描述过程更加简便，而不是为了指示或暗示所指的装置或元件必须具有所描述的特定方位、以特定方位构造和操作，因此这些描述不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，举例来说，“连接”可以是多个对象之间的固定连接，也可以是多个对象之间的可拆卸连接，或一体地连接；可以是多个对象之间的直接相连，也可以是多个对象之间的通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据上述数据地具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明的权利要求书、说明书和说明书附图中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
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