一種基於混合氣稀釋的當量燃燒系統及其控制方法與流程
2023-04-29 08:07:21 1
本發明涉及內燃機領域，特別是涉及一種基於混合氣稀釋的當量比燃燒系統及其控制方法。
背景技術：
柴油/汽油雙燃料高預混合壓燃(hpcc)燃燒模式採用缸內直噴柴油燃料引燃氣道噴射的汽油燃料，通過燃料化學活性和濃度分層協同控制，能夠在較為寬廣的工況範圍內部分解決柴油機不能同時降低nox和碳煙的難題，同時保持了較高的熱效率。但是無法從根本上突破柴油機低溫燃燒的缺陷，受制於著火和放熱過程難以控制，大負荷擴展首先受限於燃燒速率過快導致峰值壓升率過高的問題，如果要擴展柴油/汽油雙燃料hpcc的大負荷，需要更大比例的廢棄再循環(egr)稀釋，同時降低壓縮比，然而在實際的發動機中仍然難以覆蓋全負荷工況，一方面大比例的egr會帶來進氣量不足以至難以保證大負荷工況下新鮮空氣的需求量，同時會引起煙度排放和不完全燃燒產物驟升。如果通過提高進氣增壓度來滿足進氣量和稀釋度的需求，又會產生缸內爆壓升高的問題，當前的技術條件和成本限制下，難以通過大幅提高柴油機的峰值爆壓限值來滿足雙燃料hpcc低溫燃燒模式的需求，而過度降低壓縮比又不利於小負荷或高轉速工況的性能。另外在hpcc的小負荷工況區域為了保證預混度以及抑制缸內平均溫度，必須保證一定的egr率和氣道汽油噴射熱值比例，然而稀薄的混合氣和點火能量不足會保證燃燒的不穩定性，較低的氧濃度不利於hc和co的完全氧化，不完全燃燒產物排放比傳統柴油機高出幾個量級，即便是在高效的中、高負荷條件下柴油/汽油雙燃料hpcc的燃燒效率仍比傳統柴油機低2％以上，有研究表明，由於不完全燃燒產物的排放量極高，在小負荷工況柴油發動機氧化型催化劑對雙燃料hpcc低溫燃燒模式的hc和co轉化效率幾乎為0，而在相同的排溫條件下的傳統柴油機燃燒模式的轉化效率分別為80％和100％，為滿足hc和co的排放要求就需要針對hpcc開發一種全新的低溫高效催化氧化反應器。難以滿足日趨嚴格的排放法規對hc/co的需求，需要採用在全負荷範圍的高效清潔燃燒的實現仍是hpcc的主要技術瓶頸。
雙燃料hpcc燃燒模式的缸內混合氣的濃度、活性分層由缸內直噴主導，因此直噴燃料的理化特性對缸內混合氣的製備，燃燒過程的控制以及排放物的生成均有著重要的影響。
聚甲氧基二甲醚(pode)是以二甲氧基甲烷為母體、亞甲氧基為主鏈的縮醛類聚合物。聚甲氧基二甲醚(pode)的平均十六烷值可以達76以上，高於傳統柴油燃料(十六烷值～50)；其揮發性低於甲醇和二甲醚，高於柴油，且可通過調整其中不同組分的比例使其物性更接近柴油；聚甲氧基二甲醚(pode)無硫無芳烴，分子中不含c-c鍵，含氧量隨分子量增加而增加，含氧量質量分數可達45％-48.5％；此外聚甲氧基二甲醚(pode)與大多數常用材料有良好的兼容性，對發動機金屬零件無腐蝕，且對環境友好。由於pode含氧量高，化學計量空燃比較低，完全燃燒所需的空氣量相對較少，因而可以有效減少柴油機的顆粒物、co、hc排放，是較為理想的柴油代用燃料或添加劑。但純聚甲氧基二甲醚(pode)的形式難以直接用於傳統的柴油機，一方面，聚甲氧基二甲醚(pode)其單位體積熱值遠低於柴油，僅為柴油燃料的50％左右，燃用純聚甲氧基二甲醚(pode)將顯著增加燃料供給的體積流量，單位熱值需要更長的噴油持續期，因而需要對燃油供給系統和噴油策略進行改進，不利於發動機熱效率的提高和滿足動力性能的要求；另一方面，聚甲氧基二甲醚(pode)過高的十六烷值也不利於燃燒過程的組織。但聚甲氧基二甲醚(pode)作為直噴燃料實現雙燃料hpcc燃燒在柴油機上應用更具有實用意義。對雙燃料hpcc燃燒模式而言，由於缸內直噴比例相對較小，即便缸內直噴聚甲氧基二甲醚(pode)的熱值比例達到50％，常規燃油系統也可滿足聚甲氧基二甲醚(pode)的直噴需求，同時單位熱值的直噴體積量增加也有助於hpcc燃燒模式缸內混合氣的分層以及多次噴油策略的控制，結合較長的噴油持續期，有助於強化對著火和燃燒過程的控制。另外由於聚甲氧基二甲醚(pode)含氧量高，化學計量空燃比較低，完全燃燒所需的空氣量相對較少，因而可以有效降低進氣需求，實現更大比例egr低溫燃燒，同時聚甲氧基二甲醚(pode)燃料高含氧和無c-c鍵特性可以減少低當量比條件下的顆粒物、co、hc排放，具有在低當量比條件下實現超低碳煙排放的能力；另一方面，聚甲氧基二甲醚(pode)較高的十六烷值可提高燃燒過程對egr的耐受度，改善燃料在低當量比條件下的自燃著火性能和燃燒過程，在大幅降低nox和碳煙排放的同時保持高熱效率，降低hc和co排放，可改善小負荷工況下低溫燃燒的自燃著火和燃燒穩定性。因此，聚甲氧基二甲醚(pode)/汽油雙燃料hpcc具備實現全負荷高效清潔燃燒的潛力。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服已有技術的缺點，提供一種根據工況實時在線改變兩種燃料噴射的熱值比例，調製工況所需的最佳的混合氣的濃度、活性分層，控制燃燒相位和燃燒速率，同時可以提高進氣密度並實現進氣壓力可控、改善了中低負荷的熱效率，降低了有效壓縮比的基於混合氣稀釋的當量燃燒系統及其控制方法。
本發明是通過以下技術方案實現：
本發明的一種基於混合氣稀釋的當量燃燒系統，包括通過進氣道總管依次相連的渦輪增壓器壓氣機、電動增壓器、進氣加熱器、進氣中冷器、壓力傳感器、溫度傳感器、氣道噴油器以及氣缸的進氣口，egr管路一端與進氣加熱器、進氣中冷器之間的進氣道總管相通並且另一端依次連接egr單向閥、電控egr閥、egr中冷器以及排氣管與氣缸的排氣口相連接的部分，所述的渦輪增壓器壓氣機與廢氣渦輪同軸相連；聚甲氧基二甲醚直噴噴油器安裝在氣缸內，排氣管依次連接氣缸的排氣口、廢氣渦輪、排氣氧傳感器和三效催化器；在汽缸蓋上安裝有進氣門晚關裝置，在氣缸內安裝有缸壓傳感器,電控單元輸出端通過控制線與電動增壓器、電控egr閥、氣道噴油器、進氣門晚關裝置、聚甲氧基二甲醚直噴噴油器、排氣氧傳感器以及缸壓傳感器相連。
基於混合氣稀釋的當量燃燒系統的控制方法，包括以下步驟：
步驟一、發動機電控單元分別讀取安裝在發動機曲軸上傳感器的轉速信號、安裝在油門踏板上傳感器的位置信號並根據所讀取的信號判斷發動機運行的負荷；
步驟二、如果步驟一的判斷結果為冷啟動和怠速工況，則採用聚甲氧基二甲醚直噴噴油器進行100％聚甲氧基二甲醚缸內直噴；
步驟三、如果步驟一的判斷結果為小負荷工況，電控單元讀取標定map，然後輸出控制信號給聚甲氧基二甲醚直噴噴油器，將聚甲氧基二甲醚噴射角度控制在-20～-40℃aatdc範圍，並向氣道噴油器和聚甲氧基二甲醚直噴噴油器輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例控制在50％～70％範圍內，根據排氣氧傳感器的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調節egr閥改變egr率將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟四、如果步驟1的判斷結果為中等負荷工況，電控單元讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚早噴策略，噴射角度控制在-45～-90℃aatdc範圍，並向氣道噴油器和聚甲氧基二甲醚直噴噴油器輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例控制在75％～95％範圍內，電控單元通過調節egr閥將egr率控制在40-50％範圍內，電控單元根據排氣氧傳感器的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調整與渦輪增壓器串聯的電動增壓器的增壓度將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟五、如果步驟1的判斷結果為大負荷工況，電控單元讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚晚噴策略，噴射角度控制在-5～-20℃aatdc範圍，並向氣道噴油器和聚甲氧基二甲醚直噴噴油器輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例控制在50％～80％範圍內；電控單元通過調節egr閥將egr率降低至30％-40％範圍內，同時電控單元根據排氣氧傳感器的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，提高電動增壓器的增壓能力，將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1，並且電控單元根據缸壓傳感器輸出的缸壓信號，通過控制進氣門晚關裝置調節進氣門晚關角度，降低有效壓縮比，將峰值缸內壓力控制在限值以內。
與現有技術相比，本發明具有以下三方面優勢：
第一、通過不同工況下不同的直噴噴油模式，可實現寬廣工況範圍內高效清潔燃燒，在改善燃油消耗率的同時保持超低氮氧化物和碳煙排放。
第二、通過不同工況下採用增壓與egr結合對進氣充量進行稀釋，同時可以有效的降低缸內的最高溫度，控制燃燒速率。在大負荷工況為了實現新鮮進氣量需求，通過控制與渦輪增壓器串聯的電動增壓器的增壓能力提高進氣壓力和進氣量。
第三、通過控制不同的直噴噴油時刻來靈活控制燃料的濃度分層和活性分層，實現雙燃料高預混壓燃策略在不同工況下都能保證較高的燃燒效率及較低的氮氧化物和碳煙排放。
第四、在全工況範圍，通過控制缸內混合氣的總體充量濃度在化學計量當量(即過量空氣係數λ＝1)，允許在柴油機上採用廉價高效的三效催化器處理hc/co，實現高效清潔燃燒。
第五、通過採用進氣門可變技術，可以採用較高的幾何壓縮比，隨著負荷的增加採用進氣門晚關技術降低有效壓縮比，一方面改善了中小負荷的熱效率，另一方面擴展了大負荷運行工況範圍。
附圖說明
圖1為本發明的一種基於混合氣稀釋的當量燃燒系統的結構示意簡圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的具體實施方式進行詳細說明。
如圖1所示，本發明的一種基於混合氣稀釋的當量燃燒系統，包括通過進氣道總管6依次相連的渦輪增壓器壓氣機1、電動增壓器2、進氣加熱器3、進氣中冷器5、壓力傳感器p、溫度傳感器t、氣道噴油器8以及氣缸的進氣口，egr管路14一端與進氣加熱器3、進氣中冷器5之間的進氣道總管6相通並且另一端依次連接egr單向閥4、電控egr閥7、egr中冷器9以及排氣管17與氣缸的排氣口相連接的部分，所述的渦輪增壓器壓氣機1與廢氣渦輪15同軸相連；聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11安裝在氣缸內，排氣管18依次連接氣缸的排氣口、廢氣渦輪15、排氣氧傳感器16和三效催化器17；在汽缸蓋上安裝有進氣門晚關裝置10，在氣缸內安裝有缸壓傳感器13。
電控單元12輸出端通過控制線與電動增壓器2、電控egr閥7、氣道噴油器8、進氣門晚關裝置10、聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11、排氣氧傳感器16以及缸壓傳感器13相連。
中冷廢氣再循環廢氣的流量採用電控egr閥7控制，為了防止新鮮進氣倒流，在電控egr閥7之後安裝有egr單向閥4。進氣增壓由渦輪增壓器壓氣機1與電動增壓器2串聯實現兩級增壓。
本發明的一種基於混合氣稀釋的當量燃燒系統的控制方法，包括以下步驟：
步驟一、發動機電控單元12分別讀取安裝在發動機曲軸上傳感器的轉速信號、安裝在油門踏板上傳感器的位置信號並根據所讀取的信號判斷發動機運行的負荷；
步驟二、如果步驟一的判斷結果為冷啟動和怠速工況，則採用聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11進行100％聚甲氧基二甲醚(pode)缸內直噴；
步驟三、如果步驟一的判斷結果為小負荷工況，電控單元12讀取標定map，然後輸出控制信號給聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11，將聚甲氧基二甲醚(pode)噴射角度控制在-20～-40℃aatdc(即上止點後-20～-40度曲軸轉角)範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在50％～70％範圍內。根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調節egr閥7改變egr率將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟四、如果步驟1的判斷結果為中等負荷工況，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)早噴策略，噴射角度控制在-45～-90℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在75％～95％範圍內。電控單元12通過調節egr閥7將egr率控制在40-50％範圍內，電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調整與渦輪增壓器串聯的電動增壓器2的增壓度將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟五、如果步驟1的判斷結果為大負荷工況，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)晚噴策略，噴射角度控制在-5～-20℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在50％～80％範圍內；電控單元12通過調節egr閥7將egr率降低至30％-40％範圍內，同時電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，提高電動增壓器2的增壓能力，將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1。並且電控單元12根據缸壓傳感器13輸出的缸壓信號，通過控制進氣門晚關裝置10調節進氣門晚關角度，降低有效壓縮比，將峰值缸內壓力控制在限值以內。不同的發動機的限值不同，一般在16mpa。進氣門晚關裝置10調節進氣門晚關角度的方法具體可以參見:huwang,laihuitong,zunqingzheng,mingfayao.experimentalstudyonhigh-loadextensionofgasoline/podedual-fuelrccioperationusinglateintakevalveclosing.saepaper2017-01-0754,2017.(「王滸,童來會,鄭尊清,堯命發.基於進氣門晚關策略的汽油/pode雙燃料rcci大負荷擴展的試驗研究.sae論文2017-01-0754,2017.」)。
實施例1
本實施例中，採用高几何壓縮比(18:1)的發動機，缸內直噴燃料為聚甲氧基二甲醚(pode)，氣道噴射ron辛烷值為95的商用汽油。
步驟一、發動機電控單元12分別讀取安裝在發動機曲軸上傳感器的轉速信號、安裝在油門踏板上傳感器的位置信號並根據所讀取的信號判斷發動機運行的負荷；
步驟二、如果步驟一的判斷結果為冷啟動和怠速工況，則採用聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11進行100％聚甲氧基二甲醚(pode)缸內直噴；
步驟三、如果步驟一的判斷結果為小負荷工況：轉速1500r/min，負荷為0.20mpaimep，電控單元12讀取標定map，然後輸出控制信號給聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11，將聚甲氧基二甲醚(pode)噴射角度控制在-40℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在50％。根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調節egr閥7改變egr率將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟四、如果步驟1的判斷結果為中等負荷工況：轉速1500r/min，負荷為0.8mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)早噴策略，噴射角度控制在-45℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在75％。電控單元12通過調節egr閥7將egr率控制在40％，電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調整與渦輪增壓器串聯的電動增壓器2的增壓度將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟五、如果步驟1的判斷結果為大負荷工況：轉速1500r/min，負荷為1.3mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)晚噴策略，噴射角度控制在-20℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在80％；電控單元12通過調節egr閥7將egr率控制在40％，同時電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，提高電動增壓器2的增壓能力，將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1。並且電控單元12根據缸壓傳感器13輸出的缸壓信號，通過控制進氣門晚關裝置10將進氣門晚關角度推遲25℃a，降低有效壓縮比，將峰值缸內壓力控制在1.6mpa以內。
經試驗，本發明實施例的工況下，採用燃燒模式設計方法，能夠在不同的負荷下實現不同的混合氣活性和濃度分層，控制燃燒速率，通過egr耦合進氣增壓控制在全負荷工況範圍內通過控制當量比等於1，採用三效催化器能夠實現高效清潔燃燒。
實施例2
本實施例中，採用高几何壓縮比(18:1)的發動機，缸內直噴燃料為聚甲氧基二甲醚(pode)，氣道噴射ron辛烷值為95的商用汽油。
步驟一、發動機電控單元12分別讀取安裝在發動機曲軸上傳感器的轉速信號、安裝在油門踏板上傳感器的位置信號並根據所讀取的信號判斷發動機運行的負荷；
步驟二、如果步驟一的判斷結果為冷啟動和怠速工況，則採用聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11進行100％聚甲氧基二甲醚(pode)缸內直噴；
步驟三、如果步驟一的判斷結果為小負荷工況：轉速1500r/min，負荷為0.35mpaimep，電控單元12讀取標定map，然後輸出控制信號給聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11，將聚甲氧基二甲醚(pode)噴射角度控制在-30℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在65％。根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調節egr閥7改變egr率將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟四、如果步驟1的判斷結果為中等負荷工況：轉速1500r/min，負荷為1.0mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)早噴策略，噴射角度控制在-60℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在85％。電控單元12通過調節egr閥7將egr率控制在45％，電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調整與渦輪增壓器串聯的電動增壓器2的增壓度將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟五、如果步驟1的判斷結果為大負荷工況：轉速1500r/min，負荷為1.6mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)晚噴策略，噴射角度控制在-15℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在70％；電控單元12通過調節egr閥7將egr率降低至35％，同時電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，提高電動增壓器2的增壓能力，將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1。並且電控單元12根據缸壓傳感器13輸出的缸壓信號，通過控制進氣門晚關裝置10將進氣門關閉角度推遲35℃a，降低有效壓縮比，將峰值缸內壓力控制在1.6mpa以內。
經試驗，經試驗，本發明實施例的工況下，採用燃燒模式設計方法，能夠在不同的負荷下實現不同的混合氣活性和濃度分層，控制燃燒速率，通過egr耦合進氣增壓控制在全負荷工況範圍內通過控制當量比等於1，採用三效催化器能夠實現高效清潔燃燒。
實施例3
本實施例中，採用高几何壓縮比(18:1)的發動機，缸內直噴燃料為聚甲氧基二甲醚(pode)，氣道噴射ron辛烷值為95的商用汽油。
步驟一、發動機電控單元12分別讀取安裝在發動機曲軸上傳感器的轉速信號、安裝在油門踏板上傳感器的位置信號並根據所讀取的信號判斷發動機運行的負荷；
步驟二、如果步驟一的判斷結果為冷啟動和怠速工況，則採用聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11進行100％聚甲氧基二甲醚(pode)缸內直噴；
步驟三、如果步驟一的判斷結果為小負荷工況：轉速1500r/min，負荷為0.5mpaimep，電控單元12讀取標定map，然後輸出控制信號給聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11，將聚甲氧基二甲醚(pode)噴射角度控制在-20℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在70％。根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調節egr閥7改變egr率將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟四、如果步驟1的判斷結果為中等負荷工況：轉速1500r/min，負荷為1.2mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)早噴策略，噴射角度控制在-90℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在95％。電控單元12通過調節egr閥7將egr率控制在50％，電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，通過調整與渦輪增壓器串聯的電動增壓器2的增壓度將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1；
步驟五、如果步驟1的判斷結果為大負荷工況：轉速1500r/min，負荷為1.8mpaimep，電控單元12讀取標定map，採用聚甲氧基二甲醚(pode)晚噴策略，噴射角度控制在-5℃aatdc範圍，並向氣道噴油器8和聚甲氧基二甲醚(pode)直噴噴油器11輸出脈寬控制信號將氣道噴射熱值比例(即氣道噴油器8噴射的燃油的熱值與進入缸內燃油的總熱值之比)控制在50％；電控單元12通過調節egr閥7將egr率降低至30％，同時電控單元12根據排氣氧傳感器16的排氣氧濃度信號判斷缸內燃燒的稀釋情況，提高電動增壓器2的增壓能力，將缸內混合氣濃度控制在當量比等於1。並且電控單元12根據缸壓傳感器13輸出的缸壓信號，通過控制進氣門晚關裝置10將進氣門關閉角度推遲55℃a，降低有效壓縮比，將峰值缸內壓力控制在1.6mpa以內。
經試驗，本發明實施例的工況下，採用燃燒模式設計方法，能夠在不同的負荷下實現不同的混合氣活性和濃度分層，控制燃燒速率，通過egr耦合進氣增壓控制在全負荷工況範圍內通過控制當量比等於1，採用三效催化器能夠實現高效清潔燃燒。
儘管上述結合示意圖對本發明進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式，以上表述僅為示意性，並非限制性。本領域的技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以進行多種變形(例如發動機缸內直噴含氧類生物柴油等，氣道噴射醇類燃料、天然氣等)，這些均屬於本發明的保護之內。