專(zhuān)利名稱(chēng)：基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥cai燃燒的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)改變VVT的變化角度、排氣背壓和壓縮比，控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣熱狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)CAI燃燒的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
汽油機(jī)可控自燃(Controlled Auto Ignition, CAI)是通過(guò)壓縮空氣、燃料(包括再循環(huán)的廢氣)的混合物直到著火的一種新的燃燒方式，其實(shí)質(zhì)是柴油機(jī)和汽油機(jī)兩種燃燒方式的綜合，屬于對(duì)燃燒方式的改進(jìn)，具有很高的理論研究?jī)r(jià)值，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，也是一種日趨成熟的燃燒方式。目前，國(guó)內(nèi)外實(shí)現(xiàn)CAI燃燒的主要方法有直接進(jìn)氣加熱、采用高壓縮比、使用更容易自燃著火的燃料、利用內(nèi)部殘余廢氣加熱等，而內(nèi)部廢氣再循環(huán)(EGR)策略被認(rèn)為是四沖程汽油機(jī)上實(shí)現(xiàn)CAI燃燒的最為可行的方法之一。內(nèi)部廢氣再循環(huán)控制汽油機(jī)CAI燃燒過(guò)程的基本思想是通過(guò)改變氣門(mén)定時(shí)捕捉一部分熱殘余廢氣在缸內(nèi)，用其加熱進(jìn)氣，完成壓縮自燃著火。根據(jù)氣門(mén)控制策略以及廢氣供給方式的不同，內(nèi)部廢氣再循環(huán)的實(shí)現(xiàn)CAI燃燒的方法主要有兩種一種是廢氣在壓縮策略，另一種是廢氣重吸策略。廢氣再壓縮策略是利用負(fù)的氣門(mén)重疊角(排氣門(mén)早關(guān)和進(jìn)氣門(mén)晚開(kāi))，將上個(gè)循環(huán)熱的殘余廢氣留在缸內(nèi)以加熱冷的新鮮充量，使混合氣在壓縮上止點(diǎn)附近達(dá)到自燃著火溫度，實(shí)現(xiàn)CAI燃燒。廢氣重吸策略是將排出去的廢氣再重新吸入缸內(nèi)，主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法一種是在進(jìn)氣過(guò)程中打開(kāi)排氣門(mén)，將排出去的廢氣重新吸入缸內(nèi)；另一種是進(jìn)氣門(mén)在排氣過(guò)程中打開(kāi)，一部分廢氣進(jìn)入進(jìn)氣道，在進(jìn)氣過(guò)程中再吸入缸內(nèi)。針對(duì)內(nèi)部廢氣再循環(huán)(i-EGR)的控制策略，長(zhǎng)安汽車(chē)公司現(xiàn)有直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)平臺(tái)中VVT采用進(jìn)、排氣門(mén)正重疊角度的氣門(mén)控制策略，但其內(nèi)部EGR率最大為四％，不能滿足實(shí)現(xiàn)CAI燃燒所需要的40%左右最低內(nèi)部EGR率的要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)CAI燃燒。另外，對(duì)于 ICCS發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，通過(guò)增大進(jìn)排氣門(mén)的重疊角度，雖然可以獲得一定量的內(nèi)部殘余廢氣，但受凸輪型線及VVT變化角度的限制(30°CA的VVT相位調(diào)整范圍)，單純依靠進(jìn)排氣門(mén)相位的變化，還不能獲得足夠比例的內(nèi)部殘余廢氣，因而無(wú)法達(dá)到實(shí)現(xiàn)CAI燃燒所需的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種通過(guò)改變VVT的變化角度、 排氣背壓和壓縮比，控制發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣體熱狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)CAI燃燒的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟增大壓縮比至11-15，以促進(jìn)CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)；增大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至40-60° CA ；將發(fā)動(dòng)機(jī)上一工作循環(huán)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的部分廢氣重新吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)；通過(guò)可控背壓閥改變發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部殘留的廢氣量； 向發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成可燃混合氣體；活塞壓縮氣缸內(nèi)的混合氣體，可燃混合氣在壓縮上止點(diǎn)前達(dá)到自燃溫度形成CAI燃燒，并推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)向外做功；排氣門(mén)打開(kāi)，氣缸向外排出廢氣，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入下一工作循環(huán)。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)措施
增大進(jìn)排氣門(mén)的重疊角，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)殘余廢氣的復(fù)吸，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定的情況下，通過(guò)對(duì)排氣背壓和VVT相位的協(xié)同控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CAI燃燒的相位控制。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法中，采用50°CA變化的VVT， 充分滿足CAI燃燒所需的內(nèi)部殘余廢氣條件，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，將內(nèi)部殘余廢氣強(qiáng)制駐留于缸內(nèi)，可以直接控制內(nèi)部殘余廢氣量，進(jìn)而控制CAI燃燒的負(fù)荷，通過(guò)復(fù)吸入氣缸內(nèi)的廢氣加熱缸內(nèi)的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來(lái)的直接好處是可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)，采用大的壓縮比，可以進(jìn)一步提高壓縮上止點(diǎn)前可燃混合氣的溫度，有利于CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)。另外，利用EGR策略也降低廢氣中的氧化氮(NOx)的排出量。


圖1是本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法的過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法的過(guò)程示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，向發(fā)動(dòng)機(jī)中吸入空氣；增大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至50° CA ；將發(fā)動(dòng)機(jī)上一工作流程內(nèi)燃燒產(chǎn)生的部分廢氣復(fù)吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)；通過(guò)可控背壓閥改變發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部殘留的廢氣量；向發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成混合氣體；活塞壓縮氣缸內(nèi)的混合氣體，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比至13 ；氣缸內(nèi)的燃料混合氣體被壓縮至自燃點(diǎn)形成 CAI燃燒，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)向外做功；排氣門(mén)打開(kāi)，氣缸向外排出廢氣，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入下一工作流程。為避免爆震現(xiàn)象以及防止燃燒溫度升高也會(huì)導(dǎo)致NOx排放過(guò)高，發(fā)動(dòng)機(jī)可在中低負(fù)荷使用CAI燃燒模式，而在大負(fù)荷或過(guò)低負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)入傳統(tǒng)火花點(diǎn)火燃燒或柴油機(jī)燃燒模式。增大進(jìn)排氣門(mén)的重疊角，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)殘余廢氣的復(fù)吸，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定的情況下， 通過(guò)對(duì)排氣背壓和VVT相位的協(xié)同控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CAI燃燒的相位控制。本發(fā)明的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法中，采用50°CA變化的 VVT，充分滿足CAI燃燒所需的內(nèi)部殘余廢氣條件，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，將內(nèi)部殘余廢氣強(qiáng)制駐留于缸內(nèi)，可以直接控制內(nèi)部殘余廢氣量，進(jìn)而控制CAI燃燒的負(fù)荷，通過(guò)復(fù)吸入氣缸內(nèi)的廢氣加熱缸內(nèi)的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來(lái)的直接好處是可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)，采用大的壓縮比，可以進(jìn)一步提高壓縮上止點(diǎn)前可燃混合氣的溫度，有利于CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制， 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，然而，并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)然會(huì)利用揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾，成為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟增大壓縮比至11-15，以促進(jìn)CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)；增大發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)之間的重疊角，將VVT的變化角度增大至40-60° CA ；將發(fā)動(dòng)機(jī)上一工作循環(huán)內(nèi)燃燒產(chǎn)生的部分廢氣重新吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)；通過(guò)可控背壓閥改變發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部殘留的廢氣量；向發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸內(nèi)噴入燃油，與吸入的空氣和廢氣形成可燃混合氣體；活塞壓縮氣缸內(nèi)的混合氣體，可燃混合氣在壓縮上止點(diǎn)前達(dá)到自燃溫度形成CAI燃燒，并推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)向外做功；排氣門(mén)打開(kāi)，氣缸向外排出廢氣，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入下一工作循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于增大進(jìn)排氣門(mén)的重疊角，實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)殘余廢氣的復(fù)吸，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一定的情況下，通過(guò)對(duì)排氣背壓和VVT相位的協(xié)同控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)CAI燃燒的相位控制。
全文摘要
一種基于發(fā)動(dòng)機(jī)可控排氣背壓閥CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)方法，采用50oCA變化的VVT，充分滿足CAI燃燒所需的內(nèi)部殘余廢氣條件，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，將內(nèi)部殘余廢氣強(qiáng)制駐留于缸內(nèi)，可以直接控制內(nèi)部殘余廢氣量，進(jìn)而控制CAI燃燒的負(fù)荷，通過(guò)廢氣重吸加熱缸內(nèi)的混合氣體，提高混合氣體溫度。提高壓縮比帶來(lái)的直接好處是可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)，采用大的壓縮比，可以進(jìn)一步提高壓縮上止點(diǎn)前可燃混合氣的溫度，有利于CAI燃燒的實(shí)現(xiàn)。另外，利用EGR策略也降低廢氣中的氧化氮(NOX)的排出量。
文檔編號(hào)F02D43/00GK102213134SQ20111015569
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者于勇, 侯圣智, 劉斌, 張巍, 胡春明, 董亮亮, 詹樟松 申請(qǐng)人:天津大學(xué), 重慶長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司