內(nèi)燃機(jī)的控制方法、系統(tǒng)及車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括：進(jìn)氣、壓縮、膨脹、再壓縮、再膨脹和排氣沖程，該方法包括：汽油分層稀薄燃燒階段：在進(jìn)氣、壓縮和膨脹沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使內(nèi)燃機(jī)利用汽油進(jìn)行做功，其中，汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間；柴油壓燃階段：利用汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在再壓縮、再膨脹和排氣沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使內(nèi)燃機(jī)利用柴油進(jìn)行做功。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法可提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，并可有效降低車輛的尾氣污染物的排放量。本發(fā)明還提出了一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)及車輛。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)燃機(jī)的控制方法、系統(tǒng)及車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法、系統(tǒng)及車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)(如發(fā)動(dòng)機(jī))作為如汽車、飛機(jī)等的動(dòng)力源起到至關(guān)重要的作用。內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)會(huì)消耗不可再生能源如石油，并產(chǎn)生尾氣污染，隨著全球氣候的日益變暖，諸如C02的排放問(wèn)題成為全球人類關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，如何降低能耗并且減少尾氣污染顯得尤為重要。
[0003]對(duì)于傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，熱效率偏低，例如有30%的廢氣能量浪費(fèi)，并且產(chǎn)生大量的尾氣污染物。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0005]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法。該方法可提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，并可有效降低車輛的尾氣污染物的排放量。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提出一種車輛。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例公開了一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括:進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程，所述方法包括以下步驟:汽油分層稀薄燃燒階段:在所述進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述汽油進(jìn)行做功，其中，所述汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，所述第一閾值小于所述第二閾值；柴油壓燃階段:利用所述汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在所述再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述柴油進(jìn)行做功。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法，采用汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃的兩段燃燒模式，在汽油分層稀薄燃燒階段，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比及燃燒產(chǎn)物的比熱比，提高熱效率，在柴油壓燃階段，通過(guò)對(duì)柴油噴射次數(shù)及噴油相位的控制，可以在膨脹沖程及再壓縮沖程中進(jìn)行多次或單次噴射燃油。通過(guò)兩段燃燒，最終保持混合物的空燃比在理論空燃比附近，能夠解決汽油分層稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)高NOx(氮氧化物)的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中做兩次功，提高了功率密度，并且在提高功率密度的同時(shí)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速及輸出同等功率下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0010]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0011]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃階段采用柴油預(yù)噴和主噴模式，其中，第一次噴射汽油相位SOI = (250°，350° )CABTDC，第二次噴射汽油相位EOI = (40° ,55° )CABTDC，點(diǎn)火角=(25° ,40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近火花塞的λ大于I ;柴油預(yù)噴相位EOI1 = (2000° ,250° )CAATDC，柴油主噴相位EOI2 = (340°，350° ) CA ATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1。
[0012]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃階段采用一次柴油噴射模式，其中，所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷，其中，第一次噴射汽油相位SOI1= (300°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位SOI2=(200°，150° )CABTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ=20 ;柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340。) CA ATDC0
[0013]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，所述λ ( 1，且在所述再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，所述第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
[0014]在一些示例中，所述第一閾值為25，所述第二閾值為40。
[0015]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例公開了一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括:進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程，所述系統(tǒng)包括:汽油分層稀薄燃燒控制模塊，用于在所述進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述汽油進(jìn)行做功，其中，所述汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，所述第一閾值小于所述第二閾值；柴油壓燃控制模塊，用于利用所述汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在所述再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述柴油進(jìn)行做功。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，采用汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃的兩段燃燒模式，在汽油分層稀薄燃燒階段，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比及燃燒產(chǎn)物的比熱比，提高熱效率，在柴油壓燃階段，通過(guò)對(duì)柴油噴射次數(shù)及噴油相位的控制，可以在膨脹沖程及再壓縮沖程中進(jìn)行多次或單次噴射燃油。通過(guò)兩段燃燒，最終保持混合物的空燃比在理論空燃比附近，能夠解決汽油分層稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)高NOx的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中做兩次功，提高了功率密度，并且在提高功率密度的同時(shí)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速及輸出同等功率下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0017]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0018]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒控制模塊采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃控制模塊采用柴油預(yù)噴和主噴模式，其中，第一次噴射汽油相位SOI = (250°，350° )CABTDC,第二次噴射汽油相位EOI = (40° ,55° )CA BTDC，點(diǎn)火角=(25° ,40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近火花塞的λ大于I ;柴油預(yù)噴相位EOI1 = (2000°，250° )CAATDC，柴油主噴相位EOI2 = (340°，350° ) CA ATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1。
[0019]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒控制模塊采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃控制模塊采用一次柴油噴射模式，其中，所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷，其中，第一次噴射汽油相位SOI1= (300°，350° )CABTDC，第二次噴射汽油相位SOI2 = (200°，150° ) CA BTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ = 20 ;柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340° )CAATDC。
[0020]在一些示例中，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述柴油壓燃控制模塊采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或所述汽油分層稀薄燃燒控制模塊采用多次噴射方式進(jìn)行汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，所述λ <1，且在所述再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，所述第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
[0021]本發(fā)明第三方面的實(shí)施例公開了一種車輛，包括:內(nèi)燃機(jī)；和如上述實(shí)施例所述的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。該車輛可提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并可有效降低尾氣污染物的排放量。
[0022]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0023]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法中內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)的
工作原理圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法的流程圖；以及
[0026]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0029]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0030]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法、系統(tǒng)及車輛。
[0031]在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)內(nèi)燃機(jī)指雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，例如汽油預(yù)混柴油引燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)以汽油和柴油作為燃料。該內(nèi)燃機(jī)為六沖程內(nèi)燃機(jī)，如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例中的內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)的工作原理圖。由圖1可知，內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括以下六個(gè)沖程，即:進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程。
[0032]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法，包括:汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃兩個(gè)階段，即內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括兩段燃燒，第一段為汽油分層稀薄燃燒，第二段為柴油壓燃。
[0033]其中，在汽油分層稀薄燃燒階段，包括:在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使內(nèi)燃機(jī)利用汽油進(jìn)行做功，其中，汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，第一閾值小于所述第二閾值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一閾值為但不限于25，第二閾值為但不限于40。
[0034]具體地說(shuō)，包括:步驟S201，即在汽油分層稀薄燃燒的第一階段，對(duì)汽油與空氣混合物的空燃比要求:25 <空燃比< 40。采用分層稀薄燃燒，沒(méi)有泵氣損失(即節(jié)氣門可保持100%開度)，可采用高壓縮比的活塞，為了提高熱效率，采用比常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)更高的壓縮比，例如壓縮比大于11，應(yīng)用米勒循環(huán)的工作原理，控制進(jìn)排氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)刻，增大膨脹比，汽油分層稀薄燃燒的產(chǎn)物比熱比高，能夠提高熱效率。
[0035]步驟S202，即在柴油壓燃的第二階段，利用汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使內(nèi)燃機(jī)利用柴油進(jìn)行做功。
[0036]具體地說(shuō)，第二段噴射柴油的原理如下，在汽油分層稀薄燃燒的第一階段完成后的再壓縮沖程中，對(duì)廢氣(即汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣)進(jìn)行壓縮，可產(chǎn)生高溫高壓的壓縮氣體，壓縮壓力可達(dá)到60bar以上，如果在第二階段噴射汽油，噴射背壓很大，燃油噴射錐角很小，且燃油噴射的貫穿距變小，導(dǎo)致無(wú)法噴射精確的噴油量，第一階段進(jìn)行汽油噴射壓力無(wú)法與第二階段汽油噴射壓力相匹配，即第二段噴射的噴油壓力與第一段的噴油壓力不能在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的一個(gè)工作循環(huán)中進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。且在高噴射背壓下，汽油無(wú)法散開，燃油與空氣無(wú)法進(jìn)行均勻混合，導(dǎo)致無(wú)法燃燒。因此，本發(fā)明實(shí)施例的方法在第二階段采用柴油壓燃，可采用高壓共軌的柴油噴射方式，通過(guò)在第二階段噴射高壓柴油，由于柴油噴射壓力高、噴油錐角大，能夠解決第二階段汽油噴射無(wú)法散開、燃油霧化差的問(wèn)題。并能夠有效解決發(fā)動(dòng)機(jī)在兩個(gè)階段的燃料燃燒對(duì)噴油壓力的需求。
[0037]在第二階段噴射柴油，利用第一階段高溫廢氣能夠加快柴油分子與汽缸內(nèi)空氣的混合，增大燃燒速率。通過(guò)充分利用第一階段產(chǎn)生的廢氣的能量，可解決柴油發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)慢或無(wú)法啟動(dòng)問(wèn)題。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例的方法通過(guò)在第一階段采用汽油分層稀燃(即汽油分層稀薄燃燒階段)和在第二階段采用柴油壓燃，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中做功兩次，極大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率密度，通過(guò)充分利用第一階段產(chǎn)生的廢氣的能量，使第二階段柴油壓燃可充分燃燒，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
[0039]需要說(shuō)明的是，在第一階段進(jìn)行汽油分層稀薄燃燒和第二階段進(jìn)行柴油壓燃，要求最終混合氣的空燃比不大于均質(zhì)混合氣空燃比。
[0040]當(dāng)然，發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同工況時(shí)，汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃兩個(gè)階段噴射汽油和噴射柴油的次數(shù)等存在差異。
[0041]例如:當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速(通常意義上的中低轉(zhuǎn)速)且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷(通常意義上的低負(fù)荷)的工況時(shí)，汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油模式，柴油壓燃階段采用柴油預(yù)噴和主噴模式，其中，第一次噴射汽油相位SOI =(250。，350。) CA BTDC，第二次噴射汽油相位EOI= (40°，55。) CA BTDC，點(diǎn)火角=(25°，40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近火花塞的λ大于1，滿足混合氣能夠穩(wěn)定燃燒；柴油預(yù)噴相位EOI1 = (2000° ,250° )CA ATDC，柴油主噴相位EOI2 =(340° ,350° )CA ATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1，即第一次為預(yù)噴，第二次為主噴，且要求第二次噴射量:第一次噴射量=2:1。第一次噴射主要利用缸內(nèi)溫度對(duì)柴油進(jìn)行裂解，同時(shí)降低了缸內(nèi)溫度，第二次噴射不能超出規(guī)定的噴油相位，否則導(dǎo)致壓縮負(fù)功增大。
[0042]也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷工況時(shí)，對(duì)第一階段汽油分層稀薄燃燒的空燃比存在要求，具體地，為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速、低負(fù)荷對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，需要:25<空燃比< 40，這樣，可充分利用分層稀薄燃燒降油耗的潛力，當(dāng)混合氣空燃比> 40后，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出降低、缸內(nèi)循環(huán)變動(dòng)迅速增大，燃油耗急劇增加。
[0043]此外，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷(通常意義上的中等負(fù)荷)的工況時(shí)，汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油模式，柴油壓燃階段采用一次柴油噴射模式，其中，第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷，其中，第一次噴射汽油相位SOI1 = (300°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位SOI2 =(200° ,150° ) CA BTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ =20 ;柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340° )CAATDC。為完成向大負(fù)荷工況的過(guò)度，同時(shí)由于新鮮充量的減少，柴油可只噴射一次。
[0044]也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)在中低轉(zhuǎn)速、中等負(fù)荷工況時(shí)，要求λ = 20，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)的爆燃傾向較大，為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的過(guò)度提供條件。
[0045]再如:當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷(通常意義上的大負(fù)荷)的工況時(shí)，采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，所述λ <1，且在再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
[0046]也就是說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中低轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷工況時(shí)，可只進(jìn)行柴油壓燃或汽油點(diǎn)燃，便可滿足發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)扭矩輸出的需求。當(dāng)然，可進(jìn)行多次噴射。例如:若進(jìn)行柴油壓燃，要求發(fā)動(dòng)機(jī)主噴噴油相位SOI不得早于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，EOI不得晚于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度。如果進(jìn)行汽油點(diǎn)燃，要求混合氣λ < 1，且只能在第二個(gè)壓縮沖程附近進(jìn)行點(diǎn)火。
[0047]在上述描述中，術(shù)語(yǔ)比熱比:內(nèi)燃機(jī)等熵指數(shù)、SO1:噴油開始時(shí)刻、EO1:噴油結(jié)束時(shí)刻、BTDC:壓縮上止點(diǎn)前、ATDC:壓縮上止點(diǎn)后、噴油背壓:噴射燃油時(shí)刻的缸內(nèi)壓力、稀薄燃燒:燃料與空氣的混合氣的空燃比大于理論空燃比的燃燒、泵氣損失:發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)氣過(guò)程中，進(jìn)氣管中的壓力小于大氣壓力所帶來(lái)的節(jié)流損失、貫穿距:燃油噴射時(shí)，噴油油滴距噴嘴的距離。
[0048]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制方法，采用汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃的兩段燃燒模式，在汽油分層稀薄燃燒階段，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比及燃燒產(chǎn)物的比熱比，提高熱效率，在柴油壓燃階段，通過(guò)對(duì)柴油噴射次數(shù)及噴油相位的控制，可以在膨脹沖程及再壓縮沖程中進(jìn)行多次或單次噴射燃油。通過(guò)兩段燃燒，最終保持混合物的空燃比在理論空燃比附近，能夠解決汽油分層稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)高NOx的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中做兩次功，提高了功率密度，并且在提高功率密度的同時(shí)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速及輸出同等功率下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0049]如圖3所示，根據(jù)發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)300，包括:汽油分層稀薄燃燒控制模塊310和柴油壓燃控制模塊320。
[0050]其中，汽油分層稀薄燃燒控制模塊310用于在進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使內(nèi)燃機(jī)利用汽油進(jìn)行做功，其中，汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，第一閾值小于第二閾值。柴油壓燃控制模塊320用于利用汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使內(nèi)燃機(jī)利用柴油進(jìn)行做功。
[0051]作為一個(gè)具體的例子，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，汽油分層稀薄燃燒控制模塊310采用二次噴射汽油模式，柴油壓燃控制模塊320采用柴油預(yù)噴和主噴模式，其中，第一次噴射汽油相位SOI = (250°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位 EOI = (40°，55° ) CA BTDC，點(diǎn)火角=(25°，40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近火花塞的λ大于I ;柴油預(yù)噴相位EOI1 =(2000。,250° )CAATDC，柴油主噴相位 EOI2 = (340。,350° ) CA ATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1。
[0052]此外，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，汽油分層稀薄燃燒控制模塊310采用二次噴射汽油模式，柴油壓燃控制模塊320采用一次柴油噴射模式，其中，第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷，其中，第一次噴射汽油相位SOI1 = (300°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位SOI2 = (200°，150° )CA BTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ = 20 ;柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340° )CAATDC。
[0053]再如，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，柴油壓燃控制模塊320采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或汽油分層稀薄燃燒控制模塊310采用多次噴射方式進(jìn)行汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，λ < 1，且在再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
[0054]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，采用汽油分層稀薄燃燒和柴油壓燃的兩段燃燒模式，在汽油分層稀薄燃燒階段，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比及燃燒產(chǎn)物的比熱比，提高熱效率，在柴油壓燃階段，通過(guò)對(duì)柴油噴射次數(shù)及噴油相位的控制，可以在膨脹沖程及再壓縮沖程中進(jìn)行多次或單次噴射燃油。通過(guò)兩段燃燒，最終保持混合物的空燃比在理論空燃比附近，能夠解決汽油分層稀薄燃燒時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生過(guò)高NOx的問(wèn)題，發(fā)動(dòng)機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中做兩次功，提高了功率密度，并且在提高功率密度的同時(shí)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速及輸出同等功率下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0055]可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式與方法部分的具體實(shí)現(xiàn)方式類似，系統(tǒng)部分的具體實(shí)現(xiàn)請(qǐng)參見(jiàn)方法部分的描述，為了減少冗余，次數(shù)不做贅述。
[0056]本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例提供了一種車輛，包括:內(nèi)燃機(jī)和上述實(shí)施例所述的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。該車輛可提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并可有效降低尾氣污染物的排放量。
[0057]另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛的其它構(gòu)成以及作用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，此處不做贅述。
[0058]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0059]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的控制方法，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括:進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程，所述方法包括以下步驟: 汽油分層稀薄燃燒階段:在所述進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述汽油進(jìn)行做功，其中，所述汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，所述第一閾值小于所述第二閾值； 柴油壓燃階段:利用所述汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在所述再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述柴油進(jìn)行做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃階段采用柴油預(yù)噴和主噴模式， 其中，第一次噴射汽油相位SOI = (250°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位EOI= (40° ,55° )CABTDC，點(diǎn)火角=(25° ,40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近大于I ； 柴油預(yù)噴相位 EOI1 = (2000°，250。) CA ATDC，柴油主噴相位 EOI2 = (340°，350。)CAATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒階段內(nèi)采用二次噴射汽油 模式，所述柴油壓燃階段采用一次柴油噴射模式，其中，所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷， 其中，第一次噴射汽油相位SOI1 = (300°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位SOI2=(200°，150° )CABTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ=20 ； 柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340° )CAATDC。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，所述λ <1，且在所述再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，所述第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一閾值為25，所述第二閾值為40。
6.一種內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)包括:進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程、再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程，所述系統(tǒng)包括: 汽油分層稀薄燃燒控制模塊，用于在所述進(jìn)氣沖程、壓縮沖程和膨脹沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射汽油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述汽油進(jìn)行做功，其中，所述汽油與空氣混合物的空燃比位于第一閾值和第二閾值之間，所述第一閾值小于所述第二閾值； 柴油壓燃控制模塊，用于利用所述汽油分層稀薄燃燒階段時(shí)汽油燃燒后廢氣的熱量在所述再壓縮沖程、再膨脹沖程和排氣沖程過(guò)程，向所述內(nèi)燃機(jī)的汽缸內(nèi)噴射柴油，以使所述內(nèi)燃機(jī)利用所述柴油進(jìn)行做功。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷小于第一預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒控制模塊采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃控制模塊采用柴油預(yù)噴和主噴模式， 其中，第一次噴射汽油相位SOI = (250°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位EOI= (40° ,55° )CABTDC，點(diǎn)火角=(25° ,40° )，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=3:2，臨近火花塞的λ大于I ; 柴油預(yù)噴相位 EOI1 = (2000°，250。) CA ATDC，柴油主噴相位 EOI2 = (340°，350。)CAATDC，柴油主噴量:柴油預(yù)噴量=2:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷且小于第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述汽油分層稀薄燃燒控制模塊采用二次噴射汽油模式，所述柴油壓燃控制模塊采用一次柴油噴射模式，其中，所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第一預(yù)設(shè)負(fù)荷， 其中，第一次噴射汽油相位SOI1 = (300°，350° )CA BTDC，第二次噴射汽油相位SOI2=(200°，150° )CABTDC，第一次噴射汽油量:第二次噴射汽油量=1:2，臨近火花塞的λ=20 ； 柴油噴射相位噴油相位EOI = (320°，340° )CAATDC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述內(nèi)燃機(jī)處于轉(zhuǎn)速小于第一預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速且負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷的工況時(shí)，所述柴油壓燃控制模塊采用多次噴射方式進(jìn)行柴油壓燃或所述汽油 分層稀薄燃燒控制模塊采用多次噴射方式進(jìn)行汽油點(diǎn)燃，其中，當(dāng)進(jìn)行柴油壓燃時(shí)，主噴噴油相位SOI晚于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)前30度，主噴噴油相位EOI早于或等于第二次壓縮上止點(diǎn)后20度，當(dāng)進(jìn)行汽油點(diǎn)燃時(shí)，所述λ <1，且在所述再壓縮沖程時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火，其中，所述第三預(yù)設(shè)負(fù)荷大于所述第二預(yù)設(shè)負(fù)荷。
10.一種車輛，其特征在于，包括: 內(nèi)燃機(jī)；和 如權(quán)利要求6-9任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F02D19/06GK104005862SQ201410240346
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】毛玉虎, 張世昌, 盧剛 申請(qǐng)人:長(zhǎng)城汽車股份有限公司